CN1272730A - 用于无线网络的数据会话建立系统 - Google Patents

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Abstract

一种无线通讯系统使用无线单元和基站之间的电路交换链路以建立与包数据网络中网络装置的数据会话。在数据会话建立之后,数据会话可以使用无线单元和基站之间的包交换链路进行。通过使用电路交换链路来发送数据会话建立包,系统避免了使用包交换链路在发送建立包时与请求和分配无线资源相关的延迟。降低与建立数据会话相关的延迟改进了无线通讯系统和包数据网络之间的数据率和吞吐量。

Description

用于无线网络的数据会话建立系统
本发明涉及无线通讯，尤其涉及用于无线网络的数据会话建立系统。
无线通讯系统包括通用的蜂窝式电话系统，该系统包括许多地理上分布的小区基站或基站，以支持在常常称为移动单元或无线单元的蜂窝式电话上基于话音的通讯信号的发射和接收，这些移动单元或无线单元实际上可以是静止的或固定的。每个小区基站在一个称为小区的特定区域控制话音通讯，并且对于蜂窝式电话系统的整个覆盖区域由用于所有小区基站的小区的和来定义，这里对于相邻小区基站的覆盖区域以某种程度重叠，以确保(如果可能)邻接的通讯覆盖区域在系统的覆盖区域的外边界内。
当激活时，无线单元(至少)接收来自一个小区基站或基站的正向链路信号并且发射反向链路信号到一个小区基站或基站。每个激活的无线单元被分配一个正向链路信道，在该信道上它接收它的正向链路信号，并且被分配一个反向链路信道，在该信道上它发射它的反向链路信号。有许多不同的方案可用于定义一个蜂窝式电话系统的无线信道，包括TDMA(时分多址)、FDMA(频分多址)和CDMA(码分多址)方案。在CDMA通讯中，在基站和无线单元之间发送的基带数据乘以一个扩展序列如伪噪声(PN)码，该码是一个随机出现但可以由预定的接收站或单元重现的二进制序列。这样，通过用于编码不同的基于话音的流的不同扩展序列可以区分不同的无线信道，然后它们可以调制在一个或多个不同的载波频率用于同时发射。接收机可以使用适当的扩展序列来译码接收的信号，以由接收信号恢复特定的基于话音的流。
由于话音通讯不能容忍延迟的特性，通用的蜂窝式系统中无线单元经过无线单元和基站之间的电路交换链路发射和接收，该电路交换链路作为无线单元和另一个装置之间电路交换路径如陆线电话的一部分。电路交换路径是在无线单元和另一个装置之间建立的专用通讯路径并且具有相对固定的带宽量。因为这些路径专用于具有相对连续吞吐量的用户，所以在传输中的延迟是不引人注意的。这样，基于话音的系统依靠专用的电路交换路径来提供具有相当一致位速率的连续流以避免不可接受的服务质量。
在无线单元和基站之间通讯的设备场境(context)中，电路交换链路是在无线单元和基站之间建立的专用通讯路径。电路交换链路也具有相对固定的带宽量并且可能是无线单元和另一个装置之间电路交换路径的一部分。当无线单元正在使用电路交换链路时，其他无线单元不能使用该链路。电路交换链路在呼叫的持续时间被保持，虽然无线单元可以越区切换到其他基站，但为了服务于该呼叫在无线单元和基站之间的电路交换链路(一个专用的无线信道)被保持。一般地，每个激活的无线单元要求在正向链路上分配一个电路交换链路以及在反向链路上分配一个电路交换链路。
传统的数据应用一般是脉冲串，并且不像话音通讯，具有相对的延迟容差性。在数据块发送之后是非激活，并且只要数据不是坏的，则一个例如数量级为秒的短延迟是可以接受的。这样，电路交换或使用电路交换链路来发射数据是一种网络资源的低效率使用。数据传输依靠包交换以更有效地使用网络资源。包交换网络，如帧中继、异步传送模式(ATM)和因特网协议(IP)共享网络资源而不象专用网络资源用于一个特定的用户。例如，包交换网络可以使用一个单个包交换路径来经过包交换网络转送来自不同用户的包数据。数据包(“包”)是一种具有预定协议和组织的有限数据集合。根据包含在包标题中的一个唯一地址经过包交换网络来转送包以在数据包的本体上提供包消息。这样，具有不同目的地的数据可以共享相同的包交换路径。
无线通讯系统从通用的话音系统发展而来，提供了大量的无线应用。例如，那些符合IS-95B标准或宽带CDMA标准的一些蜂窝式通讯系统，如当前开放的CDMA2000和WCDMA标准或TDMA包数据标准的系统将支持无线单元发射和接收的信号不仅仅是基于话音的信号。为了采用包数据网络提供有效的无线数据通讯，无线通讯系统利用了数据业务的固有脉冲串和延迟容差特性来更有效地使用无线资源，如无线信道。因此，新一代蜂窝式系统利用如全球网的包数据服务，将使用无线单元和基站之间的包交换链路来建立与包数据网络(PDN)如因特网的包交换连接。
