专利名称：具有非连续移动特性的多址宽带有线接入系统和方法
技术领域：
本发明涉及有线通信技术领域，具体涉及有线接入通信技术领域，尤其涉及一种具有非连续移动特性的多址宽带有线接入系统和方法。
背景技术：
通信接入技术可分为有线接入和无线接入两种方式。有线接入通信技术经历了长期的发展，具有通信质量高，稳定可靠，受环境影响小，保密、安全；实现技术相对无线移动通信较为简单；绿色环保无需使用大功率的射频发射技术；具有非常丰富的、无处不在的宽带有线接入线路资源，如双绞线、同轴电缆或HFC、5类线、混合光纤/双绞线、纯光纤、甚至电力线等，以及无线接入无法可比的线路带宽资源等优势，如双绞线接入采用ADSL技术时，分组数据速率上/下行可达1Mbps/8Mbps，采用VDSL技术时上/下行速率更可达6Mbps～13Mbps/13Mbps～56Mbps，电力线接入技术也已达到10Mbps的速率，最新的资料表明在700米内速率更可高达200Mbps，此外以太、光纤接入速率也可高达100Mbps、甚至1Gbps以上。
但现有的有线接入技术主要是为有线固定的用户设备和有线固定核心网络提供固定、静止、分散、专用和重复特性的接入服务，有线固定用户设备的号码与接入端口、接入地点以及核心网络都关联对应，号码与有线用户设备实际是分离的、不属于用户和用户设备，不能随有线终端移动并被携带，使得有线接入的业务量密度低，接入带宽资源不被多用户共享，缺乏规模经济，因而导致相对的成本较高且成本与业务量无关，由此造成的经济效益低下又导致了现有有线接入技术更新发展缓慢、不平衡，如占有有线固定接入80％～90％用户数的传统固定电话POTS等技术几十年不变，一直沿用模拟、固定静止的接入技术至今；近期出现的以太网、xDSL、IP接入等宽带分组接入技术虽然有其不少优势，但有线用户设备接入时需要被分配IP地址，其IP地址同样与连接的分组接入网络设备、接入地点相关联对应，有线用户设备移动变换接入端口和地点时需要分组接入网络设备重新分配、设置IP地址，更缺乏象有线固定通信网那样用唯一号码通信的电话号码服务、无法与现有PSTN、PLMN进行双向通信业务，因此还是无法解决有线固定接入的上述许多问题。有线固定接入存在的问题严重制约了有线通信全网的发展，并且其发展速度和经济效益也明显落后于无线移动接入通信。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有非连续移动特性的多址宽带有线接入系统，以便克服解决目前有线接入系统的上述不足，从而使有线接入系统具有非连续移动特征和多址特性。
本发明的另一目的是提供一种具有非连续移动特性的多址宽带有线接入方法，利用该方法克服解决目前有线接入方法的上述固定、静止、专用等缺点，使有线接入具有一定的移动特征和多用户共享特性，从而提高了有线接入通信的经济效益。
本发明是一种新颖的具有非连续移动特性的多址宽带有线接入系统。为了达到上述发明目的，本发明有线接入系统由用户端接入设备、接入线路、局端接入设备组成；本发明接入系统符合ITU-T G.902的接入网定义以及ITU-T G.803建议的接入网通用协议、分层参考模型和功能结构模型。用户端接入设备通过接入线路连接远方的局端接入设备，局端接入设备通过多条接入线路可连接多个分布在远方的用户端接入设备，多个用户端接入设备可以星形、链形、混合形等其它多种方式连接后再与局端接入设备连接；用户端接入设备通过连接线或短距无线技术如蓝牙、Wi-Fi等可同时接入多个有固定唯一号码的有线用户设备和无线/有线多模用户设备；局端接入设备根据实际组网需要或根据接入的用户设备业务和应用的需要，通过电路域业务和信令接口、分组域业务和信令接口直接接入相应的核心网、再通过网关接入到其它各种通信网络如PSTN/ISDN、PLMN、分组数据网PDN、互联网Internet等；连接用户端接入设备和局端接入设备的接入线路是能够提供宽带传输的有线线路资源如双绞线铜缆，同轴电缆或HFC，FTTR、FTTN、FTTB、FTTC等混合光纤/双绞线铜缆，FTTO、FTTH纯光纤，以太5类线，甚至电力线等；本发明不影响接入线路上原有的通信业务和应用，例如接入线路是双绞铜线且接有已开通的传统普通固定POTS电话终端，则用户端接入设备还能同时接入该POTS电话终端，局端接入设备将POTS业务转接到PSTN网络。
