專利名稱：將基站連接到蜂窩系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括基站系統(tǒng)的蜂窩無線系統(tǒng)，前述基站系統(tǒng)包括基站控制器和至少一個基站作為網(wǎng)元，在該蜂窩無線系統(tǒng)中，基站控制器控制至少一個基站。
本發(fā)明還涉及一種將基站連接到包括基站系統(tǒng)的蜂窩無線系統(tǒng)的方法，前述基站系統(tǒng)包括基站控制器和至少一個基站作為網(wǎng)元，在該方法中，基站控制器控制至少一個基站。
對數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的需求在不斷增長。這尤其涉及無線數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，例如蜂窩無線系統(tǒng)，用戶希望生成的業(yè)務更加復雜，例如各種數(shù)據(jù)業(yè)務。
典型的蜂窩無線系統(tǒng)包括固定基站網(wǎng)絡，其中用戶終端與系統(tǒng)的一個或多個基站通信。此外，蜂窩無線系統(tǒng)包括控制基站的基站控制器，以及移動業(yè)務交換中心。在蜂窩無線系統(tǒng)中，眾所周知，連接蜂窩無線系統(tǒng)的多個基站，使得多個基站能夠由一個基站控制器利用電信連接通過固定連接，例如電纜或者固定安裝的無線鏈路，進行控制。
目前眾所周知，網(wǎng)元間的傳輸連接一般通過2Mbit/s連接，即PCM(脈沖編碼調(diào)制〕鏈路來實現(xiàn)。在最壞的情況下，運營商用于傳輸?shù)?Mbit/sPMC鏈路被占用，上述容量的增加需要引入新的PCM鏈路。這種處理不僅成本昂貴，而且難以實現(xiàn)。
現(xiàn)有技術(shù)方案使得網(wǎng)絡中基站間的電信連接的數(shù)量，即網(wǎng)絡配置，能夠被手工改變，但需要維護人員前往需要改變的所有基站。這相當費力，并且這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)無法靈活改變網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。例如，無法按照業(yè)務量最重的基站每天改變不同基站的傳輸容量。最理想的是市區(qū)和市郊的移動電話運營商具有這種特性。
現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的另一缺點是，由于網(wǎng)絡傳輸連接的手工配置，現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡難以管理，因為無法從一點管理網(wǎng)絡，在需要改變網(wǎng)絡配置時，必須單獨訪問基站。
本發(fā)明的目的是提供一種蜂窩無線系統(tǒng)，以解決上述問題。這可以通過前序中描述的蜂窩無線系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特征在于，在蜂窩無線系統(tǒng)中，網(wǎng)元通過采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)絡來連接。
本發(fā)明的另一目的是提供一種蜂窩無線系統(tǒng)中的基站安裝方法以解決上述問題。這同樣通過前序中描述的方法來實現(xiàn)，其特征在于，網(wǎng)元通過采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)絡來連接，每個網(wǎng)元具有唯一的網(wǎng)元地址，使用分組協(xié)議的所述信息網(wǎng)絡的網(wǎng)絡配置信息在連接到信息網(wǎng)絡的配置服務器中維護，連接到網(wǎng)絡的新基站首先與配置服務器聯(lián)系，配置服務器將網(wǎng)絡配置信息傳送給基站。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例在相關(guān)的權(quán)利要求書中公開。
分組交換是這樣一種方法，其中通過以分組方式發(fā)送數(shù)據(jù)來建立用戶之間的連接，分組除了實際數(shù)據(jù)之外，還包括地址數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。多個連接可以同時使用同一傳輸連接。在最近幾年中，對分組交換無線系統(tǒng)的使用進行了研究，尤其是對數(shù)據(jù)發(fā)送進行了研究。如果只需要傳輸分組，則不必分配數(shù)據(jù)傳輸連接的全部時間。其結(jié)果大大降低了成本，在構(gòu)造和使用網(wǎng)絡時所需的容量較小。
