专利名称：利用有线交换局的天线通信系统和方法
相关申请美国专利文件4,698,8391987年10月 DeVaney等4,955,0501990年9月Yamauchi5,040,1771991年8月Martin等5,157,6601992年10月 Kuwahara等5,274,6941993年12月 Lechner等5,303,2871994年4月Laborde等5,325,4191994年6月Connolly等5,440,6131995年8月Fuentes5,457,7361995年10月 Cain等5,490,1461996年2月Walters5,506,8871996年4月Emery等5,519,6971996年5月Fujita等5,537,6101996年7月Mauger等5,542,0941996年7月Owada等5,548,6311996年8月Krebs等5,574,7711996年11月 Driessen等5,592,5331997年1月McHenry等5,594,7801997年1月Wiedeman等其它公开文献[1]“个人接入通信系统-空中接口标准(j-STD-014)”，T1/TIA联接技术委员会，1995年6月，美国[2]“AIN 0.2交换设备”，TA-NWT-001298，Bellcore出版[3]“无线接入通信系统(WACS)第一版普通标准”TA-NWT-001212，1992年7月发行，Bellcore出版本发明涉及一种无线和移动通信系统。更准确地说，它是改善了个人接入通信系统的新的系统结构，使它与交换器制成与北美标准不兼容和/或不具有先进智能网络和ANSI综合交换数字网络能力的公共交换电话网相兼容。
目前，商业电话服务，无论是固定还是移动服务，虽然不是全部但也是大多数都使用独立的有线电话网(有线交换局)和无线电话网(包括移动交换局)。因此，电话公司不得不配置两套网络，以提供固定和移动电话服务。因而，客户不得不使用固定电话号码和移动电话号码。为了加速实现用一个电话网为固定和移动提供服务，对于正在形成的个人通信服务(PCS)，美国电信业提出了个人接入通信系统(PACS)标准，其技术要求和规范兼容并适用于北美(包括加拿大)PSTN(公共交换电话网)以及与其相关的有线交换局(参见文献[1]以及授予Cain等的美国专利5,457,736)。PACS系统独有的特点是将有线交换局进行改动，以为移动电话提供服务。与现有的固定电话服务能力一起，PACS真正地成为具有综合有线和无线通信的能力。从经济的角度来看，PACS也是具有魅力的，因为在世界范围内已经设置了大量的有线交换局。利用这些设置的交换局提供移动服务可以在移动交换局上节省巨大的投资。
PCAS这些技术和经济上的特点使它在世界上而不是仅在北美被开发。然而，由于PACS所定义的标准仅考虑了北美PSTN以及与其相关的有线交换局的能力，因此，在目前，阻止了PACS进入在北美以外的市场。尤其是目前的PACS系统有几种要求强加于有线交换局。
首先，有线交换局必须有服务交换点(SSP)能力，即它必须具有先进的智能网(AIN)释放0.2版本的软件，驻留在其上，提供与需要的AIN消息触发和路由能力，以便与位于PSTN内的服务控制点(SCP)进行通信。其次，有线交换局必须具有综合交换数字网(ISDN)BRI/PRI(基速接口/主速接口)能力，在交换局上驻留国家-ISDN版本3的软件。第三，有线交换局可能要求为移动手机提供从一个无线电端口控制单元(RPCU)服务区域切换到另一个单元的能力。这也称为内RPCU切换另一种方法是在RPCU内实现这种功能。最后，有线交换局必须支持美国国家标准协会(ANSI)定义的信令系统7)SS7((也称为CCS7-公共信道信令系统7)，作为在PACS系统与各种PSTN单元之间传送消息的协议。
由于上述原因，不满足这些要求的PSTN(包括交换局)不能使用PACS系统。为了克服这些技术上的困难，传统的方法是进行等待，直到交换局制造商为这些不满足上述要求的交换局开发出必要的硬件和软件。然后，电话公司可以购买这些硬件/软件安装到交换局上。这种方法要求交换机卖主和电话公司在财务和资源上有巨大的投入。还必须花大量的时间来实现它。因而，这种方法在成本和时间前景方面都不能满足快速成长的电信市场。