为了达到上述发明目的，本发明有线非连续移动多址宽带接入系统具有复用/解复用、交叉连接和宽带多址有线传输功能，具有对有线资源进行管理和控制功能，如对用户设备进行接入控制、切换控制、为用户设备和核心网提供有线承载业务和有线接入承载业务，接入系统的信息广播，业务信令信息的加密解密，支持有线非连续移动性管理。在相应有线核心网和用户设备的支持配合下，接入本发明接入系统且具有固定唯一号码的有线用户设备、无线/有线多模用户设备能够改变在本发明接入系统的接入地址和位置，以及使用与本发明相同的有线接入技术转移变换到其它有线非连续移动通信网络中的本发明有线接入系统覆盖区域进行多种有线通信业务和应用，而无需改变本发明用户设备固定、唯一的号码；并且接入同一用户端接入设备不同端口的多个用户设备可共享同一条接入线路的信道、带宽和业务数据速率等有线接入资源、同时进行通信而互不干扰。本发明不影响接入线路上原有的通信业务和应用，如接入线路是双绞铜线且接有已开通的传统普通固定POTS电话终端，则用户端接入设备和局端接入设备均有分离器可以分离出POTS业务，通过局端接入设备将POTS业务转接到PSTN网络，同时通过用户端接入设备将POTS业务分离给POTS终端，而不影响该POTS电话的正常工作。此外，如供电条件许可，用户端接入设备201a～201n还可为接入的用户设备提供工作电源，以及为用户设备电池充电。上述核心网络是本发明有线接入系统能够接入的、并具有非连续移动性的有线移动核心网；有线用户设备是具有有线非连续移动性并且具有固定唯一号码的有线用户设备、无线/有线多模用户设备；无线/有线多模用户设备是2G的GSM/GPRS、IS-95A/B等，3G的WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA，以及802.1x标准的WLAN Wi-Fi、WiMax等或其它无线通信技术中的一种或多种无线技术与有线非连续移动技术融合的多模用户设备。
与现有有线接入技术相比，采用本发明所述方法和系统具有支持有线用户设备和无线/有线多模用户设备的有线非连续移动特性，接入的多个用户设备共享用户端接入设备和接入线路的信道、带宽、业务数据速率等有线接入资源，并可同时进行通信而互不干扰，本发明改变了现有有线接入的固定、静止、分散、专用和重复特性等不足，提高了有线接入通信的竞争力和经济效益。
图1是本发明接入系统的组成和结构原理图。
图2是本发明接入系统与有线用户设备和无线/有线多模用户设备、核心网组成的一种通信网络系统。
图3是本发明接入系统构成的通信网络中一个有线用户设备接入应用的实施例图4本发明接入系统构成的一种结构关系的通信网络中，一个已接入的有线用户设备变换接入地点和端口应用的实施例。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明系统及其方法作进一步的详细描述正如图1所示，本发明所述的支持非连续移动特性的多址宽带有线接入系统包括用户端接入设备101、接入线路102以及局端接入设备103。用户端接入设备101a～101k分别通过对应的接入线路102a～102k连接在远方的局端接入设备103，局端接入设备103通过多条接入线路102a～102k可分别对应连接多个分布在远方的用户端接入设备101a～101k，图1所示的连接方式为星形连接方式，实际实施本发明时还可以根据需要采用链形、混合形等其它多种方式与局端接入设备103连接；接入线路102a是双绞铜线且接有已开通通信业务的传统普通固定POTS电话终端，则用户端接入设备101a还能同时接入POTS电话终端，通过局端接入设备103将POTS业务转接到PSTN网络。
