專利名稱：微微小區系統中的核心網絡互操作性的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種用于在無線通信系統中提供基礎設施的設備和方法。更具體來講，本發明涉及一種基于IP的(基于網際協議的)cdma 2000基站。
背景技術：
無線通信系統被廣泛地部署以提供各種形式的通信，諸如語音、數據、分組數據等等。這些系統可以是能夠通過共享可用的系統資源來支持與多個用戶順序或者同時通信的多址系統。這樣的多址系統的例子包括碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)、正交頻分多路復用(OFDM)和正交頻分多址系統(OFDMA)。
用于支持無線系統的基礎設施的硬件通常專用于給定的系統。例如，基于CDMA2000-1x的基礎設施包括CDMA2000 1x基站收發機子系統(BTS)和基站控制器(BSC)，基于CDMA2000-1x EVDO(亦稱為高數據率，或HDR)的基礎設施包括CDMA-1x EVDO BTS和BSC，而基于全球移動通信系統(GSM)的基礎設施包括GSM BTS和BSC。
對于無線供應商來說，必須為每個不同的多址系統提供專用硬件是昂貴的，并且多少存在硬件冗余問題。例如，在m種空中接口和n個波段上的k個扇區中的傳統基礎設施設計要求使用k×m×n個RF模塊。在所謂的“熱點”，或者具有高密度用戶的區域中，更是如此。此外，建筑物中的覆蓋范圍傳統上是有盲點的，因為建筑物本身與基礎設施設備產生干擾。此外，在熱點或者建筑物中，經常存在空間限制。
同步的無線多址系統，諸如CDMA(IS-95和IS-2000)，在每個基站收發機子系統上要求精確的時間和基準頻率。在傳統的基礎設施系統中，每個基站收發機子系統具有專用的全球定位系統(GPS)時間/頻率服務器，以便向基站收發機子系統提供這種時間和頻率信息。提供專用的GPS服務器促使基礎設施成本的明顯增加并且帶來了潛在的冗余資源，尤其是在受限制的區域、建筑物或者其他的熱點區域這一問題更為突出。
傳統的cdma 2000基站經由標準的電路交換協議(在IOS規范-TIA/EIA-2001中定義)與核心網絡相連，該電路交換協議經由基于成幀的T1線路傳送。
發明內容
總的來說，已有的語音IP系統使用SIP協議來控制語音IP流。
所謂的“微微小區(picoCell)”系統的新概念是IOS呼叫控制協議和分組交換的語音IP流協議之間的組合，其中所述IOS呼叫控制協議最初是為電路交換連接而設計的。
由此，此處提供一種新的方案來解決IOS A1信令協議和語音IP協議的組合。因此，不需要SIP服務器，但是仍然可以支持傳統的IS-41呼叫模型。IOS軟交換(SS)負責核心網絡處的所有呼叫控制算法。微微小區基站使用分組交換協議(IP)而不是傳統的電路交換協議來傳送信令消息和語音流。
所解決的顯著問題是，使用CIC字段(電路標識代碼)來識別語音IP流，而不是依照傳統方式那樣使用CIC字段來表示T1干線中的電路。
存在多個可選的方案。概括地說，這些方案是將CIC字段解釋為語音IP流的UDP端口號，
將RTP報頭的同步源(SSRC)字段使用為在語音IP流內的CIC，將RTP報頭的貢獻源(CSRC)字段使用為在語音IP流內的CIC，以及定義一種包括在語音IP流內的CIC的新RTP報頭擴展。
據此，要求保護一種在無線通信系統的至少一個基站和核心網絡之間進行通信的方法和設備。使用分組交換協議(IP)傳送信令消息和語音流。CIC字段(電路標識代碼)用于識別至少一個語音IP流。所述CIC字段可以解釋為語音IP流的UDP端口號。此外，可以將RTP報頭的同步源或者貢獻源字段用作CIC字段。
