專利名稱：一種異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下基于目錄的接入網(wǎng)融合方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及異構(gòu)無(wú)線通信環(huán)境接入網(wǎng)融合技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景由于用戶業(yè)務(wù)需求的多元化和已有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施在一定范圍內(nèi)長(zhǎng)期存在性，未來(lái)移動(dòng)通信 接入網(wǎng)絡(luò)將是多種無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)共存的多元異構(gòu)環(huán)境。其中可能包括目前已廣域覆蓋的2G網(wǎng)絡(luò)，逐步商用的3G網(wǎng)絡(luò)，以多天線技術(shù)為代表的下一代通信網(wǎng)絡(luò)，以及以IEEE 802.x 系列為代表的寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等。如何實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的多種無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)融合，以及多種 無(wú)線接入技術(shù)之間的協(xié)同工作，是未來(lái)移動(dòng)通信研究的主要內(nèi)容。在異構(gòu)無(wú)線環(huán)境中，終端設(shè)備有兩種形式內(nèi)置多種模式空中接口模塊，支持多種無(wú) 線接口技術(shù)的多模多待手機(jī)，以及基于軟件無(wú)線電(SDR: Software Defined Radio)技術(shù)的可重配置空中接口模塊的移動(dòng)設(shè)備。無(wú)線通信接入網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性和終端設(shè)備的多樣性決定了空中接口的多元化，為使各種 終端設(shè)備在異構(gòu)的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)工作，實(shí)現(xiàn)在不同接入網(wǎng)絡(luò)的兼容和終端設(shè)備之間的互聯(lián) 互通，各種異構(gòu)無(wú)線接入網(wǎng)融合技術(shù)得到了深入的研究。歐盟的第六框架計(jì)劃提出了端到端重配置(E2R: End to End Reconfigurability)技術(shù)，作 為異構(gòu)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)融合方案。E2R利用軟件無(wú)線電提供的重配置能力，綜合可編程、可 配置、可抽象的硬件環(huán)境以及模塊化的軟件設(shè)計(jì)思想，構(gòu)建起以可重配置的基站等網(wǎng)元為 主體的體系結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)支持多種接入技術(shù)，達(dá)到異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)的融合。E2R核心思想是 模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換盡可能靠近天線，用軟件完成盡可能多的無(wú)線電功能。終端設(shè)備進(jìn)行無(wú)線接 入和切換時(shí)，通過(guò)空中接口下載特定的軟件進(jìn)行配置，從而使無(wú)線接入更加靈活。其詳細(xì) 內(nèi)容見(jiàn)①E2R， End to End Reconfigurability, http:〃e2r2.motlabs.com/.②紀(jì)陽(yáng)，張平，端到 端重配置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，北京北京郵電大學(xué)出版社，2006.日本的e-Japan計(jì)劃的研究提出一種未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——MIRAI(Multimedia Integrated network by Radio Access Innovation) 。 MIRAI系統(tǒng)采用通用接入(Common Access) 作為異構(gòu)接入網(wǎng)融合方案，通過(guò)在接入網(wǎng)中設(shè)置基本接入網(wǎng)絡(luò)(BAN)單元來(lái)管理特定區(qū)域 內(nèi)的多種無(wú)線接入技術(shù)。BAN始終與位于這個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的終端中的基本接入部件(BAC) 保持信令交互，從而完成終端用戶在本區(qū)域內(nèi)的通用接入，減少了終端掃描RAN和信令處 理過(guò)程。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)①Wu Gang, M. Mizuno, P丄M. Havinga, "MIRAI Architecture for Heterogeneous Network," IEEE Communications Magazine, vol. 40， no. 2， Feb. 2002, pp. 126-134.②"Seamless integrated network system for wireless communication system," United States Patent, No. 7069045， Jun. 27, 2006.