图1所示本发明接入系统具有对有线接入资源进行管理和控制的功能，对用户设备进行接入控制、切换控制，为用户设备和核心网提供有线承载业务和有线接入承载业务，支持有线非连续移动性管理的功能。该接入系统的局端接入设备103和用户端接入设备101a～101k相互配合共同对接入线路资源102a～102k的类型、带宽、传输等性能进行对端测试和适配等初始化工作；用户端接入设备101a～101k、局端接入设备103利用复用技术和多址技术对接入线路资源102a～102k进行上行和下行双工传输信道的构建、复用、配置、分配、调制/解调、同步等工作，上、下行信道的建立和使用不影响接入线路102a～102k上原有的通信业务；上、下行信道均分为控制信道和业务信道；局端接入设备103负责对与其连接的有线接入资源进行控制和管理，用户端接入设备101a～101k配合其工作；局端接入设备103对其自身及所有连接的用户端接入设备101a～101k、接入线路102a～102k以及接入的用户设备进行操作维护管理；接入线路102a～102k的传输信道、信道带宽和传输速率等有线接入资源是为所有接入的用户设备所共享，本发明接入系统可自适应动态调整、配置、重配置或按用户设备业务和应用的需要进行动态调整、配置有线接入资源；接入系统为用户设备提供的传输信道、信道带宽和传输速率等将因接入线路102a～102k媒质的类型和长短、共享有线接入资源的用户设备数目、以及业务和应用需求的不同而不同；连接用户端接入设备101a～101k和局端接入设备103的接入线路102a～102k是能够提供宽带有线传输的现有线路资源，如双绞线铜缆，同轴电缆或HFC，FTTR、FTTN、FTTB、FTTC等混合光纤/双绞线铜缆，FTTO、FTTH纯光纤，以太5类线，甚至电力线等等；接入线路102a是双绞铜线且接有已开通通信业务的传统普通固定POTS电话终端，用户端接入设备101a和局端接入设备103均有分离器可以分离出POTS业务，而不影响POTS电话的正常工作；此外，如供电条件许可，用户端接入设备101a～101k还可为接入的用户设备提供工作电源，以及为用户设备电池充电。
图2所示为本发明有线接入系统200与接入的有线用户设备、无线/有线多模用户设备和相应的核心网络组成了一种完整的通信网络结构关系。
用户端接入设备201a～201n通过多条连接线或短距无线技术可同时接入多个有各自固定唯一号码的有线用户设备和无线/有线多模用户设备，这些用户设备将共享有线接入资源并能够同时进行通信而互不干扰；如果接入线路202a是双绞铜线且接有已开通的传统普通固定POTS电话终端，则用户端接入设备201a还能同时接入该POTS电话终端并且不影响该POTS业务的正常工作，用户端接入设备201a和局端接入设备203均有分离器可以分离出POTS业务，通过局端接入设备203将POTS业务转接到PSTN网络，通过用户端接入设备201a将POTS业务分离到POTS终端。
局端接入设备203根据接入用户端接入设备201a～201n的用户设备业务和应用的需要，分别直接接入相应的核心网或再通过网关接入到其它各种通信网络，如PSTN/ISDN、PLMN、分组数据网PDN、Internet网等。
图3所示为由本发明接入系统300构成的一种结构关系的通信网络中，一个有线用户设备m接入应用的一个较佳实施例。该有线用户设备m具有唯一固定的号码并具有有线非连续移动通信功能。
