专利名称：微微小区系统中的核心网络互操作性的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于在无线通信系统中提供基础设施的设备和方法。更具体来讲，本发明涉及一种基于IP的(基于网际协议的)cdma 2000基站。
背景技术：
无线通信系统被广泛地部署以提供各种形式的通信，诸如语音、数据、分组数据等等。这些系统可以是能够通过共享可用的系统资源来支持与多个用户顺序或者同时通信的多址系统。这样的多址系统的例子包括码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多路复用(OFDM)和正交频分多址系统(OFDMA)。
用于支持无线系统的基础设施的硬件通常专用于给定的系统。例如，基于CDMA2000-1x的基础设施包括CDMA2000 1x基站收发机子系统(BTS)和基站控制器(BSC)，基于CDMA2000-1x EVDO(亦称为高数据率，或HDR)的基础设施包括CDMA-1x EVDO BTS和BSC，而基于全球移动通信系统(GSM)的基础设施包括GSM BTS和BSC。
对于无线供应商来说，必须为每个不同的多址系统提供专用硬件是昂贵的，并且多少存在硬件冗余问题。例如，在m种空中接口和n个波段上的k个扇区中的传统基础设施设计要求使用k×m×n个RF模块。在所谓的“热点”，或者具有高密度用户的区域中，更是如此。此外，建筑物中的覆盖范围传统上是有盲点的，因为建筑物本身与基础设施设备产生干扰。此外，在热点或者建筑物中，经常存在空间限制。
同步的无线多址系统，诸如CDMA(IS-95和IS-2000)，在每个基站收发机子系统上要求精确的时间和基准频率。在传统的基础设施系统中，每个基站收发机子系统具有专用的全球定位系统(GPS)时间/频率服务器，以便向基站收发机子系统提供这种时间和频率信息。提供专用的GPS服务器促使基础设施成本的明显增加并且带来了潜在的冗余资源，尤其是在受限制的区域、建筑物或者其他的热点区域这一问题更为突出。
传统的cdma 2000基站经由标准的电路交换协议(在IOS规范-TIA/EIA-2001中定义)与核心网络相连，该电路交换协议经由基于成帧的T1线路传送。
发明内容
总的来说，已有的语音IP系统使用SIP协议来控制语音IP流。
所谓的“微微小区(picoCell)”系统的新概念是IOS呼叫控制协议和分组交换的语音IP流协议之间的组合，其中所述IOS呼叫控制协议最初是为电路交换连接而设计的。
由此，此处提供一种新的方案来解决IOS A1信令协议和语音IP协议的组合。因此，不需要SIP服务器，但是仍然可以支持传统的IS-41呼叫模型。IOS软交换(SS)负责核心网络处的所有呼叫控制算法。微微小区基站使用分组交换协议(IP)而不是传统的电路交换协议来传送信令消息和语音流。
所解决的显著问题是，使用CIC字段(电路标识代码)来识别语音IP流，而不是依照传统方式那样使用CIC字段来表示T1干线中的电路。
存在多个可选的方案。概括地说，这些方案是将CIC字段解释为语音IP流的UDP端口号，
将RTP报头的同步源(SSRC)字段使用为在语音IP流内的CIC，将RTP报头的贡献源(CSRC)字段使用为在语音IP流内的CIC，以及定义一种包括在语音IP流内的CIC的新RTP报头扩展。
据此，要求保护一种在无线通信系统的至少一个基站和核心网络之间进行通信的方法和设备。使用分组交换协议(IP)传送信令消息和语音流。CIC字段(电路标识代码)用于识别至少一个语音IP流。所述CIC字段可以解释为语音IP流的UDP端口号。此外，可以将RTP报头的同步源或者贡献源字段用作CIC字段。