图1示出一个接入公共交换电话网102(PSTN)和包数据网络104的无线通讯系统100的总方框图。无线系统包括一组互连的移动交换中心(MSC)106，每个支持若干小区基站108。无线单元110可以使用一个在无线单元和基站之间的电路交换链路来建立一个话音呼叫，该电路交换链路作为与另一个装置如无线单元110或一个在PSTN 102中的陆线终端的电路交换路径的一部分。例如，电路交换链路可以在无线单元110和基站108之间的无线信道上，如正向业务信道。如果无线单元正在进行一个话音呼叫，则在无线单元110和基站108之间建立一个电路交换链路用作正向链路和反向链路。在当前的蜂窝式CDMA系统中，一个正向基本编码信道建立在小区基站108和无线单元110之间的正向链路上，而一个反向基本编码信道建立在反向链路上。基本信道(电路交换链路)在整个呼叫的持续时间被保持并且可以传送话音、电路交换数据和/或包数据。选择和分配单元(SDU)111将来自电路交换链路的高优先级话音业务发送到MSC106。
经过无线网络与PDN 104建立包交换连接，无线单元110与包数据网络104通讯。多个包交换连接共享无线网络资源以建立无线单元110和PDN 104之间的包交换路径。通过协调共享多个包交换连接之间可得到的无线资源如无线信道的脉冲串管理系统，在无线单元110和基站108之间建立一个包交换链路。在当前的蜂窝式CDMA系统中，基本信道和/或一个或多个辅助信道可以临时分配给包交换连接以形成包交换链路。选择和分配单元(SDU)111将来自包交换链路的较低优先级包数据业务发送到数据互通功能(IWF)112。IWF 112提供无线系统和PDN 104如因特网之间的接口。
为了经过包交换链路将无线单元110中的包数据传输到PDN 104方向，无线单元110请求无线资源如辅助编码信道，以支持包交换连接。为了将PDN 104的包数据传输到无线单元110方向，IWF 112请求无线资源用于包交换连接。脉冲串管理系统核对脉冲串请求并且将可得到的无线资源临时分配到包交换连接。脉冲串管理系统使用报告的或测量的无线电环境信息，根据脉冲串分配策略、脉冲串大小和持续时间来做出决定。这样，脉冲串管理系统利用了数据的延迟容差特性更有效地使用无线资源和/或确保有足够的无线资源保留来控制较高优先级的话音业务。在无线资源临时分配过去之后，包交换连接为了能够发射包数据必须再次请求无线资源。
为了无线单元110与PDN 104中的装置通讯，有一系列的规则使得无线网络和PDN上的装置能够相互理解。这些规则称为协议。因为必须解决装置之间通讯产生的大量问题，所以使用分层协议，以协议形式在各层之间划分这些问题的解决。每一层独立地工作以解决某些问题使得能够在装置之间通讯。最低层是物理层，它包括一个在无线单元110和PDN 104的装置之间的物理介质，如无线信道、双绞线、光缆和/或同轴电缆。在物理层上，信息信号简单地采用位的形式。经过物理介质发送的通讯信号的纠错由链路层控制，如点对点协议(PPP)、异步传送模式(ATM)和帧中继，它将经过物理层发送的信息分为帧。为了格式化被发射信息的地址并且确保该信息转到正确的目的地，一个如因特网络协议(IP)的网络层用于发送数据包。如传输控制协议(TCP)的传输层用于建立两个装置之间的数据会话并且确定是否数据包在转送时被丢失。传输层还对不连续的传输或数据会话提供恢复。数据通讯中，在通讯的端点实现传输层，并且来自端点装置的信息向下传递到较低层用于传输。每个层与紧接着它的下面的层相连接，并且下面的层完成对它上面层的服务。在层之间的接口被完全定义，对于在层之间发送的信息提供一种特定的格式。
在关于无线单元110和包数据网络104之间通讯的设备场境中，另外必须解决的问题是如经过无线信道的数据包的传输。无线电链路协议解决了与经过无线信道发射数据包相关的问题。当无线单元110请求进行包数据连接或呼叫时，在IWF 112中建立一个如PPP链路的链路层连接。链路层连接可以使用如在因特网工程特别工作组(IETF)请求注释(RFC)1661中定义的PPP链路控制协议(LCP)来控制。链路层管理离开发射装置的数据流并且在接收装置完成对数据包的纠错。这样，链路层连接作为无线通讯系统和PDN 104之间无线单元的接口。
