在移动通信中加速呼叫建立的系统和方法

专利名称：在移动通信中加速呼叫建立的系统和方法
技术领域：
本发明涉及移动通信，并且更具体地，涉及在移动通信中加速呼叫建立。
背景技术：
如共同未决的美国申请Serial No.09/845,934中描述的，所有的现代移动通信网络具有分层配置，其中地理“覆盖区域”划分为多个较小的称为“蜂窝(cell)”的地理区域。参考图1，优选地由基站收发信机(BTS)102a向每个蜂窝提供服务。数个BTS 102b～n经由固定链路104a～n聚集成基站控制器(BSC)106a。有时BTS和BSC被总称为基站子系统(BS)107。数个BSC 106b～n可以经由固定链路108a～n聚集成移动交换中心(MSC)110。
MSC 110用作本地交换机(具有处理移动性管理要求的额外的特征)并且通过中继群同电话网络(PSTN)120通信。在美国的移动网络中，存在归属MSC和服务MSC的概念。归属MSC是对应于与移动站(MS，其还被称为“移动手机”、“移动电话手机”或者“手机”)相关联的交换机的MSC；该关联是基于MS的电话号码，例如区号。(该归属MSC负责下文讨论的HLR。)另一方面，服务MSC是用于将MS呼叫连接到PSTN的交换机(当用户在服务提供商覆盖的区域中漫游时，不同的MSC执行服务MSC的功能)。因此，有时归属MSC和服务MSC是相同的实体，但在其他的时候它们不是相同的实体(例如，当MS漫游时)。典型地，访问位置寄存器(VLR)116同MSC110共同安置，并且在移动网络中使用逻辑上单一的HLR。该HLR和VLR用于存储许多类型的用户信息和简档。
简单地，一个或者多个无线信道112与整个覆盖区域相关联。该无线信道被划分为分配给独立蜂窝的信道群。该信道用于传送信令消息以建立呼叫连接等，并且用于在建立呼叫连接时传送语音或者数据信息。
在相对高级的抽象概念中，移动网络的信令涉及至少两个主要方面。一个方面涉及MS和网络剩余部分之间的信令。对于2G(“2G”是业界的术语，即“第二代”)和更晚的技术，该信令涉及MS使用的接入方法(例如，时分多址，或TDMA；码分多址，或CDMA)、无线信道的分配、鉴权等。第二方面涉及移动网络中不同实体之间的信令，诸如MSC、VLR、HLR等之间的信令。该第二部分有时被称为移动应用部分(MAP)，特别是在用于No.7信令系统(SS7)的环境中时。
根据不同的标准传送和接收不同形式的信令(以及数据和语音信息)。例如，电子工业协会(EIA)和电信工业协会(TIA)协助制定了许多的美国标准，诸如IS-41，其是MAP标准。相似地，CCITT和ITU协助定义了国际标准，诸如GSM-MAP，其是国际MAP标准。关于这些标准的信息是公知的，并且可以从相关的组织以及文献中找到，参见例如，Bosse，Signaling in Telecommunications Networks(Wiley1998)。
为了从MS114传递呼叫，用户在蜂窝电话或者其他MS上拨号并按“发送”。MS114经由BS107向MSC110发送指出服务请求的被叫号码。MSC110与相关联的VLR116(参见下文)协同处理以确定是否允许MS114获得所请求的服务。服务MSC将该呼叫路由至PSTN120上的被叫用户的本地交换机。该本地交换机提醒被叫用户终端，并且应答信号通过服务MSC110路由回MS114，该服务MSC110随后完成针对MS的话路。一旦完成设置，就可以进行呼叫了。
为了向MS114传递呼叫，(假设呼叫来源于PSTN120)PSTN用户拨打与MS相关联的电话号码。至少根据美国标准，PSTN120将该呼叫路由至MS的归属MSC(其可以是向该MS提供服务的MSC，也可以不是)。随后MSC询问HLR118以确定当前哪个MSC为该MS提供服务。这还可以用于通知服务MSC出现了呼叫。归属MSC随后将该呼叫路由至服务MSC。该服务MSC经由适当的BS寻呼MS。MS作出响应，并且设置适当的信令链路。
在呼叫过程中，BS107和MS114可以在需要时，例如由于信号状态，协同工作以改变信道或者BTS102。
移动通信网络增加了较新的服务，例如针对互联网的“数据呼叫”。对于互联网，组播通信指，在互联网协议网络上向选出的多个目标传送相同的数据分组。(相反地，广播通信指不加选择地向所有的目标传送数据分组，而单播通信指向单一的目标传送数据分组。)组播中的每个参与者接收由组播中任何其他的参与者传送的信息。连接到网络的、不是某一具体组播的参与者的用户不接收由该组播的参与者传送的信息。这样，组播通信仅使用实际所需用于组播传输的网络部件(例如，交换机和中继台)。
在组播处理中，当引导潜在的参与者(主机)加入具体的IP组播群组时，该主机向最近的有组播能力的路由器发送“请求加入”消息，用以请求加入组播群组并接收发送给该群组的信息。例如，主机A发送消息以加入组播群组Y，且主机B发送消息以加入组播群组X。如果数据通路不是适当的，则路由器R将该请求向上传播至组播信源。
当从群组X接收到IP分组时，例如，路由器R将IP组播群组地址映射到以太网组播地址，并且将作为结果的以太网分组发送到适当的交换机。
根据当前的互联网群组管理协议(IGMP)，当路由器未接收到周期性的主机成员报告时，该主机在组播群组中的成员关系终止。
对于MS之间的交互，已经提出了具有两个版本的Nextel服务(已知为Nextel Direct Connect，其使用专用移动无线业务，在http//www.nextel.com/phone_services/directconnect.shtml中有描述)，用于MS之间的专用的连接呼叫。该专用的连接呼叫的两个版本都需要所有的成员位于由BSC/DAP(调度应用处理器)组合控制的相同的交换区域中。在第一版本中允许两个移动电话用户，例如A和B之间的一对一的通话。当A希望拥有同B的专用连接通信时，A输入B的个人识别号码，按住“一键通(push to talk，PTT)”按键，等待表示B准备接收的声音提示，并且开始讲话。为了收听，A释放该PTI按键。如果B希望讲话，则B按住PTT按键并等待A准备接收的声音确认。该服务允许用户从显示在移动电话手机上的滚动列表中选择个人识别号码，或者允许用户搜索预存的用户名称列表。
