专利名称：扩展网络覆盖范围的通信系统及其方法
技术领域：
本发明总的涉及移动通信领域，并且尤其涉及3G(第三代)移动通信领域。本发明还涉及利用PHS(Personal Handset System个人手持系统)网络来扩展3G移动通信网络覆盖范围的技术。
背景技术：
PHS网络是以多个本地网络(也称为域)的形式存在的。一个本地网络与另一本地网络之间的连接通常是通过一种称为PSTN网络(Public Switched Telephone Network公共交换电话网)来实现的。每一个PHS域中一般设置有一个SLR(Subscriber Location Register用户位置寄存器)以及若干个GW(Gateway网关)。SLR用来存储在本地PHS网络中开户的用户的数据以及漫游到本地的其他PHS网络的用户的数据。
众所周知，每一个3G网络都包含HLR(Home Location Register归属位置寄存器)、VLR(Visited Location Register被访问位置寄存器)和GMSC(Gateway Mobile Switching center网关移动交换中心)等，并具有其各自的网络覆盖区域。但是，在3G网络建设初期，用户数量不大，并且3G设备的价格非常昂贵，如果通过增加3G设备来增加3G网络的覆盖范围，将导致网络成本剧增。因此，需要利用现有网络来扩展诸如3G网络的覆盖范围，从而为人们提供更加经济有效的服务。
由于现有PHS网络的成本较低，因此人们设想，采用完善的PHS网络来扩展3G系统的网络覆盖范围，减少3G网络覆盖的盲点，同时充分利用PHS网络成本较低的优势，节省网络经营者和客户的投资。
为此，在授予NTT移动通信网株式会社的中国专利CN 1081428C中，公开了一种提供漫游移动通信的技术方案，其中在不同移动通信网络之间采用网间位置寄存器来存储所分配的漫游号码，从而实现不同网络之间的漫游。另外，申请人为利伯特尔网络有限公司的中国专利CN 1277789A中也公开了在不同网络之间迁移的技术方案，其中利用迁移号码数据库来实现不同网络之间的迁移漫游。因此，现有技术中一般是需要构造迁移号码数据库和分配漫游号码，以实现不同网络之间的迁移漫游。但是，这样做的缺点是需要对3G网络中的HLR或者对PHS网络中的SLR设备进行改动，或者新增3G设备，以实现3G号码和PHS号码之间的相互对应关系。
但是，由于3G设备价格昂贵，并且由于在3G建设的初期用户量不大，增加3G无线设备无疑会大大增加扩展无线覆盖范围的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种不同移动通信网络之间的软交换技术，例如，利用PHS网络来扩展3G网络的网络覆盖范围。
具体地，本发明提供一种通信系统，包括第一通信网络和第二通信网络以及手机，其中第一通信网络使用第一通信标准操作，而第二通信网络使用不同于第一通信标准的第二通信标准操作，并且所述手机同时支持所述的第一和第二通信标准，其中利用第二通信网络来扩展第一通信网络的覆盖范围，所述第一通信网络包含移动交换中心、归属位置寄存器和移动网关，而所述第二通信网络包含用户位置寄存器和网关，其特征在于，在所述第一通信网络和所述第二通信网络之间具有关口，所述关口进一步包含网关移动交换中心，用于与所述归属位置寄存器、所述移动交换中心以及所述用户位置寄存器、所述网关进行通信耦合，以便在所述第一通信网络和所述第二通信网络之间进行信令交互；其中，当第一与第二通信网络之中只有一种通信网络可利用时，指示所述手机自动使用可用的一种通信网络进行接入；但当所述两个通信网络都可以利用时，提示所述手机的用户选择其中的一种通信网络进行接入，并根据所述用户的指示接入所选择的通信网络，或者通过缺省的用户设置来选择接入其中的一个通信网络。
本发明还提供一种在通信系统中利用手机扩展覆盖范围的方法，其中所述通信系统包括第一通信网络和第二通信网络以及所述手机，其中第一通信网络使用第一通信标准操作，而第二通信网络使用不同于第一通信标准的第二通信标准操作，并且所述手机同时支持所述的第一和第二通信标准，所述第一通信网络包含移动交换中心、归属位置寄存器和移动网关，而所述第二通信网络包含用户位置寄存器和网关，并且在所述第一通信网络和所述第二通信网络之间具有关口，所述方法包括以下步骤当所述关口接收到所述手机始发的呼叫时，所述关口向所述第一通信网络和所述第二通信网络始发路由请求，以得到漫游号码；在所述手机接入所述第一通信网络和所述第二通信网络期间，记录表示所述手机在所述第一通信网络和第二通信网络中的最后一次位置登记时间的参数；响应于所述路由请求，所述第一通信网络和所述第二通信网络分别向所述关口发送相应的漫游号码和所述最后一次位置登记时间的参数；所述关口接收和比较所述第一通信网络和所述第二通信网络发送的所述最后一次位置登记时间的参数，以判断哪个通信网络中的最后一次位置登记时间是最新的；以及所述关口使用其中的最后一次位置登记时间是最新的通信网络所提供的漫游号码来路由发送所述呼叫。