当该有线用户设备m接入本发明有线接入系统300时，用户端接入设备301a通过接入线路302a的上行控制信道将该有线用户设备m的号码等用户信息数据上传到局端接入设备303，并通过局端接入设备303将有关信息传送到对应的核心网进行鉴权认证等安全性管理；局端接入设备303通过下行控制信道将鉴权认证结果通过用户端接入设备301a通知有线用户设备m，合法和有权接入的有线用户设备m将由接入系统300为其初步配置有线接入资源；有线接入资源被使用的情况将记录、存储在局端接入设备303中以便进行有线接入资源管理，用户设备接入的用户接入设备301a、接入端口及端口位置等接入信息由接入系统300上报给对应核心网进行修改更新用户设备m信息存储记录，以便对用户设备m进行非连续移动性管理。此时用户设备m处于接入的空闲状态。
当接入的有线用户设备m处在空闲状态时，接入系统300将通过上、下行控制信道对其进行监控、互操作；当有线用户设备m开始呼叫或被呼时，在核心网络的控制下、根据有线用户设备m的业务和应用需求，局端接入设备303控制用户端接入设备301a分配接入线路302a的上下行业务信道、信道带宽和传输速率等有线接入资源给该用户设备m以建立有线接入的通信链路和连接，同时按照用户设备m的业务和应用需求通过电路域或分组域业务、信令接口为用户设备m和核心网络建立通信链路和连接，此时用户设备即处于业务通信时的激活连接状态；因采用了多址技术，接入到用户端接入设备301a的其它有线用户设备也可共享有线接入资源并同时建立连接和进行通信而互不干扰；通信结束，本发明接入系统300将收回分配给用户设备m的上、下行业务信道、带宽等有线接入资源，以备给其它需要通信的用户设备使用，此时用户设备m又回到空闲状态；接入的用户设备m从用户接入设备301a断开连线时，用户端接入设备301a通过接入线路302a用上行控制信道上报局端接入设备303，接入系统300将取消配置给该用户设备的所有有线接入资源、删除该用户的接入信息记录，并将其离线信息上报给对应的核心网络以再次修改更新保存的该用户设备m信息记录。此时用户设备m处于离线状态。
图4所示为已接入本发明接入系统400中用户端接入设备401a的有线用户设备n变换接入另一本发明接入系统500中的用户端接入设备501a，即变换接入地点和用户端接入设备应用的一个实施例。
该有线用户设备n从本发明接入系统400离线时，用户端接入设备401a通过接入线路402a用上行控制信道将其离线信息上报局端接入设备403，接入系统400将取消所有配置给该用户设备n的有线接入资源、删除该有线用户设备n的有关接入信息记录，并将其离线信息上传给有关的核心网以修改更新用户设备n的原有信息记录。当该用户设备n移动到另一地点即本发明接入系统500所在的地方，重新接入另一个用户接入设备501a时，用户端接入设备501a通过接入线路502a的上行控制信道将号码等用户信息等上传到局端接入设备503，并通过局端接入设备503将有关信息送到对应的核心网进行鉴权认证等安全性管理；合法的有线用户设备n将由接入系统500为其初步配置有线接入资源，有线接入资源被使用的情况将记录、存储在局端接入设备503中以便进行有线接入资源管理，用户设备n入的用户接入设备501a、接入端口及端口位置等接入信息由接入系统500上报给对应核心网进行修改更新用户设备n信息存储记录，以便对用户设备n进行非连续移动性管理；此时有线用户设备n处在空闲状态，接入系统500将通过上、下行控制信道对其进行监控、互操作；当有线用户设备n开始呼叫或被呼时，在核心网络的控制下、根据有线用户设备n的业务和应用需求，局端接入设备503控制用户端接入设备501a分配接入线路502a的上、下行传输信道、信道带宽和传输速率等有线接入资源给该用户设备n以建立有线接入的通信链路和连接，同时按照用户设备n的业务和应用需求通过电路域或分组域业务、信令接口为用户设备n和核心网络建立通信链路和连接，此时用户设备n即处于业务通信时的激活连接状态；通信结束，本发明接入系统500将收回分配的上、下行业务信道、带宽等有线接入资源，以备给其它需要通信的有线用户设备和无线/有线多模用户设备使用。如果该有线用户设备n是属于其它地区归属网络，漫游连接到本归属区域的接入系统500时，接入系统500的工作过程是相同的。
