專利名稱：通信網絡及路由選擇方法
技術領域：
本發明有關一種通信網絡，以及一種經由一個接入網將用戶數據發送到諸如基于GSM技術的第三代核心網絡的一個核心網絡中的一個網關設備的方法。
背景技術：
第三代移動通信系統除給終端用戶提供終端及個人移動性之外，致力于提供增強型業務。與第二代系統相比，要求對終端用戶到核心網絡單元之間的所有性能都進行增強，即從移動終端到無線接入網絡及固定網絡。例如，通用移動通信系統(UMTS)就是一種采用B-ISDN核心網的第三代系統。
很顯然，應用現有技術會導致增加許多有關所采用協議的問題。需進一步考察的最根本的一個方面是在保持UMTS設定的功能規范及性能目標不變的前提下，如何通過對現有的協議和功能性的再利用來盡可能減少規范協議所需的工作量。UMTS的基本原理正在開發，將被國際電信聯盟(ITU)列為IMT-2000標準的一種建議。只要有合適的頻率可用，UMTS/IMT-2000就可提供對下一代個人化的業務無處不在的無線接入。GSM運營者有幾種選擇來開展增強型業務。例如，他們可以采用GSM在現有頻譜內開展UMTS/IMT-2000兼容的業務，可以采用GSM和WCDMA(寬帶碼分多址)在現有頻譜內或者采用位于現有頻譜內的GSM和WCDMA與位于新的2GHzUMTS/IMT-2000頻譜內的WCDMA結合。采用所有這些方法都具有較低的初始成本；由于產出(roll out)與市場需求一致，投資靈活性很強；還可對現有GSM設備進行廣泛再利用。WCDMA不僅完全向后兼容GSM，而且完全采用GSM作為核心網絡，包括得到很好驗證的GSM功能性。
圖1示出了第三代(3G)移動網絡(UMTS，IMT-2000)的網絡組成部分以及用來連接這些網絡組成部分的相應接口。根據圖1，GSM網絡10通過一個Ater接口連接到第三代核心網絡7。第三代核心網絡7可基于GSM技術，即它可包含一個GSM移動交換中心(MSC)。在這種情況下，同一個MSC可通過一個開放的A接口調度GSM和3G兩個無線接入網絡。
3G無線接入網絡(3G RAN)2通過一個Iu接口連接到核心網絡7。這樣，若有一個GSM MSC用于核心網絡7中，Iu接口需通過一個互通單元(IWU)與該GSM MSC的接口相適配。此外，代碼轉換器(TC)(圖中未示出)位于Ater接口及基于ATM的Iu接口的核心網絡側，其中語音以所編碼的格式通過這些接口傳送。這些TC使得Ater接口和Iu接口的編碼分別與核心網絡7的開放A接口所需的編碼相匹配。置于Iu接口與A接口之間的TC是一種3G TC，可置于IWU內或作為3G RAN 2中無線網絡控制器(RNC)的一部分。在后一種情況下，不提供Iu接口。另一種可能是給3G RAN 2配置一個專用3G MSC。
核心網絡7通過一個ISUP(ISDN信令用戶部分)接口連接到PSTN(公用交換電話網)和ISDN(綜合業務數字網)。ISUP接口提供所需的ISDN呼叫建立及控制功能。此外，核心網絡7通過一個TCP/IP(傳輸控制協議/網際協議)接口連接到因特網。
這樣，通過一個普通GSM移動臺(MS)1a、一個兼具GSM及3G能力的MS 1b或一個具備第三代增強能力的3G MS 1c，可從GSM蜂窩網10或3G RAN網2經由同一個核心網絡7接入因特網、PSTN或ISDN。
除了上述代碼轉換功能以外，核心網絡7還可具備另外的適配功能，例如調制解調以及視頻編解碼。不過，與TC類似，需在每個接入網接口分別提供這些信號處理功能，從而需增加網絡資源數量。
在另一方面，現在要求與其他網絡的互連需具備通過基于IP(網際協議)接口的實時傳輸能力，因而需要一般被稱為網關(GW)的互連設備，這又進一步增加了網絡資源數量。因此，需要一種將移動網絡連接到基于IP的網絡的簡單方法。而且，在諸如MSC的網絡控制設備與實際的用戶平面處理功能元件之間配置一個開放接口是很有益的。

發明內容
本發明的一個目的就是提供一種通信網絡，通過這種網絡可節省連接移動網絡與其它網絡所需的網絡資源。
