CN1249113A - 移动通信 - Google Patents

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Abstract

移动终端(10)具有多个替换的协议栈(151、152,…),这些栈对应于该移动台能通过一或多个无线电接入网(20a－20c)对其获得接入的多个干线网(30a－30c)上所使用的协议,与这些接入网移动终端(10)用公共的预定低级信令协议通信。无线电接入网(20)广播信号(102)指示它所连接的干线网的类型(并从而它们所采用的协议),在遇到指示新类型的干线网时,移动终端(10)可从无线电接入网下载新协议栈。

Description

移动通信
本发明涉及移动通信。
当前不同地区存在着若干不同与不兼容的移动通信规范；例如欧洲及其它地方的GSM规范，及美国的D-AMPS规范。虽然符合一种规范的移动终端有可能与不同网络工作，假定它们都符合该规范且它们具有所谓“漫游”协议，但该移动终端不能与符合不同规范的网络工作。因而，在美国许多地方不能使用GSM电话。
诸如GSM等移动电话网包括与移动台进行无线电通信的基地收发机台(BTSs)；连接在BTS上的基地控制台(BSCs)，它们管理诸如本地移交等低级信号控制功能；及作为交换局工作的移动交换中心(MSCs)，它们通常与移动性管理数据库在一起。
这些MSC连同至连它们的物理链路(如光纤缆)构成干线网，话音呼叫、传真呼叫或数据交换(此后统称“对话”)在离开BTS上的播送接口之后便是通过它选择路由的。用在干线网上的信令协议是在GSM规范中规定的，并与综合业务数字网(ISDN)具有某些类似性。
在我们的较早申请WO 96/28947中公开了一种在先建议，它描述了多模式全球移动电信系统，其中设置了多址联接卫星通信系统来与能按照若干不同通信标准工作的多模式终端合作。在这一情况中，所设想的各不同地区与卫星通信系统所采用的高级与低级协议，及甚至所采用的无线电频率，在不同的系统之间可以不同。我们的较早建议的其它方面可与下面描述的本发明一起应用。
当前，讨论在称作全球移动电信系统(UMTS)的下一代移动通信系统上进行，但尚未落实标准或规范。有可能UMTS将规定无线电接口及无线电接入网，但不像GSM所做的那样规定唯一的干线网。
一方面，本发明主要涉及移动通信，其中可通过一或多个公共协议无线电接入网接入多个干线网，且这些干线网采用技术上不兼容的通信协议工作。
实现这些系统的一种方式为在无线电接入网内提供整组协议转换器(例如在对应于GSM网的BCS的点上)并允许移动终端使用单一的高与低级协议栈通信。这时从具有简单构造的移动终端看不见协议转换处理。这是在规定DECT(数字欧洲无绳电话)与GSM系统之间的互通时过去曾经用过的方法。
然而，我们已认识到随着新型网络的数目的增长，执行这种转换的单元的复杂性急剧增长。
因此，一方面我们提供了移动通信系统，其中使移动终端适用于以公共的物理层格式(如无线电接入格式)通信，并利用两或多个不同的高级通信协议(对应于不同干线网所利用的那些)，还包含用于选择所述高级格式之一的控制设备。
这使无线电接入网能有更大的灵活性与/或较简单的构造。
在这一点上，可提到GB-A-2292047公开了包含用于实现在基本上兼容的(如GSM)网上实现的诸如话音邮件等不同网络特征的软件的移动电话手机。使用哪些特征的选择是由插入式用户身份模块(SIM)确定的。
另一方面本发明提供了移动通信系统，其中将物理层网络部件(如无线电接入网、包含的基地台设备)配置成传输标识它们连接或可连接到多个不同干线网中哪一个的信号。这一方面，移动终端借此能从多个不同的高级协议中选择一种供在物理层上传输数据，及根据传输的网络标识符信号选择所述干线网中对应的一个用于通信。
例如，该干线网可包括GSM网、GSM发展网或宽带ISDN(B-ISDN)网。
设想网络可随时间发展，从而带有预置通信协议的移动终端最佳也不能充分利用可获得的网络，而最坏有可能只能通过正在被废弃的干线网通信。