但是，現(xiàn)存的異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)還存在以下不足(1) E2R需要可重配置的網(wǎng)元的支持，而現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施不支持重配置功能，故E2R 對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的復(fù)用存在困難，而重建支持E2R的可重配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)施需要更多 的成本；(2) E2R為了實(shí)現(xiàn)重配置能力的可管理、可控制、可配置等要求，需要定義完整的管理 框架、完善的交互流程和接口，以及聯(lián)合無(wú)線資源管理和頻譜管理機(jī)制，這些技術(shù) 的研究和標(biāo)準(zhǔn)化還要經(jīng)歷很漫長(zhǎng)的過(guò)程；(3) E2R在垂直切換時(shí)，需要可用模式相關(guān)軟件的實(shí)時(shí)下載，這樣不僅增加了切換的時(shí) 延，使切換響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，而且占用系統(tǒng)傳輸帶寬，降低了無(wú)線頻譜的利用率；(4) MARAI系統(tǒng)為現(xiàn)有的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)提供了一種通用的接入方案，但是對(duì)具體的接入策 略、多種通信模式復(fù)用策略等沒(méi)有研究；(5) MIRAI接入網(wǎng)融合方案不能從根本解決垂直切換過(guò)程中大量數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。移 動(dòng)終端在會(huì)話期間由于移動(dòng)或無(wú)線鏈路質(zhì)量等原因發(fā)生的垂直切換，切換前后數(shù)據(jù) 鏈路的拆鏈，重新建鏈的過(guò)程導(dǎo)致了舊的接入網(wǎng)絡(luò)中鏈路緩沖區(qū)數(shù)據(jù)全部丟失；(6) MARAI系統(tǒng)接入網(wǎng)融合方案不能提供接入網(wǎng)絡(luò)的靈活性覆蓋，不能進(jìn)行快速的垂 直切換，在接入的可控性和系統(tǒng)的可拓展性上的支持還不夠，而且在定位管理、移 動(dòng)性管理、無(wú)線資源管理等方面還面臨巨大挑戰(zhàn)。目前已報(bào)到的論文、專利和相關(guān)出版物，還未見(jiàn)有既能復(fù)用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，復(fù)用現(xiàn) 有的接入技術(shù)，又可以支持靈活覆蓋、靈敏切換、可控接入的可拓展性接入網(wǎng)融合方案。為方便表述，對(duì)以下幾個(gè)用語(yǔ)(局限于本文的描述范圍)進(jìn)行解釋目錄通信模式的列表，按次序編排以供索引。目錄頻率終端設(shè)備與基站進(jìn)行控制信令交互時(shí)的通信頻率。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)未來(lái)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)多元異構(gòu)趨勢(shì)，提出了一種在異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下基于目錄 的接入網(wǎng)融合方案。下面分別從物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)兩個(gè)角度，對(duì)本發(fā)明一種在異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下基于目錄 的接入網(wǎng)融合方案進(jìn)行說(shuō)明。從物理結(jié)構(gòu)層面上看，本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如附圖1所示，其中包括終端設(shè)備1、 一個(gè)信 令基站2、 A^(7V取大于等于1的自然數(shù))個(gè)業(yè)務(wù)基站3、以及核心網(wǎng)，其中基站(信令基站和 業(yè)務(wù)基站)包括基站天線、數(shù)據(jù)處理器以及兩者之間的有線連接設(shè)備三部分；終端設(shè)備1與 信令基站2之間的無(wú)線連接4所形成的信道稱為Un(Reference point between User Equipment and Infrastructure domains)信令通道，終端設(shè)備1和每個(gè)業(yè)務(wù)基站3之間無(wú)線連接5所形成 的信道稱為Uu業(yè)務(wù)通道，信令基站2和核心網(wǎng)之間的有線連接6稱為Iu(Reference point between Access and Serving Network domains)信令通道，每個(gè)業(yè)務(wù)基站3和核心網(wǎng)之間的有 線連接7稱為Iu業(yè)務(wù)通道。所述的終端設(shè)備內(nèi)置了可支持多種無(wú)線空中接口模塊和目錄表，其中所述的無(wú)線空中 接口模塊可以是多?？罩薪涌谀K，也可以是基于SDR的可重配置空中接口模塊。終端設(shè) 備只有一個(gè)接入ID(Identification),由在目錄頻率上分配的ID唯一確定。終端設(shè)備在目錄 頻率上待機(jī)，待機(jī)狀態(tài)時(shí)只有信令通道工作，而各種業(yè)務(wù)通道在終端設(shè)備待機(jī)時(shí)處于休眠 狀態(tài)，并為特定的業(yè)務(wù)需求開(kāi)啟。所述的信令基站是專門用于處理和轉(zhuǎn)發(fā)核心網(wǎng)與終端之間控制信息的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，所述 的控制信息包括呼叫接入控制、切換控制等。所述的業(yè)務(wù)基站是用于處理和轉(zhuǎn)發(fā)核心網(wǎng)與終端之間業(yè)務(wù)信息的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。所述的業(yè) 務(wù)信息包括語(yǔ)音、圖像等。所述的基站天線是無(wú)線信號(hào)的收發(fā)裝置，其功能包括信號(hào)物理層處理和信號(hào)格式轉(zhuǎn)換。 其中所述的信號(hào)物理層處理包括無(wú)線信號(hào)的調(diào)制解調(diào)、編解碼等處理，所述的格式轉(zhuǎn)換是 將無(wú)線信號(hào)格式和適合有線設(shè)備傳輸?shù)男盘?hào)格式之間的數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。所述的信令信號(hào) 處理器是控制信令的中心處理器，所述的兩者之間的有線連接設(shè)備可以是光纜、電力線、 同軸電纜等。