专利名称：可根据用户分布扩充的无线网络结构的制作方法
背景1．发明领域本发明总体上涉及蜂窝式无线通信系统；尤其，本发明涉及可扩充以补偿负载量、能满足各种用户分布、且与现行运作标准相符的无线通信系统。
2．发明背景本领域通常所知的无线通信系统是在一服务区内提供无线通信服务。无线通信系统的结构一般包含多个散布在整个服务区的基站。基站与基站控制器(BSC)耦合，而每个BSC为多个基站服务。每个基站控制器与一移动交换中心(MSC)耦合，而移动交换中心则与公共交换电话网(PSTN)和其它移动交换中心耦合。在无线通信系统内工作的移动装置与一个或多个基站建立通信。无线通信系统的这种结构是分层的(hierarchical)，使得基站的负载在一预定路径上通过一指定的BSC通至一指定的MSC。
当无线通信系统的资源不足以应付一特定区域内的负载量时，不是所有的呼叫请求都能得到服务。系统容量不足会造成要求服务的通信被抛弃、被阻断，并造成系统性能总体劣化。一旦服务不能满足客户就会造成客户流失及营业收益下降。所以为尽可能多的呼叫服务，使用户继续使用该服务提供者的服务并使营收增至最大乃是极重要的事情。
系统容量会因系统内的各种设备资源而受到限制。例如，基站可能过载，不能为客户请求提供服务。在这种情况下，因为系统一特定部分内的负载变大，必须要加入额外的基站方能应付增加的通信量。同样，当与任何BSC相连的许多基站造成该BSC过载时，必须增加BSC方能应付所增加的负载。
MSC也会过载。MSC的中央处理器及交换能力只能支持某一最大量的通信量、消息传送和附加处理。当现有MSC的容量用尽时，网络上必须增加额外的MSC。诚然，在刚开始布置系统时，其整体目标是利用最小规模的基础结构(一般只有一个MSC)来支持最多的用户。此初始布署不仅将布署的初始成本能降至最低，而且因用户移动造成的网络额外负担也被降低。
当为系统服务的一个MSC(或多个MSC)过载时，必须增加额外的MSC。当系统中使用附加MSC时，通常对系统服务的区域作地理划分，以使各MSC的负载相等。当所布署的MSC数量增多时，每个服务区都会变小，并且各服务MSC之间的边界数量会增多。附加边界使用户在MSC之间的移动率增加，而用户移动率要消耗额外的MSC CPU能力。故而，当向系统添加额外MSC时，由于所用MSC的总数增加，所以每个MSC的边缘利益就降低了。
使用MSC的另一个缺点是关于服务区的划分。在决定如何划分MSC时，需要进行花钱费时的研究工作，以在将用户移动率额外负担减至最低的情况下能够等化MSC之间的负载。于是，基于上述研究，系统基础结构必须根据MSC的负责区而进行实体的修改及重新规划。但用户却会在这些系统更动的时段里不能享受服务者提供的服务。甚且，由于进行分区有其困难性，所以系统操作员通常不会确实行被建议的划分，这会造成各设备的负载变得不均衡，服务能力也因此变差。
所以，本领域亟需有一种系统及其方法出现，它允许在服务区内布署外加的MSC，其布署成本最小、移动率服务降低，且能使该布署获得最大效益。
发明内容
为了克服上述或以往无线通信系统的缺点，依照本发明构造的无线通信系统能指定移动装置，以便均衡多个移动交换中心之间的通信负载。无线通信系统包含多个移动交换中心及一基站系统，其中基站系统包含多个基站控制器，而每个基站控制器与多个基站耦合。为了均衡多个基站之间的负载量，可以将系统所服务的多个移动装置指定给移动交换中心，从而均衡负载。
在一特定的无线通信系统结构中，调度交换机(dispatching switch；DS)将基站系统耦合至多个移动交换中心，并进行移动装置的指定。在一工作实施例中，当连接移动装置时，调度交换机确定每个移动交换中心的负载。然后，调度交换机根据此负载将移动装置指定给一个移动交换中心，即“服务”移动交换中心。在后续呼叫期间，调度交换机在为呼叫服务的基站控制器和服务移动交换中心之间建立一可通行的路径。所以，一旦确定了服务移动交换中心，操作就可在服务基站控制器和服务移动交换中心中进行。甚且，由于其工作特性，调度交换机的负载很小。
在另一特定结构中，每个基站控制器通过网络与每个移动交换中心耦合。在这种结构中，每个基站控制器和每个移动交换中心都包含至少能分担调度交换机之一部分工作的附加设备。网络可以不同于无线通信系统所支持的传统数据结构。例如，网络可以是分组交换网。在该情况下，必须对基站控制器和移动交换中心进行数据转换，以便与网络一起工作。利用所支持的这些操作，传统数据网就可用于在基站控制器和移动交换中心之间提供通信服务。在该结构中，调度交换机还可以判断在基站系统与基站控制器之间的通信量，即便它不在通信路径中。
在此基于网络的结构工作时，基站控制器和移动交换中心会进行操作，初步将移动装置指定给移动交换中心，以平衡负载。另一种方法是，使调度交换机与网络连接，由调度交换机进行负载平衡。在任何一种情况下，当提供通信服务时，通信量会通过服务移动交换中心和服务基站控制器之间的网络。
藉由均衡多个移动交换中心之间的负载，本发明系统的增加了系统容量。利用每个移动交换中心为整个服务区服务，用户移动的额外负担就大大降低。因此，使用附加移动交换中心可以获得相当大的利益。此外，由于系统不需要进行分割，就可以省去区域分割的研究。
甚且，本发明的其它特征在进一步参考以下附图和说明之后将变得更加明显。
附图概述
