CN1444831A - 无线网中建立基于分组的连接的方法 - Google Patents

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Abstract

通信系统(10)包括被耦合到基于分组的数据网(32)的无线接入网。基于分组的呼叫可被建立在被耦合到无线接入网的移动台(20)与被耦合到数据网(32)的网络端点之间。为了有效的呼叫建立和呼叫释放，在无线接入网的业务信道上载送呼叫控制信令，诸如会话启动协议(SIP)消息和资源保留协议(RSVP)消息。

Description

无线网中建立基于分组的连接的方法
                  技术领域
本发明涉及无线网中基于分组的呼叫。
                  背景
移动通信系统，诸如蜂窝或个人通信业务(PCS)系统，由多个小区组成。每个小区提供一个无线通信中心，其中移动单元建立与另一个移动单元或被连接到公共交换电话网(PSTN)的有线单元的呼叫。每个小区包括无线基站，每个基站被连接到基站控制器或移动交换中心，控制在移动单元之间或在移动单元与PSTN单元之间的呼叫的处理。
存在各种无线协议，用于规定移动网中的通信。一个这样的协议是时分多址(TDMA)协议，诸如由电信工业协会(TIA)提供的TIA/EIA-136标准。通过TIA/EIA-136 TDMA，每个信道载送被划分成六个时隙的一个帧，以支持每信道多个(3或6个)移动单元。其他基于TDMA的系统包括全球移动通信系统(GSM)，它使用被划分成八个时隙(或突发周期)的一个TDMA帧。
传统的面向语音的无线系统，诸如TIA/EIA-136和GSM TDMA系统，利用电路交换的连接路径，其中在移动单元与移动交换中心之间的连接持续时间内，占用一条线路。这样的连接是对于相对较连续的通信(诸如，语音)最佳的。然而，数据网，诸如局域网(LAN)，广域网(WAN)，和互联网使用分组交换的连接，其中在通信链路上的节点之间的通信是通过数据分组进行的。每个节点只在节点需要发送或接收数据分组时才占用通信链路。随着蜂窝用户数目的快速增加结合通过数据网(诸如，内部网或互联网)通信的不断普及，分组交换的无线数据连接(提供到数据网的方便的和有效的接入，电子邮件，数据库，和其他类型的数据)已变为想要的。
已经提出几种分组交换的无线连接协议，提供在移动单元与数据网之间的更有效的连接。一个这样的协议是通用分组无线业务(GPRS)协议，它补充现有的GSM系统。另一个基于GPRS构建的技术是用于全球演进的增强的数据速率(EDGE)技术，它提供甚至更高的数据速率。由EDGE对GPRS的增强被称为增强的GPRS(EGPRS)。EGPRS的另一个变例是EGPRS COMPACT技术。
分组交换的无线连接协议提供到传统的数据网(诸如，互联网，LAN，WAN等等)的有效的接入。这样的数据网的不断增长的用途是用于话音和其他形式的实时通信或流通信(诸如，视频，音频和电视等等)。已经规定了各种协议，以使能在常常是分组交换网的数据网上进行这样的实时通信或流通信。流行的分组交换网是互联网协议(IP)网。
为了在IP网上建立呼叫，可以使用会话启动协议(SIP)，H.323，或其他类型的消息。一旦呼叫被建立，就使用其他通信协议来提供可靠的实时通信。这样的其他协议包括实时协议(RTP)，资源保留协议(RSVP)，等等。然而，对于相对较大尺寸的典型的消息，诸如SIP，RSVP，或H.323消息，当试图在无线网上建立基于分组的呼叫会话时，可能引入不能接受的大的延时。
随着无线网不断发展，需要使得能够在分组交换无线网上进行话音和其他形式的实时通信或流通信的改进的方法和机制。
                      概要
一般地，按照一个实施例，在无线网上提供呼叫的方法包括发送识别号，以标识该呼叫为分组交换呼叫，以及在无线网的业务信道上传送控制信令，以建立该分组交换呼叫。
本发明的一些实施例可包括一个或多个以下的优点。有效的机制被提供来传送与在无线网上的分组交换呼叫关联的控制信令。这样的有效性使得呼叫能够相对较快地建立和释放。通过减小对于各种呼叫业务(诸如呼叫建立，呼叫释放，和补充业务)所需要的时间量，增强了用户方便性，以及可以提供无线网中可提供带宽的更有效的使用。
通过以下的说明、附图、和权利要求，将明白其他特性和优点。
                     附图简述
图1是按照本发明的通信系统的实施例的方框图。
图2是按照实施例的、载送控制消息的逻辑信道组合的指配。
图3是按照实施例的、执行呼叫建立时在移动台与无线网控制器(RNC)之间的消息流程图。
图4是按照实施例的、释放呼叫会话的顺序的消息流程图。
图5是按照实施例的、将呼叫置于保持状态的顺序的消息流程图。
图6显示按照实施例的、用于载送分组交换呼叫控制信令的分组数据业务信道(PDTCH)。
图7A-7C是按照另一个实施例的呼叫建立顺序的消息流程图。
图8是图1的通信系统的部件的方框图。
                     详细说明
在以下的说明中，阐述多个细节，以便了解本发明。然而，本领域技术人员将会看到，本发明可以不用这些细节来实施，从所描述的实施例得出的多种变例或修正也是可能的。
参照图1，移动通信系统10可以是蜂窝或个人通信业务(PCS)系统，它包括多个小区14，每个小区包括基站18。基站18能够通过射频(RF)载体26与移动台20(例如，移动电话，移动计算机，个人数字助理，或其他类型的移动单元)通信。基站组18被连接到相应的基站控制器(BSC)11。对于分组交换通信，BSC 11与数据业务服务节点35(它在一个实施例中是服务的GPRS(通用分组无线业务)支持节点(SGSN))交互作用。在另外的实施例中，BSC 11可以省略，基站18被连接到SGSN 35。
虽然在本说明中参考小区14，但本发明的实施例同样可应用于其他小区分段(例如，小区扇区)。正如这里使用的，“小区分段”通常是指小区，小区扇区，或任何其他的小区划分。