微微小区系统的网络体系结构依赖于经由IP协议传送信令消息和话务帧。一起充当移动交换中心的软交换(SS)和媒体网关(MG)提供了核心网络交换能力。所述软交换作为在微微小区和移动用户的传统IS-41网络之间的互通功能来执行。不同于传统的CDMA基站，微微基站控制器(picoBSC)不执行语音分组的代码转换(语音编码)。相反，把语音编码功能授权给媒体网关。媒体网关作为互通功能来执行，其将在T1上传送的PCM流转换成语音IP流。如在传统的移动网络中那样，PDSN为WAN(即互联网)或者企业LAN(即内联网)提供IP连接。
如此处所使用的那样，术语微微基站收发机(picoBTS)和微微基站控制器(picoBSC)可以与基站收发机(BTS)和基站控制器(BSC)相应互换。
定义了微微基站控制器和核心网络实体之间的互操作性规范，诸如包括软交换(SS)和媒体网关(MG)的移动交换中心(MSC)以及分组数据业务节点(PDSN)。
这里规定了在微微基站控制器和软交换、媒体网关以及分组数据业务节点之间使用的各种IOS接口的适用性和偏差。
图1A举例说明了微微小区系统的框图；
图1B举例说明了微微小区系统中各种接口的框图；图2举例说明了使用信令传送(SIGTRAN)的信令协议模型；图3举例说明了A2接口；图4举例说明了分组数据协议模型；图5举例说明了A11接口信令协议模型；以及图6举例说明了基站控制器的远程部署及其与核心网络的互连。
以下将更加详细地描述本发明的各个方面和实施例。
具体实施例方式
高层系统体系结构图1A举例说明了示例性的微微小区(picoCell)系统的高层系统100的框图，着重于整个移动网络中微微小区系统的集成。微微小区模块104包括一个或多个微微基站收发机(picoBTS)108、112和116，功能上和/或电连接到微微基站控制器(picoBSC)120。微微群集器(picoluster)120从诸如图1中所示的GPS接收器这样的定时源124接收精确的定时信息。
然后微微群集器120可以与各种设备和/或部件进行通信。例如，微微群集器120可以与软交换128通信。软交换128可以随后把数据转换成IS-41协议，以与高级寄存器(HLR)132或者移动交换中心(MSC)136通信。微微群集器120还可以与媒体网关140通信，该媒体网关140接着又与公共交换电话网(PSTN)144通信。微微群集器120还可以与分组数据业务节点(PDSN)148通信，该分组数据业务节点148然后可以与服务器152、无线接入网络(WAN)156(互联网)或者企业局域网(LAN)160通信。微微群集器120还可以与操作维护管理和预防(OAM & P)中心164通信。
图1B举例说明了微微小区系统中的网络接口200。虽然图1B举例说明了CDMA2000 1x系统的示例性实施例，然而，其也可以适用于HDR、GSM、GSM 1x、TDMA、TD-SCDMA和WCDMA系统。
图1B示出了软交换204、媒体网关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、分组数据业务节点224和微微基站收发机228和232。A1接口236连接软交换204与微微基站控制器216，用于在基站控制器的呼叫控制组件与移动交换中心的呼叫控制和移动性管理功能之间运送信令信息。A2接口240连接媒体网关208和微微基站控制器216，用于在移动交换中心和基站控制器之间运送语音通信。Abis接口244在微微基站控制器216与每一个微微基站收发机228和232之间进行连接。Abis接口244在基站控制器和基站收发机之间运送信令信息和话务。A10接口248把微微基站控制器216与分组数据业务节点224互连，并且运送数据业务。A11 252接口在基站控制器216和分组数据业务节点224之间运送信令信息。
A基准点256的接口经由以太网进行传送，将基站控制器群集器212连接到软交换(SS)204和媒体网关(MG)208。
A1接口在基站控制器和移动交换中心之间提供信号连接。标准的A1接口使用SS#7信令堆栈的消息传送部分(MTP)和信令连接控制部分(SCCP)来实现。