采用本发明，无需修改HLR、SLR或新增设备，就能够实现3G网络覆盖范围的扩展。可以利用诸如双模手机的移动终端来实现本发明，其中该双模手机在3G网络中使用标准的3G注册流程进行注册，网络可以完全不知道该手机是一个双模手机。同样，在PHS网络中，该手机也使用标准的PHS注册流程进行注册。因此，使用本发明，可以在不修改HLR和SLR设备或新增设备的情况下，使3G网络的覆盖范围得到扩展，从而减少3G网络覆盖的盲点。
图1描述根据本发明的一种PHS/3G双模手机结构的方框图；图2描述根据本发明的一种网络接入的示意图；图3描述根据本发明的一种具体实施方式
中使用的被叫过程的流程图；和图4描述本发明中使用的通信协议示例的列表。
具体实施例方式
首先，需要指出的是，3G系统可以利用各种制式，诸如WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access宽带码分多址)、CDMA2000(Code Division Muliiple Access码分多址2000)以及TD-SCDMA(Time Division-Synchronization Code DivisionMultiple Access时分同步码分多址)等。但是，为了描述方便，下面将针对WCDMA来描述本发明。
本发明的目的可以利用诸如PHS/3G的双模手机来实现。例如，为了能够在诸如PHS网络与3G网络的不同移动通信网络之间进行交换，即利用PHS网络来扩展3G系统的网络覆盖范围，必须使该手机能够在这两个PHS/3G网络中进行漫游。
双模手机一般设置有用于PHS网络通信的PHS无线模块、用于3G网络通信的3G无线模块以及诸如网络决策模块的控制模块等。当双模手机被接入PHS网络或者3G网络时，其中的PHS无线模块或3G无线模块起作用，并且其工作原理与普通的PHS手机或者普通的3G手机相同，因此在此不再赘述。而当PHS网络和3G网络之中只有一种网络是可利用的时候，双模手机中设置的网络决策模块将确定该手机可以使用的网络，或指示该手机自动选择可用的网络进行接入。但当两种网络都可以使用时，网络决策模块会提示用户选择其中的一种网络进行接入，并根据用户的指示而接入用户所选择的网络，或者通过缺省的用户设置来选择接入其中的一个网络。
参见图1，在图1所示的双模手机中具有两个无线模块，一个是PHS无线模块，另一个是3G无线模块。由于双模手机在某一时刻只能接入一种无线信道，因此PHS无线模块用于使手机进入PHS网络接入方式，而3G无线模块用于3G网络接入。但是，无论接入哪一种网络，这个双模手机都应只使用一个3G电话号码。其中这个3G电话号码在3G HLR中进行分配，并且同时在PHS的归属SLR中，将会记录下这个3G号码以及与这个号码相对应的PHS模块的信息。
另外，双模手机中还包含有一个网络决策模块，用来确定和指示双模手机可用的网络接入；当PHS网络和3G网络都可以被使用时，该网络决策模块将提示用户选择其中的一种网络进行接入，并根据用户的指示来接入网络，或者通过缺省的用户设置来选择接入其中的一个网络。PHS无线模块除了标准的PHS网络功能之外，还应能够向该网络决策模块报告当前的PHS网络是否可用，同时接受该网络决策模块的指令。同样，3G无线模块也具有向该网络决策模块报告当前3G网络是否可用以及根据该网络决策模块的指令起作用的能力。
总之，无论接入的是哪一种网络，该双模手机都只应使用一个3G电话号码，这样在将来双模手机用户升级到纯3G用户，将不需要改变电话号码。
参见图2。为了实现双模手机在两个网络例如PHS网络和3G网络之间的漫游，必须能够在PHS网络设备和3G网络设备之间进行交互作用。为此，本发明采用GMSC(网关移动交换中心)和与之对应的TG(Trunking Gateway中继网关)，作为3G网络和PHS网络之间的关口设备(即接口)，以实现不同通信网络之间的交互作用。GMSC用于实现3G网络与PHS网络之间的呼叫信令交互，而TG则用来实现这两种网络之间的媒体转换。GMSC和TG可以利用软件或硬件、通过改造现有设备或者通过新增相应的设备来实现。
GMSC用来实现不同网络之间的呼叫信令交互。当采用WCDMA制式时，3G网络使用BICC(Bearer Independent Call Control承载无关的呼叫控制)协议，而PHS网络则通常使用ISUP/SIP协议(ISDN UserPart/Session Initiation Protocol，即ISDN用户部分/会话初始协议)。