因此，在最佳实施例中，将移动终端配置成可重新编程来使用对应于新的或修正的干线网通信协议的新的通信协议。
有可能通过将其返回到工厂或通过替换新的存储器部件(例如，在用户身份模块(SIM)之类上)，如GB-A-2292047中所建议的)来重新编程各移动终端。
然而，在最佳实施例中，我们提供了配置成通过物理层(如无线电接入网)下载关于新通信协议的数据的移动终端。
在一个最佳实施例中，关于协议的数据包括规定应如何实现这些协议的代码，而这最好是用诸如SDL等与机器无关的描述符语言的；在这一情况中，移动终端包含编译与/或解释程序用于将高级描述转换成低级机器指令。
最好将移动终端及固定网络部件配置成当传输的信号指示该无线电接入网所连接的干线网标识该移动终端以前未遇到过的类型的干线网时，执行信号对话来自动下载关于新通信协议的数据。
从下面的描述与附图中，本发明的其它方面与其最佳实施例是显而易见的。
现在只通过举例结合附图，描述本发明的实施例，其中：
图1为示出按照本发明的实施例的通信系统的元件的方框图；
图2为更详细地示出构成图1的实施例的一部分的移动终端的元件的方框图；
图3为更详细地示出构成图1的实施例的一部分的无线电接入网的元件的方框图；
图4为更详细地示出构成图3的一部分的存储器内容的方框图；
图5为更详细地示出图2的移动终端的部件的方框图；
图6为展示图5的方框图中出现的协议栈及其它通信软件的功能结构的示意图；
图7对应于图6并展示图3的无线电接入网中出现的通信协议软件的功能部件；
图8展示包含第一实施例中利用的网络类型代码的广播信号的结构；
图9为示出图2的移动终端的操作的初始阶段的流程图；
图10为示出下载新协议中图2的终端所执行的进程的流程图；
图11为示出下载新协议到图2的移动终端中图3的无线电接入网所执行的对应步骤的流程图；以及
图12为示出擦除下载的协议中移动终端10所执行的步骤的流程图。
参见图1，移动通信系统包括移动终端10(诸如数字蜂窝式电话或个人数字助理(PDA))；三个无线电接入网20a；20b；20c以及三个干线网30a；30b；30c。
参见图2，在这一实施例中，移动终端10包括RF天线11；RF(模拟)收发机电路12；数字信号处理电路13；包含诸如LCD屏幕与键盘(为了简明都未示出)的用户界面部件14；控制电路15；包含扬声器与麦克风的音频界面16；数字数据输入/输出端口17；及电池18。
使用中，在控制设备15的控制下数字信号处理器设备13在若干不同模式之一中操作有选择地将数据输入/输出端口17或音频界面16与RF电路12至连以建立话音或数据通信对话。数字信号处理设备13执行数据格式化(例如到分组中、ATM单元或TDM位流中及到帧结构中)；数据加密；冗余度缩减编码与解码；以及本身已知的其它功能。
RF部件12接收来自数字信号处理设备13的输出位流并将其调制到包含诸如一或多个频率载波上的一或多个时隙或CDMA系统中的一或多个码的RF信道上。
参见图3，各无线电接入网包括一或多个基地台20，后者包括天线21；RF部件22；第一协议转换设备23a；可选用的第二协议转换设备23b；以及包含存储器26(如硬盘驱动器)与控制单元27(如大型计算机)的控制设备25。
虽然只示出单根天线21，台20b可包括各定义一个通信网格的分开位置上的若干天线21。
通过天线21，RF电路22与一或多个移动终端10通信向与从各终端发射与接收数据。控制处理器27配置成控制RF电路22，以便在对话持续时间内分配RF信道给移动终端10；以及执行移动终端10的移交(例如，在不同的天线所定义的网格之间)。
因此在它们之间配置RF电路22及控制设备27来执行对应于层1与2(按照ISO 7498的OSI参考模型的物理与数据链路层)及RR子层的信号处理、信令及控制协议的低级的依赖于无线电接口部分。