SGSN 35可被耦合到移动交换中心(MSC)12，它提供电路交换无线通信。虽然未示出，MSC 12也被耦合到小区网络，后者可以是小区组14或另一个小区组。
分组交换数据业务可以通过使用由增强的GPRS(EGPRS)协议或EGPRS COMPACT协议(它们都是由欧洲电信标准协会(ETSI)设置的)规定的信道进行。正如这里使用的，对“GPRS系统”的参考是指EGPRS或EGPRS COMPACT系统。分组交换数据业务也可由码分多址(CDMA)系统(诸如宽带CDMA系统(W-CDMA)或CDMA-2000系统)提供。无线网中的电路交换业务可以按照全球移动通信系统(GSM)或TIA/EIA-136，二者都是时分多址(TDMA)技术。替换地，电路交换业务也可以按照CDMA协议。
SGSN 35按照EGPRS或EGPRS COMPACT协议控制与小区14中移动台20的分组交换通信的建立、处理、和终结。SGSN 35也按照GPRS通过核心网37与网关GPRS支持节点(GGSN)36通信，GGSN 36提供到分组交换数据网32的接口。各种类型的数据业务，诸如电子邮件，网络浏览，文件传送等等，是在分组交换数据网32上可提供的。公共数据网的例子包括互联网，而专用数据网的例子包括局域网(LAN)或可以是各种组织(例如，工商企业，大学等等)的一部分的广域网(WAN)。虽然说明的实施例显示SGSN 35和GGSN 36作为提供用于无线设备(诸如移动台20)的分组交换业务的节点，但在另外的实施例中可以采用按照其他技术的其他类型的节点。
除了可以在数据网32上提供的传统的数据业务(诸如，电子邮件，网络浏览，文件传送等等)以外，话音或其他形式的实时数据通信(例如，音频/视频流)在数据网32上也是可能的。这样的话音或其他实时数据通信可能涉及到包括用于在数据网32上通信的网络接口控制器的终端40和42。在一个例子中，终端40是数据网使能的电话，诸如来自Nortel网络有限公司的i2004电话。这样的数据网使能的电话把话音和其他类型的实时数据变换成通过数据网32传送的分组。终端42的例子是配备有话音处理能力和软电话例程的计算机，诸如来自Nortel的i2050产品。因此，用户可以通过数据网32互相通信，而不用通过传统的电路交换网，诸如PSTN 16。
分组交换数据网32上的终端也可通过被耦合在PSTN 16与分组交换数据网32之间的媒体网关33与被连接到公共交换电话网(PSTN)16的电话设备进行通信。媒体网关33在分组交换语音帧与电路交换语音帧之间进行变换。
媒体网关控制功能(MGCF)模块39在媒体网关33的两端的终端之间的呼叫会话中在分组交换和电路交换信令之间进行变换。例如，MGCF模块39可以产生7号信令系统(SS7)的信令送到PSTN 16。另外，通信系统包括呼叫状态控制功能(CSCF)模块41，它提供对基于分组的通信会话的总的呼叫控制。在某些实施例中，CSCF模块41是SIP代理或服务器，它代表其他实体接收呼叫请求，解析在呼叫请求中的逻辑地址或识别符，以及把呼叫请求转发到打算的目的地。
数据网32的一个例子是无连接的、分组交换的网络，诸如互联网协议(IP)网络。IP是在1981年9月的、题目为“Internet Protocol(互联网协议)”的请求评注(RFC)791中描述的。其他的IP版本，诸如IPv6，或其他分组交换标准，也可在另外的实施例中利用。IPv6的版本是在1998年12月发布的、题目为“Internet Protocol，Version6(IPv6)specification(互联网协议，版本6，(IPv6))技术规范”的RFC2460中描述的。
分组交换网络，诸如IP网络，通过网络以分组、数据报或其他数据单元通信。不像电路交换网络(它在呼叫会话的持续时间内提供专用的端到端信道部分(例如，时隙))，分组交换网络是基于无连接的互联网络层的。被注入到分组交换数据网中的分组或其他数据单元可独立地通过任何网络(以及可能通过不同的网络)行进到目的地点。分组甚至会无次序地到达。分组的路由是基于在每个分组中载送的一个或多个地址的。
另一种类型的基于分组的网络是面向连接的、基于分组的网络，诸如异步传输模式(ATM)或帧中继网络。在面向连接的、基于分组的网络中，在两个端点之间建立虚电路或连接，以使得分组以与它们被发送时相同的次序被传递。
为了在分组交换网络(诸如，IP网)上建立呼叫会话，可以使用按照会话启动协议(SIP)的控制消息。SIP是来自互联网工程任务组(IETF)的多媒体数据和控制结构的一部分。SIP的版本是在1999年8月发布的、题目为“SIP：Session Initiation Protocol(SIP：会话启动协议)”的RFC 2543中描述的。SIP可被使用来发起呼叫会话以及邀请成员到可能由某个其他机制(诸如，电子邮件、新闻组、网页、和其他机制)通告的会话。在IETF多媒体和控制结构中的其他协议包括资源保留协议(RSVP)，正如在RFC 2205中描述的，用于保留网络资源；实时输送协议(RTP)，正如在RFC 1889中描述的，用于输送实时数据和提供业务质量(QoS)反馈；实时流协议(RTSP)，正如在RFC 2326中描述的，用于控制流媒体的传递；会话描述协议(SDP)，正如在RFC2327中描述的，用于描述多媒体会话；以及会话宣告协议(SAP)，正如在RFC 2974中描述的，用于通过多址广播通告多媒体会话。
其他标准可以在用于在数据网32上建立分组交换呼叫的另外的实施例中被利用。这样的其他标准可以是任何其他标准，它提供用于在数据网32上的互动实时话音或其他流通信。一个替换的标准是来自国际电信联盟(ITU)的H.323建议。此外，在另外的实施例中，可以采用规定通过ATM的呼叫会话的控制信令的协议，或其他面向连接的数据网32。
