专利名称：通用分组无线电业务体系结构中并行于现有服务提供位置服务的系统和方法
技术领域：
本发明背景本发明领域本发明一般涉及在蜂窝网络中定位移动台的电信系统和方法，并具体地说，涉及并行于其它现有服务、为能够处理数据通信的移动台提供位置服务。
本发明的背景和目的蜂窝式电信系统一直是发展最快且需求量最大的电信应用之一。目前它在全球所有新电话认购业务中呈现出很大且持续增长的百分率。标准化小组，即欧洲电信标准协会(ETSI)，创建于1982年，为全球移动通信系统(GSM)数字移动蜂窝式无线电系统确定规范。
现参考附
图1，图中所示为一个GSM公众陆地移动网(PLMN)，例如蜂窝网10，该网络又包括许多区域12，每个区域中都具有移动交换中心(MSC)14和集成来访位置寄存器(VLR)16。MSC14提供MS20和PLMN10之间的语音和信令信息的电路交换连接。MSC/VLR区域12又包含许多位置区(LA)18，后者定义为给定的MSC/VLR区域12的特定部分，在所述特定部分中，移动台(MS)(终端)20可自由移动而无需向控制所述LA18的MSC/VLR区域12发送更新位置信息。每个位置区18被分成若干小区22。移动台(MS)20是物理设备，例如汽车电话或其它便携电话，移动用户使用这些设备与蜂窝网络10的用户相互通信，以及与预订网络之外的使用者进行有线和无线两种方式的通信。
MSC14与至少一个基站控制器(BSC)23通信，所述基站控制器又与至少一个基站收发信台(BTS)24相连。BTS是物理设备，简单图示为无线电塔，该设备向其负责的小区22提供无线电覆盖。应该指出，BSC23可连接几个BTS24，并可作为独立节点或与MSC14集成。在任一一种情况下，部件BSC23和BTS24组件作为一个整体通常被称为基站系统(BSS)25。
再参考图1，PLMN服务区域或蜂窝网络10包含了归属位置寄存器(HLR)26，它是一个数据库，保持着在PLMN10中登记的用户的全部用户信息，例如用户简档、当前位置信息、国际移动用户身份(IMSI)号和其它管理信息。HLR26可与给定的MSC14放在一起、与该MSC14集成、或者也可以为多个MSC14提供服务。后一种情况示于图1。
作为通用分组无线电业务(GPRS)体系结构的一部分，服务通用分组无线电业务支持节点(SGSN)30与MSC14连接，以便以有效方式提供与MS20间的高速和低速数据和信令的分组交换。当使用MS20进行数据呼叫时，例如当MS20具有发送和接收数据的因特网连接(未示出)时，数据便从MS20发送到SGSN30。SGSN30为所述数据提供分组交换连接。接收到的数据从SGSN发送给MS20。
对大范围的应用来说，确定蜂窝网10中MS20的地理位置目前已变得十分重要。例如，运输和出租车公司可能使用位置服务(LCS)来确定它们车辆的位置。此外，对于紧急呼叫，例如911呼叫，MS20的准确位置对于紧急事件的后果可能极端重要。更进一步，还可以使用LCS来确定被盗汽车的位置，用于低费率收费住宅区的呼叫检测，用于微小区的热点检测，或用于用户确定例如距离最近的加油站、旅馆或医院，例如“我在哪”服务。
当MS20附加了IMSI和GPRS两者时，例如，登记VLR16和GPRS两者时，通过SGSN30而不是MCS14来执行MS20的电路交换寻呼和标识，因为和MCS14相比，SGSN30提供更高的效率和更大的容量。出于类似原因，通过SGSN30而不是MSC14对附加了IMSI和GPRS两者的MS20定位更有效。
现在，当对以SGSN30登记的MS20进行定位时，MS20并非总能发出或接收数据呼叫，或发送或接收短消息。现参考附图2，利用1982年国际标准化组织拟定的开放系统互连(OSI)模型，通过将MS20和SGSN30之间的连接描述为分层形式排列的若干功能层，可以解释MS20在被定位时不能参与涉及SGSN30其它活动。这些功能层由以下各层构成物理层205，数据链路层210和应用层215，它们既在SGSN30上又在MS20上。应用层215由以下三个子层组成无线电链路控制(RLC)子层220、逻辑链路控制(LLC)子层225和连接管理(CM)子层230，其中，连接管理子层230是应用层215中的最高子层。