图1是一系统示意图，示出了根据本发明构造的无线通信系统；图2是一系统示意图，更详细地示出了图1的无线通信系统；图3是一系统示意图，示出了另一种依照本发明构造的无线通信系统的结构；图4是一方框图，示出了依照本发明构造的且与图1系统相容的调度交换机；图5A是一方框图，示出了依照本发明构造的且与图3系统相容的基站控制器(BSC)；图5B是一方框图，示出了依照本发明构造的且与图3系统相容的移动交换中心(MSC)；图6是一逻辑说明图，示出了调度交换机将移动装置指定给多个MSC中的一个的工作情况；图7是一消息流程图，示出了在将移动装置指定给多个MSC之一时，本发明无线通信系统之各装置间的消息流动；图8是一消息流程图，示出了在将移动装置从服务的MSC中移除时，本发明无线通信系统之各设备间的消息流动；图9是一消息流程图，示出了在建立移动装置发端呼叫时，本发明无线通信系统之各设备间的消息流动；图10是一消息流程图，示出了在建立移动装置终端呼叫时，本发明无线通信系统之各设备间的消息流动；图11是一逻辑图，示出了本发明无线通信系统在将移动装置分配给多个为无线通信系统提供服务的MSC时的工作情况；图12是一逻辑图，示出了本发明无线通信系统在将移动装置重新分配给多个为无线通信系统服务的MSC时的工作情况；图13是一系统示意图，示出了依照本发明构造的无线通信系统以及相邻的无线通信系统；图14是一消息流程图，示出了在系统所服务的BSC之间转交移动装置时，本发明无线通信系统之设备间的消息流动；及图15是一系统示意图，示出了依照本发明构造的另一系统结构，该具有分离的通信量和信号连接。
附图的详细描述图1是一系统示意图，示出了依照本发明构造的无线通信系统100。系统100包含调度交换机102，它将多个移动交换中心(MSC)104、106和108与多个基站控制器(BSC)110、112、114和116耦合。多个BSC110、112、114及116中的每个个与各自的基站耦合。如图所示，BSC110耦合至基站120及122；BSC112耦合至基站124及126；BSC114耦合至基站128及130；以及BSC116耦合至基站132及134。基站120-134支持系统与多个在各自服务区内的移动装置136，、138及140之间的无线连接。系统100还包含一本地位置寄存器(Home LocationRegister；HLR)109，它与MSC104、106及108耦合。
无线通信系统100中各种设备的结构及工作情况为一般所共知。所以，此处所谈及的结构及动作仅用于说明本发明的原理，而对习知的动作及结构的参考则少有说明。在无线通信系统100的一种特定做法中，各设备的动作符合无线通信全球系统(Global system for Mobile communications；GSM)。各种动作和结构描述了GSM标准下的工作情况，并向后与GSM标准兼容，但有时则有些细微的修改。
依图中的说明可知，无线通信系统100的结构与现有系统类似，除了本发明将调度交换机102置于MSC104，106及108与BSC110-116和基站120-134之间(下文中，BSC110-116及基站120-134统称为基站系统或″BSS″)。调度交换机在BSS和MSC104，106及108之间选择通信路由。每个MSC104-108与公共交换电话网118耦合，以在PSTN118和移动装置之间为各呼叫选择路由。
每个MSC能够为最大数目的呼叫和有限的附加运作提供服务。所以，依照本发明，调度交换机102将每个移动装置(例如136、138及140)指定给MSC，以等化MSC之间的负载量。被选定为移动装置服务的MSC称为服务MSC。当移动装置使用系统时，一般要指定给一特定的MSC。一经指定，服务MSC的访者位置寄存器(Visitor Location Register；VLR)就被更新，以反映此指定动作，并且还更新调度交换机102内的寻址表，以反映此指定动作。此外，HLR109也会被更新，以指出当前的服务MSC，使得发向移动装置的呼叫电话能够被正确连至服务MSC。
例如，当移动装置136首先在系统100的服务区内开机时，它会聆听基站的信标信号，接着移动装置响应该信号，向基站发出连接请求。另一种方法是，若移动装置136在进入系统100的服务区时已经在操作中，那么它会聆听信标信号，接着响应于该信号，它发出位置更新请求。连接请求(或位置更新请求)经BSS流至调度交换机102，调度交换机一接收到请求，就判断是否已将移动装置136指定给MSC104、106及108中的一个。若移动装置136尚未被指定给某个MSC，那么调度交换机102就会将移动装置136指定给MSC104，、106或108中的一个。在指定MSC时，调度交换机102会考虑每个MSC104、106及108的负载量，以及其它系统考虑通过其它MSC指定到一个MSC。在作决定时，调度交换机102会将MSC106指定给移动装置136，并更新MSC106的VLR及其本身的寻址表。然后，MSC106或调度交换机根据设计，更新HLR109，指出MSC106是移动装置136的服务MSC。随后，MSC106可以为所有通过调度交换机102与移动装置136来往的呼叫提供服务。发至移动装置136并由MSC服务的呼叫可以根据特定的设计，通过PSTN118、或者通过网关MSC接至服务MSC106。
图2是一系统示意图，详细示出了图1的无线通信系统100。如图所示，BSS210耦合至调度交换机102，而调度交换机102耦合至MSC104，106及108。此外，每个MSC104-108耦合至PSTN118，并且还与本系统用的本地位置寄存器HLR212耦合。如图所示，调度交换机102包含寻址表202，并且每个MSC包含一个VLR。如图所示，MSC104，106及108分别包含VLRs204，206及208。
系统各设备之间的连接仅供说明用。设备之间的实际连接可以用各种不同技术完成。例如，MSC104，106及108与HLR212之间的连接可以通过能提供信令连接及控制功能的网络而达成。调度交换机102及MSC104-108之间的连接则可以通过能完成通信及信令功能的多功能网络而达成。另一种方法是，第一网络耦合在调度交换机102及MSC104-108之间，它可以提供信令功能，同时第二网络传输调度交换机102及MSC104-108之间的通信量。BSS210及调度交换机102之间的连接包含发信令部件及通信部件，此连接可以在信号网络、或分立的通信网和信令网中完成。