如果PACS系统在发展到北美以外，这种情形不能避免。这种情况归结于ANSIISDN BRI/PRI实际上在T1干线上载送，但是在世界市场上，大多数PSTN使用E1干线。另外，在世界市场上，对PSTN的SS7接口是基于ITU/CCITT标准而不是ANSI标准。因此，目前PACS系统在技术上不适于拓展到北美以外。
本发明提出一种新的系统和方法，它具有不同的结构和网络接口，解决了上述的所有问题。这里揭示的新的系统可以使它发展到世界范围。它还实现了为PACS系统设计相同的目的，即，高质量低成本地提供固定和移动电话服务。
本发明的目的在于提供一种简单和低成本的系统结构和方法，以解决交换局上所需要的功能和容量以及与其相关的PSTN接口，同时开发了PACS系统。而且，利用本发明系统的优点是不用与开发所需要的软件和硬件相关联的巨额投资和大量时间，改进了有线交换局，以开发PACS。从LEC(本地交换载波局)方面来看，本发明可以使LEC全面利用它们已设置的有线交换局来提供移动服务。
本发明在T1/TIA联合技术委员会定义的个人接入通信系统标准方面涉及改进的系统和方法，它使用一个或多个智能网间连接交换集合体(IGSC)来解决有线交换功能和通信接口要求。尤其是，IGSC提供类似于SSP的呼叫处理和呼叫控制功能，以在无线电子系统和接入管理者/访问者位置寄存器(AM/VLR)以及SCP/HLR(本地位置寄存器)之间传送消息。IGSC还把接口协议在E1和ISDN BRI/PRI之间转换。最后，IGSC能支持把手机从一个无线电端口控制单元服务区域切换到另一个区域的功能。本发明可以使PACS技术快速和低成本地发展到世界范围而不是在北美市场。
图1是使用本发明的无线通信系统的实施例的方框图；图2是建立用户单元的输入呼叫的流程图和消息图；图3是建立从用户单元呼出的流程图和消息图；图4是建立从一个用户单元到另一个用户单元的呼叫的流程和消息图。
本发明的主要目的是提供一种无线通信的系统和方法，它利用固定单元[F1]提供固定电话服务，和利用PACS作为下行技术提供用手机[F2]的移动服务。
本发明的另一个目的在于提供一种上述的系统和方法，它能用已有的有线交换局，不受它目前是否与北美标准或ITU/CCITT标准兼容，以使改进有线交换局使它与北美PSTN T1和ANSI-ISDN BRI/PRI接口标准兼容所牵述的费用最低。
本发明的又一个目的在于提供一种上述的系统和方法，它使改进现有有线交换局的AIN，国家ISDN和ANSI-SS7信令协议能力的需求最小或者消除。
本发明的再一个目的在于提供一种上述的系统和方法，它采用智能网间连接交换集合体(IGSC)[B]实现了手机移动站从一个RPCU覆盖区到另一个区的切换功能，使交换局无需知道切换这一情况，因此避免了改进交换局，而提供基于交换局的切换功能。
为了实现上述目的，以及其它目的、特点和优点，这里揭示的系统在PSTN[A]中的有线交换[A1]与无线子系统[C]内的无线电端口控制单元(RPCU)[C1]之间采用“智能网间连接交换集合体”(IGSC)[B](参见图1)。仍保留另一些组件，例如PACS标准结构所要的AM/VLR[D](接入管理者/访问者位置寄存器)、SCP/HLR[E](服务控制点/本地位置寄存器)、无线电端口[C2](RP)以及用户单元[F](SU)。
如这里所揭示的，一种特殊的IGSC[B]的实现结构是把它本身分成两个部件，即分成智能网间连接交换构造(IGSF)[B1]和主机算机[B2]。这种结构示出了本发明的技术细节。IGSF[B1]与主机算机[B2]之间的接口协议[15]使用以太网的TCP/IP。如果要求，也可以使用其它的一般协议，例如RS-232，X.25上的异步等。IGSF[B1]是可编程交换结构，它具有支持具有有线交换局[A1]的通信协议，即，接口[11]应根据要求的有线交换局[A1]的接口协议，支持E1或T1。由于E1和T1接口在世界范围内可广泛地用于有线交换局，所以这要求在有线交换局[A1]一侧能容易地实现。在无线子系统[C]方面，为了符合PACS标准，IGSF[B1]应支持T1接口[12]上的ANSI-ISDNBRI/PRI，以与RPCU[C1]通信。然而，对于非标准的PACS展开，如果RPCU[C1]一侧上的接口[12]是较佳的，则它可以在E1上支持其它的国际ISDN。
