用于语音和数据传输的蜂窝式移动无线电网络中按包数据业务的数据包传输方法

摘要

为了给蜂窝式移动无线电网络内的包数据服务传输数据包,在移动无线电网络的无线电传输系统(BSS)内的每一情况下,储备一个信道(TCH)与通向一个单独的服务网络节点(GSN)的传输信道(NUC)连接而形成贯通的数据信道。经过此数据信道,数据包和信令信息一起以单一数据协议在移动用户站(MS)和服务网络节点(GSN)之间传输。因此信令信息和数据包以一个单一的协议,即数据协议,进行传输。只应用此数据协议来共同传输数据包和信令信息,与应用两个单独协议于信令和数据的解决方案相比较,在移动无线电网络内的信令负载和信道占用时间可以显著地降低。

说明书

本发明涉及用于语音和数据传输的蜂窝式移动无线电网络中按包数据业务的数据包传输方法。

在蜂窝式移动无线电网络中，例如，用于语音和数据传输的全球移动通信系统(GSM)移动无线电网络中，在短时间数据传输时，发生过高的信令负载。通常为了数据传输，首先是建立与用户有关的信息或对网络关系重要的信息交换的信令协议。为了传输信令信息，有一独立的信道供支配。依据信令协议，建立起有效数据传输的数据协议，此时，在占用信道期间事先还能够附加地中间插入数据库询问。

本发明的任务是给出在本文开始所述类型的方法，通过该方法能够在移动无线电网络内，降低数据包传输时的信令的负载，并且能够更加有效地利用信道。

根据本发明，本任务通过权利要求1的特征予以解决。

为了传输从或到移动用户站的至少一个数据包，在移动无线电网络的无线电传输系统内，各保留一个信道，并且与一个通向单独的服务网络节点的传输信道连接在一起，从而形成贯通的数据信道。

经过数据信道，数据包和信令信息共同以唯一的一个数据协议，在移动用户站和服务网络节点之间传输。因此信令信息和数据包以仅有的一种协议方式，即数据协议，进行传输。因为数据协议比信令协议更复杂，所以特别适合于附加传输信令信息。信令协议单独本身可能没有用于附加的数据包传输的数据吞吐量。在要求包数据服务时，应用数据协议能够快速占有移动无线电网络的无线电传输系统内未占用的无线电信道，并且又重新快速释放，这促使更加有效地利用无线电信道。对于在数据包服务的范围内要传输的数据包和信令信息，无需保留独特的无线电信道，因为在需要包传输时，将分配通常的用于语音和数据传输的无线电信道。把一个单一的数据协议应用于共同传输数据包和信令信息，与用信令和数据两者彼此分开的协议的解决方案相比较，降低了移动无线电网络内信令负载和无线电信道的占用时间。

根据本发明的进一步扩展，可以用数据协议方式传输与用户有关的和/或与网络重要的信令信息。信令信息可以由鉴定信息、识别信息、定位信息、编码信息或数据服务信息组成。

如果在数据协议的第一部分传输信令信息，并在信令信息之后传输数据包，则它是具有优点的。

如果服务网络节点安置在移动电话总局内或附加到交换系统的移动电话总局或安置在移动无线电网络的无线电传输系统内，则它也具有优点。

如果通过服务网络节点检验已经在接收数据包期间或恰在接收数据包之后，移动无线电用户进入移动无线电网络的资格，则它是具有优点的。

根据本发明的另一扩展，是以数据协议形式的数据包和信令信息，或者由移动用户站发送到服务网络节点或者以相反方向从服务网络节点发送到移动用户站。

本发明依靠附图中示出一个实施例予以详细说明。

这些附图分别是：

图1表示的是根据包数据服务来传输数据包的移动无线电网络装置，

图2表示数据包传输时装置之间的信号流程。

图1表示一个根据全球移动通信系统(GSM)标准传输语音和数据的蜂窝式数字移动无线电网络的装置。通过移动用户站MS与无线电传输系统BSS的无线通信连接的统一的空中接口，移动无线电网络内的移动无线电用户可以向外打出和从外接收电话或者发射和接收数据。应用无线电传输系统BSS，一个交换系统，通常与好几个移动电话总局MSC和附属的访问者寄存器VLR连接。访问者寄存器VLR作为分散的用户数据库，短时存储移动无线电用户的用户数据，这些用户当前停留在一个各自的移动电话总局MSC照管的局域区(location area)内。所有在移动无线电网络内登记的移动无线电用户的用户数据，都在至少一个中央用户数据库-家乡寄存器HLR内寄存。因此，移动电话总局MSC，访问者寄存器VLR和家乡寄存器或家乡寄存器组HLR都是移动无线电网络内交换系统的部件。

