专利名称：用于ubr虚信道上承载的用户aal2业务的集中器的制作方法
背景发明领域本发明涉及电信，并且具体地说，涉及无线电接入网中用户业务的集中。
相关技术和其它考虑在典型的蜂窝无线电接入系统中，无线用户设备单元(UE)经无线电接入网(RAN)与一个或多个核心网络进行通信。用户设备单元(UE)可以是诸如移动电话(“蜂窝”电话)和带有移动终端的膝上型计算机等移动站，并因此可以是例如便携式、小型、手持式、带计算机或车载的移动装置，这些移动装置可与无线电接入网进行语音和/或数据通信。或者，无线用户设备单元可以是固定无线装置，例如，作为无线本地环路组成部分的固定蜂窝装置/终端或诸如此类。
无线电接入网(RAN)覆盖分成多个小区的地理区域，每个小区由一个基站服务。小区是指由基站站点的无线电基站设备提供无线电覆盖的地理区域。每个小区由该小区中广播的唯一身份标识。基站通过空中接口(例如，无线电频率)与基站范围内的用户设备单元(UE)进行通信。在无线电接入网中，几个基站一般连接(例如，通过陆线或微波)到无线电网络控制器(RNC)。无线电网络控制器有时也称为基站控制器(BSC)，它监督并协调多个连接到该处的基站的不同活动。无线电网络控制器一般连接到一个或多个核心网络。核心网络具有两个服务域，具有带与这两个域的接口的RNC。
无线电接入网的一个示例是通用移动电信(UMTS)地面无线电接入网(UTRAN)。UMTS是第三代系统，它在某些方面以欧洲开发的称为全球移动通信系统(GSM)的无线电接入技术为基础。UTRAN本质上是向用户设备单元(UE)提供宽带码分多址(WCDMA)的无线电接入网。第三代合作伙伴计划(3GPP)已着手进一步发展基于UTRAN和GSM的无线电接入网技术。
蜂窝移动接入网的传输基础设施是昂贵的，主是是因为它承载大量基站的业务。为降低传输成本，在接入网中设置了业务集中器节点。这些节点能够通过大链路来聚合基站的业务，这样，可在那些大链路上取得显著的统计复用增益。
如果在网络中引入集中器节点，则集中器节点的成本应小于由业务集中引起的成本节省。同样地，引入集中器节点不应使端对端性能劣化。
异步传输模式(ATM)在通信网络中的使用正日益增多。ATM是面向分组的传输模式，它使用异步时分复用技术。分组称为信元并具有固定的大小。
如
图1所示，ATM信元包括53个八位字节，其中5个八位字节形成了首部，48个八位字节构成“有效负荷”或信元的信息部分。ATM信元的首部包括两个量，它们用于标识ATM网络中信元要通过的连接，具体而言它们是VPI(虚路径标识符)和VCI(虚信道标识符)。通常，现代通信网络可交叉连接业务流以在所有发端-目的端对之间形成逻辑端对端连接，并因此形成全网状逻辑网络。此类逻辑连接称为虚路径(VP)连接(VPC)。虚信道(VC)是相应虚路径上的一种特定连接。
在ATM网络的端接点之间，通常设置有多个节点，如具有通过物理传输路径或链路连接在一起的端口的交换节点。各交换节点一般具有几个功能部分，其中主要部分是交换核心。交换核心的作用本质上类似交换机端口之间的交叉连接。交换核心内部的路径选择性地受控，以便交换机的特定端口连接在一起以允许信元最终从交换机的入口侧传送到交换机的出口侧。交换机更改ATM信元的标识符(VPI和VCI)，并将信元路由到适当的物理接口。
如下专利申请描述了基于ATM电信的各个方面题为“异步传输模式交换机(Asynchronous Transfer Mode Switch)”的美国专利申请SN09/188101[PCT/SE98/02325]和09/188265[PCT/SE98/02326]；题为“异步传输模式系统(Asynchronous Transfer Mode System)”的美国专利申请SN 09/188102[PCT/SE98/02249]；题为“处理不同AAL的协议异步传输模式系统(Asynchronous Transfer ModeSystemHandling Differing AAL Protocols)”的美国专利申请SN09/188102；题为“ATM节点的中央排队(Centralized Queuing for ATMNode)”的美国专利申请SN 09/188097；题为“ATM节点的信元处理单元和方法(Cell Handling Unit and Method for ATM Node)”的美国专利申请SN 09/188340；题为“ATM时戳排队(ATM Time-Stamped Queuing)”的美国专利申请SN 09/188347；题为“ATM队列的协调信元释放(Coordinated Cell Discharge From ATM Queue)”的美国专利申请SN 09/188344；题为“ATM节点的组合首部参数表(Combined Header Parameter Table for ATM Node)”的美国专利申请09/188096；题为“具有冗余交换平面的ATM交换机信元选择(CellSelection for ATM Switch Having Redundant Switch Planes)”的美国专利申请SN 09/134358；题为“通过多级ATM节点的内部路由(Internal Routing Through Multi-Staged ATM Node)”的美国专利申请SN 09/213897；题为“带缓冲数据的ATM信元增大(AugmentationofATM Cell With Buffering Data)”的美国专利申请SN 08/893507；题为“点对点和/或点对多点ATM信元缓冲(Buffering ofPoint-to-Pointand/or Point-to-Multipoint ATM Cells)”的美国专利申请SN08/893677；以及题为“VP/VC查找功能(VP/VC Look-Up Function)”的美国专利申请SN 08/893479；所有这些专利申请通过引用全部结合于本文中。
