专利名称：Ip无线接入网中的寻址方式,对应的基站和无线网控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，并且尤其涉及一种用在基于IP的无线接入网中的寻址方式(scheme)。
在一个普通的无线通信网络中，一个无线终端通过一个无线接口接入到一个无线接入网，该无线接入网是专用的基础设施以建立并控制在无线终端和不同的其它可能的终端用户之间的连接，例如，另一个无线终端、一个固定终端、或一个网服务器。
一个无线接入网主要包括基站和它们的控制器。终端用户数据和连接控制数据通过无线接入网在这些网络单元之间传达。
在通常的GSM移动无线通信网络的情况下，该无线接入网是适合具有例如在一个基站和其控制器之间持久地连接的GSM标准的。
在第三代无线通信网络中，以UMTS为例，它证明使用一个实际上的标准网络(例如，ATM或IP网络)作为在无线接入网中基本传输能力代替特别的适合于该无线通信网络的无线接入网更合适。这个允许重新使用在已完成的服务的性能和质量方面的最近的增强，并保持在IP或ATM传输的领域的存在的改进。为了使这些实际上的标准网络适应一个无线接入网的特殊的需要，在该IP或ATM传输层之上特殊层不得不被实施。
图1表示一个IP主干网的一个例子，用作一个UMTS无线通信网络中的无线接入网的传输层。在一个UMTS无线通信网络中，基站被称作节点B，基站控制器被称作网络控制器RNC。若干个基站101，...，104以及若干个RNC111，112被作为该基于IP的无线接入网的主体考虑并通过互连的边缘路由器121，...，124和中心路由器131，...，133互相连接。边缘路由器121，...，124和中心路由器131...，133的相互连接构成了该IP主干。
该无线接入网的最主要的任务在于在一个基站和其对应的RNC之间通信(IuB接口)以及在若干个RNC之间的通信(Iur接口)。在一个基于IP的无线接入网中，这些通信能够构成若干个电波反射，若干个边缘路由器或中心路由器在两个主体之间中继该通信。
在象这样的一个基于IP的无线接入网中，在不同的路由器之间的物理连接能混合若干种技术。传输功能，比如寻址和路由选择，被根据IP实际上的标准构成。该无线接入网的所有单元(例如，基站101，...，104，RNC111，112，路由器121，...，124和131，...，133)被分配一个IP地址，并能意义确定地访问具有这个IP地址的单元。该基于IP的协议栈的IP层对在主体之间传送数据负责。
一个协议层，置于该IP层之上，对在一个信号主体内的多个数据的来源和目标中求微分负责。这些不同的源或目标可以是不同的同时发生的请求。通过在有高处理功率的基站或基站控制器的并行处理和多任务执行是必需的。
在该基于IP的协议栈中的象这样的一个层的例子是UDP(用户数据报协议)，另一个例子可以是TCP(传输控制协议)。UDP或TCP都提供两种不由IP层提供的服务。它们提供通信口号码以帮助区别一个信号主体内部的不同的源和目标，并可选择地提供一种较验和性能以校验数据原封不动地到达。
在开放系统互连(OSI)通信模式下，IP与网络层层3一致。UDP、象TCP一样是在传输层层4。用户数据报协议是由Internet工程任务组(需要说明768)指定的。
本发明涉及到基于IP的无线接入网对无线通信网络的特殊要求的适应性。这些特殊要求之一是该无线通信网络的纯粹的无线部分不是通过普通的IP实际上的标准支持的。
一个无线通信网络的无线部分支持例如不同的信道类型。这些信道类型的第一类别是专用信道(例如，专用业务信道DTC)，其特性是专用于一个通信。无线信道类型的另一个类别是公共信道。这些无线信道多路传输数据属于几个连接或数据由几个连接共享。公共信道类型的例子是随机接入信道(RACH)或广播信道(BCH)。这并不是所有可能信道类型的详尽列表。不同信道类型的完整的列表是依赖无线通信网络的，并是用每个无线通信信道的无线接口规格来描述的。
在若干个信道类型之间的区分的可能性不是在该IP实际上的标准给出的。在该基于IP的无线接入网和无线通信网络的无线部分之间一个协议变换不得不被执行以补救这个问题并允许该基于IP的无线接入网和无线通信网络的无线部分之间的互通。这个协议变换最好发生在该无线接入网的边缘(例如，在基站中或在基站控制器中)。
一种用于解决这个问题的方法在基于ATM的无线接入网中被提供，并包括利用在该ATM实际上的标准中规定的信令平面以传达该无线部分特定参数。该用户数据通过一个建立在基站和RNC之间的连接被并行地传达。然而，与ATM的基本的定向连接相反，IP是基本上无连接的并且不提供任何信令平面。
