Система и способ установления вызовов с передачей пакетных данных между мобильными станциями непосредственно между базовыми станциями беспроводной сети
Изобретение относится к беспроводным системам передачи данных. Технический результат заключается в совершенствовании соединения между мобильными станциями (МС). Беспроводная сеть обеспечивает соединение вызова с передачей пакетных данных между исходной МС и конечной МС в зоне покрытия беспроводной сети. Беспроводная сеть содержит первую базовую станцию, которая осуществляет беспроводную связь с исходной МС, вторую базовую станцию, которая осуществляет беспроводную связь с конечной МС, и центр коммутации мобильной связи, который связывает первую и вторую базовые станции. Первая базовая станция принимает первое сообщение от исходной МС, запрашивающее соединение вызова с передачей пакетных данных между МС с конечной мобильной станцией. В ответ на первое сообщение первая базовая станция инициирует установление соединения вызова с передачей пакетных данных между МС в локальной IP-сети, связывающей первую и вторую базовые станции. 4 н. и 47 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тому, что раскрыто в патентной заявке США за №[SAMS01-00296], озаглавленной «Система и способ осуществления передач обслуживания вызовов с передачей пакетных данных между мобильными станциями в беспроводной сети» и поданной одновременно с данной заявкой. Тема, раскрытая в патентной заявке США №[SAMS01-00296], включена посредством ссылки в данную заявку во всей полноте.
Настоящее изобретение относится к системам беспроводной связи, в частности к системе и соответствующему способу осуществления вызовов с передачей пакетных данных между мобильными станциями в беспроводной сети.
Уровень техники
Системы беспроводной связи получили повсеместное распространение в обществе. Предприятия и индивидуальные потребители используют разнообразные стационарные и мобильные беспроводные терминалы, включая сотовые телефоны, пейджеры, системы персональных услуг связи (ПУС, PCS) и стационарные устройства беспроводного доступа (например, торговые автоматы с возможностью сотовой связи). Поставщики беспроводных услуг постоянно пытаются создавать новые рынки для беспроводных устройств и расширять существующие рынки, делая беспроводные устройства и услуги все более дешевыми и надежными. Цены беспроводных устройств снизились до такой степени, что эти устройства стали доступны почти каждому, и цена беспроводного устройства составляет лишь малую часть общих затрат пользователя (т.е. абонента). Для привлечения новых клиентов поставщики беспроводных услуг реализуют новые услуги, в особенности услуги передачи цифровых данных, которые, например, позволяют пользователю работать в Интернете и отправлять и принимать электронную почту.
Абоненты проявили большую заинтересованность в использовании высокоскоростных приложений между мобильными станциями в беспроводных сетях. Многим из этих высокоскоростных приложений (например, видеотелефонам) требуется сеть радиодоступа (СРД, RAN), которая поддерживает приложения потоковой передачи данных. Приложение потоковой передачи данных должно переноситься по постоянной ширине полосы с низкой задержкой и низкими уровнями дрожания. Однако современные беспроводные сети, например СРД cdma2000, часто испытывают проблемы при поддержке приложений потоковой передачи данных. Передачи пакетных данных между базовой станцией (БС, BS) и мобильной станцией (МС, MS) испытывают задержку и дрожание в многочисленных точках сети, включая радиоинтерфейс между МС и БС и интерфейс между БС и обслуживающим узлом пакетных данных (ОУПД, PDSN). Однако общеизвестные сообщения сигнализации СРД, заданные в TIA-2001-C, "Interoperability Specification for cdma2000 Access Network Interfaces" [Технические условия межсетевого взаимодействия для интерфейсов сетевого доступа cdma2000], июнь 2003 (далее просто «стандарт TIA-2001-C») и в других стандартах, не обеспечивают прямых вызовов с передачей пакетных данных между мобильными станциями (между МС). Стандарт TIA-2001-C предусматривает только вызовы с передачей пакетных данных, исходящие от мобильной станции.
Все вызовы с передачей пакетных данных используют сигналы управления, которые связывают базовую станцию (БС), обслуживающую мобильную станцию (МС), которая отправляет вызов с передачей пакетных данных на обслуживающий узел пакетных данных (ОУПД). Все данные, передаваемые исходной мобильной станцией, переносятся через ОУПД в сеть связи с передачей пакетных данных. В случае вызовов с передачей пакетных данных между МС, данные затем переносятся обратно на базовую станцию беспроводной сети для последующей передачи на конечную МС. Очевидно, перенос данных на ОУПД и обратно необязателен и привносит задержки. Кроме того, дополнительная сигнализация, необходимая для установления соединений с ОУПД, увеличивает время установления вызова и снижает долю успешных попыток.
В патентной заявке США № 20020077096 (далее заявка Джина) раскрыт способ обеспечения вызова с передачей данных между мобильными станциями при условии, что одна и та же базовая станция (БС) обслуживает обе мобильные станции. Способ, раскрытый в заявке Джина предусматривает установление вызова с передачей пакетных данных между МС без необходимости соединений между БС и ОУПД. Однако отмечено, что мобильные станции должны располагаться в сотах, обслуживаемых одной базовой станцией. Это может быть приемлемо в малой беспроводной сети, где используется одна базовая станция (например, в домашней сети или сети малого предприятия). Если же оператор беспроводной сети развертывает СРД с многочисленными базовыми станциями, это является существенным ограничением. Абоненты, находящиеся на удалении друг от друга, обслуживаются разными базовыми станциями и не могут использовать приложение потоковой передачи данных между МС без посредства ОУПД и глобальной сети связи с передачей пакетных данных.
Поэтому необходимо усовершенствовать беспроводные сети, которые обеспечивают соединения с передачей пакетных данных между мобильными станциями, отличающиеся малой задержкой и низким дрожанием. В частности, необходима беспроводная сеть, которая обеспечивает соединение с передачей пакетных данных между МС от первой базовой станции к второй базовой станции, для которого не требуется обслуживающего узла пакетных данных и глобальной сети связи с передачей пакетных данных. Еще конкретнее, необходима беспроводная сеть, которая позволяет переносить соединение с передачей пакетных данных между МС, обрабатываемое первой базовой станцией и второй базовой станцией, с первой базовой станции на третью базовую станцию, если одна из мобильных станций совершает передачу обслуживания с первой базовой станции на третью базовую станцию.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение позволяет беспроводной сети cdma2000 быстро соединять две мобильные станции, которым требуется потоковый перенос данных (например, видеотелефонный вызов). Настоящее изобретение осуществляет это, видоизменяя общеизвестные сообщения сигнализации сети радиодоступа (СРД), стандартизованные в TIA-2001-C, «Технические условия межсетевого взаимодействия для интерфейсов сетевого доступа cdma2000», июнь 2003.
