专利名称：把用户单元指配给被访问网关的方法
技术领域：
本发明涉及移动电信系统，具体涉及把用户单元指配给被访问网关(gateway)的方法。
当一个用户单元请求常规的基于空间或地面电信系统的服务时，把该用户单元指配给一个网关的方法通常根据哪个网关最接近该用户单元。对于接近边界的用户单元来说，该用户单元可能被指配给在边界另一侧的一个网关，而不是指配给该用户单元当前所在的国家区域的一个网关。该用户单元还可能被指配给一个下岗的、过载的或不能处理该呼叫的网关，在此情况下，该呼叫将被丢失。
把用户单元指配给网关的常规的方法的另一个问题发生在用户单元的通信要被截获的时候。在大多数系统中，用户话务只能在为该用户单元提供服务的网关处被截获。然而，关于哪些呼叫要被截获的信息通常驻存在预期对该用户提供服务的一个网关中。据此，如果该用户单元位于含有另一个网关的另一个国家区域内，而该另一个网关不能截获该用户单元的呼叫，则当该用户单元被指配给这另一个入口时该呼叫将不被截获。此外，该系统将不知道该呼叫是应被截获的，因为它未查询该用户单元的住处网关关于该呼叫的截获状态。
据此，现在非常需要用以把用户单元指配给能够为它最佳服务的网关的方法，还非常需要根据呼叫是否要被截获或该呼叫是否要避开禁止使用的或拥塞的网关而将一个具体的用户单元指配给一个服务网关的方法。现在还非常需要有一种把由于网关拥塞或故障而已失落的用户单元指配给一个可替代的住处或被访问网关的方法。
图1示出按照本发明的优选实施例的一种基于空间移动电信系统的示意图；图2示出按照本发明的优选实施例的一种卫星、住处和被访问网关的部件的示意图3示出按照本发明的优选实施例的把用户单元指配给被访问网关的方法的流程图。
本发明在一个住处网关将一个用户单元指配给一个被访问的(也即服务的)网关以便为该用户单元的连接请求和呼叫服务的过程中具有实用性。尚且，本发明允许一个用户单元根据例如呼叫是否要被截获之类的因素由一个除了地理上最靠近的网关以外的网关来服务。
在本说明中使用的术语“卫星”是指其围绕地球轨道运行的人造物体或飞行器。术语“卫星”以对地静止的、低地球轨道的或中地球轨道的卫星和/或它们的组合为特征。术语“星座”是指安排在轨道上的许多卫星，用以对地球表面的一部分、几部分或全部提供规定的覆盖区(例如无线电通信、遥感等)。一个星座典型地包括多个卫星的环(或平面)并在每个平面中可以具有相等数目的卫星，不过这不重要。术语“网孔”、“波束”和“天线场型图”并非意旨限制产生的任何具体方式，而是可以包括由基于地面或基于空间的电信系统和/或它们的组合所形成的那些方式。
图1示出按照本发明的优选实施例的基于空间的电信系统10的示意图。虽然图1示出移动电信系统10的高度简化图，但系统10的特征在于至少一个卫星20、任意数目的用户单元30和至少两个网关40。电信系统10通常可被看作是一种节点网络。通信系统10的所有节点是在或者可能是通过通信链路与通信系统10的其它节点在数据通信中。此外，电信系统10的所有节点是或可能是在与散布于全世界的其它电话装置通过公共交换电话网(PSTN)和/或经过常规的地面基站耦合到PSTN上的常规的地面通信装置进行数据通信。
本发明可应用于基于空间的电信系统，该系统将地球上的具体区域指配给地球上的特定网孔并且最好指配给把网孔移动到地球上特定网孔的系统。虽然本发明可应用于具有至少一个卫星20(处于低地球轨道、中地球轨道或同步地球轨道上)基于空间的电信系统10，但卫星20最好处于围绕地球的低地球轨道上。卫星20可以是单颗卫星，或者是地球轨道卫星星座中许多卫星之一。本发明还可应用于具有如下的卫星20的基于空间的电信系统10中卫星20的地球轨道以任何角度倾斜，包括倾斜于极地平面、赤道平面，或者是其它的轨道图型。本发明还可应用于地球表面未达到完全覆盖地方的系统10中(也就是，由星座提供电信覆盖中的“空白点”地方)，还可应用于地球表面一些部分上发生多个覆盖的系统10中(也就是，在地球表面的具体地点上可见到一颗以上的卫星)。