在第二版本中，允许预先定义的用户群组(称为“通话群组(Talkgroup)”)的成员之间的通话，其通过号码识别。移动电话手机允许通过手机的控制界面搜索通话群组号码。为了设置群组呼叫，发起用户，例如A，在手机中查找群组通话号码，按住PTT按键，并且，在接收到诸如啁啾声的声音确认时，可以开始讲话。在A按住PTT按键时，处于群组呼叫中的通话群组的全部其他成员仅能收听。如果A释放PTT按键，群组呼叫中的另一成员可以按住PTT按键，获得声音确认提醒的控制，并且开始讲话。
最早期的群组呼叫系统的示例之一是双向通话无线业务(TwoWay Talk Radio，TWTR)系统，即模拟的半双工无线系统，其早于NextelDirect Connect，并且其中，在传送过程中，传送(广播)收发信机使其发信机打开并使其收信机关闭，而接收收发信机使它们的发信机关闭并使它们的收信机打开。TWTR系统中的延迟几乎是零，其由无线电波的速度和电子部件的传播次数支配。该系统的另一特征在于，广播呼叫者没有关于收听者存在的先验知识。仅在至少一个收听者做出响应时，呼叫者才能确定某些收听者的存在。因此，群组呼叫的典型模型包括“人类协议”，其中在建立群组呼叫时，呼叫者，例如使用诸如“你在么？”的短语，首先确定一个或者多个收听者的存在。如果确认收听者存在之前在群组呼叫中不能出现有意义的通信，则被称为人类往返响应时间(Human Round Trip Response Time，HRTRT)的延迟周期指出了TWTR的察觉到的延迟。在至少某些情况中，当手机可容易地访问被叫方时，相对于由无线电波速度造成的延时(在5英里的距离上约为0.03毫秒)，HRTRT的范围为1.5～4秒。
在某些PTT系统中，数字无线业务用于编码的和帧的半双工语音通信。与TWTR系统不同，基于数字无线业务的PTT系统使用显式信令建立群组呼叫。由于该显式信令和群组呼叫建立的活跃行为、最初的模拟的语音信号的编码和数字成帧以及传输延时，该系统具有很大的延迟，在至少某些情况中其范围可以是750毫秒～1.5秒。而且，基于数字无线业务的PTT系统与TWTR系统的不同之处在于，呼叫者了解收听者的存在。典型地，基于数字无线业务的PTT系统播放被称为“啁啾声”的声音，用以表示一个或者多个收听者的存在，在此之后呼叫者可以进行呼叫。这样，由于呼叫者需要了解收听者是否可用和是否在留心，因此HRTRT延迟在基于数字无线业务的PTT系统中保持相关。该“啁啾声”仅表示手机是可利用的；其不给出收听者状态的指示。呼叫者不了解收听者是否忙于其他的事情或者手机是否处于离开收听者有一定距离的位置，例如，在距离收听者几英尺远的厨房餐桌上。在至少某些情况中，在当前的基于数字无线业务的PTT系统中，当手机对于收听者是易得到的时候，HRTRT的范围可以是2～5秒。
在基于数字无线业务的PTT系统的某些实现方案中，其使用标准的空中传输接口(RF调制)，诸如CDMA 1xRTT接口，HRTRT可以大到12～15秒。这些接口并未针对PTT类型的群组呼叫进行优化，并且在用于传递PTT呼叫时引入了不同的延迟。1xRTT网络中的典型的PTT呼叫可以具有15秒的HRTRT延迟，其对成功地发展新的PTT系统产生了严重的阻碍。
全部的延迟至少包括下面的因素。如上文所述，存在延迟是由于呼叫者确定被叫方存在并且能够开始通话所消耗的时间而引起的延迟。存在延迟在呼叫者初始化群组呼叫时出现一次。呼叫建立延迟是由于被叫方确定呼叫者的意图所消耗的时间而引起的延迟。呼叫建立延迟在群组呼叫开始时出现一次。媒体延迟是由于群组呼叫中的一方发出的有声脉冲在由呼叫中的其他方听到之前所消耗的时间而引起的延迟，并且该媒体延迟包括缓冲时间、编码时间和语音媒体的传输延时。如上文所述，HRTRT是由于呼叫者听到被叫方之前，即在呼叫者讲话和释放控制且被叫方收听到请求控制并讲话之后，所消耗的时间而引起的延迟。
传统的1xRTT PTT服务使用分组交换数据(PSD)作为传输机制，使用RTP/UDP/IP，使用EVRC(增强的可变速率编解码器)为语音编码，并且使用SIP(会话发起协议)作为显式信令协议。在1xRTT网络中，如果在称为休眠间隔(其是网络可设置的参数)的时间周期中不存在分组数据活跃行为，则手机进入休眠状态。当用于休眠手机的数据行为开始时，该手机执行从休眠状态到活跃状态的转换。这样，如果群组呼叫的参与者具有休眠中的手机，则手机从休眠状态进入活跃状态所消耗的时间对群组呼叫中的整个延迟也有贡献。在至少某些情况中，对于具有活跃的手机的参与者，平均呼叫建立延迟(包括存在延迟)的范围可以是1.5～3秒，而对于具有休眠的手机的参与者，平均呼叫建立延迟(包括存在延迟)的范围可以是5～10秒。在至少某些情况中，平均媒体延迟的范围可以是400毫秒～600毫秒，并且对于具有活跃的手机的参与者，HRTRT的范围可以是5～7秒，而对于具有休眠的手机的参与者，HRTRT的范围可以是7～14秒。
典型的1xRTT网络的实现方案的另一方面是“R-P环境”的实现特征，根据这一特征，如果在某一时间周期中缺少活跃行为，则与手机相关联的PPP会话由网络，即R-P节点终止。
对于在某一时间周期中缺少活跃行为的情况，根据1xRTT网络的休眠特征，维持PPP会话，但是释放空中传输资源用于其他用途。当数据可用于传送时，恢复空中传输资源(即，唤醒手机)消耗了时间，其对延迟也有贡献。

发明内容
