[发明专利]无线电接入网中的本地交换

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于无线电接入网(RAN)中本地交换的方法和节点。具体地说，本发明涉及将电路交换(CS)业务从通常称为移动交换中心(MSC)的中央交换节点分散到一个或多个本地交换节点，以便提供用于呼叫的本地交换。

本地交换可发生在无线电基站(PBS)、无线电基站聚集站点或到无线电接入网的接入网关中，例如，GSM基站控制器(BSC)中、WCDMA无线电接入网的无线电网络控制器(RNC)中、或到3G蜂窝系统的4G载体网关中。

背景技术

在第一代、第二代和第三代蜂窝系统中，语音呼叫和用户数据的交换发生在与PSTN或ISDN网络交互作用的中央移动交换中心节点MSC中。

本发明预先假定无线电接入网的分层协议体系结构，其中用于传输用户数据的用户平面与用于传输控制呼叫的控制数据的控制平面分开。这种体系结构使呼叫控制可独立于用户数据流进行处理。

本发明预先假定3GPP体系结构的基本体系结构的一些知识。在此体系结构中，使用UMTS网络。

UMTS网络设计用于灵活输送任一类型的业务。逻辑上，UMTS网络通过标准化接口Iu分成无线电接入网UTRAN和核心网络CN。UTRAN是基于无线电接入技术WCDMA的完全接入网，并且其主要目的是便于用户设备UE与核心网络之间的通信。在3G标准中，UE具有与无线电接入网的Uu接口。通过Iu和Uu接口的协议被分成两个平面：用于通过网络传送用户数据的用户平面协议和用于控制业务与连接、转交、位置更新、SMS和其它功能的控制平面协议。

其它无线电接入网可作为对UTRAN的补充使用，如GSM网络和GERAN网络，GERAN网络是支持提供高速数据业务的EDGE的一种GSM网络。

UMTS核心网络可描述为GSM和GPRS核心网络的演进。它可分成两个域：电路业务(CS)域和分组业务(PS)域。CS域基于可处理电路交换电话和视频业务的GSM网元MSC和GMSC。PS域基于可处理分组交换载体业务的GPRS网元SGSN和GGSN。

在电路域控制平面上使用的协议是RANAP协议。RANAP在MSC与UTRAN之间用于：呼叫处理、诸如漫游、转交和寻呼等UMTS移动性管理以及无线电载体控制。

目前，传输层一般使用支持AAL2的ATM技术。

下面描述核心网络中的一些主要节点：

MSC分成两个功能单元，一个操作在控制平面，另一个操作在用户平面。第一个称作MSC服务器，后一个称作媒体网关功能(MGW)。

MSC服务器是提供MSC的呼叫控制(CC)和移动性控制功能的信令单元。MSC服务器通过CS域建立和管理移动台始发和移动台终接的呼叫。它终接用户网络信令，并将它转换成相关的网络到网络信令。MSC服务器还包含维护预订数据和CAMEL有关数据的VLR。

媒体网关功能(MGW)是用户平面中处理与PSTN或ISDN交互工作的功能。MGW一般终接来自外部电路交换网络的载体信道和来自分组交换网络的媒体流(例如，RTP/UDP/IP流)，并通过媒体转换、载体控制和有效负载处理来桥接这些载体信道。MGW通过使用H.248协议与MSC服务器和GSMC服务器交互作用以进行资源控制。MGW包括支持UMTS/GSM传输媒体所必需的资源。

连接到UTRAN的每个UE由称为服务RNC(SRNC)的特定无线电网络控制器RNC服务。SRNC控制UE与UTRAN之间的信令连接，并且它也控制此UE的Iu信令连接中的信令。控制UTRAN接入点的特定集合，即一个或多个节点B的RNC用作这些节点的控制RNC(CRNC)。SRNC和CRNC可实施或不实施在同一RNC节点中。

核心网络的现有分层体系结构包括控制平面和用户平面。这带来的一个问题，交换和服务能力集中到少数一些站点，每个站点向大的群体提供服务。一般，MSC和MGW组合服务于数百万用户的群体。

统计显示，高达大约80％的呼叫是本地语音呼叫。

这例如在少数城市有上百万居民的大面积地域中提出一个问题。一个MSC足以服务所有地域，并且所有呼叫被定向到中央MSC，甚至各个城市的本地呼叫。本地呼叫的两个分支在远程MSC中互连。这称为“长号”效应。由于本地呼叫的两个分支很长，因此，在本地呼叫用于分支传输所需的网络资源方面，它们很昂贵。

此问题的解决方案是在每个城市中放一个MSC，并让MSC交换本地城市间呼叫及长途呼叫。然而，此解决方案从经济角度而言是不可行的，因为MSC昂贵并且不易于缩减以适应其服务城市中生成的业务量。

发明内容