每个卫星20通过交叉链路能与其它靠近的卫星20通信。这些交叉链路构成基于空间的移动电信系统10的骨干。为此，位于或接近于地球表面任一点上的一个用户单元发出的一个呼叫或通信，可以通过一颗卫星或一个卫星星座传送到地球表面任意其它点的基本范围之内。一个通信可以由另一颗卫星20传送到位于或接近于地球表面的一个用户单元(它在接收该呼叫)。卫星20如何实际地与用户单元30和网关40相通信(例如依靠扩展频谱技术)是本领域的技术人员公知的。
用户单元30可以位于地球表面上任何地方，或位于地球上空的大气层之中。移动电信系统10可适合于任何数目的用户单元30。用户单元30最好是能从卫星20和/或网关40接收话音和/或数据的通信装置。举例来说，用户单元30可以是手持式移动卫星蜂窝电话机，适合于往/从卫星20和/或网关40发送和接收传输。而且，用户单元30可以是能够发送电子邮件消息的计算机、图像发射机或传真机，这只是一些例子。
用户单元30如何实际地往/从卫星20发送话音和/或数据以及接收话音和/或数据是本领域的技术人员公知的。在本发明的优选实施例中，用户单元20利用电磁波频谱有限的部分(它被划分成许多信道)与卫星20通信。诸多信道最好是L波段、K波段和/或S波段信道的组合，可以包罗FDMA(频分多址)和/或TDMA(时分多址)和/或CDMA(码分多址)通信，或者是它们的任意组合。本领域的技术人员公知的其它方法也可以应用。
网关40与卫星20进行通信并控制它。现有许多位于地球的不同区域的网关40。例如，有一个网关40位于火奴鲁鲁，另一个位于洛杉矶，还有一个位于华盛顿特区。另一个例子，还有分离的网关40位于地球上每个国家内。网关40可以向卫星20提供卫星控制命令，以使卫星20保持其轨道中的正常位置，并执行其它重要的内务任务。网关40附带地响应来从卫星20接收话音和/或数据。网关40如何实际地与卫星20和/或用户单元30通信(例如扩展频谱)是本领域的技术人员公知的。
本说明书中的术语“网关”包括住处的网关、被访问的网关、另外住处的网关、另外被访问的网关、地面站、地面控制站、基站、地球终端或任何其它代表一种可确定哪个卫星或基站服务于一个具体用户单元的装置。
图2示出按照本发明的优选实施例中卫星20和/或网关40的部件的示意图。为了便于说明，这里参照卫星20来描述，尽管大部分部件都与网关40中部件是类似的。卫星20的特征在于，至少如下的部件天线21、收发信机22、处理器23和存储器24。卫星20的其它部件(这里未示出)，它们对卫星的工作是必需的，但对于本发明并不重要。这些其它部件是本领域的技术人员公知的，例如卫星20包括太阳能电池阵列和燃料推动系统，或是网关40中的交换机和网络路由器。另外，卫星20中同一种部件可能有一个以上，例如多个处理器23。
卫星20的天线21耦合到收发信机22，而收发信机22、处理器23与存储器24是互连的。收发信机22能够发送或接收数据或话音，例如可以是一个调制解调器。收发信机22还能够从用户单元30和/或网关40接收数据。处理器23利用软件程序控制卫星20和卫星20的其它部件的操作。存储器24存储该方法100(下文说明)的可由软件执行的程序的一部分和其它软件程序。天线21、收发信机22、处理器23和存储器24都是本领域的技术人员公知的。
图3示出按照本发明的优选实施例把用户单元指配给被访问网关的方法100的流程图。该方法100是一个软件程序，在优选实施例中由许多网络部件[例如，当前服务的卫星、住处的网关、另外住处的网关(如果需要的话)、被访问的网关和另外的被访问网关(如果需要的话)]来执行。网络部件也可以执行其它的软件程序。
当用户单元30访问网络10并向当前正在为它服务的一个卫星20发送连接请求时，方法100在步骤102开始。该连接请求包含关于用户单元的信息，例如该用户单元在地球上的位置、住处网关的识别符(ID)和呼叫的优先权，例如该呼叫是否是一个紧急呼叫。
在步骤104，当前服务的卫星确定住处网关是否能够处理该连接请求。该确定是根据该住处网关是否是下岗的、过载的或某种其它因素而使该住处网关不能处理该连接请求的。每个网关(包括住处网关)的状态存储在每个卫星中，并且当网关的状态改变时在一个或几个卫星中被周期性地更新。
