专利名称：用于在无牌照的无线电接入网络中将移动站分配给核心网络的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是将无牌照的无线电接入网络与蜂窝通信系统结合使用。
背景技术：
对GSM、UTMS或CDMA2000之类的移动通信系统来说，这些系统通常由核心网络部分以及与核心网络部分相连的多个基站组成。每个基站都被指定给一个特定覆盖区域，该区域的大小由基站功率、区域中的可能用户数量及其所处地形决定。基站覆盖区域内部的移动站能够使用由恰当许可机构确定的预定无线电频率来与基站建立无线电连接，由此可以与所述移动通信网络以及与之相连的其他固定或移动网络中的其他用户进行通信。
无牌照的无线电接入网络为蜂窝移动通信系统提供了额外的接入点。这些接入网络通常包括经由常规网络接口(例如GSM网络的A接口或Gb接口)与蜂窝移动通信系统中的核心网络节点相连的接入控制器。当从核心网络部分查看时，这个接入控制器很像常规接入网络中的基站子系统。该接入控制器与多个低功率的无牌照接入收发信机或是接入点相连，其中每个接入收发信机或是接入点都能够支持与移动站MS之间的无牌照无线电连接。恰当的无牌照无线电格式包括数字增强无绳电话(DECT)、无线LAN和蓝牙。对经过适配而可以在标准的空中接口(例如Um接口)和无牌照无线电接口上工作的移动手机来说，其意味着用户在所有环境中都仅仅需要一部电话。优选地，接入链路是经由宽带分组交换网络连接到接入控制器的。在理想情况下，接入网络使用的是具有恰当的无牌照无线电接入点的已有宽带网络，该接入点则通常被提供而使用户能够访问因特网。由此，能与接入点建立无牌照无线电链路的移动站可以经由宽带网络而与接入控制器建立连接。在欧洲专利申请00125076.0中对这种无牌照无线电接入网络进行了描述。
接入点是一些低功率单元，因此具有小范围并且覆盖区域很小。它们很容易经由连至宽带网络的连接来安装，如有必要，这些接入点也可以重新定位在同一个相连的宽带网络中的另一个点上。这种灵活性意味着与同一个接入控制器相连的接入点可以处于在间隔很大的位置。因此，单个接入控制器可以对具有处于众多不同位置或路由区域的相邻公共移动网络基站的接入点进行控制。由于切换处理需要在所有相邻小区中定义小区标识，因此，这样做将会导致无牌照无线电接入网络与公共许可移动网络之间的交互作用复杂化。这样一来，当安装或修改无牌照无线电接入网络时，公共许可移动网络和无牌照无线电接入网络中需要的配置将会非常重要。除了安装简易性之外，这样做无疑还会限制无牌照无线电接入网络的规模，而这转而限制了接入控制器的使用效率。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提高无牌照无线电接入网络中的接入控制器的使用效率。
这个目标以及其他目标是在附加权利要求定义的无牌照无线电接入网络控制器以及移动通信网络中实现的。
特别地，在这里提出了一种适于至少一个公共许可移动通信网络的核心网络部分通信的无牌照无线电网络控制器。该控制器与宽带分组交换网络相连，并且被适配成与移动站交换消息所述移动站则经由无牌照无线电接口而与同样连接到所述宽带分组交换网络的接入点进行通信。该接入控制器还被适配成有选择地与核心网络部分内部的多个移动服务交换节点进行通信，并且该控制器包含了一个选择模块，其中该模块被调整成选择多个节点中的一个单个节点，以便经由所述接入网络控制器来与移动站进行通信。
接入控制器可以为若干个移动服务交换节点(GSM标准中的MSC)提供连接，以便路由那些来自和去往与无牌照无线电接入网络相连的移动站的业务量，由此可以在一个或多个核心网络上更好地分发业务量。
在本发明的另一个有利的实施例中，选择模块被适配成存储与移动站地位置和/或标识相关的信息，并且根据移动站信息来选择多个核心网络节点中的一个节点。
