专利名称：用于共享接入控制器的群组受限接入的系统和方法
技术领域：
本发明主要涉及的是无线通信系统中的信道接入领域。特别地，本发明涉及的是依据用户群组划分来为相关移动台提供分级接入权限的共享接入控制器。
背景技术：
一般来说，无线通信系统是由不同服务供应商提供的。很多无线通信系统会在一个或多个限定地理区域内部为各个用户提供不受限的通信接入。举例来说，在用户的本地区域中可以为用户提供任何针对服务供应商网络的可用接入，并且一般来说，所提供的服务只受限于网络的最大容量。
在向用户提供无线通信系统服务的过程中，服务供应商会在安装通信网络的过程中承担相当多的费用，并且会在维护通信网络的过程中继续承担费用，其中所述费用包括使用呼叫管理和计费软件的费用。无线通信产业的设备制造商和服务供应商将注意力集中在直接减少这些安装和运营费用上。并且很多服务供应商会在一个或多个限定地理区域内部持续为每一个用户提供不受限的通信接入。
某些无线通信系统能够提供通过分级群组进行区分的不同优先级的用户待遇。例如，日本的TZ802系统以及全球数字移动电话系统(“GSM”)规定为不同用户群组提供不同优先级的服务。对此类系统来说，高优先级群组可以接入专为该群组保留的业务信道，低优先级群组则不能接入这些预留业务信道。然而不幸的是，如果禁止某个等级接入某些业务信道，那么将会损害到业务信道的有效使用。
因此，目前需要一种能在保持用户可以接受的通信服务等级的同时将无线通信系统的运营费用减至最小，并且将系统的有效使用增至最大的无线通信系统。此外，如果能在不用承担相当大的施工费用的情况下降低无线通信系统的运营成本，那么将会是非常理想的。
图1是依照本发明的网络模型的系统视图。
图2是用于描绘图1中的示范性移动台的框图。
图3是用于描绘图1中的示范性控制器的框图。
图4是用于描绘图1中的控制器的示范性逻辑流程的流程图。
图5是用于描绘依照本发明的移动发起端呼叫的消息序列图。
图6是用于描绘依照本发明的移动终止呼叫的消息序列图。
图7是用于描绘依照本发明的对等体释放呼叫的消息序列图。
具体实施例方式
本发明涉及一种通过提供有效服务供应来将无线通信系统的运营成本降至最低的系统和方法，其中所述有效服务供应为用户提供了可接受的通信服务等级。虽然这种系统和方法可以是新构造的网络的组成部分，但是通过使这种系统和方法与现有架构相适应，也可以凭借最低的成本来安装和实施所述系统和方法。
本发明的一个方面涉及的是用于为移动台提供受限网络资源接入的共享接入控制器及其方法，其中所述共享接入控制器包含接口以及与接口相耦合的处理器。该接口被配置成从某个等级的移动台接收要求接入任何可用网络资源的请求。该处理器则被配置成在确定该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量将会超出允许该等级的移动台所接入的网络资源的等级数量情况下做出响应，从而拒绝请求。而在方法中，共享接入控制器从某个等级的移动台接收要求接入任何可用网络资源的请求。然后，共享接入控制器将会确定该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量是否将会超出允许该等级的移动台所能接入的网络资源的等级数量。此后，共享接入控制器响应于确定网络资源的当前数量将会超出网络资源的等级数量，拒绝这个接入请求。
本发明的另一个方面是用于接收无线通信网络的网络资源受限接入的移动台及其方法，其中该移动台包括收发信机，该收发信机被配置成发射要求接入任何可用网络资源的请求。此外，该收发信机还被配置成接收针对该请求的响应，其中该响应是以该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量是否超出允许该等级的移动台所能接入的网络资源的等级数量为基础的。在方法中，移动台发射要求接入任何可用网络资源的请求。然后，移动台接收针对该请求的响应，其中所述响应是以该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量是否超出允许该等级的移动台所能接入的网络资源的等级数量为基础的。