如果住处网关不能对该连接请求提供服务，则在步骤106当前服务的卫星确定哪个另外的住处网关可服务于该连接请求。当前服务的卫星从一个另外的住处网关表中选出一个另外的住处网关。最好是，对于每个住处网关至少有一个另外的住处网关。然而，在另外的实施例中，例如由于政治上的考虑或民族主义问题，也可以没有另外的住处网关；不过，住处网关的数目可以等于该系统的网关总数。在优选实施例中，当前服务的卫星根据另外的住处网关表中哪个另外的住处网关是次最佳的来选出一个另外的住处网关。次最佳的选择是根据该另外的住处网关是否有能力处理该呼叫。如果当前服务的卫星知道该另外的住处网关因任何原因而不能服务于该连接请求，则当前服务的卫星可以从另外的住处网关表中再选出另一个另外的住处网关。
在优选实施例中，在步骤106，选出一个另外的住处网关。然而，在另一个实施例中，如果选不出一个另外的住处网关(因为没有其它的网关能处理该请求)，方法100便跳到步骤124，拒斥该连接请求。这个步骤中涉及向该用户单元发送一个消息，以对该用户单元指明该连接请求已被拒斥。
如果当前服务的卫星选出一个另外的住处网关，则由该另外的住处网关的ID代替该连接请求中原来住处网关的ID。在该网络中，当前服务的卫星和其它卫星使用了含在该连接请求中的住处网关ID，以将该连接请求接传送到该用户单元的住处网关。
如果该住处网关能够处理该连接请求，如在步骤104中所确定的或是在步骤106选出另一个住处网关，则当前服务的卫星将其本身的ID加到该连接请求上，并在步骤108将修改的连接请求转送或传送到该住处网关。如果当前服务的卫星直接耦合到该住处网关，则该卫星将信息向下传送到该住处网关。否则，该连接请求必须通过卫星网络被传送。如上所述，卫星是通过交叉链路互连的。一个表或其它数据结构驻存在每个卫星上，以使该连接请求能从当前服务的卫星通过其它的中间卫星(如果需要的话)最后传送到直接服务于该住处网关的卫星。
按照图3，在步骤108在该住处网关接收到该连接请求之后，在步骤110该住处网关从能服务于该连接请求的网关的表中选择一个服务的网关。被选择作为服务网关的网关可以是该住处网关或是另一个网关。如果被选择作为服务网关的该网关不是该住处网关，则它被称为“被访问的网关”。在优选实施例中，该住处网关选择是根据以下几点因素该用户单元位于何处(如在该连接请求中所含的)；该服务的网关是否能够处理该连接请求；以及该呼叫是否要被截获。还有其它因素，这是本领域的技术人员公知的，将它们结合进来用于选择服务的网关。
每个网关监视其阻塞程度，以确定它是否能够处理该连接请求。网关状态信息(包含有阻塞程度)周期性地或在跳变时发送到卫星上和该系统的其它网关。某些网关可能是下岗的或过载的。每个网关通过确定它是否要有较多的或较少的连接请求来监视其阻塞程度。如果一个网关超过了其最大的阻塞程度，它将通知该卫星和其它的网关它不能再服务于任何再来的连接请求。每个接收该消息卫星和网关更新其网关状态信息，以指示该网关是一个差的选择。反之，当网关确定它能处理较多的呼叫时，该网关通知该卫星和其它的网关它能处理较多的连接请求。一接收到这个消息，每个卫星和其它入口便更新其网关状态信息，以将该入口再做较好的选择。
每个住处网关还存储关于一个特定的用户单元的呼叫是否要被截获和由哪个网关来执行该截断功能的信息。如果该用户单元要被截获的，则该住处网关指配一个能截获该呼叫的服务网关。在某些系统中，一个用户单元可能只在住处网关被截获。在这种情况下，重要的是该住处网关选择它本身来服务于该呼叫。在其它的系统中，一个用户单元的呼叫可在任何网关被截获。在这样的情况下，任何被访问的网关可被选择来截获该呼叫。
