Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем случае относится к системе и способу связи между мобильной станцией и проводной сетью, в частности к усовершенствованной системе и способу передачи пакетов данных между беспроводным абонентом и проводной сетью, а более конкретно - к усовершенствованной системе и способу передачи данных между принципиально различными системами электросвязи, использующими общий протокол.
Уровень техники и задачи настоящего изобретения
В нашем веке беспроводная связь со времен демонстрации Гульельмо Маркони в 1897 г. возможностей радио для обеспечения непрерывной связи с кораблями, плавающими по Ла-Маншу, претерпела значительную эволюцию. С тех пор, как Маркони сделал свое открытие, новые способы, услуги и стандарты проводной и беспроводной связи вошли в жизнь людей по всему миру. Это развитие шло ускоренно, особенно в течение последних десяти лет, когда бурно развилась индустрия мобильной радиосвязи, впитавшая в себя многочисленные технологические достижения, которые позволили создать более дешевое и надежное портативное радиооборудование с меньшими размерами. Экспоненциальный рост мобильной телефонной связи будет также продолжаться и в следующих десятилетиях, когда такая беспроводная сеть будет взаимодействовать и, в конце концов, потеснит существующие проводные сети.
Известные проводные системы, к которым обычно относят коммутируемую телефонную сеть общего пользования (КТСОП), а также первые беспроводные системы, такие, как используемая в США усовершенствованная система мобильной телефонной связи УСМС, обеспечивают фиксированный тракт связи между источником сообщения и адресатом. Согласно этому способу при фиксированной коммутации каналов устанавливается выделенное соединение или производится выделение системных ресурсов, т.е. радиоканала между базовой станцией и мобильным терминалом и выделенной телефонной линии между соответствующим центром коммутации мобильной связи и КТСОП в течение всего интервала времени существования вызова. Хотя такие выделенные соединения полезны при поддержании речевой связи, обычно включающей передачу непрерывного потока речевых данных, которые существуют в течение относительно длинного интервала времени, коммутация каналов не очень эффективна для передачи данных, в частности беспроводной передачи данных, поскольку за короткими передачами данных пакетами часто следуют длинные интервалы отсутствия передач, что приводит к непроизводительным затратам ресурсов.
С быстрым распространением компьютеров, факсимильных аппаратов, электронной почты, систем обмена короткими сообщениями и других услуг передача данных, в частности, в пакетном виде занимает все большее место. С целью обеспечения более эффективной сетевой структуры для проводной передачи данных была разработана цифровая сеть с комплексными услугами (ЦСКУ), дополняющая КТСОП и обеспечивающая более качественные услуги по передаче данных между узлами сети и конечными пользователями.
В области беспроводной технологии индустрия сотовой связи США разработала в 1993 году стандарт для цифровых пакетных данных сотовой связи (ЦПДС), который согласуется с известными системами сотовой связи, используемыми только для передачи речи, к примеру УСМС. Стандарт ЦПДС перекрывает существующую сотовую инфраструктуру и использует неиспользуемое эфирное время на вакантных каналах сотовой речевой связи для передачи по ним пакетных данных.
Хотя ЦПДС и подобные системы, к примеру система пакетной радиопередачи общего назначения (СПРО) для Европейской глобальной системы мобильной связи (ГСМ), пытаются оптимизировать дефицитные ресурсы радиосвязи и транспортировки сети доступа, должно быть ясно, что эти системы работают независимо и включают в себя собственные функции и протоколы для установки и разъединения соединений для пакетных данных, причем эти функции и протоколы отсутствуют в основной системе.
Исходя из вышесказанного, очевидно, что имеется ряд принципиально отличных друг от друга систем и протоколов связи, находящихся в настоящее время в эксплуатации или предлагаемых для использования, каждая из которых предоставляет услуги связи с различными особенностями, например речь, коммутируемые данные каналов, пакетные данные и т.п. Следовательно, требуется единообразный механизм для обработки информации различных видов, в частности в области беспроводной связи.