本发明的另一方面是用于为包括第一和第二组移动台在内的某些移动台提供针对网络资源的受限接入的无线通信系统。第一组移动台能够接入多个网络资源。第二组移动台则只能在第二组移动台所接入的网络资源当前数量并未超出允许第二组移动台所能接入的网络资源等级数量的指定时间接入多个网络资源。
虽然这里公开的实施例非常适合与蜂窝电话结合使用，但是本领域普通技术人员很容易理解，本公开的教导决不局限于蜂窝电话。与此相反，本领域普通技术人员很容易理解，本公开的教导可以与任何无线通信设备结合使用，例如寻呼设备、个人数字助理(“PDA”)、膝上型计算机、笔记本计算机、小笔记本计算机，手持式计算机等等。
依照本发明的无线通信系统是通过某些优选实施例来描述的，尤其是通过依照若干标准中的至少一个标准工作的无线通信系统来描述的。这些标准包含了模拟、数字或双模通信协议，其中包括但不局限于高级移动电话服务(“AMPS”)、窄带高级移动电话业务(“NAMPS”)、全球数字移动电话系统(“GSM”)、IS-55时分多址(“TDMA”)数字蜂窝系统、IS-95码分多址(“CDMA”)数字蜂窝系统、CDMA2000、个人通信系统(“PCS”)、3G、通用移动电信系统(“UMTS”)以及这些协议的变化和演进版本。在需要插入架构的情况下，依照本发明的无线通信系统还可以经由自组网络(ad hoc network)来进行操作，从而提供点到点通信。自组网络使用的通信协议的实例包括但不局限于IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE802.11g、蓝牙、以及红外技术。
参考图1，依照本发明的无线通信系统100包括多个与网络架构进行通信的移动台。该网络架构包括图1所示的至少一个移动交换中心(“MSC”)102以及至少一个共享接入控制器104。在优选实施例中，无线通信系统100包括这里所示的多个移动台106以及至少一个共享接入控制器104，但是也可以经由通常用于语音和数据通信的任何类型的空中接口和网络元件来进行相互通信。
通过对网络架构进行配置，可以将多个移动台106和/或与之相关的用户分为两个或更多服务等级。对每一个等级来说，其中可以保留预定数量的网络资源，以供移动台和/或用户使用，并且每一个等级的网络资源数量都是由共享接入控制器104控制或者至少是由它来进行监视的。对至少一个等级来说，该等级的移动台可以接入比允许他们接入的预定数量的网络资源的预定数量还要多的网络资源。例如，某个等级的移动台群组可以接入网络架构中的所有信道，但是在该等级中有一定数量的移动台是可以在任何给定时间接入信道的。如果达到许可给该等级的最大信道数量，那么下一个尝试使用网络架构的移动台则只能在该等级的另一个移动台释放了当前使用的信道之后才可以接入信道。应该指出的是，如果当前使用的信道是由该等级的另一个移动台释放的，那么下一个移动台可以使用任何可用信道，而不仅限于刚释放的信道。对用户与资源数量、即信道的比值而言，通过对该比值进行配置，可以将其用于寻找提交使用模式。该服务可以由网络运营商进行配置，也可以由其他那些与无线通信系统100存在利害关系的实体来进行配置。
通常，无线通信系统100的网络架构还包括至少一个基站控制器(“BSC”108)、至少一个归属位置寄存器(“HLR”)110以及至少一个验证中心(“AuC”)112。MSC102是通信系统的网络中心，它主要控制的是往来于其他电话以及公用交换电话网(“PSTN”)114之类的数据系统的呼叫。所述MSC102提供了包括用于用户的注册、验证、位置更新及呼叫路由在内的全部必要功能。HLR110则包含了用户信息，例如关于用户移动台的操作数据的数据库。AuC112确定是否批准每一个用户登录通信系统。如果AuC112批准用户，那么该用户将被允许接入该网络架构。
如下文详细描述的那样，共享接入控制器104是网络架构的一部分，由此可以与一个有线网络相连。对移动台106来说，共享接入控制器104可以充当HLR110以及AuC112。因此，对用于聚集网络资源的服务中的所有功能来说，移动台106是借助共享接入控制器104来进行通信以及其他操作的。