作为结果，每个附加的通信参数不得不通过在基于IP的无线接入网中交换的IP数据包的有效负载中增加一个半帧被传达。这个添加的半帧包含添加的通信参数(例如，在映射有这个信息的网络的无线部分上的信道的类型)可能是一个密封在UDP数据包中的通信实体的报头部分。
这种方法的缺点是要增加额外开销和传输减慢以及处理延迟。所有的更成问题的是保持该延迟，在穿过网络的时候，为了确保一个可以接受的服务的质量，尽可能小的延迟是重要的。这种方法同样有减小在该无线接入网和无线接口之间的接口的吞吐量的缺点。
本发明的一个特别的目的是提供一种寻址方式，该方式不需要分离的信令平面，用于发出去往一个无线终端的数据不得不在该无线接口上被传输的无线信道的类型的信号。
本发明的另一个目的是去存储一个添加的用于明确地规定该无线信道类型的半帧的使用，该无线信道被用于通过空中接口传送相应的数据。
这些目的，和下面出现的其他目的，通过用在基于IP的无线接入网的寻址方式来完成，该无线接入网包括多个基站和至少一个基站控制器，彼此间的所有通信通过使用基于TCP/IP或UDP/IP的协议栈完成，每个基站被用于与具有通过至少两种不同类型的无线信道接入无线接入网的多个无线终端通信。该寻址方式包括该基站与无线终端之一通信的无线信道的类型是由记载在每个通过该无线接入网交换的并属于与该无线终端的通信的TCP或UDP数据包中的通信口号码(port number)隐含的并意义明确地确定。
这种方法有减少在一个基于IP的无线接入网和通信网络的无线部分之间的协议变换所必需的额外开销的优点。
本发明也涉及一个根据权利要求6的基站和一个根据权利要求8的无线网络控制器。
本发明的其他特性和益处可以在阅读下面通过一个非限制性例子给出的一个优选的实施的描述和从附图得出，其中图1示出了一个基于IP的无线接入网的物理结构；图2示出了根据本发明的寻址方式的原理。
图1已经描述了与下面本发明技术问题的关系。
UDP优选于在后面的TCP，因为它比TCP更加适应一个无线接入网的延迟要求。不同于TCP，UDP不提供在数据包(数据报)中分割一个消息并在其它终端重新装配的服务。特别地，UDP不提供数据包的中继。这些特殊的TCP特性严重地影响了无线接入网中的端对端延迟。
然而，上述的寻址方式同样应用在一个使用TCP的的基于IP的协议栈，既然TCP作为UDP使用通信口号码的概念。
图2表示一个在基于IP的无线接入网中交换的IP数据包并举例说明了根据本发明的寻址方式。在OSI通信模式下，该基于IP的协议栈依靠一个附属于一个确定层的通信单元的密封，确定层是在一个附属于下一层的协议单元中。IP数据包20包括一个IP数据包报头21和一个IP数据包有效负载。该IP数据包有效负载22依次密封一个包括UDP报头23和一个UDP有效负载24的UDP信息。UDP有效负载24密封一个无线部分特殊信息。这个信息的报头25尤其包括该信息去往的终端用户无线终端的标识，发送该信息的终端用户无线终端的标识，并且这个信息的有效负载26含有终端用户数据。终端用户无线终端标识最好包括一个定位该终端用户无线终端的地址。这个地址在附加该终端用户无线终端的基站的区域中是唯一的。
该UDP报头23象在IETF标准中规定的一样被划分为四个双字节半帧，由下面的参数规定发送该UDP有效负载的端口(源通信口号码SPN)；该UDP有效负载去往的端口(目标通信口号码DPN)；该UDP有效负载长度L；和一个UDP有效负载较验和CRC。
该目标通信口号码被用于正确的多路分解该IP数据包并前置每个UDP有效负载到对应于该目标通信口的请求。通常，该源和目标通信口仅在内部用于一个主体(例如，基站或RNC)。一个通信口号码的组合被保留用于并发的请求并行地执行一个相同的任务。在UDP协议的通常使用中，当它被激活或根据一个循环运算法则时，该通信口号码被如此随机地分配给一个请求。
与上述该随机通信口号码分配相反，这个发明包括在某种程度上管理这个可用的通信口号码的组合，每个通信口号码不是仅仅用于在主体的内部处理，而且通过已经被发送的数据传达一个关于该无线信道类型的指示，通过已接收的数据传达一个关于该无线信道类型的指示。为了这个原因，该通信口号码的组合被划分为通信口号码的几个组，每个组被专门地用于通过一个无线信道的预先确定的类型处理发送的或接收的数据。
对于无线接入网中的每个主体，该通信口号码的组合以及一组通信口号码的分配到一个信道的类型最好是相同的。
一个第一组通信口号码将被用于在该基站的协议变换之后通过一个第一信道类型发送数据。第二组被用于通过第二信道类型发送数据等等...