协议参考模型已开发用于说明ATM分层。协议参考模型层包括(从低层到高层)物理层(包括物理介质子层和传输汇聚子层)、ATM层和ATM自适应层(AAL)及更高层。AAL层的基本目的是通过将更高层协议数据单元(PDU)映射到ATM信元的信息字段中而将更高层与ATM层的特定特征隔开，且反之亦然。有几个不同的AAL类型或类别，包括AAL0、AAL1、AAL2、AAL3/4及AAL5。
AAL2是由ITU建议I.363.2定义的标准。AAL2分组在图2中显示为包括3个八位字节分组首部及一个分组有效负荷。AAL2分组首部包括8比特信道标识符(CID)、6比特长度指示符(LI)、5比特用户到用户指示符(UUI)及5比特首部差错控制(HEC)。承载用户数据的AAL2分组有效负荷可以为1到54个八位字节不等。
图3显示了多个AAL2分组可如何插入标准ATM信元。具体地说，图3显示了第一ATM信元201和第二ATM信元202。每个ATM信元20具有首部22(例如，信元201具有首部221，并且信元202具有首部222)。ATM信元20的有效负荷以起始字段24开始(例如信元201具有起始字段241，并且信元202具有起始字段242)。在每个起始字段24后，ATM信元有效负荷包含AAL2分组。例如，ATM信元201的有效负荷包含完整的AAL2分组261和262及部分AAL2分组263。信元202的有效负荷包含AAL2分组263的剩余部分及完整的AAL2分组264和265。另外，信元202的有效负荷具有填充符28。起始字段有利于一个AAL2分组跨接两个ATM信元。
因此，在ATM网络中，信元使用ATM首部中的VPI/VCI(虚路径和虚信道标识符)字段，沿预定路径传送。对于AAL2，ATM VC内的每个特定AAL2连接由AAL2首部中的CID(连接标识符)字段标识。CU计时器(TCU)确定在传送部分填充的ATM信元前复用器应等待AAL2分组的时长。因此，复用效率也取决于TCU的值。在链路利用率高的情况下，可忽略此依赖性。
在基于ATM/AAL2的UMTS接入网(UTRAN)中，业务集中可通过不同ATM和AAL2功能的各种组合来实现。涉及的主要问题是(1)要使用的ATM虚信道(VC)的类型，即CBR(恒定比特率)、VBR(可变比特率)或UBR(未指定比特率)；以及(2)是否要使用AAL2交换或只使用ATM VC交换。通常使用CBR虚路径(VP)。下面分别参照图4A-4D描述四种交换备选方案-备选方案A到备选方案D。
备选方案A(在图4A中显示)使用ATM VC交换机和CBR/rt-VBR VC进行业务聚合。备选方案A也利用端对端VC，并且定义了VC容量，以便将AAL2连接ID-限制(在VC中最多可以复用248个AAL2连接)纳入考虑。如果VC太大，则CID限制可排除完全使用VC容量(具有许多窄带连接)。另一方面，如果VC太小，则分组级统计增益会降低，并且还会出现粒度问题。
备选方案B(在图4B中显示)使用AAL2交换机和CBR/rt-VBRVC进行业务聚合。备选方案B类似于备选方案A，但不存在端对端VC。因此，在集中节点中，AAL2连接从一个VC交换到另一VC。
备选方案C(在图4C中显示)使用AAL2交换机和UBR VC(而不是CBR VC)进行业务聚合。备选方案C类似于备选方案B，但(在备选方案C中)使用了UBR VC。由于在图4C中未指定UBR VC的带宽，因此，未显示VC的“管道”。在集中节点中，可轻松实现VP资源之上的AAL2连接接纳控制(CAC)，因为该处始终存在AAL2交换机。预计备选方案C在统计复用方面具有最佳性能。
VBR的使用存在问题，有如下几个原因第一个原因是VBR的资源分配通常很复杂；第二个原因是在UTRAN中，AAL2业务描述符未包含用于VBR资源分配的足够信息。因此，使用CBR或UBR(在CBR VP)中更简单。
备选方案A很简单，但无法实现显著的统计复用增益。通过备选方案B和备选方案C，可实现显著的增益，但集中节点(AAL2交换机)可能很昂贵，因为如图5所示，AAL2去复用和复用需要在AAL2交换机进行。此外，AAL2交换引入了延迟，这在仅使用VC交换时可以避免。从节点实现的观点而言，由于例如需要大量的处理能力，因此，可能难以实现大的AAL2交换机。
备选方案D(如图4D中显示)使用ATM VC交换机和UBR VC(而不是CBR VP)进行业务聚合。由于不存在与UBR VC相关联的带宽，因此，CID限制对于备选方案D不是问题。使用备选方案D，AAL2连接接纳控制(CAC)需要在CBR VP资源上完成。使用备选方案D的优点在于避免了AAL2交换，但可取得相同的统计复用增益(与AAL2交换的情况一样)。备选方案D的缺点在于由于只进行VC交换，因此，未减少用于传送AAL2业务的VC数量。
以下论文在某种程度上描述了备选方案D(1)“AAL2网络中UBR VC方法的有效性及其对IMT 2000的应用”(H.Saito，“Effectiveness of UBR VC Approach in AAL2 Netowrks and ItsApplication to IMT-2000”，IEICE Transactions on Communications，Vol.E83-B，No.11，2000)；以及(2)“AAL2交换机网络的性能评估”(H.Saito，“Performance Evaluation of AAL2 Switch Networks”，IEICE Transactions on Communications，Vol.E82-B，No.9，1999)。
备选方案D的基本问题是AAL2标准假设AAL2端点可驻留在ATM VC终止的位置。备选方案D不满足此假设。确切地说，备选方案D只可以在满足以下条件的AAL端点中实施(1)具有关于所有AAL2连接请求的信息；以及(2)知道网络的拓朴和配置。换言之，备选方案D只可在对基本上整个网络进行接纳控制的点上实施。在网络具有树状拓朴时，此类位置可以是无线电网络控制器(RNC)节点。因此，将集中器点(包括ATM交换机)配置为使用备选方案D而虚信道的带宽管理功能位于别处(在RNC)，这不是好的做法，并且极难安排。如果网络不具有树状拓朴，则备选方案D甚至更成问题。因此，如何以不影响ATM基础设施的方式，在执行AAL2CAC的同时以备选方案D处理AAL2信令消息，令人为难。