上述本发明的实施例不限于有线用户设备的接入，还可利用无线/有线多模用户设备在本发明接入系统中的应用来实现本发明的优点。
以上对较佳实施例进行了描述，使得本领域内的任何技术人员能制造、利用或使用本发明。对这些实施例的各种修改和各种变化对本领域内的那些技术人员来说是很明显的，这里定义的一般原理可应用于其它实施例而不使用发明创造性。于是，本发明将不限于这里所示的实施例，而是依据与这里揭示的原理和新特征所构成的最宽范围来考虑。
权利要求
1.一种具有非连续移动性的多址宽带有线接入系统，其特征在于所述系统包括用户端接入设备、接入线路、局端接入设备，且符合ITU-T G.902的接入网定义以及ITU-T G.803建议的接入网通用协议、分层参考模型、功能结构模型。
2.如权利要求1所述的有线接入系统，其特征在于用户端接入设备通过接入线路连接在远方的局端接入设备，局端接入设备通过多条接入线路可连接多个分布在远方的用户端接入设备，多个用户端接入设备可以星形、链形、混合形等其它多种方式连接后再与局端接入设备连接；以及用户端接入设备通过连接线或短距无线技术可同时接入多个有固定唯一号码的有线用户设备和无线/有线多模用户设备；以及局端接入设备根据实际组网需要或根据通过用户端接入设备接入的用户设备业务和应用的需要，通过电路域业务和信令接口、分组域业务和信令接口直接接入相关的核心网、再通过网关接入到其它各种通信网络如PSTN/ISDN、PLMN、分组数据网PDN、Internet等。
3.如权利要求2所述的有线接入系统，其特征在于连接用户端接入设备和局端接入设备的接入线路是能够提供宽带传输的有线线路资源。
4.如权利要求2所述的有线接入系统，其特征在于上述核心网络是本发明有线接入系统能够接入的、并具有非连续移动性的有线移动核心网；以及有线用户设备是具有有线非连续移动通信功能并且具有固定唯一号码的有线用户设备、无线/有线多模用户设备，其中无线/有线多模用户设备是2G的GSM/GPRS、IS-95A/B等，3G的WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA，以及802.1x标准的WLAN Wi-Fi、WiMax等或其它无线通信技术中的一种或多种无线技术与有线非连续移动技术融合的多模用户设备。
5.如权利要求1所述的有线接入系统，其特征在于该接入系统具有复用/解复用、交叉连接和宽带多址有线传输功能；以及具有对有线资源进行管理和控制的功能，如对用户设备进行接入控制、切换控制、为用户设备和核心网提供有线承载业务和有线接入承载业务、接入系统的信息广播，业务信令信息的加密解密功能，支持有线非连续移动性管理的功能。
6.一种支持非连续移动性的多址宽带有线接入方法，其特征在于在相应有线核心网和用户设备的支持配合下，接入本发明接入系统且具有固定唯一号码的有线用户设备、无线/有线多模用户设备变换本发明接入系统的接入地址和位置，以及使用与本发明相同的有线接入技术转移变换到其它有线非连续移动通信网络中的本发明有线接入系统覆盖区域进行多种有线通信业务和应用，而无需改变本发明用户设备固定、唯一的号码。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于接入同一用户端接入设备不同端口的多个用户设备可共享同一条接入线路的信道、带宽和业务数据速率等有线接入资源、同时进行通信而互不干扰；以及接入的有线用户设备和无线/有线多模用户设备工作时不会影响接入线路上原有的通信业务和应用；其中接入线路是双绞铜线且接有已开通的传统普通固定POTS电话终端，则用户端接入设备和局端接入设备均有分离器可以分离出POTS业务，通过局端接入设备将POTS业务转接到PSTN网络，同时通过用户端接入设备将POTS业务分离给POTS终端，而不影响该POTS电话的正常工作。