TG用来实现不同网络媒体之间的转换。当采用WCDMA制式时，3G网络通常使用AMR(Adaptive Multi-Rate自适应多速率)语音编码方式，而PHS网络则通常使用G.711语音编码方式，其中TG在这两种不同的语音编码方式之间进行转换。
在双模手机开户时，必然同时包含有关3G网络和PHS网络的两类数据。其中，与3G网络相关的数据开户到3G HLR，而与PHS网络相关的数据则开户到PHS SLR。同时，还必须在3G HLR和PHS SLR中保存有关用户最后一次位置登记时间的信息，以使HLR和SLR的系统时间保持精确同步。
因此，可以对GMSC与HLR之间的3G MAP(Mobile ApplicationPart移动应用部分)协议和GMSC与SLR之间的PHS MAP协议进行修改，以便在这两个协议的“发送路由选择信息(SEND-ROUTING-INFO)”消息的响应消息中加入可选参数最后一次位置登记时间。
由于双模手机在同一时间只能被接入其中的一个网络，因此在被接入其中的任何一个网络时，双模手机的位置登记流程和标准流程是完全相同的。如果双模手机当前接入的是3G网络，则使用标准的登记流程登记到3G HLR；而如果当前接入的是PHS网络，则使用标准的PHS登记流程登记到SLR。由于这一技术过程是本领域中的普通技术人员已经知晓的，因此在本说明书中不再赘述。
下面参见图3，描述根据本发明的一种具体实施方式
中使用的主、被叫过程。
(i)主叫过程双模手机在PHS网络中发出呼叫时，无论其被叫方是PHS还是3G用户，其过程与普通的PHS手机呼叫PHS或是3G用户完全相同。
由于在本发明中，双模手机只使用一个3G的用户号码，使用唯一的3G号码的好处在于如果将来双模手机用户升级到纯3G用户，将不需要改变电话号码。因此，当双模手机在SLR中开户时，须将其用户号码设置为3G的用户号码。
双模手机在3G网络中发出呼叫时，无论被叫方是PHS、3G还是其他网络，其呼叫流程与普通的3G手机呼叫相应用户的流程是完全相同的(ii)被叫过程参见图3，无论双模手机当前接入的是PHS网络还是3G网络，都会首先将至该双模手机的呼叫路由发送到一个GMSC设备。该GMSC设备充当3G网络/PHS网络与其他网络的接口。无论在哪里发出呼叫，并且无论该双模手机当前接入的是PHS网络还是3G网络，其被呼叫过程都是一致的，具体如下所述a)首先，将至该双模手机的呼叫路由发送到GMSC；b)GMSC同时向3G HLR和PHS SLR发出路由选择请求；c)3G HLR和PHS SLR向各自的MSC或GW请求漫游号码；d)MSC或GW将漫游号码返回到HLR或SLR，并且HLR或SLR将该漫游号码以及最后一次的位置登记时间打包在路由选择消息内，并将该路由选择消息发送到GMSC；e)GMSC在接收到PHS SLR和3G HLR对路由选择请求的响应之后，判断哪一个路由选择请求响应中的位置登记时间是最新的；f)GMSC将来自其位置登记时间是最新的那个网络的漫游号码路由发送到该双模手机，从而呼叫该双模手机。
具体地，在图3中，例如，来自PHS SLR的路由选择请求响应中的位置登记时间是最新的，因此GMSC将PHS SLR提供的漫游号码路由发送到被呼叫的双模手机。
根据本发明，在上述的d)和e)步骤中，将双模手机在PHS网络和3G网络中的最新位置登记时间一起发送给GMSC，并由GMSC判断其中哪一个是更新的位置登记时间，其中判断的具体准则可以采用本领域中公知的技术手段进行，从而将在位置登记时间是更新的PHS或3G网络中呼叫该手机。
因此，使用本发明，可以在不修改HLR和SLR设备或新增设备的情况下，修改软件，根据上述被叫过程，增加相应的处理程序，无需改动硬件，从而使3G网络的覆盖范围得到扩展，同时减少3G网络覆盖的盲点。
对于上文中所列举的诸协议，其相应的协议编号和发布组织可以参见图4，其中有关各个协议的具体内容可以参见相应组织发布的具体协议。当然，本发明也可以使用其他合适的通信协议。
虽然上面参照本发明的特定实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不偏移本发明真实精神和范围条件下，可以进行多种变型并且可以进行等效替代，而且所有这些变型均在所附的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种通信系统，包括第一通信网络和第二通信网络以及手机，其中第一通信网络使用第一通信标准操作，而第二通信网络使用不同于第一通信标准的第二通信标准操作，并且所述手机同时支持所述的第一和第二通信标准，其中利用第二通信网络来扩展第一通信网络的覆盖范围，所述第一通信网络包含移动交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)和移动网关(MG)，而所述第二通信网络包含用户位置寄存器(SLR)和网关(GW)，其特征在于，在所述第一通信网络和所述第二通信网络之间具有关口，所述关口进一步包含网关移动交换中心(GMSC)，用于与所述归属位置寄存器、所述移动交换中心以及所述用户位置寄存器、所述网关进行通信耦合，以便在所述第一通信网络和所述第二通信网络之间进行信令交互；其中，当第一与第二通信网络之中只有一种通信网络可利用时，指示所述手机自动使用可用的一种通信网络进行接入；但当所述两个通信网络都可以利用时，提示所述手机的用户选择其中的一种通信网络进行接入，并根据所述用户的指示接入所选择的通信网络，或者通过缺省的用户设置来选择接入其中的一个通信网络。