图2举例说明使用信令传送(SIGTRAN)集280的信令协议模型。使用它以保留信令连接控制部分(SCCP)和微微小区系统的功能，并且定义一组用于经由基于分组的网络传送信令信息的协议堆栈。SIGTRAN集包括流控制传输协议(SCTP)282以及用户适配层(SUA)284。对于信令连接控制部分(SCCP)286，使用信令连接控制部分(SCCP)用户适配层(SUA)288。
图3举例说明A2接口300。A2接口在基站控制器和媒体网关之间运送编码的语音信息。标准的A2接口基于在T1 308(电路交换)上传送的PCM 304。微微小区系统A2接口基于以太网312，并且使用标准的语音IP协议来传送语音分组，该协议包括实时传输协议(RTP)和实时传输控制协议(RTCP)316。
传统的基础设施设备经由DS0电路在基站控制器和移动交换中心之间传送语音流。移动交换中心负责分配传送每个呼叫的语音流的电路。在分配过程期间，移动交换中心选择电路标识代码(CIC)，该电路标识代码表示基站控制器和移动交换中心之间的具体T1干线上的DS0电路。
微微小区系统在基站控制器和媒体网关之间经由RTP/UDP/IP传送语音流。在此体系结构中，在分配过程中使用CIC变得毫无意义，因为要求了不同类型的连接形式。
RTP会话位于从源IP地址和端口传送到目的IP地址和端口的UDP分组的上面。分组交换语音堆栈应该使用源IP地址和端口号以及目的IP地址和端口号，而不是使用电路交换堆栈中的CIC信息元。应注意的是，源实体和目的实体是基站控制器和媒体网关，或者反之亦然。
典型的基于IP的语音系统能够通过交换SIP消息来协商源和目的IP地址和端口。SIP信令消息包括以SDP字段形式对基于IP的语音会话的每个端点的描述。由于IOS规范是特别为电路交换语音设计的，所以IOS信令消息没有规定用于在基站控制器和移动交换中心之间交换这种信息的选项。
在基站控制器使用多个UDP端口来支持大量的语音流会使性能明显的退化。以IOS中定义A10接口的类似方式，单个UDP端口多路复用所有有效的语音流可以减少处理开销。
在一个实施例中，将存在IOS信令消息中的CIC信息元解释为呼叫的媒体网关的UDP端口号。在媒体网关上不同的端口号被分配给每个有效的呼叫。
由于在软交换和基站控制器之间交换单个并且唯一的CIC信息元，所以应该在链路的两端使用相同的端口号。在该情况下，媒体网关和基站控制器对于每个具体的呼叫应该使用相同的UDP端口号。媒体网关必须考虑在基站控制器处相同端口号的可用性。因此，应该小心地管理语音呼叫的可用端口号集合。通过把不同的端口号分配给每个语音流，可以在基站控制器和媒体网关之间实现标准的语音RTP协议模型。
在另一个实施例中，解决方案基于在基站控制器处使用单个UDP端口以及在媒体网关处使用单个UDP端口，其中多路复用在它们之间的所有语音流。应该预先确定(以及预先配置)基站控制器处的UDP端口号以及媒体网关处的UDP端口号。
通过利用RTP报头的SSRC字段区别不同语音呼叫之间的分组，在相同的端口中多路复用多个语音流。每个语音分组的SSRC字段应该被设置为由软交换分配给呼叫的CIC值。媒体网关和基站控制器通过对每个到达的语音分组的SSRC字段进行分析来辨别与不同的呼叫相关联的语音分组。
如RTP规范中所定义的，同步源(SSRC)表示RTP分组流的源，其由在RTP报头中承载的32位数字SSRC标识符来标识，以便不依赖网络地址。通常，SSRC标识符是指特定的RTP会话内全球唯一的随机选择值。在该情况下，由于CIC信息元的长度是16位，所以软交换应该通过只使用16个较低有效位来生成SSRC，此方案还要求增强软交换和媒体网关之间的接口，以便把由软交换分配给每个具体呼叫的SSRC(或者CIC)通知给媒体网关。