因此，需要一种用于电信网络如无线电接入网的高效业务集中器，这正是本发明的目的。
发明概述业务集中器聚合无线电接入网中的业务。业务集中器包括异步传输模式(ATM)交换机和与ATM交换机相关联的控制节点。异步传输模式(ATM)交换机执行交换操作，以在多条虚路径(VP)之间交换承载用户业务的未指定比特率(UBR)虚信道(VC)。用户业务作为ATM自适应层2(AAL2)连接经未指定比特率(UBR)虚信道(VC)传送。控制节点安排为处理涉及包括在VC中AAL2连接的AAL2信令消息，而ATM交换机为这些VC执行交换操作。
控制节点最好包括AAL2信令处理器、一个或多个VC处理器单元、一个或多个连接接纳控制(CAC)单元以及一个或多个ATM一致性配置检查单元。AAL2信令处理器发起或接收AAL2信令消息。交换操作中涉及的多个虚信道中的每个信道由VC处理器单元之一处理或管理。交换操作中涉及的多条虚路径中的每条虚路径由连接接纳控制(CAC)单元之一服务。连接接纳控制(CAC)单元就传送网中的资源分配进行决策。交换操作中涉及的多条虚路径中的每条虚路径由ATM一致性配置检查单元之一服务。ATM一致性配置检查单元确保交换在适当的虚信道(VC)之间进行。
AAL2信令消息在不承载用户业务，也不在控制节点发起或终止的虚信道中承载。例如，在说明性实施方案中，AAL2信令消息在至少一个恒定比特率(CBR)虚信道中承载。
业务集中器的ATM交换机和控制节点可位于各种配置中。例如，ATM交换机和控制节点可共同位于无线电接入网的同一节点中。实际上，控制节点可驻留在连接到ATM交换机的适当交换机端口的板上。或者，ATM交换机和控制节点可驻留在无线电接入网的不同物理节点上。
在替代配置中，通过服务多个集中器包括的ATM交换机，一个控制节点实际上可包括多个业务集中器。作为一些配置中的增强措施，控制节点可执行连接接纳控制(CAC)，这种控制不仅涉及源自与控制节点配对以形成业务集中器的ATM交换机的虚路径(VP)，而且也涉及源自其它ATM交换机的虚路径(VP)。
在一个示例实施方案中，业务集中器聚合无线电接入网的多个基站的业务。
附图简述通过对附图所示如下优选实施例的更详细的说明，可清楚本发明的上述和其它目的、特征与优点，附图中的相同标记在不同视图中表示相同的部件。附图不一定是符合比例的，重点是说明本发明的原理。
图1是显示ATM信元格式的图示；图2是显示AAL2分组格式的图示；图3是显示ATM信元中多个AAL2分组的图示；图4A-图4D是不同交换备选方案的图示；图5是显示前置AAL2复用器和AAL2去复用器的AAL2交换机图示；图6是包括ATM交换机和控制节点的集中器图示；图7是集中器控制节点的特定的、非限制性示例实施方案的图示；图8A、图8B、图8C、图8D和图8E是显示用于设置业务集中器ATM交换机和控制节点的不同示范的非限制性配置的图示；图9A是显示一种配置的图示，在该配置中，控制节点能够执行连接接纳控制(CAC)，该控制涉及源自不与控制节点配对形成业务集中器的ATM交换机的虚路径(VP)，因而与图9B所示相反，图9B显示控制节点能够执行连接接纳控制(CAC)的一种配置，其中所述连接接纳控制仅涉及源自与控制节点配对以形成业务集中器的ATM交换机的虚路径(VP)；图10和图11是显示用于说明不同交换备选方案性能的拓朴的图示；图12和图13是显示不同交换备选方案性能结果的图形。
附图详细说明在以下说明中，为了进行解释而非限制，陈述了一些特定的细节，如特殊的结构、接口、技术等，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员会明白，本发明可在脱离这些特定细节的其它实施例中实践。在其它情况下，省略了对熟知装置、电路和方法的详细说明，以免不必要的细节使对本发明的说明不够清楚。此外，在一些图形中显示了各个功能块。本领域的技术人员会明白，这些功能可通过使用各种硬件电路，使用结合适当编程的数字微处理器或通用计算机起作用的软件，使用专用集成电路(ASIC)和/或使用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实现。
图6显示了部分无线电接入网，具体而言为聚合无线电接入网中业务的业务集中器40。业务集中器40包括异步传输模式(ATM)交换机42和与ATM交换机42相关联的控制节点44。ATM交换机42一般通过ATM网络连接到其它ATM交换机，如图6所示的ATM交换机42’和42”。
异步传输模式(ATM)交换机42执行交换操作，以在多条虚路径(VP)之间交换承载用户业务的未指定比特率(UBR)虚信道(VC)。图6以表示方式显示了在三条恒定比特率(CBR)虚路径(VP)501、502和503(亦表示为VP1、VP2和VP3)之间执行其交换操作的ATM交换机42。发生的情况正是业务集中器40通过将VP1和VP2承载的连接交换到VP3，而将VP1和VP2承载的虚信道(VC)的业务集中到VP3中。作为示例，VP1承载的连接可能是从第一基站开始的上行链路传输，而VP2承载的连接可能是从第二基站开始的上行链路传输，并且VP3最终连接到控制所述第一基站和所述第二基站的无线电网络控制器(RNC)节点。
应理解，虽然为简明起见，将带有其ATM交换机42的业务集中器40显示为只在三条虚路径(VP)之间进行交换，但在其它实施例中可能涉及大量虚路径(VP)。例如，可向无线电网络控制器集中不止一个基站的业务。此外，在基站节点与无线电网络控制器(RNC)节点之间的上行链路上使用业务集中器40只是可在无线电接入网中如何利用业务集中器40的一个示例。本文所公开的业务集中器类型可在其它位置和环境中利用，例如，在AAL2网络中执行接纳控制的情形中使用。