CM协议235控制着两种独立的事务处理类型会话管理(SS层)232，它处理数据呼叫传送，例如开启、修改和删除分组数据协议内容；以及短消息处理传送(SM层)234，它处理短消息业务(SMS)消息的传送。可以在LLC子层225内分别给每一个事务处理类型232和234分配独立的服务访问点指示(SAPI)233和235，用于在事务处理类型232和234之间进行区分。另一方面，当在不同的事务处理类型232和234之间使用公共LLC SAPI时，通过使用不同的协议鉴别器(PD)(未示出)在事务处理类型之间进行区分，移动用户有可能利用同一LLC连接220来建立两个CM连接230。因此，有可能同时提供SMS和数据呼叫服务，并且必要的话在不同的服务之间转换。
并行于其它事务处理的任何组合可以建立任何一个事务处理。然而，对于给定的RLC连接220，仅能够为每个事务处理类型232和234建立一次LLC连接230。这样，每个事务处理类型232和234每次只允许一个LLC连接230。这意味着如果将LCS定义为SS层232或者SM层234的一部分，那么如果两种事务处理属于同一事务处理类型(SS232或SM234)，则不可能在提供另一个事务处理的同时提供LCS事务处理。
因此，本发明的一个目的是在GPRS体系结构中使LCS事务处理可以和诸如数据呼叫或短消息的其它现有事务处理并行地进行。
发明概要本发明针对用于如下目的的电信系统和方法使得通用分组无线电业务(GPRS)节点，即蜂窝网中的正服务GPRS支持节点(SGSN)，能够并行于其它现有事务处理来处理GPRS移动台(MS)的位置服务(LCS)请求，所述现有事务处理诸如有传送短消息或进行会话管理活动，例如数据呼叫连接。可以在SGSN和GPRS MS的GPRS的连接管理(CM)子层中引入新的LCS的事务处理类型，以便并行于其它提供的服务来处理LCS请求。通过将新的服务访问点指示(SAPI)分配给在SGSN和GPRS MS的GPRS的逻辑链路控制(LLC)子层中的LCS，LCS可以与GPRS的其它现有功能一起复用，以便并行于其它事务处理类型来支持LCS服务。另一方面，如果在不同的CM子层功能之间使用公共LLC SAPI，则必须为LCS分配不同的协议鉴别器(PD)，以便能够并行于其它事务处理来处理LCS事务处理。
附图简介将参考附图来描述所公开的发明，附图示出了本发明重要的示例性实施例并通过引用将其结合到本说明书中，附图中图1是传统的无线电信系统的方框图；图2将移动台和正服务通用分组无线电业务支持节点之间的连接描述为按照OSI标准以分成形式排列的几个功能层；图3示出了根据本发明最佳实施例在CM子层中新的LCS事务处理类型的实现；
图4示出了利用本发明实施例的同时进行的移动台定位和对所述移动终端的短消息发送；和图5说明实现图4所示过程的步骤。
目前最佳示例性实施例的详细描述将具体参考目前最佳示例性实施例来描述本申请的许多创新的示教。然而，应该理解，这类实施例在此仅提供创新的示教中许多有益用途的少数例子。通常，本申请的说明书中做出的陈述不一定定义各种要求的发明的任何一种。而且，有些陈述可能适用于某些发明特征但不适用于其它特征。
现参考附图3A和3B，为了克服并行启动位置服务(LCS)以及呼叫短消息或呼叫数据两者时在通用分组无线电业务体系结构中的体系结构的限制，可以在GPRS移动台(MS)20和正服务GPRS支持节点(SGSN)30中的应用层215的连接管理(CM)子层230上定义称为LCS236的新类型层。LCS层236或事务处理类型将并行于会话管理(SS)子层232以及短消息(SM)子层234。因此，在任一时刻对同一移动用户而言，LCS事务处理236可与其它现有的事务处理并行进行。
在MS20和SGSN30之间，MS20可使用同一无线电链路控制(RLC)连接220与SGSN30建立若干逻辑链路控制(LLC)连接225，其中无线电链路控制(RLC)连接220这一层负责将数字数据转换成可以通过空中接口240传送的比特流。因此，在某一时刻有可能提供几种电信服务，并且如果必要，可在不同的服务间转换。可以并行于任何其它事务处理接合建立任意的事务处理。然而，对给定的RLC连接220，可以为事务处理类型232、234和236中的每一个建立仅一个LLC连接225。这样，在某时每用户每种事务处理类型232、234和236允许建立仅一个LLC连接225。