正如这里使用的，“呼叫会话”通常是指在被耦合到数据网32的两个或多个网络单元之间建立的话音、视频、或其他实时的互动的会话。网络单元可包括被耦合到数据网32的终端，诸如终端40或42。在呼叫会话中可能涉及到的另一个终端是被耦合到PSTN 16的电话。在数据网32上的呼叫会话中可能涉及到的再一个终端是通过由基站18和SGSN 35提供的无线基础设施进行通信的移动台20之一。正如这里使用的，“分组交换呼叫”或“分组交换呼叫会话”是指在分组交换数据网32上建立的呼叫会话，它涉及到实时数据(诸如，话音、视频等等)的交换。更一般地，“基于分组的呼叫”或“基于分组的呼叫会话”是指在任何类型的基于分组的数据网32(无连接的或面向连接的网络)上建立的呼叫会话。在以后的说明中，参考分组交换呼叫。然而，在另外的实施例中，可以执行任何类型的、基于分组的呼叫。
移动台20在数据网32上建立与另一个终端(例如，40，42)的分组交换呼叫的一种技术是按照在数据网32上使用且由终端40，42和媒体网关33使能的呼叫控制协议发送呼叫控制信令。一个这样的呼叫控制协议是SIP。在另外的实施例中，可以利用其他分组交换呼叫控制协议，诸如H.323。呼叫控制信令通过无线接入网(包括基站18、基站控制器11、和SGSN 35)被传送。基站18和基站控制器11合在一起被称为无线网控制器(RNC)。无线接入网可以是GSM/EDGE无线接入网(GERAN)，它按照EGPRS或EGPRS AOMPACT协议运行。替换地，无线接入网可以是遵从W-CDMA协议的UMTS(通用移动电信系统)地面无线接入网(UTRAN)。
通过无线接入网传送的呼叫控制信令由GGSN 36被转发到CSCF模块41。呼叫控制信令由CSCF模块41接收，以及在完成呼叫建立程序后呼叫会话被建立。如果目的地终端被耦合到PSTN 16，则在呼叫建立程序过程中也涉及到MGCF模块39。
在典型的SIP呼叫建立序列中，SIP呼叫控制消息的消息尺寸可能相当大，因为SIP消息是文本或基于ASCII的，以及以包括IP头标和UDP(用户数据报协议)头标的IP分组被载送。UDP在1980年8月发布的、题目为“User Datagram Protocol(用户数据报协议)”的RFC 768中被描述，以及它提供传输层，用于管理在IP网络上的网络单元之间的连接。
由于用来执行呼叫建立、呼叫释放、和补充业务的SIP消息的相对较大的消息尺寸，所以按照本发明的某些实施例提供了用于在无线接入网上传送这样的消息或执行呼叫建立、呼叫释放、和补充业务的有效的机制。在一个实施例中，在无线网上的SIP呼叫建立时间是可以与在GSM电路交换无线网中典型地经历的呼叫建立时间相比较的。
在一个实施例中，对于随机接入信道(RACH)，分组随机接入信道(PRACH)，和COMPACT分组随机接入信道(CPRACH)规定了新的MS(移动台)代码。RACH，PRACH，或CPRACH被移动台使用来请求接入到无线接入网。根据无线接入网的类型，采用RACH，PRACH，或CPRACH信道中的不同的信道。RACH被使用于GSM无线接入网，PRACH被使用于EGPRS无线接入网，以及CPRACH被使用于EGPRS COMPACT无线接入网。MS代码可以是8比特或11比特宽，取决于使用RACH，PRACH，或CPRACH中的哪一个信道。
在一个实施例中，可以用RACH突发载送的8比特MS代码包括：代码AF[8：1]，代表代码AF8AF7AF6AF5AF4AF3AF2和AF1，用于发起AMR(自适应多速率)全速率分组交换语音呼叫；代码AH[8：1]，用于发起AMR半速率分组交换语音呼叫；代码BF[8：1]，用于回答全速率分组交换寻呼语音呼叫；以及代码BH[8：1]，用于回答AMR半速率分组交换寻呼语音呼叫。
对于PRACH，可以规定类似的8比特MS代码，它包括：代码CF[8：1]，用于发起AMR全速率分组交换语音呼叫；代码CH[8：1]，用于发起AMR半速率分组交换语音呼叫；代码DF[8：1]，用于回答AMR全速率分组交换寻呼语音呼叫；以及代码DH[8：1]，用于回答AMR半速率分组交换寻呼语音呼叫。同样地，对于PRACH和CPRACH，可以规定11比特MS代码。两种不同的训练序列TS1和TS2可被使用于在移动台20与基站18之间的Um链路上不同的调制方案。所规定的11比特MS代码是TS1 EF[8：1]或TS2 GF[8：1]，用于发起AMR全速率分组交换语音呼叫，TS1 EH[8：1]或TS2 GH[8：1]，用于发起AMR半速率分组交换语音呼叫，TS1 FF[8：1]或TS2 HF[8：1]，用于回答AMR全速率分组交换寻呼语音呼叫，而TS1FH[8：1]或TS 2 HH[8：1]，用于回答AMR半速率分组交换寻呼语音呼叫。
以上的代码只为了说明被提供的，因为在各种实施例中，可以规定不同的代码，以提供不同的业务。
移动台20传送RACH消息，来执行发起呼叫或回答寻呼的信道请求。信道请求也可以用PRACH或CPRACH突发来完成，这取决于系统的类型。正如这里使用的，“随机接入信道”通常是指RACH，PRACH，或CPRACH中的任一个。如果想要的呼叫是分组交换呼叫，则RACH消息包含以上规定的代码之一。响应于包含分组交换呼叫代码的RACH消息，无线网控制器或SGSN 35指配预定的逻辑信道组合和物理信道，以执行分组交换呼叫。逻辑信道组合在下面结合图2进行描述，以及物理信道是指被指配给该移动台的帧时隙和载频。
按照某些实施例，SIP消息(和其他呼叫控制消息)在专用分组数据业务信道(PDTCH)突发中被载送，如由EGPRS或EGPRS COMPACT规定的。图6上显示了示例的PDTCH突发150。通过使用被映射到专用物理信道的PDTCH来载送SIP消息，用于分组交换呼叫建立序列的时间是可与GSM电路交换呼叫建立序列的时间相比较的。使用被映射到专用物理信道的PDTCH来载送SIP消息传递的另一个优点是消息对于无线接入网(诸如GERAN)是透明的。换句话说，将在专用的PDTCH突发中载送的SIP消息作为业务对待，而不由该无线接入网处理。如果物理信道被指配供给定的移动台使用的话，则它是“专用的”，以及当物理信道被指配给该给定的移动台时，它不被另一个移动台共享。
参照图2，按照一个实施例，规定在GERAN中一个新的逻辑信道组合。该逻辑信道组合包括：
TCH+FACCH+SACCH+PDTCH+PACCH+PTCCH.