微微小區系統的網絡體系結構依賴于經由IP協議傳送信令消息和話務幀。一起充當移動交換中心的軟交換(SS)和媒體網關(MG)提供了核心網絡交換能力。所述軟交換作為在微微小區和移動用戶的傳統IS-41網絡之間的互通功能來執行。不同于傳統的CDMA基站，微微基站控制器(picoBSC)不執行語音分組的代碼轉換(語音編碼)。相反，把語音編碼功能授權給媒體網關。媒體網關作為互通功能來執行，其將在T1上傳送的PCM流轉換成語音IP流。如在傳統的移動網絡中那樣，PDSN為WAN(即互聯網)或者企業LAN(即內聯網)提供IP連接。
如此處所使用的那樣，術語微微基站收發機(picoBTS)和微微基站控制器(picoBSC)可以與基站收發機(BTS)和基站控制器(BSC)相應互換。
定義了微微基站控制器和核心網絡實體之間的互操作性規范，諸如包括軟交換(SS)和媒體網關(MG)的移動交換中心(MSC)以及分組數據業務節點(PDSN)。
這里規定了在微微基站控制器和軟交換、媒體網關以及分組數據業務節點之間使用的各種IOS接口的適用性和偏差。
圖1A舉例說明了微微小區系統的框圖；
圖1B舉例說明了微微小區系統中各種接口的框圖；圖2舉例說明了使用信令傳送(SIGTRAN)的信令協議模型；圖3舉例說明了A2接口；圖4舉例說明了分組數據協議模型；圖5舉例說明了A11接口信令協議模型；以及圖6舉例說明了基站控制器的遠程部署及其與核心網絡的互連。
以下將更加詳細地描述本發明的各個方面和實施例。
具體實施例方式
高層系統體系結構圖1A舉例說明了示例性的微微小區(picoCell)系統的高層系統100的框圖，著重于整個移動網絡中微微小區系統的集成。微微小區模塊104包括一個或多個微微基站收發機(picoBTS)108、112和116，功能上和/或電連接到微微基站控制器(picoBSC)120。微微群集器(picoluster)120從諸如圖1中所示的GPS接收器這樣的定時源124接收精確的定時信息。
然后微微群集器120可以與各種設備和/或部件進行通信。例如，微微群集器120可以與軟交換128通信。軟交換128可以隨后把數據轉換成IS-41協議，以與高級寄存器(HLR)132或者移動交換中心(MSC)136通信。微微群集器120還可以與媒體網關140通信，該媒體網關140接著又與公共交換電話網(PSTN)144通信。微微群集器120還可以與分組數據業務節點(PDSN)148通信，該分組數據業務節點148然后可以與服務器152、無線接入網絡(WAN)156(互聯網)或者企業局域網(LAN)160通信。微微群集器120還可以與操作維護管理和預防(OAM & P)中心164通信。
圖1B舉例說明了微微小區系統中的網絡接口200。雖然圖1B舉例說明了CDMA2000 1x系統的示例性實施例，然而，其也可以適用于HDR、GSM、GSM 1x、TDMA、TD-SCDMA和WCDMA系統。
圖1B示出了軟交換204、媒體網關208、包括微微基站控制器216和220的基站控制器群集器(BSC cluster)212、分組數據業務節點224和微微基站收發機228和232。A1接口236連接軟交換204與微微基站控制器216，用于在基站控制器的呼叫控制組件與移動交換中心的呼叫控制和移動性管理功能之間運送信令信息。A2接口240連接媒體網關208和微微基站控制器216，用于在移動交換中心和基站控制器之間運送語音通信。Abis接口244在微微基站控制器216與每一個微微基站收發機228和232之間進行連接。Abis接口244在基站控制器和基站收發機之間運送信令信息和話務。A10接口248把微微基站控制器216與分組數據業務節點224互連，并且運送數據業務。A11 252接口在基站控制器216和分組數據業務節點224之間運送信令信息。
A基準點256的接口經由以太網進行傳送，將基站控制器群集器212連接到軟交換(SS)204和媒體網關(MG)208。