MS20可建立这样的LLC连接225，即由MS20事务处理类型层，例如LCS236，通过MS20的LLC225和RLC220层发送请求来与SGSN30上的LCS层236建立LLC连接225。利用DTAP信令通过MS20和SGSN30之间的RLC连接220发送请求。另一方面，如果SGSN30上的事务处理类型层232、234或236分别想与MS20的相关事务处理类型层232、234或236建立LLC连接225，所述过程反向则。
如附图3A所示，可通过在LLC子层225中，分别为每个事务处理类型层232、234或236分配单独的服务访问点指示(SAPI)233、235或237来建立LLC连接225，以便在事务处理类型232、234和236之间进行区分。另一方面，如附图3B所示，当在不同的事务处理类型232、234和236之间使用公共LLC SAPI231时，可分别利用不同的协议鉴别器(PD)240、242和244来建立LLC连接225，以便在事务处理类型232、234和236之间进行区分。
有了新LCS层236，当附加了GPRS，例如以SGSN30登记的特定MS20的定位请求被SGSN30接收时，无论该MS20目前是在进行数据呼叫还是在接收或发送短消息，都可以执行所述MS20的定位。例如，从附图4可看出，这将联系附图5中所列步骤来进行描述，特定MS20的定位通常始于通过请求位置应用(LA)280向LA280的公共陆地移动网(PLMN)10b中的网关移动位置中心(GMLCGateway Mobile Location Center)290发送定位请求285(步骤500)，所述定位请求285指定与待定位的特定MS20相关联的特定移动台国际用户身份号(MSISDN)。
GMLC290收到定位请求285(步骤500)后，GMLC290便利用MS20的电话簿号码作为全局名，向MS的归属位置寄存器(HLR)26发送路由选择信息的请求(步骤505)，其中路由选择信息例如为正对所述MS20当前所处的PLMN10a服务的SGSN30的地址以及所述MS20的定位预约信息。信令网，例如7号信令系统(SS7)网(未示出)，可在MSISDN执行全局名翻译并将所述请求路由选择至所述MS20的合适HLR26。
HLR26检查其记录以确认所述MS20在HLR26中登记(步骤510)以及所述MS20的所述路由选择信息可用(步骤515)。如果所述MS20没有在HLR中登记(步骤510)或者路由选择信息不可用(步骤515)，则HLR26拒绝路由选择信息请求(步骤520)，并且GMLC290发送拒绝消息295给请求LA280(步骤525)。然而，如果MS20在HLR26中登记(步骤510)并且SGSN30的路由选择信息可用(步骤515)，则路由选择信息，例如SGSN30地址，与定位预约信息一起发送给GMLC290(步骤530)。
GMLC290核实MS20允许执行定位(步骤535)，例如通过检测HLR26发出的定位预约信息；以及如果MS400不允许定位(步骤535)，则拒绝定位请求285(步骤520)，并向LA280发送拒绝消息295(步骤525)。然而，如果MS20允许定位(步骤535)，则GMLC290可以向SGSN30发送定位请求285(步骤540)以执行所述MS20的定位。
通常，在这一点上，如果SGSN30确定MS20已建立了数据呼叫连接或正在接收或发送短消息，则拒绝定位请求285。然而，有了图3A和3B所示的新LCS层236，例如，如果MS20经网关通用分组无线电业务节点(GGSN)265通过可以例如是互连网的公众数据网(PDN)260进行数据呼叫连接，则SGSN30可以通过如下方式允许定位发生分别利用任一独立的PD244和243或分别利用任一独立的SAPI237和233，除了在SGSN30和MS20之间的SS232LLC连接225外，在SGSN30和待定位的MS20之间建立LCS236LLC连接225(步骤545)。