本发明将示出这样一种情况，即，IGSC[B]支持连接到有线交换局[A1]上的E1/T1接口[11]以及连接到RPCU[C1]的T1接口[12]上的ANSI-ISDN BRI。为了更准确，IGSF[B1]提供了汇接局功能，把E1/T1接口[11]从有线交换局[A1]转换到RPCU[C1]ANSI-ISDN接口[12]，反之亦然。有了这种结构，有线交换局[A1]不再需要T1和ISDN BRI接口能力。IGSC[B]还通过ANSI-ISDN线与多个RPCU[C1]通信，每个ISDN线为话音提供两条B信道，为数据消息传送提供一条D信道。而且，IGSC[B]应进行呼叫处理和与呼叫控制相关的功能。
在市场上可得到多种商用IGSF[B1]，它们可以容易地用来满足或者进行微小的改动就可以满足所述的接口要求。上述揭示的其余要求需要在主计算机[B2]上来实现。采用IGSF[B1]大大降低了改进交换局以符合北美标准所牵涉的费用。由于北美以外的地区开发的有线交换局大都使用E1接口，不具有ANSI-ISDN能力，所以这种方法可以使它们，即使ITU/CCITT交换局也使用PACS系统。
为了进一步揭示本发明，由有线交换局[A1]组成的系统一般驻留在中央局内以实现公共(有线)电话服务。这里的揭示的有线交换局[A1]不需要为AIN，相反，这是标准APCS系统所要求的。更准确地说，有线交换局[A1]不必是提供AIN触发和消息路由能力的SSP。而且，有线交换局[A1]不必是ISDN能用的交换局。放宽了这两个要求，本发明大大降低了使用PACS技术的费用。
在所揭示的结构中，AM/VLR[D]通过SS7[17]IS-41消息接口与SCP/HLR[E]进行通信。AM/VLR[D]还支持无线电资源管理、手机定位管理、切换、呼叫处理以及保持用户分布数据子集。AM/VLR[D]和RPCU[C1]之间的接口是该技术领域的人员所熟知的，也称为CAM[14]，其通信是在LAN/WAN(本地/广域网)上的TCP/IP，或者是通过ISDN D信道[12]的ISDN非呼叫相关传信。在后一种情况下，消息通过物理链路[13]从IGSC[B]传送到AM/VLR上。
为了存储用户服务分布数据以及移动手机[F1]的位置信息，SCP/HLR[E]通过SS7网络链路[18]与IGSC[B]进行通信，为呼叫发送提供呼叫路由信息。如果要求，接口[17]和[18]也可以用TCP/IP LAN/WAN来代替。
参照图1，IGSC[B]的主计算机[B2]与AM/VLR[D]进行电子通信，以传送消息。它们的接口[15]可以是TCP/IP，X.25或者各种其它相关的协议。
把RPCU[C1]连接到多个RP上，每个RP[C2]覆盖指定的区域，为使用手机[F1]或固定单元[F2]的终端用户提供移动服务(总称为SU-用户单元[F])。在RPCU[C1]与RP[C2]之间，接口[19]可以是T1、E1、HDSL、DSL等。其覆盖区域内的RP[C2]通过空间接口[16]与用户单元[F]进行通信，这种接口称为A接口，在文献[1]中有全面的定义。
智能网间连接交换集合体[B]必须提供呼叫处理、呼叫控制和与SSP相关的功能。下面详细描述本发明的操作。
如图2所示，当PSTN[A]内的有线电话[A2]向SU[F]上的终端发送一个呼叫时，有线电话[A2]发出一个呼叫号码N(1)，使PSTN捕获连接到IGSF[B1]上的有线交换局[A1]。有线交换局[A1]把呼叫N(1)通过E1干线传送到IGSF[B1]，然后，IGSF[B1]把它传送到主计算机[B2]。主计算机[B2]向AM/VLR[D]询问路由指令。然后，AM/VLR[D]指令RPCU[C1]利用NCAS消息通过连接IGSF[B1]和RPCU[C1]的ISDND信道[12]对SU[F]进行定位。RPCU[C1]对SU[F]进行定位，并接收SU[F]的响应，RPCU[C1]利用NCAS消息通过ISDN D信道[12]用路由信息响应AM/VLR[D]。在AM/VLR[D]用路由信息响应了主计算机[B2]之后，主计算机[B2]捕获可用的T1设备，并指令IGSF[B1]利用服务RPCU[C1]通过适当的ISDN B信道[12]建立ISDN呼叫。一接收到服务RPCU[C1]的ISDN ALTER(改变)消息，IGSF[B1]用铃声回应有线电话[A2]。在SU[F]回答了该呼叫之后，RPCU[C1]向IGSF[B1]发送ISDN CONNECT(连接)消息，然后，IGSF[B1]把回答信号传送给主计算机[B2]。主计算机[B2]指令IGSF[B1]把RPCU[C1]侧的T1连接到有线交换局[A1]侧的E1，以在有线电话[A2]与终端SU[F]之间建立通话路径。