TCH是逻辑信道(被映射到与PDTCH相同的专用物理信道)，用来载送用于最佳化的话音载体的语音载体数据。FACCH是快速相关控制信道。SACCH是慢速相关控制信道。PACCH是分组相关控制信道。PTCCH是分组定时控制信道。如上所述，SIP消息100连同其他控制消息，诸如RSVP消息102，RTCP消息104，和DTMF(双音多频)消息106，在专用PDTCH突发108中被载送。在其他实施例中，不使用专用物理信道，而是PDTCH在共享的物理信道上(共享的时隙或帧的时隙)被载送，这样使拨号后延时增加。
在被称为最佳化的语音载体安排的一个安排中，语音帧110在专用业务信道(TCH)突发112中被载送。另外，在无线网上在静寂周期期间被发送的SID(静寂描述符)帧114，也在TCH突发112中被载送。在替换的安排中，不是在TCH突发112中载送语音帧110和SID帧114，而是使语音帧110和SID帧114在PDTCH突发108中被载送。这个替换的安排被称为共享安排。
无线资源(RR)管理消息116在PACCH突发118、SACCH突发120、或FACCH突发122中被载送。PACCH突发118被使用来在呼叫建立期间载送RR消息116。在呼叫建立后SACCH和FACCH突发120和122载送在呼叫会话期间的相关的控制消息。定时提前和延缓消息124在PTCCH突发126中被载送。这样的消息对于无线接入网是不透明的。在替换的实施例中，某些RR消息116也可在专用PDTCH突发108中被载送。
如果无线接入网是UTRAN，则规定另一个逻辑组合(被称为传输信道组合)，把以上的消息和信号映射到UTRAN专用物理信道上。分组交换呼叫控制信号，诸如SIP，RSVP等等，被指配以与被指配给语音载体数据的那些不同的信道化代码和/或扰频序列。
在一个实施例中，规定两组无线载体(RB)，第一组(例如，RB 5-31)和第二组(例如，RB 0-4，否则被称为信令RB或SRB)。第一组RB被使用来传送受到主分组数据协议(PDP)上下文影响的数据。PDP上下文可包含以下信息。可规定PDP类型，它可标识IP，X.25，或PPP(点对点协议)为分组数据协议。PDP地址也被包含在PDP上下文中，服务质量(QoS)简档也是如此，它标识对于给定流的请求或协商的QoS简档。当通信会话首先被建立时，主PDP上下文被激活，它包含缺省的QoS简档。
在第一组RB被使用来载送受到主PDP上下文中规定的QoS影响的数据的同时，第二组RB(SRB)被使用来载送具有已保留的QoS要求的信令数据。因此，在图2的例子中，PDTCH和TCH突发108和112在第一组RB中被载送，而控制信令(RR消息116和定时提前和延缓消息124)在第二组RB(SRB)中被载送。
取决于是建立全速率呼叫还是半速率呼叫，指配以下的逻辑信道组合之一：
TCH/F+FACCH/F+SACCH/F+PDTCH/F+PACCH/F+PTCCH(全速率呼叫)以及
TCH/H+FACCH/H+SACCH/H+PDTCH/H+PACCH/H+PTCCH(半速率呼叫)
PTCCH突发只需要每16个26复帧被发送或被配置。一个复帧被使用来在移动台与基站之间传送控制和业务信令。在一个安排中，每个复帧包括52帧，每个帧包含8个时隙。一个复帧以帧FN0开始，以及以帧FN51结束。四个帧组成一个块。在某些实施例中，可能不需要PTCCH。同样，在某些实施例中，FACCH和PACCH可能是不需要的(一个或另一个可能是足够的)。
通过使用被映射到专用物理信道以便载送基于分组的控制信令的的PDTCH，以及被映射到同一个物理信道以便载送语音载体数据的TCH，有效的机制被提供来建立和撤销通过无线接入网(诸如GERAN或UTRAN)的分组交换呼叫会话。
参照图3，图上显示用于在分组交换数据网32上在移动台20与终端(例如，40，42或33)之间建立分组交换呼叫的简化的消息流程。图7A-7C描述更详细的呼叫建立流程(下面)。图3显示在移动台与无线网控制器(RNC)之间的消息的交换。RNC把控制消息转发到SGSN 35。与无线接入网有关的控制消息被SGSN 35处理，而SIP消息被传送到数据网32和被SIP代理和在该呼叫中涉及的一个或多个终端处理。
按照一个实施例，为了发起呼叫，移动台20发送RACH突发(在202)到RNC，以进行信道请求。移动台20也发送RACH突发，来回答寻呼。对于分组交换呼叫，RACH包含上述的分组交换MS代码之一。不用RACH，也可以使用PRACH或CPRACH突发。作为响应，RNC通过接入许可信道(在204)传送一个专用物理业务信道或时隙，能够支持逻辑信道组合和物理信道对于分组交换呼叫的指配。该逻辑信道组合的指配使得移动台20能够通过使用被映射到专用物理信道的PDTCH进行SIP消息传递的通信。
接着，移动台发送(在206)包含SIP邀请请求的初始PDTCH突发，被封装在带有相关的IP和UDP头标的IP分组中。该邀请请求包括被呼叫的终端的目的地地址，以及表示被呼叫的终端正在被邀请参加呼叫会话。RNC发送突发到SGSN 35，它通过GGSN 36发送被封装在IP分组中的SIP邀请消息到CSCF模块41。该邀请请求由CSCF模块41处理，它解析被包含在邀请请求中的逻辑地址，以识别被呼叫终端的位置。取决于目的地终端的位置，CSCF模块41产生信令，以便建立通过数据网32或PSTN 16的呼叫。