所述的核心網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理，其中包括用戶 鑒權(quán)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)搜索和控制等。結(jié)合上述的物理結(jié)構(gòu)，從邏輯結(jié)構(gòu)層面看，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如附圖2所示，其中包 括信令基站2、業(yè)務(wù)基站3、 Uu信令通道4、 Uu業(yè)務(wù)通道5、 Iu信令通道6、 Iu業(yè)務(wù)通道7、 核心網(wǎng)、目錄表8、通用接入網(wǎng)9和業(yè)務(wù)接入網(wǎng)IO等。所述的目錄表是所復(fù)用的通信模式的列表，按照一定順序排列，為二級(jí)樹(shù)型結(jié)構(gòu)，如 附圖3所示。其中樹(shù)型結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)為邏輯概念，提供了目錄搜索的起始點(diǎn)。根節(jié)點(diǎn)與M(M 取大于等于1的自然數(shù))個(gè)一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，每個(gè)一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)代表一種通信模式類。 所述的通信模式類是多個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)稱，如第三代移動(dòng)通信技術(shù)。每個(gè)一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn) 又與iV^(A^為大于等于1的自然數(shù))二級(jí)子目錄關(guān)聯(lián)，每個(gè)二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)代表一種通信子 模式或者一種具體的接入技術(shù)。所述的通信子模式或具體的接入技術(shù)是指某一項(xiàng)具體的通 信標(biāo)準(zhǔn)或接入方案，如第三代移動(dòng)通信技術(shù)中的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。所述的目錄表根據(jù)其狀態(tài)分為終端目錄和線目錄，其中所述的終端目錄是終端設(shè)備所
固有支持的通信模式的列表，終端目錄是與終端設(shè)備所集成的代表通信模式的接口模塊或 可重配置的接口模塊對(duì)應(yīng)的，終端目錄只存在于終端設(shè)備里；其中所述的在線目錄是終端 設(shè)備在當(dāng)前時(shí)段內(nèi)可用的通信模式的列表，而可用的通信模式是指在當(dāng)前時(shí)段內(nèi)能覆蓋該 終端設(shè)備的各種網(wǎng)絡(luò)的通信模式與該終端設(shè)備所支持的通信模式的交集，因此在線目錄是 終端目錄的一個(gè)子目錄。在線目錄分別存儲(chǔ)在終端設(shè)備、信令基站和核心網(wǎng)中，終端設(shè)備、 信令基站和核心網(wǎng)中的在線目錄按一定的周期進(jìn)行自動(dòng)同步更新。終端設(shè)備在線目錄與終 端目錄關(guān)聯(lián)，其作用是根據(jù)外界環(huán)境的變化確定可用的通信模式；信令基站在線目錄與業(yè) 務(wù)基站的參數(shù)關(guān)聯(lián)，其作用是確定信令基站所管轄的業(yè)務(wù)基站和對(duì)應(yīng)的通信模式；核心網(wǎng) 在線目錄與用戶的權(quán)限和定制的業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)，其作用是進(jìn)行用戶鑒權(quán)和呼叫限制等。所述的通用接入網(wǎng)9是信令基站所覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)終端設(shè)備的通用接入、業(yè)務(wù)通信 模式的切換、業(yè)務(wù)基站的切換等。所述的業(yè)務(wù)接入網(wǎng)IO是各個(gè)業(yè)務(wù)基站所覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)終端設(shè)備所需求的業(yè)務(wù)接入 和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。所述的通用接入網(wǎng)和業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的關(guān)系是， 一個(gè)通用接入網(wǎng)可以覆蓋多個(gè)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)， 負(fù)責(zé)多個(gè)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的信令接入。通用接入網(wǎng)之間、業(yè)務(wù)接入網(wǎng)之間可以交叉和重疊。在 通用接入網(wǎng)的重疊邊界區(qū)域，終端設(shè)備需要進(jìn)行通用接入網(wǎng)的選擇和切換，在各個(gè)業(yè)務(wù)接 入網(wǎng)的重疊區(qū)域存在多種通信模式。本發(fā)明還包括目錄索引過(guò)程、終端開(kāi)機(jī)流程、業(yè)務(wù)建立流程、目錄更新流程、模式切 換流程。所述的目錄索引過(guò)程是終端設(shè)備、信令基站或核心網(wǎng)根據(jù)特定的判決準(zhǔn)則，分別在其 中的在線目錄中搜索所需要的通信模式的節(jié)點(diǎn)的過(guò)程。