如图3所示，当SU[F]向PSTN[A]内的有线电话[A2]发出呼叫时，SU[F]在空间接口[16]上发出具有呼叫号码N(1)的呼叫，并到达无线子系统内的RPCU[C1]上。RPCU[C1]在ISDN D信道[12]上把向N(1)请求呼叫的NCAS消息发送给IGSF[B1]。该消息内的NCAS数据中继给主计算机[B2]，然后把该数据中继给AM/VLR[D]。作为响应，AM/VLR[D]把NCAS消息发送给主机计算机[B2]，以始发呼叫。响应消息内的NCAS数据中继给IGSF[B1]，然后把数据在ISDN D信道[12]上中继给始发RPCU[C1]。RPCU[C1]通过适当的ISDN D信道[12]在T1上向IGSF[B1]发送含有N(1)的ISDN SETUP(建立)，以开始进行呼叫。然后IGSF[B1]告诉主计算机[B2]呼叫号码N(1)。主计算机[B2]捕获有用的E1，并指令IGSF[B1]捕获E1设备。然后，IGSF[B1]用铃声回应SU[F]，并向PSTN[A]输出呼叫。PSTN[A]在接收到有线电话[A2]的信号后，向IGSF[B1]发送回答信号，接收并完成呼叫。IGSF[B1]把该消息提供给主计算机[B2]，然后指令IGSF[B1]连接T1和E1设备，以在始发SU[F]与有线电话[A2]之间建立呼叫通话路径。
如图4所示，当SU1[F]向另一SU2[F]发出呼叫时，SU1[F]在空中接口[16]上发出具有呼叫号N(1)的呼叫，并到达无线子系统内的RPCU1[C1]。RPCU1[C1]在ISDND信道[12]上把向N(1)请求呼叫的NCAS消息发送给IGSF[B1]。该消息内的NCAS数据中继给主计算机[B2]，然后把数据中继给AM/VLR[D]。作为响应，AM/VLR[D]向主计算机[B2]发送NCAS消息，以使呼叫始发。响应消息内的NCAS数据中继给IGSF[B1]，然后，把该数据在ISDN D信道[12]上中继给初始RPCU[C1]。RPCU1[C1]通过适当的ISDN D信道在T1上向IGSF[B1]发送含有N(1)的ISDN SETUP(建立)，以开始呼叫。然后IGSF[B1]告知主计算机[B2]呼叫号码N(1)。然后主计算机[B2]从AM/VLR[D]查询路由指令。AM/VLR[D]指令RPCU2[C1]利用NCAS消息通过连接IGSF[B1]和RPCU2[C1]的ISDND信道[12]对SU2[F]进行定位。RPCU2[C1]对SU2[F]进行定位，在SU2[F]响应之后，RPCU2[C1]利用NCAS消息，通过ISDN D信道[12]用路由信息响应AM/VLR[D]。在AM/VLR[D]用路由信息响应了主计算机[B2]之后，主计算机[B2]捕获可用的T1设备，并指令IGSF[B1]通过适当的ISDN B信道[12]用目标RPCU2[C1]进行ISDN呼叫建立。在接收到目标RPCU2[C1]来的ISDN ALTER(改变)后，IGSF[B1]用铃声回应SU1[F]。在SU2回答了该呼叫之后，RPCU2[C1]向IGSF[B1]发送ISDN CONNECT(连接)消息。然后IGSF[B1]向主计算机[B2]传送回答信号。主计算机[B2]指令IGSF[B1]分别为RPCU2[C1]和RPCU1[C1]连接T1和T1，在始发SU1[F]与终端SU2[F]之间建立通话路径。
如上所示，IGSC[B]提出的满足了各种呼叫方案的PACS系统要求的消息路由的解决方法是一种较好的方案。对于本技术领域的熟练人员来说，也可以进行多种变化。尤其是，在RPCU[C1]与AM/VLR[D]之间发送的信息可以是TCP/IP或X.25或其它相关的协议。如果这样，则RPCU[C1]与AM/VLR[D]之间的消息路由不需要通过IGSC。而且，实际的SS7网络具有两个版本，即ANSI和ITU版本，它意味着AM/VLR[D]和SCP/HLR[E]必须支持这两个版本，以在SS7网络内传送消息。