图3中所示的无线电接入网连接在两个更迭的干线网上；GSM干线网30a与宽带ISDN(B-ISDN)干线网30b。B-ISDN在诸如1993年Butterworth Heinemann出版的Fraidoon Mazda编辑的“电信工程师参考书”第41章，41.4.6-41.4.13段中有所讨论。它主要包含TDM结构，其中的时隙是被包含48字节数据与5字节首标信息的ATM单元占用的。
将协议转换器23a(实际上可由在适当程序控制下操作的控制处理器27提供)配置成高层协议(例如网络层协议及以上)的“栈“，将从或向RF部件接收或提供的数据分别映射到GSM网30a或B-ISDN网30b使用的格式并加上新的控制信号。各对话是由控制处理器27在RF部件22与协议转换器23a或23b之一之间确定路由的。
参见图4，存储器26包含一或多个协议记录(261…263)。各协议记录包含各自的对应干线网中所用的协议的描述；例如，如图所示，记录261包含GSM干线网30a中所用的高级(即与干线网有关的)协议的栈的描述；协议记录262包含B-ISDN网30b中所用的高级协议的描述；以及当其它网络连接在无线电接入网上时，各具有对应的其它协议记录(图4中示出为263)。
在本实施例中，各协议记录内为以CCITT规范描述语言(SDL)或较小的设计语言编写的栈的协议的描述。这一规范是相对紧凑的，因为它是以高级语言编写的，并且它还与移动终端硬件无关，但能由各移动终端10直接编译成低级操作程序。
返回到图5，控制设备15包括处理器150(诸如Intel Pentium(TM)处理器)以及包含在电可写存储器(如EEPROM)中的编译器程序155及至少一个协议代码文件151、152的存储器。
代码文件151、152各包含用于由DSP设备13执行各自的协议组(如文件151中的GSM协议及文件152中的B-ISDN协议)的可执行代码，DSP设备13连接成读取协议代码文件151、152中选择的一个并受其控制。作为替代，处理器150可执行该组协议。
图6示意性地示出协议代码文件151、152的内容及它们与终端10内的信令控制软件的其它元素的关系。在管理程序(由处理器150提供)的控制下，DSP设备13有选择地结合实现无线电接入系统的层1与2(物理层、逻辑链路子层及链路控制MAC层)应用协议代码文件151、152、153之一。
还提供实现无线电定向控制层132的代码，它可通过在终端用户的需求与无线电接入网20的容量之间协商必要的集合信道容量(字节率、服务质量等)来提供协议建立与管理对话；以及用于执行信号质量测定及作出移交决定的无线电资源协议134。
各协议代码文件151-153包括用于执行与干线网有关的协议的网络层部分；用于执行移动性管理及其它资源功能的移动性管理层；以及构成无线电集合信道控制层132的一部分的适配部件，它向无线电集合信道控制层132提供用于与该协议代码文件的移动性管理/资源层部分通信的转换。
因而GSM代码协议文件151包含GSM连接管理(CM)层及GSM移动性管理(MM)层，连同无线电集合信道控制层132的GSM适配部分；B-ISDN协议代码文件152包括B-ISDN CC部分、B-ISDN MM部分；及B-ISDN适配部分，以及分组通信协议文件153包括因特网协议(IP)部分；SNDCP-U分组无线电部分；及适配部分。
因此各协议文件的各部分对应于分离层协议，并通过交换包括含有通信数据的信令格式报文的所谓“原语”与上面及下面的层通信。
参见图7，在各无线电接入网20内(诸如在BSC上)提供有对应的无线电接口低层协议231、无线电资源控制协议234及无线电集合信道控制层232。无线电集合信道控制层协议232与移动终端的无线电集合信道控制层协议132通信，并包括用于与B-ISDN网23b通信的B-ISDN适配部分252及用于与GSM网23a通信的GSM适配部分251。无线电集合信道控制层、管理设备及无线电接口低层都由控制单元25提供。