图2显示的是通信系统100中的移动台所能使用的不同的示范性组件。每一个移动台106可以包括处理器202、存储器204、收发信机206以及用户接口208，这些组件耦合在一起，以便实施相应移动台的操作。应该理解的是，在这里既可以将这其中的两个或多个内部组件200集成在单个元件内部，也可以将每一个内部组件的功能分布到多个元件中，而不会对每一个移动台106的操作产生负面影响。
如上所述，每一个移动台106包括处理器202以及存储器204。处理器202对移动台106的常规操作进行控制，其中包括但不局限于处理和产生用于其他每一个内部组件200的数据。存储器204可以包括接入逻辑210和/或通信逻辑212。每一个接入逻辑210以及通信逻辑212都可以包括一个或多个操作指令集，这些指令集可以在计算机可读介质中具体实现，其中所述计算机可读介质包括但不局限于纸张、可编程序门阵列、闪速存储器、专用集成电路(“ASIC”)、可擦可编程序只读存储器(“EPROM”)、只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁介质、以及光介质。诸如客户应用之类的接入逻辑电路210与共享接入控制器104交换必要信息，以便接入网络架构中的网络资源。对调制解调器之类的通信逻辑212而言，它将会提供必要指令，以便经由收发信机206来与网络架构进行恰当通信。
每一个移动台106还包括收发信机206，该收发信机提供的是与BSC108和/或其他移动台106之类的其他实体进行通信的能力。在优选实施例中，收发信机206依照若干标准中的至少一个标准并且经由天线来进行操作，以便与恰当架构进行通信，其中这些标准包括但不局限于模拟、数字或双模通信系统协议。然而如上所述，收发信机206也可以经由自组网络来提供点到点通信。
每一个移动台106还包括用户接口208。用户接口208可以包括视频接口216、音频接口218和/或机械接口220。视频接口216的实例包括显示器和相机，音频接口218的实例包括扬声器和麦克风，机械接口220的实例则包括数字键盘、触摸板、触摸屏、选择按钮、振动机构以及触觉传感器。
参考图3，共享接入控制器104与网络架构进行通信或者属于该架构的一部分，并且该控制器包含了不同的内部组件300。应该理解的是，移动台106既可以直接经由网络架构来与共享接入控制器104进行通信，也可以经由另一个设备与之进行通信。共享接入控制器104包括处理器302、存储器304以及网络接口306，其中这些组件通过耦合在一起来实施服务器操作。作为选择，共享接入控制器104还可以包括用户接口308，由此可以在安装、操作和/或维护服务器的时候与用户交互信息输入和输出。应该理解的是，在单个元件内部可以集成两个或多个此类内部组件300，此外也可以将每一个组件的功能分布到多个组件，而不会对共享接入控制器104的操作带来负面影响。
如上所述，共享接入控制器104包括处理器302以及存储器304。处理器302对共享接入控制器104的常规操作进行控制，其中包括但不局限于处理和产生用于各个其他内部组件300的数据。存储器304可以包括等级定义310、网络资源接入计数器312(在下文中将其称为信道接入计数器)312以及用户数据314。存储器304中的每一个部分都可以包括一个或多个操作指令集，这些指令集可以在计算机可读介质中实施，其中所述计算机可读介质包括但不局限于纸张、可编程序门阵列、闪速存储器、ASIC、EPROM、ROM，RAM、磁介质以及光学介质。
存储器304中的等级定义310包括但不局限于无线通信系统100中的各个移动台等级的配置信息。特别地，该等级定义310标识的是网络资源最大数量，由此对应的是每一个等级的移动台在任何指定时间可以使用或接入的网络资源的最大数量。相应的，每一个等级定义316可以包括等级标识字段以及与等级标识字段相关联的网络资源最大数量字段。
对存储器304的网络资源接入计数器312、即信道接入计数器来说，该计数器包括但不局限于无线通信系统100中每一个移动台等级的追踪信息。特别地，信道接入计数器312标识的是网络资源的当前数量，它与每一个等级的移动台所使用或接入的网络资源的当前数量相对应。相应地，每一个信道接入计数器318可以包括等级标识字段以及与等级标识字段相关联的网络资源当前数量字段。
