CN1133541A - 在无线蜂窝和个人通信***中的分布控制方法与*** - Google Patents

在无线蜂窝和个人通信***中的分布控制方法与*** Download PDF

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Abstract

一种在蜂窝和个人通信***中用于分散控制的***，该***包括各个分别的服务器，用于执行呼叫控制和连接控制功能，从而避免了在一次呼叫期间用于移动用户的交换或其他交换机必须固定在缺陷。在登记程序期间，访问定位服务器仅跟踪正在漫游的移动用户，而不是跟踪正在漫游的移动用户以及在基本地网中的移动用户。在位于不同网中的各服务器和基站，或其他各服务器之间的控制信令链路，允许正在漫游的移动用户与它们的本地网联系，以便得到全部时间的服务。

Description

在无线蜂窝和个人通信***中 的分布控制方法与***
一般来说，本发明涉及利用无线蜂窝和个人通信网的通信***，更为具体地讲，是涉及在这样的网中用于分布控制的方法与设备。
在当前的蜂窝网中，为了在这样的网中建立呼叫或与一个移动单元或移动用户的连接，要执行三个功能：(1)确定该移动单元的位置；(2)处理用户可能已经预订的任何隐含的服务；和(3)建立连接。这些功能可分别称之为：移动单元定位、呼叫控制、和连接控制。在某些网中，还要执行鉴别功能。
在当前的蜂窝网中一个移动用户的登记期间，一个用户的样板被从本地网发送到该移动用户所处在的网中的访问者位置寄存器(VLR)。而后移动交换中心(MSC)在登记期间或者在呼叫的传送期间从VLR获得该用户的样板，以便为该移动用户提供信令服务。这种技术的一个缺点是发送用户板样要求有不同网之间竞争信息的共享。第二个缺点是甚至于该移动单元未包括在一个呼叫中时也要产生信令业务。
另则，在典型的当前蜂窝网中按顺序的方式，在执行呼叫控制和建立连接功能之前，执行该移动单元的定位功能。当前方法的按顺序的本质导致长的建立延迟。
最后，在典型的当前蜂窝网中，在呼叫期间MSC要求是固定的。因此甚至在对于该用户通路存在一个更有效的路由的情况下，该MSC也仍然要包括在该呼叫期间。
本发明包括在无线蜂窝和个人通信***中用于分布控制的***和方法。该***包括用于执行呼叫控制和连接控制功能的分离的服务器，因此，避免了在呼叫期间移动交换或其他的将是固定的交换机的必要。在登记过程期间，访问定位服务器仅跟踪正在漫游的移动用户，而不要同时跟踪正在漫游的移动用户及位于其本地网中的移动用户。位于不同网中各服务器与各基站间，或各服务器间的直接信令链路允许正在漫游的移动用户与其本地网通信以便提供全天的服务，因此避免了当这些移动用户未包括在呼叫中时为它们传递信令信息的需要。具有异步转移模式交换的多信道广播信令的使用，允许规定的信道控制功能同时发生在与基站相连系的信道服务器和形成一个呼叫的一段路由的交换机中。同样，规定的呼叫控制功能也可以利用各移动站的定位功能同时执行，从而减少了在建立一个呼叫中的延迟。
本发明的***适于包括多个网，每个网包括一个本地网定位服务器、访问者定位服务器、漫游呼叫服务器、和多个集群器(cluster)。每个集群器可以包括一个呼叫服务器、一个连接服务器、多个基站，每个具有与其相连的信道服务器、多个每个具有与其相连的信道服务器的交换机，和多个信令转移点。该***还可包括多个终端***，包括多个移动用户，其中每个移动用户具有一个本地网。
本发明的其他特点与优点通过参照下面的详细描述与附图将是显而易见的。
图1是表示用于数据或语音传输的以集群器为基础的多网***的框图；
图2表示用于本发明的一种移动用户定位跟踪程序的各步骤的流程图；
图3表示始发于一个移动用户的一次呼叫的呼叫控制程序的各初始步骤的流程图；
图4表示在呼叫控制程序中的另外一些步骤的流程图；
图5A和5B表示更为详细的呼叫控制程序和基站定位程序的若干步骤的流程图；
图6表示按照本发明的原理用于图4和图5的呼叫控制程序中对于一个正在漫游的移动用户的若干管理信令链路的使用；
图7表示按照本发明的原理的连接建立程序的各步骤的流程图；
图8表示用于从一个终端***到另一个终端***连接一个呼叫的示例性程序。
图9表示按照本发明的原理释放呼叫程序的各步骤的流程图；
图10表示按照本发明的原理的越区切换程序；