目錄索引過(guò)程步驟如下(如附圖4所 示，為描述方便，將終端設(shè)備、信令基站或核心網(wǎng)通稱為索引主體)(1) 索引主體進(jìn)入在線目錄根節(jié)點(diǎn)，得到根節(jié)點(diǎn)包含的一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)；(2) 索引主體進(jìn)入第/(l&、AO個(gè)一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)；(3) 索引主體得到上步的一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)所包含的二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)；(4) 索引主體進(jìn)入第/(l《7^WM)個(gè)二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)；(5) 索引主體對(duì)上步的二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)或具體的接入方案的參數(shù) 進(jìn)行評(píng)判，決定是否選用該子模式作為最終結(jié)果，若選用則退出整個(gè)目錄索引過(guò)程，若不選用則7 = ^ + 1，回到步驟4;(6) 索引主體對(duì)該一級(jí)子目錄的所有二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)完成搜索之后，仍然未找到合適的通信模式，則/ = "1，回到步驟2;(7)索引主體對(duì)所有的一級(jí)子目錄進(jìn)行搜索，若找到需要的通信模式則結(jié)束搜索，目 錄索引過(guò)程成功；若整個(gè)目錄搜索完畢未找到合適的通信模式，目錄索引過(guò)程失 敗。所述的終端開(kāi)機(jī)流程是終端設(shè)備開(kāi)機(jī)狀態(tài)到待機(jī)狀態(tài)的過(guò)程，其步驟如下(1) 用戶開(kāi)機(jī)啟動(dòng)終端設(shè)備電源；(2) 終端設(shè)備根據(jù)終端目錄進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索，根據(jù)終端目錄進(jìn)行目錄索引過(guò)程，確定當(dāng) 前可用的通信模式，并生成終端設(shè)備的在線目錄；(3) 終端設(shè)備將在線目錄發(fā)送給控制其通用接入的信令基站，以保持在線目錄的同 步；(4) 信令基站存儲(chǔ)該用戶的在線目錄，并將在線目錄中通信模式和其管轄的業(yè)務(wù)基站 信息聯(lián)系起來(lái)，然后將在線目錄轉(zhuǎn)發(fā)給核心網(wǎng)；(5) 核心網(wǎng)存儲(chǔ)該用戶的在線目錄，并將用戶ID、在線目錄、用戶業(yè)務(wù)、信令基站等 信息聯(lián)系起來(lái)，然后給終端設(shè)備確認(rèn)；(6) 終端設(shè)備收到核心網(wǎng)的確認(rèn)后，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。所述的業(yè)務(wù)建立流程是終端設(shè)備撥號(hào)到進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ沛溌方⒌倪^(guò)程，其步驟 如下-(1) 主叫用戶撥號(hào)；(2) 終端設(shè)備發(fā)送接入請(qǐng)求給信令基站，信令基站根據(jù)其在線目錄，以一定準(zhǔn)則進(jìn)行 目錄索引過(guò)程；(3) 主叫用戶信令基站選擇通信模式和業(yè)務(wù)基站，并將主被叫用戶信息等轉(zhuǎn)發(fā)給核心 網(wǎng)；(4) 核心網(wǎng)根據(jù)其在線目錄進(jìn)行目錄索引過(guò)程，確認(rèn)主叫用戶呼入請(qǐng)求的合法性，并 根據(jù)被叫用戶ID査找被叫用戶信令基站等信息；(5) 核心網(wǎng)向負(fù)責(zé)被叫用戶通用接入的信令基站發(fā)送呼叫請(qǐng)求；(6) 被叫用戶信令基站接收呼入請(qǐng)求，并根據(jù)在線目錄和業(yè)務(wù)類型選擇通信模式和業(yè) 務(wù)基站；(7) 核心網(wǎng)確認(rèn)上述步驟成功后，分別向主叫用戶和被叫用戶返回確認(rèn)信息；(8) 主被叫用戶信令基站接到確認(rèn)之后，分別建立核心網(wǎng)、主叫用戶業(yè)務(wù)基站和主叫 用戶之間的數(shù)據(jù)鏈接，以及核心網(wǎng)、被叫用戶業(yè)務(wù)基站和被叫用戶的數(shù)據(jù)鏈接；(9) 主被叫用戶和核心網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)通道建立，主被叫用戶進(jìn)入業(yè)務(wù)傳輸狀態(tài)。 所述的目錄更新流程是終端設(shè)備、信令基站、核心網(wǎng)之間的在線目錄更新過(guò)程，其步 驟如下(1) 終端設(shè)備檢測(cè)周圍環(huán)境變化，確定當(dāng)前的通信模式是否發(fā)生變化；(2) 若當(dāng)前可用的通信模式發(fā)生變化，則終端設(shè)備更新在線目錄，刪除不可用的通信 模式節(jié)點(diǎn)，添加新的可用通信模式節(jié)點(diǎn)；(3) 終端設(shè)備將更新的在線目錄發(fā)給負(fù)責(zé)其通用接入的信令基站；(4) 信令基站更新其在線目錄，并轉(zhuǎn)發(fā)給核心網(wǎng)；(5) 核心網(wǎng)接收并更新在線目錄，返回確認(rèn)報(bào)告；(6) 終端設(shè)備接收確認(rèn)報(bào)告，在線目錄更新結(jié)束。所述的模式切換流程是終端設(shè)備在通話狀態(tài)下，改變當(dāng)前的通信模式為新的通信模式 的過(guò)程，其步驟如下(1) 終端設(shè)備向信令基站發(fā)起通信模式切換請(qǐng)求；(2) 信令基站根據(jù)其在線目錄，進(jìn)行目錄索引過(guò)程，選擇新的通信模式和與其對(duì)應(yīng)的 業(yè)務(wù)基站；(3) 信令基站控制終端設(shè)備和新的業(yè)務(wù)基站建立業(yè)務(wù)鏈接，開(kāi)啟新的業(yè)務(wù)通道；(4) 當(dāng)新的業(yè)務(wù)通道正常工作后，信令基站控制終端設(shè)備和舊的業(yè)務(wù)基站斷開(kāi)鏈接；(5) 終端設(shè)備完成通信模式的切換。