无线电传输系统BSS为了发送或接收语音或数据信号，配备有附属天线RA1，RA2…RAn的基地发送/接收站BTS1，BTS2…BTSn。在移动用户站MS和一个依据移动无线电用户的停留地点确定的主管基地发送/接收站之间的信号传输无线地经由空中接口来实现。多个基地发送/接收站BTS1…分别与基站控制器BSC1…BSCm-在本例中经过实线-连接。基地发送/接收站BTS1和BTS2连接到基地站控制器BSC1上，而基地发送/接收站BTSn与基地站控制器BSCm相连接。无线电传输系统BSS的基地站控制器BSC1…在它方面经过导线连接的线路，定向无线电通信段，玻璃纤维光缆或其它传输手段与交换系统或在其中安置的移动电话总局MSC相连接。

为了利用包数据服务(GPRS，General Packet Radio Service)，在移动无线电网络内的移动用户站MS和特定的服务网络节点GSN之间，在两个传输方向进行一个或多个数据包的交换。为了输入和输出数据包，在移动用户站MS上连接数据输入或数据输出装置DTE。同样在特定的服务网络节点GSN上连接数据输入或输出装置DTE’，其中为了把数据包从特定的服务网络节点GSN转接到数据输入或输出装置DTE’以及为了控制相应的数据协议可以中间接入一些附属装置(协议路由器)。为了根据包数据服务传输数据包，在无线电传输系统BSS内分别保留一个无线电信道TCH。这时首先由移动用户站MS向主管基地发送/接收站-例如基地发送/接收站BTS1-并且从那里向基站控制器，例如BSC1提出信道询问。随后基站控制器BSC1分配无线电信道TCH给移动用户站MS，并且把无线电信道TCH与传输信道NUC连接起来，该传输信道，例如敷设在从基站控制器BSC1到特定的服务网络节点GSN的连接线路之一上。对于服务网络节点处于无线电传输系统BSS中的情况，可取消连接线路，并且通往服务网络节点的传输信道将与无线电传输系统BSS内的无线电信道相连接。

按照这种方式产生从用户站MS到服务网络节点GSN贯通的数据信道，经过该数据信道，数据包能够以例如9600比特/秒的数据传送率传输。根据本发明，信令信息也与以数据协议方式的数据包一起经过移动用户站MS和特定的服务网络节点GSN之间的贯通的数据信道传输。通过把仅仅一个传输协议用于与用户有关的和/或对网络重要的信令信息的交换和用于数据包的交换，一方面降低了蜂窝式移动无线电网络内的信令负载，另一方面降低了无线电信道的占用时间。特别是，以数据协议方式，数据包紧挨着信令信息之后可直接发射或接收。被传输的数据包在需要时进行中间储存，直到允许继续传输时为止，或者进行数据包的加工处理-例如以编码或译码形式处理。

为处理蜂窝式移动无线电网络内的包数据服务的特定服务网络节点GSN在本例中是移动电话总局MSC的组成部件。在无线电传输系统BSS内安置服务网络节点，或者附加到交换系统的移动电话总局MSC，可以作为可供选择的方案。在基站控制器BSC1…和服务网络节点GSN之间的传输信道NUC，使多种无线电信道TCH的快速接通有可能实现，这些信道是分别为一个移动无线电用户数据包和信令信息传输的持续时间保留的。因此无线电信道TCH只是在数据包转移和信令信息转移持续期间被占用。为了利用包数据服务，无需特地保留无线电信道，因为在此应用了专为语音信号和数据信号用的普通传输信道和现存的用户数据库HLR，VLR。此外，为了包数据服务的数据传输，人们-借助于国际移动无线电用户识别号码(IMSI)或另一移动无线电用户号码(例如MSISDN)以及暂时的移动无线电用户识别号码(TMSI)-利用在移动无线电网络内已经存在的定址法以及指向用户移动性的控制功能和管理功能(移动性管理)。

以数据协议方式共同传输数据包和信令信息的另一优点在于：在从移动用户站MS到服务网络节点GSN传输数据包和信令信息之后，对移动无线电用户的入网资格进行检验，这样可在管理过程中不占用无线电信道。通过在信令信息中传输国际的或暂时的移动无线电用户识别号码，服务网络节点GSN能够对储存在用户数据库内的用户数据建立某种关系。所以在无线电传输系统BSS和各移动电话总局MSC之间不需要信道或与包有关的信令。