Чтобы исправить вышеописанные недостатки уровня техники, главной задачей настоящего изобретения является обеспечение беспроводной сети, которая обеспечивает соединение вызова с передачей пакетных данных между исходной мобильной станцией (МС) и конечной мобильной станцией (МС) в зоне покрытия беспроводной сети.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения беспроводная сеть содержит: i) первую базовую станцию, выполненную с возможностью осуществления беспроводной связи с исходной мобильной станцией; ii) вторую базовую станцию, выполненную с возможностью осуществления беспроводной связи с конечной мобильной станцией; iii) центр коммутации мобильной связи, выполненный с возможностью соединения первой и второй базовых станций, причем первая базовая станция выполнена с возможностью приема первого сообщения от исходной мобильной станции, запрашивающего соединение вызова с передачей пакетных данных между МС с конечной мобильной станцией, и в ответ на первое сообщение первая базовая станция инициирует установление соединения вызова с передачей пакетных данных между МС по локальной IP-сети, связывающей первую и вторую базовые станции.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения первая базовая станция отвечает на первое сообщение, передавая второе сообщение в центр коммутации мобильной связи, причем второе сообщение указывает, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС с конечной мобильной станцией.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения центр коммутации мобильной связи отвечает на второе сообщение, передавая третье сообщение второй базовой станции, причем третье сообщение указывает, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения вторая базовая станция отвечает на третье сообщение, передавая четвертое сообщение в центр коммутации мобильной связи, причем четвертое сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции в локальной IP-сети.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения центр коммутации мобильной связи отвечает на четвертое сообщение, передавая пятое сообщение в первую базовую станцию, причем пятое сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции и значение мобильного идентификатора, связанного с конечной мобильной станцией.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения первая базовая станция отвечает на пятое сообщение, используя IP-адрес второй базовой станции для установления соединения по однонаправленному каналу пакетных данных с второй базовой станцией через локальную IP-сеть.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения первая базовая станция передает мобильный идентификатор конечной мобильной станции во вторую базовую станцию, чтобы идентифицировать пакеты данных от исходной мобильной станции, которые направляются в конечную мобильную станцию.
Выше, в достаточно общем виде, изложены некоторые признаки этого раскрытия, которые специалисты в данной области техники смогут лучше понять из нижеследующего подробного описания изобретения. Дополнительные признаки могут быть описаны далее в этом документе. Специалистам в данной области техники очевидно, что раскрытые здесь концепции и конкретные варианты осуществления можно использовать как основание для изменения или построения других структур для достижения тех же целей данного раскрытия. Специалистам в данной области техники также ясно, что такие эквивалентные конструкции не выходят за рамки сущности и объема изобретения в его наиболее широкой форме.
Прежде чем перейти к нижеприведенному подробному описанию изобретения, полезно определить значения некоторых слов и фраз, используемых в этом описании. Термины «включает в себя» и «содержит», а также их производные, предусматривают включение без ограничения. Термин «или» предусматривает включение, т.е. имеет смысл и/или. Фраза "связанный с", а также ее производные, могут иметь смысл «включает в себя», «входит в состав», «взаимосвязан с», «содержит», «содержится в», «соединен с», «подключен к», «может поддерживать связь с», «взаимодействует с», «перемежается», «соседствует», «находится вблизи от», «прикреплен к», «имеет», «имеет такое-то свойство» и т.п. Контроллер может быть реализован аппаратными, программно-аппаратными или программными средствами или совместно, по меньшей мере, двумя из них. Следует отметить, что функциональные возможности, связанные с любым конкретным контроллером, могут быть централизованы или распределены локально или дистанционно. Определения некоторых слов и фраз приведены для всего этого патентного документа, и специалисты в данной области техники должны понимать, что во многих, если не во всех случаях, эти определения применимы к предыдущим, а также к последующим случаям использования этих слов и фраз.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ приведены ссылки на следующие определения и прилагаемые чертежи, снабженные сквозной системой обозначений, в которых:
фиг. 1 иллюстрирует беспроводную сеть, в которой дополнительный канал (SCH) может динамически выделяться согласно принципам настоящего изобретения;
фиг. 2 - схема обмена сообщениями, иллюстрирующая установление вызова с передачей пакетных данных между мобильными станциями согласно принципам настоящего изобретения;
фиг. 3 - схема обмена сообщениями, иллюстрирующая передачу обслуживания между базовыми станциями вызова с передачей пакетных данных между мобильными станциями согласно принципам настоящего изобретения;
фиг. 4 - схема обмена сообщениями, иллюстрирующая разрыв вызова с передачей пакетных данных между мобильными станциями согласно принципам настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Рассмотренные ниже фиг. 1-4 и различные варианты осуществления, используемые для описания принципов настоящего изобретения, приведены исключительно в порядке иллюстрации и не призваны каким-либо образом ограничивать объем изобретения. Специалистам в данной области техники очевидно, что принципы настоящего изобретения можно реализовать в любой надлежащим образом организованной сети беспроводной связи.
На фиг. 1 показана иллюстративная беспроводная сеть, в которой дополнительный канал (SCH) может динамически выделяться единичной мобильной станции согласно принципам настоящего изобретения. Беспроводная сеть 100 содержит совокупность базовых площадок (позиция соты) 121-123, каждая из которых содержит одну из базовых станций, а именно первую БС 101, вторую БС 102 или третью БС 103. Базовые станции 101-103 осуществляют связь с совокупностью мобильных станций (МС) 111-114 по каналам множественного доступа с кодовым разделением (МДКР, CDMA) согласно стандарту IS-2000-C (т.е. Выпуск С cdma2000). В качестве мобильных станций 111-114 могут выступать любые подходящие беспроводные устройства, включая традиционные сотовые радиотелефоны, карманные устройства ПУС, карманные компьютеры, устройства телеметрии и пр., способные осуществлять связь с базовыми станциями по беспроводным линиям связи.