另一方案在于具有表示CIC的CSRD。在此方案中，基站控制器和媒体网关使用RTP规范中所定义的SSRC，并且将CIC号插入RTP报头来代替没有由微微小区网络体系结构使用的CSRC字段。
如RTP规范中所定义的那样，贡献源(CSRC)表示RTP分组的流的源，该RTP分组已经贡献给由RTP混合器产生的组合流。该混合器把对生成特定分组做出贡献的各个源的SSRC标识符列表插入到该分组的RTP报头中。此列表被称为CSRC列表。示例性的应用是音频会议，其中，混合器指示其语音被组合以产生输出分组的所有谈话者，以允许接收者指明当前的谈话者，即使所有音频分组都包含相同的SSRC标识符(混合器的标识符)。
该方案基于在基站控制器处使用单个UDP端口以及在媒体网关使用单个UDP端口，其中多路复用在它们之间的所有语音流。在基站控制器处的UDP端口号以及媒体网关处的UDP端口号应该被预先确定(并且预先配置)。
通过利用RTP报头的CSRC字段区别在不同语音呼叫之间的分组，在同一端口中多路复用多个语音流。每个语音分组的CSRC字段应该被设置为由软交换分配给呼叫的CIC值。媒体网关和基站控制器通过分析每个到达的语音分组的CSRC字段来辨别与不同呼叫相关联的语音分组。
RTP报头扩展(RTP)提供扩展机制来允许单个实现采用新的有效负载格式独立功能进行试验，该功能要求在RTP数据分组报头中承载的附加信息。此机制被设计为使得其他没有扩展的互操作实现可以忽略该报头扩展。
在一个非限制性的实施例中，如果RTP报头中的X位是1，则若CSRC存在，那么跟随CSRC之后把可变长度的报头扩展附加到RTP报头。该报头扩展包含16位长的字段，该字段对四个八位字节的扩展报头之外的扩展中的32位字的数目进行计数(因此零是有效的长度)。只有单个扩展可以被附加到RTP数据报头。
RTP报头扩展可以类似地用于先前的方案，以在基站控制器和媒体网关之间承载每个语音分组中的CIC号。
这种方案基于在基站控制器处使用单个UDP端口以及在媒体网关处使用单个UDP端口，其中多路复用在它们之间的所有语音流。基站控制器处的UDP端口号以及媒体网关处的UDP端口号应该被预先确定(并且预先配置)。通过利用RTP报头区别在不同语音呼叫之间的分组，在相同的端口中多路复用多个语音流。每个语音分组的报头扩展应该被设置为由软交换分配给呼叫的CIC值。媒体网关和基站控制器通过分析每个到达的语音分组的RTP报头扩展来辨别与不同呼叫相关联的语音分组。
下表呈现各个所提出的方案的概要，该方案支持在微微基站控制器和媒体网关之间的分组交换语音服务。
表1分组交换语音服务方案
对于A2接口的报头压缩，IP和UDP报头压缩机制可以被应用到在基站控制器和媒体网关之间经由A2接口交换的语音分组。此特征使数据吞吐量要求最小化，并且突出了在A基准点处的分组交换语音的优势。
图4举例说明了分组数据协议模型400。A10接口用于给在基站控制器和PDSN之间的用户业务提供分组数据服务的路径。A10接口在微微小区系统和PDSN之间传输封装在通用路由封装(GRE)分组中的链路层/网络层帧，该通用路由封装分组经由IP进行运送。
微微小区系统支持如TIA/EIA-2001.7-B中所规定的标准A10接口，在此以参考的方式插入TIA/EIA-2001.7-B的全部内容。不要求对标准A10接口进行修改。A10接口在微微小区平台的标准IP堆栈上实现。
图5举例说明了A11接口信令协议模型。A11接口在基站控制器和分组数据业务节点之间运送分组数据服务的信令信息。A11接口使用用于管理A10连接的移动IP信令。
微微小区系统支持如TIA/EIA-2001.7-B中所规定的标准A10接口，在此以参考方式引入TIA/EIA-2001.7-B的全部内容。不要求对标准A11接口进行修改。A11接口在基站控制器平台的标准IP堆栈上实现。