A1接口在基站控制器和移動交換中心之間提供信號連接。標準的A1接口使用SS#7信令堆棧的消息傳送部分(MTP)和信令連接控制部分(SCCP)來實現。
圖2舉例說明使用信令傳送(SIGTRAN)集280的信令協議模型。使用它以保留信令連接控制部分(SCCP)和微微小區系統的功能，并且定義一組用于經由基于分組的網絡傳送信令信息的協議堆棧。SIGTRAN集包括流控制傳輸協議(SCTP)282以及用戶適配層(SUA)284。對于信令連接控制部分(SCCP)286，使用信令連接控制部分(SCCP)用戶適配層(SUA)288。
圖3舉例說明A2接口300。A2接口在基站控制器和媒體網關之間運送編碼的語音信息。標準的A2接口基于在T1 308(電路交換)上傳送的PCM 304。微微小區系統A2接口基于以太網312，并且使用標準的語音IP協議來傳送語音分組，該協議包括實時傳輸協議(RTP)和實時傳輸控制協議(RTCP)316。
傳統的基礎設施設備經由DS0電路在基站控制器和移動交換中心之間傳送語音流。移動交換中心負責分配傳送每個呼叫的語音流的電路。在分配過程期間，移動交換中心選擇電路標識代碼(CIC)，該電路標識代碼表示基站控制器和移動交換中心之間的具體T1干線上的DS0電路。
微微小區系統在基站控制器和媒體網關之間經由RTP/UDP/IP傳送語音流。在此體系結構中，在分配過程中使用CIC變得毫無意義，因為要求了不同類型的連接形式。
RTP會話位于從源IP地址和端口傳送到目的IP地址和端口的UDP分組的上面。分組交換語音堆棧應該使用源IP地址和端口號以及目的IP地址和端口號，而不是使用電路交換堆棧中的CIC信息元。應注意的是，源實體和目的實體是基站控制器和媒體網關，或者反之亦然。
典型的基于IP的語音系統能夠通過交換SIP消息來協商源和目的IP地址和端口。SIP信令消息包括以SDP字段形式對基于IP的語音會話的每個端點的描述。由于IOS規范是特別為電路交換語音設計的，所以IOS信令消息沒有規定用于在基站控制器和移動交換中心之間交換這種信息的選項。
在基站控制器使用多個UDP端口來支持大量的語音流會使性能明顯的退化。以IOS中定義A10接口的類似方式，單個UDP端口多路復用所有有效的語音流可以減少處理開銷。
在一個實施例中，將存在IOS信令消息中的CIC信息元解釋為呼叫的媒體網關的UDP端口號。在媒體網關上不同的端口號被分配給每個有效的呼叫。
由于在軟交換和基站控制器之間交換單個并且唯一的CIC信息元，所以應該在鏈路的兩端使用相同的端口號。在該情況下，媒體網關和基站控制器對于每個具體的呼叫應該使用相同的UDP端口號。媒體網關必須考慮在基站控制器處相同端口號的可用性。因此，應該小心地管理語音呼叫的可用端口號集合。通過把不同的端口號分配給每個語音流，可以在基站控制器和媒體網關之間實現標準的語音RTP協議模型。
在另一個實施例中，解決方案基于在基站控制器處使用單個UDP端口以及在媒體網關處使用單個UDP端口，其中多路復用在它們之間的所有語音流。應該預先確定(以及預先配置)基站控制器處的UDP端口號以及媒體網關處的UDP端口號。
通過利用RTP報頭的SSRC字段區別不同語音呼叫之間的分組，在相同的端口中多路復用多個語音流。每個語音分組的SSRC字段應該被設置為由軟交換分配給呼叫的CIC值。媒體網關和基站控制器通過對每個到達的語音分組的SSRC字段進行分析來辨別與不同的呼叫相關聯的語音分組。
如RTP規范中所定義的，同步源(SSRC)表示RTP分組流的源，其由在RTP報頭中承載的32位數字SSRC標識符來標識，以便不依賴網絡地址。通常，SSRC標識符是指特定的RTP會話內全球唯一的隨機選擇值。在該情況下，由于CIC信息元的長度是16位，所以軟交換應該通過只使用16個較低有效位來生成SSRC，此方案還要求增強軟交換和媒體網關之間的接口，以便把由軟交換分配給每個具體呼叫的SSRC(或者CIC)通知給媒體網關。