一般地，本发明提供了移动通信的系统和方法，并且具体地，提供了用于在通信系统中，特别是在“一键通”呼叫和群组呼叫中，加速呼叫建立的系统和方法。当移动站(MS)处于休眠状态时，使该移动站有备于半双工移动通信电话呼叫。响应用户发起半双工移动通信电话呼叫，基于移动站的准备，建立半双工移动通信电话呼叫。
通过加速呼叫建立，移动通信系统可以向用户提供几乎没有延迟的PTT系统或群组呼叫系统。提供商可以根据经济动机有效率地分配网络资源以有效地减小延迟。用户可以快速地、准确地和成本有效地进行通信，同时具有关于其他用户可用性的先验知识。


在附图中，图1是现有技术的移动网络的系统图示；图2说明了包括群组呼叫或者“一键通”逻辑的系统框图；图3～4说明了移动网络中的代理交换机和某些配置；图5～6、8说明了群组通信系统或“一键通”通信系统的结构；图7、9～20是使用群组通信系统或“一键通”通信系统的呼叫流程图；和图21～28是示出了延迟减小技术的测试结果的图表。
具体实施例方式
共同未决的美国申请Serial No.09/845,934描述了用于在预先定义的移动电话用户群组的成员之间配置呼叫的系统和方法。对于图2，如共同未决的美国申请Serial No.09/845,934中描述的，代理交换机或者其他的实现群组呼叫逻辑的设备1010检测由群组1014的成员1012A发起的群组呼叫，并且自动尝试连接群组呼叫中群组的全部成员1012A、1012B、1012C。在具体的实现方案中，群组中的通信是半双工的(即在一个时刻仅有一个成员可以讲话)，并且群组的语音业务以组播会话的形式在互联网协议(IP)网络上进行。
对于群组呼叫逻辑由代理交换机实现的情况，该代理交换机可如在2000年11月22日提交的，题为“System and Method of ServicingMobile Communication with a Proxy Switch”的共同未决的美国申请Serial No.09/721,329中所描述的那样进行操作，其在此处并入列为参考。如共同未决的美国申请Serial No.09/721,329中所描述的以及图3中所说明的，在至少一个移动交换中心(MSC)1030和至少一个基站子系统(BS)1032之间执行交换1034操作。该交换允许通信业务调入或者调离诸如IP网络的替代网络1036。该交换是透明的，使得MSC和BS不需要进行任何改动即可与本发明的交换机一同工作。
共同未决的美国申请Serial No.09/721,329中描述的代理交换机包括信令消息处理逻辑1038，用于根据移动信令协议接收来自MSC和BS的信令消息。消息拦截逻辑1040与信令消息处理逻辑协同工作，并且向传送信令消息的MSC或者BS发送应答消息。该消息拦截逻辑还防止该信令消息被分别传递到BS和MSC中的另一个。消息转换逻辑1042与信令消息处理逻辑协同工作，并且将来自MSC和BS中的一个的信令消息转换为用于分别传送到BS和MSC中的另一个的转换信令消息。消息传输逻辑1044与信令消息处理逻辑协同工作，并且将来自MSC和BS中的一个的信令消息分别传送到BS和MSC中的另一个。
来自BS的承载电路组1046分配给代理交换机。接收和分析MSC和BS之间的信令消息，用以确定它们是否对应于所分配的承载电路组。如果对应的话，则信令消息中的控制信息传送到可替换的通信网络；并且承载电路组上承载的信息调入替代网络。
图4示出了代理交换机300的优选配置，其中代理交换机300安置在BS107和MSC110之间。在该代理交换机中仅需要终止执行用户业务的中继线的子集306；其他的中继线308可以直接连接MSC110和BS107。来自BS107的所有的控制链路312在代理300处终止。该代理交换机包括控制平面302和数据平面304(还称为“承载平面”)。控制平面302处理所有的信令业务，而数据平面304处理连接到该代理交换机的中继线的所有的用户业务。
在某些实施例中，在MSC和代理交换机之间存在一对一的通信。数个BS可以与单一的代理交换机一起工作。
代理交换机300包括软件，该软件接受所有的信令消息，并且依赖于该消息和系统的状态，执行下列操作中的至少一个1.将未经改变的消息传递到在该消息中寻址的MSC或BS；2.拦截MSC和BS之间的消息；3.对于某些拦截的消息，将该拦截的消息转换为不同的消息，并且使用该转换的消息替换原来的拦截的消息，发送到在该拦截的消息中寻址的MSC或BS；4.将该消息从移动网络和PSTN网络调入到替代网络中，诸如IP网络。
下文描述了每种情况中执行的操作类型以及触发事件。
在许多情况中，特别是当调入来自MS114的消息并且将业务引导至替代网络时，代理交换机300可以用作MSC110。在该角色中，代理交换机承担传统的MSC所执行的责任和任务。某些该功能和任务涉及移动性管理。考虑漫游MS的情况；当其从一个蜂窝漫游至另一个时，其可能漫游至由不同的MSC提供服务的蜂窝中，因此需要源MSC和目标MSC之间的切换。如果代理交换机300调入了消息，并且呼叫/会话被引导至替代网络，则与传统的MSC管理切换的方式相似，代理交换机管理该切换。
代理交换机的另一功能涉及资源的分配。特别地，当MS初始化一个请求新的呼叫/会话的消息时，需要为该会话分配适当的线路(信道)。依赖于系统的配置和系统状态，与传统的MSC分配线路的方式相似，该代理交换机执行此分配。
图5示出了示例性的配置，其中代理交换机300连接到数个替代网络，诸如IP骨干网络412，或者以电路交换为基础的网络414，例如，不同的电信公司。这些替代网络可用于将语音和/和数据业务传递到所需的目标，同时避免了整个PSTN120或者部分PSTN120连接到昂贵的MSC资源。可替换地，可以使用这些配置，使得电路交换业务可被回传至不同的网络；例如，来自Nashua NH的电路交换业务可被回传至Waltham MA中的MSC。或者，它们可用于连接到其他的网络。例如，IP骨干网络412可以同IP语音网络418或者互联网416通信。如共同未决的申请中解释的，当把业务调入替代网络时，来自链路306上的承载电路的控制信息(例如，来自信令消息)以及语音或数据可以经由替代网络发送。