本發(fā)明的本質(zhì)是引入通用接入理念，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中的基站區(qū)分了專用的信令基站和 業(yè)務(wù)基站，使終端的信令接入和業(yè)務(wù)傳輸分離，即終端的信令接入是通過(guò)信令基站，由 Uu信令通道和IU信令通道連入核心網(wǎng)，業(yè)務(wù)傳輸是通過(guò)業(yè)務(wù)基站，由Uu業(yè)務(wù)通道和Iu 業(yè)務(wù)通道與核心網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的交換，這樣就保障了控制信令傳輸?shù)目煽啃酝瑫r(shí)，滿足 了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特殊需求(如高速、實(shí)時(shí)等)；將異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的多種通信模式進(jìn)行復(fù)用，使 終端設(shè)備可以根據(jù)需要使用不同的通信模式，從而使各種接入技術(shù)閑置的頻譜資源得到有 效的利用。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)在于， 一個(gè)信令基站通過(guò)其在線目錄對(duì)多個(gè)業(yè)務(wù)基站的信令 接入進(jìn)行管理，其中信令基站在線目錄的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與該信令基站所管轄的各個(gè)業(yè)務(wù)基站關(guān) 聯(lián)。信令基站通過(guò)對(duì)其在線目錄的目錄索引過(guò)程選擇需要的通信模式和業(yè)務(wù)基站，信令基 站的目錄索引過(guò)程實(shí)際上是對(duì)其所管轄的業(yè)務(wù)基站的索引過(guò)程。本發(fā)明提出的接入網(wǎng)融合方案，采用控制信令的通用接入，業(yè)務(wù)通信的多模復(fù)用，以 及基于目錄的接入管理策略，為通信模式選擇和切換提供了便利，提高了管理?xiàng)l理性、覆 蓋靈活性、切換靈敏性、接入可控性，并提供了可拓展性支持，是異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)
融合一種高效的解決方案。需要聲明的是，各種通信模式所涉及的工作方式和自身的技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)是否采用重 配置技術(shù)，并不影響本發(fā)明的核心思想。本發(fā)明基于目錄的接入網(wǎng)融合方案，有如下優(yōu)點(diǎn)(1) 接入的通用性通用接入使信令傳輸和業(yè)務(wù)傳輸分離， 一方面，控制信令在信令通 道進(jìn)行，保證了控制信息傳輸?shù)目煽啃?，避免因?yàn)榄h(huán)境信息或者覆蓋范圍引起的信 令丟失。另一方面，業(yè)務(wù)傳輸在業(yè)務(wù)通道進(jìn)行，可以根據(jù)傳輸速度、通話質(zhì)量等業(yè) 務(wù)需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)整。(2) 模式的復(fù)用性多種通信模式的復(fù)用，將已分配但未充分利用的頻譜資源有效利用 起來(lái)，可以解決無(wú)線通信頻譜資源緊缺的問(wèn)題，根據(jù)具體的通信環(huán)境選擇與之對(duì)應(yīng) 的通信模式，充分發(fā)揮了各種模式的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，各種通信模式不同時(shí)待機(jī)，只是 在有業(yè)務(wù)需求時(shí)臨時(shí)開(kāi)啟，節(jié)省了手機(jī)功率，使手機(jī)有更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間。(3) 管理的條理性目錄類分為多級(jí)樹(shù)型結(jié)構(gòu)，基于目錄的管理策略使搜索和更新都更 加條理、快捷。在進(jìn)行模式選擇和切換時(shí)，終端設(shè)備能夠根據(jù)目錄進(jìn)行搜索，使選 擇和切換能方便、快捷的進(jìn)行。(4) 覆蓋的靈活性由通用接入網(wǎng)管轄多個(gè)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，通用接入網(wǎng)可以根據(jù)需求靈活 選擇業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，達(dá)到業(yè)務(wù)接入覆蓋的靈活處理。(5) 切換的靈敏性當(dāng)終端設(shè)備進(jìn)行垂直切換時(shí)，本方案可以對(duì)目錄進(jìn)行搜索，選擇合 適的通信模式進(jìn)行切換，不需要重復(fù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索過(guò)程。(6) 接入的可控性通過(guò)對(duì)目錄中通信模式設(shè)置優(yōu)先級(jí)策略，優(yōu)先選擇最合適的通信模 式，并可以由用戶自定制業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)。(7) 終端的普適性本方案能普遍地適用于所有終端(可支持多種通信模式)的通用接入 和模式復(fù)用，不管終端設(shè)備為多模終端，還是可重配置終端。(8) 系統(tǒng)的可拓展性本方案并不依賴多元異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)自身的技術(shù)，而且目錄的可拓展性 使系統(tǒng)對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)也有很好的兼容和拓展。綜上所述，本發(fā)明充分利用了未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多種通信體制共存的特點(diǎn)，提 出了一種異構(gòu)接入網(wǎng)融合方案，基于目錄的通用接入多模復(fù)用。與E2R相比，本方案能復(fù)用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，復(fù)用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)，且垂直切換的時(shí)延更低。與MARAI相比， 本方案垂直切換的可靠性更高，而且基于目錄的管理策略使通信管理更加條理化，覆蓋更 加靈活，切換更加靈敏，接入更加可控，且具有可拓展性。附圖及


附圖1是本發(fā)明物理結(jié)構(gòu)圖其中，l是終端設(shè)備，2是信令基站，3是業(yè)務(wù)基站，4是Uu信令通道，5是Uu業(yè)務(wù) 通道，6是Iu信令通道，7是Iu業(yè)務(wù)通道。附圖2是本發(fā)明邏輯結(jié)構(gòu)圖其中，8是目錄表，9是是通用接入網(wǎng)，IO是業(yè)務(wù)接入網(wǎng)。附圖3是本發(fā)明目錄樹(shù)型結(jié)構(gòu)附圖4是本發(fā)明目錄索引過(guò)程流程圖具體實(shí)施方式