另一方案在于具有表示CIC的CSRD。在此方案中，基站控制器和媒體網關使用RTP規范中所定義的SSRC，并且將CIC號插入RTP報頭來代替沒有由微微小區網絡體系結構使用的CSRC字段。
如RTP規范中所定義的那樣，貢獻源(CSRC)表示RTP分組的流的源，該RTP分組已經貢獻給由RTP混合器產生的組合流。該混合器把對生成特定分組做出貢獻的各個源的SSRC標識符列表插入到該分組的RTP報頭中。此列表被稱為CSRC列表。示例性的應用是音頻會議，其中，混合器指示其語音被組合以產生輸出分組的所有談話者，以允許接收者指明當前的談話者，即使所有音頻分組都包含相同的SSRC標識符(混合器的標識符)。
該方案基于在基站控制器處使用單個UDP端口以及在媒體網關使用單個UDP端口，其中多路復用在它們之間的所有語音流。在基站控制器處的UDP端口號以及媒體網關處的UDP端口號應該被預先確定(并且預先配置)。
通過利用RTP報頭的CSRC字段區別在不同語音呼叫之間的分組，在同一端口中多路復用多個語音流。每個語音分組的CSRC字段應該被設置為由軟交換分配給呼叫的CIC值。媒體網關和基站控制器通過分析每個到達的語音分組的CSRC字段來辨別與不同呼叫相關聯的語音分組。
RTP報頭擴展(RTP)提供擴展機制來允許單個實現采用新的有效負載格式獨立功能進行試驗，該功能要求在RTP數據分組報頭中承載的附加信息。此機制被設計為使得其他沒有擴展的互操作實現可以忽略該報頭擴展。
在一個非限制性的實施例中，如果RTP報頭中的X位是1，則若CSRC存在，那么跟隨CSRC之后把可變長度的報頭擴展附加到RTP報頭。該報頭擴展包含16位長的字段，該字段對四個八位字節的擴展報頭之外的擴展中的32位字的數目進行計數(因此零是有效的長度)。只有單個擴展可以被附加到RTP數據報頭。
RTP報頭擴展可以類似地用于先前的方案，以在基站控制器和媒體網關之間承載每個語音分組中的CIC號。
這種方案基于在基站控制器處使用單個UDP端口以及在媒體網關處使用單個UDP端口，其中多路復用在它們之間的所有語音流。基站控制器處的UDP端口號以及媒體網關處的UDP端口號應該被預先確定(并且預先配置)。通過利用RTP報頭區別在不同語音呼叫之間的分組，在相同的端口中多路復用多個語音流。每個語音分組的報頭擴展應該被設置為由軟交換分配給呼叫的CIC值。媒體網關和基站控制器通過分析每個到達的語音分組的RTP報頭擴展來辨別與不同呼叫相關聯的語音分組。
下表呈現各個所提出的方案的概要，該方案支持在微微基站控制器和媒體網關之間的分組交換語音服務。
表1分組交換語音服務方案
對于A2接口的報頭壓縮，IP和UDP報頭壓縮機制可以被應用到在基站控制器和媒體網關之間經由A2接口交換的語音分組。此特征使數據吞吐量要求最小化，并且突出了在A基準點處的分組交換語音的優勢。
圖4舉例說明了分組數據協議模型400。A10接口用于給在基站控制器和PDSN之間的用戶業務提供分組數據服務的路徑。A10接口在微微小區系統和PDSN之間傳輸封裝在通用路由封裝(GRE)分組中的鏈路層/網絡層幀，該通用路由封裝分組經由IP進行運送。
微微小區系統支持如TIA/EIA-2001.7-B中所規定的標準A10接口，在此以參考的方式插入TIA/EIA-2001.7-B的全部內容。不要求對標準A10接口進行修改。A10接口在微微小區平臺的標準IP堆棧上實現。
圖5舉例說明了A11接口信令協議模型。A11接口在基站控制器和分組數據業務節點之間運送分組數據服務的信令信息。A11接口使用用于管理A10連接的移動IP信令。
微微小區系統支持如TIA/EIA-2001.7-B中所規定的標準A10接口，在此以參考方式引入TIA/EIA-2001.7-B的全部內容。不要求對標準A11接口進行修改。A11接口在基站控制器平臺的標準IP堆棧上實現。