图11A、11B和11C表示用于图1的***的分析的输入参数的示例性值；
图12表示根据图11A-11C的示例性输入值的某些参数的示例性结果值。
图1是表示用于传输数据或话音的以集群器为基础的多网***100。图1表示(G＋1)个网101、102和103，每个网具有至少1～n个集群器，其中G和n是正整数。例如，网1101具有n个集群器，其中三个标号为集群器110、111和112。每个集群器，诸如集群器1 110具有呼叫服务器120、连接服务器130、和多个基站。例如，集群器1 110具有r个基站，其中两个在图1中标号为150和159。在图1中，下标r为正整数。虽然在图1的集群器110中表示出一个呼叫服务器120和一个连接服务器130，但应当理解为，每个集群器中可以有多个呼叫服务器和多个连接服务器。在任何情况下，每个集群器有至少一个呼叫服务器和至少一个连接服务器。
每个集群器，诸如集群器1 110还具有多个用于在两个终端***之间建立语音或数据通路的交换机。例如，集群器1 110具有m个交换机，其中两个在图1中标号为140和149。在图1中，下标m是一个正整数。在本发明的优选实施例中的交换机，诸如交换机140、149是异步转移模(ATM)交换机。另外一种方案，它们可以是同步转移模式(STM)交换机。
在每个集群器中，诸如集群器1 110还可能有一个或多个终端***，包括固定的和移动的终端***。例如，图1表示出当前位于集群器1 110的S个终端***，其中下标S是一个正整数。当前位于网1 101的集群器1 110中的各终端***中的三个标号为160、161和169。出于举例的目的，终端***160、161是移动终端***或移动用户，诸如蜂窝电话，终端***169是固定终端***。每个移动终端***被分配一个本地网，以致于任何给定时间，一个特定的移动终端***可能位于其本地网中，或者可能漫游到其他网。此外，每个移动用户被分配一个地址，该地址唯一地识别该移动用户。各终端***，诸如终端***160、161和169和各基站，诸如基站150、159利用无线或有线转输话音或数据。
节点间的信令消息，诸如在基站与服务器之间或各服务器之间发送的消息或信号的传输，经由ATM交换机，该交换机可以是按照ATM交换机实现的交换机140、141或149中的任何一个，或者是经由信令转移点(STP)135实现。每个集群器具有多个信令转移点。因此，在图1中诸如服务器120、130、170、180和190的互连各节点或各服务器的链路，例如可以是通过各路由的面向连接的ATM信令虚拟信道连接(VCC)或面向数据报的互联服务器链路。另外，至少一些信令链路是多信道广播的信令链路。
在本发明的优选实施例中，所配备的直接信令或ATM虚拟信道连接(VCC)在相同网中提供各基站和各服务器间的链路，而面向数据报的链路被用于位于需要时不同网的各节点，或服务器，和各基站间的连接。一个从网的各基站和各连接服务器到所有其他网的漫游呼叫服务器的链路除外，在这种情况下，ATM的VCC也用于该优选实施例中。
由呼叫服务器，诸如呼叫服务器120执行的功能总称为呼叫控制。对于蜂窝电话和数据应用而言，呼叫控制功能包括保持一个呼叫的基本呼叫状态模式(确定为包括用户和服务器的通信计时)和启动在呼叫中由用户预订的各隐含服务。呼叫控制功能还包括处理每次呼叫的多点连接，或端对端的用户信息通路，诸如多点声音连接、多点数据连接、或声音与数据的混合连接。
由连接服务器，诸如连接服务器130执行的功能总称为连接控制。连接控制功能包括寻找建立端对端的连接的路由，计算对于该连接的服务测量的端对端质量，建立、修改和释放连接，和处理连接的各个段。一个段被定义为连接的任何一部分，换言之，信道的一段链接。
每个交换机，诸如交换机140，和每个基站，诸如基站150，具有一个相连的信道服务器(在图1中未示出)。信道服务器的功能包括管理在基站或交换机的物理接口上的信道或用户信息链路。信道服务器的功能还包括建立一个翻译表，启动接入与该信道服务器相连的基站或交换机的用户信息的适当路由。与一个基站相连的信道服务器还将虚拟信道识别符(VCI)映射到连接到外部接口资源的下一个交换机，这些资源诸如，频率、时隙或码，这取决于所用的无线连接的方式。
