CN1087568C - 无线互联网络话音与数据通信的结构 - Google Patents

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至少一个基站经由T1/E1中继线连接到至少一个中心局。该中继线的一些信道被指定经由中心局传输预定给公用交换电话网络的PCM数据，而中继线的另一些信道被指定经由中心局传输预定给互联网的分组数据。该基站包括：无线用户接口；PCM接口；分组数据接口和选择器电路，后者有选择地把用户接口的输入/输出口连接到PCM接口的输入/输出口和分组数据接口的输入/输出口中的任一个。

Description

无线互联网络话音与数据通信的结构
本发明涉及互联网上实现话音和数据服务的网络结构，更准确地说，涉及一种网络结构，其中部署多个互联网基站，每个互联网基站具有用于用户话音和数据通信的与互联网中心局连接的大容量中继线、综合业务数据网出入口和无线收发信机。
众所周知，互联网电话可以实现互联网上话音到话音的通信，如图1所示，这是用本地电话公司的设备实现的(有时是长途载波)。也就是说，第一用户计算机11通常借助于调制解调器12拨号而进入本地电话交换机13。第一个计算机11装备了麦克风16和喇叭17。本地电话交换机发送这个“呼叫”(即，已调制话音数据)到互联网服务器14，后者在通过电话线15建立与计算机11的双向通信之后，把分组话音数据放在互联网19的分组交换网络里。在远端，第二用户计算机11(也有调制解调器12、麦克风16和喇叭17)同样建立与另一个连接互联网服务器14的本地交换机13的双向通信。分组话音数据在互联网服务器14之间的互联网上来回传送，发送(或接收)已调制话音数据到(或从)各自的计算机11。调制解调器12将已调制话音数据解调，以便在喇叭17上再现声音。
有些情况下，如图2所示，一个或两个用户计算机可能要求用长途载波线路连接互联网服务器。也就是说，有些情况下互联网服务器是不可以通过本地交换机直接存取。
普通方案至少有一个缺点，这就是需用本地设备或有时是长途载波。也就是说，这种载波收费的结构往往使广大用户花费不起。
作为一种独立的方式，互联网接入蜂窝/移动电话信道也是众所周知的。但是，这要求利用连接到本地交换机的移动交换中心，并且，有时要求利用长途载波以发送至互联网服务器。
本发明的目的是提供用于用户之间的话音和数据通信而不用本地和长途交换机设备的网络结构。本发明的另一个目的是避免对于移动交换中心的需求，并且当用户从一个服务区域移动到另一个服务区域时分配所进行的交接过程。本发明的再一个目的是提供一种能够与现有的公共交换电话网络以及新的基于互联网的电话通信的网络结构。本发明的另一目的是减少内部连接的费用。
根据本发明，本地交换载波的本地固定电话线路被无线连接取代，而长途载波的连接被通常称为互联网的分组交换网络取代。
本发明的通信网络包括至少一个基站和至少一个中心局。本发明的基站包括：接收与发射用户信号的用户接口；接收和发射脉冲编码调制数据的PCM接口；接收和发射分组数据的分组数据接口；有选择地把用户接口连接到PCM接口和分组数据接口中的任一个的选择器电路。运行时连接到至少一个基站的PCM接口和分组数据接口的本发明的中心局，发送从至少一个基站的PCM接口接收到的脉冲编码调制数据到公用电话交换网络，并将从公用电话交换网络接收到的脉冲调制数据发送到至少一个基站的PCM接口，发送从至少一个基站的分组数据接口接收到的分组数据到互联网汇接局，并将从互联网汇接局接收到的分组数据发送到至少一个基站的分组数据接口。
在本发明的最佳实例中，用户接口是无线收发信机。
所述至少一个基站和所述至少一个中心局经由多信道中继线、比如T1/E1中继线、相互连接，并且，所述多信道中继线中的第一组信道被指配去传输脉冲编码调制数据，而多信道中继线中的第二组信道被指配去传输分组数据。
设置存储表示各个用户位置的数据的用户位置寄存器，其中，中心局访问用户位置寄存器以识别多个不同基站中将接收被发送的脉冲编码调制数据和分组数据的一个基站。
基站还包括将用户信号编码以得到用户编码信号的编码器，和运行时连接PCM接口并把用户编码信号转换为脉冲编码调制数据的话音编码电路，其中选择器电路接收用户编码信号，并且有选择地把用户编码信号加到PCM编码器和分组数据接口中的任一个。