圖6舉例說明了基站控制器的遠程部署及其通過一對路由器600經由WAN與核心網絡的互連。BSC可以部署在遙遠的位置，而不是在具有軟交換、媒體網關和分組數據業務節點的同一局域網(LAN)上。在此種情況下，在基站控制器和核心網絡之間直接以太網連接是不適用的。在遠程部署的情況下，基站控制器和核心網絡應該經由廣域網(WAN)互連。選擇各種不同的連接選項是適當的，諸如光纖環和DS1(非幀-T1)。
每個連接方案利用不同的第2層協議，諸如ATM、HDLC或者其它。在基站控制器和核心網絡之間使用商用的路由器或者網關來支持各種WAN連接機制。
作為例子，結合此處公開的實施例描述的各種示例性的邏輯模塊、流程圖和步驟，可以利用專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件、分立的門或者晶體管邏輯、諸如寄存器和FIFO這樣的分立的硬件部件、執行一組固件指令的處理器、任何常規的可編程軟件和處理器或者它們的任意組合，以硬件或軟件的方式來實現或實施。處理器優選可以是微處理器，但是可選擇地，處理器可以是任何常規的處理器、控制器、微控制器或者狀態機。軟件可以駐留在RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動盤、光盤、DVD-ROM或者本領域已知的任何其他形式的存儲介質中。
提供優選實施例的上述描述，以使本領域的技術人員作出或者使用本發明。這些實施例的各種變型對于本領域技術人員來說是顯而易見的，并且此處得到的通用原理可以應用于其他實施例，而無需花費創造性勞動。由此，本發明不局限于此處所示出的實施例，而是與此處公開的原理和新特征相一致的最寬范圍一致。
權利要求
1.一種用于在無線通信系統中的至少一個基站和核心網絡之間進行通信的方法，該方法包括使用分組交換協議(IP)傳送信令消息和語音流；以及使用CIC字段(電路標識代碼)來識別至少一個語音IP流。
2.如權利要求1所述的方法，還包括將所述CIC字段解釋為所述語音IP流的UDP端口號。
3.如權利要求2所述的方法，還包括將RTP報頭的同步源(SSRC)字段用作在所述語音IP流內的所述CIC字段。
4.如權利要求2所述的方法，還包括將RTP報頭的貢獻源(CSRC)字段用作在所述語音IP流內的所述CIC字段。
5.如權利要求2所述的方法，還包括定義新的RTP報頭擴展，該新的RTP報頭擴展包括在所述語音IP流內的所述CIC。
6.一種用于在無線通信系統中的至少一個基站和核心網絡之間進行通信的設備，該設備包括用于使用分組交換協議(IP)傳送信令消息和語音流的裝置；以及用于使用CIC字段(電路標識代碼)來識別至少一個語音IP流的裝置。
7.如權利要求6所述的設備，還包括用于將所述CIC字段解釋為所述語音IP流的UDP端口號的裝置。
8.如權利要求7所述的設備，還包括用于將RTP報頭的同步源(SSRC)字段用作在所述語音IP流內的所述CIC字段的裝置。
9.如權利要求7所述的設備，還包括用于將RTP報頭的貢獻源(CSRC)字段用作在所述語音IP流內的所述CIC字段的裝置。
10.如權利要求7所述的設備，還包括用于定義新的RTP報頭擴展的裝置，該新的RTP報頭擴展包括在所述語音IP流內的所述CIC。
全文摘要
要求一種用于在無線通信系統中的至少一個基站和核心網絡之間進行通信的方法和設備。使用分組交換協議(IP)傳送信令消息和語音流。使用CIC字段(電路標識代碼)來識別至少一個語音IP流。所述CIC字段可以解釋為語音IP流的UDP端口號。此外，可以將RTP報頭的同步源或者貢獻源字段用作所述CIC字段。
文檔編號H04L12/66GK1736074SQ03824233
公開日2006年2月15日 申請日期2003年8月14日 優先權日2002年8月14日
發明者塞爾希奧·科洛爾, 邁克爾·格林, 鄒丘真, 尼基勒·賈殷, 安德魯·T·亨特 申請人:高通股份有限公司