本發(fā)明的基本思想是基站基于分組協(xié)議，例如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)使用數(shù)據(jù)傳輸，基站系統(tǒng)包括自動配置的基站。該系統(tǒng)包括使用因特網(wǎng)協(xié)議，即IP信息網(wǎng)絡的已知網(wǎng)元，例如基站，基站控制器和移動業(yè)務交換中心，已經(jīng)新網(wǎng)元，即配置服務器。在新基站連接到網(wǎng)絡時，它首先聯(lián)系配置服務器以獲取網(wǎng)絡配置信息，即最近的基站控制器和其它相關(guān)網(wǎng)元的IP地址信息?；镜牡乩碜鴺嗽诎惭b基站時就已輸入基站，因此，在引入基站時，將它們發(fā)送給配置服務器。配置服務器還可以直接根據(jù)其IP地址估計基站的位置。當基站有最近的基站控制器的IP信息網(wǎng)絡地址時，它可以建立到基站控制器的O&M(運營和維護)和信令連接，基站控制器開始以已知方式控制基站?；究刂破骱＠没镜奈恢眯畔矸峙錈o線頻率給基站。
本發(fā)明的蜂窩無線系統(tǒng)和在蜂窩無線系統(tǒng)中安裝基站的方法具有多個優(yōu)點。蜂窩無線系統(tǒng)和在蜂窩無線系統(tǒng)中安裝基站的方法使得IP信息網(wǎng)絡可用的地方都能夠快速地自動安裝基站。利用基于IP自動配置的基站，移動通信網(wǎng)可以在不進行實際網(wǎng)絡擴展的情況下實現(xiàn)臨時擴展。這在例如大音樂會、體育事件、會議和群眾在相對較短的時間內(nèi)聚集在較小區(qū)域的其它情況下非常有用。在構(gòu)造新的信息網(wǎng)絡時，也可以利用已有的基于IP的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。因此，它可以用于蜂窩網(wǎng)元。
此外，本發(fā)明的一個優(yōu)點是，基站變得更快和更易于安裝，因為基站安裝人員必須執(zhí)行的過程數(shù)量得以減少，并且實現(xiàn)自動化。此外，基站安裝人員不必知道整個基站網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法減少了基站網(wǎng)絡中的差錯和錯誤的功能。
下面結(jié)合附圖，通過優(yōu)選實施例詳細描述本發(fā)明，在附圖中

圖1示出了具有自動配置基站的基于IP的蜂窩無線系統(tǒng)；圖2a和2b通過例子示出了語音和數(shù)據(jù)分組的單元數(shù)據(jù)分組；以及圖3示出的基于IP的基站系統(tǒng)還包括到其它信息網(wǎng)的網(wǎng)絡連接。
下面以GSM網(wǎng)絡為例來描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于此。
圖1示出的基于IP的蜂窩無線系統(tǒng)包括基站系統(tǒng)(BSS，基站子系統(tǒng))。在網(wǎng)元方面，基站系統(tǒng)包括基站控制器(BSC)102和至少一個基站(BTS，基站)100。在蜂窩無線系統(tǒng)中，基站控制器102控制至少一個基站100。采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)最好是因特網(wǎng)協(xié)議，即IP信息網(wǎng)，網(wǎng)元地址是IP信息網(wǎng)絡地址，即IP號碼。
本發(fā)明的基本思想在于，蜂窩無線系統(tǒng)采用基于分組協(xié)議，例如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)的數(shù)據(jù)傳輸。在最優(yōu)選的實施例中，至少蜂窩無線系統(tǒng)的網(wǎng)元100和102通過采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)連接。網(wǎng)元的操作基于網(wǎng)絡配置信息和IP地址信息，換句話說，每個網(wǎng)元具有唯一的網(wǎng)元地址，該地址附在發(fā)送的分組上，根據(jù)該地址將信息發(fā)送到正確的網(wǎng)元。例如，基站100需要最近的基站控制器102以及其它相關(guān)網(wǎng)元的IP地址信息，才能與網(wǎng)元通信，發(fā)送并接收呼叫。已知的蜂窩無線系統(tǒng)網(wǎng)元包括基站100，基站控制器102，移動業(yè)務交換中心106，語音編碼單元(TC，變碼器)108，即變碼器單元，即TRAU(變碼器/速率適配器單元)單元，以及按照本發(fā)明的新單元，配置服務器(CFS)104。這些網(wǎng)元采用因特網(wǎng)協(xié)議，即IP信息網(wǎng)116。
移動業(yè)務交換中心106是屬于移動通信網(wǎng)的設備，它中轉(zhuǎn)移動通信網(wǎng)中的電信連接，之后，將其轉(zhuǎn)接到其它電話網(wǎng)。移動業(yè)務交換中心106通常用于，例如監(jiān)控和控制基站系統(tǒng)的操作，觀察移動臺在移動業(yè)務交換中心區(qū)域的位置，維護連接，將連接發(fā)送到其它信息網(wǎng)絡，并且為呼叫選擇路由。移動業(yè)務交換中心106與基站控制器102通信，后者則與基站通信。蜂窩無線系統(tǒng)的物理連接可以有所變化，換句話說，信息可以在網(wǎng)絡中通過不同路由進行物理傳輸，這取決于給定時刻哪個路由正好空閑，但是邏輯連接總是IP網(wǎng)絡，即因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡116。因此，信息總是邏輯上傳送到同一地址，與信息通過哪個路由到達無關(guān)。語音編碼單元108充當編碼轉(zhuǎn)換器，換句話說，它對語音進行編碼和解碼。