一旦被呼叫的终端被定位以及接收到邀请请求，就从该被呼叫的终端返回SIP振铃应答。振铃应答通过CSCF模块41，GGSN 36，SGSN 35，和RNC被传送回，RNC在另一个PDTCH突发(在208)中发送振铃应答到移动台20。如果呼叫已由被呼叫的终端接受，则被呼叫的终端返回一个SIP OK应答，它被基站(在210)在PDTCH突发中转发。响应于该OK应答，移动台发送(在212)一个载送SIP ACK消息的PDTCH突发，以便确认该OK应答。在这时，呼叫已被建立，以及话音或其他实时数据的通信可进行。另外，在PACCH中被载送的RR管理信令在移动台与RNC之间被交换(在214)，诸如执行相邻的小区信号强度测量。
另外，对于最佳化的话音载体，由移动台和RNC被使用来构建RTP/UDP/IP头标的某些参量(例如UDP端口号，IP目的地址等)在PACCH突发中在上行链路和下行链路上被发送。
参照图4，在呼叫会话(诸如RTP呼叫会话)通过使用以上讨论的机制被建立后(在302)，所涉及到的其中一个终端可释放该呼叫。在图4的例子中，移动台发起呼叫释放。为了做到这一点，移动台发送载送该SIPBye(再见)消息的PDTCH突发(在304)到RNC，后者把该PDTCH突发转发到SGSN 35。Bye请求由CSCF模块41进行处理，它把Bye请求转发到目标终端。目标终端通过CSCF模块41和GGSN 36返回SIP OK应答到SGSN 35。OK应答被传送到RNC，它把在PDTCH突发中的OK应答(在306)传送到移动台。在从RNC接收到OK消息后，移动台发送带有适当的RR管理信令的PACCH突发(在308)，向无线接入网表示：呼叫会话已结束。这允许无线接入网释放在呼叫会话期间使用的信道，用于其他呼叫。
除了呼叫建立和释放以外，PDTCH突发也可被使用来载送用于执行补充业务(诸如呼叫保持，多方会议等等)的SIP信令。参照图5，图上显示了呼叫保持序列的例子。通过无线接入网在移动台与远端台之间建立RTP呼叫会话(在402)。远端终端可以使得移动台处于保持，这是通过发送具有c＝0的SIP邀请请求而完成(换句话说，在一个示例的安排中，IP地址是0.0.0.0)(在404)。这是在PDTCH突发中从RNC载送到移动台的。移动台用在406返回到基站的PDTCH突发中传送的OK消息确认该邀请请求，这个OK消息通过无线接入网和数据网32被转发到远端终端。该远端终端然后返回SIP ACK消息，它在载送该ACK消息的PDTCH消息中被RNC传送到移动台(在408)。这时，RTP呼叫会话被挂起(在410)。
一旦该远端终端准备取消该移动台的保持，它就发送另一个邀请请求(包含真实的IP地址)，这个请求被基站(在412)在PDTCH突发中转发到该移动台。该移动台返回在PDTCH突发中载送的OK应答(在414)。远端终端在接收OK应答后，发送ACK请求，它被基站在PDTCH突发中传送(在416)。这时，RTP呼叫会话被重新建立(在418)。
参照图7A-7C，图上显示在移动台与被耦合到数据网32的端点之间进行呼叫建立的更详细的消息流程。移动台首先执行无线资源控制(RRC)连接建立(在602)以及与该RNC的Iu信令连接建立(在604)。接着，移动台执行GPRS附着程序过程(在606)。此附着程序过程被执行来通知无线接入网：移动台是可提供的。为了激活该主PDP上下文，移动台发送(在608)激活的PDP上下文请求到RNC，它把该请求转发到(在610)SGSN 35。作为响应，该SGSN 35执行一个无线接入载体指配程序过程(在612)，以指配一个或多个无线接入载体给该移动台。
一旦该一个或多个无线载体已被建立，SGSN 35就发送(在614)创建PDP上下文请求到GGSN 36。GGSN 36用创建PDP上下文应答(在616)作为应答，发送到SGSN 35。当SGSN 35接收该创建PDP上下文应答时，SGSN 35发送激活的PDP上下文接受消息(在618)到RNC，它把该接受消息转发(在620)到移动台。这时，主PDP上下文已被激活，以及无线载体已被指配。直到此点，从602到620执行的程序过程是按照在移动台、RNC、SGSN 35、和GGSN 36之间执行的典型的建立程序过程。
一旦该主PDP上下文被建立，PDTCH突发便可被使用来载送各种类型的控制信令，包括SIP信令和其他信令。例如，正如进一步显示的，移动台可执行动态主机配置协议(DHCP)程序过程(在624)，其中移动台从DHCP服务器得到配置信息。该配置信息包括移动台的IP地址。DHCP在1993年10月发布的、题目为“Dynamic Host ConfigurationProtocol(动态配置协议)”的RFC 1541中被描述。按照某些实施例，DHCP消息在移动台与RNC之间在PDTCH突发中被载送。
在DHCP程序过程624期间，移动台接收CSCF模块41的域名。为了发现CSCF模块41的IP地址，移动台发送(在626)DNS询问到DNS服务器，作为应答，DNS服务器发回(在628)DNS应答到移动台，DNS应答包含CSCF模块41的IP地址。按照某些实施例，DNS询问和DNS应答消息可以在PDTCH突发中被载送。