在图3的步骤110，一旦该住处网关选出一个被访问的网关，就在步骤112转送或传送该网关指配给该被访问的网关。在另一个实施例中，在步骤112之前该住处网关首先确定它是否选择本身作为该服务网关。如果该住处网关选择它本身，则方法100跳过步骤112和114，在该用户单元与卫星之间建立呼叫(如步骤116所执行的，下文将进一步讨论)。在步骤112，一旦该被访问的网关接收到该网关指配，就在步骤114，该被访问的网关决定是否接受或拒斥该连接请求。如果被访问的网关因为一个与这个网关有关的原因(也即，原因是不能不使另一个网关服务于该呼叫)而决定不接受该呼叫，则在步骤118该被访问的网关从一个优选的、另外被访问的网关排序表中选出一个另外被访问的网关。这个表含有能服务于该呼叫的所有其它可能的网关。在步骤118，一旦该另外被访问的网关被选定，便在步骤120将连接请求转送到另外被访问的网关。
在步骤122，该另外被访问的网关决定它是否要接受或拒斥该连接请求。如果该另外被访问的网关接受该连接请求，则在步骤116该另外被访问的网关建立该呼叫。否则，在步骤124该请求被拒斥并且该呼叫失落。步骤124可以包括向用户单元发送一个拒斥消息的步骤，以指明该连接请求已被拒斥。在另外的实施例中，方法100确定该连接请求是否已转送预定的次数。如果该连接请求被转送的次数小于预定的次数，则方法100重复步骤118、120和122，直到在步骤116建立该呼叫或转送该呼叫的次数超过了预定的次数时为止，最终，在步骤124拒斥该呼叫。
如在步骤116执行的呼叫建立，要求被访问的网关要向该当前服务的卫星发送同步信息，以使该用户单元与当前服务的卫星通信。本领域的技术人员对呼叫建立程序是公知的。在步骤116，一旦呼叫被建立或在步骤124被拒斥，则方法100结束。
本领域的技术人员显然知道，本发明包括一种方法关于一个住处网关根据用户单元的位置、呼叫是否被截获，和该服务网关是否能够服务于该连接请求选择一个服务网关。据此，本发明的一个优点是可将一个特定的用户单元指配给一个服务网关，以便于截获该用户的话务。本发明的另一个优点是由于由住处网关初始指配的被访问网关不能服务于该连接请求，故一个呼叫都不丢失。本发明又一个优点是连接请求都能绕过被禁用的或涌塞的网关而被传送。本发明的再一个优点是由于网关涌塞或故障而已丢失的连接请求现在由另一个网关来提供服务。还有一个优点是，用户单元可以由许多另外的网关中的任一个来提供服务。
据此，所附的权利要求书的意旨覆盖了落在本发明的精神和范畴之内的所有修改。
权利要求
1.一种用以将用户单元指配给被访问网关的方法，该方法其特征在于，包括以下步骤(a)接收一个连接请求；(b)将该连接请求转送至一个住处网关；(c)从一个网关表中选择该被访问的网关，以服务于该连接请求；(d)将连接请求转送到该被访问的网关；(e)建立呼叫。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)包括以下步骤(b1)由当前服务的卫星确定该住处网关是否能够服务于该连接请求；(b2)如果该住处网关不能够服务于该连接请求，则该当前服务的卫星选择另一个住处网关；(b3)当前服务的卫星将该连接请求传送到该住处网关。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该用户单元为该呼叫发送该连接请求，其中步骤(c)包括根据以下至少一种该用户单元位于何处、该被访问的网关是否能够服务于该连接请求、以及该呼叫是否要被截获，从一个网关表中选出该被访问的网关的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)包括以下步骤(c1)该住处网关选择该被访问的网关；(c2)如果该住处网关选择本身作为该被访问的网关，则它根据该连接请求建立该呼叫。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤(f)确定该被访问的网关是否能够服务于该连接请求；(g)从一个另外被访问的网关表中选出一个另外被访问的网关；(h)将该连接请求转送到该另外被访问的网关。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括以下步骤(i)确定该另外被访问的网关是否能够服务于该连接请求；(j)如果该另外被访问的网关不能服务于该连接请求，则拒斥该连接请求；(k)由该另外被访问的网关建立该呼叫。