调度交换机102的功能可以根据内含调度交换机102的系统结构而改变。当使用分立的通信和信令网时，调度交换机可以只执行信令及控制功能，并简单地指导在通信网内选择通信路由。此结构可配合图15进行讨论的。在用单个网络支持通信和信令的系统中，调度交换机102需要负责通信路由选择及信令功能。这类调度交换机将参考图4进行讨论。
调度交换机102内的寻址表202使连接系统的每个移动装置与系统中MSC104，106及108的一个相互参照。当一移动装置首先与系统相连时，调度交换机102就会将该移动装置指定至MSC104，106及108中的一个。根据这一连接，服务MSC的使用者位置寄存器VLR就增加一个表目(entry)，同时HLR212也增加一个表目，它们都指出究竟哪一MSC为当今的服务MSC。另外，当把一移动装置指定给服务MSC时，就在寻址表202制作一条目，这表目使移动装置与服务MSC相互参照。当移动装置收发的呼叫受到服务时，调度交换机102就会在服务MSC及BSS210间选择通信路由。
在此系统操作实例中，移动装置首先与BSS210的一个基站相连，或者移动装置将一位置更新请求发送给BSS210。调度交换机102接收来自移动装置的连接请求(或位置更新请求)，并根据有关MSC104-108的信息，将移动装置指定给MSC108，它是服务MSC。然后，MSC108对HLR212进行存取，以便更新HLR212，并随后利用访问到的信息更新它的VLR208。当调度交换机102做指定工作时，它会利用移动装置的标识符和移动装置所指定给的服务MSC108的标识符更新寻址表202。
在后续的操作中，当移动装置收发一呼叫时，调度交换机102在服务MSC108及BSS210之间为呼叫选择路由。由于根据各MSC的负载量来指定移动装置，所以调度交换机102可以均衡MSC之间的负载量。甚且，由于调度交换机102在系统内为所有呼叫选择路由，所以消除了MSC之间所有或基本上所有的交接。大大降低了因用户移动造成的MSC负载，从而允许每个MSC为更大的通信量提供服务。
图3是一系统示意图，示出了依照本发明构造的无线通信系统300的另一种结构。与图1和图2的系统结构相比，系统300可以没有调度交换机。但在系统300中，MSC302，304及306与BSC208，310，312及314能够联合提供类似于调度交换机102所提供的功能。当系统300选择性地加入调度交换机320时，调度交换机将负载指定给MSC。
如图所示，BSC308，310，312及314与MSC302，304及308之间通过网络316耦合。在图3中，网络316呈环状结构，可根据异步转移模式(ATM)标准运作。但是，网络316也可以根据不同的标准来运作及／或具有不同的实体结构。网络316的功能是在BSC308，310，312及314与MSC302，304及308之间为业务／消息选择路由。在一特定结构中，网络316只传输带有消息的通信量，而其它控制功能由分立的网络传输。但在另一特定结构中，网络316传输通信量，并支持消息沟通／控制功能。在任何一种情况下，MSC302，304及308与BSC308，310，312及314之间的连接都不是分层的。
每个BSC308-314耦合至多个基站并为其提供服务。另外，每个MSC302，304，及306耦合至PSTN318。在系统300工作中，每个由系统300服务的移动装置都被指定给MSC302，304及306中的一个。在指定之后，该服务MSC就会对移动装置所收发的呼叫进行服务。在建立呼叫并为呼叫服务时，通过网络316在服务BSC及服务MSC之间为所有需要的通信和控制消息选择路由。如参考图5A及图5B所描述的，BSC308-314及MSC302-306包含了各种为通信和消息适当选择路由的部件。BSC308-314及MSC302-306的这些部件按均衡MSC302-306间负载量的方法将系统300所服务的每个移动装置指定给MSC302-306。
系统300还可以包含调度交换机320，以执行在BSC308-314及MSC302-306之间建立业务／消息并为其选择路由的附加工作。当提供该调度交换机320时，调度交换机320包含一寻址表，它能指定和维持在建立并为业务／消息选择路由时所用的路由信息。和前述图1的调度交换机102相似的是，当移动装置在系统300内请求服务时，调度交换机320根据MSC302-306的负载量决定将移动装置指定给MSC 302-306的某一个。于是，被指定MSC中的VLR及HLR被更新，指出该移动装置由该MSC服务。结果，该MSC将为该移动装置提供所有业务／消息的服务。
图4是一方框图，示出了依照本发明构造的调度交换机400，其与图1和图2所示的系统结构相容。调度交换机400包括交换机织网结构402、交换处理核心(switch processing core)404、寻址表406和信令单元(signaling entity)。交换机织网结构402在BSC及MSC之间提供实体通信连接。这些通信连接中的每一条都由一条路径表示，但在实作中，可以从每个BSC及每个MSC接收多个呼叫，并且将多个呼叫路由选择到每个BSC及每个MSC。在一些实施中，交换机织网结构402可依时间来建立或放弃交换工作，以便在BSC及MSC之间对呼叫进行适当的路由选择。但在其它设计中，交换机织网结构402则按系统要求进行更复杂的交换工作。
交换处理核心404用以执行将移动装置指定给MSC以及在移动装置及所指定的MSC之间为呼叫／消息选择路由所必需的额外运作。调度交换机400用寻址表406，建立和维持指定工作。经初始指定后，调度交换机400访问寻址表406，以便决定如何在BSC及MSC之间为通信和消息适当地选择路由。根据访问结果，交换处理核心404操作交换机织网结构402，为业务选择路由。