蜂窩無線系統(tǒng)網(wǎng)元的基站100是自動配置的，換句話說，自動實現(xiàn)一些功能，利用這些功能擴展系統(tǒng)，即硬件配置，改變不同部件，識別其分配。每個基站100的參數(shù)可以手工配置，包括IP地址。這種地址包括基站100的唯一的IP地址，與基站100的位置相關(guān)的地址，以及基站100的地理坐標。在安裝基站時，將基站100的地理坐標發(fā)送給基站控制器。當基站投入使用時，或者配置服務器104根據(jù)基站的唯一IP地址確定基站100的位置時，基站100還將其地理坐標發(fā)送給配置服務器104。在IP網(wǎng)絡中，多個網(wǎng)絡互連。默認的網(wǎng)關(guān)是從一個網(wǎng)絡到另一網(wǎng)絡的連接，換句話說，如果信息需要傳送給不在同一網(wǎng)絡中的網(wǎng)元，則信息必須首先發(fā)送到默認網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)知道如何根據(jù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)該消息。配置服務器104的IP地址和默認網(wǎng)關(guān)的IP地址也是手工設置的參數(shù)。
在本發(fā)明的蜂窩無系統(tǒng)中，基站100的唯一地理位置最好通過衛(wèi)星定位確定系統(tǒng)來確定。一種這樣的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是GPS(全球定位系統(tǒng))，通過它可以得到基站100的地理坐標。
這樣，該蜂窩無線系統(tǒng)包括配置服務器104，它通過采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)絡連接到多個網(wǎng)元。在基站100連接到IP信息網(wǎng)116時，它連接到配置服務器104，從而基站100得到必要的網(wǎng)絡信息。因此，網(wǎng)元的配置服務器104負責基站100的自動配置?；?00從配置服務器104得到的網(wǎng)絡信息包括移動業(yè)務交換中心106、基站控制器102以及語音編碼單元108的IP地址。
如果系統(tǒng)包括使用分組傳輸?shù)臒o線業(yè)務，則蜂窩無線系統(tǒng)包括使用分組傳輸?shù)臒o線系統(tǒng)的網(wǎng)元(SGSN，服務GPRS支持節(jié)點)110。配置服務器104還向基站100發(fā)送該網(wǎng)元的IP地址。使用分組傳輸?shù)臒o線系統(tǒng)網(wǎng)元110負責該無線系統(tǒng)中移動性、信令和數(shù)據(jù)的路由尋址。
如果基站100具有最近的基站控制器102的IP地址，則基站建立到基站控制器102的O&M和信令連接，基站控制器102隨后開始以目前眾所周知的方式控制基站100。只要基站100在運行，到基站控制器102的信令連接就存在，而基站100和配置服務器104之間的連接只是暫時連接?；?00將其坐標發(fā)送給基站控制器102?；究刂破?02根據(jù)地理位置信息，即坐標，為基站100分配空閑的無線信道，換句話說，分配無線頻率給基站100?；?00與基站控制器102聯(lián)系，它從基站控制器102接收軟件，無線參數(shù)和網(wǎng)絡參數(shù)。
因為因特網(wǎng)協(xié)議不保證業(yè)務質(zhì)量(QoS)，即業(yè)務部分的組合效果，而這決定了用戶的滿意程度，所以網(wǎng)絡必須配備有足夠的帶寬?；究刂破?02監(jiān)視發(fā)向基站100得業(yè)務量，如果在基站100得操作中，網(wǎng)元100和102之間的連接上出現(xiàn)的延遲比希望的大，換句話說，如果例如在呼叫建立或者無線信道使用和各種維護功能中，分組占用的時間超出了指定限制所允許的范圍，則基站控制器102拒絕建立到基站100的多個連接。
圖2a和2b通過例子示出了語音和數(shù)據(jù)分組的單元數(shù)據(jù)分組。來自呼叫的語音和數(shù)據(jù)分組在UDP/IP單元數(shù)據(jù)分組中傳送。在最優(yōu)選實施例中，幾乎同時到達的多個分組可以在同一UDP/IP分組中傳送。UDP/IP分組包括識別該連接的標識符。
圖2a示出了IP頭202，UDP頭204，它是與TCP/IP協(xié)議相關(guān)聯(lián)的基于單元數(shù)據(jù)的協(xié)議的標識符，連接標識符，以及GSM分組的TRAU幀208。連接標識符206表明下一GSM分組屬于哪個呼叫或連接，換句話說，在最優(yōu)選實施例中，連接標識符206是一個數(shù)字，即標識符，它表明語音分組屬于哪個呼叫。因為基站100能夠同時發(fā)送多個呼叫，每個呼叫必須配備有標識符，它向另一端表明該分組屬于哪個呼叫。為了使分組以正確方式到達正確網(wǎng)元，分組必須具有地址，即頭。在最優(yōu)選實施例中，IP頭包括接收機的IP號碼和發(fā)射機的IP號碼。UDP頭同樣是UDP分組的地址。