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于包括以下步骤a)局端接入设备和用户端接入设备相互配合共同对接入线路资源的类型、带宽、传输等性能进行对端测试和适配等初始化工作；b)用户端接入设备、局端接入设备利用复用技术和多址技术对接入线路资源进行上行和下行双工传输信道的构建、复用、配置、分配、调制/解调、同步等工作，上下行信道的建立和使用不影响接入线路上原有的通信业务；c)接入系统的上下行信道均分为控制信道和业务信道；d)局端接入设备负责对与其连接的有线接入资源进行控制和管理，用户端接入设备配合其工作；e)局端接入设备对其自身及所有连接的用户端接入设备、接入线路以及接入的用户设备进行操作维护管理；f)接入线路的传输信道、信道带宽和传输速率等有线接入资源是为所有接入的用户设备所共享，接入系统能自适应动态调整、配置、重配置或按用户设备业务和应用的需要进行动态调整、配置有线接入资源；以及g)接入系统为用户设备提供的传输信道、信道带宽和传输速率等将因接入线路媒质的类型和长短、共享有线接入资源的用户设备数目、以及业务和应用需求的不同而不同。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于包括以下步骤a)当用户设备接入本发明有线接入系统时，用户端接入设备通过接入线路的上行控制信道将该用户设备的号码等用户信息数据上传到局端接入设备，并通过局端接入设备将有关信息传送到对应的核心网进行鉴权认证等安全性管理；b)局端接入设备通过下行控制信道将鉴权认证结果通过用户端接入设备通知用户设备，合法和有权接入的用户设备将由接入系统为其初步配置有线接入资源；c)有线接入资源被使用的情况将记录、存储在局端接入设备中以便进行有线接入资源管理，用户设备接入的用户接入设备、接入端口及端口位置等接入信息由接入系统上报给对应核心网进行修改更新用户设备信息存储记录，以便对用户设备进行非连续移动性管理；d)接入的用户设备处在空闲状态时，接入系统将通过上下行控制信道对其进行监控、互操作；e)当用户设备开始呼叫或被呼时，在核心网络的控制下、根据业务和应用需求，局端接入设备控制用户端接入设备分配上下行业务信道、信道带宽和传输速率等有线接入资源给用户设备以建立有线接入的通信链路和连接；f)同时按照用户设备的业务和应用需求通过电路域或分组域业务、信令接口为用户设备和核心网络建立通信链路和连接，用户设备进入业务通信时的激活连接状态；g)通信结束时接入系统将收回分配给用户设备的上下行业务信道、带宽等有线接入资源，以备给其它需要通信的用户设备使用，此时用户设备又回到空闲状态；h)接入的用户设备从用户接入设备断开连线，用户端接入设备通过接入线路用上行控制信道上报局端接入设备，接入系统取消配置给该用户设备的所有有线接入资源、删除该用户的接入信息记录；以及i)接入系统将其离线信息上报给对应的核心网络以再次修改更新保存的该用户设备信息记录，此时用户设备处于离线状态。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于如供电条件许可，用户端接入设备还可为接入的用户设备提供工作电源，以及为用户设备电池充电。
全文摘要
一种具有非连续移动特性的多址宽带有线接入系统和方法，用于有线接入通信技术领域。该有线接入系统由用户端接入设备、接入线路、局端接入设备组成。本发明具有支持非连续移动特性和复用、多址宽带接入特性，从而克服了现有有线接入技术固定、静止、分散、专用等不足，提高了有线接入通信的经济效益。
文档编号H04L29/02GK1728578SQ200410050890
公开日2006年2月1日 申请日期2004年7月30日 优先权日2004年7月30日
发明者俞隽 申请人:俞隽