以与以上参照图4D所述备选方案D类似的方式，用户业务作为ATM自适应层2(AAL2)连接经未指定比特率(UBR)虚信道(VC)传送。为此，图6显示了分别连接到虚路径501和虚路径502的两个节点521和522。每个节点52包括AAL2复用器54，用于将各AAL2连接的AAL2信元复用到各虚路径(VP)的虚信道(VC)中承载的ATM信元。也就是说，节点521具有可对AAL2连接561-1到561-n的AAL2信元进行复用的AAL2复用器541，而节点522具有可对AAL2连接562-1到562-n的AAL2信元进行复用的AAL复用器542。
如后面更详细所述，控制节点44安排为处理涉及包括在ATM交换机42为之执行交换操作的VC中的AAL2连接的AAL2信令消息。此外，AAL2信令消息在不承载用户业务，也不在控制节点发起或终止的虚信道中承载。也就是说，AAL2信令消息在承载用户业务的虚信道外的不同虚信道中承载。此类信令VC在本文中也称为SAAL(信令AAL)VC。
控制节点44因此用作SAAL(信令AAL)VC的端点。图6中的节点52也用作SAAL(信令AAL)VC的端点。相应地，除AAL2复用器54外，每个节点52还包括AAL2信令处理器57和AAL2连接接纳控制单元58。
控制节点44安排为处理涉及包括在ATM交换机为之执行交换操作的VC中的AAL2连接的AAL2信令消息。为此，控制节点44最好包括AAL2信令处理器60。AAL2信令处理器60发起或接收AAL2信令消息。另外，控制节点44包括包括一个或多个VC处理器单元的VC处理功能62(参见图7)；包括一个或多个连接接纳控制(CAC)单元的连接接纳控制(CAC)64；以及包括一个或多个ATM一致性配置检查单元的ATM一致性配置检查功能66。
因此，业务集中器40将AAL2信令处理器和AAL2资源管理功能(即，AAL2连接接纳控制)与ATM交换机如ATM交换机42的功能相结合。
现在回到AAL2信令主题，AAL2信令不在承载用户业务的UBRVC内完成。在承载用户业务的VC内传送AAL2信令将既昂贵又不方便，因为在这种情况下，包含信令消息的AAL2分组将不得不从VC中去复用(并复用到VC中)，非常类似于图5所示的方式。此外，如果信令VC在UBR VC和带有用户平面业务的公共VP中传送，则连接接纳控制将不能做出正确的决策。
因此，如上所述，AAL2信令消息在单独的SAAL-类型VC中传送。AAL2信令设计为独立于信令载体，这样，运营商可选择其偏好的任何信令载体来传送AAL2信令消息。ITU-T Q.2630.1中描述了允许此载体无关性的协议体系架构。为使用特殊的信令载体，载体转换器必须将Q.2630.1中描述的通用原语转换为特殊承载技术提供的原语。ITU-T标准Q.2150.2和Q.2150.1中描述了用于SAAL和MTP3的载体转换器。如果更喜欢SAAL，则可将SAAL部署在专用ATM VC之上或承载AAL2有效负荷的相同ATM VC中的特定AAL2 CID之上。
因此，SAAL VC不“妨碍”用户平面业务。这些单独的SAAL类型VC可以是任一服务类别，如CBR、rt-VBR或UBR等。在示例说明性实施方案中，AAL2信令消息最好在至少一个恒定比特率(CBR)虚信道中承载。然而，用于SAAL VC的CBR VC可在带有用户业务虚信道(VP)的公共VP上承载。
图6用虚线70表示在SAAL(信令AAL)VC的端点之间发生的AAL2信令。例如，虚线7060-57(1)表示从控制节点44的AAL2信令处理器60发送到节点521的AAL2信令处理器571的AAL2信令，而(在反方向上)虚线7057(1)-60表示从节点521的AAL2信令处理器571发送到控制节点44的AAL2信令处理器60的AAL2信令。类似地，虚线7060-57(2)表示从控制节点44的AAL2信令处理器60发送到节点522的AAL2信令处理器572的AAL2信令，而(在反方向上)虚线7057(2)-60表示从节点522的AAL2信令处理器572发送到控制节点44的AAL2信令处理器60的AAL2信令。虽然虚线70似乎直接连接处理器60和57，但可理解，线条70表示的AAL2信令实际上包括在经ATM交换机42于节点52与AAL2信令处理器60之间路由的适当SAAL VC中。为将包括AAL2信令的AAL2信元传送到控制节点44，或从中传送出，ATM交换机42具有连接到控制节点44的输入端口的(至少一个)输出交换机端口以及连接到控制节点44的输出端口的(至少一个)输入交换机端口。ATM交换机42上述端口与控制节点44之间的连接由线条72表示。
来自节点52的信令VC路由到控制节点44。控制节点44终止这些信令VC，并向下一信令跳(控制节点或AAL2端点)发起新的信令VC(由图6所示VP3承载)。这些新信令VC随后也由途中的ATM交换机而路由到下一信令跳。
ITU Q.2630.1建议中描述了AAL2协议。例如，ITU Q.2630.1建议的表7-5提供了AAL2信令消息列表；ITU Q.2630.1建议的图5-1显示了AAL2信令协议参考体系结构。AAL2类型信令协议提供了在承载AAL类型2链路的一系列ATM VCC上建立、释放和保持AAL类型2点对点连接的信令能力。这些服务可经AAL类型2服务的用户服务接入点(A2SU-SAP)访问。AAL类型2信令协议还提供与AAL类型2信令相关联的维护功能。AAL类型2信令端点可控制不止一条AAL类型2路径上的AAL类型2链路。这些AAL类型2路径可包含在不同的ATM VPC(虚路径连接)中，而这些ATM VPC又可在不同的ATM物理接口上承载。两个对等AAL类型2信令实体依赖一般信令传送服务来提供它们之间有保证的数据传送和服务可用性指示。这些服务可经一般信令传送服务接入点(GST-SAP)访问。A2SU-SAP、GST-SAP和LM-SAP上的原语只用于描述目的，并不意味着具体的实现。两个对等AAL类型2信令实体提供相同的服务集。AAL类型2信令实体进一步划分成协议实体和节点功能(如ITUQ.2630.1建议的图5-1中所示)。在每个AAL类型2服务端点，AAL类型2信令实体与AAL类型2服务的用户进行通信。在AAL类型2交换机，AAL类型2信令实体不与AAL类型2服务的用户进行通信。