Настоящее изобретение не ограничивается мобильными устройствами. Можно использовать другие типы терминалов беспроводного доступа, включая стационарные беспроводные терминалы. Однако следует понимать, что термин "мобильная станция", используемый в формуле изобретения и нижеследующем описании, призван охватывать как истинно мобильные устройства (например, сотовые телефоны, беспроводные портативные компьютеры), так и стационарные беспроводные терминалы (например, устройства мониторинга с возможностью беспроводной связи).
Пунктирные линии обозначают приблизительные границы базовых площадок 121-123, в которых находятся базовые станции 101-103. Базовые площадки показаны приблизительно круглыми исключительно в целях иллюстрации и пояснения. Следует четко понимать, что базовые площадки могут иметь другие, неправильные формы в зависимости от выбранной конфигурации сот и естественных или рукотворных препятствий.
Как известно из уровня техники, базовые площадки 121-123 содержат совокупность секторов (не показаны), в которых направленные антенны, подключенные к базовой станции, облучают каждый сектор. Вариант осуществления, показанный на фиг. 1, иллюстрирует, что базовая станция находится в центре соты. Согласно альтернативному варианту осуществления направленные антенны располагаются по углам секторов. Система, отвечающая настоящему изобретению, не ограничивается никакой конкретной конфигурацией базовой площадки.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения первая БС 101, вторая БС 102 и третья БС 103 содержат контроллер базовой станции (КБС, BSC) и, по меньшей мере, одну базовую приемопередающую подсистему (БППС, BTS). Контроллеры базовой станции и базовые приемопередающие подсистемы также хорошо известны специалистам в данной области техники. Контроллер базовой станции - это устройство, управляющее ресурсами беспроводной связи, включая базовые приемопередающие подсистемы, для указанных сот в сети беспроводной связи. Базовая приемопередающая подсистема содержит приемопередатчики РЧ, антенны и другое электронное оборудование, находящееся на каждой базовой площадке. Это оборудование может включать в себя устройства кондиционирования воздуха, нагревательные приборы, источники электропитания, телефонные коммутаторы, радиопередатчики и радиоприемники. Для простоты и наглядности в объяснении принципов действия настоящего изобретения базовая приемопередающая подсистема в каждой из сот 121, 122 и 123 и контроллер базовой станции, связанный с каждой базовой приемопередающей подсистемой, совместно представлены первой БС 101, второй БС 102 и третьей БС 103, соответственно.
Первая БС 101, вторая БС 102 и третья БС 103 передают сигналы голоса и данных между собой и коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТСОП, PSTN) (не показана) посредством линии связи 131 и центра 140 коммутации мобильной связи (ЦКМ, MSC). Первая БС 101, вторая БС 102 и третья БС 103 также передают сигналы данных, например, пакетные данные посредством Интернета через линию связи 131 и обслуживающий узел пакетных данных (ОУПД) 150. Блок 190 функций управления пакетами (ФУП, PCF) управляет переносом пакетов данных между базовыми станциями 101-103 и ОУПД 150. Блок 190 ФУП можно реализовать как часть ОУПД 150, как часть базовых станций 101-103 или как самостоятельное устройство, поддерживающее связь с ОУПД 150, как показано на фиг. 1. Линия 131 также обеспечивает канал связи для передачи сигналов управления между ЦКМ 140 и первой БС 101, второй БС 102 и третьей БС 103, используемых для установления соединений по каналам передачи голоса и данных между ЦКМ 140 и первой БС 101, второй БС 102 и третьей БС 103.
В качестве линии связи 131 можно использовать любое подходящее средство связи, включая линию Т1, линию Т3, оптоволоконную линию или любое другое соединение для передачи данных. Соединения на линии 131 могут передавать аналоговые речевые сигналы или цифровые речевые сигналы в формате импульсно-кодовой модуляции (ИКМ, PCM), формате Интернет-протокола (IP), формате асинхронного режима передачи (АТМ) и т.п. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения линия 131 также обеспечивает соединение Интернет-протокола (IP), которое позволяет передавать пакеты данных между базовыми станциями беспроводной сети 100, включая первую БС 101, вторую БС 102 и третью БС 103. Таким образом, линия 131 содержит локальную сеть (ЛС, LAN), которая обеспечивает прямые IP-соединения между базовыми станциями без использования ОУПД 150.
ЦКМ 140 - это коммутационное устройство, которое обеспечивает услуги и коммутацию между абонентами в беспроводной сети и внешних сетях, например КТСОП или Интернет. ЦКМ 140 хорошо известен специалистам в данной области. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения линия связи 131 может представлять собой несколько разных линий передачи данных, где каждая линия передачи данных соединяет одну из первой БС 101, второй БС 102 или третьей БС 103 с ЦКМ 140.
В иллюстративной беспроводной сети 100 первая МС 111 находится в базовой площадке 121 и осуществляет связь с первой БС 101. Вторая МС 113 находится в базовой площадке 122 и осуществляет связь с второй БС 102. Третья МС 114 находится в базовой площадке 123 и осуществляет связь с третьей БС 103. Четвертая МС 112 также находится вблизи границы базовой площадки 123 и перемещается в направлении базовой площадки 123, что указано стрелкой направления, примыкающей к четвертой МС 112. В некоторый момент, когда четвертая МС 112 переходит в базовую площадку 123 и выходит из базовой площадки 121, происходит передача обслуживания.
Согласно принципам настоящего изобретения мобильные станции в беспроводной сети 100 способны выполнять приложения потоковой передачи данных (например, служить видеотелефоном). Чтобы способствовать этим высокоскоростным приложениям настоящее изобретение обеспечивает IP-соединения с низкой латентностью, малой задержкой между базовыми станциями по линии 131, без передачи пакетов данных через ОУПД 150. Настоящее изобретение содержит систему и способ обмена сообщениями (на основе стандарта TIA-2001-C) между базовыми станциями сети радиодоступа (СРД) cdma2000.