移动终端的无线电接口低层131、231与无线电接入网20通过天线11、21互相通信，而无线电集合信道控制层132、232与无线电资源协议134、234通过低层131、132互相通信以建立要求的带宽的对话并在无线电条件需要它时依次传递移动终端10。
无线电接入网在广播信道上周期性地发射信号(图8中所示)，该信号包括国家标识部分101(类似于GSM在广播公共控制信道或BCCH上广播的国家类型码)；指示无线电接入网连接在其上的各干线网30的身份的网络标识部分103(类似于在GSM中广播的PLMN)；以及为各干线网指示该网络为诸如GSM网或B-ISDN网的干线网类型码102；以及等等。
在各网络类型/网络ID对后面，可以有对该网络特定的信号数据；例如，诸如位置更新请求报文等移动性管理报文。
参见图9，在步骤1202中移动终端10接收这些广播信号；在步骤1204中检测网络类型码；以及将任何后面的信号(如移动性管理信号)发送(步骤1206)到相关协议代码文件151、152或153的适配部分。从而无线电集合信道控制级132只向各干线网类型的协议栈传递与该干线网有关的信息。
参见图10，在步骤1212中，移动终端10接收标识该移动终端10未存储协议代码文件151、152(步骤1214)的网络类型的网络类型信号102。
在这一情况中，处理器150发回(步骤1216)标识它没有的协议类型的信号，并在步骤1218中处理器150通过DSP设备13接收来自无线电接入网20的存储器26的以SDL的协议文件。
在步骤1220中，处理器150执行编译器程序155将协议从SDL编译成适合于在DSP13上操作的可执行代码，及在步骤1222中，处理器150建立新的协议代码文件并将可执行代码存储在其中。
参见图11，无线电接入网20的对应操作是显而易见的。在步骤1302中，从移动终端10接收标识要下载其协议的干线网类型的协议下载请求信号。
在步骤1304中，处理器27存取存储器26以读取SDL协议描述，并在步骤1306中通过天线21将其发送给移动终端。在步骤1308中，在本实施例中，无线电接入网向为其下载协议的网络类型的对应网络发送标识该移动终端10的收费事件信号，以便对该移动终端10的用户进行对于下载协议的收费。
参见图12，如果终端10注册在对应于新下载的协议文件的网络上(步骤1230)，对话便用新下载的协议进行(步骤1232)，直到由于该或各对话已终止或者由于该移动终端10已移出范围而注册终止为止(步骤1234)。
在本实施例中，在这一阶段(步骤1236)上，处理器150删除新下载的协议代码文件(151或152)(步骤1236)。
如果移动终端10并不立即注册在对应于新下载的协议的网络上，处理器150等待时段T(步骤1238)，如果在该时段内未发生注册，它进行到步骤1236删除该协议代码文件。
本发明的使用示例
下面描述在其中可使用本发明环境的一个实例。
参见图1，移动终端在与三个无线电接入网20a-20c信号通信。无线电接入网可以是UMTS网或传统网络。第一网络20c连接在GSM(或其发展)干线网30c上并且两者是共同拥有的。移动终端10注册在GSM网上。第二无线电接入网20b也是GSM(或其发展)网并连接在GSM干线网30b上。这两个与第一网络(20c、30c)具有漫游协议从而移动终端10可利用它们。
第三干线网30a为B-ISDN干线网，它连接在第二无线电接入网上并可通过它接入，并且与第一GSM网(20c、30c)具有漫游协议，从而该移动终端可利用它。它也可通过独立拥有的无线电接入网20a接入。
如上所述，移动终端10在空闲模式中可通过各无线电接入网检测来自全部三个干线网的网络标识及网络类型信号。它包含GSM协议栈并已下载了B-ISDN协议栈。当用户想要起动对话时(或者是话音呼叫或者是利用连接在I/O端口17上的计算机、传真或可视电话的数据对话)终端控制设备15判定对话的类型(即应用)并选择最佳可利用的协议来使用(如果若干不同数据格式能支持该对话)。这一选择可考虑进去在我们较早的申请WO 96/28947中讨论的费用及服务质量因素，通过引用将其结合在此。优先考虑移动终端10已在其上注册的网络，除非这在技术上不适用(由于诸如需要更宽的带宽)。