在因特网上的包数据通讯使用TCP/IP传输的业务来控制，其中以请求/响应的方式，使用称为TCP会话或连接的数据会话来发射数据。在无线单元110能够建立一个数据会话之前，必须建立链路层连接。一旦建立了链路层连接，则如无线单元110的请求装置可以尝试建立一个与响应装置如PDN 104上的网上服务器的TCP会话。例如，当用户请求一个包含嵌入图像的网页时，一般将需要一些TCP会话以使用TCP/IP在无线单元110和网页服务器之间发射信息。在当前一般的使用中，所有这些TCP会话必须在数据或信息可以被发射之前设置或建立。另外的TCP/IP的背景信息可以在W.R.Stevens的TCP/IP说明第一卷(Addison-Wesley，1994)中找到。
图2示出由一个用户启动的经过TCP会话交换的包。粗箭头表示数据传送而细箭头表示同步或确认包。如下面将要描述的，用一种三通信号交换方式在如无线单元110的用户和如服务器的网络装置之间建立TCP会话。为了建立用户启动的TCP会话，用户发送一个请求到网络装置以打开与网络装置的TCP会话。初始的请求包除了包含用在建立TCP会话的标题中信息，如顺序号和同步(SYN)标志之外不包含别的数据，设置该标志以表示TCP会话正在同步过程中。
网络装置通过发送一个响应包来响应以确认来自用户的初始请求。在响应来自用户的初始请求时，网络装置在响应包的标题中设置一个确认(ACK)标志，在用户的顺序号上加1，并且将修改的顺序号放进响应包的确认字段中。设置SYN标志来表示同步还没有完成。当用户接收到来自网络装置的响应包时，用户用一个确认包来确认网络装置的响应。在确认响应包时，用户在网络装置的顺序号上加1并且将该顺序号放进确认包的确认字段中。用户设置ACK标志，但不再设置SYN标志。在这种三通信号交换之后，网络装置和用户继续确认相互间的传输，但现在可以发射数据了。
用于建立TCP会话的往返行程时间(RTT)是发送请求包和接收响应包所需的时间量。因为TCP会话建立一般与每个TCP会话相关，所以经常的TCP建立和去除或断开可能对数据吞吐量有不好的影响。对于相当小的请求响应类型包，包交换连接仍然必须请求资源并且分配它们，并且直到数据会话建立为止，其他的数据才能发送。当TCP会话与无线通讯相关时，由于经过无线用户110和基站108之间的包交换链路发送用于数据会话的建立包相关的延迟使RTT增加。因为脉冲串管理系统必须接收请求并且临时分配无线资源，以经过无线用户110和基站108之间的包交换链路发送和接收建立包，所以附加的延迟增加了。增加的RTT减少了吞吐量和数据率。例如，在无线环境中，TCP建立时间可能是280ms或者更多，建立时间可能远远超过数据脉冲串时间。这样一种结果促使对大多数用户增加了延迟，并且降低经过无线网络的数据通讯的整个数据率和吞吐量。
本发明涉及一种无线通讯系统，该系统使用无线单元和基站之间的电路交换链路来建立一个与包数据网络中网络装置的数据会话。在数据会话建立之后，数据会话可以使用无线单元和基站之间的包交换链路来进行。通过使用电路交换链路来发送数据会话建立包，系统避免了经过无线单元和基站之间的包交换链路发送建立包时请求和分配无线资源相关的延迟。降低与建立数据会话相关的延迟改进了无线通讯系统和包数据网络之间的数据率和吞吐量。例如，在一个示范CDMA系统中，一个电路交换链路被建立来传送基本业务(如话音)和辅助业务。用于数据会话的建立包可以作为辅助业务在电路交换链路上直接发送，因此避免了与经过包交换链路发送建立包相关的延迟。这样，与建立数据会话相关的往返行程时间(RTT)可以减少以改进从无线网络到包数据网络总的数据率和吞吐量。
根据附图和下面详细的描述，本发明的其他方面和优点可以变得更加明显，其中：
图1示出一个接入公共交换电话网(PSTN)和包数据网络(PDN)的无线通讯系统的总方框图；
图2示出在一个TCP会话中交换的数据包；
图3示出一个使用本发明原理的数据会话建立系统的无线系统；
图4a-d示出示范的业务帧，它们可以在根据本发明原理的传送数据会话建立包的电路交换链路上发送；
图5a-d示出其他的示范业务帧，它们可以在根据本发明原理的传送数据会话建立包的电路交换链路上发送；
图6示出用在图3系统中的选择和分配单元(SDU)。
为了说明的目的，根据一个无线通讯系统的示范实施例来描述本发明，该系统可以接入包数据和话音网络。通过使用无线单元和基站之间的电路交换链路，提供与包数据网络数据会话的建立信息，数据会话建立系统改进了无线单元和包数据网络如因特网之间的数据吞吐量和性能，因此减少了经过包交换链路发送建立信息相关的建立时间。在数据会话建立之后，数据会话使用包交换链路。这样，根据本发明的诸方面，在建立数据会话中使用的数据包不能作为经过包交换链路在数据会话期间发送的包数据来对待。而是用于数据会话的建立包经过建立的电路交换链路发送以建立数据会话。用于建立数据会话的数据包可以服从于脉冲串管理的延迟，经过包交换链路来进行。