Настоящее изобретение опирается на следующие предположения:
i) обе мобильные станции в данный момент находятся в сотах, находящихся под управлением одного центра коммутации мобильной связи (т.е. ЦКМ 140);
ii) сеть с коммутацией пакетов на основе IP (т.е. линия 131) соединяет все базовые станции под управлением ЦКМ 140;
iii) вся тарификация вызовов с передачей данных между МС осуществляется на ЦКМ 140 и на основании только эфирного времени;
iv) вызов с передачей данных между МС не переходит в спящий режим (т.е. обе мобильные станции остаются на каналах трафика в течение вызова с передачей данных).
Предложенное изобретение можно реализовать с использованием общеизвестной архитектуры СРД cdma2000, описанной в стандарте TIA-2001-C. На фиг. 1 показана эта архитектура и сущности, составляющие беспроводную сеть 100. В описанном ниже примере две мобильные станции (т.е. первая МС 111 и вторая МС 113) обслуживаются двумя отдельными базовыми станциями (т.е. первой БС 101 и второй БС 102), которые связаны через сеть с коммутацией пакетов на основе IP (линию 131) согласно стандарту TIA-2001-C. Обе базовые станции подключены к ЦКМ 140 через интерфейсы, заданные стандартом TIA-2001-C. Первая МС 111 и вторая МС 113 осуществляют связь с базовыми станциями беспроводной сети 100 с использованием обмена сообщениями, заданного в стандарте радиоинтерфейса TIA-2000-C, "cdma2000 Spread Spectrum Systems" [«Системы с расширением по спектру cdma2000»], май 2002.
На фиг. 2 изображена схема обмена сообщениями, иллюстрирующая установление вызова с передачей пакетных данных между мобильными станциями (между МС) согласно принципам настоящего изобретения. На фиг. 2 линия 131 показана как облако сети в порядке иллюстрации действия настоящего изобретения. Далее в описании часто будет использоваться термин "IP-сеть 131" вместо «линия 131».
Исходная мобильная станция (т.е. первая МС 111) инициирует вызов с передачей пакетных данных между МС, передавая сообщение «начало» 201 с полем данных сервисной опции (СО), которое указывает вызов с передачей пакетных данных между МС. Сообщение 201 также содержит номер конечной (т.е. вызываемой) мобильной станции (второй МС 113). Первая БС 101 направляет сообщение «запрос услуги СМ» 202 на ЦКМ 140, указывающее СО и телефонный номер конечной МС 113. В это время первая БС 101 также начинает устанавливать канал трафика к первой МС 111.
ЦКМ 140 аутентифицирует первая МС 111 вторая МС 113, чтобы удостовериться, что обоим устройствам разрешен доступ к беспроводной сети 100. МС 140 также удостоверяется в том, что первая МС 111 и вторая МС 113 имеют право использовать услугу вызова с передачей пакетных данных между МС. ЦКМ 140 находит вторую МС 113 в зоне обслуживания и направляет сообщение «запрос поискового вызова» 203 на вторую БС 102, которая является последней базовой станцией, на которой зарегистрировалась вторая МС 113. В ответ вторая БС 102 передает сообщение «поисковый вызов» 204 на вторую МС 113 с указанием (СО) входящего вызова с передачей пакетных данных. Вторая МС 113 передает сообщение «ответ» 205, указывающее, что вторая МС 113 примет вызов с передачей пакетных данных.
Затем вторая БС 102 направляет сообщение «ответ поискового вызова» 206 на ЦКМ 140, указывающее, что вторая МС 113 ответила на сообщение «поисковый вызов» 204. Вторая БС 102 также указывает свой собственный сетевой IP-адрес в сообщении 206. Таким образом, ЦКМ 140 знает IP-адрес второй БС 102 в IP-сети 131. ЦКМ 140 направляет сообщение «запрос назначения» 207 на вторую БС 102, чтобы начать устанавливать вызов с передачей пакетных данных. Вторая БС 102 использует традиционный обмен сообщениями по радиоинтерфейсу для установления канала трафика к второй МС 113. Когда вторая БС 102 заканчивает устанавливать канал трафика к второй МС 113, вторая БС 102 направляет сообщение «назначение выполнено» (не показано) на ЦКМ 140, чтобы указать, что соединение вызова с передачей пакетных данных между второй БС 102 и второй МС 113 установлено.
Кроме того, ЦКМ 140 направляет сообщение «запрос назначения» 208 на первую БС 101, чтобы известить первую БС 101 о том, что конечная МС 113 обнаружена и вызов с передачей пакетных данных устанавливается. Сообщение 208 содержит IP-адрес второй БС 102 в IP-сети 131. Сообщение 208 также содержит мобильный идентификатор (IMCI или ESN) второй МС 113. Если еще не завершено, то первая БС 101 заканчивает устанавливать соединение по каналу трафика с первой МС 111 (сообщение 209). Когда этот канал трафика окончательно установлен, первая БС 101 направляет сообщение «назначение выполнено» (не показано) на ЦКМ 140, указывающее, что соединение вызова с передачей пакетных данных между первой БС 101 и первой МС 111 установлено.
Используя сетевой IP-адрес второй БС 102, обеспеченный ЦКМ 140, первая БС 101 устанавливает соединение 210 по однонаправленному каналу пакетных данных с второй БС 102, с использованием обмена сообщениями, заданного в стандарте TIA-2001-C. Соединение 210 по однонаправленному каналу пакетных данных переносит трафик пакетов данных, связанный с вызовом между МС, между первой БС 101 и второй БС 102. Сообщения управления между первой БС 101 и второй БС 102 включают в себя мобильный идентификатор второй МС 113, благодаря чему вторая БС 102 может связать соединение 210 по однонаправленному каналу пакетных данных с вызовом с передачей пакетных данных к второй МС 113. Все пакеты данных, которые каждая из базовых станций 101 и 102 затем принимает от одной из мобильных станций 111 и 113, соответственно, направляются посредством соединения 210 по однонаправленному каналу пакетных данных на другую базовую станцию для последующей передачи на другую мобильную станцию. Таким образом, устанавливается канал трафика СРД для вызова.