再讨论业务集中器40的某些构成单元，本领域的技术人员会理解ATM交换机42的一般结构和操作，已经引用了其示例。在图6中，ATM交换机42集中VP1和VP2的业务，集中操作受控制节点44的监督或控制。
在图6中，AAL2信令处理器解释和生成AAL2消息。在控制节点44，AAL2信令处理器60发起/接收并处理通过SAAL VC承载的AAL2信令消息(如ITU Q.2630.1建议表7-5中所列的那些消息)。AAL2信令处理器是逻辑上与控制节点44的其它功能不同的单元，但这些功能可由与AAL2信令处理器60相同的处理器执行。AAL2信令处理器60与控制节点44的其它功能，如连接接纳控制(CAC)64结合操作。例如，应连接建立请求(即，沿AAL2信令路径发送“建立请求”-ERQ消息时)，接收ERQ的AAL2信令处理器60请求AAL2 CAC 64执行接纳控制。AAL2 CAC 64的回答是接受连接或(在资源不足时)拒绝连接。
交换操作中涉及的多条虚路径中的每条虚路径由构成连接接纳控制(CAC)64的连接接纳控制(CAC)单元之一服务。连接接纳控制(CAC)功能64就传送网中的资源分配进行决策。为确保服务质量(Qos)要求，在系统中设置新AAL2连接前执行AAL2连接接纳控制(CAC)。连接接纳决策基于业务描述符和指定给连接的QoS要求而进行。AAL2接纳控制为传送网中的AAL2连接分配资源(VC和VP资源)。如果资源量不足以接纳新连接，则会拒绝连接。一般情况下，如果AAL2连接在分配了资源的端对端VC中传送，则AAL2CAC只在VC的端点执行。如果沿AAL2连接路径的资源未进行端对端分配，则CAC决策由逐跳链路接纳控制(LAC)决策组成。在UBR VC情况下，AAL2连接在端对端UBR VC中传送，但假定网络中存在集中器点，则CAC仍然必须在这些点中执行(而不仅是在端点)。
交换操作中涉及的多条虚路径中的每条虚路径由包括ATM一致性配置检查功能66的ATM一致性配置检查单元之一服务。ATM一致性配置检查功能66确保交换在适当的虚路径(VC)之间进行。在图6所示特殊情况下，集中器40中的ATM交换机42必须通知控制节点44中的AAL2 CAC 64有关ATM VC/VP配置。具体地说，ATM交换机42必须通知AAL2 CAC 64哪个VC将使用VP3，并且可用于这些VC的VP3容量是多少。如果设置ATM配置的人错误地将承载AAL2连接的VC(受CAC 64控制)与不承载AAL2连接的非CBRVC(不受CAC 64控制)混合在一起，则CAC 64可能无法保证QoS。在控制节点44中实现ATM配置一致性检查功能66的目的就是为了避免出现此情况。如果未确保CAC 64控制的AAL2连接在CBR资源上被复用，则ATM一致性配置检查功能66检测并发送有关错误配置的警报。
从上述内容可明白，AAL2连接的带宽管理功能归于控制节点44。控制节点44能够接收和发送AAL2信令消息。AAL2信令业务在单独的CBR VC上传送(与用户平面业务分开)。控制节点44对ATM配置执行一致性检查，并在配置不正确时提供通知。如果ATM交换机或VC关闭，则AAL2端点会了解或知道此情况，并在了解后向控制节点44发送状态重置。这种情况下，控制节点44能够连接许多ATM交换机，与那些ATM交换机相关联的AAL2带宽管理实体中的AAL2信令用控制节点44内的软件实现。
图7是集中器控制节点44的特定的非限制性的示例实现方案的图示。图7的示例控制节点44(7)控制n个VC和k条VP。控制节点44(7)包括AAL2信令处理器60。AAL2信令处理器60具有用于接收输入SAAL VC的一个或多个端口80i及用于发送输出SAAL VC的一个或多个端口80o。控制节点44(7)的VC处理功能62包括n个VC处理单元621到62n，并且交换操作中涉及的多个虚信道中的每个虚信道由这些VC处理单元之一处理或管理。这些VC处理单元存储配置信息，知道哪个VC映射到哪个VP上。这样，在请求到达时，VC处理单元调用适当的连接接纳控制(VAC)单元，从连接接纳控制(CAC)单元接收响应(接受或拒绝)，然后发送相应的接受或拒绝消息。
连接接纳控制(CAC)单元就传送网中的资源分配进行决策。控制节点44(7)的连接接纳控制(CAC)64具有用于每个VP的一个连接接纳控制(CAC)单元，例如，CAC1、CAC2、...CACk。交换操作中涉及的多条虚路径中的每条虚路径由所述连接接纳控制(CAC)单元之一服务。
交换操作中涉及的多条虚路径中的每条虚路径由ATM一致性配置检查功能66中包括的ATM一致性配置检查单元661、662、...66k之一服务。如上所述，ATM一致性配置检查功能66确保交换在适当的虚信道(VC)之间进行。
由于诸如控制节点44(7)之类的一个控制节点可控制许多集中器ATM交换机(如下所述)，因此，一个VC处理单元62可与不止一个连接接纳控制(CAC)单元64相关联。
业务集中器的ATM交换机和控制节点可位于多种配置中。例如，如图8A所示，ATM交换机和控制节点可共同位于无线电接入网的同一物理节点N(8A)中。图8A所示的特定ATM交换机42包括具有交换核心端口82的交换核心80。多个交换核心端口82中的每个端口连接到交换端口接口电路(SPIC)84，多个交换端口接口电路(SPIC)84还构成ATM交换机42的一部分。每个交换端口接口电路84可由通过双向链路连接到交换核心的对应端口82的板实现，该板具有合乎特定交换端口接口电路84所执行功能的适当硬件。在图8A中，交换端口接口电路84之一，即交换端口接口电路843连接到控制节点44。因此，ATM交换机42和控制节点44位于无线电接入网的同一物理节点N(8A)上。
图8A和其它图并未试图提供ATM交换机42和交换端口接口电路(SPIC)84的详细描述。可以理解(仅为说明目的)，虽然图8A中显示了4个交换端口接口电路84，但交换端口接口电路84的数量并不受此图示限制。交换核心80和交换端口接口电路(SPIC)84的详细信息已为本领域技术人员所知，并且一些示例已被引用过。