这样一来，由于接入网络能够为分布在公共许可移动网络所定义的若干个位置或路由区域上的大量接入点提供服务，并且能够确保将那些去往或来自与这些接入点相连的移动站的业务量路由到公共许可移动网络核心中最恰当的交换节点，因此，接入网络的效率可以得到进一步的提升。
作为位置信息的补充或替换，通过允许选择模块使用那些标识移动站的信息作为选择准则，可以将无牌照无线电接入网络与并非一个而是几个公共许可移动网络结合使用，其中所选择的核心网络节点与移动站标识中标识的移动运营商相对应。这样一来，接入控制器的效率可以得到进一步的提高。此外，针对接入网络所进行的修改也可以更为容易。
从以下关于优选实施例的描述中可以清楚了解本发明的其他目标和优点，这些实施例是参考附图并作为实例给出的。在附图中图1示意性描述了GSM网络的一部分；图2示意性描述了一个依照本发明并与常规GSM网络相连的无牌照无线电接入网络；图3是显示依照本发明并介于移动站与接入控制器之间的信号传递的信号传递图。
具体实施例方式
图1示意性描述了常规GSM网络的一部分。该网络实质上分为核心网络部分20以及以基站子系统BSS10著称的接入部分。图中描述的核心网络20的部件包括移动交换中心或MSC 202、相关联的归属位置寄存器HLR 201、访问者位置寄存器VLR 204以及通用分组无线接入服务交换节点SGSN 203。对本领域技术人员来说，这些常规GSM架构部件的功能和构造都是已知的，并且在这里不对其进行更详细的描述。虽然在图中并未显示，但是本领于技术人员应该理解，核心网络部分还可以包括针对其他移动和固定线路网络的接入，以及经由一个或多个网络节点连至分组和电路交换分组数据网络的接入，其中所述移动和固定线路网络可以是ISDN和PSTN网络，所述分组和电话交换分组数据网络可以是内联网、外联网。
接入部分实质上包括基站子系统BSS 10，在图1中对其中一个基站子系统进行了描述，该基站子系统借助已定义的固定标准A和Gb接口而与核心网络部分20中的MSC 202以及SGSN 203通信。每个基站子系统BSS 10都包括一个基站控制器BSC 203，该控制器经由已定义的Abis空中接口102与一个或多个基地收发信台BTS 101通信。基地收发信台101则经由GSM标准中的Um无线电空中接口与移动站MS 1通信。应该理解的是，虽然在这里将BTS 101和BSC 103描述成是形成了BSS 10中的一个单独实体，但是BSC103通常与BTS101相分离，它甚至可以位于移动服务交换中心MSC202。每一个基地收发信台BTS101都定义了一个覆盖区域，该区域在图1中是用六角形小区104表示的。处于该小区内部的任何移动站MS 1都能与基地收发信台101通信。
现在转到图2，该图描述的是一个经过修改的接入网络30，在下文中会将这个网络作为无牌照无线电接入网络部分来描述。这个无牌照无线电接入网络为移动站1提供了附加手段来接入公共移动通信网络中的核心网络部分20，并且由此可以经由图2中用双向箭头13表示的无牌照无线电接口X来接入其他通信网络。所述无牌照无线电技术指的是任何一种不需要运行移动网络的运营商从恰当管理机关获取许可证的无线电协议。同行，此类无牌照无线电技术必须是低功率的，由此与许可移动无线电服务相比，这种技术的范围相对有限。这意味着移动站的电池寿命将会更长。此外，由于范围很小，因此所述无牌照无线电技术可以是宽带无线电，由此则可以提供改进的语音质量。无线电接口则可以使用任何一种恰当的无牌照无线电协议，例如无线LAN协议(W-LAN)协议或数字增强无绳电话(DECT)。然而较为优选的是使用蓝牙无线电技术，与常规的公共移动网络无线电技术相比，该技术具较大的带宽以及较低的功耗。
蓝牙标准规定的是用于不同设备之间的短程连接的双向数字无线电链路。这些设备配备了一个收发信机，该收发信机可以在大致为2.45GHz的频段上执行发射和接收操作。该波段是全球通用的，其带宽方面的某些变化则是由国家决定的。除了数据之外，可供使用的还有多达三条语音信道。每个设备都具有来自IEE802标准的唯一的48位地址。另外，可供使用的还包括内嵌的加密和验证处理。