信令单元408耦合至信令网及交换处理核心404，并执行调度交换机400的信令功能。在正规操作过程中，信令单元408与BSC及MSC连接，以引导系统内的通信流，其中BSC及MSC也耦合至调度交换机400。信令单元408使调度交换机400与交换处理核心404及其它耦合组件协调工作。
图5A是一方框图，示出了依照本发明构造的BSC500，它可以在诸如图3所示的系统300中操作。BSC500包含传统的BSC电路502，此电路502与多个基站相连。传统BSC电路502基本上与现有BSC内的BSC电路相似。BSC500还包含数据转换／包装电路510，用以在传统BSC电路502支持的格式及网络316支持的数字分组格式之间转换业务和消息。
网络路由选择电路(network routing circuitry)506耦合至数据转换／包装电路510，用以完成网络路由选择功能。网络路由选择电路506包含寻址表508，它为BSC500服务的每个移动装置存储了用于标识服务MSC(及网址)的信息。存储信息可包含服务MSC的标识符及服务MSC的网址两者。网络路由选择电路506另一端则耦合至网络接口504，网络接口将BSC500耦合至网络318。
当BSC500接收来自一耦合基站的业务／消息时，传统BSC电路502接收此业务／消息，进行传统的处理步骤，并将此业务／消息传给数据转换／包装电路。传统BSC电路支持与网络318不相容的业务／消息格式。因此，需要时，数据转换／包装电路510将业务／消息转换成数字分组数据格式，并将此业务／消息传送至网络路由选择电路。
网络路由选择电路506根据其内容或者根据自传统BSC电路502接收到的指令，决定业务／消息预送往的目的地。当预送往的目的地依赖于业务／消息内容时，网络路由选择电路可以访问寻址表508，以决定移动装置的服务MSC。然后，网络路由选择电路506相应地设定业务／消息的网址，并将该业务／消息传送给网络接口504，再由网络接口504将业务／消息送给网络318。网络318根据业务／消息所附的网址将该业务／消息选通到该服务MSC。
网络接口504通过网络318从服务MSC接收欲通往BSC500的业务／消息。此业务／消息一经收到，网络接口504将其传送给网络路由选择电路506。如果需要，网络路由选择电路506会根据来源网址决定服务MSC。网络路由选择电路506还根据业务／消息的内容决定所欲接往的BSC。在一实施例中，为每个BSC指定一特定的网址，且网络路由选择电路知道其网址。网络接口504接收到业务／消息后，网络路由选择电路506将该业务／消息传送至数据转换／包装电路510，而数据转换／包装电路510则将业务／消息转换成与传统BSC电路502相容的格式。然后，数据转换／包装电路510将业务／消息传送至传统BSC电路502。然后，传统BSC电路502将业务／消息传送至欲送至的移动装置。
图5B是一方框图，示出了依照本发明构造的、与图3系统相容的MSC550。MSC550包含传统MSC电路552，此电路552将MSC耦合至PSTN，并耦合至一信令及控制网(诸如，专用网络)。传统MSC电路552包含VLR553。MSC550还包含数据转换／包装电路554，此电路与传统MSC电路552相连。网络路由选择电路556耦合至数据转换／包装电路554，并包含一BSC寻址表，BSC寻址表为MSC550服务的每个移动装置存储了当前正为移动装置服务的BSC的网络位置／标识符。最后，MSC550还包含网络接口560，它使MSC550与图3的网络316相连。
在MSC550的操作中，MSC550通过网络接口560在网络316上从耦合的BSC接收业务／消息。网络接口560将此业务／消息传送至网络路由选择电路556。根据业务／消息所含的信息，网络路由选择电路556决定业务／消息的源。当BSC的标识符并未出现在业务／消息中时，网络路由选择电路556交叉参考附加在业务／消息上的源网址以及包含在BSC寻址表558的信息，以决定将业务／消息送至MSC550的BSC的标识符。然后，将业务／消息送至数据转换／包装电路554，数据转换／包装电路554将业务／消息自其数字分组格式转换至与传统MSC电路552相容的格式。
在通过网络316将业务／消息自MSC550传输至BSC时，数据转换／包装电路554会自传统MSC电路552接收该业务／消息。然后，数据转换／包装电路554将业务／消息转换成数字分组格式，并将转换过的业务／消息送至网络路由选择电路556。根据业务／消息所欲送至的移动装置的标识符，网络路由选择电路556访问BSC寻址表，获取服务BSC的网址。然后，网络路由选择电路556将业务／消息传送至网络接口560，以在网络316上发送业务／消息。根据所附的网址，服务BSC将接收到业务／消息。
图6是一逻辑图，示出了在将移动装置指定至多个MSC中的一个时调度交换机的工作情况。操作始于步骤602，在该步骤，调度交换机等待移动装置的服务请求。服务请求可以是移动装置在系统内通电时所做的连接请求，或者是移动装置进入系统时的位置更换请求。当在步骤604接收到服务请求时，操作进至步骤606，在该步骤，调度交换机判断此移动装置是否已指定给系统内的一个MSC。这可以通过查询寻址表，并搜索由移动装置标识符标记的记录而得知。
若判定移动装置早已向系统的一个MSC登记过，那么在步骤608，将该服务请求选通到先前指定的服务MSC。然后，MSC会送一确认消息给移动装置。然后，操作从608回到步骤602。另外的做法是，调度交换机根据寻址表的内容，送一确认消息给移动装置。