在共同未决的美国申请Serial No.09/845,934中描述的群组通信系统的具体实现方案中，向属于闭合用户群组(群组或者CUG)的移动通信用户(用户)提供快速的和容易的互相联系的能力，由此开始相互间的通话。每个群组包括两个或者更多的用户(“成员”)，并且用户可以属于多个CUG。通话可以发生在群组的两个成员之间(私人模式)，或者发生在CUG的所有的可利用的成员之间(公共模式)。群组通信系统使用传统的移动通信设备，诸如蜂窝电话和移动PDA。
在具体的实现方案中，群组通信系统在逻辑上置于MSC和BSC之间的代理交换机(如上文所述)中实现群组呼叫逻辑，用以拦截群组呼叫发起消息，绕开MSC和PSTN，并且将群组呼叫实现为执行IP话音业务(VoIP)的IP组播会话。可以由跨越聚集网络的多个MSC向处于不同的地理位置的群组中的用户提供服务，其依赖于一种或者多种无线技术，诸如CDMA、TDMA(包括1S-136和GSM)、GPRS和第三代技术。例如，在加入到任何一个群组呼叫的群组成员之中，一个或者多个用户可以同时在GSM网络中漫游，而一个或者多个用户在CDMA网络中漫游。可以使涉及群组呼叫的控制信息对于一个或者多个用户是可利用的，诸如在群组呼叫进行时显示群组呼叫的参与者。通过使用标准的编码方案，诸如MIN、IMSI和ESN，可由群组呼叫用户动态地创建和修改群组呼叫列表。
图6的示例示出了群组通信系统的示例性实施例的一般结构。图6示出了群组呼叫中的四个用户，他们使用无线设备1060A～1060D连接到不同的BTS系统1062A～1062D。为了下面的描述，假设该无线设备具有声音播放和文本显示能力。BTS连接到基站控制器(BSC)1064A～1064D，BSC连接到实现群组呼叫逻辑的代理交换机(群组呼叫交换机)1066A～1066C。每个群组呼叫交换机连接到诸如MSC1068A、1068B或者1068C的MSC。提供至少一个群组呼叫交换机，用于群组呼叫服务使能网络中的每个MSC。对于信令信息，每个群组呼叫交换机在逻辑上位于相应的BSC和相应的MSC之间。该群组呼叫交换机接收来MSC的信令和数据，并且在相反的方向上经由BTS和BSC接收来自无线设备的信令和数据。每个群组呼叫交换机这样操作，即，使BSC和MSC均未意识到该群组呼叫交换机位于BSC和MSC之间。来自MSC和BSC的信令和控制信息由群组呼叫交换机拦截，并且在需要时无缝传递到相关的元件而不进行任何可察觉的改变。
MSC连接到公众陆地移动网络(PLMN)1070，而群组呼叫交换机连接到骨干组播使能IP网络(骨干网络)1072，其提供对CUG活动目录1074和增强型归属位置寄存器(HLR)1076的访问。
如上文关于共同未决申请的代理交换机的描述，群组呼叫交换机包括控制平面和数据平面。控制平面处的功能是终止来自BSC或MSC或者此两者的信令消息。例如，在CDMA网络中，由IS-634协议规范定义信令消息。控制平面终止进入的信号，并且产生新的信令消息用于向前传送到MSC或者其他的元件。控制平面还支持下面描述的组播功能。
在一个具体实施例中，群组呼叫交换机的数据平面接收来BSC或MSC或者此两者的TDM业务，并且使用TDM交叉连接(DACS)(图4)将进入的业务连接到外发目标。在其他的实施例中，数据平面还可以从基站联合体(还称为“无线接入网络”，或者“RAN”)接收进入的IP业务，并且将该进入的IP业务交换至外发的IP业务。控制平面中的程序控制确定了进入的TDM业务和外发目标(特别是传统的MSC和/或IP网络上的目标)之间的交叉连接。
在MSC用作从DACS外发的目标的情况中，群组呼叫交换机对于网络基本上是透明的；业务和控制无缝地从BSC流至MSC，并且无缝地从MSC流至BSC。当外发目标作为替代处于IP网络上时，(在共同未决申请中描述的)数据平面中的媒体网关将进入的TDM业务的选出部分从MSC中转移出来，并且将进入的TDM业务转换为RTP/UD/IP业务并将该RTP/UD/IP业务插入到骨干IP网络中。
CUG活动目录(CUG AD)1074，还称为群组呼叫注册记录(GCR)，是包含CUG数据的数据库系统。在具体的实现中，图7中的CUG AD被实现为具有可量测性的分布式数据库系统。CUG AD包含群组呼叫网络中所有的CUG的定义。对CUG AD的查询指定CUG的标识符，即，该查询要求指定的CUG的定义，并且其结果是该指定的CUG的所有成员的群组用户ID列表。例如，指定CUG ID 2347的查询可以引起CUG AD产生这样的结果，即其识别CUG中的四个用户的移动识别号码(MIN)xxx、yyy、zzz和www。在具体实现中，MIN号码由服务提供商分配给GIR服务的用户。
对于系统，通过得自CUG命名空间的唯一标识符ID识别每个CUG，该CUG命名空间是这样划分的，即不同的部分分配给CUG AD的不同的分布的部分。使划分方案的划分索引对于所有的群组呼叫交换机是可利用的。当群组呼叫交换机需要恢复CUG的定义时，群组呼叫交换机可以使用该索引确定待询问的CUG AD部分。
在共同未决的美国申请Serial No.09/845,934中描述的具体实现方案中，群组呼叫服务在IP网络中使用IP组播进行操作。IP组播允许信源发送VoIP分组流的单一复本，其由多个接收者接收，这些接收者已经进行了显式注册用以接收该流。组播是基于接收者的概念，即接收者加入具体的组播会话群组，并且该流通过网络的基础设施传递到该群组的所有成员。仅有一个组播流的复本在IP网络中的任何链路上传递，并且在需要时仅在IP组播使能媒体网关处获得复本。