如果TCP/IP用作包数据网络的传输协议，则TCP建立或往返行程时间(RTT)与每个TCP会话相关。当TCP会话与一个无线结构相关时，由于经过包交换路径发送建立包连同经常建立所需的与脉冲串管理相关的延迟可能减少无线单元和PDN之间的吞吐量和数据率。例如，使用包交换链路来发送相对小数据量的建立包，可能由于经过包交换链路发送建立包所需的时间而减少有效的数据率。
图3示出一个无线网络结构120，如IS-634结构，它是一个可接入PSTN 102和PDN 104如因特网的蜂窝式通讯网络。网络结构120能够同时支持话音和包交换数据连接。例如，传送话音业务的电路交换路径可以经过基站124、选择和分配单元(SDU)126、MSC 128和PSTN 102在无线单元122和陆线单元130之间建立。另一种情况是，电路交换路径可以经过基站124、SDU 126、MSC 128和基站134在无线单元122和无线单元132之间建立。作为电路交换路径的一部分，电路交换链路在无线单元122和基站124之间建立。无线单元122和基站124之间的包交换链路可以使用用作无线单元122和基站124之间的电路交换链路的相同和/或不同的无线信道，以支持无线单元122和PDN 104上装置之间的包数据连接。包交换链路是经过基站124、IWF 140到PDN 104的无线单元122和PDN 104上装置之间包交换路径的一部分。多个无线单元可以共享无线信道和其他的系统资源，以支持经过包交换路径到PDN 104中装置的多个包交换连接。
在基站124，脉冲串管理系统临时分配无线资源，用于传输基站124和无线单元122之间的包交换连接的包数据脉冲串。无线资源可以包括被用作已经建立的到基站124的电路交换链路的无线信道。另一种情况是，用于包交换连接的无线资源可以是在无线单元122和基站124之间临时分配并且建立的其他无线信道。脉冲串管理系统可以出现在其他中心位置，如结构120中SDU 126或MSC 128或分配在不同位置如基站124、SDU126和/或MSC 128。一般地，脉冲串管理系统负责经过无线单元和基站之间的包交换链路的包数据连接的分配和资源使用，并且用于协调分配到不同基站的资源。
基本的编码信道(电路交换链路)可以初始建立并且用于发送包数据会话中的数据包。实际上，脉冲串管理系统可以临时分配基本的信道来建立数据会话，但在这种情况下，电路交换链路用作包交换链路的一部分，包交换连接必须请求并且分配无线资源以发送数据包。这样，数据会话建立包被如同数据会话期间发送的包数据一样对待，它们一般被脉冲串管理系统延迟。由于建立支持包交换连接的包交换链路部分，例如建立一组临时分配的辅助信道所需的时间，进一步增加了延迟。通过将数据会话建立包与数据会话期间发送的数据包不同地对待，例如较高的优先级、不能容忍延迟的业务，可以改进系统的数据率和吞吐量。这样，用于数据会话的建立包可以经过电路交换链路发送以建立数据会话，并且用于建立数据会话的数据包可以服从脉冲串管理的延迟，经过包交换路径来进行。
如果无线单元122已经建立了一个话音电路，则通过以话音电路帧的形式，作为辅助业务经过已经建立的电路交换链路来发送数据建立信息例如TCP建立包可以减少数据会话建立时间。这样，与请求和分配无线资源用于建立数据会话相关的延迟减少了。虽然在同步或确认(建立)包中传送较少数据，但在数据会话中能够实现任何其他包数据通讯之前需要请求包。不允许这些包相对于它们的大小延迟一个不成比例的时间量，而是如果建立包与电路交换链路上其他信息一起多路复用，则这些类型的包可以经过一个电路交换链路直接发送，它们对电路交换链路上信息的服务质量(QOS)只有较小的影响。
数据会话建立系统的诸部分可以在无线单元122和SDU 126上实现，将数据会话建立包插入和/或提取到电路交换链路以避免在无线资源上实现包交换链路的脉冲串管理系统。在无线单元122，数据会话建立系统可以确定是否一个数据包用于建立一个数据会话。如果无线单元122正在接收数据包，则无线单元122可以检验来自基站124的电路交换链路上数据包和/或接收的业务帧的某些标志或位，以确定是否该数据包用于建立一个数据会话。如果该数据包用于数据会话建立，则无线单元122可以从电路交换链路提取建立包。如果无线单元122正在发射数据包，则无线单元122可以检验表示包用于数据会话建立的数据包的某些标志和/或位，以及/或设置数据包和/或业务帧的某些标志和/或位以表示用于数据会话建立的包被发射到基站124。然后无线单元122直接将建立包插入在到基站124的电路交换链路中。