手机的内部RPCU切换能力也可以由IGSC[B]来提供。其操作是当手机从一个RPCU1覆盖的服务区域移动到另一个RPCU2服务区域时，手机[F1]通知RPCU1，然后，由RPCU1向IGSC[B]请求建立连接到RPCU2的另一个ISDN B信[12]。在建立了B信道[12]之后，RPCU1可以进行切换，并通知IGSC[B]断开与其连接的前一个B信道。
这里描述的本发明仅集中于PSTN。对于熟悉本技术的人来说，它们可以认识到本系统也可以应用于个人电话网，例如校内网、建筑内的网络等。
权利要求
1.一种改进的个人接入通信系统(PACS)，使用现有的电话网络，为用手机或固定单元的用户提供综合固定和移动通信服务，所述系统包含有线交换局，它能通过E1或T1与电话网通信；一个或多个智能网间连接交换集合体(IGSC)，通过E1或T1连接到所述有线交换局上；一个或多个无线电端口控制单元(RPCU)，通过ISDN BRI/PRI在T1或E1上连接到智能网间连接交换集合体上，每个无线电端口控制单元还包括多个无线电端口(RP)，每个无线电端口为其指定区域内的用户提供无线服务；具有存储用户服务分布数据和手机位置信息的本地位置寄存器(HLR)的服务控制点(SCP)，所述SCP/HLR通过SS7信令网络与智能网间连接交换集合体通信，传送路由信息，以发送呼叫；提供无线电资源管理、手机位置管理、切换协调性、呼叫处理和一组用户服务分布数据的接入管理者/访问者位置寄存器(AM/VLR)，所述接入管理者/访问者位置寄存器通过直接链路或通过智能网间连接交换集合体利用ISDN非呼叫相关信令(NCAS)在ISDN D信道上与RPCU进行电子通信。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述有线交换局不必具有AIN或ISDN能力。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能网间连接交换集合体(IGSC)构置在有线交换局与无线电端口控制单元之间，所述智能网间连接交换集合体把有线交换局支持的预定的接口进行通信接口转换，转换成无线电端口控制单元支持的接口，反之亦然。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述智能网间连接交换集合体能实现AIN触发，与SCP/HLR通信。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述智能网间连接交换集合体利用适当的接口协议能处理在无线电端口控制单元与接入管理者/访问者位置寄存器之间传送的ISDN非呼叫相关信令消息。
6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，智能网间连接交换集合体必须提供呼叫处理和呼叫控制功能，并支持内部无线电端口控制单元切换。
全文摘要
一种个人接入通信系统(PACS),包含有线交换局、一个或多个智能网间连接交换集合体以及多个无线电端口控制单元(RPCU),每个RPCU具有多个无线电端口,提供数字无线个人通信服务(PCS)。该系统的结构和方法适于智能网间连接交换集合体,作为中间平台,利用E1或T1连接在公共/个人交换电话网之间,并利用ISDN作为RPCU,实现接口网关功能。IGSC也满足了PACS系统要求的先进智能网络(AIN)功能以及呼叫处理和控制功能。与已有技术相比,本发明不再需要改进已经设置的有线交换局,使它具有AIN和ISDN能力以及PACS系统要求的T1接口来提供PCS,为了提供地域性的移动服务,IGSC也向接入管理者/访问者位置寄存器和服务控制点/本地位置寄存器提供经济的接口。
文档编号H04L12/66GK1203487SQ98103720
公开日1998年12月30日 申请日期1998年1月26日 优先权日1997年6月19日
发明者加里·T·朱 申请人:新时代通讯股份有限公司