为了完成这个定位过程，SGSN30可将定位请求285转发到服务于所述MS20的基站控制器(BSC)23(步骤550)。应该指出，如果MS20没有进行呼叫连接，例如MS20处于空闲方式，则SGSN30必须在向BSC23转发定位请求285之前首先寻呼MS20(步骤550)。
然后，始发BSC23确定正在为MS20服务的那个基站收发信台(BTS)24a，并从该正服务BTS24a得到时间提前量(TA)值(TA1)，或其它定位数据，如果可能的话。TA值对应于这样一种提前时间量MS20必须在此提前时间发送信息以使BTS24a在分配给该MS20的时隙中接收该消息。当消息从MS20发送到BTS24a时，存在一个传播时延，该传播时延取决于MS20和BTS24a之间的距离。TA值用位周期表示，范围为0到63，每个位周期对应MS20和BTS24a之间大约550米的距离。
此后，通过执行定位切换可以从至少两个目标BTS(24b和24c)得到TA值(步骤555)。如果正服务BTS24a不支持定位，则必须选择另外的目标BTS(未示出)。应该指出，可以利用三个以上BTS(24a、24b和24c)来执行MS20的定位。
然后，由正服务BSC23将BTS(24a、24b和24c)测量的TA值(TA1、TA2和TA3)发送到SGSN30(步骤560)。最后，TA值(TA1、TA2和TA3)和定位请求285从SGSN30转发到正服务移动位置中心(MLC)270(步骤565)，其中利用三角测量算法确定MS20的位置(步骤570)。然后，MLC270将表示MS20地理位置的定位信息275提供给请求LA(节点)280(步骤575)，而不中断定位MS20和因特网260之间的数据呼叫连接。
然而应该了解，可以使用任何用于任何蜂窝系统的时间、距离或角度的估计，而不是在此讨论的TA值方法。例如，MS20可包含可用来确定该MS20位置的内置的全球定位系统(GPS)接收机。此外，MS20可以收集基于BTS24发送信号的时间与MS20接收该信号的时间之间的观测时间差(ODT)的定位数据。该时间差信息可以发送给MLC270用于计算MS20的位置。另一方面，具有BTS24位置知识的MS20可确定其位置并将其位置转发给MLC270。
除了提供位置服务特征层，图3A和3B中定义在CM子层层230上的新的LCS层236可用作CM子层230中的通用层(generic layer)，以适应任何网络10和/或MS20的特征，它不属于CM子层230中任何现有层232或234。通用SAPI237或通用PD244可用于从SS232和SM234子层中区分通用236子层。然而，在这种情况下，如果LCS层236用于特定用户的另一特征，则不可能同时对那个用户定位。
本领域的技术人员将认识到，可以在广泛的应用中修改和改变本申请中描述的创新概念。因此，专利客体的范围不应限于所讨论的任何具体的示例性示教，而是由后附的权利要求书来定义。
权利要求
1.一种允许并行于通用分组无线电业务(GPRS)系统中现有服务而提供的位置服务的电信系统，所述电信系统包括与移动台进行无线通信的正服务GPRS支持节点，所述正服务GPRS支持节点接收所述移动台的定位请求；所述正服务GPRS节点和所述移动台中的连接管理子层，所述连接管理子层其中支持位置服务事务处理类型和至少一个另外的事务处理类型；和所述正服务GPRS支持节点和所述移动台中的逻辑链路控制子层，所述正服务GPRS支持节点利用所述逻辑链路控制子层，在所述正服务GPRS支持节点的所述位置服务事务处理类型与所述移动台的所述位置服务事务处理类型之间建立连接，以便执行所述定位请求。
2.权利要求1的电信系统，其特征在于还包括所述正服务GPRS支持节点和所述移动台中的无线电链路控制子层，利用所述各自的无线电链路控制子层，在所述正服务GPRS支持节点以及所述移动台的所述位置服务事务处理类型的所述逻辑链路控制子层之间建立连接。
3.权利要求2的电信系统，其特征在于还包括所述正服务GPRS支持节点和所述移动台中的物理层、数据链路层和应用层，所述无线电链路控制子层、所述连接管理子层和所述逻辑链路控制子层位于所述应用层中。
4.权利要求1的电信系统，其特征在于所述至少一个另外的事务处理类型包括会话管理事务处理类型和短消息事务处理类型中的至少一个。