圖2b示出了IP頭202，UDP頭204，連接標識符206-206c和GSM分組的多個TRAU幀208-208c。多個TRAU幀208-208c可以在GSM分組中一次性發(fā)送。多個連接標識符206-206c也是必要的，在分組中它們可以相同或者不同。在最優(yōu)選實施例中，同時發(fā)送多個幀可以發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，因為傳輸容量更大。
因為普通的IP網(wǎng)絡沒有數(shù)據(jù)保護，所以必須提供某種類型的保護或加密。在配置服務器104的連接上，網(wǎng)元100、102、108和110，以及移動業(yè)務交換中心106至少使用某種加密和防竊聽措施?；?00和配置服務器104之間的連接必須能夠保護數(shù)據(jù)。在其它網(wǎng)元間的連接上必須還可以使用某種標識。已知的加密方法包括數(shù)字簽名，密鑰協(xié)議和加密的使用，這防止了竊聽，使得語音分組得以加密。
目前眾所周知的是，網(wǎng)元間的傳輸連接通過PCM(脈碼調(diào)制)鏈路來實現(xiàn)。因為PCM鏈路的容量難以增加，在本發(fā)明的方案中，在普通網(wǎng)元，例如基站100和移動業(yè)務交換中心106之間的連接上使用IP網(wǎng)絡116，這種情況下，移動通信網(wǎng)能夠臨時擴展，而不需要通過基于IP的自動配置基站100來進行實際的網(wǎng)絡擴展，這樣，在構(gòu)造新的信息網(wǎng)絡時，可以利用已有的基于IP的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
圖3示出了基于IP的基站系統(tǒng)，它包括到其它信息網(wǎng)的網(wǎng)絡連接112和114。這樣，基站系統(tǒng)是更大的實體的一部分。該圖所示的所有網(wǎng)元按照圖1的描述工作。
盡管以上結(jié)合附圖的例子和GSM部件描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明并不局限于此，而是可以在后附權(quán)利要求書所公開的創(chuàng)新思想范圍內(nèi)以多種方式予以改進，并且同樣的主要原理還可以應用于其它蜂窩網(wǎng)絡，例如下一代網(wǎng)絡(正在規(guī)劃中的全球移動通信系統(tǒng)UMTS)和IMT-2000(國際移動電信2000)。
權(quán)利要求
1．一種包括基站系統(tǒng)的蜂窩無線系統(tǒng)，該基站系統(tǒng)包括基站控制器(102)和至少一個基站(100)作為網(wǎng)元，在該蜂窩無線系統(tǒng)中，基站控制器控制至少一個基站，其特征在于，在蜂窩無線系統(tǒng)中，網(wǎng)元(100、102)通過采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)絡來連接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩無線系統(tǒng)，其特征在于，該蜂窩無線系統(tǒng)包括配置服務器(104)，它通過采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)絡連接到網(wǎng)元。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩無線系統(tǒng)，其特征在于，該蜂窩無線系統(tǒng)包括以下網(wǎng)元移動業(yè)務交換中心(106)，語音編碼單元(108)和采用分組傳輸?shù)臒o線系統(tǒng)網(wǎng)元(110)，這些網(wǎng)元連接到其它網(wǎng)元(100、102)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩無線系統(tǒng)，其特征在于，每個網(wǎng)元(100、102、106、108、110)具有唯一的網(wǎng)元地址，該地址附在發(fā)送的分組上，基于該地址將信息發(fā)送給正確的網(wǎng)元。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的蜂窩無線系統(tǒng)，其特征在于，在基站中設置每個基站(100)的唯一網(wǎng)元地址，配置服務器(104)的網(wǎng)元地址，每個基站的唯一地理坐標，以及默認網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)元地址。
6．根據(jù)任一前述權(quán)利要求的蜂窩無線系統(tǒng)，其特征在于，采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)絡是因特網(wǎng)協(xié)議，即IP信息網(wǎng)絡，網(wǎng)元地址是IP信息網(wǎng)絡地址，即IP號碼。