在SDU 126，数据会话建立系统还确定是否一个数据包用于建立一个数据会话。如果SDU 126发送数据包到无线单元122，则SDU 126可以检验与数据包和/或业务帧相关的某些位和/或标志。如果数据包用于数据会话建立，则SDU 126可以设置与数据包和/或业务帧相关的某些标志和/或位，并且直接转送该数据包到基站124，用于经过专用于无线单元122的电路交换链路的传输。如果SDU接收来自专用于无线单元122的电路交换链路的数据包，则SDU 126能够检验数据包和/或业务帧的某些标志和/或位以确定是否该数据包用于数据会话建立。如果是这样，则SDU 126提取来自电路交换路径的数据包用于转送到PDN 104。在另一个实施例中，数据会话建立系统部分可以分配在整个无线网络或在一个中心位置控制。
在这个实施例中，无线单元122被初始分配一个正向电路交换链路(正向基本编码信道)作为正向电路交换路径的一部分，以及一个反向电路交换链路(反向基本编码信道)作为反向电路交换路径的一部分。一般地，基本编码信道将传送话音业务，但这些建立的电路交换链路可以用于发送数据会话建立包。一个包交换连接可以请求临时分配无线资源，包括基本编码信道和辅助信道以获得较高的传输率。这样一个辅助信道的脉冲串持续时间由脉冲串管理系统确定。在任何时间可以分配给一个脉冲串的最大辅助信道数量和持续时间取决于可得到的无线电资源、发射功率、无线单元122和小区基站124之间的RF路径损耗集合、以及争用的数据用户的数量。如果在脉冲串结束时，一个节点仍然具有数据积压，则它可以请求脉冲串延续(即重新分配辅助信道)。最好限制脉冲串延续，以便于公平地共享多个节点之间的资源，防止功率和干扰过载，减少包延迟和阻塞。在这种环境中可得到的RF资源和个体的需要将动态地改变。具有不同优先等级和不同服务质量(QOS)要求的数据用户可以由脉冲串管理系统进行不同的控制。它们可以在初始分配和延续中被给予优先级，以及分配较高的带宽。
当前的蜂窝式通讯系统通过多路复用电路交换链路上主要和辅助业务，例如经过基本信道的业务帧，提供同时发送主要业务如话音和辅助业务如数据的能力。在当前的CDMA系统中，业务帧在基本信道上为20ms长的间隔，用于在无线单元和基站之间传送信息。例如，在对于CDMA的美国国家标准ANSI J-STD-008中的业务帧能够传送多路复用选择1和2的辅助业务。图4a-4d分别对于多路复用选择1示出用于发射CDMA业务帧中的辅助业务的各种格式，其中在半空白突发序列以及空白突发序列模式中使用每秒9.6千比特的位速率。在设备场境中的半空白突发序列描述了一种帧，其中基本业务与辅助业务或辅助业务和信令业务多路复用。在该设备场境中空白突发序列涉及在具有辅助业务的业务帧中基本业务的预占。图5a-5f分别对于多路复用选择2示出用于发射CDMA业务帧中的辅助业务的各种格式，其中在半空白突发序列以及空白突发序列模式中使用每秒14.4千比特和每秒7.2千比特的位速率。
这里不同时支持话音和数据，可以在无线单元122和基站124之间建立一个电路交换链路。如果需要建立一个电路交换链路，则需要一个初始无线链路建立时间。这样，一旦建立起支持包数据连接的电路交换链路，电路交换链路可以在包数据连接(例如，当PPP链路建立时)的整个持续时间延续。数据会话建立系统可以确保数据会话建立包经过电路交换链路传送。电路交换链路可以除了传送用于包数据连接的建立包以外，还传送一部分包数据。这样，数据会话建立系统可以确定或者知道电路交换链路在传送包数据连接的数据包，并且数据会话建立系统确定哪些数据包用于数据会话建立以确保建立包能避免包交换链路。
在某些实施例中，当超过电路交换链路的数据包传送容量时，对于包数据连接的过量数据包经过包交换链路发送，但数据会话建立包被引导到电路交换链路。在其他应用中，例如在使用TDMA和支持包数据的无线网络结构中，脉冲串管理方案可以根据系统负载和无线电环境动态地分配无线资源，如在不同频率上的时隙到包交换连接。另外，如基本信道、专用的时隙或时隙的多路复用部分的电路交换链路可以用于在包交换连接上发送数据会话的建立包。在确定了用于包数据连接的数据包在电路交换路径上之后，数据会话建立包被发送到IWF 140。