Наконец, первая МС 111 и вторая МС 113 устанавливают соединение канального уровня (обозначенное пунктирной линией 211). Это может быть, например, соединение по протоколу двухточечной связи (PPP). Когда канальный уровень установлен, мобильные станции 111 и 113 могут обмениваться друг с другом пакетными данными (например, осуществлять видеовызов).
Для установления соединения между базовыми станциями 101 и 102 через IP-сеть 131 настоящее изобретение требует следующих особых изменений в традиционном обмене сообщениями СРД cdma2000:
i) задана новая сервисная опция пакетных данных между МС, которая позволяет мобильной станции инициировать или принимать вызов с передачей пакетных данных между МС и извещать беспроводную сеть 100 о том, что новый вызов является вызовом с передачей пакетных данных между МС;
ii) сетевой IP-адрес базовой станции 102 должен быть добавлен в сообщение «запрос назначения» 208 и сообщение «ответ поискового вызова» 206, чтобы ЦКМ 140 мог переслать IP-адрес конечной базовой станции (второй БС 102) на исходную базовую станцию (первую БС 101). Это необходимо для установления линии передачи данных между БС через IP-сеть 131;
iii) для обмена сообщениями между БС, который устанавливает линию связи IP-сети, добавлен новый индикатор, который информирует конечную базовую станцию (т.е. вторую БС 102) о том, что соединение по однонаправленному каналу пакетных данных предназначено для вызова между МС.
На фиг. 3 показана схема обмена сообщениями, иллюстрирующая передачу обслуживания между базовыми станциями 101 и 103 вызова с передачей пакетных данных между мобильными станциями согласно принципам настоящего изобретения. Согласно фиг. 3 предполагается, что вызов с передачей пакетных данных между МС между первой МС 111 и второй МС 113 через первую БС 101 и вторую БС 102, как описано выше на фиг.2, уже существует. В некоторый момент, первая МС 111 переходит из зоны покрытия первой БС 101 в зону покрытия третьей БС 103, что обозначено пунктирной линией. Когда это происходит, осуществляется передача обслуживания первой МС 111 от первой БС 101 к третьей БС 103. Во избежание разрыва вызова с передачей пакетных данных между МС, третья БС 103 должна принять на себя функции, которые раньше выполняла первая БС 101. Таким образом, должна также осуществляться передача обслуживания вызова с передачей пакетных данных между МС от первой БС 101 к БС 103.
В этом сценарии ЦКМ 140 обменивается сообщениями с каждой из первой БС101, второй БС 102 и третьей БС 103 в соответствии со стандартом TIA-2001-C. Аналогично, первая БС 101, вторая БС 102 и третья БС 103 обмениваются сообщениями друг с другом в соответствии со стандартом TIA-2001-C, первая МС 111 обменивается сообщениями с первой БС 101 и третьей БС 103 в соответствии со стандартом TIA-2000-C.
Первоначально первая МС 111 направляет измерения уровня пилот-сигнала на БС 101 в сообщении 301, указывающем необходимость передачи обслуживания в соту назначения, покрытую третьей БС 103. Первая БС 101 отвечает, направляя сообщение «требуется передача обслуживания» 302 на ЦКМ 140. Сообщение 302 включает в себя сервисную опцию (СО) для вызова с передачей пакетных данных между МС, идентификатор вызова, который первая БС 101 и вторая БС 102 используют для вызова с передачей пакетных данных между МС, мобильные идентификаторы для первой МС 111 и второй МС 113, и сетевой IP-адрес второй БС 102. ЦКМ 140 определяет, что сота назначения принадлежит базовой станции (т.е. третьей БС 103) под управлением ЦКМ 140 и направляет сообщение «запрос передачи обслуживания» 303 на третью БС 103.
Сообщение «запрос передачи обслуживания» 303 содержит ту же информацию, которую ЦКМ 140 принимает от первой БС 101 в сообщении «требуется передача обслуживания» 302. БС 103 готовится к приему первой МС 111 и направляет сообщение «подтверждение приема запроса передачи обслуживания» 304 на ЦКМ 140, указывающее, что третья БС 103 принимает запрос передачи обслуживания. В то же время третья БС 103 начинает устанавливать соединение 305 по однонаправленному каналу пакетных данных с второй БС 102, используя IP-адрес, мобильный идентификатор и идентификатор вызова, которые третья БС 103 приняла от ЦКМ 140. Когда соединение 305 по однонаправленному каналу пакетных данных установлено, вторая БС 102 передает все данные, предназначенные для первой МС 111, на БС 101 и третью БС 103 и готовится принимать данные от БС 101 либо третьей БС 103.
ЦКМ 104 направляет сообщение «команда передачи обслуживания» 306 на первую БС 101, указывающее, что третья БС 103 готова принять передачу обслуживания. Первая БС 101 направляет сообщение 307 направления передачи обслуживания (например, «расширенное сообщение направления передачи обслуживания» 307, «универсальное сообщение направления передачи обслуживания» 307 и т.д.) на первую МС 111, предписывающее первой МС 111 начать передачу и прием информации в соте назначения, покрытой третьей БС 103. Когда первая МС 111 обнаруживает третью БС 103, первая МС 111 направляет сообщение 308 завершения передачи обслуживания на БС 103. Итак, произведена передача обслуживания вызова с передачей пакетных данных между МС от БС 101 к третьей БС 103. Первая МС 111 и вторая МС 113 продолжают обмен данными через соединение 305 по однонаправленному каналу пакетных данных, установленное между второй БС 102 и БС 103.
Затем третья БС 103 направляет сообщение «Передача обслуживания завершена» 309 на ЦКМ 140, после того, как первая МС 111 успешно захвачена. ЦКМ 140 направляет сообщение «команда очистки» 310 на первую БС 101, чтобы указать, что первая МС 111 успешно захвачена третьей БС 103. Первая БС 101 направляет сообщение, чтобы разорвать соединение 311 по однонаправленному каналу пакетных данных с второй БС 102. Вторая БС 102 прекращает передавать данные, адресованные первой МС 111, на первую БС 101. После этого первая БС 101 направляет сообщение «очистка выполнена» (не показана) на ЦКМ 140, указывающее, что вызов с передачей пакетных данных между МС был аннулирован на первой БС 101.