每个网，诸如网1，也具有漫游呼叫服务器170、本地定位服务器180和访问者定位服务器190。定位服务器180和190的功能包括跟踪指定的一组移动用户的定位和响应于这些用户的定位请求。本地定位服务器180跟踪其位于该本地网中移动用户的该集群器和并跟踪其正在漫游的移动用户的访问网。访问者定位服务器190跟踪每个访问移动单元所在的集群器，与现存的各种网相比较，其中VLR跟踪本地的和访问的移动用户两者。漫游呼叫服务器170处理正在漫游或访问另一个网的网1的各用户的呼叫。虽然在图1的集群器1 110中仅表示出一个漫游呼叫服务器170、一个本地定位服务器180、和一个访问定位服务器190，但应当理解某些网可能具有多个漫游呼叫服务器、本地定位服务器或访问定位服务器。在任何情况下，每个网最好具有至少一个漫游呼叫服务器、至少一个本地位置服务器、和至少一个访问位置服务器。
负责跟踪特定移动单元的定位的定位服务器由该移动单元的地址识别。处理位于其本地网中移动单元的呼叫的呼叫服务器和处理特定移动单元的连接的连接服务器是由移动用户所在该集群器识别的。处理正在访问另外的网的呼叫的呼叫服务器由正在访问的网识别。在本发明的优选实施例中，服务器120、130、170、180和190成对的出现是为了增加可靠性。
图2是表示按照本发明的移动用户定位跟踪程序的流程图。如在步骤200所示，一个移动用户，诸如移动终端***160，当它接通或关闭电源或者当它从一个集群器移动到另一个集群器改变它的集群器时产生一个识别其自身的登记消息每个基站，诸如基站150，周期性地发送识别它所位于的集群器的消息。这些由基站发送的消息允许一个移动用户确定它什么时候改变集群器。按照步骤205所表示当从一个移动用户接收到登记消息时，如210所表示的那样，做出产生登记消息的该移动用户是否于其本地网中的判定。
如在步骤220所示，如果该产生登记消息的移动用户是在其本地网中，则接收该登记消息的基站为那个移动用户发送登记消息到本地定位服务器。接下来，如在步骤225所示，本地定位服务器而后将通过存储移动用户至集群器和映射，存储表示该移动用户当前位于的集群器的信息。
如果另一方面，产生登记消息的移动用户不在其本地网中，则如步骤230所示，接收该登记消息的基站发送登记信息到位于作为该基站和当前跟踪的移动用户的同一网的访问者定位服务器。正如由240所表示的那样，下一步骤取决于该登记消息是否表示集群器发生了变化，换言之，取决于该移动用户已从一个集群器移动到在该网中的另一集群器。如果登记消息表示集群器变化，则如步骤245所示，向其转移登记信息的访问者定位服务器存储该集群器，通过存储移动站向集群器的映射存储当前的该移动用户所在的集群器。如果登记消息表示该移动用户加电源或未加电源，则，如步骤250所示，接收该登记消息的访问者定位服务器将该登记信息传送到该移动用户的本地网的本地定位服务器。最后，如步骤225所示，在该移动用户的本地网的本地定位服务器将存储对应该移动站位置的网识别符和访问者定位服务器识别符。因此，图2表示的步骤代表该移动用户的定位跟踪程序。
在本发明的优选实施例中，从一个移动站接收登记消息的基站利用双向广播(bicast)信令VCC更新分配给该基站的成对的两个定位服务器。另外，除了上面解释的登记方法以外，还存在基于定时器的登记。基于定时器的登记消息是以相当慢的速率产生的，例如每天一次，由漫游移动用户的访问者定位服务器和它们相应的本地网中的移动用户的本地定位服务器处理。例如，如果一个访问者定位服务器未从以前曾经在其区域进行漫游的移动用户接收基于定时器的登记，则它删去以前登记的移动用户的入口。这种基于定时器的登记方法避免了用于从本地定位服务器到以前的访问者定位服务器按目前的根据现在的IS一41和GSM标准所做的登记删除程序。
图3和4是表示结合本发明使用于呼叫控制程序的步骤的流程图。如图3的步骤300所示一个主叫终端***，诸如移动用户160或固定终端***169，产生一个表示它希望呼叫一个特定被叫终端***的呼叫始发消息。图3和图4的其余各步骤，除图4的步骤422外，都是说明呼叫控制程序的。正如步骤305所表示，覆盖该终端***位于的区域的基站接收该呼叫始发消息。如步骤310所示，做出产生呼叫始发消息的终端***是否为一个移动用户的判定。如果该主叫终端***不是一个移动用户，而是一个固定用户，则如步骤315所示，基站发送一个建立呼叫消息到覆盖该基站所在的集群器的呼叫服务器。另一方面，如果该主叫终端***是一种移动用户，则如步骤320所示，做出该主叫移动用户是否在它的本地网中的相判定。