通過包括有至少一個接入網、一個經由第一接口與該接入網連接的核心網絡以及至少一個終端設備的通信網絡，可達到此目的，其中核心網絡中包含至少一個接入網控制設備，該設備通過經由第二接口傳送一種控制信息來控制至少一個網關設備；通信網絡可經由第一接口直接在接入網與一個網關設備之間路由發送用戶數據。
此外，上述目的還可通過一種將用戶數據經由一個接入網發送到一個通過第一接口與該接入網相連的核心網絡中的一個網關設備的方法來實現，這種方法包括以下步驟通過從核心網絡經由第二接口向網關設備提供一種控制信息來控制網關設備；經由第一接口直接在接入網與網關設備之間發送用戶數據。
這樣，由于用戶數據經由第一接口直接在接入網與網關設備之間發送，代碼轉換及其它數據處理功能所需的處理資源可由多個應用共享，因而可利用集群效應。由接入網控制體(如MSC)通過一個專用的開放控制接口來進行控制。這樣，該接入網控制體就可對資源實現有效的長距離的控制。因此，根據本發明，只要所有用戶平面處理功能元件能被一并置于一個3G移動網絡中的網關實體內，就可切實節省資源。這樣，控制與用戶平面就可以分離。
第一接口可通過一個傳輸網絡直接從接入網連接到一個網關設備。
第二種可能是將第二接口經由一個傳輸網絡和另一個接入網控制設備連接到網關設備。
第三種可能是將第二接口經由傳輸網絡和第一接口連接到網關設備。在這種情況下，對網關設備的控制信息與用戶數據一起傳送，即帶內控制，而在接入網控制設備與接入網之間提供帶外控制。接入網將帶外控制信息映射為帶內信息。
最好是，使得第二接口可采用ISUP協議或MGCP(媒體網關控制協議)。第一接口可以是一個Iu接口。
最好是，用戶數據可包含實時數據，如語音、音頻和/或視頻數據。在這種情況下，用戶數據可采用RTP(實時協議)傳輸。這樣，就可以通過因特網發送或接收實時音頻及視頻信息。
最好是，用戶數據可通過一個分組網絡發送，如ATM網絡或IP網絡。控制信息可通過一個TDMA網絡傳送，或者也可以通過一個諸如ATM或IP網的分組網絡傳送。
最好是，接入網控制單元為一個移動交換中心。


下面將參照附圖基于一個優選實施例來更詳細地說明本發明，其中圖1為一個包含有與固定網絡相連的蜂窩網的通信網絡的示意圖；圖2為根據本發明優選實施例的一個核心網絡的框圖；圖3為根據優選實施例的三個實例表示網絡組成部分之間信息流動的示意圖。
具體實施例方式
下面，基于3G移動網絡對根據本發明的通信網絡及路由選擇方法的優選實施例進行說明。
圖2為根據圖1的GSM/3G核心網絡7的示意圖，其中包含有一個與諸如PSTN、ISDN或因特網的固定網絡相連的網關設備GW 5。3G RAN 2通過一個Iu接口與用來服務于3G RAN 2的一個服務型MSC(SMSC)3連接。此外，3G RAN 2通過一個Iu接口和一個傳輸網絡直接連接到GW5。核心網絡7中的SMSC3執行控制以便將用戶數據直接從3G RAN 2發送到GW5。GW5由SMSC3通過一個專用的開放控制接口來控制。此外，GW5通過一個MGCP接口與另一個MSC4連接，MSC4可以是一個服務型或非服務型MSC。GW5可單獨配置或集成到MSC4內。
特別地，GW5是一個提供電話電路上傳送的音頻信號與因特網或其它分組網絡上傳送的數據分組之間相互轉換功能的網絡單元。GW5可以是一個集群(trunking)網關，提供電話網與話音經IP(Voiceover IP)網絡以及下列設備之間的接口接口到ATM網絡的話音經ATM(Voice over ATM)網關、提供連接話音經IP網絡的傳統模擬接口的常駐(residential)網關、提供連接話音經IP網絡的傳統模擬或數字PBX(專用用戶小交換機)接口的接入網關、提供連接話音經IP網絡的傳統數字PBX接口或集成“軟PBX”接口的商用網關、可將調制解調器連接到電話電路上并提供因特網數據接入的網絡接入服務器、可提供連接外部控制單元的控制接口的電路交換機或分組交換機。
