专利名称：基站与移动交换中心之间的数据传输方法
背景技术：
本发明总体涉及到无线通信系统，并且特别涉及到以低成本方式，集成语音、传真/调制解调器以及分组数据的系统和方法。
商业通信系统的增长，特别是蜂窝无线电话系统的飞速增长迫使系统设计者去寻找一种方法，既能够提高系统容量，又不会令通信质量降低到用户容忍极限度以下。与此同时，用户已经越来越普遍地使用数据传输(而不是语音传输)移动通信设备。能够收发电子邮件并且能够利用网页浏览器实现万维网的接入，这是用户经常讨论的业务，并且也期望无线通信系统能提供这种业务。为了对此做出响应，要求通信系统设计者要找到一种方法，可以有效地把数据信息发送给移动用户，或者从移动用户接收数据信息。
数据通信和语音通信之间存在有本质差异。例如，语音通信对时延的要求比较高(即要求是实时业务)，而数据通信对传输的准确性要求比较高，而对时延的要求可以相对降低。分组数据协议要比电路交换协议更加适用于传输数据，而且分组数据协议已经开始寻找其融入蜂窝通信系统的方法。为了处理频繁的小流量业务或者突发业务(例如那些与因特网浏览相关的业务)，要求分组交换网络最好能够提供移动分组数据业务，这种业务可以由如下标准来定义例如通用分组无线业务(GPRS)、蜂窝数字分组数据(CDPD)以及个人数字蜂窝系统(PDC)。不象电路交换数据业务那样，移动分组数据业务并不要求指定使用特定无线资源。例如在GPRS标准中，每个数据分组中都包含有目标地址，用于建立快速呼叫，并且允许多个用户共同享用无线资源。
在全球移动通信蜂窝系统(GSM)以及数字高级移动电话蜂窝系统(D-AMPS)中，分组业务集成正在进行标准化过程。目前，GSM系统可以提供电路交换数据业务，该业务可以被用于连接外部数据网络。为了使得分组交换数据通信更加有效，需要在GSM系统中引入一种被称做通用分组无线业务(GPRS)的新分组交换数据业务，做为GSM系统的一个组成部分。由于GPRS是GSM系统中的一种业务，因此可能会利用到部分GSM结构。在欧洲电信标准协会(ETSI)文献ETS 300 574种描述了GSM通信系统的这些部分，在此引入做为参考。
GPRS可以允许分组交换通信，而且可以支持无连接协议(例如IP)以及面向连接的协议(例如X.25)。每个信道都被配置用于电路交换或者分组交换业务。采用分组交换数据通信的一个好处在于多个用户可以共享单一的传输资源。这样例如在GSM蜂窝系统中，射频载波的一个时隙可以提供给若干个移动用户使用，实现数据的发送和接收。对于下行链路和上行链路的传输来说，共享传输资源都要受到蜂窝系统网络一侧的管理。
图1说明了一种GPRS系统中所使用的，可以支持电路交换和分组交换业务的示范射频频段。按图1所示，该示范射频频段可以被分为8个时隙。一个时隙可以支持一个语音呼叫，一个传真/调制解调器呼叫，或者一个或多个分组数据用户。例如时隙1被分配给语音呼叫1，而时隙2可以由GPRS用户1-3所共享。
由于GPRS可以允许在单一载波上集成语音和分组数据业务，所以GPRS是非常灵活的。然而它所要求的带宽要明显地高于其它分组数据系统。GPRS要求25KHz/时隙，而其它系统(例如CDPD)只要求10KHz/时隙。
有别于上述的方法，做为D-AMPS一部分的CDPD系统以及PDC系统都提出了不同的提供分组数据通信的方案。在CDPD系统中，特定的基站被专用于处理分组数据传输。这样，语音和分组数据业务就不会被混合在一起了。在PDC系统中，基站内包括单独的用于处理分组数据通信的收发机。这样就象CDPD系统中那样，语音和分组数据业务也不会被混合在一起。
提供分组数据的传统方法不能有效地把分组数据、语音以及传真/调制解调器业务集成在一起。在提供分组数据和语音通信的尝试中，传统系统中需要指定专门的基站、收发机以及信道用于处理分组数据传输。这样所得到的结果是不能有效地利用通信资源。而且由于占用传输信道的代价通常是比较高的，所以这些传统方法不可能降低系统的成本。
因此存在这样一种要求即以低成本方式，实现语音、传真/调制解调器和分组数据通信的集成。
发明概述本发明通过在同一通信协议中提供用于集成分组数据、语音和传真/调制解调器通信的系统和方法，寻求去克服上面所指出的缺点。根据本发明的示范实施例，为了允许在一个TTL帧内集成分组数据和语音、传真/调制解调器信息，需要对传统TTL帧内的未被使用过的模式代码值进行修改。这样就可以更加有效地利用通信资源。