通过使用如下文所述的延迟减小技术可以加速包括连接和通信的呼叫建立。特别地，该技术改善了1xRTT网络中的群组呼叫的延迟特征，并且允许电信公司提供不同等级的PTT服务，其通过改变延迟度进行区分。例如，可以提供下列三级服务金用户手机不进入休眠状态，即，是“常通”设备；银用户手机可以进入休眠状态，但是用户的PPP会话从不终止，即是“常通”PPP；和铜常规服务，不具有延迟减小。
在具体的实现方案中，通过在手机中包括适当的方法和系统以及在代理交换机中包括适当的方法和系统，可以实现该系统。在手机中实现的方法和系统可以包括用户界面增强和信号解释的方法和系统。图8说明了示例性实现方案2010的组成部分，其中第一和第二移动手机2012、2014经由第一无线接入网络(RAN)2016和第一分组数据服务节点(PDSN)2018通过互联网2020以及第二PDSN 2022和第二RAN 2024与第三和第四移动手机2026和2028进行通信。每个RAN具有至少一个基站(BS)，诸如BS2030，和至少一个基站控制器(BSC)2032。至少一个代理交换机2034使用SIP显式信令经由互联网同PDSN2018、2022进行通信。BSC2032经由代理交换机2034同传统移动交换中心(MSC)进行通信，诸如MSC2035，其连接到PSTN。RAN2016、2024使用承载信号(R-P)同相应的PDSN2018、2022进行通信。
如共同未决的美国申请Serial No.09/721,329和09/845,934中描述的，代理交换机监视在MSC和BSC之间传递的业务，并且可以依赖于业务的内容和条件来拦截业务和/或采取行动。
每个PDSN用作路由器，用以将分组路由至和路由出相应的RAN，并且维持R-P环境，由此在手机漫游时维持会话。每个PDSN还可以执行数据用户的鉴权。
MSC从移动手机接收显式信令，并且使用逻辑执行任务，诸如处理群组呼叫建立请求和管理通话控制。该MSC还执行关于手机的移动性管理。
样本系统可以使用下列延迟减小技术中的一个或者多个。周期性存在信息推送(PPIP)技术利用群组呼叫寄存器(GCR)，其是在上文中和共同未决的美国申请Serial No.09/845,934描述的数据库。该GCR包含关于用户和他们的群组呼叫列表的信息。在PPIP技术中，GCR还用于保持关于用户的存在信息，该存在信息“推送”到用户的手机。这样，由于“存在推送”，呼叫者始终或者几乎始终了解至少某些呼叫者群组列表成员的存在状况(例如，每个群组32个用户)。因此，有效地消除了存在延迟，并且呼叫者可以在该呼叫者按下PTT按键的同时进行有意义的通话。
当MS开机时，该MS变得“存在”，并且完成其注册程序。当周期性定位更新到HLR并且适时地执行对寻呼请求的响应时，该MS保持存在。否则，诸如当MS关机或者离开信号的覆盖范围时，消除该MS的注册并且认为其“不存在”。
可以设置存在推送的速率，用以产生可管理的网络开销水平，并且可以使存在推送的刷新速率同用户的服务级别联系起来。例如，对于金级别用户，网络可以每几秒钟刷新一次，而对于其他用户不常刷新或者完全不刷新。
在具体的示例中，呼叫者可能希望发起同足球俱乐部成员的群组呼叫。在缺乏PPIP技术的系统中，呼叫者不知道预期的接收者是否存在。在PPIP技术的示例性实现方案中，群组成员是否存在的指示始终显示在手机屏幕顶部的栏中。结果，如果至少一个群组成员存在，则呼叫者可以按下按键并且立刻询问“我们去踢足球？”。
通过更新关于群组成员存在的信息的形式，PPIP技术可以在网络上添加大量的业务，其可以支持五百万或者一千万用户。这样，上文所述的不同的服务级别可以对应于不同的更新速率和网络上的不同的负载。
在此处被称为“早期流处理”技术的另一延迟减小技术中，当首先打开手机时出现的PTT服务的注册阶段还用于初始化媒体网关端口协商(在共同未决的美国申请Serial No.09/845,934中描述了该协商)。这样，预先协商用户和用户群组所用于群组呼叫的端口，作为注册过程的一部分，节约了对呼叫建立延迟有贡献的该过程中的时间。早期流处理技术的另一方面在于，由于预先识别端口，因此可以在该端口上带内检测(意味着非静默的)任何分组。如果由此从任意的群组呼叫成员中检测到业务，则如共同未决的美国申请Serial No.09/845,934中所描述的，可以初始化对话控制(通话控制)过程，用以提供呼叫的呼叫者控制，其通过在PTT或者群组呼叫中减小或者消除通话控制建立时间，减小了延迟。
在延迟情况中，当手机开机时执行注册程序，并且在基于注册程序建立信令连接之前不发送语音分组。但是在早期流处理延迟减小技术中，当信令建立时，可以由代理交换机接受语音分组并进行缓冲，由此不需要呼叫者在信令连接建立之前等待开始通话。当建立信令连接时，可以随即在接收者的手机上回放该缓冲的语音分组。
在群组呼叫和PTT呼叫中，通常以无源数据服务模式选择和使用媒体网关端口。在延迟情况中，在呼叫建立之前不执行端口分配，当呼叫建立时动态地执行端口分配；在呼叫的时间长度和2～3分钟的保持时间内该端口分配是有效的，并且为下一个呼叫分配新的端口集。
特别地，在早期流处理技术中，媒体网关端口是预先分配的，并且对其进行监视以协助群组呼叫中的呼叫控制。在足球俱乐部的示例中，在任何具体的时刻，一个人是呼叫者，而其他的所有人是接收者。按下适当的手机按键的人具有通话控制；当使用该按键释放通话控制时，呼叫中的另一成员可以通过按下该成员手机上的相应按键，承担呼叫控制。如果在某时间周期中没有人按下该按键，则呼叫休眠。