一个建立呼叫消息被发送到服务主叫移动用户的呼叫服务器。更具体地讲，如果该主叫用户位于其本地网中，则如步骤325所表示，基站发送一个建立呼叫消息到覆盖该基站和移动用户所在的集群器的呼叫服务器。相反，如果该主叫移动用户不在其本地网中，则如步骤330所示，基站发送建立呼叫消息到位于该移动用户的本地网的漫游呼叫服务器。在后者情况下，该基站还发送一个更新消息到该漫游呼叫服务器，指示在该移动用户目前所位于的集群器中连接服务器的标识。正如下面进一步解释的那样，在更新消息中接收的连接服务器的标识被该漫游呼叫服务器利用以请求连接该呼叫的建立所需要的连接。最后，如在步骤315所表示的，当该主叫终端***是一个移动用户时，该基站存储处理从该移动用户的各后续请求所需要的该移动用户到呼叫服务器的映射。
图4表示作为所执行的呼叫控制程序的一部分的一些附加步骤。如步骤400所示，主叫终端***的呼叫服务器接收建立呼叫信息。如上文所说明，这个呼叫服务器可以是该基站所位于的集群器中的呼叫服务器，也可以是与该终端***的本地网相关的漫游呼叫服务器。当接收到建立呼叫消息时，呼叫服务器为该呼叫建立或产生一个状态机，如步骤410所示。接下来，如步骤411所示，该呼叫服务器调用该主叫终端***的各隐含服务。而后，如步骤412所示，该呼叫服务器为该呼叫的连接映射产生一个记录。
接收建立呼叫消息的呼叫服务器在执行步骤410-412的同时附加地执行若干步骤。具体来说，如步骤420所示，该接收建立消息的呼叫服务器识别被叫终端***的呼叫服务器、连接服务器和网关(gateway)交换机。网关交换机是可联两个网的交换机。当被叫终端***是一个固定终端***时，则这个信息可以从一个数据库中检索。然而，当被叫终端***是一个移动用户时，则要求进行进一步处理来得到这个信息，如下面参照图5所描述的那样。接下来，如步骤421所示，接收建立消息的呼叫服务器与在步骤420中识别的呼叫服务器通信，以调用被叫终端***的隐含服务。
根据本发明的原理，如果被叫终端***是一个移动用户，则基站同时或与步骤421并行执行定位程序，如步骤422所示。正如下文进一步描述的，基站定位程序确定在该被叫移动用户当前所处的那个集群器中哪个基站正在服务该被叫移动用户。当对该呼叫的连接被建立时，这个信息而后就要用到。通过与步骤421的呼叫控制功能并行地执行的基站定位程序，对该呼叫建立连接的延迟被减少了。
一旦步骤410-412和420-421已被执行，接收建立消息的呼叫服务器发送一个建立连接消息到主叫终端***的连接服务器，如步骤430所示。主叫终端***的连接服务器是覆盖该主叫终端***同前所位于的集群器的连接服务器。在建立连接消息中，发送该消息的呼叫服务器规定被叫终端***在步骤420中被识别的连接服务器和网关交换机。
图5A和5B是更详细地表示呼叫控制程序和基站定位程序的若干步骤的流程图。具体来说，图5A和5B表示当被叫终端***是一个移动用户时，步骤420和422的细节。首先，如步骤500所示，用于主叫终端***的呼叫服务器向被叫移动用户的本地定位服务器发一个搜索请求。主叫终端***的呼叫服务器是在步骤400接收建立呼叫消息的呼叫服务器。在步骤505，被叫移动用户的本地定位服务器接收该搜索请求。如步骤507所表示，确定该被叫移动用户是否位于其本地网中。
如果被叫移动用户位于其本地网中，则如步骤520所示，被叫移动用户的本地定位服务器向主叫终端***的呼叫服务器发一个搜索响应。这个搜索响应将规定呼叫服务器、连接服务器和网关交换机。应当注意到，被叫移动用户的本地定位服务器知道了该被叫移动用户当前所在的集群器，因此根据移动用户定位跟踪程序知道了连接服务器和网关交换机。因此，在被叫终端***是位于其本地网的一个移动用户的场合，步骤420包括步骤500、505、507和520。
接下来，如步骤522所示，被叫移动用户的本地定位服务器发送一个多路广播寻呼请求和一个更新消息到该被叫移动用户目前所在的集群的所有基站。该寻呼请求和更新消息可以在多路广播信令链路上发送。更新消息包括该被叫移动用户的呼叫服务的识别。接下来，如步骤523所示，在该集群器中的每个基站产生一个寻呼命令消息来定位该被叫移动用户。