MGCP接口是供外部控制單元控制GW設備用的一種接口。MGCP假定一種呼叫控制結構，其中呼叫控制“智能”位于網關之外，由外部呼叫控制單元來處理。MGCP假定這些呼叫控制單元或呼叫代理(call agents)會彼此同步，以向在它們控制之下的網關發送相關命令。MGCP沒有確定使呼叫代理同步的方法。MGCP實質上是一種主/從協議，其中使網關執行由呼叫主體(如SMSC3)發送來的命令。MGCP被設計為在外部看是單獨一個VoIP(Voice over因特網)網關的分布式系統內的一種內部協議。
根據本優先實施例，用戶數據可以經由不同于用來發送控制信息的網絡的一個單獨網絡被發送到GW5。該單獨網絡可以是諸如ATM網絡或IP網絡的一個分組網絡。控制信令可采用一個TDMA或分組網絡，如用戶平面ATM網絡或一個IP網絡。因此，SMSC3完全保持為一個處理控制平面的實體，使得在MSC與連接到核心網絡7的無線接入網之間不再需要TC。控制信令可通過諸如IP網絡的分組網絡來完成。
下面根據圖2和圖3說明由SMSC3控制GW5的三個實例。
圖3為信息流動示意圖，其中數據及控制信息流用相應箭頭來表示，每個箭頭對應單獨一種傳輸情況，靠上的箭頭表示較早的傳輸。
圖3中靠上(第一個)的箭頭表示用戶數據在一個移動臺(MS)與GW5之間流動。諸如實時話音、音頻和/或視頻數據這樣的用戶數據經由相應的無線接口從MS傳送到RAN2。隨后用戶數據經由Iu接口直接從3G RAN 2傳送到GW5。這樣，在3G RAN 2與SMSC3之間就不需要代碼轉換操作。諸如代碼轉換、調制解調、視頻編碼解碼等數據處理功能可集中在GW5上提供。
圖3中第二個箭頭表示從SMSC3向GW5提供控制信息的第一個實例。在這種情況下，SMSC3經由一個MGCP接口連接到GW5(參見圖2中靠下的虛線)。這樣，在此實例中控制信令直接從SMSC3傳送到GW5。因此，在SMSC3與GW5之間需要一個單獨的控制平面連接。需要說明的是，可采用任何其他適合的協議來控制GW5。
第二個控制實例用圖3中的第三個箭頭表示。在此例中，在3GRAN2與GW5之間進行一個單獨的帶內控制信令。這樣，若3G RAN2與GW5之間未提供自身的控制平面(如一個MGCP連接)，則需要一個專用資源用于3G RAN 2。另一種選擇是，根據從3G RAN 2接收的帶內信令可在GW5中分配資源。另外，在SMSC3與3G RAN2之間提供一個帶外控制接口，其中3G RAN 2將帶外控制信息映射成提供給GW5的帶內控制信息。
第三個控制實例用圖3中的第四個箭頭表示，其中SMSC3通過與GW5連接的MSC4來控制GW5。在這種情況下，在SMSC3與MSC4之間需要一個控制平面。這可通過例如一個更新過的ISUP接口來實現，如圖2中靠上的虛線所示。在這種情況下，控制GW5的MSC4可將通過ISUP接口收到的控制信息映射成用來控制GW5的MGCP。另一種選擇是，MSC4可采用一種已知方法來轉換控制信息。
總之，本發明有關一種通信網絡和一種路由選擇方法，其中用戶數據經由一個接入網發送到一個通過第一接口與該接入網連接的核心網絡中的一個網關設備上。通過將一種控制信息從核心網絡經由第二接口送到該網關設備來對網關設備進行控制，用戶數據經由第一接口直接在接入網與網關設備之間發送。這樣，用戶數據被直接從接入網發送到網關，而可通過一個專用的開放控制接口來進行控制。因此，處理資源可由多個應用共享，可利用集群效應。此外，可通過一種連接因特網與移動網絡的簡單方法提供實時傳輸能力。
需要指出的是，上述優選實施例說明的通信網絡及路由選擇方法，可適用于經由一個核心網絡與一個網關設備連接的任何接入網絡。特別是，該核心網絡和接入網絡可以是任何類型的通信網絡，而不限于某種蜂窩或移動網絡。此外，任何適合的接入網控制體都可用來控制GW5。上述優選實施例及附圖僅用來說明本發明。本發明的優選實施例可在所附權利要求的范圍內有所變化。
權利要求
1.一種包括有至少一個接入網絡(2)、一個經由第一接口(Iu)與所述接入網絡(2)連接的核心網絡(7)以及至少一個終端設備(1；1a，1b，1c)的通信網絡，其中a)所述核心網絡(7)中包含至少一個接入網絡控制設備(3)，該設備(3)通過經由第二接口傳送一種控制信息來控制至少一個網關設備(5)；b)所述通信網絡可經由所述第一接口直接在所述接入網絡(2)與所述至少一個網關設備(5)之間路由發送用戶數據。