一多模多待移動(dòng)設(shè)備內(nèi)置有GSM、 WiFi、 WCDMA接口模塊，即該設(shè)備終端目錄包括 GSM、 WiFi、 WCDMA三種通信模式。該用戶開(kāi)機(jī)后用戶以4km/h的速度移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò) 程中，經(jīng)歷了開(kāi)機(jī)、待機(jī)、通話、通話切換四個(gè)狀態(tài)。I. 開(kāi)機(jī)一〉待機(jī)，此時(shí)通信環(huán)境有GSM、 WiFi、 WCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋，該區(qū)域有一個(gè) 信令基站，M個(gè)GSM基站，W個(gè)WiFi基站，丄個(gè)WCDMA基站(1) 用戶開(kāi)機(jī)啟動(dòng)終端設(shè)備電源；(2) 終端設(shè)備對(duì)終端目錄進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索，根據(jù)終端所處的環(huán)境判斷可用的通信模式， 生成在線目錄(在線目錄包括GSM、 WiFi、 WCDMA三種通信模式)，并將在線目 錄以及用戶信息發(fā)給負(fù)責(zé)其接入控制的信令基站；(3) 終端設(shè)備將在線目錄發(fā)送給控制其通用接入的信令基站，以保持在線目錄的同 步；(4) 信令基站存儲(chǔ)該用戶的在線目錄，并分別將GSM、 WiFi、 WCDMA通信模式和 對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)基站信息聯(lián)系起來(lái)，然后將在線目錄轉(zhuǎn)發(fā)給核心網(wǎng)；(5) 核心網(wǎng)存儲(chǔ)該用戶的在線目錄，并將用戶ID、在線目錄、用戶業(yè)務(wù)、信令基站等 信息聯(lián)系起來(lái)，然后給終端設(shè)備確認(rèn)；(6) 終端設(shè)備收到核心網(wǎng)的確認(rèn)后，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；II. 待機(jī)一>通話，此時(shí)用戶所在環(huán)境有GSM、 WiFi、 WCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋，該區(qū)域有 一個(gè)信令基站，M個(gè)GSM基站，W個(gè)WiFi基站，丄個(gè)WCDMA基站(1) 主叫用戶撥號(hào)；(2) 終端設(shè)備發(fā)送接入請(qǐng)求給信令基站，信令基站根據(jù)其在線目錄，按照最高傳輸速 率準(zhǔn)則進(jìn)行目錄索引過(guò)程； (3) 主叫用戶信令基站選擇WiFi通信模式和業(yè)務(wù)基站進(jìn)行通信，并將主被叫用戶信息等轉(zhuǎn)發(fā)給核心網(wǎng)；(4) 核心網(wǎng)確認(rèn)主叫用戶呼入請(qǐng)求的合法性，并根據(jù)被叫用戶ID查找被叫用戶信令 基站等信息；(5) 核心網(wǎng)向負(fù)責(zé)被叫用戶通用接入的信令基站發(fā)送呼叫請(qǐng)求；(6) 被叫用戶信令基站接收呼入請(qǐng)求，并根據(jù)在線目錄和業(yè)務(wù)類型選擇通信模式和業(yè) 務(wù)基站；(7) 核心網(wǎng)確認(rèn)上述步驟成功后，分別向主叫用戶和被叫用戶返回確認(rèn)信息；(8) 主被叫用戶信令基站接到確認(rèn)之后，分別建立核心網(wǎng)、主叫用戶業(yè)務(wù)基站和主叫 用戶之間的數(shù)據(jù)鏈接，以及核心網(wǎng)、被叫用戶業(yè)務(wù)基站和被叫用戶的數(shù)據(jù)鏈接；(9) 主被叫用戶和核心網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)通道建立，主被叫用戶進(jìn)入業(yè)務(wù)傳輸狀態(tài)；III. 通話切換，在通話中該用戶進(jìn)入郊區(qū)，環(huán)境僅存在GSM和WCDMA兩種通信模式， 此時(shí)該區(qū)域有一個(gè)信令基站，尸個(gè)GSM基站，g個(gè)WCDMA基站(1) 由于WiFi網(wǎng)絡(luò)不再覆蓋，通話需要進(jìn)行切換，終端設(shè)備向信令基站發(fā)起通信模 式切換請(qǐng)求；(2) 終端設(shè)備檢查在線目錄，進(jìn)行目錄索引過(guò)程，根據(jù)通信可靠性準(zhǔn)則，確定GSM 為新的通信模式；(3) 信令基站選擇GSM通信模式對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)基站；(4) 信令基站控制終端設(shè)備和新的GSM業(yè)務(wù)基站建立GSM業(yè)務(wù)鏈接，開(kāi)啟新的業(yè)務(wù) 通道；(5) 當(dāng)新的業(yè)務(wù)通道正常工作后，信令基站控制終端設(shè)備和舊的WiFi業(yè)務(wù)基站斷幵 鏈接；(6) 終端設(shè)備完成業(yè)務(wù)傳輸?shù)那袚Q；IV. 通話一〉待機(jī)，通話結(jié)束用戶掛機(jī)(1) 用戶通話結(jié)束，終端設(shè)備和GSM業(yè)務(wù)基站的業(yè)務(wù)通道斷開(kāi)；(2) 用戶回到待機(jī)狀態(tài)；在以上所述得實(shí)施方式中，本發(fā)明方案的優(yōu)勢(shì)得到了很好的體現(xiàn)，采用控制信令的通 用接入，業(yè)務(wù)通信的多模復(fù)用，以及基于目錄的接入管理策略，為通信模式選擇和切換提 供了便利，提高了管理?xiàng)l理性、覆蓋靈活性、切換靈敏性、接入可控性，并提供了可拓展 性支持，是異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)融合一種高效的解決方案。
權(quán)利要求