选择器电路也可从分组接口接收远程用户编码信号，并且至少一个基站还包括一种控制电路，它比较用户编码信号的信号质量与远程用户编码信号的信号质量，并且，当用户编码信号的信号质量相对于从编码器接收到的用户编码信号处在预定的可接受的参数范围内时，控制选择器电路把远程用户编码信号送回到分组数据接口。
通过下面参考附图所进行的详细描述本发明的以上目的和优点将很清楚，附图中：
图1和图2是说明在互联网上进行话音到话音呼叫的普通方式的网络示意图；
图3是本发明的无线互联网结构的网络示意图；
图4是本发明的无线互联网结构的互联网基站的概要方框图；
图5是说明呼叫从互联网基站开始并入站进入网络的入站情况的流程图；
图6a和6b是说明呼叫被指定给定互联网基站并从网络出站的出站情况流程图；
图7是说明用户从一个互联网基站转到另一个互联网基站时的交接过程的流程图。
图3说明本发明的无线互联网络结构的示意图。网络允许各移动用户(MS)30通过互联网络31彼此交换话音和数据报文，以及通过公共交换电话网络(PSTN)32彼此交换话音和数据报文。
图3中的标号33是指本发明的互联网基站(IBS)，下面将更详细地描述。如图所示，每个IBS33能够与任何一个甚至多个移动用户30建立双向无线通信。一个或多个IBS33还通过大容量T1/E1中继线被连接到中心局(CO)35。每个T1/E1线路的信道被指定给一起形成ISDN线路的话音电路(实线)和控制电路(点划线)、和构成互联网连接的数据分组电路(虚线)。中心局35随后连接到互联网汇接局36和公共交换电话网络32。到互联网汇接局36的连接是通过分组数据电路，而到公用交换电话网络的连接是通过话音和控制电路。互联网汇接局36通过常用的方式连接到互联网31的分组交换网络。最后，提供包含原始位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器(VLR)的数据库37。以下将说明，HLR寄存器和VLR寄存器通过互联网汇接局36交换分组数据和通过中心局35交换控制数据。
互联网基站33(图3)的实施例如图4中所示。RF前端无线收发信机40发射高频无线电信号到移动用户30(图3)，并且从后者接收高频无线电信号。信道编码器/解码器电路41将接收的RF控制和业务信号编码并且将控制和业务信号译码。在本实施例里，QSELP信号是以8到13.3千比特每秒的速率进行码分多址联接(CDMA)的压缩话音码信号。选择器电路42从编码器/解码器电路41接收第一编码信号和从分组I/F电路45接收第二信号，并且，在控制电路47(下面将参考图7更详细地描述)，有选择地把其中一个信号加到话音编码电路43或分组I/F电路45。
话音编码电路43把来自选择器电路42的已编码QSELP信号转换成脉冲编码调制(PCM、典型A和μ律)信号，反之亦然。PCM/ISDN接口(I/F)44介于话音编码电路43和T1/E1组合器电路46之间，而分组接口(I/F)电路45介于选择器/开关电路42和T1/E1组合器电路46之间。T1/E1组合器电路46把在连接到中心局36(图3)的T1/E1中继线34(图3)信道上的PCM信号或分组信号和控制信号相互组合。控制单元47(例如中央处理单元)接收来自电路40-46的各种控制信号和把各种控制信号发射到电路40-46以控制互联网基站的总体操作(如下所述)。
现在将参考图5-7的流程图，介绍本发明的无线互联网络的操作。
图5介绍移动用户通过拨从互联网基站获得的目的地号码进行(开始)呼叫的情况。(步骤501)。
控制单元47首先经由T1/E1组合器电路访问原始位置寄存器HLR(和/或访问位置寄存器VLR)，以便请求被叫用户号码约定(Indentification)并确定所知最近被叫移动用户位置(步骤502)。如果被请求的被叫用户号码没有在HLR中找到，HLR发回适当的报文到IBS(步骤503和504)。此时，所述呼叫请求被IBS认为是移动点-陆地线路装备定向呼叫。IBS经由本地交换机提供的ISDN连接把这种呼叫请求连接到本地交换机(步骤505)。当被叫用户处于摘机状态(off-hook)时(步骤506)，建立连接，并且IBS开始发送64千比特每秒PCM话音给被叫用户(步骤507)。从这点来看，所有呼叫信号方式都象标准ISDN话音和数据呼叫一样被处理。