2.根據權利要求1的一種通信網絡，其中所述第一接口通過一個傳輸網絡直接從所述接入網絡(2)連接到所述網關設備(5)。
3.根據權利要求1的一種通信網絡，其中所述第二接口經由一個傳輸網絡和另一個接入網控制設備(4)連接到所述網關設備(5)。
4.根據權利要求1的一種通信網絡，其中所述第二接口經由所述接入網(2)和所述第一接口連接到所述網關設備(5)。
5.根據前述權利要求中任一項的一種通信網絡，其中所述用戶數據包括實時數據。
6.根據權利要求5的一種通信網絡，其中所述用戶數據包括話音、音頻和/或視頻數據。
7.根據權利要求6的一種通信網絡，其中所述用戶數據采用RTP傳送。
8.根據前述權利要求中任一項的一種通信網絡，其中所述第二接口適于采用ISUP協議。
9.根據權利要求1至7中任一項的一種通信網絡，其中所述第二接口適于采用MGCP協議。
10.根據前述權利要求中任一項的一種通信網絡，其中所述接入網為一個無線接入網(2)。
11.根據前述權利要求中任一項的一種通信網絡，其中所述用戶數據經由一個分組網絡路由發送。
12.根據權利要求11的一種通信網絡，其中所述分組網絡為一個ATM網絡。
13.根據權利要求11的一種通信網絡，其中所述分組網絡為一個IP網絡。
14.根據前述權利要求中任一項的一種通信網絡，其中所述控制信息通過一個TDMA網絡傳送。
15.根據權利要求1至13中任一項的一種通信網絡，其中所述控制信息通過一個分組網絡傳送。
16.根據權利要求15的一種通信網絡，其中所述分組網絡為一個ATM網絡。
17.根據權利要求15的一種通信網絡，其中所述分組網絡為一個IP網絡。
18.根據前述權利要求中任一項的一種通信網絡，其中所述通信網絡為一個UMTS網絡。
19.根據前述權利要求中任一項的一種通信網絡，其中所述接入網絡控制單元為一個移動交換中心(3)。
20.根據前述權利要求中任一項的一種通信網絡，其中所述第一接口為一個Iu接口。
21.一種將用戶數據經由一個接入網絡(2)發送到一個通過第一接口與所述接入網絡(2)相連的核心網絡(7)中的一個網關設備(5)的方法，這種方法包括以下步驟a)通過從所述核心網絡(7)經由第二接口向所述網關設備(5)提供一種控制信息來控制所述網關設備(5)；b)經由所述第一接口直接在所述接入網絡(2)與所述網關設備(5)之間發送所述用戶數據。
22.根據權利要求21的一種方法，其中所述控制信息從所述第二接口提供給所述接入網絡(2)，隨即經由所述第一接口與所述用戶數據一并被提供到所述網關設備(5)。
23.據權利要求21的一種方法，其中所述控制信息從所述第二接口經由一個接入網絡控制設備(4)提供。
24.根據權利要求21至23中任一項的一種方法，其中ISUP協議被用于所述第二接口。
25.根據權利要求21至23中任一項的一種方法，其中MGCP協議被用于所述第二接口。
26.根據權利要求21至25中任一項的一種方法，其中所述第一接口為一個Iu接口。
全文摘要
本發明有關一種通信網絡和路由選擇方法,其中用戶數據經由一個接入網(2)發送到一個通過第一接口與該接入網(2)連接的核心網絡(7)中的一個網關設備(5)上。通過將一種控制信息從核心網絡(7)經由第二接口送到網關設備(5)來對網關設備(5)進行控制,用戶數據經由第一接口直接在接入網(2)與網關設備(5)之間發送。這樣,用戶數據被直接從接入網(2)發送到網關(5),而可通過一個專用的開放控制接口來進行控制。因此,處理資源可由多個應用共享,可利用集群效應。此外,可通過一種連接因特網與移動網絡的簡單方法提供實時傳輸能力。
文檔編號H04Q7/38GK1352864SQ99816754
公開日2002年6月5日 申請日期1999年6月30日 優先權日1999年6月30日
發明者馬蒂·萊蒂梅基, 吉里·蘇文恩 申請人:諾基亞公司