接入网络部分30是经由接入点AP 301接入的，其中所述AP被适配成经由蓝牙接口来进行通信。在图2中只描述了一个接入点AP301，但是应该理解，在无牌照无线电接入网络30中可以包括数以百计的此类部件。这种部件借助移动站MS1的无牌照无线电接口部分来处理无线电链路协议，并且该部件包含了定义覆盖区域的无线电收发信机，在下文中，该覆盖区域以类似于常规GSM基地收发信台BTS 101的方式而被定义为微小区304。对接入点AP 301中的无牌照无线电收发信机来说，它所具有的低功率意味着与常规公共许可蜂窝系统中的小区相比，微小区304是相当小的，其覆盖范围只有50～200米。这意味着在办公楼这类相对较小的区域中可以提供几个微小区304。此外，微小区304通常是处于常规公共许可小区104内部的。
经由接入点AP 301所进行的所有通信都是由接入控制器AC 303控制的。接入控制器AC 303提供了核心网络20与移动站1之间的连接。接入点AP 301和接入控制器303的联合功能向核心网络20模拟了BSS10的操作。换句话说，当从核心网络20的节点查看时，由节点AP 301和接入控制器AC 303构成的接入网络部分30与常规接入网络部分10是非常相像的。
接入点AP 301与接入控制器AC 303之间接口是由分组交换宽带网络提供的，该网络可以是一个固定网络。接入点301预期为一个小型设备，其中用户可以购买该设备，并且可以在家中或是办公环境中安装该设备，以便实现针对移动网络的固定接入。然而，接入点301也可以由运营商安装在服务热点中。为了降低运营商方面的安装成本，接入点301与接入控制器303之间的接口优选使用的是已有网络302所提供的连接。恰当的网络可以包括基于ADSL、以太网、LMDS等等的网络。随着此类网络的接入点在公共和商业建筑中的分布日益广泛，此类网络的家庭连接也越来越多地为用户所使用。虽然在图2中并未显示，但是接入点AP 301将会与一个提供连至网络302的连接的网络终端301相连，而接入控制器303则可以连接到网络302的边缘路由器ER，该路由器同样是将网络302连接到其他网络，例如内联网和外联网。网络302上的通信所使用的是网际协议IP，由此可以实施不与网络类型相关联的数据传输。
接入点AP 301可以充当连至无牌照无线电接入网络的专用接入点。在这种情况下，接入点AP 301能够经由无牌照无线电接口X与移动站10独立通信，或是经由宽带网络接口302与接入控制器303独立通信。接入点AP 301使用了标准的协议和功能来确定它应该连接的接入控制器AC 303，并且该接入点还会与该接入控制器303建立以及注册到所述接入控制器。
在替换实施例中，在从接口控制器303和移动站1查看时，接入点301充当的是一个基本上透明的接入点。换句话说，该接入点会在移动站1与接入控制器303之间中继IP级和更高级上的所有信息。它仅仅会影响OSI参考模型层1与2中的无牌照无线电陆地接入层服务之间的转换。相应地，移动站1是在未将接入点识别为连接中的某个节点的情况下与接入控制器303建立连接的。同样，接入控制器303可以直接与移动站1建立连接。
移动站MS1与接入控制器AC303之间经由宽带IP网络302所建立的链路始终是开放的，由此该连接是始终可用的，并且这其中并不需要预留一条信道。特别地，在这里使用了一个传输协议，该协议将会保持移动站MS1与接入控制器AC303之间的连接状态。其中一种恰当的传输协议是传输控制协议(TCP)，但是其他协议也可以使用的，例如用户数据报协议(UDP)或信令控制传输协议。虽然网络302优选为基于IP的网络，但是基于ATM的网络也是可以使用的。特别地，当在网络中使用DSL技术时，由于这些技术是以ATM为基础的，因此这些技术可以直接应用在ATM层的顶部。当然，基于ATM的网络也可用于传输IP，由此可以充当一个基础层。
除了公共移动网络无线电接口之外，在移动站MS1上运行的应用还在移动站1与接入点AP 301之间的蓝牙接口上运行，并且经由IP连接到接入控制器AC303。