如果在该集群器中的一个基站从该被叫移动用户接收一个寻呼响应，表示该被叫移动用户在该基站的范围之内，则如步骤524所示，该基站发送一个寻呼响应到该被叫移动用户的本地定位服务器。接收该呼叫响应的基站还可为该被叫移动用户存储该移动用户到呼叫服务器的映射。该被叫移动用户的本地定位服务器还向该被叫移动用户的连接服务器发送一个更新消息，规定与该被叫移动用户相连的基站，如步骤526所示。该被叫移动用户的连接服务器顺序地利用这个信息实现路由连接。因此，在该被叫终端***是一个在其本地网中的移动用户的场合，基站定位程序包括步骤522、523、524和526。如上面所说明的，基站定位程序是同时与呼叫控制步骤421一起执行的，该程序为了方便起见表示在图5A的步骤521。
如果该被叫移动用户正在漫游和目前不在其本地网中，则如图5B的步骤540所示，该被叫移动用户的本地定位服务器向该主叫终端***的呼叫服务器发送一个第一搜索响应。这个第一搜索响应规定该被叫移动用户的呼叫服务器并使服务该主叫终端***的呼叫服务器执行图4的步骤420，而不等待步骤420的完成。为了方便起见，步骤421也作为图5B中的步骤551被表示出来。然而，进一步的处理要求确定该被叫移动用户和连接服务器和网关交换机，因为只有访问者定位服务器跟踪漫游移动用户所在位置的集群器，如由图2的移动用户定位跟踪程序所表示的。
在步骤550中，该被叫移动用户的本地定位服务器发一个搜索请求和一个更新消息到当前跟踪该被叫移动用户的访问者定位服务器。再者，应当注意，该被叫移动用户的本地定位服务器知道该移动用户当前位于的网和跟踪移动用户定位跟踪程序的相关的访问者定位服务器的标识。在步骤550中的更新消息规定了被叫方的呼叫服务器。
当接收到搜索请求时，被叫移动用户的访问者位服务器向该主叫终端***的本地定位服务器发一个搜索响应，如步骤557所表示。这个搜索响应应当规定该被叫移动用户的连接服务器和网关交换机。该被叫移动用户的本地定位服务器而后发一个第二搜索响应到主叫终端***的呼叫服务器，如步骤558所示。这个第二搜索响应规定了该被叫移动用户的连接服务器和网关交换机。因此，在被叫终端***是一个漫游移动用户的场合，步骤420包括步骤500、505、507、540、550、557和558。
在步骤550，当接收到搜索请求时，该被叫移动用户的访问者定位服务器向该被叫移动用户当前所位于的集群器的所有集站发送一个多路广播寻呼请求和更新消息，如步骤552所示。在步骤552中的寻呼请求和更新消息类似于在步骤522中的相应的请求和消息。在该集群器中的每个基站产生一个寻呼命令，定位该被叫移动用户，如步骤553所示。
如果在该集群器中的各基站之一从该被叫移动用户接收一个寻呼响应，表示该被叫移动用户位于该基站的范围之内，如步骤554所示，则该基站向该被叫移动用户的访问者定位服务器发送一个寻呼响应。接收该寻呼响应的基站还应当为该被叫移动用户存储该移动用户到呼叫服务器的映射。该被叫移动用户的访问者定位服务器还发一个更新消息到被叫移动用户的连接服务器，规定与被叫移动用户相连的基站如步骤556所示。被叫移动用户的连接服务器接着利用这个信息选择连接的路由。因此，在被叫终端***是漫游移动终端的场合，基站定位程序包括步骤552、553、554和556。如上所述，基站定位程序是与呼叫控制步骤551同时或并行执行的。
图6表示按照本发明的原理在用于漫游移动用户的图4和5的呼叫控制程序的若干发送信令的链路的利用。图6表示两个网601和602。网601、602可以是图1所示的多网结构的一个部分。然而，应当指出，为了方便和清楚的目的，网的某些部分在图6中没有表示出。网601具有至少一个集群器611，和网602具有标为集群器1至集群器n的多个集群器612。在某个给定的时间，移动用户N1 621和移动用户N2 622位于集群器611的范围内。移动用户N1 621是位于其本地网的网601中，而其本地网是网602的移动用户N2 622正在网601中漫游。
如果移动用户N1 621或者移动用户N2 622产生一个无线呼叫始发消息，正如步骤300所表示，而后位于集群器611的基站631接收了该消息。如果产生该消息移动用户N1 621，则基站631根据图3的步骤315发一个建立呼叫消息到位于集群器611范围内的呼叫服务器641。基站631与呼叫服务器641之间的链路由线671表示。当如步骤400所表示接收到建立呼叫消息时，呼叫服务器641如步骤430所表示发一个建立连接消息到集群器611的连接服务器651。呼叫服务器641与连接服务器651之间的链路由线681表示。