若在步骤606中判定移动装置不曾指定给某一MSC，那么操作进至步骤610，在步骤610，从系统的MSC中选择一服务MSC。如前所述，将移动装置指定至MSC，以均衡各服务MSC之间的负载量。上述判断是根据以下方式而做出的，即周期性询问MSC并确定其负载量(如每15分钟)，立即参考寻址表或通过立即查询所耦合MSC。根据对MSC的查询结果以决定负载量的描述可参考图11的说明。接下来，在步骤612中，将移动装置的标识符通知被选择的服务MSC。作为响应，服务MSC在步骤614进行位置更新，此位置更新包括更新其VLR和HLR，以指出服务MSC的标识符。然后，在步骤616，调度交换机更新寻址表。操作从步骤616回到步骤602。
参照图6描述的工作过程与图1及图2的系统结构相符，并与图3在系统300具有调度交换机时的结构相符。但是，当图3的系统不包括调度交换机时，在收到移动装置的连接请求时，每个BSC会根据上述技术选择一服务MSC。因此，图3所示的每个BSC可利用为实现均衡负载所进行的指定方式，以均衡MSC之间的负载。
图7是一消息流程图，示出了依照本发明构造的无线通信系统在将移动装置指定至多个MSC中的一个时各部件间的消息流程。在阶段702时，移动装置和BSS建立信令链路。一旦建立了信令链路，移动装置就在阶段704通过BSS向调度交换机送出连接请求。连接请求可以是与GSM标准相容的RIL-3 MM IMSI Attach<TMSI>消息。接收到该连接请求时，调度交换机为该移动装置选择一服务MSC，并在阶段706建立通往服务MSC的呼叫通路。然后，在阶段708，调度交换机将连接请求送至服务MSC。然后，在阶段710，服务MSC将一连接请求送至服务MSC内相应的VLR。在将该连接请求送至相应VLR时，服务MSC会将该连接请求转换成另一种消息形式，如MSP／B Attach IMSI<TMSI>格式。
当接收到连接请求时，在阶段712，VLR为移动装置建立／更新VLR中的表目，更新HLR并且向服务MSC发送连接确认。连接确认可以采用IMAP／B IMSI AttachAcknowledge消息的形式。服务MSC接收连接确认消息，并且作为响应，在阶段714向BSS发送连接确认消息。连接确认消息可以采用IMSI Attach确认消息的形式。作为响应，BSS在阶段716向移动装置回送一连接确认消息。
在连接被确认后，服务MSC在阶段718送出一清除消息至BSS。此清除消息可以采用BSSMAP Clear Command的形式。BSS在阶段720释放信令链路，并在阶段722送出一清除完成消息至调度交换机。清除完成消息可以采用BSSMAP ClearComplete的形式。收到清除完成消息时，调度交换机在阶段724终止与服务MSC的可通行路径，并在阶段726送出一清除完成消息至服务MSC。清除完成消息可以采用BSSMAP Clear Complete消息的形式。
图8是一消息流程图，示出了依照本发明构造的无线通信系统在将移动装置与服务MSC分离时各部件之间的消息流程。在阶段802，移动装置和BSS建立一信令链路。建立了信令链路后，移动装置在阶段804通过BSS向调度交换机送出一分离请求。分离请求可以是采用与GSM标准相容的RIL-3MM IMSI Detach<TMSI>消息。收到分离请求时，调度交换机在寻址表中寻找该移动装置的服务MSC，并在阶段806建立可通行至该服务MSC的呼叫。然后，在阶段808，调度交换机将该分离请求送至服务MSC。然后，该服务MSC在阶段810将一分离请求送至服务MSC内相应的VLR中。在向相应VLR发送分离请求时，服务MSC将该分离请求转换成另一种消息形式，诸如MAP／B Detach IMSI<TMSI>格式。
接收到分离请求时，VLR在阶段812删除该移动装置的表目，并向该HLR送出一解约移动用户消息。解约移动用户消息可以采用MAP／D Deregister MobileSubscriber<IMSI>消息的形式。作为响应，在阶段814，HLR将该移动装置解约，并送出一解约接受消息至该VLR。解约确认消息可以采用MAP／Deregister Accepted消息的形式。作为响应，在阶段816，VLR送出一分离确认消息至该MSC。分离确认消息可以采用IMAP／B IMSI Detach Acknolwedge消息的形式。
稍后，服务MSC在阶段818送出一清除命令，清除命令可以采用BSSMAP ClearCommand消息的形式。一旦BSS在阶段818接收到清除命令，BSS就会在阶段820释放信令链路。然后，在阶段822，BSS发出一清除完成消息至调度交换机，其中消除完成消息可以采用BSSMAP Clear Complete消息的形式。然后，在阶段824，调度交换机终止与该服务MSC的可通行呼叫。然后，调度交换机在阶段826送出一清除完成消息至服务MSC，其中消除完成消息可以采用BSSMAP Clear Complete消息的形式。
图9是一消息流程图，示出了依照本发明构造的无线通信系统在建立移动装置发端呼叫时各设备之间的消息流程。当按下移动装置的“发送”键时，移动装置在阶段902发送一信道请求给随机存取信道(Random Access Channel)上的BSS，信道请求可以采用RIL3-RR-Channel Request消息的形式。作为响应，BSS在阶段904送出一信道准予消息，此消息可以是存取准予信道(Access Grant Channel；AGC)的RIL3-RR-IMM SABM消息形式。利用分配给移动装置的独立专用控制信道(Standalone Dedicated Control Channel；SDCCH)，移动装置在阶段906送出消息标识符至SDCCH上行链路上的BSS。作为响应，BSS在阶段908向SDCCH下行链路上的移动装置回送一消息确认(UA)。然后，移动装置在阶段910送出一服务请求消息到BSS，其中服务请求消息可以是SDCCH上行链路上的Service Request TMSI，Call Setup消息。