Для осуществления передачи обслуживания соединения между базовыми станциями через IP-сеть 131, настоящее изобретение требует следующих особых изменений в традиционном обмене сообщениями СРД cdma2000:
i) сообщение «требуется передача обслуживания» 302 и сообщение «запрос передачи обслуживания» 303 (заданные в стандарте TIA-2001-C) должны включать в себя новую сервисную опцию (СО) для вызова с передачей пакетных данных между МС, а также мобильный идентификатор для второй МС 113 и сетевой IP-адрес второй БС 102;
ii) требуются изменения в обмене сообщениями между БС, аналогичные описанным для фиг. 2.
На фиг. 4 показана схема обмена сообщениями, иллюстрирующая разрыв вызова с передачей пакетных данных между мобильными станциями согласно принципам настоящего изобретения. В этом сценарии ЦКМ 140 обменивается сообщениями с каждой из первой БС 101 и второй БС 102 согласно стандарту TIA-2001-C. Аналогично, первая БС 101 вторая БС 102 обмениваются сообщениями друг с другом согласно стандарту TIA-2001-C. Первая МС 111 обменивается сообщениями с первой БС 101 и второй БС 102 согласно стандарту TIA-2000-C.
В некоторый момент мобильная станция (в этом примере вторая МС 113) заканчивает вызов с передачей пакетных данных между МС. Для этого вторая МС 113 направляет сообщение «приказ разъединить» 401 на вторую БС 102, чтобы разъединить вызов. БС 102 передает сообщение 402 для подтверждения получения сообщения «приказ разъединить» 401 и разрывает канал трафика с второй МС 113. Вторая БС 102 извещает первую БС 101 через соединение 403 по однонаправленному каналу пакетных данных IP-сети 131 о том, что соединение 403 должно быть разорвано. Это также извещает БС 101, что первой БС 101 больше не нужно поддерживать вызов с передачей пакетных данных между МС.
Вторая БС 102 направляет сообщение «запрос очистки» 404 на ЦКМ 140, чтобы запросить разъединение вызова с передачей пакетных данных между МС. ЦКМ 140 отвечает, передавая сообщение «команда очистки» 405 на вторую БС 102, чтобы разъединить вызов с передачей пакетных данных между МС. Затем вторая БС 102 направляет сообщение «очистка выполнена» 406 на ЦКМ 140 после того, как все ресурсы высвобождены.
Приняв от второй БС 102 указание о том, что соединение по однонаправленному каналу пакетных данных 403 в IP-сет 131 разорвано, БС 101 направляет сообщение «запрос очистки» 407 на ЦКМ 140, чтобы запросить разъединение вызова с передачей пакетных данных между МС. ЦКМ 140 направляет сообщение «команда очистки» 408 на вторую БС 102, чтобы разъединить вызов с передачей пакетных данных между МС. БС 101 передает сообщение «приказ разъединить» 409 на первую МС 111, чтобы освободить канал трафика. Первая МС 111 передает сообщение 410 для подтверждения получения сообщения «приказ разъединить» 409. В этот момент канал трафика освобождается. Первая БС 101 направляет сообщение «очистка выполнена» 411 на ЦКМ 140 после того, как все ресурсы высвобождены.
Вышеописанный сценарий разъединения можно выполнять с использованием существующего обмена сообщениями, заданного в стандарте TIA-2001-C. Следует отметить, что мобильные станции 111 и 113 могут разъединять вызов с передачей пакетных данных между МС одновременно. ЦКМ 140 отслеживает использование ресурсов для каждой мобильной станции.
Настоящее изобретение предусматривает прямой вызов с передачей пакетных данных между МС. Использование прямой сигнализации между БС в IP-сети 131 позволяет обходить ОУПД 150, что, в свою очередь, позволяет быстрее устанавливать вызов и осуществлять передачу обслуживания.
Хотя настоящее изобретение было описано подробно, специалистам в данной области техники очевидно, что они могут вносить различные изменения, замены и альтернативы, не выходя за рамки сущности и объема изобретения в его наиболее широкой форме.
1. Беспроводная сеть для обеспечения соединения вызова с передачей пакетных данных между исходной мобильной станцией (МС) и конечной мобильной станцией (МС) в зоне покрытия беспроводной сети, содержащая первую базовую станцию, выполненную с возможностью осуществления беспроводной связи с исходной мобильной станцией, причем первая базовая станция выполнена с возможностью приема первого сообщения от исходной мобильной станции, запрашивающего соединение вызова с передачей пакетных данных между МС с конечной мобильной станцией, и в ответ на первое сообщение первая базовая станция инициирует установление соединения вызова с передачей пакетных данных между МС по локальной IP-сети, связывающей первую и вторую базовые станции, вторую базовую станцию, выполненную с возможностью осуществления беспроводной связи с конечной мобильной станцией, и центр коммутации мобильной связи, выполненный с возможностью соединения первой и второй базовых станций.
2. Беспроводная сеть по п.1, в которой первое сообщение содержит сообщение «начало», имеющее поле сервисной опции, указывающее, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС.
3. Беспроводная сеть по п.1, в которой первая базовая станция отвечает на первое сообщение, передавая второе сообщение в центр коммутации мобильной связи, причем второе сообщение указывает, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС с конечной мобильной станцией.
4. Беспроводная сеть по п.3, в которой второе сообщение содержит сообщение «запрос услуги СМ», содержащее сервисную опцию, указывающую, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС, и содержащее телефонный номер, связанный с конечной мобильной станцией, и IP-адрес первой базовой станции.
5. Беспроводная сеть по п.3, в которой центр коммутации мобильной связи отвечает на второе сообщение, передавая третье сообщение во вторую базовую станцию, причем третье сообщение указывает, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС.
6. Беспроводная сеть по п.5, в которой третье сообщение является сообщением «запрос поискового вызова».
7. Беспроводная сеть по п.5, в которой вторая базовая станция отвечает на третье сообщение, передавая четвертое сообщение в центр коммутации мобильной связи, причем четвертое сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции в локальной IP-сети.