另一方面，当以肯定的确认回答IBS对HRL的请求时，则经由互联网可到达被叫用户。此时，IBS开始基于互联网的话音呼叫连接(步骤508)。当呼叫建立程序表明被叫用户已经准备说话时(步骤509)，它将分组压缩语音发送到被叫用户的地址(步骤510)。同时，被叫用户在主叫用户的方向上同样这样做。
现在参考图6a，当呼叫请求从公用交换电话网络到达本地交换机(中心局)(步骤601)时，本地交换机查找自己的数据库确定被叫号码是关于连接到交换机固定终端，还是别的特殊东西，例如移动终端的标准呼叫(步骤602)。如果不是移动终端，那么呼叫用户以众所周知的方式进行(步骤603)。如果是移动步骤，那么ISDN交换机的国内互连网络(National IN)能力触发HLR查询(步骤604)。所述HLR识别包含最近所知的被叫移动用户位置的IBS(步骤605)。基于这种报文，本地交换机开始向已识别的IBS的ISDN呼叫请求(步骤606)，所述IBS把这种请求转变为对被叫移动用户的寻呼请求。如果移动用户响应此寻呼请求，则用64千比特每秒的PCM话音建立连接(步骤607)。
图6b介绍基于互联网的呼叫请求。呼叫被传送至正确的IBS，因为，如上所述(步骤502，图5)，始发IBS向HLR查询关于被叫移动用户的最近所知位置。HLR响应这个包含被叫用户的IBS的互联网地址的查询。这样，目的地IBS(即，被叫用户的IBS)直接从始发IBS接收报文，连同被叫用户终端地址(步骤608)。当被叫用户的服务IBS接受这请求时，它提取被叫用户的号码(步骤609)并把它转换成寻呼报文(步骤610)。当被叫移动用户响应这种寻呼时(步骤611)，IBS通过利用压缩语音分组通向中心局的互联网连接，把被叫用户连接到主叫用户。
现在参考图7描述交接情况。当移动用户离开IBS服务的覆盖范围(即“源”IBS)时，为了给用户提供不间断服务必须进行交接。基于各传输信号参数，移动用户连续地把目标站清单传达到源IBS，所述清单代表其最大可能的服务IBS的概况(步骤701)。当源IBS认为交接正常时(步骤702)，源IBS从移动用户提供的清单中选择最好的目标站(步骤703)并经由它的互联网连接发送给那个目标站一种交接请求报文(步骤704)。目标IBS可能或可能不接受这个请求(步骤705)。如果目标IBS不接受这个请求，下一个更合适的目标站被源IBS选择(步骤703)然后将交接请求传送至那里(步骤704)。
如果目标IBS接受所述请求，它发送接受报文(步骤706)并立刻设法得到          移动用户。当连接被建立(步骤707)，目标IBS发送它的输入分组数据到源IBS(步骤708)。再参考图4，目标IBS的输入分组数据通过分组I/F 46和作为输入加到选择器电路43。在控制单元47的控制下，源IBS比较从编码器/解码器电路42接收到的信道编码信号的质量与分组I/F46接收到的信号的质量(步骤709)。来自选择器43的最好质量的信号被选择和输出(步骤710)。如果被叫用户是公用交换电话网络的固定终端，被选择的最好质量的信号被加到话音编码器43，在这里对该信号进行脉冲编码调制(步骤711和步骤712)并将它经由ISDN线路传送至本地交换机(步骤713)。另一方面，如果被叫用户是别的移动用户，则最好质量的信号未经压缩语音而直接被加到/从PCM转换到分组I/F 46以便经由互联网连接传送(步骤714)。
当移动用户在目标IBS严格控制之下时，目标IBS将指示源IBS把所有无线电资源交付给其他用户，除了只要存在呼叫就被使用的选择器和接口连接之外。
尽管已经与其实施例相关地描述了本发明，但是，对于本专业的技术人员来说许多别的变化和修改及别的使用将是显而易见的。因此，显然，本发明不由这里的特定的公开来限定，而仅仅由后附的权利要求书来限定。

Claims (15)

1.一种通信网络，其特征在于包括：
至少一个基站，它包括：(a)用户接口，用来接收和发射用户信号，(b)PCM接口，用来接收和发射脉冲编码调制数据，(c)话音编码电路，用来将用户信号转换成脉冲编码调制数据，(d)分组数据接口，用来接收和发射分组数据，(e)选择器电路，用来有选择地把所述用户接口连接到所述话音编码电路和所述分组数据接口中的任一个，