7．一種將基站(100)連接到包括基站系統(tǒng)的蜂窩無線系統(tǒng)的方法，該基站系統(tǒng)包括基站控制器(102)和至少一個基站作為網(wǎng)元，在該方法中，基站控制器控制至少一個基站，其特征在于，網(wǎng)元(100、102)通過采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)絡來連接，每個網(wǎng)元具有唯一的網(wǎng)元地址，使用分組協(xié)議的所述信息網(wǎng)絡的網(wǎng)絡配置信息在連接到信息網(wǎng)絡的配置服務器(104)中維護，連接到網(wǎng)絡的新基站首先與配置服務器聯(lián)系，配置服務器將網(wǎng)絡配置信息傳送給基站。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，配置服務器(104)向基站發(fā)送最近的基站控制器(102)的網(wǎng)元地址。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，基站(100)的地理坐標在安裝基站時送給了基站控制器(102)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，在引入基站(100)時，基站將其地理坐標發(fā)送給配置服務器(104)。
11．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，配置服務器(104)根據(jù)基站的唯一網(wǎng)元地址確定基站(100)的位置。
12．根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，基站(100)建立到基站控制器(102)的O&M和信令連接。
13．根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其特征在于，基站控制器(102)利用地理位置信息來分配無線頻率給基站。
14．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，移動業(yè)務交換中心(106)用于在信息網(wǎng)絡中發(fā)送蜂窩無線網(wǎng)絡的連接。
15．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在配置服務器(104)，網(wǎng)元(100、102、108、110)和移動業(yè)務交換中心(106)之間的連接上，至少使用某種加密或防竊聽方法。
16．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，如果網(wǎng)元(100、102)之間的連接上出現(xiàn)的延遲比希望的長，則基站控制器(102)停止聯(lián)系基站(100)。
17．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，語音和數(shù)據(jù)分組(208)作為單元數(shù)據(jù)分組發(fā)送。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，同時到達的多個語音和數(shù)據(jù)分組可以在同一單元數(shù)據(jù)分組中發(fā)送。
19．根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，在每個語音和數(shù)據(jù)分組(208)上附上標識符(206)，以將分組連接到正確的連接。
20．根據(jù)權(quán)利要求7到19中任意一項的方法，其特征在于，將因特網(wǎng)協(xié)議，即IP信息網(wǎng)絡用作采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)，IP信息網(wǎng)絡地址，即IP號，用作網(wǎng)元地址，UDP/IP分組用作單元數(shù)據(jù)分組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蜂窩無線網(wǎng)絡和將基站(100)連接到蜂窩無線系統(tǒng)的方法,從而使得IP信息網(wǎng)絡可用的地方都能夠快速地自動安裝基站,該蜂窩無線系統(tǒng)包括基站系統(tǒng),該基站系統(tǒng)包括基站控制器(102)和至少一個基站(100)作為網(wǎng)元,在該方法中,基站控制器控制至少一個基站。本發(fā)明的特征在于,網(wǎng)元(100、102)通過采用分組協(xié)議的信息網(wǎng)絡來連接,每個網(wǎng)元具有唯一的網(wǎng)元地址,使用分組協(xié)議的所述信息網(wǎng)絡的網(wǎng)絡配置信息在連接到信息網(wǎng)絡的配置服務器(104)中維護,連接到網(wǎng)絡的新基站首先與配置服務器聯(lián)系,配置服務器將網(wǎng)絡配置信息傳送給基站。
文檔編號H04L12/24GK1288628SQ99802030
公開日2001年3月21日 申請日期1999年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月7日
發(fā)明者馬丁·博根瓦爾, 朱哈·伯克拉 申請人:諾基亞網(wǎng)絡有限公司