不仅ATM交换机42和控制节点44可位于无线电接入网的同一物理节点上，而且(如图8B所示)控制节点44也可驻留在连接到ATM交换机的适当交换端口的板上。包括控制节点44的板连接到交换核心80的输出交换端口和交换核心80的输入交换端口，每个这种交换核心端口对在图8B中标记为82。具体而言，图8B中控制节点44所在的板连接到交换核心端口823。
作为另一种选择，ATM交换机42和控制节点44可位于无线电接入网的不同物理节点上。例如，图8C显示ATM交换机42驻留在网络节点N(8C-1)上，而控制节点44驻留在物理上不同的网络节点N(8C-2)上。网络节点N(8C-1)和N(8C-2)不一定是相邻的节点，因为中间节点如其它交换机可连接在它们之间。
在替代配置中，通过服务多个集中器包括的ATM交换机，一个控制节点实际上可包括多个业务集中器。例如，图8D的控制节点44(8D)可服务ATM交换机42-1和ATM交换机42-2。在此配置中，与ATM交换机42-1一起工作的控制节点44(8D)可用作第一集中器40-1(8D)，而与ATM交换机42-2一起工作的控制节点44(8D)可用作第二集中器40-2(8D)。
在图8D所示配置中，ATM交换机42-1物理上位于网络节点N(8D-1)，而ATM交换机42-2物理上位于网络节点N(8D-)2。控制节点44(8D)以示例方式显示为位于另一网络节点，即节点N(8D-3)。此类节点分布只是一个示例，应理解，还可以进行其它改变。例如，在图8E中，以与图8D类似的方式，控制节点44(8E)物理上位于网络节点N(8E-1)，而控制节点44(8E)与图8E的ATM交换机42-1一起发挥作用，以构成第一集中器40-1(8E)，并且与图8E的ATM交换机42-2一起发挥作用以构成第二集中器40-2(8E)。
控制节点因此执行连接接纳控制(CAC)，该控制涉及源自与控制节点配对以形成业务集中器的ATM交换机的虚路径(VP)。例如，图6的控制节点44执行涉及源自ATM交换机42的虚路径503的连接接纳控制(CAC)。作为一个增强的可选功能，除涉及源自与控制节点配对以形成业务集中器的ATM交换机的虚路径(VP)外，控制节点还可以执行涉及其它虚路径(VP)的连接接纳控制。
就以上所述而言，图9A中控制节点44(9A)负责保证VP2、VP3和VP4中的QoS(即运行CAC)。要注意的是，虚路径50VP3-9A和虚路径50VP4-9A源自ATM交换机429A-2，并且控制节点44(9A)不与ATM交换机429A-2配对以形成集中器节点(确切地说，控制节点44(9A)与ATM交换机429A-1配对)。图9A显示了两个AAL2源，即，AAL2源90(9A-1)和AAL2源90(9A-2)。AAL2源90(9A-1)通过虚路径50VP1-9A连接到ATM交换机429A-1；AAL2源90(9A-2)通过虚路径50VP5-9A连接到ATM交换机429A-2。两个AAL2端点即AAL2端点929A-1和AAL2端点929A-2分别通过虚路径50VP4-9A和50VP3-9A连接到ATM交换机429A-2。ATM交换机429A-1通过虚路径50VP2-9A将信元发送到ATM交换机429A-2，而在反方向，在ATM交换机429A-1与ATM交换机429A-2之间通过虚路径50VP7-9A承载信元。
如图9A实施例中箭头线所示，AAL2源90(9A-1)和AAL2源90(9A-2)两者均必须与控制节点449A有信令连接。就此而言，图9A显示了从AAL2源90(9A-1)到控制节点449A的信令连接94(9A-S1)和从AAL2源90(9A-2)到控制节点449A的信令连接94(9A-S2)。此外，控制节点449A必须具有朝向这些连接的AAL2业务的AAL2端点(例如AAL2端点929A-1和AAL2端点929A-2)的信令连接。图9A显示了从控制节点449A到AAL2端点929A-1的信令连接94(9A-E1)和从控制节点449A到AAL2端点929A-2的信令连接94(9A-E2)。
在图9A所示示例中，信令VC在与AAL2用户业务相同的VP内传送。为简明起见，未显示反方向的一些信令VC和业务VP，但应理解反向信令VC必须遵循相同的反方向。
在图9A所示配置中，连接建立请求从AAL2源(例如AAL2源90(9A-1)或AAL2源90(9A-2))到达控制节点449A时，控制节点449A为所有对应的VP运行连接接纳控制(CAC)。换言之，例如，如果请求从AAL2源90(9A-1)到达AAL2端点929A-1，则由控制节点449A为VP2和VP4执行CAC。
图9B显示了与图9A相反的方案，即，控制节点44(9B)不负责或不能为虚路径50VP3-9A和50VP4-9A(源自ATM交换机429A-2的虚路径VP)执行连接接纳控制(CAC)。因此，在图9B中，控制节点44(9B)仅为源自与其相关联的ATM交换机的VP执行连接接纳控制(例如，源自ATM交换机429A-1的VP)。
图9A和图9B方案对于AAL2源90和端点92是透明的。在图9A方案中(其中只需要一个控制节点44(9A))，在控制节点44(9)收到连接建立请求时，控制节点可为不止一条VP执行连接接纳控制。
图9A和图9B方案中的每种方案均有优点和缺点。例如，图9A方案的优点在于只需要一个控制节点，伴随的优点是硬件更少且生成的信令消息数量更少。注意，与图9A方案相反，在图9B方案中存在附加的信令VC(它通过VP2)。图9A方案通过执行两个连接接纳控制操作来“模拟”此额外的VC，它在树状拓朴中特别有利(例如，控制业务不必象在第二AAL2源的情况中进行旁路)。图9B方案从使每个VP信令VC数最少的角度而言是有利的(例如，在VP2上，存在一个VC而非两个VC；在VP7上无信令VC)。
从上述内容中可理解，结合不止一个ATM交换机使用单个控制节点提供服务对信令实体有影响。例如，这些影响涉及如何将连接接纳控制过程相关(例如，可为一个连接建立调用不止一个连接接纳控制过程)。用户平面中的一跳(一个VC链路)可以是信令(控制)平面中的多跳。