然后，BSS在阶段912送出一服务请求消息至调度交换机。服务请求消息可以是Service Request TMSI，Call Setup消息。然后，调度交换机于在阶段914建立至服务MSC的可通行路径，通过访问寻址表，用移动装置的标识符确定服务MSC的标识符。一旦建立了可通行路径，业务和消息在BSS和服务MSC之间的流通就不会受调度交换机的干扰。接下来，调度交换机在阶段916送出一服务请求至服务MSC。服务请求可以是Service Request TMSI，Call Setup消息。然后，服务MSC在阶段918送出一服务请求至服务MSC的VLR。此服务请求可以是MAP／B ServiceRequest TMSI，Call Setup消息。一旦完成一这些操作，就可根据已知的工作方式完成移动装置发端呼叫建立序列的剩余部份。但是，与现有工作方式相比，当呼叫通过与服务MSC之间的可通行路径发出时，调度交换机为该呼叫服务。
图10是一消息流程图，示出了依照本发明构造的无线通信系统在建立移动装置终端呼叫时各设备之间的消息流程。当从PSTN接收到呼叫时，网关MSC产生一移动装置位置消息。在阶段1002，网关MSC送出移动装置位置消息至服务MSC，此时网关MSC已在访问HLR时确定了服务MSC的标识符。移动装置位置消息可以是IAM<MSRN>消息。
然后，在在阶段1004，服务MSC送出一寻呼请求至调度交换机，其中寻呼请求可以是BSSMAP paging<TMSI，BSC_List，Cell_list>消息。然后，在阶段1006，调度交换机送出一寻呼请求至BSS，此寻呼请求可以是BSSMAP paging<TMSI>消息。然后，在阶段1008，BSS寻呼移动装置。此寻呼可以是RIL3-RR-Page Request<TMSI>的形式。响应于该寻呼，移动装置在阶段1010发出一信道请求，其中此信道请求可以是RACH上的RIL3-RR-Channel Request。然后，在阶段1012，BSS送出一信道指定消息至移动装置，其中信道指定消息可以是AGCH上的RIL3-RR-IMMAssigned消息。移动装置随后在阶段1014送出一寻呼响应消息至BSS，其中寻呼响应消息可以是SDCCH上行链路上的SABM Page响应消息。然后，在阶段1016，BSS送出一响应确认消息，该响应确认消息可以是SABM Page Response Acknowledge消息。
随后在阶段1018，BSS送出一寻呼响应消息至调度交换机。接着在阶段1020，调度交换机根据移动装置的标识符访问其寻址表，以确定服务MSC的标识符。一旦确定了服务MSC的标识符，调度交换机就在阶段1020建立BSS及该服务MSC之间的可通行路径。然后，在步骤1022，调度交换机向服务MSC发送寻呼响应。一旦在BSS和服务MSC之间建立了此路径，系统就能继续进行移动终端呼叫建立序列的剩余部分。
参照图7至图10所描述的情况预先假设在BSS及服务MSC之间存在一调度交换机当作中介单元。这种结构在图1、图2及图4都有示出。但图3、图5A及图5B描述了不同的结构，在该结构中，让业务／消息在网络上通行，并可选择地包含一调度交换机，作为分离元件。在此基于网络的结构中，可以用参照图3、5A和图5B所描述的网络路由选择方法，使图7至图10的消息在BSS及服务MSC之间的网络上行进，不需要用调度交换机形成路由路径的分段。
图11是一逻辑图，示出了依照本发明构造的无线通信系统在根据耦合MSC的立即请求将移动装置分配给多个为无线通信系统服务的MSC中的一个时的工作情况。操作始于步骤1102，在该步骤中，调度交换机查询被耦合MSC的负载情况。在步骤1104，MSC对调度交换机作出响应，并且调度交换机接收关于MSC可用容量的信息。
在步骤1106，根据MSC回复的负载量消息，调度交换机为移动装置确定一服务MSC。在确定了服务MSC之后，在步骤1108，调度交换机指示该服务MSC更新其VLR，以表示该移动装置已被指定给该MSC。接着，服务MSC又会通知HLR去更新其关于该移动装置的表目，以便识别该服务MSC。然后，在步骤1110，调度交换机更新其寻址表，以便交叉参考服务MSC和移动装置。由于VLR及HLR已经更新，所以在后续动作中，调度交换机将在该移动装置及该服务MSC之间为业务／消息选择路由。
在依照本发明的另一操作中，定期询问MSC以确定其负载量。此操作只执行步骤1102及1104。然后，往后都将视上述询问结果来决定将移动装置指定给哪个MSC。由于在短时期间内负载量的变动不会太剧烈，所以在许多情况下每15分钟询问一次。
图12是一逻辑图，示出了依照本发明构造的无线通信系统在为无线通信系统服务的多个MSC之间重新分配移动装置时的工作情况。操作开始于步骤1202，在该步骤中，正常操作继续，直到确定了多个MSC之间发生负载不平衡。由于本发明系统的工作目的是对多个MSC加相等的负载，所以当负载不平衡(如在步骤1204中所确定的那样)时，要重新平衡。调度交换机根据对其寻址表内容析检查确定MSC之间的相对负载。
在步骤1206，调度交换机询问多个MSC，以获悉其过剩容量。在步骤1208，MSC确定过剩容量，并告诉调度交换机。在步骤1210，调度交换机根据从MSC接收到的响应，确定所有响应的MSC的负载量及其最佳负载。接着，在步骤1212，调度交换机根据其寻址表内容，选择将适于重新分配给不同基站的移动装置。在一般情况下，目前正有系统服务中呼叫的移动装置不适宜重新分配。