在共同未决的美国申请Serial No.09/845,934中描述的控制的转移消耗了对延迟有贡献的时间。当系统认识到通话控制已经被放弃时，以及当系统将通话控制转移到另一成员时。端口的预先分配允许对端口进行监视，由此可以基于具体端口上的活跃行为的检测来分配呼叫控制。例如，如果最初的语音分组在引导至对应于人A的端口时被检测到，则可以假设该语音分组表示等效于“你在么？”的消息，并且可以在人A按下按键之前为人A分配通话控制。如果在不止一个端口上检测到分组的活跃行为，则执行随机选择过程以分配通话控制。
此处被称为“优化传输”的另一延迟减小技术，通过压缩用于显式信令消息的会话发起协议(SIP)的头信息，压缩注册信息和使用短消息服务(SMS)传递注册信息，至少部分减小了媒体延迟。因此，由于SMS使用不受R-P环境支配的信令信道，因此没必要使用PSD会话用于传递SMS业务，由此减小了由于休眠引起的延迟。
在压缩的具体实施例中，MS从SIP头信息中剥离不必要的信息。也可以使用其他的数据压缩或者数据缩减的方法。
特别地，SIP可以用于PTT服务，并且该技术包括减少SIP传输的信息量。此外，该技术可以依赖SMS传递作为SMS消息的信息，其减小了延迟，这是因为依赖于信令链路的SMS从不休眠；可以传送和接收该信息而不需要手机执行休眠模式的转换。特别地，为了发送SIP信令，使用SMS取代使用与R-P环境相关联的信道。代理交换机接收和解释该SMS消息并据此代理(act for)SIP信令。
此处被称为用户界面优化技术的另一延迟减小技术通过响应用户的接口条件来减小延迟。在至少某些情况中，用户在发起PTT呼叫之前使用手机上的用户界面来查找群组。该技术检测到，用户的注意力被引导至用户界面层上的群组，并且作为结果，将“暗示”消息发送到潜在的接收者的手机上，用以初始化从休眠状态到活跃状态的转换。在至少某些情况中，SMS可用于发送该暗示消息。
在具体实施例中，用户可以具有列出在用户手机的用户界面上的多个群组呼叫群组，例如，足球俱乐部群组和纸牌娱乐群组。为了选择群组，用户滚读群组列表。如果确定了用户意图选择某一具体群组(例如，由于用户使光标逗留在该群组的条目上一段时间)，则将暗示消息发送到属于该群组的接收者的手机上。这样，在用户完成群组呼叫的发起之前，接收者的手机可以开始准备群组呼叫。
此处称为提示优化技术的另一延迟减小技术允许呼叫者通过使用呼叫者手机上的呼叫者的用户界面向预期的接收者的手机发送提示消息来“通知”或“提示”预期的接收者。这样，呼叫者可以使用手机来协助确定预期的接收者是否是可利用的以及其是否愿意接收PTT呼叫。作为提示消息(其可以通过SMS发送)的结果，接收者的手机还可以执行从休眠状态到活跃状态的转换。
在具体的示例中，可以从用户的电话薄中选择群组，并且用户可以按下按键来使提示消息发送到所期望的接收者的手机上，用以通知该接收者，使其了解群组呼叫正在发起。每个期望接收者的手机上可以产生声音信号，用以提示该期望接收者拿起手机或者进行其他的呼叫准备。
图9-20说明了延迟情况及其对应过程的样本流程图，其可用在一个或多个延迟较小技术中，用于加速呼叫建立。
图9说明了注册请求(例如，请求群组呼叫)中的延迟情况，其中移动手机A(图8中的手机2012)打开，并且向代理交换机发送“SIP注册”注册发起消息，代理交换机处理该注册请求，并且作为响应，该代理交换机发送“ACK”应答消息。
对于图9的延迟情况，图10示出了延迟减小技术，其中代理交换机通过确定手机用户群组呼叫的群组成员以及用于同其他用户的手机进行的潜在的呼叫的协商端口参数(如共同未决的美国申请SerialNo.09/845,934中所描述的)，作用于SIP注册消息。
图11说明了这样的延迟情况，其中手机A的用户操作手机用户界面来定位和选择群组呼叫的群组，手机A向代理交换机发送第一SIP邀请，该代理交换机处理该第一SIP邀请消息并且向手机B发送第二SIP邀请消息，手机B处理该第二邀请消息。手机B向代理交换机发送第一响应消息，该代理交换机向手机A发送第二响应消息。手机A向代理交换机发送第一DTP/UDP消息，该代理交换机向手机B发送第二DTP/UDP消息。如果手机A向代理交换机发送通话控制(发言控制)放弃消息，则该代理交换机向手机B发送通话控制可用消息。如果手机B向代理交换机发送通话控制请求，则该代理交换机一起处理该通话控制请求和其他的可能来自其他手机的通话控制请求，并且作为结果，向手机B发送通话控制转移消息。手机B随即向代理交换机发送第三RTP/UDP消息，该代理交换机向手机A发送第四DTP/UDP消息。如果手机A和B中的一个或全部在开始时是休眠的，则由于转换或者从休眠状态到活跃状态的转换，加入了另外的延迟。
图12说明了这样的延迟，其中手机A向代理交换机发送SIP邀请消息，该代理交换机处理该邀请消息，分配通话控制，并且向手机A发送应答消息。
对于图11～12的延迟情况，在如图13中所说明的应对注册请求的延迟减小技术中，手机A向代理交换机发送注册请求，该代理交换机处理该注册请求并同一个或者多个其他的代理交换机和PDSN执行端口协商，并且向手机A发送应答消息。
此外，对于图11～12的延迟情况，图14说明了这样的延迟减小技术，其中手机A向代理交换机发送SIP邀请消息，该代理交换机处理该SIP消息并尝试在先前协商的端口(如图13所说明的)上检测业务。如果检测到业务，则将通话控制分配给相应的用户，并且向手机A(或者该群组中的任何手机)发送应答消息，该应答消息指出通话控制已被分配。
图15说明了“一键通”呼叫(例如，群组呼叫)中的延迟情况，其中A向代理交换机发送第一SIP邀请消息，该代理交换机向手机B发送第二邀请消息并向手机C发送第三邀请消息。在从手机A和手机B接收到第一和第二响应之后，代理交换机从手机A接收第一RTP/UDP消息，并且向手机B发送第二RTP/UDP消息并向手机C发送第三RTP/UDP消息。在用户通话可以开始之前，建立识别和存在信息，并且执行通话控制交换。