在一些实现方案(例如控制节点是独立盒子)中，可能丢失到ATM层管理(LM)平面的内部接口，这是因为原语未发送到网络。例如，如果控制节点控制的ATM交换机出现故障，则无内部LM原语要求控制节点启动朝信令对等体的重置。然而，这并非严重问题，控制节点可在没有这种内部接口功能的情况下运行。ATM VC端点将会了解错误，并且会通知AAL2端点，于是AAL2端点可以启动重置。
上述实施例和方案显示了例如最初参照图4D所述的交换机备选方案D的实现。相同的AAL2连接接纳控制方法可用于备选方案D，正如用于备选方案C(图4C所示的AAL2交换)一样，这是因为在备选方案D的情况下，在VP资源上进行的AAL2连接接纳控制产生了与备选方案C情况下在VP资源上进行的AAL2连接接纳控制大致相同的资源分配。
为展示以上论述，图10显示了一种方案，它利用了图4C的交换备选方案C(因而具有AAL2交换)和在表1中找到的所考虑业务类(源类型)的业务描述符。在表1中，SSCS级比特率计算为活动率×分组大小×8/TTI。在UTRAN中，分组大小、活动率和TTI是AAL2连接的业务描述符。分组定期发送，并且该周期称为传输时间间隔(TTI)。TTI基本上是无线电接口参数，但结果是在传送网中也有周期性业务要传送，且因此为周期性业务指定业务描述符、CAC等。
表1
在图10方案中，AAL2业务流(连接)在不同VC中传送。在进行AAL2交换时，来自VC A、B和C的流(参见图10)被交换到VC Y和Z。表2显示了图10情况下用于AAAL2交换(备选方案C)的模拟连接数量。因此，表2显示了连接接纳控制允许进入UBRVP的混合。在AAL2复用器中，复用计时器TCU的值设为1毫秒。
表2
与以图10的示例实现方案显示的交换备用方案C相反，图11显示了实现图4D交换备用方案的方案或拓朴。图12的图表表明，备用方案C和备用方案D显示了非常相似的性能。图12图表的y轴显示在不同流上测得的延迟值的0.1％分位数。
为进一步展示上述内容，可在图4B的交换备用方案B(使用UBR和CBR VC及AAL2交换)与图4D的交换备用方案D之间进行比较。图10方案以及表1中的业务描述符也适合此比较。表3显示了用于交换备用方案B的模拟连接数量。也就是说，表3显示了在不同流上的源数量(参照图10)、连接接纳控制允许的CBR VC中的混合。
表3
图13显示了交换备用方案B与交换备用方案D的比较结果。由于使用CBR VC意味着限制了每个VC的最大比特率，因此，如果VC上有可用资源，则同一CBR VP内的其它VC无法利用这些资源。因此，从延迟的观点看，使用UBR VC自然优于CBR VC。
本文所述实施例和实施避免了AAL2交换，因此大大节省了成本。但取得的QoS和复用效率与AAL2交换类似。此外，可重用有利的现有CAC算法。在一些实现方案中，一个控制节点可控制更多的ATM交换机。另一个优点是在AAL2信令中无需修改。
虽然已结合目前视为最切实可行的优选实施例描述了本发明，但要理解，本发明并不限于所公开的这些实施例，相反，意图在于涵盖各种修改和等效的安排。
权利要求
1.一种聚合无线电接入网中业务的业务集中器(40)，所述业务集中器(40)的特征在于异步传输模式(ATM)交换机(42)，其执行交换操作，以在多条虚路径(VP)之间交换承载用户业务的未指定比特率(UBR)虚信道(VC)；所述用户业务作为ATM自适应层2(AAL2)连接经所述未指定比特率(UBR)虚信道(VC)传送；与所述ATM交换机(42)相关联的控制节点(44)，所述控制节点(44)安排为处理涉及包含在所述VC中所述AAL2连接的所述AAL2信令消息，而所述ATM交换机(42)为这些VC执行所述交换操作。
2.一种无线电接入网，包括多个ATM自适应层2(AAL2)源节点和AAL2端节点(92)，其特征在于业务集中器(40)，其聚合从所述多个AAL2源节点传送到所述AAL2端点节点(92)的用户业务，所述业务集中器(40)包括异步传输模式(ATM)交换机(42)，其执行交换操作，以在多条虚路径(VP)之间交换承载所述用户业务的未指定比特率(UBR)虚信道(VC)；所述用户业务作为ATM自适应层2(AAL2)连接经所述未指定比特率(UBR)虚信道(VC)传送；与所述ATM交换机(42)相关联的控制节点(44)，所述控制节点(44)安排为处理涉及包含在所述VC中所述AAL2连接的所述AAL2信令消息，而所述ATM交换机(42)为这些VC执行所述交换操作。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述控制节点(44)包括发起或接收所述AAL2信令消息的AAL2信令处理器(57)。
4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述交换操作中涉及的所述多个虚信道中的每个信道具有包括所述控制节点(44)的VC处理器单元(62)，并且其中所述VC处理器单元(62)存储配置信息。
5.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述交换操作中涉及的所述多条虚路径(50)中的每条路径具有包括所述控制节点(44)的连接接纳控制(CAC)单元(64)，并且其中所述连接接纳控制(CAC)单元(64)就传送网中的资源分配进行决策。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于所述连接接纳控制(CAC)单元(64)就针对源自与所述控制节点(44)配对以形成所述集中器的所述ATM交换机(42)的虚路径(50)的资源分配进行决策。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于所述连接接纳控制(CAC)单元(64)就针对源自某ATM交换机的虚路径(50)的资源分配进行决策，该ATM交换机不同于与所述控制节点(44)配对以形成所述集中器的所述ATM交换机(42)。