在这个实施例中，SDU 126处理到基站124和来自基站124的电路交换路径上的业务帧，并且实现图4a-d和图5a-f示出的多路复用选择。这样，在这个特定实施例中，SDU 126将通过确定用于数据会话的建立包是经过电路交换路径发送的，例如通过检验业务帧和/或数据包中某些位和/或标志如ACK和/或同步标志，实现一部分数据会话建立系统。在这个实施例中，如果数据包是被发送到PDN 104的建立包，则SDU 126从电路交换路径中提取经过电路交换链路发送的来自业务帧的数据会话建立包，并且将数据包发送到IWF 140(到PDN104)。SDU 126可以在处理中设置某些标志和/或位。如果数据包是被发送到无线单元122的建立包，则SDU 126可以将来自IWF 140的数据会话建立包插入到基站124的电路交换路径(经过电路交换链路发送到无线单元122)。SDU 126可以在处理中设置业务帧和/或数据包的某些标志和/或位。
在无线单元122中实现数据会话建立系统的诸部分，使得用于数据会话建立的数据包在电路交换链路上发射/接收。无线单元122确定是否在正向电路交换链路上接收的数据包是用于数据会话建立的，以及/或是否经过反向电路交换链路发射的数据包是用于数据会话建立的。无线单元122可以通过检验电路交换路径上数据包和/或接收的业务帧的某些位和/或标志来做出确定。对于要被发射的数据会话建立包，无线单元122应该被编程/有线连接以将数据会话建立包直接插入到反向电路交换链路。数据会话建立包可能总是放置在一个为电路交换链路上数据会话建立包保留的特定位置上。在另一个实施例或在不同的结构中，数据会话建立系统能够以不同方式和/或在不同位置实现，如在基站124的中心位置、在系统内SDU 126、IWF 140或MSC 128或不同位置之间分配的位置。
在图3的实施例中，SDU 126连接到基站124和134。基站124包括基站收发信机(BTS)142a-b，而基站134包括BTS 144a-b。BTS 142a-b和BTS144 a-b包括CDMA无线电设备。每个BTS 142a-b和BTS 144a-b经过一个传输接口136连接到SDU 126，该接口在SDU 126和BTS142a-b及BTS 144a-b之间例如使用ATM或其他协议，在正向和反向方向上传送业务帧。在任何一个方向上，传输接口136可以传送来自基本业务信道(一个电路交换链路)的信息，因此业务接口136控制基站124和SDU 126之间用于无线单元122的电路交换路径的一部分。业务接口136还传送来自临时分配的辅助业务信道(包交换链路)的信息。这样，业务接口136控制基站124和SDU 126之间的包交换路径的部分。基本信道还可以被临时分配来传送辅助业务作为无线单元122和基站124之间包交换链路的部分。在基站124和SDU 126之间，异步传送模式(ATM)虚拟电路可以用于传送信息到电路交换链路和包交换链路和传送来自电路交换链路和包交换链路的信息。
BTS 142作为一个SDU 126和移动站122之间的中继点。BTS 142去除和处理来自每个正向业务帧的IS-634标题，并且随后将帧上的信息部分传递到调制解调器用于经过空中的传输。BTS 142还将IS-634标题连接到每个反向业务帧并且将它传递到SDU 126。
每个基站124和134还分别包括基站控制器(BSC)146和148。BSC 146根据当前的无线电资源条件，确定何时允许和继续多长时间的高速率包数据脉冲串。BSC 146从接入信道消息提取无线电相关信息如导频信号测量以便于业务信道分配。剩余的信息经过接口150转发到MSC 128。这样，在这个实施例中，脉冲串管理系统的主要部分在BSC 146中实现。
MSC 128负责实现呼叫和连接控制，它支持每个无线单元的多种服务，包括同时的话音和包数据呼叫。MSC 128是所有话音通讯的中心。对于话音的请求可以分为输入和输出呼叫/连接请求，分别称为无线终接和无线始发呼叫。对于话音呼叫方，MSC 128触发用于呼叫的输出服务并且与适当的无线网络部件相互作用以请求服务。MSC确定基站124和当前服务的移动单元122之间的连接路线，它经过ATM接口启动到SDC 126上适当的帧选择器的呼叫。对于话音呼叫终接，MSC 128将由PSTN 102分配到一个输入连接的电路与SDU 126上帧选择器联系起来并且确定经过ATM接口的SDU 126和当前基站124之间的连接。对于包数据，无线单元122必须首先启动一个呼叫以建立一个PPP连接。在PPP连接或链路建立之后，一个如TCP会话的数据会话可以经过无线网络建立。移动终接的包数据呼叫或连接也可以用于支持包数据应用。这样，MSC 128可以用于建立无线单元122和SDU 126之间的电路交换路径，该路径可以由数据会话建立系统使用。