5.权利要求1的电信系统，其特征在于所述移动台和所述正服务GPRS支持节点在所述各自的至少一个另外的事务处理类型之间还有另外的逻辑链路控制连接，其中并行且不相互干扰地提供所述位置服务事务处理类型和所述至少一个另外的事务处理类型所表示的服务。
6.权利要求5的电信系统，其特征在于所述移动台和所述正服务GPRS支持节点中的所述逻辑链路控制层包括位置服务服务访问点指示，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的位置服务事务处理类型之间建立所述逻辑链路控制连接；以及另外的服务访问点指示，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的至少一个另外的事务处理类型之间建立所述另外的逻辑链路控制连接。
7.权利要求5的电信系统，其特征在于所述位置服务事务处理类型具有与之有关的第一协议鉴别器，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的位置服务事务处理类型之间建立所述逻辑链路控制连接，所述至少一个另外的事务处理类型具有与之有关的第二协议鉴别器，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的至少一个另外的事务处理类型之间建立所述另外的逻辑链路控制连接。
8.权利要求1的电信系统，其特征在于所述至少一个另外的事务处理类型是会话管理事务处理类型，为了建立所述移动台的数据呼叫，所述移动台和所述正服务GPRS支持节点在所述各自的会话管理事务处理类型之间具有另外的逻辑链路控制连接，在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述各自的位置服务事务处理类型之间建立所述逻辑链路控制连接，而不干扰所述数据呼叫。
9.权利要求1的电信系统，其特征在于所述至少一个另外的事务处理类型包括会话管理事务处理类型和短消息事务处理类型，所述位置服务事务处理类型支持位置服务及不被所述会话管理事务处理类型或所述短消息事务处理类型所支持的另外的服务。
10.一种并行于通用分组无线电业务(GPRS)系统中的会话管理和短消息服务而提供位置服务的电信系统，所述电信系统包括移动台和与所述移动台进行无线通信的正服务GPRS支持节点中的无线电链路控制子层，所述无线电链路控制子层在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台之间传送数据；所述正服务GPRS支持节点和所述移动台中的连接管理子层，所述连接管理子层其中具有会话管理事务处理类型、短消息事务处理类型和位置服务事务处理类型；和所述正服务GPRS支持节点和所述移动台中的逻辑链路控制子层，所述逻辑链路控制子层利用所述无线电链路控制子层并行地分别提供所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述会话管理事务处理类型、所述短消息事务处理类型和所述位置服务事务处理类型之间的连接。
11.权利要求10的电信系统，其特征在于还包括所述正服务GPRS支持节点和所述移动台中的物理层、数据链路层和应用层，所述无线电链路控制子层、所述连接管理子层和所述逻辑链路控制子层位于所述应用层中。
12.权利要求10的电信系统，其特征在于所述移动台和所述正服务GPRS支持节点中的所述逻辑链路控制层包括位置服务服务访问点指示，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的位置服务事务处理类型之间建立位置服务逻辑链路控制连接；会话管理服务访问点指示，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的会话管理事务处理类型之间建立会话管理逻辑链路控制连接；和短消息服务访问点指示，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的短消息事务处理类型之间并行地建立短消息逻辑链路控制连接。