为了使得能够通过使用SIP进行呼叫建立，典型地传送SIP登记请求。SIP登记请求可被发送到熟知的“所有的SIP服务器”的多址广播地址，例如，“sip.mcast.net”。然而，由于CSCF模块41的地址是已知的，移动台发送SIP登记请求(在630)到CSCF模块41。登记请求可以包括几个域，包括一个“To(到)：”域，它包含其登记要被创建或更新的记录地址；一个“From(来自)”域，它包含负责登记的实体的记录地址；以及一个“请求URI”域，它命名该登记请求的目的地。响应于SIP登记请求，CSCF模块41登记该移动台的位置，以及发回一个SIPOK应答(在632)到移动台。
这时，移动台能够执行呼叫建立，这个呼叫建立是由移动台通过发送SIP邀请请求(在634)到CSCF模块41而发起的。按照某些实施例，该邀请请求是在移动台与RNC之间在专用PDTCH突发中被传送的。CSCF模块41转发SIP邀请请求(在636)给被耦合到数据网32的网络端点，它可以是媒体网关33(图1)或其他端点。作为应答，网络端点(在本例中，假设是媒体网关)发送(在638)SIP 183会话进行消息，表示网络端点具有足够的资源来应答该呼叫请求。SIP 183会话进行消息由CSCF模块41被转发(在640)到移动台。在RNC与移动台之间，SIP 183会话进行消息在专用PDTCH突发中被载送。
响应于SIP 183消息，移动台发送回(在642)临时确认(PRACK)应答到CSCF模块41。PRACK应答被转发(在644)到网络端点。网络端点然后发送回(在646)200 OK应答到CSCF模块41，它把200 OK应答转发(在648)到移动台。PRACK和OK消息也在专用PDTCH突发中在RNC与移动台之间被载送。
为了建立具有想要的服务质量(QoS)的下行链路流，网络端点发送(在650)RSTV PATH消息到GGSN 36。RSTV PATH消息包含Sender_Tspec信息，它规定预期由网络端点产生的业务简档。GSGN 36把RSVP PATH消息转发(在652)到移动台。按照某些实施例，在RNC与移动台之间，RSVP消息在专用PDTCH突发中被载送。
如果已被建立用于移动台的主PDP上下文不能提供在RSVP PATH消息中请求的QoS，则移动台可建立次PDP上下文。给定主PDP上下文后，当需要时，移动台可激活一个或多个具有不同的QoS简档的次PDP上下文。次PDP上下文激活程序过程，以及在移动台与GGSN 36之间执行无线接入载体指配和无线载体建立程序过程(在654)。
一旦提供想要的QoS级别的次PDP上下文被建立，移动台就响应于RSVP PATH消息发送(在656)RSVP RESV消息。RSVP RESV消息被GGSN36接收，它把RSVP RESV消息转发到(在658)网络端点。再次地，RSVPRESV消息是在专用PDTCH突发中被载送的。
上述的RSVP处理过程也沿反方向执行，以建立具有想要的QoS的上行链路流。这是由移动台发起和发送(在659)的RSVP PATH消息显示的。作为应答，该网络端点发送一个RSVP RESV消息(在660)。基于下行链路RSVP处理过程，如果需要，也可以执行修正次PDP上下文的程序过程。
移动台然后发送(在661)COMET消息到CSCF模块41，以表示这些条件被满足。该COMET消息被转发(在662)到网络端点。作为应答，网络端点发送(在664)200 OK消息到CSCF模块41，它把200 OK应答转发(在666)到移动台。在RNC与移动台之间，COMET和200 OK消息在专用PDTCH突发中被载送。
这时，网络端点准备应答该移动台。SIP 180振铃应答被发送(在668)到CSCF模块41，它把振铃应答转发(在670)到移动台。PRACK消息然后从移动台发送(在672)到CSCF模块41，它把PRACK消息转发(在674)到网络端点。作为应答，网络端点返回(在676)200 OK(PRACK)应答，它被CSCF模块41转发(在678)到移动台。在这之后，网络端点也发送(在680)对于在634传送的SIP邀请请求的200 OK应答。200 OK应答被CSCF模块41转发(在682)到移动台。移动台然后发送回SIP ACK消息(在680)到CSCF模块41，它把ACK消息转发(在682)到网络端点。在660与682之间交换的消息都是在PDTCH突发中被载送的。
当接收到ACK应答时，RTP载体路径被建立(在684)在移动台与网络端点之间。话音和其他实时业务通过RTP载体路径在移动台与网络端点之间被载送。
下面描述使用按照某些实施例的技术的分组交换呼叫，与GSM电路交换呼叫相比较的性能。通过小区台址的业务流被定义为在特定的时间间隔期间的呼叫数目N与呼叫的平均持续时间T的乘积。在话务量理论中，通常考虑的时间单位是一小时的时间间隔。所以，呼叫数目N可以用到达速率λ(每单位时间的呼叫数)来表示，以及呼叫的平均持续时间T可以用每呼叫的单位时间来表示。话务量强度A(以爱尔兰计)被给出为： A = λT 3600 ,
其中λ是以“每忙时呼叫”为单位，以及T是以“秒”为单位。
对于4/12频率复用图案和15MHz的带宽，每扇区的信道数目可给出为如下： CH = ( 15000 kHz ) ( 8 ) ( 12 ) ( 200 kHz ) = 50 .