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述关口进一步包括中继网关(TG)，用于与所述网关移动交换中心、所述移动网关以及所述网关进行通信耦合，以便在所述第一通信网络和所述第二通信网络之间进行媒体转换。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述网关移动交换中心与所述移动交换中心之间的通信耦合使用承载无关的呼叫控制协议(BICC)。
4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述网关移动交换中心与所述归属位置寄存器之间以及所述网关移动交换中心与所述用户位置寄存器之间的通信耦合使用移动应用部分协议(MAP)。
5.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述网关移动交换中心与所述网关之间的通信耦合采用用户部分/会话初始协议(ISUP/SIP)。
6.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述第一通信网络采用适应性多速率(AMR)语音编码方式，而所述第二通信网络采用G.711语音编码方式。
7.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，与所述第一通信网络相关的用户数据在所述归属位置寄存器中开户，而与所述第二通信网络相关的用户数据在所述用户位置寄存器中开户。
8.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于，在所述移动应用部分协议(MAP)中加入指示所述手机在所述第一通信网络和第二通信网络中最后一次位置登记时间的参数，并相互比较所述手机在所述第一通信网络和第二通信网络中最后一次位置登记时间的参数，而且所述网关移动交换中心根据所述比较将其中的位置登记时间是最新的第一或第二通信网络发来的漫游号码路由发送到所述手机。
9.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，在所述移动应用部分协议(MAP)的发送路由信息(SEND_ROUTING_INFO)消息的响应消息中附加所述最后一次位置登记时间的参数。
10.根据权利要求9所述的通信系统，其特征在于，进一步在所述归属位置寄存器和所述用户位置寄存器中记录所述最后一次位置登记时间的参数。
11.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述手机是双模手机，并且在所述第一通信网络和第二通信网络中仅被分配唯一一个号码。
12.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述第一通信网络是采用WCDMA、CDMA2000或TD-SCDMA制式的第三代(3G)通信网络。
13.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述第二通信网络是个人手持系统(PHS)网络。
14.一种在通信系统中利用手机扩展覆盖范围的方法，其中所述通信系统包括第一通信网络和第二通信网络以及所述手机，其中第一通信网络使用第一通信标准操作，而第二通信网络使用不同于第一通信标准的第二通信标准操作，并且所述手机同时支持所述的第一和第二通信标准，所述第一通信网络包含移动交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)和移动网关(MG)，而所述第二通信网络包含用户位置寄存器(SLR)和网关(GW)，并且在所述第一通信网络和所述第二通信网络之间具有关口，所述方法包括以下步骤当所述关口接收到所述手机始发的呼叫时，所述关口向所述第一通信网络和所述第二通信网络始发路由请求，以得到漫游号码；在所述手机接入所述第一通信网络和所述第二通信网络期间，记录表示所述手机在所述第一通信网络和第二通信网络中的最后一次位置登记时间的参数；响应于所述路由请求，所述第一通信网络和所述第二通信网络分别向所述关口发送相应的漫游号码和所述最后一次位置登记时间的参数；所述关口接收和比较所述第一通信网络和所述第二通信网络发送的所述最后一次位置登记时间的参数，以判断哪个通信网络中的最后一次位置登记时间是最新的；以及所述关口使用其中的最后一次位置登记时间是最新的通信网络所提供的漫游号码来路由发送所述呼叫。