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括以下步骤(i)确定该另外被访问的网关是否能够服务于该连接请求；(j)如果该另外被访问的网关不能服务于该连接请求，则从一个另外被访问的网关表中选出另一个另外被访问的网关；(k)如果该另外被访问的网关不能够服务于该连接请求，则将该连接请求转送到另一个另外被访问的网关；(1)重复步骤(j)和(k)，直到找到一个能服务于该连接请求的另外被访问的网关为止，或直至步骤(j)和(k)重复预定的次数；(m)如果该另外被访问的网关不能服务于该连接请求，或者步骤(j)和(k)重复预定次数，则拒斥该连接请求；(n)在步骤(j)选择的另外被访问的网关建立该呼叫。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括以下步骤(i)确定该另外被访问的网关是否能够服务于该连接请求；(j)如果该另外被访问的网关不能服务于该连接请求，则从一个另外被访问的网关表中选出另一个另外被访问的网关；(k)如果该另外被访问的网关不能服务于该连接请求，则将该连接请求转送到另一个另外被访问的网关；(1)如果该另外被访问的网关不能服务于该连接请求，则拒斥该连接请求；(m)由该另一个另外被访问的网关建立该呼叫。
9.一种用以把用户单元指配给一个被访问网关的方法，该方法的特征在于，包括以下步骤(a)接收一个连接请求；(b)将该连接请求转送到一个住处网关；(c)确定该住处网关是否能够服务于该连接请求；(d)如果该住处网关不能服务于该连接请求，则选择另一个住处网关；(e)将连接请求转送到该住处网关或在步骤(d)选出的该另外的住处网关；(f)从一个网关表中选出该被访问的网关来服务于该连接请求；(g)将该连接请求转送到该被访问的网关；(h)确定该被访问的网关是否能够服务于该连接请求；(i)如果该被访问的网关不能服务于该连接请求，则从一个另外被访问的网关表中选出一个另外被访问的网关；(j)如果该被访问的网关不能服务于该连接请求，则将该连接请求转送到该另外被访问的网关；(k)建立呼叫。
10.一种用以把用户单元指配给一个被访问的网关方法，该方法的特征在于，包括以下步骤(a)由一个当前服务的卫星接收一个连接请求；(b)由该当前服务的卫星将该连接请求转送到一个住处网关；(c)由该当前服务的卫星确定该住处网关是否能够服务于该连接请求；(d)如果该住处网关不能服务于该连接请求，则由当前服务的卫星选择一个另外的网关；(e)由当前服务的卫星将该连接请求转送到住处网关或在步骤(d)选出的另外的网关；(f)该住处网关从一个网关表中选出该被访问的网关来服务于该连接请求；(g)该住处网关将该连接请求转送到该被访问的网关；(h)由该被访问的网关确定该被访问的网关是否能够服务于该连接请求；(i)如果该被访问的网关不能服务于该连接请求，则该被访问的网关从一个另外被访问的网关表中选出一个另外被访问的网关；(j)如果该被访问的网关不能服务于该连接请求，则该被访问的网关将该连接请求转送到该另外被访问的网关；(k)如果该被访问的网关能够服务于该连接请求，则该被访问的网关建立呼叫；(l)如果被访问的网关不能服务于该连接请求，则由另外被访问的网关建立该呼叫。
全文摘要
方法(100)用以将用户单元(30)根据以下因素用户单元的位置、呼叫是否要被截获、服务的网关是否能够服务于该连接请求指配给一个网关(40)来提供服务。本方法不会丢失呼叫，因为由该住处网关初始指配的被访问的网关不能服务于该连接请求，代之以将该呼叫绕过禁用的或涌塞的网关传送到一个另外被访问的网关，它能服务于该连接请求。
文档编号H04B7/185GK1154638SQ96122670
公开日1997年7月16日 申请日期1996年10月25日 优先权日1995年11月3日
发明者斯迪芬·鲍尔·萨伊尔, 匹特·约瑟夫·阿布鲁斯特, 斯迪芬·哈里·莫里茨 申请人:摩托罗拉公司