Одним из таких механизмов в области проводной связи, который существенно расширил диапазон частот для связи ЦСКУ, является широкополосная ЦСКУ (Ш-ЦСКУ), основанная на технологии режима асинхронной передачи (РАП), которая позволяет довести скорости коммутации пакетов до нескольких Гбит/с. РАП - это способ коммутации и мультиплексирования пакетов, специально разработанный для обработки сообщений как речевых пользователей, так и пользователей пакетных данных в одном физическом канале. РАП обеспечивает двунаправленную передачу пакетов данных фиксированной длины между двумя конечными пунктами, при сохранении порядка передачи. Более важно, что благодаря использованию средств управления вызовами Ш-ЦСКУ и технологии РАЛ удается единообразно обрабатывать принципиально отличающиеся услуги связи, имеющие различные характеристики. Например, сервисные характеристики однонаправленного канала Ш-ЦСКУ для каждого однонаправленного канала характеризуются набором таких параметров, как диапазон частот, задержка, разброс задержки, коэффициент сотовых потерь и т.п., причем сведения обо всех этих характеристиках можно найти в разделе Q.2931 Рекомендаций ITU-T (Международный союз электросвязи (МСЭ)).
Соответственно задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной системы и способа единообразной обработки принципиально отличных друг от друга услуг связи, которые имеют разные характеристики в условиях беспроводной связи.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на создание усовершенствованной системы и способа беспроводной передачи данных через множество служб электросвязи, работающих в соответствии с множеством стандартов. Система и способ реализуются путем разделения традиционного управления вызовами на специализированное сервисное управление вызовами и специализированное радиоуправление при мобильном доступе, предоставляя механизм общего управления вызовами, обеспечивающий единообразие при передачах, и предоставляя отдельный механизм управления соединениями для обработки соединений физических и виртуальных каналов.
Более полная оценка настоящего изобретения и его объема может быть получена из сопроводительных чертежей, которые кратко описаны ниже, а также последующего подробного описания предпочтительных на сегодня вариантов осуществления изобретения и прилагаемой формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схема конфигурации компонентов системы и способа согласно настоящему изобретению, на которой показаны компоненты уровня управления для разделения традиционного управления вызовами на специализированное сервисное управление вызовами и специализированное радиоуправление вызовами.
Фиг.2 - схема соединителей однонаправленных каналов на уровне пользователя между компонентами по фиг.1.
Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления изобретения, предпочтительных на сегодняшний день
Далее со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых представлены предпочтительные варианты осуществления изобретения, приводится его более полное описание. Однако данное изобретение может быть осуществлено во множестве других форм и его не следует ограничивать изложенными здесь вариантами, скорее, эти варианты предложены для всестороннего и полного раскрытия изобретения и предоставления специалистам в данной области техники информации об объеме настоящего изобретения.
Обратимся теперь к фиг.1, на которой на блок-схеме представлены компоненты и конфигурация системы согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.1, мобильная станция (МС) 10 поддерживает радиосвязь с локальным центром 12 коммутации услуг мобильной связи (ЦКМС). Следует иметь в виду, что МС 10 может устанавливать связь с ЦКМС 12 через базовую станцию (не показана), что очевидно для специалистов в данной области техники.
В свою очередь ЦКМС 12 подсоединен к другим сетям через соответствующие интерфейсы. Если эта сеть является сетью 14 типа Ш-ЦСКУ на основе РАП, то предпочтительно, чтобы интерфейс удовлетворял техническим требованиям на интерфейс узла сети (ИУС) для Ш-ЦСКУ, определяемым организациями по стандартизации. Сеть Ш-ЦСКУ на основе РАП имеет несколько подсоединенных к ней оконечных станций РАП. Эти оконечные станции РАП могут представлять собой, например, шлюзы к другим сетям и в общем случае называются здесь сервисными узлами 16. Например, сервисный узел 16 на фиг.1 может действовать в качестве шлюза между сетью с ПУП/МП, Протоколом управления передачей/Межсетевым Протоколом (TCP/IP) (не показана) и сетью 14 РАП.
Обратимся теперь к МС 10 на фиг.1, на которой функции в МС 10 разделены, по меньшей мере, на два отдельных и отличающихся друг от друга объекта управления. Во-первых, это объект сервисного управления вызовами в мобильном телефоне, обозначенный здесь как СУВМС, в котором реализуются стандартные функции управления вызовами, которые имеются, к примеру, в терминалах Ш-ЦСКУ. Во-вторых, это объект управления вызовами, привязанный к конкретной беспроводной сети, в мобильном телефоне (БУВМС), в котором реализуются необходимые функции управления вызовами при радиодоступе со стороны абонентов, например сервисное согласование и т.п., которые зависят от технологии радиодоступа. Другими словами, управление вызовами (УВ) МС 10 подразделяется на объект команд высокого уровня (СУВМС), использующий стандартные протоколы и функции управления вызовами, и объект специализированных команд низкого уровня (БУВМС), способный реализовать команду высокого уровня согласно конкретной технологии радиодоступа и характеристикам, используемым данной МС 10, например, для стандартов ГСМ, ЦПДС и т.п.