存储器304的用户数据库314包括但不局限于为使用无线通信系统100的移动台106和/或用户所收集的信息。特别地，用户数据库314标识的是为使用无线通信系统100的每一个移动台和/或用户所订立的等级。在替换方案中，用户数据库314可以将一个默认等级指定给任何一个不与特定等级相关联的用户。用户数据库314中的每一个用户记录都可以包括移动台标识字段和/或用户标识字段，以及与移动台标识字段和/或用户标识字段相关联的等级标识。
参考图4，该图中提供的是用于描绘共享接入控制器104的示范性逻辑流程的流程图。从步骤402开始，共享接入控制器104会与移动台106交换信息，并且会在步骤404中确定移动台已经通电并处于空闲模式。在空闲模式中，移动台106并没有经由网络架构而与另一个设备进行通信，因此不需要网络资源。在此后的某个时间，共享接入控制器104在步骤406中接收到来自移动台的网络资源接入请求或信道接入请求。该网络资源接入请求包括但不局限于移动台标识和/或用户标识。然后，共享接入控制器104会在步骤408中借助网络架构来确定是否移动台106是有效的操作设备。在替换方案中，共享接入控制器104可以确定与移动台106相关联的用户是否为预订使用网络架构的有效用户。如果移动台106和/或用户无效，那么在步骤410，共享接入控制器104向移动台发送拒绝消息，并且在步骤406中等待另一个来自移动台的请求。
如果移动台106和/或用户有效，那么在步骤412中，共享接入控制器104检查用户数据库314，以便确定与移动台标识和/或用户标识相对应的等级标识。接下来，在步骤414中，共享接入控制器104检查等级定义310以及信道接入计数器312，以便确定与所述等级标识相对应的网络资源最大数量以及网络资源当前数量。然后，在步骤416中，共享接入控制器104判定如果将网络资源分配给当前请求接入的移动台106，那么该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量、即网络资源当前数量是否将会超出允许该等级的移动台接入网络资源的等级数量、即网络资源最大数量。如果不会的话，那么在步骤418中，共享接入控制器104向移动台106发送拒绝消息，并且在步骤406中等待另一个来自移动台的请求。否则，在步骤420中，共享接入控制器104递增信道接入计数器，尤其是与移动台106的等级相对应的网络资源当前数量，并且在步骤422中向移动台发送应答消息，以及在步骤424中向移动台分配网络资源。
在将网络资源分配给移动台106而使移动台可以经由网络架构完成呼叫之后，共享接入控制器104在步骤426中等待来自移动台和/或MSC102的用于指示呼叫终止的信号。在接收到用于指示呼叫终止的信号之后，共享接入控制器104在步骤428中递减信道接入计数器，尤其是与移动台106的等级相对应的网络资源当前数量。此后，共享接入控制器104在步骤406中等待另一个来自移动台106的请求。
参考图5，该图提供的是用于描绘移动发起端呼叫的优选过程的消息序列图。如图5所示，移动交换中心和/或归属位置寄存器(“HLR/MSC”)102、110以及共享接入控制器104是依照本发明来提供网络资源受限接入的主要实体。然而，其他组件同样可以提供用于对网络资源进行受限接入的补充功能，这其中包括但不局限于基站控制器(“BSC”)108、验证中心(“AuC”)112以及公共交换电话网(“PSTN”)114。
对移动发起端呼叫来说，移动台106是在步骤502发起呼叫的。特别地，移动台的通信逻辑响应于来自用户接口208的输入并且经由收发信机206而发起呼叫。响应于发起呼叫，移动台106在步骤504中向共享接入控制器104发射诸如信道请求之类的网络资源请求。如上文中参考图4所述，在步骤506中，共享接入控制器104在向移动台106返回一个针对网络资源请求的响应之前执行若干不同步骤。如果针对网络资源请求的响应是否定的，那么该呼叫将不被接通。另一方面，如果响应是肯定的(如图5所示)，那么在接收到肯定响应之后，移动台106在步骤508中向MSC/HLR102、110发射一个发起信号。接下来，在步骤510中，MSC/HLR102、110为移动台106分配业务网络资源，并且向移动台106返回一个用于标识所述业务网络资源的业务网络资源指定信号。此后，呼叫会在步骤512结束，移动台106则经由MSC/HLR102而与远端设备进行通信。