在为处理包数据服务，特定的服务网络节点处在移动无线电网络的交换系统内的情况下，无线电传输系统BSS几乎完全不涉及包数据服务，这将降低在移动无线电网络内进行服务时的费用。主要在数据包之前以数据协议形式传输的信令信息包含真实性鉴定信息，识别信息，定位信息，数据服务信息或者数据包编码信息。因此，信令信息涉及与用户有关的或对网络关系重要的信息。一种无连接的网络协议-例如ISO CLNP(connection less network protocol)-用作移动用户站MS和特定的服务网络节点GSN之间的数据协议，有益于移动无线电网络内的通信负载的降低。

图2给出了图1所示装置之间，根据包数据服务在蜂窝式移动无线电网络内传输数据包时的信号流程。该信号流程适合于下述情形，即：从数据输入装置DTE到移动用户站MS，从移动用户站MS到特定的服务网络节点GSN，从服务网络节点GSN到安置在另一通信网络内例如导线连接的固定网络内的数据输出装置DTE’，在包数据服务范围内发送数据包。移动用户站MS从数据输入装置DTE接收至少一个数据包PRSP并且引入建立一无线电信道到达基站控制器BSC1，即在自由选择的存取信道上，该控制器向主管基地发送/接收站BTS1发送信道询问CRQ。为包数据服务提供编码的信道询问CRQ继续从基地发送/接收站BTS1传送基站控制器BSC1。因此，凭借发送到基地发送/接收站BTS1并从那里发送到移动用户站MS的分配消息IAC，基站控制器BSC1分配一个无线电信道。

在无线电传输系统内，在基站控制机构BSC1和基地发送/接收站BTS1之间，凭借消息CHA和CHAA占用一个与无线电信道连接的信道。无线电信道TCH从基站控制器BSC1接通引向服务网络节点GSN的传输信道NUC。按照这种方式由无线电信道TCH与传输信道NUC连接在移动用户站MS和服务网络节点GSN之间形成贯通的数据信道DCH。在移动用户站MS和服务网络节点GSN之间随之发生的数据信道DCH同步之后，信令信息-例如暂时的移动无线电用户识别号码TMSI-在数据协议的第一协议元件LXID内传输，并且紧接其后传输数据包PRSP。在紧接着数据包PRSP之后的数据协议的协议元件LDIS内招致数据包和信令信息的转移。

在协议元件LXID内接收了暂时的移动无线电用户识别号码TMSI之后，服务网络节点GSN以消息ISID向访问者寄存器VLR要求国际移动无线电用户识别号码(IMSI)，一种编码信息(cipher key密码键)，以及用户进入网的入网资格。所要求的信息由访问者寄存器准备好提供，并且与消息RSID一起送回。具有所要求的信息的消息RSID，例如在数据包PRSP到达之后，由服务网络节点GSN接收。由服务网络节点GSN接收的数据包PRSP紧接着发送到数据输出装置DTE’。这时在固定网络内固有的数据协议用于数据传输。为了保护传输的数据包，在移动无线电网络内应用数据保护协议RLP(Radio Link Protocol)而在固定网络内应用数据保护协议HDLC(High Level Data Link Control)。

消息DIS从移动用户站MS发送到基地发送/接收站BTSI，以此促使在移动用户站MS和服务网络节点GSN之间建立了的数据信道的再分配。于是应答消息UA从基地发送/接收站BTS1发送到移动用户站MT并且为了减少无线电传输系统内的无线电信道，发送消息RELI到基站控制器BSC1。由基站控制器BSC1清除服务网络节点GSN的传输信道NUC并且发送消息CHR到要求启动基地发送/接收站BTS1和基站控制器BSC1之间信道的基地发送/接收站BTS1。作为应答，基站控制器BSC1从基地发送/接收站BTS1得到应答消息CHRA，以便接收启动消息。

根据本发明所述方法的特征是在数据包向相反的传输方向转移时，即从固定网络的数据输入装置DTE’经过服务网络节点GSN到移动用户站MS和到移动无线电网络内的数据输出装置DTE，也是可以应用的。在这种情况下移动用户站MS以数据协议方式接收来自特定的服务网络节点GSN的数据包和信令信息。在服务网络节点GSN内至少一个数据包抵达后将询问访问者寄存器VLR，随后发出无线电呼叫(播叫，paging)。紧接着的信令流程和数据包传输按照图2所述情况进行，以便移动用户站MS发送数据包。对图1所示的移动无线电网络内的装置在从服务网络节点GSN到移动用户站MS进行数据传输时，可以附加安置各具有通向家乡寄存器HLR的接口和通向协议路由器的接口的特定的转接装置(路由选择数据库Routing Datenbasis，网关路由器Gateway Router)。