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述关口包括网关移动交换中心(GMSC)。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述最后一次位置登记时间的参数分别记录在所述用户位置寄存器和所述归属位置寄存器中。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述关口向所述第一通信网络和所述第二通信网络始发路由请求的步骤包括在所述第一通信网络中，向所述归属位置寄存器始发所述路由请求；在所述第二通信网络中，向所述用户位置寄存器始发所述路由请求。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括在所述第一通信网络中，响应于所述路由请求，所述归属位置寄存器向所述移动交换中心请求所述漫游号码；在所述第二通信网络中，响应于所述路由请求，所述用户位置寄存器向所述网关请求所述漫游号码。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括所述移动交换中心返回所述漫游号码给所述归属位置寄存器，并随后由所述归属位置寄存器将所述漫游号码和所述归属位置寄存器中记录的所述最后一次位置登记时间的参数一起发送给所述关口；以及所述网关返回漫游号码给所述用户位置寄存器，并且随后由所述用户位置寄存器将所述漫游号码和所述用户位置寄存器中记录的所述最后一次位置登记时间的参数一起发送给所述关口。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述漫游号码和所述最后一次位置登记时间的参数被打包在路由响应消息中。
21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述用户位置寄存器和所述归属位置寄存器保持同步。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述关口拆包所述路由响应消息，以提取所述最后一次位置登记时间的参数。
23.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述网关移动交换中心与所述归属位置寄存器之间以及所述网关移动交换中心与所述用户位置寄存器之间的通信使用移动应用部分协议(MAP)，并且在所述移动应用部分协议(MAP)的发送路由信息(SEND_ROUTING_INFO)消息的相应消息中附加所述最后一次位置登记时间的参数。
24.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述手机是双模手机，并且在所述第一通信网络和所述第二通信网络中仅被分配唯一一个号码。
25.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一通信网络是采用WCDMA、CDMA2000或TD-SCDMA制式的第三代(3G)通信网络。
26.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二通信网络是个人手持系统(PHS)网络。
全文摘要
本发明揭示了一种利用手机扩展覆盖范围的通信系统及其方法，其中通信系统包括分别使用不同通信标准操作的第一通信网络和第二通信网络以及手机，其中第一通信网络包含移动交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)和移动网关(MG)，而第二网络包含用户位置寄存器(SLR)和网关(GW)，并且在第一网络和第二网络之间具有关口，当关口接收到手机始发的呼叫时，该关口向第一和第二通信网络始发路由请求，以得到漫游号码；记录表示最后一次位置登记时间的参数；响应于路由请求，第一和第二通信网络分别向关口发送相应的漫游号码和所述最后一次位置登记时间的参数；所述关口判断哪个网络中的最后一次位置登记时间是最新的，并使用其中的位置登记时间是最新的网络所提供的漫游号码来路由呼叫。从而，采用本发明，扩展网络的覆盖范围。
文档编号H04W48/18GK1960564SQ20051011855
公开日2007年5月9日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者王磊, 唐卫华 申请人:Ut斯达康通讯有限公司