至少一个中心局，它在运行时连接到所述PCM接口和所述至少一个基站的所述分组数据接口，它把从所述至少一个基站的所述PCM接口接收到的脉冲编码调制数据送到公用交换电话网络，并且把从公用交换电话网络接收到的脉冲编码调制数据发送到所述至少一个基站的所述PCM接口，并且，它把从所述至少一个基站的所述分组数据接口接收到的分组数据发送到互联网汇接局，并且把从互联网网关接收到的分组数据发送到所述至少一个基站的分组数据接口。
2.权利要求1中所述的通信网络，其特征在于：所述用户接口是无线收发信机。
3.权利要求1中所述的通信网络，其特征在于：所述至少一个基站和上述至少一个中心局经由多信道中继线连接，以及所述多信道中继线的第一组信道被指配去传输脉冲编码调制数据而所述多信道中继线的第二组信道被指配去传输分组数据。
4.权利要求3中所述的通信网络，其特征在于：所述多信道中继线是T1/E1中继线。
5.权利要求4中所述的通信网络，其特征在于：所述用户接口是无线收发信机。
6.权利要求1中所述的通信网络，其特征在于：它还包括用于存储表示各自的用户位置的数据的用户位置寄存器，以及所述中心局访问所述用户位置寄存器以便识别多个不同的所述基站中准备接收所述脉冲编码调制数据和所述分组数据的一个基站。
7.权利要求5中所述的通信网络，其特征在于：它还包括用于存储表示各自用户位置的数据的用户位置寄存器，以及所述中心局访问所述用户位置寄存器以便识别多个不同的所述基站中准备接收所述脉冲编码调制数据和所述分组数据的一个基站。
8.权利要求1中所述的通信网络，其特征在于：所述基站还包括：编码器，用于将用户信号编码以得到用户编码信号；以及PCM编码器。它在运行时连接到所述PCM接口以便将用户编码信号转换为脉冲编码调制数据，所述选择器电路接收用户编码信号以及有选择地将用户编码信号加到所述PCM编码器和所述分组数据接口中的任一个。
9.权利要求7中所述的通信网络，其特征在于：所述基站还包括：编码器，用于将编码用户信号编码以得到用户编码信号；以及PCM编码器，它在运行时连接到所述PCM接口以便将用户编码信号转换为脉冲编码调制数据，所述选择器电路接收用户编码信号以及有选择地将用户编码信号加到所述PCM编码器和所述分组数据接口中的任一个。
10.权利要求8中所述的通信网络，其特征在于：所述选择器电路从所述分组接口接收远程用户编码信号，以及所述至少一个基站还包括控制电路，后者将用户编码信号的信号质量和远程用户编码信号的信号质量进行比较，当此用户编码信号的信号质量在相对于从所述编码器接收到的用户编码信号的预定的可接受的参数范围内时，控制所述选择器电路，以便把远程用户编码信号送回到分组数据接口。
11.权利要求9中所述的通信网络，其特征在于：所述选择器电路从所述分组接口接收远程用户编码信号，以及所述至少一个基站还包括控制电路，后者将用户编码信号的信号质量和远程用户编码信号的信号质量进行比较，当此用户编码信号的信号质量在相对于从所述编码器接收到的用户编码信号的预定的可接受的参数范围内时，控制所述选择器电路，以便把远程用户编码信号送回到分组数据接口。
12.一种用于通信网络中的基站，所述通信网络包括公用交换电话网络和互联网络，其特征在于所述基站包括：
用户接口，用于接收和发射用户信号；
PCM接口，用于接收和发射脉冲编码调制数据；
分组数据接口，用于接收和发射分组数据；
编码器，它将用户信号编码以便得到用户编码信号；
PCM编码器，它在运行时连接到所述PCM接口并把用户编码信号转换为脉冲编码调制数据；以及
选择器电路，它接收用户编码信号并有选择地把用户编码信号加到所述PCM编码器和所述分组数据接口中的任一个。
13.权利要求12中所述的基站，其特征在于：所述选择器电路从分组接口接收远程用户编码信号，以及所述基站还包含控制电路，后者将用户编码信号的信号质量和远程用户编码信号的信号质量进行比较，当此用户编码信号的信号质量在相对于从所述编码器接收到的用户编码信号的预定的可接受的参数范围内时，控制所述选择器电路，以便把远程用户编码信号送回到分组数据接口。
14.权利要求12中所述的基站，其特征在于：所述用户接口是无线收发信机。
15.权利要求13中所述的基站，其特征在于：所述用户接口是无线收发信机。
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