对于图15的延迟情况，图16说明了这样的延迟减小技术，其中手机A已被通知手机B存在和手机C不存在。手机A向代理交换机发送第一SIP邀请消息，该代理交换机向手机B发送第二邀请消息。手机B向代理交换机发送第一响应，该代理交换机向手机A发送第二响应。手机A向代理交换机发送第一RTP/UDP消息，该代理交换机向手机B发送第二RTP/UDP消息。用户的通话可以开始。由于指出手机C不存在，因此没必要向手机C发送第三SIP消息或者第三RTP/UDP消息，并且没必要从手机C接收响应，这节约了时间。
图17说明了这样的延迟情况，其中如下执行手机A处于休眠状态，手机A执行向活跃状态的转换，手机A激活R-P环境，手机A发送注册消息。
对于图17的延迟情况，图18说明了这样的延迟减小技术，其中如下执行手机A处于休眠状态，在手机A执行向活跃状态的转换的同时手机A使用SMS发送注册消息。(激活R-P环境是可选的，并且可以在手机A执行向活跃状态的转换之后进行。)由于手机A可以自完成向活跃状态的转换之前发送注册消息，因此节约了时间。
图19说明了这样的延迟情况，其中如下执行。手机A的用户滚读用户界面中的条目以寻找群组呼叫的群组，并且在用户界面中选择群组呼叫的群组。手机A使邀请消息发送到对应于该群组成员的手机。该手机执行从休眠状态向活跃状态的转换，并且响应该邀请消息。
对于图19的延迟情况，图20说明了这样的延迟减小技术，其中，当手机A的用户滚读用户界面中的列表以寻找群组呼叫的群组时，检测到用户对某一条目的注意，并且针对对应于由该条目识别的群组中的用户的手机，确定其存在状态信息。手机A使邀请消息和提示消息(促使从休眠状态向活跃状态的转换)发送到被确定存在的手机，该手机通过响应而作出反应。
图21～28说明了图表，该图表示出了，相比于不具备延迟减小技术的系统(非优化系统)的结果，依赖于上文所述的一种或者几种延迟减小技术的系统(优化系统)的测试结果。图21说明了，至少对于SIP注册传输时间、SIP邀请传输时间、SIP 200 OK、SIP ACK和用于发言控制(通话控制)的SIP INFO，发现该优化系统具有减小的延迟，并且呼叫发起者具有2秒钟的休眠-活跃转换。图22～23说明了，当双方的手机在开始时都是活跃的时候，至少对于呼叫建立和发言控制信令，发现该优化系统具有减小的延迟。图24～25说明了，当双方的手机在开始时都是休眠的时候，至少对于呼叫建立和发言控制信令，发现该优化系统具有减小的延迟。图26说明了，至少对于SIP注册传输时间、SIP邀请传输时间、SIP 200 OK、SIP ACK和用于发言控制(通话控制)的SIP INFO，发现该优化系统具有减小的延迟，并且呼叫发起者具有4秒钟的休眠-活跃转换。图27～28说明了，当双方的手机在开始时都是休眠的时候，至少对于呼叫建立和发言控制信令，发现该优化系统具有减小的延迟。
变化方案上面的实施例均有助于实现本发明，在移动通信中加速呼叫建立。然而，该功能的子集也提供了超越现有技术的优点。例如，其他的呼叫建立参数或者其他的呼叫建立信息可以在SMS上发送，以避免由休眠状态向活跃状态的转换导致的延迟。在另一示例中，一种或者多种延迟减小技术可用于全双工呼叫、双方呼叫、非PTT呼叫、非群组呼叫或者非语音呼叫。在另一示例中，可以设置用户界面，使得无论在何时用户进入用户界面的群组呼叫的群组选择区域(例如，菜单)，唤醒信息都将发送到在群组呼叫的群组中链接到该用户的许多其他用户或者全部其他用户的手机上，即，发送到这样的用户，他们是经由该用户的群组呼叫的群组选择区域而发起的群组呼叫的潜在接收者中的很多人或者是他们的全部。该唤醒消息可以使手机执行从休眠状态向活跃状态的转换，用以减小延迟。在另一实施例中，一种或者多种延迟减小技术的可用性可以依赖于呼叫中不止一个参与者的服务级别，用以提供参与者请求更高级别的服务的动机。
此外，尽管在诸如TDMA或者CDMA协议的具体的无线技术背景中已经描述了实施例，但是该实施例还可以进行修改，用以同包括一个或者多个下列协议的无线技术一起工作TDMA、CDMA、GSM、IS-136和其他的2G和3G协议。
权利要求
1.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括当移动站(MS)处于休眠状态时，使所述移动站准备半双工移动通信电话呼叫；和响应于用户发起的半双工移动通信电话呼叫，基于所述移动站的准备建立半双工移动通信电话呼叫。
2.权利要求1的方法，进一步包括从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；在建立半双工通信电话呼叫之前，向所述移动站(MS)提供至少一个成员的存在信息。
3.权利要求1的方法，进一步包括在建立半双工通信电话呼叫之前，在用于所述移动站(MS)的注册阶段过程中，初始化端口协商。
4.权利要求1的方法，进一步包括压缩用于所述移动站(MS)的会话发起协议的头信息。
5.权利要求1的方法，进一步包括压缩用于所述移动站(MS)的注册信息。
6.权利要求1的方法，进一步包括使用短消息服务传递用于所述移动站(MS)的注册信息。
7.权利要求1的方法，进一步包括在建立半双工通信电话呼叫之前，基于移动用户对在用户界面上指示的群组的注意，向另一移动站(MS)发送消息以使其他的MS从休眠状态向活跃状态转换。
8.权利要求1的方法，进一步包括在建立半双工通信电话呼叫之前，向另一移动站(MS)发送状态消息以确定其他的MS是否准备好接收半双工通信电话呼叫，并且使其他的MS从休眠状态向活跃状态转换。
9.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；在建立用于群组呼叫群组的群组呼叫之前，向第一移动站(MS)提供至少一个成员的存在信息；和基于提取的成员信息，建立第二MS和第一MS之间的群组呼叫，其中第一MS由第一基站控制器(BSC)提供服务，而第二MS由第二BSC提供服务。