8. Беспроводная сеть по п.7, в которой четвертое сообщение содержит сообщение «ответ поискового вызова».
9. Беспроводная сеть по п.7, в которой центр коммутации мобильной связи отвечает на четвертое сообщение, передавая пятое сообщение в первую базовую станцию, причем пятое сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции и значение мобильного идентификатора, связанное с конечной мобильной станцией.
10. Беспроводная сеть по п.9, в которой пятое сообщение содержит сообщение «запрос назначения», содержащее IP-адрес второй базовой станции и значение мобильного идентификатора.
11. Беспроводная сеть по п.9, в которой первая базовая станция отвечает на пятое сообщение, используя IP-адрес второй базовой станции для установления соединения по однонаправленному каналу пакетных данных со второй базовой станцией через локальную IP-сеть.
12. Беспроводная сеть по п.11, в которой первая базовая станция передает мобильный идентификатор конечной мобильной станции во вторую базовую станцию для идентификации пакетов данных от исходной мобильной станции, которые направляются в конечную мобильную станцию.
13. Способ обеспечения соединения вызова с передачей пакетных данных между МС - между исходной мобильной станцией и конечной мобильной станцией для использования в беспроводной сети, содержащей i) первую базовую станцию, которая осуществляет беспроводную связь с исходной мобильной станцией (МС), ii) вторую базовую станцию, которая осуществляет беспроводную связь с конечной мобильной станцией (МС), и iii) центр коммутации мобильной связи, связывающий первую и вторую базовые станции, заключающийся в том, что в первой базовой станции принимают первое сообщение от исходной мобильной станции, запрашивающее соединение вызова с передачей пакетных данных между МС с конечной мобильной станцией, в ответ на первое сообщение устанавливают соединение вызова с передачей пакетных данных между МС в локальной IP-сети, связывающей первую и вторую базовые станции.
14. Способ по п.13, в котором первое сообщение содержит сообщение «начало», имеющее поле сервисной опции, указывающее, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС.
15. Способ по п.13, в котором дополнительно передают второе сообщение с первой базовой станции в центр коммутации мобильной связи, причем второе сообщение указывает, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС с конечной мобильной станцией.
16. Способ по п.15, в котором второе сообщение содержит сообщение «запрос услуги СМ», содержащее сервисную опцию, указывающую, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС, и содержащее телефонный номер, связанный с конечной мобильной станцией.
17. Способ по п.15, в котором дополнительно передают третье сообщение от центра коммутации мобильной связи во вторую базовую станцию в ответ на второе сообщение, причем третье сообщение указывает, что запрошено соединение вызова с передачей пакетных данных между МС.
18. Способ по п.17, в котором третье сообщение является сообщением «запрос поискового вызова».
19. Способ по п.17, в котором дополнительно передают четвертое сообщение от второй базовой станции в центр коммутации мобильной связи в ответ на третье сообщение, причем четвертое сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции в локальной IP-сети.
20. Способ по п.19, в котором четвертое сообщение содержит сообщение «ответ поискового вызова».
21. Способ по п.19, в котором дополнительно передают пятое сообщение от центра коммутации мобильной связи в первую базовую станцию в ответ на четвертое сообщение, причем пятое сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции и значение мобильного идентификатора, связанное с конечной мобильной станцией.
22. Способ по п.21, в котором пятое сообщение содержит сообщение «запрос назначения», содержащее IP-адрес второй базовой станции и значение мобильного идентификатора.
23. Способ по п.21, в котором дополнительно в ответ на пятое сообщение используют IP-адрес второй базовой станции для установления соединения по однонаправленному каналу пакетных данных от первой базовой станции ко второй базовой станции по локальной IP-сети.
24. Беспроводная сеть для обеспечения соединения вызова с передачей пакетных данных между исходной мобильной станцией (МС) и конечной мобильной станцией (МС) в зоне покрытия беспроводной сети, содержащая первую базовую станцию, выполненную с возможностью осуществления беспроводной связи с исходной мобильной станцией, причем первая базовая станция выполнена с возможностью приема первого сообщения от исходной мобильной станции, указывающего, что исходная мобильная станция подлежит передаче обслуживания на третью базовую станцию, и первая базовая станция в ответ на первое сообщение инициирует установление первого соединения по однонаправленному каналу пакетных данных в локальной IP-сети для переноса пакетов данных, связанных с вызовом с передачей пакетных данных между МС, непосредственно между второй и третьей базовыми станциями, вторую базовую станцию, выполненную с возможностью осуществления беспроводной связи с конечной мобильной станцией и установления второго соединения по однонаправленному каналу пакетных данных с третьей базовой станцией, когда исходная мобильная станция осуществляет передачу обслуживания от третьей базовой станции, центр коммутации мобильной связи, выполненный с возможностью соединения первой и второй базовых станций, и локальную сеть Интернет-протокола (IP), выполненную с возможностью переноса пакетов данных, связанных с вызовом с передачей пакетных данных между МС, непосредственно между первой и второй базовыми станциями через второе соединение по однонаправленному каналу пакетных данных.
25. Беспроводная сеть по п.24, в которой первое сообщение содержит измерения уровня сигнала, связанные с третьей базовой станцией.
26. Беспроводная сеть по п.24, в которой первая базовая станция выполнена с возможностью ответа на первое сообщение, передавая второе сообщение в центр коммутации мобильной связи, указывающее, что исходная мобильная станция подлежит передаче обслуживания на третью базовую станцию.
27. Беспроводная сеть по п.27, в которой второе сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции в локальной IP-сети, поле сервисной опции, связанное с вызовом с передачей пакетных данных между МС, значение идентификатора вызова, используемое первой и второй базовыми станциями для идентификации вызова с передачей пакетных данных между МС, и значения мобильного идентификатора, связанные с исходной и конечной мобильными станциями.
28. Беспроводная сеть по п.26, в которой второе сообщение содержит сообщение «требуется передача обслуживания».
29. Беспроводная сеть по п.24, в которой центр коммутации мобильной связи выполнен с возможностью ответа на второе сообщение, передавая третье сообщение в третью базовую станцию.