对于GSM电路交换建立序列，假设逻辑信道组合VII(这需要一个时隙)被使用来支持SDCCH到基本物理信道的映射。
VII  SDCCH/8(0...7)+SACCH/8(0...7)
除了这个以外，逻辑信道组合IV(这也需要一个时隙)被使用于信标载体。
IV  FCCH+SCH+BCCH+CCCH
所以，对于GSM电路交换的呼叫建立序列，对4/12频率复用图案和15MHz的带宽的每扇区的信道数是48。
对于SIP呼叫建立序列，假设逻辑信道组合IV(这需要一个时隙)或XI(这需要一个时隙)被使用于信标载体或COMPACT CPBCCH载体。
IV  FCCH+SCH+BCCH+CCCH
XI  PFCCH+PSCH+CPBCCH+CPCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH
所以，对于SIP呼叫建立序列，对4/12频率复用图案和15MHz的带宽的每扇区的信道数是49。
在某些事例中，按照某些实施例通过使用SIP实施分组交换呼叫建立程序过程的系统，比起通过使用RIL3-CC，RIL3-MM，RIL3-RR和DTAP实施GSM电路交换呼叫建立程序过程的系统，在频谱上更有效，正如下面讨论的。阻塞是由于不能提供足够的信道数而引起的呼叫失败。例如，0.02的阻塞值意味着，对于每100个尝试的呼叫有两个呼叫被阻塞。表1显示在一个示例的安排中，在对于典型的GSM电路交换呼叫建立序列与典型的SIP呼叫建立序列的阻塞值之间的比较结果。
                         阻塞2％
T(呼叫的平均持续时间)(秒)     λ(每忙时的呼叫)
    GSM     SIP(使用MCS-1)
    120     1150     1140
    300     460     465
    600     230     234
    1200     115     117
因此，如表1的例子所示，对于大于约120秒的平均呼叫持续时间，通过使用SIP实施分组交换呼叫建立程序过程的系统，比起通过使用RIL3-CC，RIL3-MM，RIL3-RR和DTAP实施GSM电路交换呼叫建立程序过程的系统，在频谱上是稍微更有效的。然而，一旦考虑用于SIP呼叫建立的附加无线电资源管理消息，SIP呼叫建立的优点就可能被减小。另外，对于次PDP上下文激活，可能有某些额外的无线电资源管理信令。
通过压缩有关SIP请求方法的UDP/IP头标和在典型的SIP呼叫建立/释放序列期间传送的应答代码，典型的SIP呼叫建立/呼叫释放序列的频谱效率可被进一步提高。通过使用编码方案MCS-2到MCS-9，也可改进频谱效率。最后，如果实施简单的标记化技术，则SIP请求方法和应答代码的尺寸可被减小约12％。
参照图8，图上显示了无线网控制器700，数据业务服务节点35和移动单元20的部件。这样的部件是为了说明用的，而不是打算限制本发明的范围。在另外的实施例中，这样的部件的其他结构是可能的。例如，无线网控制器700实际上可包括几个平台，诸如基站和基站控制器。在无线网控制器700中，收发信机727被连接到发射和接收载波26的天线塔754。收发信机727被连接到控制单元750(或多个控制单元)，各种软件例程749可在该控制单元上执行。贮存单元747(或多个贮存单元)也可被连接到控制单元750。而且，无线网控制器700包括MSC接口752，它被耦合到链路764(例如，T1链路)，进而又被耦合到MSC。无线网控制器700还包括接口751(在一个实施例中，它是按照EGPRS或EGPRS COMPACT的Iu-ps接口751)，用于通过链路(例如，Iu-ps链路)连通到SGSN 35。
在一个实施例中，SGSN 35包括接口单元777和779，分别用于通过Iu-ps和Gs链路进行通信。数据业务服务节点35的处理核心包括控制单元769(或多个控制单元)。贮存单元771(或多个贮存单元)被耦合到控制单元769。组成数据业务系统控制器740的例程和模块可以初始地被存储在贮存单元771，以及被控制单元769装载用于执行。SGSN35还包括接口781(例如，Gn接口)，用于与GGSN 36通信(图1)。在另一个实施例中，接口781可以是网络接口控制器或能够通过数据网32通信的其他收发信机。
载波在被耦合到无线网控制器700的天线754与移动台20的天线762之间被传送。在移动台20的一个示例性安排中，无线电收发信机764被连接到天线762，以发送和接收载波26。控制单元766(或多个控制单元)可被耦合到该一个或多个无线电收发信机764。控制单元766被耦合到贮存单元768(或多个贮存单元)。在控制单元766上可执行的软件例程768可以初始地被存储在贮存单元768的非易失性部分中。输入/输出(I/O)控制器774被耦合到移动台20的键盘770和显示器772。
为了支持IP分组和SIP消息的通信，移动台20还包括UDP/IP堆栈704以及SIP堆栈702。在发送端，UDP/IP堆栈704加上适当的UDP和IP头标以便封装在IP分组中。在接收端，UDP/IP堆栈704从接收的IP分组中提取有用负载信息，例如，SIP消息。SIP堆栈702是状态机，提供对SIP请求和应答的分析、处理和产生。在移动台20中也存在其他模块，包括RSVP代理与能够产生和接收DHCP及DNS消息的模块。
这里描述的各种软件层、例程、或模块是在各种处理单元(诸如上面讨论的控制单元)上可执行的。每个控制单元可包括微处理器，微控制器，处理器卡(包括一个或多个微处理器或微控制器)，或其他控制或计算设备。正如这里使用的，“控制器”是指硬件或软件或二者的组合。“控制器”也可以指单个部件或多个部件(或者硬件或者软件)。