在这一点上，移动终端10将用选择的协议注册或重新注册在选择的网络上，并正常地建立对话。在对话结束时，如果另一网络更适用于不同类型的对话，移动终端10能够重新注册在不同的网络上。
其它实施例与改型
从上文显而易见许多其它实施例或对上面公开的实施例的改型或替换是可能的。本发明不局限于上面描述的实施例，但它延伸到对熟悉本技术的人显而易见的任何及所有改型。
虽然在上述实施例中已讨论了GSM及B-ISDN协议，本发明同样旨在扩展到这些协议当前正在讨论中的发展的未来改型。然而，本发明不限于这些协议，而它还扩展到其它当前已知的协议，诸如D-AMPS、PDC、DCS1800及其改型，不论它们是基于同步或异步的协议，以及到有可能开发的完全新的协议。
虽然本实施例中所描述的协议代码文件包括各层分离的部分，显而易见如果愿意，若干层的功能可汇集到单一协议组中。
同样，虽然在上面公开的实施例中采用了SDL中的协议描述，可以理解能够采用协议的低级表示；例如作为C++代码或其它与机器无关的代码。
当期望在移动终端10中只存在单一类型的处理器时，也可能作为低级机器指令存储与下载协议代码，但是这会包含大量的数据传输且较不灵活。
此外，在上述实施例中，将构成移动终端10的一部分的处理器描述为作出选择哪一网络的决定的，同样有可能提供当前在GSM中称作用户身份模型(SIM)的类型的包括处理器及相关存储器的可卸下的处理器。
在这一情况中，终端10依次将国家、网络类型与网络标识信息传递给SIM，而SIM处理器根据网络类型信息(及其它事物)选择网络。
虽然在上述实施例中，提供的关于干线网的信息是用于选择干线网的，并为这一网络下载协议，应理解这一信息的其它用户也在本发明的范围之内。例如，当终端10可利用一个以上无线电接入网时，可用各无线电接入网广播的信息来选择所要求的无线电接入网。
虽然在上述实施例中，标识国家及干线网的信号是在广播信道上发送的，也可在终端与无线电接入网之间建立的对话中传送这一信息。
虽然在上述实施例中，公开了编译器，应清楚有可能提供解释器程序来替代，及解释下载到终端中的高级协议描述而不是将其编译到可执行的代码文件中；这将具有需要较少存储器的优点，但将需要较高速度的处理器，因为在通信期间连续地执行解释。
虽然在上述实施例中，在失去与网络的接触之后擦除协议代码文件，显而易见在其它实施例中可永久性保留下载的协议。在这些情况中，可对下载的协议的使用作出进行式付款；或者在每一次使用它们时收取额外费用，或者在下载时收取基本上一次性费用。
自然，其它实施例及改型对熟悉本技术的人员是不言自明的。

Claims (25)

1.一种用户终端，包括无线接口(11、12)及用于在供在所述无线接口上传输的信号上作用低级信号格式协议的格式化设备(13)，其特征在于，它包括用于通过所述低级协议有选择地作用多种替换的高级信令协议在所述信号上的装置(13、15)。
2.按照权利要求1的终端，它包括移动终端。
3.按照权利要求1的终端，其中所述无线接口(11、12)为无线电接口。
4.按照前面任何权利要求的终端，包括用于接收指示高级协议的类型的类型信号(102)及用于根据所述信号选择所述高级协议之一供应用的装置(15、13)。
5.按照权利要求4的终端，它配置成接收信号数据(101、103)及根据所述类型信号(102)有选择地按照所述协议中选择的一种处理所述信号数据。
6.按照前面任何权利要求的终端，包括用于接收新协议数据来启动新的所述协议的性能的装置(15)。
7.按照权利要求6的终端，其中用于接收所述新协议数据的装置(15)连接在无线接口(11、12)上以从其接收所述新协议数据。
8.按照权利要求7的终端，当从属于权利要求4时，其中该新协议数据接收装置(15)配置成响应对应于终端不能在其中通信的协议的所述类型信号(102)，生成信号来起动接收新协议数据。