另一方面，如果正在漫游的移动用户N2 622产生呼叫始发消息，则基站631经由ATM交换机661、662向移动用户N2 622的本地网602范围内的漫游呼叫服务器642发送建立呼叫和更新消息。基站631经ATM交换机661、662到漫游呼叫服务器642的链路如虚线672所示。然后漫游呼叫服务器642经ATM交换机662、661向连接服务器651发送一个建立连接。呼叫服务器642与连接服务器651之间的链路由线682表示。具体来讲，这种安排允许正在漫游的移动用户在所有时间与为之服务的其本地网连系，因此避免竞争信息共享的必要和当它们未包括在该呼叫时为各移动用户传送信令信息的必要。
图7是根据本发明的原理连接建立程序的各步骤的流程图。一旦如图4的步骤430表示的那样，一个建立连接消息被发出，向其发送建立消息的连接服务器接收该建立连接消息，如步骤700所示。接下来，如步骤705所示，接收了建立连接消息的连接服务器为从主叫终端***到被叫终端***的呼叫搜索一个路由。
参照图8不难理解，连接建立程序可是多个，图8表示用于从一个终端***，诸如移动用户801到另一个终端***802连接一个呼叫的示例性路由。在表示于图8的例子中，假设移动用户801位于基站811的覆盖区中，基站811位于由连接服务器831覆盖的集群器中。另外，假设终端***802位于由连接服务器841覆盖的另一个的集群器中。再假设连接服务器831接收与该呼叫有关的建立连接消息，而后它搜索从移动用户801到终端***802的路由。在所表示的特定例子中，该路由包括两段，一段包括在连接服务器831范围内的基站811和ATM交换机812、813。第二段包括在连接服务器841范围内的多个交换机。
接收建立连接消息的连接服务器而后执行下列功能，这些功能可能是同时执行的。在步骤720，接收建立连接消息的连接服务器发送一个保留段消息到在步骤105中找到的路由中的下一个连接服务器。在图8所示的例子中，连接服务器831将发一个保留段消息到连接服务器841。如果存在构成路由的附加段的其他连接服务器，则一个保留段同样也以跳跃的方式被发送到连接服务器841。当接收到保留段消息时连接服务器841做出的附加操作在下面将进一步讨论。在步骤710中，接收建立连接消息的连接服务器还发送一个多路广播的保留信道消息到每个信道服务器，该信道服务器是与在该连接服务器的范围中的相连的基站或路由上的交换机。在图8的例子中，连接服务器831将发一个保留信道消息到信道服务器821、822和823，它们是分别与基站811和ATM交换机812、813相连的信道服务器。
每个接收一个保留信道消息的信道服务器而后按步骤712所表示的信道保留功能。信道保留功能包括检验交换机资源、和分配VCI和带宽。当执行信道保留功能时，每个信道服务器向从其接收保留信道消息的连接服务器发一个信道响应，如步骤714所示。
步骤710、712和714可以方便地称为连接批准程序。与用于执行呼叫批准控制的公知技术相反，本发明的连接批准程序最佳与在特定段中的每个信道服务器同时执行。由于包括利用多路广播信令链路的异步转换模式(ATM)技术的能力，这种并行操作是可能的。因此，在图8的例子中，信道服务器821-823的每一个将同时执行信道保留的功能，因此导致在呼叫连接建立中较小的延迟。应当理解为，由各信道服务器同时操作的性能包括，但不限于在同步方式或分步锁定(lock-step)操作的性能。然而，由各信道服务器同时操作的性能试图包括比分步锁定更多的性能。正如用在这里的涉及各信道服务器的同时操作，所用的同时操作与运行与顺序操作相反，在顺序操作中，一个交换机和它的相连的信道服务器不能执行规定的功能，直至在该路由中的一个在先的交换机和它的相连的信道服务器已经执行了相同的或类似的功能。因此，保留信道的响应可以异步地发送。
在步骤720接收保留段消息的连接服务器如步骤722表示发现要求建立该路由的保留段的交换机。再参照图8，连接服务器841将在它的范围内搜索ATM交换机814和815和基站816以建立从移动用户801到终端***802的路由的第二段。交换机814、815和基站816分别具有相连的信道服务器824、825和826。接下来，在步骤724，包括步骤710、712和714的连接批准程序根据接收保留段消息的连接服务器以及在该连接服务器的范围内与该段路由相连系的信道服务器执行。最后，在步骤726，连接服务器发一个保留段响应到从其接收建立段消息的连接服务器。因此，参照图8，连接服务器841将发一个保留段响应到连接服务器831，表示在它的范围内该段路由已被保留。