Как и в МС 10, управление в ЦКМС 12 согласно настоящему изобретению также подразделяется на управление СУВЦКМС, реализующее вышеупомянутые стандартные функции управления вызовами, например Ш-ЦСКУ, и управление БУВЦКМС, реализующее вышеописанные функции управления вызовами, зависящие от технологии радиодоступа. ЦКМС 12 также содержит обработчик ресурсов беспроводной сети (ОРБС) для обработки имеющихся в наличии конкретных радиоресурсов и ресурсов транспортировки сети доступа. ЦКМС 12, кроме того, содержит средство управления вызовами на стационарной стороне (УВСС) для обработки функций управления вызовами применительно, по меньшей мере, к одному сервисному узлу стационарной или управляемой коммутируемой сети, как более подробно описано ниже.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что соответствующие СУВ и БУВ образуют пары для каждой МС 10 и ЦКМС 12 соответственно, когда они, будучи оперативно объединены, осуществляют традиционное управление вызовами в системе мобильной связи.
Как показано на фиг.1, СУВМС соединено с СУВЦКМС, а БУВМС соединено с БУВЦКМС. Однако, в отличии от ЦКМС 12, в котором СУВЦКМС и БУВЦКМС соединены, в МС 10 отсутствует непосредственное соединение или взаимосвязь между СУВМС и БУВМС. Должно быть ясно, что УВСС реализует аналогичные функции управления вызовами, имеющиеся в сети, к которой подсоединен ЦКМС. Если ЦКМС 12 подсоединен к сетям нескольких типов, например к Ш-ЦСКУ и У-ЦСКУ, то тогда ЦКМС 12 должен быть обеспечен функциями УВСС, способными взаимодействовать с функциями управления вызовами в обеих сетях, например в ЦКМС 12 должно быть УВСС для обеих сетей.
Также должно быть ясно, что ЦКМС 12, кроме прочего, содержит модуль функций межсетевого обмена (ФМО), который реализует услуги однонаправленных каналов, предлагаемые сетью мобильной связи. Обратимся также к фиг.2, на которой показаны вышеупомянутые ФМО в ЦКМС 12, обеспечивающие сквозное соединение по однонаправленному каналу от МС 10 к СУ 16. Однако должно быть ясно, что радиосоединение по однонаправленному каналу между МС 10 и ФМО в ЦКМС 12 управляется в соответствии с протоколом БУВ. Также следует заметить, что на фиг.1 показаны уровни управления, используемые во время связи между МС 10 и сервисным узлом 16, в то время как на фиг.2 показаны соединения по однонаправленным каналам между ними на уровне пользователя. Функции межсетевого обмена преобразуют данные пользователя из формата, используемого в радиоинтерфейсе, в формат, который используется в стандартных стационарных сетях. Для каждой основной сети имеются отдельные функции межсетевого обмена. УВСС и функции управления вызовами для стационарной сети устанавливают и обеспечивают управление соединением для однонаправленного канала стационарной сети. Должно быть ясно, что сквозное соединение для однонаправленного канала, выполненное путем сцепления радиосоединения для однонаправленного канала и соединения стационарной сети, в свою очередь управляется и устанавливается в соответствии с протоколом СУВ.
Теперь опять со ссылками на фиг.1 будет описана работа данной системы. Прежде всего, должно быть ясно, что вначале выполняются необходимые процедуры произвольного доступа и распределение каналов для передачи сигналов.
После инициирования вызова из МС 10 СУВМС направляет в СУВЦКМС в ЦКМС 12 стандартное сообщение высокого уровня для установки. Предпочтительно, чтобы передаваемое сообщение установки соответствовало известному протоколу, например стандартной спецификации уровня 3 для интерфейса "пользователь-сеть" (ИПС) Ш-ЦСКУ для базового управления вызовами/соединениями, т.е. соответствовало Рекомендациям Q.2931 ITU-T (МСЭ-Т).