附图简述参考附图，根据随后优选实施例的描述，可以更加明显地看到本发明的上述目的和特征，其中图1说明GPRS系统中，支持电路交换和分组交换业务的示范射频频段；图2说明传统的PDC无线通信系统；图3更加详细地说明图2中给出的基站210和MSC220；图4说明传统TTL帧，其中可以包含语音和/或传输/调制解调器信息或者分组数据信息；以及图5根据本发明的示范实施例，说明基站和MSC。
详细描述在随后的描述中，为了全面地理解本发明，需要提到某些特定细节，例如特定电路、电路元素、技术等等，但这仅仅是出于说明的目的，而不是出于限制本发明的目的。然而很明显，对本领域内的技术人员来说，本发明可以实现在其它的、脱离这些特定细节的实施例中。在其它情况中，为了不对本发明的描述造成混淆，可以省略掉一些公认方法、设备和电路的详细描述。
在此所讨论的示范无线通信系统可以被描述为采用TRA-TRX链路(TTL)协议，其中通过TTL帧来实现基站与移动业务交换中心之间的通信。然而本领域内的技术人员可以理解到，此处所描述的概念也同样适用于其它协议。类似地，某些示范实施例中可以提供有关PDC系统的示范实例，然而此处所描述的技术也同样可以适用于任何系统内的无线基站。
图2说明了传统的PDC无线通信系统。在图2中，传统系统内包括多个移动台(MS)2001-200N，一个基站(BS)210，一个移动交换中心(MSC)200，连接到分组网络(例如因特网)上的分组移动业务交换中心(PMSC)230，以及公共交换电话网(PSTN)240。在操作过程中，多个移动台2001-200N以公知的方式与基站210进行通信。每个移动台2001-200N都能够发送语音、传真/调制解调器数据以及/或分组数据。基站210通过收发机接收来自移动台的信息，处理该信息，并且把经过处理的信息前向发送到MSC 220。本领域的技术人员可以理解到，基站210也可以接收来自MSC 220的信息，并且把这种信息传递给一个或多个移动台。根据这种传统系统，基站内可以包括单独的收发机，独立地用于处理语音和传真/调制解调器通信，以及用于处理分组数据通信。
在MSC220，来自基站210的信息按路由被送到其目标地址(即当信息是语音或传真/调制解调器数据时，该目标为PSTN240，而当信息是分组数据时，则要通过PMSC230到达分组数据网250的目的地)。本领域的技术人员可以理解到，图2中说明的网络中还可以典型地包括其它部件，例如路由器(未示出)，该路由器有助于接收、处理以及发送网络内的信息。而且，图2中所给出的部件个数仅仅是为了简化的目的。无线通信系统内通常会包含多个基站、MSC、PMSC等等。
图3更加详细地说明了图2中所给出的基站210和MSC220。在图3中，基站210内包括两个收发机TRX212和TRX213，分别通过天线215和216，从移动台2001-200N接收信息或者向移动台发送信息。其中一个收发机(例如TRX212)只处理分组数据通信，而另一个收发机(TRX213)处理包括语音和传真/调制解调器传输的通信。基站210还包括控制单元(CU)214，用于控制连接基站210和MSC220之间的线路250上的信息的路由。
MSC220内包括一个代码转换器和速率适配器板(TRAB)222，其中按照公知的方式来处理MSC220所接收到的信息。TRAB222与收发机213相关。这样，TRAB222处理语音和调制解调器/传真信息，并且传递接收来自PSTN240的信息。另一方面，TRX212不与TRAB相关。这样，TRX212几乎就是直接连接到PMSC230。MSC220还包括交换终端电路221、224和225，这些电路可以做为开关，用于把数据传递到其适当的目的地。本领域内的技术人员可以理解到，一个典型基站和MSC一般可以包括更多的部件(多于图3中所说明的部件)，这些部件有助于信息的接收、发送以及处理。