一旦在步骤700接收建立连接消息的连接服务器接收到信道响应和保留段响应，它计算保留连接的端对端特性和将所得的服务质量与在建立连接消息中规定的任何要求比较。
判断是否接授或拒绝该连接。如果如步骤730所表示接授该连接，则接收该建立连接消息的连接服务器分别发送建立段消息到该路由中及在其范围内的信道服务器的翻译消息，如步骤750所示。当接收到建立翻译消息时，每个信道服务器执行建立翻译功能，如步骤742所示。建立翻译功能包括建立VPI/VCI翻译、建立用于使用参数控制(Usage Parameter Contral)、优先级控制、和与ATM交换机或基站相关的通信量组织与故障处理算法。当完成建立翻译功能时，每个信道服务器发一个建立翻译响应给发送该建立翻译消息的连接服务器，如步骤744所表示。
步骤740、742和744可以方便地称为连接建立程序。与用于执行连接建立和构造控制的公知技术不同，本发明的连接建立程序最好对于该路由的一个特定段的每个信道服务器是同时执行的。再有，由于包括多路广播信令链路的异步转移模式(ATM)技术的能力，并行操作是可能的。因此，在图8的例子，每个信道服务器821-823将同时执行建立翻译功能，因此导致在建立呼叫连接中较小的延迟。还有，用于这里的各信道服务器的同时操作，使用的同时操作与运行与顺序操作相反，在顺序操作中，一个交换机和它的相连的信道服务器不能执行规定的功能，直至在该路由中的一个在先的交换机和它相连的信道服务器已经执行了相同的或类似的功能为止。因此，建立翻译响应可以被异步地发送。
如步骤752所示，连接建立程序还根据在步骤750中接收建立段消息的每个连接服务器以及在每个这种连接服务器范围中与该路由的段相连的信道服务器执行。接下来，在步骤754，接收一个建立段消息的每个连接服务器而后发送一个建立段响应到发送该建立段消息的连接服务器。
一旦接收建立连接消息的连接服务器在步骤700中接收到建立翻译响应和建立段响应，如步骤760所示，它发一个建立连接响应到主叫终端***的呼叫服务器。该建立连接响应表示呼叫该被叫终端***的连接已经建立。
根据本发明的原理，释放与一次呼叫相连系连接的操作也是同时在多个信道服务器中进行的。图9表示按照本发明的原理说明一个释放呼叫程序的步骤的流程图。包括在一次呼叫中的任一终端***，主叫终端***或被叫终端***可以通过产生和发送一个释放命令消息来启动该呼叫和其它的连接的释放，如步骤900所表示。当接收到这样一个释放命令消息时，发送该消息的该终端***当前所位于的那个区域的基站发送一个释放呼叫消息到产生该释放命令消息的终端***的呼叫服务器，如步骤905所示。我们还记得，用于包括在该呼叫中的主叫与被叫终端***的相应各基站存储着包括在该呼叫中的相应的各呼叫服务器的识别符。
在步骤910中，释放呼叫消息被发送到的呼叫服务器发送一个释放呼叫消息到该呼叫中该服务器所知道的任何其他的各呼叫服务器。接下来，在步骤915，具有在该呼叫中与图4的步骤412有关的连接记录的呼叫服务器，发一个释放连接信息到适当的相应连接服务器。该释放连接消息指令该连接服务器释放在该呼叫中的有效连接。
当接收到释放连接消息时，连接服务器初始化由步骤920、922和924组成的释放连接程序。在步骤920中，接收释放连接消息的连接服务器发送一个分支信道(drop-channel)消息到在它的范围内的路由段中每个信道服务器。被多路广播到各信道服务器的分支信道消息指令各信道服务器释放信道和翻译用于该呼叫的资源。按照本发明的原理，如步骤922所示，各信道服务器最好同时释放包括VCI和带宽的该呼叫的各个资源。与串行地执行连接释放程序的公知技术不同，由各信道服务器同时地或并行地释放各个资源，并导致以较小的延迟断开一次呼叫。从而释放各信道服务器和用于其他呼叫的其他***部件。最后，在步骤924中，各信道服务器发送分支信道响应到连接服务器，该连接服务器是上述信道服务器从其接收分支信道消息的连接服务器。断开信道响应可以异步地发送。
在启始释放连接程序的同时，接收释放连接消息的连接服务器在步骤915还发送一个分支段消息到该路由中的下一个连接服务器，如步骤930所示。而后，正如在步骤932所表示，根据下一个连接服务器和相连的信道服务器执行释放连接程序。接下来，在步骤934，向发送分支段消息的连接服务器发送段分支响应。