При приеме СУВЦКМС проверяет информационные элементы сообщения установки. Затем параметры, относящиеся к запрашиваемой услуге установки однонапрвленного канала, направляются в БУВЦКМС. Эти параметры соединения радиоинтерфейса содержат, например, параметры, относящиеся к диапазону частот, параметры качества обслуживания в зависимости от задержки или разброса задержки и т.п. Также должно быть ясно, что для улучшения адаптации протокола Q.2931 к условиям беспроводной связи могут быть предоставлены на выбор другие информационные элементы или другие модификации.
После приема БУВЦКМС проверяет параметры сообщения, направленные СУВЦКМС, и преобразует параметры сообщения, согласуя их с характеристиками конкретной технологии радиодоступа, используемыми при передаче. Очевидно, что в вышеупомянутом процессе преобразования, реализуемом в БУВЦКМС с использованием вышеописанного модуля ФМО, показанного на фиг.2, формируются как различные параметры, так и соединения для различных систем электросвязи, например ГСМ и системы с широкополосным множественным доступом с кодовым разделением каналов (МДКР). Связь с ОРБС определяется вышеупомянутыми параметрами БУВЦКМС, с помощью которых запрашиваются ресурсы у ОРБС. Местоположение, т.е. сотовая ячейка и сектор рассматриваемой МС 10, известно ОРБС через обычные транзакции управления мобильной связью по общему каналу сигнализации.
На основе вышеупомянутых параметров, направляемых БУВЦКМС, ОРБС определяет, возможно или нет подключение новых данных пользователя к конкретной сотовой ячейке (для МС 10), и направляет сигнал подтверждения приема или отказа в БУВЦКМС. Если соединение для данных может быть выполнено и связь допускается, БУВЦКМС посылает запрос в ОРБС на резервирование ресурсов, необходимых для этого соединения. Должно быть ясно, что ОРБС может затем сам распределить необходимые ресурсы.
При допущении соединения БУВЦКМС посылает в БУВМС сообщение установки, включая необходимые параметры, зависящие от технологии радиодоступа, для того чтобы установить запрашиваемый однонаправленный канал(ы). Запрос на установку может быть отклонен БУВМС, например, на основании нехватки ресурсов на мобильной станции (т.е. если МС 10 не может обработать запрашиваемый однонаправленный канал). Однако, если соединение допустимо, БУВМС посылает сигнал подтверждения в БУВЦКМС. Приняв вышеуказанный сигнал подтверждения, БУВЦКМС направляет сигнал подтверждения в СУВЦКМС в ЦКМС 12.
Должно быть ясно, что СУВЦКМС, изначально связанный БУВЦКМС и направляющий вышеописанные параметры обслуживания, может также направить сообщение в УВС. Также должно быть ясно, что параметры в сообщении УВС от СУВЦКМС предпочтительно должны представлять собой поднабор из параметров исходного запроса на установку от СУВМС, где запрашиваемое соединение должно идти к сети РАП, к примеру, показанной на фиг.1 под номером 14. Однако ясно, что параметры при обмене сообщениями СУВМС - СУВЦКМС описывают услугу сквозного соединения, и параметры в сети РАП предпочтительно должны быть аналогичными. Однако в случае сети У-ЦСКУ необходимо выполнить преобразование параметров.
Затем, приняв вышеописанные параметры сообщения УВС, УВС направляет сообщение в вышеупомянутую сеть 14 РАП для подключения к функциям управления вызовами в конкретном сервисном узле 16, указанном СУВМС в исходном запросе на установку. Кроме того, УВС резервирует ресурсы для соединения между ЦКМС 12 и сетью 14 РАП, т.е. терминал обмена, интерфейс между которыми, как обсуждалось выше, представляет собой интерфейс типа узла сети.