每组应该至少包括一个通信口号码。如已经提到的，信道类型的确切数目被从该考虑过的无线通信网络的无线接口规格中分析得出。
在UDP报头中的该目标通信口号码被用于使通信口号码结合，信道类型被用在无线接口上。同样可以想象使用在UDP报头中的源通信口号码以使源通信口结合。在使用一个参数或使用另一个参数之间的一个选择被进行。
不同组的量度应被如此完成，它平衡并优选在每个可利用的通信口号码上的负载。在可利用的通信口号码和无线接口上的相应的信道类型之间的映象可能是一个在无线接入网的初始化中已初始化的系统参数，以便每个基站或RNC借到它的通知。
在另一个实施例中，这个映象可以是根据无线接入网的需要动态地更新的，并且一旦更新通知基站和RNC。一个无线接入网的操作和管理中心(OMC)部分例如可以在通过无线接入网的不同的业余流量上运行统计量。并确定一个在该通信口号码和该无线信道类型之间的最佳映象。这个更新可以在恒定的时间间隔或根据本领域技术人员已知的其它更新准则完成。
在通信口号码和信道类型之间的该对应关系可以物理地存储在一个本地存储器或一个用于该无线接入网的基站和RNC的可存储的数据库。该本地存储器可以中心地定位在网络中或分配在不同的主体中。
除基站和RNC之外，无线接入网的其它单元(例如，边缘和中心路由器)透明地穿过包含在UDP报头中的该目标通信口号码而不修改它。
在下面，将详细讨论这种寻址方式在该无线接入网中的一个主体(基站或RNC中)的使用。
一个第一部分描述用于在一个基站从该无线接入网的来的并通过无线接口发送到一个无线终端的数据的这个寻址方式的使用。该基站识别由于发送数据的无线信道类型的该UDP目标通信口号码。在UDP有效负载中的一个半帧同样被用于给出数据去往的终端用户的标识符。对于属于一个基站的所有的终端用户无线终端来说标识符是唯一的。终端用户标识符和该UDP通信口一起确定在空中接口上发送的信息的目标。
该RNC也负责协议变换。它通常地从一个其余的无线通信网络接收一个呼叫标识符并用一个特殊格式转发它到该无线接入网。因而，该呼叫标识符用一个包括基站的IP地址、UDP目标通信口号码和终端用户标识符的三位字节转发。这些参数以及终端用户数据构成一个通过该无线接入网发送的IP数据包。
一个第二部分描述用于在一个基站从一个无线终端接收的并发送到该无线接入网的数据的这个寻址方式的使用。该基站检测接收这些数据的无线信道的类型。它从属于分配有适当的信道类型的这组通信口号码的本地存储器中选择一个可利用的通信口号码。然后，该基站运行包括映象从无线信道接收的数据格式到IP数据包的协议变换。在密封的UDP数据包的报头中的该目标通信口半帧被设置为从本地存储器取回的该通信口号码的值。密封在该UDP数据包中的该无线部分特殊信息包含在它的报头中，一个半帧规定一个在这些数据的来源的终端用户无线终端的标识符。这个标识符与该UDP通信口号码的结合在一个给定基站的区域是唯一的。
在基站，除该纯粹的协议变换外，若干个数据流程的整形和多路传输能被完成。因而，该UDP数据包不仅仅可以密封一个无线部分特殊信息，还密封多个属于不同用户的多路传输的无线部分特殊信息，该用户在具有相同的信道类型的无线信道上分别地接收、发送。若干个多路传输无线部分特殊信息被称为一个容器。该整形包括根据每个无线部分特殊信息的程序段，例如，根据优先地分配到该无线部分特殊信息的不同的电平。