呼叫可以由移动台106和/或与移动台进行通信的远端设备终止。如果由移动台106结束呼叫(如图5所示)，那么响应于从用户接口208接收到输入，移动台的通信逻辑212在步骤514中经由收发信机206来结束呼叫。然后，在步骤516中，移动台106向MSC/HLR102、110发射释放信号。接着，MSC/HLR102、110确定呼叫已经终止以及已分配的网络资源已经或者将被释放，作为响应，MSC在步骤518中向移动台106返回一个释放应答。响应于接收到释放应答，移动台106会在步骤520中向共享接入控制器104发射释放网络资源信号。此后，共享接入控制器104会在步骤522向移动台106返回释放网络资源应答。
参考图6，该图提供的是用于描绘专为移动终止呼叫提供的优选过程600的消息序列图。对这个移动终止呼叫来说，该呼叫是由远程设备发起并且通过网络架构而与移动台106相连的，其中所述网络架构包括但不局限于MSC/HLR102、110。特别地，在步骤602中，MSC/HLR102、110向共享接入控制器104发射信道请求之类的网络资源请求。在向MSC/HLR102、110返回针对所述网络资源请求的响应之前，共享接入控制器104在步骤604中执行若干个不同步骤。如果该响应表示信道不可用，则不接通呼叫。另一方面，如果该响应表示的是信道可用(如图6所示)，那么MSC/HLR102、110在步骤606中向移动台106发送寻呼之类的呼叫信号。响应于接收到呼叫信号，移动台106的用户接口208在步骤608向其用户提供呼叫指示并且等待来自用户的呼叫认可。如果用户不认可该呼叫，则不接通呼叫。然而，如果用户接口208接收到来自用户的呼叫认可(如图6所示)，那么移动台106在步骤610中向MSC/HLR102、110发送连接信号。接下来，MSC/HLR102、110在步骤612向移动台106分配业务网络资源，并且向移动台返回一个用于标识所述业务网络资源的业务网络资源指定信号。此后，呼叫在步骤614终止，并且移动台106经由MSC/HLR102、110来与远程设备进行通信。
呼叫可以由移动台106和/或与移动台进行通信的远程设备终止。在由移动台106结束呼叫的情况下(如图6所示)，则响应于接收到来自用户接口208的输入，移动台的通信逻辑212在步骤614中经由收发信机206来终止呼叫。然后，移动台106在步骤616中向MSC/HLR102、110发射释放信号。接着，MSC/HLR102、110确定呼叫已经终止以及已分配的网络资源已经或者将被释放，作为响应，MSC在步骤618中向移动台106返回一个释放应答。响应于接收到释放应答，移动台106在步骤620中向共享接入控制器104发送释放网络资源信号。此后，共享接入控制器104会在步骤622向移动台106返回释放网络资源应答。
参考图7，该图提供的是用于描绘专为对等释放呼叫提供的优选过程700的消息序列图。如上所述，呼叫可以由移动台106和/或与移动台进行通信的远程设备终止。对等释放呼叫的优选过程700适合的是这样的情况下，其中无论呼叫是由移动台发起还是由移动台终止，所述呼叫都会由与移动台106进行通信的远端设备终止。相应地，图7中的步骤可以替换图5中的步骤516～522以及图6中的步骤618～624。
特别地，移动台会在步骤702接收一个来自MSC/HLR102、110的释放信号。呼叫则由远端设备终止并且将会通过网络架构而与移动台106断连，其中所述网络架构包括MSC/HLR102、110。接着，移动台106了解到呼叫已经终止并且已经或者即将释放已分配的网络资源，作为响应，移动台在步骤704向MSC/HLR102、110返回一个释放应答。在向MSC/HLR102、110发射了释放应答之后，移动台106在步骤706向共享接入控制器104发射一个释放网络资源信号。在替换方案中，移动台106可以同时向MSC/HLR102、110发射释放应答以及向共享接入控制器104发射释放网络资源信号。此后，共享接入控制器104在步骤708中向移动台106返回一个释放网络资源应答。