10.权利要求9的方法，其中存在信息表示所述至少一个成员是否具有响应了寻呼请求的手机。
11.权利要求9的方法，其中存在信息表示所述至少一个成员是否具有产生了定位更新的手机。
12.权利要求9的方法，其中存在信息表示所述至少一个成员是否具有执行了注册程序的手机。
13.权利要求9的方法，进一步包括基于存在信息，在第一MS的用户界面显示器上显示可视指示。
14.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；在建立用于群组呼叫群组的群组呼叫之前，在用于第一移动站(MS)的注册阶段过程中，初始化端口协商；和基于提取的成员信息，建立第二MS和第一MS之间的群组呼叫，其中第一MS由第一基站控制器(BSC)提供服务，而第二MS由第二BSC提供服务。
15.权利要求14的方法，进一步包括在用于群组呼叫的端口上检测业务；和基于所述检测，向群组呼叫的群组成员分配通话控制。
16.权利要求14的方法，进一步包括在完成针对第二MS的信令连接之前，使用代理交换机缓冲来自第一MS的语音分组。
17.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；压缩用于第一移动站(MS)的会话发起协议的头信息；和基于提取的成员信息，建立第二MS和第一MS之间的群组呼叫，其中第一MS由第一基站控制器(BSC)提供服务，而第二MS由第二BSC提供服务。
18.权利要求17的方法，进一步包括从会话发起协议的头信息中去除非必需的信息。
19.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；压缩用于第一移动站(MS)的注册信息；和基于提取的成员信息，建立第二MS和第一MS之间的群组呼叫，其中第一MS由第一基站控制器(BSC)提供服务，而第二MS由第二BSC提供服务。
10.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；使用短消息服务传递用于第一移动站(MS)的注册信息；和基于提取的成员信息，建立第二MS和第一MS之间的群组呼叫，其中第一MS由第一基站控制器(BSC)提供服务，而第二MS由第二BSC提供服务。
21.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；在建立群组呼叫之前，基于移动用户对在用户界面上显示的群组的注意，向第一移动站(MS)发送消息以使所述第一MS从休眠状态向活跃状态转换；和基于提取的成员信息，建立第二MS和第一MS之间的群组呼叫，其中第一MS由第一基站控制器(BSC)提供服务，而第二MS由第二BSC提供服务。
22.权利要求21的方法，进一步包括确定移动用户期望选择所述群组。
23.权利要求21的方法，进一步包括检测移动用户使所述第一MS的光标逗留在所述群组的条目上。
24.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；在建立群组呼叫之前，向第一移动站(MS)发送状态消息以确定所述第一MS是否准备好接收群组呼叫，并且使所述第一MS从休眠状态向活跃状态转换；和基于提取的成员信息，建立第二MS和第一MS之间的群组呼叫，其中第一MS由第一基站控制器(BSC)提供服务，而第二MS由第二BSC提供服务。
25.权利要求24的方法，其中所述状态消息使所述第一MS产生声音信号。
26.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的系统，包括移动站(MS)，其处于休眠状态，并且准备半双工移动通信电话呼叫；和代理交换机，其响应用户发起的半双工移动通信电话呼叫，基于所述移动站的准备，建立半双工移动通信电话呼叫。
27.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括当移动站(MS)处于休眠状态时，使所述移动站准备半双工移动通信电话呼叫；从群组呼叫的群组成员列表中提取成员信息；在建立半双工通信电话呼叫之前，向所述移动站(MS)提供至少一个成员的存在信息；在建立半双工通信电话呼叫之前，在用于所述移动站(MS)的注册阶段过程中，初始化端口协商；压缩用于所述移动站(MS)的会话发起协议的头信息；压缩用于所述移动站(MS)的注册信息；使用短消息服务传递用于所述移动站(MS)的注册信息；在建立半双工通信电话呼叫之前，基于移动用户对在用户界面上显示的群组的注意，向另一移动站(MS)发送消息以使其他的MS从休眠状态向活跃状态转换；在建立半双工通信电话呼叫之前，向另一移动站(MS)发送状态消息以确定其他的MS是否准备好接收半双工通信电话呼叫，并且使其他的MS从休眠状态向活跃状态转换；和响应用户发起的半双工移动通信电话呼叫，基于所述移动站的准备，建立半双工移动通信电话呼叫。
28.一种用于在移动通信中加速呼叫建立的方法，包括确定关于移动站(MS)的预先选择的服务级别；基于预先选择的服务级别，针对关于该MS的半双工通信电话呼叫的建立，使用延迟减小技术。
全文摘要
在移动系统中加速了呼叫建立(图17)。当移动站(MS)处于休眠状态时(单元1)，使所述移动站准备半双工移动通信电话呼叫(单元2)。响应用户发起的半双工移动通信电话呼叫(单元3)，基于所述移动站的准备建立半双工移动通信电话呼叫(单元4)。
文档编号H04L29/06GK1672438SQ03817732
公开日2005年9月21日 申请日期2003年6月9日 优先权日2002年6月7日
发明者穆拉利·阿拉瓦姆丹, 沙米姆·A·纳克维, 普拉卡什·R·耶尔 申请人:温福瑞阿网络有限公司