接入点AP 301是通过将其插入诸如ADSL或CATV调制解调器之类的恰当调制解调器中的某个端口来接入固定网络302而被安装的。作为选择，接入点AP 301也可以整合在此类调制解调器中。所述端口与一个内联网相对接，该内联网则是在IP层桥接或路由的。
如上所述，接入控制器AC303提供了与核心网络节点相对接的接口。然而，根据本发明，接入控制器AC303并不与单个移动服务交换中心MSC202以及GPRS交换节点SGSN203相连，与此相反，该控制器是与多个此类节点相连的。在图2中，接入控制器AC303与n个MSC201-1～202-n以及n个SGSN 203-1～203-n相连。在任何一个时间，与移动站MS1之间的连接是借助接入控制器而仅仅与一个核心网络节点202、203建立的。然而，接入控制器AC 303将会根据移动站MS1的位置来选择最佳的核心网络节点202、203。为了执行这种选择，接入控制器AC303将会使用图2中示意性描述的选择功能作为与接入控制器AC303相连的独立模块3031。这个选择模块3031可以形成接入控制器AC303的一部分，也可以处于一个可供接入控制器AC303接入的单独位置，例如宽带网络302上。
AC选择模块3031保持了一个数据库，该数据库包含的是与连至无牌照无线电接入网络的所有MS相关联的信息，此外，该模块是使用该信息来选择最合适的核心网络节点的。这个信息涉及的是移动站MS1的位置。
在大多数情况下，接入点AP301的覆盖区域都是通过公共许可网络覆盖小区进入的——实际上在很多情况下，接入点AP定义的小区304是在一个或多个公共许可网络小区104内部的——因此，该位置信息优选标识了移动站MS1最后一次注册的公共许可网络小区。GSM蜂窝系统中的小区是由小区标识符或小区全球标识符CGI定义的。该标识符包含了移动国家代码MCC、移动网络代码MNC、用于标识位置区域的区域代码LAC以及为小区所独有的小区标识符。所标识的位置区域定义了一个单独的移动交换中心MSC202。在分组服务网络中，类似的信息则被用于标识小区。在这种情况下，该标识符包含了用以标识单个GPRS服务节点SGSN203的路由区域代码。由此，选择模块3031将会保持用以将位置区域信息与移动服务交换中心203相映射以及将路由区域信息与GPRS服务节点SGSN203相映射的表格。这样一来，接入控制器303将会从移动站接收相关的位置区域信息或路由区域信息，并且将其与选择模块3031中保持的表格相比较，从而为移动站确定应该将其与哪一个核心网络节点203、304相连。
对那些不在公共许可网络小区104内部或是不与之相邻的接入点AP301来说，节点的标识和位置可被用于选择恰当的核心网络节点。在这种情况下，数据库应该包含关于GSM覆盖范围在接入点AP 301的位置是否可用的信息。该信息可以与接入点AP301的标识和位置相结合。
虽然图2描述的无牌照无线电接入网络是与单个公共许可移动网络中的核心网络部分相连的，但是接入控制器AC303也可以连接到由相同乃至不同运营商操作的几个不同移动核心网络中的节点。在这种情况下，为任何一个单独的移动站选择使用哪一个核心网络节点的处理将会包括移动站及其原籍运营商的标识。对GSM系统来说，该系统中的恰当标识符是国际移动用户标识符IMSI，该标识符有三个部分组成移动国家代码MCC，该代码包含三个数字并且唯一标识了移动用户定居的国家；移动网络代码MNC，该代码包含了用于GSM应用的两个或三个数字，并且它标识的是移动用户的原籍GSM网络(也就是网络运营商)；以及移动用户标识号码MSIN，该号码标识的是GSMPLMN内部的移动用户。对IMSI的前两部分、也就是MCC和MNC来说，它们被用于标识移动运营商。由此，选择模块3031可以使用这些标识符的值来选择恰当的核心网络节点203；203。依据所涉及的移动运营商，这个值可以是指一个为运营商所拥有的核心网络节点，作为选择，它也可以为一个与所述移动站运营商签订协议的运营商所拥有。这个附加选择参数允许几个移动核心网络运营商共享这个无牌照的无线电接入网络。