虽然在这里说明并描述了本发明的优选实施例，但是应该理解，本发明并不局限于此。在不脱离附加权利要求所定义的本发明的实质和范围的情况下，本领域技术人员可以想到多种修改、改变、变化、替换以及等价方案。
权利要求
1.一种用于为移动台提供网络资源受限接入的共享接入控制器，包括接口，该接口被配置成从某个等级的移动台接收要求接入任何可用网络资源的请求；以及处理器，该处理器与该接口相耦合，并且被配置成在确定该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量将会超出允许该等级的移动台所接入的网络资源的等级数量情况下作出响应，拒绝所述请求。
2.根据权利要求1所述的共享接入控制器，其中该处理器被配置成在确定网络资源当前数量不小于网络资源等级数量的情况下作出响应，接受所述接入请求。
3.根据权利要求1所述的共享接入控制器，其中即使先前已经将至少一个可用网络资源分配给了该等级的移动台，所述针对任何可用网络资源的接入请求仍被拒绝。
4.根据权利要求1所述的共享接入控制器，其中网络资源的总数量大于网络资源的等级数量。
5.根据权利要求1所述的共享接入控制器，还包括存储器，其中该存储器包含了用于将等级标识与网络资源的等级最大数量相关联的等级定义、将等级标识与网络资源的当前数量相关联的信道接入计数器、以及将用户标识与等级标识相关联的用户数据库。
6.一种用于为移动台提供网络资源受限接入的方法，该方法包括从某个等级的移动台接收要求接入任何可用网络资源的请求；确定该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量是否将会超出允许该等级的移动台所能接入的网络资源的等级数量；以及响应于确定网络资源的当前数量将会超出网络资源的等级数量，拒绝所述接入请求。
7.权利要求6的方法，还包括响应于确定网络资源当前数量不小于网络资源等级数量，接受所述接入请求。
8.权利要求6的方法，还包括识别至少一个可用的网络资源。
9.权利要求8的方法，还包括响应于要求接入任何可用网络资源的先前请求而将至少一个网络资源分配给该等级的移动台。
10.权利要求6的方法，还包括在拒绝该等级的移动台接入特定网络资源之后，将这个特定的网络资源分配给不同等级的不同移动台。
11.一种用于接收无线通信系统的网络资源受限接入的移动台，该移动台包括收发信机，它被配置成接收任何针对可用网络资源的请求，并且接收任何针对该请求的响应，其中所述响应是以该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量是否超出允许该等级的移动台所能接入的网络资源的等级数量为基础的。
12.一种用于为一些移动台提供网络资源受限接入的无线通信系统，包括第一组移动台，该组移动台能够接入多个网络资源；以及第二组移动台，该组移动台只能在第二组移动台所接入的网络资源当前数量并未超出允许第二组移动台所能接入的网络资源等级数量的任何指定时间接入多个网络资源。
全文摘要
在这里提供的是一种无线通信系统(100)的共享接入控制器，以便为移动台(106)提供网络资源的受限接入。该控制器(106)包括一个被配置成从某个等级的移动台(106)接收要求接入任何可用网络资源的请求接口(306)，以及一个处理器(302)，其中该处理器被配置成在判定该等级的移动台所接入的网络资源的当前数量将会超出允许该等级的移动台所接入的网络资源的等级数量情况下做出响应，从而拒绝请求。同样，移动台(106)包含了一个收发信机(206)，它被配置成发射一个要求接入任何可用网络资源的请求，并且接收一个针对该请求的响应，其中所述响应是以控制器的上述判定为基础的。
文档编号H04M1/66GK1799248SQ200480015077
公开日2006年7月5日 申请日期2004年4月22日 优先权日2003年5月30日
发明者尼尔·C·福斯特, 阿兰·P·萨尔兹曼, 马修·G·萨莫奈克 申请人:摩托罗拉公司