1.一種異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下基于目錄的接入網(wǎng)融合方案，包括終端設(shè)備(1)、一個(gè)信令基站(2)、N個(gè)業(yè)務(wù)基站(3)、以及核心網(wǎng)，特征在于終端設(shè)備(1)與信令基站(2)之間的無(wú)線連接(4)形成Un信令通道，終端設(shè)備(1)和每個(gè)業(yè)務(wù)基站(3)之間無(wú)線連接(5)形成Uu業(yè)務(wù)通道，信令基站(2)和核心網(wǎng)之間的有線連接(6)形成Iu信令通道，每個(gè)業(yè)務(wù)基站(3)和核心網(wǎng)之間的有線連接(7)形成Iu業(yè)務(wù)通道；在終端設(shè)備(1)里含有終端目錄，在終端設(shè)備(1)、信令基站(2)、核心網(wǎng)中均含有在線目錄；其特征還包括在異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下維護(hù)通信正常工作的目錄索引過(guò)程、終端開(kāi)機(jī)流程、業(yè)務(wù)建立流程、目錄更新流程、模式切換流程；所述的目錄索引過(guò)程是終端設(shè)備、信令基站或核心網(wǎng)根據(jù)特定的判決準(zhǔn)則，分別在其中的在線目錄中搜索所需要的通信模式的節(jié)點(diǎn)的過(guò)程，其步驟如下(1)索引主體進(jìn)入在線目錄根節(jié)點(diǎn)，得到根節(jié)點(diǎn)包含的一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)；(2)索引主體進(jìn)入第i(1≤i≤M)個(gè)一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)；(3)索引主體得到上步的一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)所包含的二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)；(4)索引主體進(jìn)入第j(1≤j≤NM)個(gè)二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)；(5)索引主體對(duì)上步的二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)或具體的接入方案的參數(shù)進(jìn)行評(píng)判，決定是否選用該子模式作為最終結(jié)果，若選用則退出整個(gè)目錄索引過(guò)程，若不選用則j＝j(luò)+1，回到步驟4；(6)索引主體對(duì)該一級(jí)子目錄的所有二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)完成搜索之后，仍然未找到合適的通信模式，則i＝i+1，回到步驟2；(7)索引主體對(duì)所有的一級(jí)子目錄進(jìn)行搜索，若找到需要的通信模式則結(jié)束搜索，目錄索引過(guò)程成功；若整個(gè)目錄搜索完畢未找到合適的通信模式，目錄索引過(guò)程失??；所述的終端開(kāi)機(jī)流程是終端設(shè)備開(kāi)機(jī)狀態(tài)到待機(jī)狀態(tài)的過(guò)程，其步驟如下(1)用戶開(kāi)機(jī)啟動(dòng)終端設(shè)備電源；(2)終端設(shè)備根據(jù)終端目錄進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索，根據(jù)終端目錄進(jìn)行目錄索引過(guò)程，確定當(dāng)前可用的通信模式，并生成終端設(shè)備的在線目錄；(3)終端設(shè)備將在線目錄發(fā)送給控制其通用接入的信令基站，以保持在線目錄的同步；(4)信令基站存儲(chǔ)該用戶的在線目錄，并將在線目錄中通信模式和其管轄的業(yè)務(wù)基站信息聯(lián)系起來(lái)，然后將在線目錄轉(zhuǎn)發(fā)給核心網(wǎng)；(5)核心網(wǎng)存儲(chǔ)該用戶的在線目錄，并將用戶ID、在線目錄、用戶業(yè)務(wù)、信令基站等信息聯(lián)系起來(lái)，然后給終端設(shè)備確認(rèn)；(6)終端設(shè)備收到核心網(wǎng)的確認(rèn)后，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；所述的業(yè)務(wù)建立流程是終端設(shè)備撥號(hào)到進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ沛溌方⒌倪^(guò)程，其步驟如下(1)主叫用戶撥號(hào)；(2)終端設(shè)備發(fā)送接入請(qǐng)求給信令基站，信令基站根據(jù)其在線目錄，以一定準(zhǔn)則進(jìn)行目錄索引過(guò)程；(3)主叫用戶信令基站選擇通信模式和業(yè)務(wù)基站，并將主被叫用戶信息等轉(zhuǎn)發(fā)給核心網(wǎng)；(4)核心網(wǎng)根據(jù)其在線目錄進(jìn)行目錄索引過(guò)程，確認(rèn)主叫用戶呼入請(qǐng)求的合法性，并根據(jù)被叫用戶ID查找被叫用戶信令基站等信息；(5)核心網(wǎng)向負(fù)責(zé)被叫用戶通用接入的信令基站發(fā)送呼叫請(qǐng)求；(6)被叫用戶信令基站接收呼入請(qǐng)求，并根據(jù)在線目錄和業(yè)務(wù)類型選擇通信模式和業(yè)務(wù)基站；(7)核心網(wǎng)確認(rèn)上述步驟成功后，分別向主叫用戶和被叫用戶返回確認(rèn)信息；(8)主被叫用戶信令基站接到確認(rèn)之后，分別建立核心網(wǎng)、主叫用戶業(yè)務(wù)基站和主叫用戶之間的數(shù)據(jù)鏈接，以及核心網(wǎng)、被叫用戶業(yè)務(wù)基站和被叫用戶的數(shù)據(jù)鏈接；(9)主被叫用戶和核心網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)通道建立，主被叫用戶進(jìn)入業(yè)務(wù)傳輸狀態(tài)；所述的目錄更新流程是終端設(shè)備、信令基站、核心網(wǎng)之間的在線目錄更新過(guò)程，其步驟如下(1)終端設(shè)備檢測(cè)周圍環(huán)境變化，確定當(dāng)前的通信模式是否發(fā)生變化；(2)若當(dāng)前可用的通信模式發(fā)生變化，則終端設(shè)備更新在線目錄，刪除不可用的通信模式節(jié)點(diǎn)，添加新的可用通信模式節(jié)點(diǎn)；(3)終端設(shè)備將更新的在線目錄發(fā)給負(fù)責(zé)其通用接入的信令基站；(4)信令基站更新其在線目錄，并轉(zhuǎn)發(fā)給核心網(wǎng)；(5)核心網