13.权利要求10的电信系统，其特征在于所述位置服务事务处理类型具有与之有关的第一协议鉴别器，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的位置服务事务处理类型之间建立位置服务逻辑链路控制连接，所述会话管理事务处理类型具有与之有关的第二协议鉴别器，用于在所述移动台的所述正服务GPRS支持节点的所述各自的会话管理事务处理类型之间建立会话管理逻辑链路控制连接，所述短消息事务处理类型具有与之有关的第三协议鉴别器，用于在所述移动台和所述正服务GPRS支持节点的所述各自的短消息事务处理类型之间建立短消息逻辑链路控制连接。
14.一种允许电信系统并行于通用分组无线电业务(GPRS)系统中现有的服务而提供位置服务的方法，所述方法特征在于如下步骤由与移动台进行无线通信的正服务GPRS支持节点接收所述移动台的位置服务请求，所述正服务GPRS支持节点和所述移动台每个其中都有各自的连接管理子层，每个所述各自的连接管理子层其中都有位置服务事务处理类型和至少一个另外的事务处理类型，所述正服务GPRS支持节点和所述移动台每个其中也都有连接到所述各自的连接管理子层的各自的逻辑链路控制子层；以及为了执行所述位置服务请求，利用所述逻辑链路控制子层，由所述正服务GPRS支持节点分别在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述位置服务事务处理类型之间建立连接。
15.利要求14的方法，其特征在于还包括以下步骤由所述正服务GPRS支持节点在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述各自的至少一个另外的事务处理类型之间建立另外的逻辑链路控制连接，其中并行且不互相干扰地提供所述位置服务事务处理类型和所述至少一个另外的事务处理类型所表示的服务。
16.权利要求14的方法，其特征在于所述至少一个另外的事务处理类型是会话管理事务处理类型并还包括以下步骤为了并行地为所述移动台建立数据呼叫以执行所述位置服务请求，由所述正服务GPRS支持节点在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述各自的会话管理事务处理类型之间建立另外的逻辑链路控制连接。
17.权利要求14的方法，其特征在于所述分别在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述位置服务事务处理类型之间建立所述逻辑链路控制连接的步骤还包括以下步骤在所述逻辑链路控制层中为所述位置服务事务处理类型分配位置服务服务访问点指示；以及利用所述位置服务服务访问点指示，分别在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述位置服务事务处理类型之间建立所述逻辑链路控制连接。
18.权利要求14的方法，其特征在于所述分别在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述位置服务事务处理类型之间建立所述逻辑链路控制连接的步骤还包括以下步骤将位置服务协议鉴别器与所述位置服务事务处理类型相关联；以及利用所述位置服务协议鉴别器，分别在所述正服务GPRS支持节点和所述移动台的所述位置服务事务处理类型之间建立所述逻辑链路控制连接。
全文摘要
公开一种电信系统和方法,用于使得通用分组无线电业务(GPRS)节点,即蜂窝网中正服务GPRS支持节点(SGSN)能够并行于其它现有事务处理来处理GPRS移动台(MS)的位置服务(LCS)请求,所述现有事务处理诸如为传送短消息或进行例如数据呼叫连接的会话管理活动。可以在SGSN和GPRS MS中GPRS的连接管理(CM)子层中引入新的LCS的事务处理类型,以便并行于其它提供的服务来处理LCS的请求。通过为GPRS的逻辑链路控制(LLC)子层中的LCS分配新的服务访问点指示(SAPI),LCS可以与GPRS中其它现有功能一起复用。另一方面,当在不同的CM子层功能间使用公共LLC SAPI时,则可为LCS分配不同的协议鉴别器(PD)。
文档编号H04L12/56GK1335035SQ99816060
公开日2002年2月6日 申请日期1999年12月9日 优先权日1998年12月11日
发明者T·哈维尼斯 申请人:艾利森公司