图6举例说明了基站控制器的远程部署及其通过一对路由器600经由WAN与核心网络的互连。BSC可以部署在遥远的位置，而不是在具有软交换、媒体网关和分组数据业务节点的同一局域网(LAN)上。在此种情况下，在基站控制器和核心网络之间直接以太网连接是不适用的。在远程部署的情况下，基站控制器和核心网络应该经由广域网(WAN)互连。选择各种不同的连接选项是适当的，诸如光纤环和DS1(非帧-T1)。
每个连接方案利用不同的第2层协议，诸如ATM、HDLC或者其它。在基站控制器和核心网络之间使用商用的路由器或者网关来支持各种WAN连接机制。
作为例子，结合此处公开的实施例描述的各种示例性的逻辑模块、流程图和步骤，可以利用专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件、分立的门或者晶体管逻辑、诸如寄存器和FIFO这样的分立的硬件部件、执行一组固件指令的处理器、任何常规的可编程软件和处理器或者它们的任意组合，以硬件或软件的方式来实现或实施。处理器优选可以是微处理器，但是可选择地，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。软件可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、光盘、DVD-ROM或者本领域已知的任何其他形式的存储介质中。
提供优选实施例的上述描述，以使本领域的技术人员作出或者使用本发明。这些实施例的各种变型对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且此处得到的通用原理可以应用于其他实施例，而无需花费创造性劳动。由此，本发明不局限于此处所示出的实施例，而是与此处公开的原理和新特征相一致的最宽范围一致。
权利要求
1.一种用于在无线通信系统中的至少一个基站和核心网络之间进行通信的方法，该方法包括使用分组交换协议(IP)传送信令消息和语音流；以及使用CIC字段(电路标识代码)来识别至少一个语音IP流。
2.如权利要求1所述的方法，还包括将所述CIC字段解释为所述语音IP流的UDP端口号。
3.如权利要求2所述的方法，还包括将RTP报头的同步源(SSRC)字段用作在所述语音IP流内的所述CIC字段。
4.如权利要求2所述的方法，还包括将RTP报头的贡献源(CSRC)字段用作在所述语音IP流内的所述CIC字段。
5.如权利要求2所述的方法，还包括定义新的RTP报头扩展，该新的RTP报头扩展包括在所述语音IP流内的所述CIC。
6.一种用于在无线通信系统中的至少一个基站和核心网络之间进行通信的设备，该设备包括用于使用分组交换协议(IP)传送信令消息和语音流的装置；以及用于使用CIC字段(电路标识代码)来识别至少一个语音IP流的装置。
7.如权利要求6所述的设备，还包括用于将所述CIC字段解释为所述语音IP流的UDP端口号的装置。
8.如权利要求7所述的设备，还包括用于将RTP报头的同步源(SSRC)字段用作在所述语音IP流内的所述CIC字段的装置。
9.如权利要求7所述的设备，还包括用于将RTP报头的贡献源(CSRC)字段用作在所述语音IP流内的所述CIC字段的装置。
10.如权利要求7所述的设备，还包括用于定义新的RTP报头扩展的装置，该新的RTP报头扩展包括在所述语音IP流内的所述CIC。
全文摘要
要求一种用于在无线通信系统中的至少一个基站和核心网络之间进行通信的方法和设备。使用分组交换协议(IP)传送信令消息和语音流。使用CIC字段(电路标识代码)来识别至少一个语音IP流。所述CIC字段可以解释为语音IP流的UDP端口号。此外，可以将RTP报头的同步源或者贡献源字段用作所述CIC字段。
文档编号H04L12/66GK1736074SQ03824233
公开日2006年2月15日 申请日期2003年8月14日 优先权日2002年8月14日
发明者塞尔希奥·科洛尔, 迈克尔·格林, 邹丘真, 尼基勒·贾殷, 安德鲁·T·亨特 申请人:高通股份有限公司