(wǎng)接收并更新在線目錄，返回確認(rèn)報(bào)告；(6)終端設(shè)備接收確認(rèn)報(bào)告，在線目錄更新結(jié)束；所述的模式切換流程是終端設(shè)備在通話狀態(tài)下，改變當(dāng)前的通信模式為新的通信模式的過(guò)程，其步驟如下(1)終端設(shè)備向信令基站發(fā)起通信模式切換請(qǐng)求；(2)信令基站根據(jù)其在線目錄，進(jìn)行目錄索引過(guò)程，選擇新的通信模式和與其對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)基站；(3)信令基站控制終端設(shè)備和新的業(yè)務(wù)基站建立業(yè)務(wù)鏈接，開(kāi)啟新的業(yè)務(wù)通道；(4)當(dāng)新的業(yè)務(wù)通道正常工作后，信令基站控制終端設(shè)備和舊的業(yè)務(wù)基站斷開(kāi)鏈接；(5)終端設(shè)備完成通信模式的切換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下基于目錄的接入網(wǎng)融合方案，其特征在于所述 在線目錄和/或終端目錄是各種通信模式的列表，按照一定順序排列，為二級(jí)樹(shù)型結(jié)構(gòu)；其 中樹(shù)型結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)為邏輯概念，提供了目錄搜索的起始點(diǎn)；根節(jié)點(diǎn)與M個(gè)一級(jí)子目錄節(jié) 點(diǎn)關(guān)聯(lián)，每個(gè)一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)代表一種通信模式類；每個(gè)一級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)又與A^二級(jí)子目 錄關(guān)聯(lián)，每個(gè)二級(jí)子目錄節(jié)點(diǎn)代表一種通信子模式或者一種具體的接入技術(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下基于目錄的接入網(wǎng)融合方案，其特征在于所述 的終端目錄是終端設(shè)備所固有支持的通信模式的列表，終端目錄是與終端設(shè)備所集成的代 表通信模式的接口模塊或可重配置的接口模塊對(duì)應(yīng)的，終端目錄只存在于終端設(shè)備里。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下基于目錄的接入網(wǎng)融合方案，其特征在于所述 的在線目錄是終端設(shè)備在當(dāng)前時(shí)段內(nèi)可用的通信模式的列表，而可用的通信模式是指在當(dāng) 前時(shí)段內(nèi)能覆蓋該終端設(shè)備的各種網(wǎng)絡(luò)的通信模式與該終端設(shè)備所支持的通信模式的交 集，因此在線目錄是終端目錄的一個(gè)子目錄，終端設(shè)備、信令基站和核心網(wǎng)中的在線目錄 按一定的周期進(jìn)行自動(dòng)同步更新。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異構(gòu)無(wú)線環(huán)境下基于目錄的接入網(wǎng)融合方案，其特征在于所述的通用接入網(wǎng)(9)是信令基站所覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)終端設(shè)備的通用接入、業(yè)務(wù)通信 模式的切換、業(yè)務(wù)基站的切換等；所述的業(yè)務(wù)接入網(wǎng)(10)是各個(gè)業(yè)務(wù)基站所覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，負(fù) 責(zé)終端設(shè)備所需求的業(yè)務(wù)接入和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸；所述的通用接入網(wǎng)和業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的關(guān)系是， 一個(gè)通用接入網(wǎng)可以覆蓋多個(gè)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)， 負(fù)責(zé)多個(gè)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的信令接入。通用接入網(wǎng)之間、業(yè)務(wù)接入網(wǎng)之間可以交叉和重疊。在 通用接入網(wǎng)的重疊邊界區(qū)域，終端設(shè)備需要進(jìn)行通用接入網(wǎng)的選擇和切換，在各個(gè)業(yè)務(wù)接 入網(wǎng)的重疊區(qū)域存在多種通信模式。
全文摘要
本發(fā)明提出的異構(gòu)無(wú)線環(huán)境的基于目錄的接入網(wǎng)融合方案，其中硬件平臺(tái)包括終端設(shè)備1、一個(gè)信令基站2、N個(gè)業(yè)務(wù)基站3、核心網(wǎng)，以及終端設(shè)備1與信令基站2之間的Un信令通道，終端設(shè)備1和每個(gè)業(yè)務(wù)基站3之間的Uu業(yè)務(wù)通道，信令基站2和核心網(wǎng)之間的Iu信令通道，每個(gè)業(yè)務(wù)基站3和核心網(wǎng)之間的Iu業(yè)務(wù)通道。本方案包括目錄索引過(guò)程、終端開(kāi)機(jī)流程、業(yè)務(wù)建立流程、目錄更新流程、模式切換流程等幾個(gè)關(guān)鍵過(guò)程。本發(fā)明采用控制信令的通用接入，業(yè)務(wù)通信的多模復(fù)用，以及基于目錄的接入管理策略，為通信模式選擇和切換提供了便利，提高了管理?xiàng)l理性、覆蓋靈活性、切換靈敏性、接入可控性，并提供了可拓展性支持，是異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)融合一種高效的解決方案。
文檔編號(hào)H04W88/10GK101159969SQ20071005053
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者唐友喜, 霞 張, 易新平, 符初生, 邵士海 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)