对于被选中重新指定给不同服务MSC的移动装置，在步骤1214更新该MSC的VLR，以指明新的移动装置的指定。然后，更新HLR，以指出用于被重新指定的移动装置的新服务MSC。然后，在步骤1216，就重新指定的移动装置更新寻址表，以指出新的指定。当步骤1216处理完毕后，过程返回步骤1202。在执行了图12所示的步骤之后，系统中各MSC的负载大致相等。
图13是一系统示意图，示出了依照本发明构造的无线通信系统1300以及依照现有技术构造的相邻无线通信系统。如图所示，系统1300包含MSC1304及1306，它们通过调度交换机1308耦合至BSS1318，其中MSC1304及1306各包含一个VLR。MSC1304及1306都耦合至PSTN和HLR1312。调度交换机包含寻址表1309。邻近的系统包含MSC1302，该MSC1302具有耦合至PSTN1314和BSS1316的VLR。
当由邻近系统服务的移动装置移动到本系统1300之服务区内时，系统1300便开始对其服务。此服务的建立可参考图7的说明。在此操作中，根据MSC的负载量，将移动装置1320指定给MSC1302或MSC1306。然后，调度交换机根据指定对后续的业务／消息进行路由选择。当移动装置1320在正在进行的呼叫期间移动到系统1300的服务区中时，依照图7的操作以及现有的交接操作，交接到系统1300，以便呼叫继续得以服务。
当移动装置1320由被服务的系统1300移动至邻近系统时，根据从一个系统到另一个系统的现有交接技术进行操作。然而，这些操作可以改变，使得与移动装置1320指定至服务MSC(MSC1304或MSC1306)以及通过调度交换机1308对业务／消息进行路由选择的操作相符。
图14是一消息流程图，示出了依照本发明构造的无线通信系统在系统服务的BSC之间进行交接期间各部件之间的消息流程。在阶段1402，BSS-1送出一交接消息给服务MSC，请求将服务权交接给BSS-2。然后，在阶段1404，服务MSC将该交接请求发送给调度交换机，请求将服务权交接给BSS-2。作为响应，在阶段1406时，调度交换机在BSS-2及服务MSC之间建立一可通行路径，以便为后续的业务／消息服务。然后在阶段1408，调度交换机通过一部份可通行路径将交接请求送至BSS-2。
然后，BSS-2在阶段1410用交接请求确认消息回答服务MSC。连接建立之后，在阶段1412，服务MSC送出一交接命令至BSS-1，并且在阶段1414，BSS-1将该交接命令发送给该移动装置。在阶段1416，在接收到交接命令时，移动装置送出一交接访问消息至BSS-2。然后在阶段1418，BSS-2将一交接检测消息送至该服务MSC。
在阶段1420，当移动装置完成其交接至BSS-2的操作时，移动装置送出一交接完成消息至BSS-2。然后在阶段1422，BSS-2送出一交接完成消息至该服务MSC。当交接完成时，在阶段1424，服务MSC送出一清除命令至BSS-1。作为响应，在阶段1426，BSS-1送出一清除完成消息至该调度交换机。然后在阶段1428，由于交接被确定完成，调度交换机清除早先在BSS-1及服务MSC之间建立的、在BSS-1和服务MSC之间为业务／消息服务的可通行路径。当BSS-1和服务MSC之间的可通行路径被清除后，调度交换机送出一清除完成消息至该服务MSC，告知该路径已遭清除。
图15是一系统示意图，老婆子示出了本发明的另一系统1500，该系统具有分离的通信连接及信令连接。如图所示，系统包含MSC1502，、1504及1506，BSC1508、1510及1512以及调度交换机1520。每个BSC1508、1510及1512都由一通信网连接(图中实线所指处)耦合至每个MSC1502、1504及1506。另外，每个MSC1502、1504及1506和每个BSC1508、1510及1512都通过信令网连接(如图中的虚线所指)耦合至调度交换机1520。
在其操作中，调度交换机1520上不再导引任何通信。但调度交换机对BSC1508，1510及1512与MSC1502，1504及1506之间的所有业务建立控制，并发信号。因此，调度交换机1520必须紧密控制通信网。此外，习知的技术可与上述本发明的方法相并为用，以使操作进行得更为顺利。
尽管本发明有各种变化形式，但附图和详细描述通过举例说明了特定实施例。然而，应该理解，详细说明及图例并非用以限定本发明的范围，相反本发明将涵盖落在权利要求书所限定的本发明之精神和范围内的所有修改及其等效范围。
权利要求
1．一种无线通信系统，其特征在于，所述系统包含多个移动交换中心；基站系统；及调度交换机，它将基站系统与多个移动交换中心耦合，调度交换机将移动装置指定给多个移动交换中心，以均衡多个移动交换中心之间的负载。
2．如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述基站系统包含多个基站控制器，每个基站控制器与调度交换机耦合；及对于所述多个基站控制器的每一个，有多个耦合的基站，且每个基站都支持与移动装置无线通信。
3．如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述调度交换机包含交换织网结构；交换处理核心；及寻址表。
4．如权利要求3所述的无线通信系统，其特征在于，所述寻址表能交叉参考每个受服务的移动装置和所述多个移动交换中心中的一个。
5．如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述每个移动交换中心耦合至公共交换电话网。
6．如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述无线通信系统基本上与全球系统的移动通信标准(GSM)相符。