8.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述交换操作中涉及的所述多条虚路径(50)中的每条路径具有包括所述控制节点(44)的ATM一致性配置检查单元(66)，并且其中所述ATM一致性配置检查单元(66)确保在适当的虚信道(VC)之间进行交换。
9.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述控制节点(44)包括发起或接收所述AAL2信令消息的AAL2信令处理器(57)；存储配置信息的VC处理器单元(62)；就传送网中的资源分配进行决策的连接接纳控制(CAC)单元(64)；以及确保在适当的虚信道(VC)之间进行交换的ATM一致性配置检查单元(66)。
10.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述业务集中器(40)聚合所述无线电接入网的多个基站的业务。
11.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述AAL2信令消息在不承载所述用户业务且不在所述控制节点(44)发起或终止的虚信道中承载。
12.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述AAL2信令消息在至少一个恒定比特率(CBR)虚信道中承载。
13.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述控制节点(44)包括连接到所述ATM交换机(42)端口的板。
14.一种操作具有多个ATM自适应层2(AAL2)源节点和一个AAL2端节点(92)的无线电接入网的方法，所述方法的特征在于将异步传输模式(ATM)交换机(42)与控制节点(44)相关联以形成业务集中器(40)，以聚合从所述多个AAL2源节点传送到所述AAL2端节点(92)的用户业务；使用所述异步传输模式(ATM)交换机(42)执行交换操作，以在多条虚路径(VP)之间交换承载所述用户业务的未指定比特率(UBR)虚信道(VC)；所述用户业务作为ATM自适应层2(AAL2)连接经所述未指定比特率(UBR)虚信道(VC)传送；使用与所述ATM交换机(42)相关联的的控制节点(44)处理涉及包含在所述VC中所述AAL2连接的所述AAL2信令消息，而所述ATM交换机(42)为这些VC执行所述交换操作。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于包括在包括所述控制节点(44)的AAL2信令处理器(57)发起和接收所述AAL2信令消息。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括在所述控制节点(44)为所述交换操作中涉及的所述多个虚信道的每个虚信道提供VC处理器单元(62)，并且其中所述VC处理器单元(62)存储配置信息。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括在所述控制节点(44)为所述交换操作中涉及的所述多条虚路径(50)的每条虚路径提供连接接纳控制(CAC)单元(64)，并使用所述连接接纳控制(CAC)单元(64)就传送网中的资源分配进行决策。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括使用所述连接接纳控制(CAC)单元(64)就针对源自与所述控制节点(44)相关联以形成所述集中器的所述ATM交换机(42)的虚路径的资源分配进行决策。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括使用所述连接接纳控制(CAC)单元(64)就针对源自某ATM交换机的虚路径(50)的资源分配进行决策，该ATM交换机不是与所述控制节点(44)配对以形成所述集中器的所述ATM交换机。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括在所述控制节点(44)为所述交换操作中涉及的所述多条虚路径(50)中的每条虚路径提供ATM一致性配置检查单元(66)，并使用所述ATM一致性配置检查单元(66)来确保在适当的虚信道(VC)之间进行交换。
21.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括使用所述业务集中器(40)来聚合所述无线电接入网的多个基站的业务。
22.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括在不承载所述用户业务且不在所述控制节点(44)发起或终止的虚信道中承载所述AAL2信令消息。
23.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括在至少一个恒定比特率(CBR)虚信道中承载所述AAL2信令消息。
24.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括使所述控制节点(44)位于连接到所述ATM交换机(42)端口的板上。
全文摘要
一种业务集中器(40)聚合无线电接入网中的业务。该业务集中器包括异步传输模式(ATM)交换机(42)和与ATM交换机相关联的控制节点(44)。异步传输模式(ATM)交换机执行交换操作，以在多条虚路径(VP)之间交换承载用户业务的未指定比特率(UBR)虚信道(VC)。用户业务作为ATM自适应层2(AAL2)连接经未指定比特率(UBR)虚信道(VC)传送。控制节点安排为处理涉及包含在VC中的AAL2连接的AAL2信令消息，ATM交换机为这些VC执行交换操作。AAL2信令消息在不承载用户业务，也不在控制节点发起或终止的虚信道中承载。在一个示例实施中，业务集中器聚合无线电接入网的多个基站的业务。
文档编号H04L12/56GK1947383SQ200380102097
公开日2007年4月11日 申请日期2003年10月28日 优先权日2002年10月28日
发明者S·拉茨, S·纳达斯, S·马罗姆索基 申请人:艾利森电话股份有限公司