9.按照权利要求6至8中任何一项的终端，还包括用于按照预定的标准使终端(10)停止应用该新协议数据的装置(15)。
10.按照权利要求9的终端，当从属于权利要求4时，其中所述预定的标准对应于停止接收与新协议数据对应的类型信号(102)。
11.按照权利要求9或10的终端，其中所述预定的标准包括预定的时间间隔。
12.按照权利要求6至11中任何一项的终端，它包括可编程的处理设备(150、13)及用于接收与所述可编程处理器(150、13)的指令集无关的格式的所述新协议数据及用于从中生成用于所述可编程的处理器(150、13)的对应指令的装置(150、155)。
13.按照权利要求12的终端，其中该转换装置包括配置成在接收所述新协议数据时生成可执行文件(152)使所述可编程处理器(13)执行所述协议的编译器(155)。
14.一种用于与按照任何前面的权利要求的终端(10)通信的通信系统，包括配置成用低级信令协议与所述至少一个终端(10)通信的至少一个无线电接入网(20a-20c)，该或各所述无线电接入网(20b)连接在配置成用各自的互相不兼容的高级协议携带数据的多个有线网(30a-30c)上，该或各无线电接入网(20b)为各所述网络(30a、30b)包括各自的协议接口(23a、23b)，用于在所述高与低级协议之间翻译。
15.一种供在权利要求14的系统中使用的无线电接入网装置(20b)，包括用于与采用低级通信协议的移动终端(10)通信的无线通信接口(21、22)，及用于耦合到采用各自不同的、不兼容的、相对高级通信协议的各自的不同通信网(30、30b)上的多个网络协议接口(23a、23b)。
16.按照权利要求15的装置，还包括用于为各所述网络(30a、30b)周期性地发送指示该网络所用的协议的类型的信号(102)的装置(25)。
17.按照权利要求15或16的装置，包括存储各对应于所述网络(30a、30b)之一所用的协议及各包括移动终端(10)能从中重构所述协议的数据的多个协议数据记录(261-263)的存储器(26)以及用于读取所述记录及提供数据给所述无线接口(20，21)供传输给所述移动终端(10)的装置(27)。
18.按照权利要求17的装置，其中各所述记录(261-263)包括与所述终端(10)的构造无关的所述协议的表示。
19.按照权利要求18的装置，其中所述表示包括所述协议的规范描述语言(SDL)表示。
20.一种用户终端，包括无线接口(11、12)及用于在所述无线接口上传输的信号上应用低级信号格式协议的格式化设备(13)，其特征在于它包括用于接收类型信号(102)的装置(15、13)，
及用于根据所述类型信号作用所述高级协议供应用。
21.按照权利要求20的终端，包括用于根据所述类型信号选择无线电接入网的装置。
22.按照权利要求20或21的终端，包括用于根据所述类型信号选择干线网的装置。
23.一种通过采用低级信令协议的无线电接入网(20)及采用高级信令协议的干线网(30)在移动终端(10)与远程终端之间进行无线通信的方法，其中该无线电接入网(20b)连接在多个不兼容的所述干线网(30a、30b)上，该方法包括在移动终端(10)上提供多个高级协议，选择所述多个干线网(30a、30b)之一，及在所述移动终端(10)上选择对应的协议供在所述移动终端(10)上使用。
24.按照权利要求23的方法，还包括通过所述无线电接入网(20b)下载所述协议的步骤。
25.一种通过采用低级信令协议的无线电接入网(20)及采用高级信令协议的干线网(30)在移动终端(10)与远程终端之间进行无线通信的方法，其中该无线电接入网(20b)连接在多个不兼容的所述干线网(30a、30b)上，该方法包括接收类型信号(102)及根据所述类型信号作用高级协议供应用。
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