正如上面所指出的，基站210内包括一个用于处理语音和传真/调制解调器通信的收发机TRX213，以及用于处理分组数据通信的收发机TRX212。收发机212和213通过线路250与MSC进行通信。TRX213和TRAB222之间的通信需要利用TTL协议。在题为“信号描述，带IMUX/HR的TRA-TRX”的文献(10/15 14-ANT 244 02，Rev.A)中描述了这种TTL协议，在此引入做为参考，见附录A。另一方面，TRX212和PMSC230之间的通信可以使用不同的协议(此后当做“传统分组数据协议”)。该协议要求在线路250上具备单独的信道。
图4说明了传统TTL帧，其中可以包含语音和/或传真/调制解调器信息。在图4中，传统TTL帧中包括帧头(其中包括同步信息)、两个子帧以及尾帧(tail frame)。每个子帧内包括三个TTL个体以及一个扩展域。术语“TTL个体”被用于标识分配给特定TRX和TRAB组的TTL资源。每个TTL个体包括一个数据域和一个控制域。如上所述，一个特定帧内的每个数据域中都包括语音和/或传真/调制解调器信息。一个TTL个体内的每个控制域都包括如下子域质量信息子域、虚拟数据指示子域、模式代码子域以及循环冗余校验(CRC)子域。
传统意义上讲，TTL协议中利用模式代码子域去标识/区分不同类型和不同速率的业务。在下表1中提供传统的模式代码子域。如表中所示，传统TTL协议中没有使用模式代码值8-14。因此，这些值可被用于修改TTL协议，供未来业务使用。
表1
在表1中，“A-S/FR”表示激活语音全速率模式，“A-S/HR”表示激活语音半速率模式，“T-C/FR”表示连接全速率模式，“T-C/HR”表示连接半速率模式，“N-S/FR”表示非语音全速率模式，以及“N-S/HR”表示非语音半速率模式。
如上所示，传统的TTL协议不能提供在单一TTL帧内集成语音和分组数据信息的能力。这样，TTL帧就只能被专用于语音和/或传真/调制解调器信息，从而导致收发机以及TRAB也仅仅能被专用于语音和/或传真/调制解调器信息。本领域的技术人员可以理解到，由于这种限制，因此会存在如下情况，即传统的TTL帧被发送时，帧内还有可能会存在空闲TTL个体，这样就会浪费了宝贵的通信资源。例如考虑下述情况，从基站向MSC发送语音信息(它会占用四个TTL个体的数据域)以及分组数据(其信息带宽恰好满足两个TTL个体的数据域)。利用传统TTL协议，语音信息可以可以在TTL帧内例如TTL个体0、1、3和4中传递，留下TTL个体2和5未被占用。即使分组数据可以在两个TTL个体的数据域内传输，占用TTL个体2和5，传统TTL协议也会拒绝分组数据传输，并且要求利用单独的MSC到BS的信道，经过传统分组数据协议来传递分组数据。
这样在无线通信环境中，传统提供分组数据通信的尝试会导致需要特定基站、收发机或信道被用于处理这种通信。这些传统方法不能有效利用通信资源。本发明可以以低成本方式，提供集成语音、传真/调制解调器和分组数据通信的方法和系统。
图5根据本发明的示范实施例，说明基站310和MSC320。如图所示，基站310内包括两个收发机TRX312和TRX313，它们分别通过天线315和316与一个或多个移动台进行通信。根据本发明，两个收发机312和313都能够处理分组数据、语音和传真/调制解调器通信。类似于上面图3所说明的系统，控制单元(CU)314控制连接基站310和MSC320的线路250上的信息的传递。示范MSC320中包括两个代码转换器和速率适配器板，TRAB322和TRAB323。根据本发明，TRAB322和TRAB323能够处理分组数据、语音和传真/调制解调器信息。这样，每个TRAB都被连接到PMSC230和PSTN240。对于上面提到的语音和/或传真/调制解调器传输来说，TRAB按照公知的方式来处理信息。另一方面，对于分组数据传输来说，TRAB简单地把数据按路由传递到其期望的目标地址。可以修改传统的TRAB，通过软件编程，来执行上面所提到的功能。
类似于传统的系统，基站310和MSC320之间利用TTL协议进行通信。然而根据本发明，TTL协议允许把分组数据、语音和传真/调制解调器集成在单一时隙中。本发明利用TTL个体控制域内未被使用的模式代码值8-13去指示分组数据信息。表2中说明TTL协议的新模式代码值8-13。
表2
本领域的技术人员可以理解到，上面给出的模式代码仅仅出于示范的目的，而且为了满足特定的网络需求，应该可以按照其它的方式去修改模式代码。