7．一种无线通信系统，其特征在于，该系统包括多个移动交换中心；基站系统，它具有多个基站控制器及多个基站，所述多个基站分别耦合至多个基站控制器；网络，它将每个基站耦合至多个移动交换中心中的每一个；及多个基站控制器，它们将移动装置指定至多个移动交换中心，以便均衡多个移动交换中心之间的负载。
8．如权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，在将移动装置连接到无线通信系统时，移动装置即被指定至多个移动交换中心中的一个。
9．如权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，所述网络包括一数据分组网络。
10．如权利要求9所述的无线通信系统，其特征在于，所述基站控制器包含传统基站控制器电路，它耦合至多个各自的基站；数据转换／包装电路；网络路由选择电路；及网络接口，它与网络耦合。
11．如权利要求9所述的无线通信系统，其特征在于，所述多个移动交换中心中的一个包含传统移动交换中心电路，它将移动交换中心耦合至公共交换电话网络；数据转换／包装电路；网络路由选择电路；及网络接口，它与网络耦合。
12．如权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，还包括与网络耦合的调度交换机，它将移动装置指定至多个移动交换中心，以便均衡多个移动交换中心之间的负载。
13．如权利要求12所述的无线通信系统，其特征在于，所述调度交换机包含一访者位置寄存器路由选择表。
14．在具有多个基站控制器相互耦合至多个移动交换中心的无线通信系统中，一种用于均衡多个移动交换中心间负载的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤通过为移动装置服务的基站控制器从移动装置接收一连接请求；确定多个移动交换中心上各自的负载；将移动装置指定给多个移动交换中心中的服务移动交换中心，以便均衡多个基站控制器之间的负载量；及在移动装置和服务移动交换中心之间选择通信路由。
15．如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包含下述步骤，即在与移动装置的呼叫开始时，在服务移动交换中心和为移动装置服务的基站控制器之间建立一可通行的连接。
16．如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包含下述步骤，即为每个已登记的移动装置维持一寻址表，该寻址表与一服务移动交换中心相关。
17．如权利要求14所述的方法，其特征在于，在移动装置及移动交换中心之间选择通信路由的所述步骤包含以下步骤为一服务移动交换中心确定网址；及通过网络，根据网址，选择从服务基站控制器到移动交换中心的通信路由。
18．如权利要求14所述的方法，其特征在于，在移动装置及移动交换中心之间选择通信路由的所述步骤包含以下步骤为一服务移动交换中心确定网址；及通过网络，根据网址，选择从服务基站控制器到移动交换中心的通信路由。
19．如权利要求14所述的方法，其特征在于，在移动装置及移动交换中心之间选择通信路由的所述步骤包含以下步骤为一服务基站控制器确定网址；及通过网络，根据网址，选择从服务移动交换中心到基站控制器的通信路由。
20．如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包含下述步骤即至少将一个移动装置重新指定给多个移动交换中心的一个不同的服务移动交换中心，以便均衡多个基站控制器之间的负载量。
21．在包含多个移动交换中心和为移动装置服务的一个基站系统的无线通信系统中，有一种调度交换机，其特征在于，所述调度交换机包括与多个移动交换中心相连的接口；与基站系统之间相连的接口；并且所述调度交换机将基站系统耦合至多个交换中心，所述调度交换机将移动装置指定至多个移动交换中心，以便均衡多个移动交换中心之间的负载。
22．如权利要求21所述的调度交换机，其特征在于，所述基站系统包括多个基站控制器，每个多个基站控制器耦合至调度交换机；及对于多个基站控制器的每一个，有多个耦合的基站，且每个基站支持与移动装置无线通信。
23．如权利要求21所述的调度交换机，其特征在于，还包含交换织网结构；交换处理核心；及寻址表。
24．如权利要求21所述的调度交换机，其特征在于，所述寻址表能交叉参考每个被服务的移动装置和多个移动交换中心的一个。
25．如权利要求21所述的调度交换机，其特征在于，每个移动交换中心都与公共交换电话网络耦合。
26．如权利要求21所述的调度交换机，其特征在于，所述无线通信系统基本上与全球系统的移动通信标准(GSM)相符。
全文摘要
依照本发明的无线通信系统(100)可以将移动装置(38,136,140)指定给多个移动交换中心(104,106,108)中的一个,以便均衡负载。调度交换机(102)确定每个移动交换中心(104,106,108)的负载,并将移动装置指定给一个移动交换中心(104,106,108),即“服务”移动交换中心。一旦确定了移动交换中心(104,106,108)并在后续呼叫期间,调度交换机(102)就在呼叫服务的基站控制器(110,112,114,116)和服务移动交换中心(104,106,108)之间建立可通行的路径。在另一结构中,每个基站控制器(110,112,114,116)和每个移动交换中心(104,106,108)都包含附加设备,以至少分担调度交换机(102)的一部分任务。网络可以与无线通信系统(100)支持的传统数据结构不相同。
文档编号H04W92/04GK1290459SQ98808050
公开日2001年4月4日 申请日期1998年8月3日 优先权日1997年8月6日
发明者H·厄南, J·许, C·S·里斯 申请人:诺泰尔网络有限公司