图3显示的是在移动站MS1与接入控制器AC303之间经由传输接入点AP301所实施的信号传递，其中所述信号传递是选择模块3031获取用于选择所要连接的恰当核心网络节点的数据所必需的。在事件1，移动站与接入点AP建立无牌照无线电链路，同时，移动站将会检索用以标识接入点的信息AP-ID。如果恰当的话，那么这个标识信息还会提供关于接入点AP的位置的信息。其中一种用于实现该目的的方式是使用接入点标识AP-ID作为关键码来定位接入控制器AC303中存储的位置信息。特别地，接入控制器AC303将会保持一个包含了与接入点相关的位置信息的数据库或查找表。一旦接收到接入点标识AP-ID，接入控制器AC303——或选择模块3031——将会使用这个AP-ID来访问用于指示移动站所要连接的核心网络节点的信息。保存在数据库或查找表中的这个位置信息可以采用几种方式获取。特别地，在首次注册到接入控制器AC303时，专用接入点301可以将其位置传递给接入控制器AC303。作为选择，无论接入点AP103是专用还是透明的，它都可以包含某种定位系统，例如全球定位系统GPS，由此能够将其位置信息以经度和纬度的方式直接或是通过移动站MS1报告给接入控制器AC303。然后，这个信息将会保存在接入控制器303中，直至接入点103不再与接入网络相连。
在事件2，移动站向接入控制器AC发送一个连接请求。作为响应，接入控制器AC会在事件3请求位置信息。这个信息包含了移动站最后一次连接的GSM-CGI或是先前相邻的GSM-CGI列表，此外还可以包括接入点标识符，并且有可能包括移动站的国际移动用户标识。这其中的最后两项信息有可能在其他消息中或是出于其他原因而被传递到接入控制器。在这种情况下，接入控制器只需要将这个信息提供给选择模块3031，以便在选择算法中加以使用。所请求的信息是由移动站在事件4传递的。在事件5，选择模块将会使用所提供的信息来选择处于处理移动站MS所发起的事务的最佳位置的核心网络节点202或203。然后，在事件6中将会与核心网络建立连接。在替换过程中，移动站MS1可以提供事件2中主动提供的各种位置信息，即GSM-CGI列表、AP-ID以及IMSI。这种情况下是不需要图3中的事件3和4的。
这个信号传递图代表的是接入点AP301作为上文所述的透明接入点的情况。本领于技术人员应该理解，如果接入点AP301是专用接入点，那么在建立连接之间的信号传递将会分两个阶段执行，第一个阶段是在移动站MS与接入点AP之间执行的，第二个阶段则是在接入点与接入控制器之间执行的。此外，与移动站向接入点询问其接入点标识符所不同，这个信息是在接入点初始连接到无牌照无线电接入网络或是重启的时候通过接入点控制器AC与接入点AP之间的消息交换获得的。
由于移动站MS1是移动的，因此其位置及其用以连接到无牌照无线电接入网络的接入点AP103都有可能改变。这一点将会由移动站MS1使用信息更新消息通知给接入控制器AC303。这个消息通常包含了与新的接入点AP103相对应的新的AP-ID，但是作为选择，如果移动站MS1还在GSM无线电进行主动扫描，那么该校西也可以包含GSM小区标识信息，例如GSM-CGI。已注册移动站位置信息的任何改变都有可能导致接入控制器303或是其选择模块3031将所有其他去往或来自该移动站的事务指引到不同的核心网络节点202、203。
由于这种方案意味着任何一个由移动站发起的事务都是自动经由最恰当的核心网络节点202或203路由的，因此，无牌照无线电接入网络与公共许可移动网络之间的切换将会得到极大简化。特彼得，公共许可核心网络中需要的配置总量将会减至最小。当然，无牌照无线电接入网络的标识必须在与接入控制器AC相连的每个核心网络节点中被定义。
虽然在这里具体参考GSM标准而对依照本发明的方案进行了描述，但是本领域技术人员应该理解，该方案是适用于其他蜂窝网络系统、尤其是UTMS或CDMA2000的，并且该方案在其他蜂窝网络系统中将会提供相同的优点。