权利要求
1.一种用在基于IP的无线接入网中的寻址方式，所述无线接入网包括多个基站和至少一个基站控制器，通过利用基于TCP/IP或UDP/IP的协议栈所有的基站、基站控制器彼此通信，每个所述基站被专用于与通过至少两种不同类型的无线信道接入所述无线接入网的多个无线终端通信，所述寻址方式其特征在于所述基站与所述无线终端之一通信的无线信道的类型是由在所述无线接入网交换的并属于与所述无线终端的通信的每个TCP或UDP数据包中提到的通信口号码隐含地而意义明确地确定的。
2.根据权利要求1的寻址方式，其特征在于每个所述无线通道类型是与所述无线接入网的基站或基站控制器的可利用的至少一个所述通信口号码相关联。
3.根据权利要求1的寻址方式，其特征在于用在所述基于IP的无线接入网中的所述基于IP的协议栈包括UDP/IP组合、在所述UDP报头中意义明确地确定所述无线信道类型的UDP目标通信口号码。
4.根据权利要求1的寻址方式，其特征在于用在所述基于IP的无线接入网中的所述基于IP的协议栈包括UDP/IP组合、在所述UDP报头中意义明确地确定所述无线信道类型的UDP源通信口号码。
5.根据权利要求1的寻址方式，其特征在于与所述无线终端通信的参数由包含在用在所述无线接入网中的所述基于IP的协议栈的不同层的IP地址、UDP目标通信口号码和通信标识符定义。
6.一种基站，是基于IP的无线接入网的一部分并通过利用基于IP的协议栈与所述无线接入网的其它单元通信，所述基站被专用于与通过至少两种不同类型的无线信道接入所述无线接入网的多个无线终端通信，所述基站其特征在于它包括信道类型选择器，以确定从所述无线接入网来的数据的、发送数据到所述无线终端之一的无线信道的类型，所述信道检测器通过在从所述无线接入网接收的并属于与所述无线终端通信的数据包的TCP或UDP报头中提到的通信口号码，意义明确地确定所述信道类型。
7.根据权利要求6的基站，其特征在于所述信道选择器进一步根据从所述无线终端之一接收数据的信道类型，选择用在所述基于IP的协议栈中的通信口号码以发送数据到所述无线接入网。
8.一种无线网络控制器，是一个基于IP的无线接入网的一部分并通过利用基于IP的协议栈与所述无线接入网的其它单元通信，所述无线网络控制器接收从该无线接入网之外来的属于与无线终端通信的数据，所述无线终端通过至少两种不同类型的无线信道可以接入，所述无线网络控制器其特征在于它包括信道类型选择器，根据属于所述通信的所述数据确定发送属于所述通信的一部分数据到所述无线终端的信道类型，所述信道检测器根据所述信道类型意义明确地确定在通过所述无线接入网交换的并属于与所述无线终端通信的每个TCP或UDP数据包中提到的通信口号码。
全文摘要
本发明特别地涉及一种用在基于IP的无线接入网中的寻址方式。根据本发明,该寻址方式包括通过基站与终端用户无线终端通信的无线信道的类型是由记载在每个通过该无线接入网交换的并属于与终端用户无线终端的通信的TCP或UDP数据包中的通信口号码值意义明确地确定的。
文档编号H04L12/56GK1330475SQ0112261
公开日2002年1月9日 申请日期2001年6月26日 优先权日2000年6月26日
发明者弗兰克·伊曼纽, 俄尔里克·巴斯, 马丁·盖斯纳 申请人:阿尔卡塔尔公司