После приема УВС сообщения от сети РАП 14 о том, что зарезервированы ресурсы для конкретного сервисного узла 16, УВС в ответ на это направляет сообщение в СУВЦКМС, а СУВЦКМС, в свою очередь, уведомляет СУВМС о том, что вызов прошел на другой конец соединения. Когда УВС примет сообщение о соединении от сети 14 РАП, СУВЦКМС направляет сообщение о соединении в СУВМС. Приняв сообщение о соединении, СУВМС посылает подтверждающее сообщение обратно в СУВЦКМС, которое устанавливает сквозное соединение от МС 10 к конкретному сервисному узлу 16 в сети мобильной связи. Должно быть ясно, что упомянутое сквозное соединение содержит подсоединение ФМО к МС 10 через различные устройства. Затем СУВЦКМС дает команду УВС послать сообщение, подтверждающее соединение, в сеть 14 РАП, которая завершает сквозное соединение к конкретному сервисному узлу 16.
В вышеописанном случае создается виртуальный канал, связывающий мобильного абонента с проводным или беспроводным пользователем. Процедуры для установки вызовов и соединений аналогичны и не зависят от используемой конкретной услуги связи, т.е. используются аналогичные функциональные компоненты управления вызовами и протоколы сигнализации, обеспечивая единообразие использования радиоресурсов и ресурсов транспортировки сети доступа. Как обсуждалось выше, система и способ согласно настоящему изобретению предпочтительно обеспечивают механизм типа Ш-ЦСКУ для мобильного доступа. Например, в случае подсоединения для передачи пакетных данных в сеть с протоколом управления передачей/межсетевым протоколом (TCP/IP), за установку виртуального соединения между МС 10 и сетью 14 РАП, подсоединенной к сети TCP/IP, отвечает рассматриваемое средство управления вызовами наземной сети мобильной связи общего пользования (НСМСОП), например ГСМ, УСМС и т.п., как в системе Ш-ЦСКУ. Однако установка этого виртуального канала не резервирует раз и навсегда ресурсы транспортировки внутри НСМСОП. Вместо этого ресурсы резервируются и используются только по необходимости, в результате чего оптимизируется использование дефицитных ресурсов. Должно быть ясно, что управление действующими однонаправленными каналами внутри НСМСОП возложено на БУВ.
Введение процедур управления вызовами по типу Ш-ЦСКУ и разделение управления вызовами и соединениями при мобильном доступе позволяет интегрировать процедуры управления вызовами для всех услуг связи, включая услуги передачи пакетных данных, создавая общий механизм управления вызовами и единообразный обмен сообщениями при управлении вызовами через беспроводный интерфейс для всех услуг связи. Операции управления соединениями обрабатываются отдельно внутри НСМСОП через виртуальные соединения.
Хотя здесь описан один вариант настоящего изобретения, создающий виртуальное соединение со шлюзом между НСМСОП на базе РАП и Интернет, например, в связи с использованием IETF RFC 1755 (обеспечение передачи сигнала РАП для Межсетевого Протокола посредством РАП) для передачи дейтаграмм Межсетевого Протокола (IP) между МС 10 и шлюзом Интернет, в рамках объема настоящего изобретения также следует рассмотреть и другие варианты. Например, сеть, к которой подсоединен ЦКМС 12 (или НСМСОП), может и не быть сетью Ш-ЦСКУ на основе РАП, а вместо этого может представлять собой сеть У-ЦСКУ либо другую подобную сеть.
Предшествующее описание раскрывает предпочтительный вариант реализации изобретения, но объем изобретения не следует сводить к этому описанию. Наоборот, объем настоящего изобретения определяется нижеследующей формулой изобретения.
Изобретение относится к системе и способу связи между мобильной станцией и проводной сетью. Достигаемым техническим результатом является создание усовершенствованной системы и способа беспроводной передачи данных через множество служб электросвязи, работающих в соответствии с множеством стандартов. Для этого в системе и способе осуществляют разделение управления вызовами на управление вызовами СУВМС (сервисное управление вызовами в мобильном телефоне) и управление соединениями БУВМС (управление вызовами, привязанное к конкретной беспроводной сети, в мобильном телефоне) при мобильном доступе, обеспечивая общий механизм управления вызовами, при котором достигается единообразие в установлении связи и предоставляется отдельный механизм управления соединениями для обработки соединений физических и вертуальных каналов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.
MELANCHUK T | |||
Предохранительное устройство для паровых котлов, работающих на нефти | 1922 |
|
SU1996A1 |
Видоизменение пишущей машины для тюркско-арабского шрифта | 1923 |
|
SU25A1 |
CONF | |||
Механический грохот | 1922 |
|
SU41A1 |
Авторы
Даты
2004-09-20—Публикация
1999-01-29—Подача