SDU 126接收和处理业务帧并且经过接口138将话音业务提供到MSC 128，并且数据会话建立信息作为辅助业务发射并且经过接口142提供到IWF 140。图6示出用于SDU 126处理业务帧的协议堆栈的实施例。回程帧处理器160终接ATM接口136并且完成业务包标题的处理。在正向方向上，帧选择/分配功能162复制相同的正向帧到BTS 142a-b和144a-b。在反向方向上，根据反向帧质量信息经过激活的传输接口连接来选择最好的反向帧。多路复用子层164实现各种多路复用选择。在这个实施例中，多路复用子层164可以提取/插入数据会话建立信息到电路交换路径作为辅助业务用于建立一个数据会话，因此避免了必须请求和等待可得到的资源以经过无线单元122和基站124之间的包交换链路发送数据会话建立包124。
业务处理器168路由话音业务通过声码器170经过接口138到MSC 128，并且路由数据包通过无线电链路协议层172经过接口142到IWF 140。声码器170处理话音信号，而无线电链路协议172(RLP)处理数据包以减少在传输中的误差。例如，RLP提供用于重新传输数据包的机构以确保正确地接收数据包。这里同时支持话音和数据，多路复用层164可以提取/插入数据会话建立信息到话音电路帧作为辅助业务，而业务处理器168经过接口142路由到IWF140或来自IWF 140的数据会话建立信息。对于SDU 126描述的各种功能可以根据实现被压缩、扩大、改变和/或分配到结构120的其他位置。例如，SDU 126的一些或所有功能可以在MSC 128、IWF 140和/或基站124和134中完成。另外，对于其他位置描述的功能可以由结构120的SDU 126或其他部分完成。例如，在基站124和134完成的某些脉冲串管理功能可以在MSC 128和/或SDU 126中完成。
IWF 140在SDU 126和PDN 104或PSDN 102的中间，但在这个实施例中IWF 140仅考虑用于包数据服务。IWF 140经过一个路由器(未示出)如互连网协议(IP)路由器连接到PDN 104如互连网。IWF 140可以用作一个管道，用于到PDN 104的包交换连接。接口143可以在ATM链路或接口上传送IWF 140和SDU 126之间的包数据流。其他的接口也是可能的，如E1/T1。IWF 140与SDU 126交换消息以控制它们之间的数据流，而IWF 140负责分配IP地址。这样，在TCP的例子中，TCP建立请求包在被SDU 126从电路交换路径多路复用或提取之后从IWF 140提供给PDN 104。响应TCP建立包从PDN 104提供到IWF 140，并且当SDU 126确定数据包是用于建立一个数据会话时，SDU 126多路复用或插入TCP建立包到SDU 126和无线单元122之间的适当电路交换路径中。在经过无线单元122和SDU 126之间的电路交换路径建立数据会话之后，用于数据会话的数据包可以经过无线单元122和IWF 140之间的包交换路径传送用于包交换连接。
当无线单元122经过无线单元122和PDN 104之间的无线网络请求包交换连接并且试图在无线网络上登记时，在IWF 140中创建一个链路层连接，如PPP连接。链路层连接可以使用如在因特网工程特别工作组(IETF)请求注释(RFC)1661中定义的PPP链路控制协议(LCP)来控制。链路层连接必须在TCP/IP会话可以建立之前建立。TCP连接工作在PPP连接的基础上。
在一个实施例中，链路层具有两种状态：关闭和打开。在打开状态，存在两个子状态：激活和休止。当到SDU的业务连接的信号报告为“接通”时IWF 140的链路层连接是在激活状态。如果业务连接是“断开”，并且链路层连接为“打开”，则链路层连接是在休止状态。在打开状态，SDU 126信号报告IWF(或链路层连接)以提供从IWF 140到SDU 126的业务连接的状态。当SDU 126可用来接受更多的包数据时，它将发送一个“业务连接接通”消息到IWF140。IWF 140随后将它缓冲器(未示出)中的包/帧转送到SDU 126，直到IWF 140接收到一个来自SDU 126的“业务连接断开”的消息为止。在IWF 140接收到“业务连接断开”消息之后，链路层连接仍然是打开的，但标志为休止。在这个实施例中没有控制从SDU 126到IWF 140的数据流。为了关闭链路层连接，如果SDU 126通知，则IWF 140将关闭链路层连接。另外，当IWF 140接收到一个来自移动单元122的终止请求时它将启动关闭激活的链路层连接。这种情况发生在例如功率逐渐下降之前移动单元122关闭PPP链路时。