贮存单元包括一个或多个机器可读出的、用于存储数据和指令的贮存媒体。该贮存媒体包括不同的存储器形式，包括半导体存储器件，诸如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)，可擦除和可编程的只读存储器(EPROM)，电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)，和快速存储器；磁盘，诸如固定盘，软盘和可拆卸的盘；其他磁媒体，包括磁带；以及光媒体，诸如光盘(CD)或数字化视频光盘(DVD)。组成各种网络单元中各种软件层，例程，或模块的指令被存储在各个贮存单元中。该指令在被各个控制单元执行时使得相应的台站或系统执行编程的行动。
软件层，例程，或模块的指令以许多不同的方式之一被输送到台站或系统。例如，包括被存储在软盘、CD或DVD媒体、硬盘上或通过网络接口卡、调制解调器、或其他接口装置输送的指令的代码段被装载到系统中，以及作为相应的软件层，例程，或模块而执行。在装载或输送过程中，被嵌入在载波(通过电话线、网络线、无线链路、电缆等等传输的)中的数据信号把包括指令的代码段传送到网络单元。这样的载波是以电的、光的、声的、电磁的、或其他类型的信号的形式。
虽然本发明是对于有限数目的实施例被揭示的，但本领域技术人员将会理解由此得出的多种修正和变化。附属权利要求打算覆盖属于本发明的精神和范围内的所有这样的修正和变化。

Claims (37)

1.一种在无线网中建立呼叫的方法，包括：
通过无线网发送分组交换呼叫的请求；以及
在无线网的业务信道上传送控制信令，以便建立该分组交换呼叫。
2.如权利要求1的方法，其中发送请求包括在随机接入信道上发送该请求。
3.如权利要求2的方法，其中发送请求包括在增强的通用分组无线业务系统的随机接入信道上发送预定的代码。
4.如权利要求3的方法，其中发送代码包括在选自RACH、PRACH和CPRACH的信道上发送该代码。
5.如权利要求1的方法，还包括检索预先指配的代码以在该请求中发送。
6.如权利要求5的方法，其中检索预先指配的代码包括检索一个随机接入信道移动台代码。
7.如权利要求1的方法，其中传送控制信令包括在分组数据业务信道上传送该控制信令。
8.如权利要求7的方法，其中传送控制信令包括在增强的通用分组无线业务系统的PDTCH突发中传送该控制信令。
9.如权利要求7的方法，其中传送控制信令包括在被映射到专用物理信道的分组数据业务信道上传送该控制信令。
10.如权利要求9的方法，还包括在被映射到专用物理信道的另一个业务信道上传送载体业务。
11.如权利要求10的方法，其中传送控制信令包括在PDTCH中传送该控制信令，以及其中传送载体业务包括在TCH，PDTCH和按照增强的通用分组无线业务协议规定的TCH中传送该载体业务。
12.如权利要求1的方法，其中传送控制信令包括传送会话启动协议消息。
13.如权利要求12的方法，其中传送控制信令包括传送会话启动协议邀请请求。
14.如权利要求1的方法，还包括在业务信道上发送释放消息，以终结该分组交换呼叫。
15.如权利要求14的方法，其中发送释放消息包括发送会话启动协议再见消息。
16.如权利要求1的方法，还包括在业务信道上发送有关服务质量的消息。
17.如权利要求16的方法，其中发送有关服务质量的消息包括发送资源保留协议消息。
18.如权利要求1的方法，其中传送控制信令包括在PDTCH突发中传送该控制信令，该方法还包括在TCH突发中传送载体业务。
19.如权利要求1的方法，其中传送控制信令包括在PDTCH突发中传送该控制信令，该方法还包括在PDTCH突发中传送载体业务。
20.一种计算机程序产品，包括至少一个计算机可读出的贮存媒体，在其上有计算机程序代码装置，使得系统执行一个方法，包括：
在无线网上发送控制信令，以请求用于分组交换呼叫的信道；以及
把预定的代码加到该控制信令上以标识该呼叫为分组交换呼叫。
21.如权利要求20的计算机程序产品，其中发送控制信令包括发送选自RACH、PRACH和CPRACH的控制信令。
22.如权利要求20的计算机程序产品，其中该方法还包括在无线网的业务信道上传送分组交换呼叫控制信令。
23.如权利要求20的计算机程序产品，其中该方法还包括在无线网的业务信道上传送会话启动协议消息。
24.如权利要求23的计算机程序产品，其中传送会话启动协议消息包括在通用分组无线业务系统的PDTCH突发中传送该会话启动协议消息。
25.如权利要求23的计算机程序产品，其中传送会话启动协议消息包括传送会话启动协议邀请消息。
26.如权利要求25的计算机程序产品，其中传送会话启动协议消息包括接收对于该邀请消息的应答消息。
27.如权利要求23的计算机程序产品，其中传送会话启动协议消息包括传送会话启动协议再见消息，以便释放呼叫。
28.如权利要求23的计算机程序产品，其中该方法还包括传送消息以提供补充业务。
29.一种在具有基站的无线通信系统中使用的移动台，包括：
贮存单元，存储与分组交换呼叫关联的预定的代码；以及
控制器，通过无线链路发送控制信令到其中一个基站，以便建立基于分组的呼叫，
控制信令包含该预定的代码。
30.如权利要求29的移动台，其中控制信令包括随机接入信道。
31.如权利要求30的移动台，其中随机接入信道包括分组随机接入信道。
32.如权利要求31的移动台，其中分组随机接入信道包括COMPACT分组随机接入信道。
33.一种无线网控制系统，包括：
到无线链路的接口，能够与移动台进行通信；以及
控制器，适合于接收在该无线链路上建立分组交换呼叫的请求，
该控制器还适合于响应于该请求而指配一个逻辑信道组合。
34.如权利要求33的无线网控制系统，其中该逻辑信道组合包括TCH+FACCH+SACCH+PDTCH+PACCH+PTCCH。
35.如权利要求34的无线网控制系统，其中控制器适合于在PDTCH突发中传送会话启动协议消息。
36.如权利要求34的无线网控制系统，其中控制器适合于在PACCH突发中传送分组交换呼叫会话的成功指示。
37.如权利要求34的无线网控制系统，其中控制器适合于在PACCH突发中传送无线资源管理信令，以指示该分组交换呼叫的状态。
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