随后实例中说明了本发明的好处。再次假设基站要向MSC发送语音信息(占用四个TTL个体的数据域)以及分组数据(其信息带宽占用两个TTL个体的数据域)。根据传统技术，语音信息以及分组数据必须要在单独的MSC到BS信道中进行传输，其中在语音传输中包括一对TRAB-TRX组，在分组数据传输中包括另外一个TRX。然而根据本发明，需要利用单个TRX-TRAB组以及单个MSC到BS信道去发送语音信息和分组数据。而且对TTL协议进行修改，可以允许分组数据在一个TTL帧内，与语音和/或传真/调制解调器信息一起被传输。这样的结果是，可以更加有效地利用宝贵的通信资源。
用于在单个TTL帧内集成分组数据、语音和传真/调制解调器通信的上述系统和方法，可以很容易地以低成本方式来实施。该分组数据/语音/传真/调制解调器的集成过程可以通过软件编程的方法来实现，而不需要更换硬件部件。通过在一个TTL帧内集成分组数据、语音和传真/调制解调器通信，本发明可以更加有效地使用信息带宽。本发明也能允许配置单一收发机，去处理分组数据、语音和传真/调制解调器通信，由此可以取消对专用收发机的需要。这样的结果是，本发明可以有效地利用通信资源。
以上描述了本发明的原理、优选实施例和操作模式。然而本发明不应被限制于上述讨论的特定实施例。这样上述的实施例应该被当做说明，而不是限制本发明的用途，而且本领域的技术人员应该可以理解到，可以对这些实施例做各种变化，而没有脱离随后权利要求所定义的本发明的范围。
权利要求
1.一种利用通信协议在基站和移动业务交换中心之间传输数据和非数据信息的方法，该方法包括如下步骤在该通信协议内的该单一帧中传输该数据和该非数据信息。
2.权利要求1的方法，其中该非数据信息是语音信息。
3.权利要求1的方法，其中该非数据信息是传真/调制解调器信息。
4.权利要求1的方法，其中该通信协议是TTL协议。
5.权利要求4的方法，其中该单一帧内包括多个个体，而且该个体当中的至少一个个体去承载该数据，该个体中的至少一个个体去承载该非数据信息。
6.权利要求5的方法，其中每个个体中包括多个子域，而且至少其中一个子域用于标识该个体是承载数据还是承载非数据信息。
7.一种系统，包括用于在通信协议的单一帧内传输数据和非数据的装置；用于接收该单个帧的装置，用于把该数据按路由传递到第一目标地址，并且用于把该非数据信息按路由传递到第二目标地址。
8.权利要求7的方法，该非数据信息是语音信息。
9.权利要求7的方法，该非数据信息是传真/调制解调器信息。
10.权利要求7的系统，其中该非数据信息是语音和传真/调制解调器信息。
11.权利要求7的系统，其中该通信协议是TTL协议。
12.权利要求11的方法，其中该单个帧内包括多个个体，该个体当中的至少一个个体去承载该数据，而且该个体中的至少一个个体去承载该非数据。
13.权利要求12的方法，其中每个个体中包括多个子域，而且至少其中一个子域用于标识个体是承载数据还是承载非数据信息。
14.权利要求7的系统，其中该第一目标地址是分组数据网络，该第二目标地址是电话网络。
15.一种基站，包括至少一个收发机，用于处理数据和非数据信息，并且根据通信协议把该数据和非数据信息按路由进行传递，其中该通信协议内的单一帧中的数据和非数据信息都要经过该至少一个收发机的传递。
16.权利要求15的基站，其中该通信协议是TTL协议。
17.权利要求16的基站，其中该单个帧内包括多个个体，该个体当中的至少一个个体去承载该数据，而且该个体中的至少一个个体去承载该非数据。
18.权利要求17的系统，其中每个个体中包括多个子域，而且至少其中一个子域用于标识该个体是承载数据还是承载非数据信息。
全文摘要
本发明提供在同一通信协议中集成分组数据、语音和传真/调制解调器通信的系统和方法。根据本发明的示范实施例,为了允许在一个帧内集成分组数据与语音和传真/调制解调器信息,需要修改传统TTL帧内未被使用的模式代码值。因此得到结果,可以更加有效地利用通信资源。
文档编号H04L29/06GK1332941SQ99815359
公开日2002年1月23日 申请日期1999年12月14日 优先权日1998年12月31日
发明者B·舍奎斯特－艾利松, I·约翰松 申请人:艾利森电话股份有限公司