除了图3和图6的实施例以外，与描述的系统和省略和/或加上某些部件和/或使用描述系统的某些变化或某些部分的配置相比较，根据本发明原理的数据会话建立系统可以与不同的网络结构和/或协议一起使用来完成类似的功能。例如，特别参照一个使用CDMA的蜂窝式网络结构描述了数据会话建立系统，但使用不同的多址联接技术如TDMA的其他网络结构也可以使用。另外，已经描述了一个特定的实施例，其中数据会话建立包经过正向和反向电路交换链路发送，但数据会话建立系统的实施例可以用在正向或反向链路上并且可以用于无线单元的电路交换路径的不同部分。另外，参照一个启动数据会话的无线单元与PDN上的装置描述了数据会话建立系统，但如本领域的技术人员应该理解本发明的好处一样，数据会话建立系统的实施例可以用于建立一个在无线单元终接的数据会话。
应该理解可以使用各种结构块的不同符号、标志和特性。例如已经在一个特定的网络结构配置内描述了数据会话建立系统，但应该理解数据会话建立系统和它的某些部分可以集中起来或分布在整个一个无线系统中并且可以在不同的位置上实现以改进数据率和/或吞吐量。如本领域的技术人员对于本发明的理解，数据会话建立系统或它的某些部分可以在专用集成电路、软件驱动处理电路、固件或分立元件的其他配置中实现。已经描述的只是本发明原理的应用说明。本领域的技术人员将容易认识到可以对于本发明做出这些和各种其他修改、配置和方法，而不用严格地遵循这里说明和描述的示范应用并且也不会背离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种在无线单元和包数据网络之间通讯的方法，所述方法包括：
经过所述无线单元和基站之间的电路交换链路发送一个建立包以建立一个所述无线单元和所述包数据网络之间的数据会话；以及
使用所述无线单元和所述基站之间的包交换链路用于所述数据会话。
2.如权利要求1所述的方法，包括：
在所述无线单元和所述基站之间建立所述电路交换链路。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述发送包括：
使用一个在所述无线单元和所述基站之间建立的电路交换链路。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
经过所述电路交换链路将所述建立包与一个业务帧多路复用。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述多路复用步骤包括步骤：
经过电路交换链路将所述建立包与一个话音帧多路复用。
6.如权利要求5所述的方法，包括步骤：
在所述电路交换链路上至少一个话音呼叫的持续时间中保持所述电路交换链路。
7.如权利要求2所述的方法，包括步骤：
在所述数据会话过程中至少一个链路层连接的持续时间中保持所述电路交换链路。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述使用步骤包括步骤：
做出一个资源请求以发送数据包用于所述数据会话。
响应所述请求临时分配一个无线资源；以及
在所述无线资源上发送用于数据会话的数据包。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述发送步骤还包括步骤：
使用辅助信道的临时分配作为所述无线资源以发送所述数据包用于所述数据会话。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述发送步骤还包括步骤：
在一个从所述无线单元到基站的反向电路交换链路上发送数据包用于所述数据会话。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述发送步骤还包括步骤：
在一个从基站到所述无线单元的正向电路交换链路上发送数据包用于所述数据会话。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述发送包括：
经过所述无线单元和所述基站之间的所述电路交换链路由所述无线单元发送一个建立包以建立所述无线单元和所述包数据网络之间的所述数据会话。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述发送包括：
经过所述无线单元和所述基站之间的所述电路交换链路由所述基站发送一个建立包以建立所述无线单元和所述包数据网络之间的所述数据会话。
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