权利要求
1.一种适于与至少一个公共许可移动通信网络中的核心网络部分(10)通信并与宽带分组交换网络(302)相连的无牌照无线电接入网络控制器(303)，所述接入控制器(303)适于与移动站(1)交换消息，所述移动站则经由无牌照无线电接口而与连接到所述宽带分组交换网络(302)的接入点(301)通信，其特征在于所述接入控制器(303)适于有选择地与所述核心网络部分内部的多个移动服务交换节点(202)进行通信，并且该控制器包含了一个选择模块(3031)，该模块被安排用于选择所述多个节点中的一个单独的节点，以便经由所述接入网络控制器(303)来与移动站(1)进行通信。
2.如权利要求1所述的网络控制器，其特征在于它还适于有选择地与多个分组服务交换节点(203)进行通信。
3.如权利要求1或2所述的网络控制器，其特征在于所述选择模块(3031)适于存储与所述移动站(1)的位置和/或标识相关的信息，以及根据所述移动站信息来选择所述多个核心网络节点(202；203)中的一个节点。
4.如权利要求3所述的网络控制器，其特征在于所述移动站位置信息包括用于标识所述移动站最后活动时所在的公共许可移动网络小区的信息。
5.如权利要求4所述的网络控制器，其特征在于所述公共许可移动网络小区标识信息包含了GSM全球小区标识符的至少一部分。
6.如权利要求3或5中任何一个权利要求所述的网络控制器，其特征在于所述移动站位置信息包含了用于标识所述移动站(1)在与所述网络控制器(303)通信时所借助的接入点(301)的信息。
7.如权利要求3～6中任何一个权利要求所述的网络控制器，其特征在于所述移动站位置信息包含了用于标识所述移动站的信息。
8.如权利要求7所述的网络控制器，其特征在于所述移动站位置信息包含了GSM国际移动用户标识符中的至少一部分。
9.一种移动通信网络，包括多个公共许可移动通信核心网络以及一个无牌照无线电接入网络，其中每一个核心网络都具有交换节点，并且所述无牌照无线电接入网络包括接入控制器(303)，该控制器适于有选择地与所述交换节点中的任何一个进行通信并与宽带分组交换网络(302)相连，所述接入控制器(303)适于接收来自移动站(1)的消息，所述移动站(1)则经由无牌照无线电接口而与连接到所述宽带分组交换网络(302)的接入点(301)通信，该控制器还包括一个选择模块(3031)，该模块被安排用于选择所述多个交换节点中的一个单独的节点，以便经由所述接入网络控制器(303)来与移动站(1)进行通信。
10.如权利要求9所述的通信网络，其中所述交换节点包括移动服务交换节点以及分组服务交换节点。
11.如权利要求9或10所述的通信网络，其中所述选择模块(3031)适于存储与移动站(1)的标识相关的信息，并且根据所述移动站标识来选择所述核心网络节点(202；203)中的一个节点。
全文摘要
在这里提出了一种无牌照无线电接入网络控制器，该控制器适于与至少一个公共许可移动通信网络的核心网络部分进行通信。该控制器与宽带分组交换网络相连，并且适于与移动站交换消息，所述移动站则经由无牌照无线电接口而与同样连接到所述宽带分组交换网络的接入点进行通信。该接入控制器还适于有选择地与核心网络部分内部的多个移动服务交换节点进行通信，并且该控制器包含了一个选择模块，所述该模块被安排用于选择多个节点中的一个单个节点，以便经由所述接入网络控制器来与移动站进行通信。通过为若干个移动服务交换节点提供连接，可以路由那些去往或来自与无牌照无线电接入网络相连的移动站的业务量，由此能使接入控制器更好地将业务量分发在核心网络上，从而提高其效率。
文档编号H04W88/06GK1954551SQ200480043026
公开日2007年4月25日 申请日期2004年5月13日 优先权日2004年5月13日
发明者H·尼斯卡, J·威伯格, T·奈兰德 申请人:艾利森电话股份有限公司