30. Беспроводная сеть по п.28, в которой третье сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции в локальной IP-сети, поле сервисной опции, связанное с вызовом с передачей пакетных данных между МС, значение идентификатора вызова, используемое первой и второй базовыми станциями для идентификации вызова с передачей пакетных данных между МС, значения мобильного идентификатора, связанные с исходной и конечной мобильными станциями.
31. Беспроводная сеть по п.29, в которой третье сообщение содержит сообщение «запрос передачи обслуживания».
32. Беспроводная сеть по п.29, в которой третья базовая станция отвечает на третье сообщение, устанавливая второе соединение по однонаправленному каналу пакетных данных со второй базовой станцией.
33. Беспроводная сеть по п.32, в которой третья базовая станция устанавливает второе соединение по однонаправленному каналу пакетных данных с использованием 1) IP-адреса второй базовой станции; 2) значения идентификатора вызова, используемого первой и второй базовыми станциями для идентификации вызова с передачей пакетных данных между МС, и 3) значений мобильного идентификатора, связанных с исходной и конечной мобильными станциями.
34. Беспроводная сеть по п.32, в которой вторая базовая станция отвечает на установление второго соединения с передачей пакетных данных третьей базовой станции, передавая пакеты данных, связанные с вызовом с передачей пакетных данных между МС, в третью базовую станцию через второе соединение по однонаправленному каналу пакетных данных.
35. Беспроводная сеть по п.34, в которой центр коммутации мобильной связи выполнен с возможностью передачи четвертого сообщения в первую базовую станцию после того, как исходная мобильная станция осуществила передачу обслуживания в третью базовую станцию.
36. Беспроводная сеть по п.35, в которой четвертое сообщение предписывает первой базовой станции известить вторую базовую станцию о том, что первое соединение по однонаправленному каналу пакетных данных между первой и второй базовыми станциями удалено.
37. Беспроводная сеть по п.36, в которой вторая базовая станция в ответ на извещение от первой базовой станции о том, что первое соединение по однонаправленному каналу пакетных данных удалено, прекращает передавать пакеты данных, связанные с вызовом с передачей пакетных данных между МС, на первую базовую станцию.
38. Способ обработки вызова с передачей пакетных данных между МС между исходной мобильной станцией и конечной мобильной станцией для использования в беспроводной сети, содержащей i) первую базовую станцию, которая осуществляет беспроводную связь с исходной мобильной станцией (МС), ii) вторую базовую станцию, которая осуществляет беспроводную связь с конечной мобильной станцией (МС), iii) центр коммутации мобильной связи, который связывает первую и вторую базовые станции, и iv) локальную сеть Интернет-протокола (IP), которая переносит пакеты данных, связанные с вызовом с передачей пакетных данных между МС, непосредственно между первой и второй базовыми станциями через первое соединение с передачей пакетных данных, заключающийся в том, что принимают на первой базовой станции первое сообщение от исходной мобильной станции, указывающее, что исходная мобильная станция подлежит передаче обслуживания на третью базовую станцию, и в ответ на первое сообщение инициируют установление первого соединения по однонаправленному каналу пакетных данных в локальной IP-сети для переноса пакетов данных, связанных с вызовом с передачей пакетных данных между МС, непосредственно между второй и третьей базовыми станциями.
39. Способ по п.38, в котором первое сообщение содержит измерения уровня сигнала, связанные с третьей базовой станцией.
40. Способ по п.39, в котором дополнительно в ответ на первое сообщение передают второе сообщение с первой базовой станции в центр коммутации мобильной связи, указывающее, что исходная мобильная станция подлежит передаче обслуживания на третью базовую станцию.
41. Способ по п.40, в котором второе сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции в локальной IP-сети, поле сервисной опции, связанное с вызовом с передачей пакетных данных между МС, значение идентификатора вызова, используемое первой и второй базовыми станциями для идентификации вызова с передачей пакетных данных между МС, и значения мобильного идентификатора, связанные с исходной и конечной мобильными станциями.
42. Способ по п.40, в котором второе сообщение содержит сообщение «требуется передача обслуживания».
43. Способ по п.40, в котором дополнительно в ответ на второе сообщение передают третье сообщение от центра коммутации мобильной связи в третью базовую станцию.
44. Способ по п.43, в котором третье сообщение содержит IP-адрес второй базовой станции в локальной IP-сети, поле сервисной опции, связанное с вызовом с передачей пакетных данных между МС, значение идентификатора вызова, используемое первой и второй базовыми станциями для идентификации вызова с передачей пакетных данных между МС, и значения мобильного идентификатора, связанные с исходной и конечной мобильными станциями.
45. Способ по п.43, в котором третье сообщение содержит сообщение «запрос передачи обслуживания».
46. Способ по п.43, в котором третья базовая станция отвечает на третье сообщение, устанавливая второе соединение по однонаправленному каналу пакетных данных со второй базовой станцией.
47. Способ по п.46, в котором третья базовая станция устанавливает второе соединение по однонаправленному каналу пакетных данных с использованием 1) IP-адреса второй базовой станции, 2) значения идентификатора вызова, используемого первой и второй базовыми станциями для идентификации вызова с передачей пакетных данных между МС, и 3) значений мобильного идентификатора, связанных с исходной и конечной мобильными станциями.
48. Способ по п.46, в котором дополнительно в ответ на установление второго соединения по однонаправленному каналу пакетных данных третьей базовой станцией передают пакеты данных, связанные с вызовом с передачей пакетных данных между МС, от второй базовой станции на третью базовую станцию через второе соединение по однонаправленному каналу пакетных данных.
49. Способ по п.48, в котором дополнительно передают четвертое сообщение от центра коммутации мобильной связи в первую базовую станцию после того, как исходная мобильная станция осуществила передачу обслуживания на третью базовую станцию.
50. Способ по п.49, в котором четвертое сообщение предписывает первой базовой станции известить вторую базовую станцию о том, что первое соединение по однонаправленному каналу пакетных данных между первой и второй базовыми станциями удалено.
51. Способ по п.49, в котором дополнительно в ответ на извещение от первой базовой станции о том, что первое соединение по однонаправленному каналу пакетных данных удалено, прекращают передавать пакеты данных, связанные с вызовом с передачей пакетных данных между МС, от второй базовой станции в первую базовую станцию.