一旦接收释放连接消息的连接服务器在步骤915接收各信道服务器和该路由中的其他连接服务器的响应，则如步骤940所表示，它发送连接释放响应到发送释放连接消息的呼叫服务器。从步骤900开始的释放呼叫程序，当接收到连接释放响应，表示该呼叫的路由中所有连接已被断开时，因此该程序在步骤940结束。
图10表示按照本发明的原理由的切换程序。当一个移动用户从一个基站的范围移动到另一基站的邻近区域时产生越区切换。按照本发明的原理，分别由呼叫服务器和连接服务器执行的呼叫控制与连接控制功能的分离，避免了在呼叫期间固定一个移动交换中心(MSC)或其他交换机的必要。
当一个移动用户离开前一个基站1000的邻近区并移入一个新的基站1001的邻近区时，它产生切换命令消息，该消息被新的基站1001接收。而后新的基站1001将该切换命令消息传送到以前切换命令消息中识别的基站1000，其中以前的基站1000包括一个老的段的第一端。与以前基站1000相连的信道服务器调用一个切换段的操作，该操作将交换机1020识别为老的段的第二端并将1010识别为被切换的信道。这个信息而后包括在切换段消息中发送到新的基站1001。
当接收切换段消息时，启动一步一跳(hop-by-hop)的处理，以建立从基站1001到交换机1020的新的段1012。新的段可以通过其他交换机，诸如交换机1021。与交换机1020相连的信道服务器在删除到被切换的信道的翻译以后，建立从老的路由的剩余信道10¨到与新的段1012相连的信道的新的翻译。在一步一跳的处理中，在新的基站1001与交换机1020之间的各交换机中所有信道服务器的标识和与交换机1020相连的信道服务器一致。与交换机1020相连的信道服务器而后进行通信，改变对老的段负责的服务器的连接段。
进行分析以确定对应于各服务器未过负荷的近似最佳集群器的规模和来自每个服务器类型的信令链路的数目不是过大。在分析中做出若干假设，包括下列的假设。各网假设为是相同的，两个访问者服务器对假设为用于每个网。一个漫游者服务器对假设为在一个用于各其他网的特定网中，在各其他网中该特定网的移动用户可以漫游。对一个对中的定位服务器的更新和查询假设是在双向广播链路上发送的。查询的应答是按照在该对中的两个定位服务器之间的安排产生的。当在该对中的一个服务器不工作时，其他服务器可以处理对该对的全部查询。还进一步假设，在呼叫建立连接的建立或释放程序期间，没有切换发生时，假设不发生网内的“闲”或有效切换。
图11A、11B和11C表示用于分析的某些输入参数的一些示例性值，包括用于连接服务器的利用率分析和基站分析的附加输入参数。图12表示根据列在图11A-C的各示例性输入值产生的其他参数值，和假设集群器的周长是70英里长和基站覆盖25平方英里。特别是，基站和连接服务器的利用率仍然低于1值。这些值可以提供由上述假设的一个网的可维持运营的工作点。
虽然本发明已被参照具体的实施例进行了描述，但是将要理解为在本发明的精神与范畴内的其他安排，对于本技术领域的普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明谨由所附的权利要求书予以限制。

Claims (37)

1.一种通信***，至少其一部分包括：
多个网，每个网包括：
(a)一个本地定位服务器；
(b)一个访问者定位服务器；
(c)一个漫游者呼叫服务器；
(d)多个集群器，每个包括：
(1)一个呼叫服务器；
(2)一个连接服务器；
(3)多个基站，每个具有与其相连的一个信道服务器；
(4)多个交换机，其中多个交换机的每个具有一个与其相连的信道服务器；和
(5)多个信令转换点；和
多个终端***，包括多个移动用户，其中所述多个移动用户中的每个具有一个是所述多个网之一的本地网。
2.权利要求1的***，其中所述多个交换机包括广播多路广播消息的能力。
3.权利要求1的***，其中所述多个交换机包括多个异步传输模式(ATM)交换机。
4.权利要求3的***，其中所述多个异步传输模式(ATM)交换机至少某些被用于在所述***中沿一个路由建立连接。
5.权利要求3的***，其中所述多个异步传输模式(ATM)交换机的至少某些被用于在所述多个网之一中的基站与在所述多个网中不同的一个中的漫游呼叫服务器之间建立直接信令链路。
6.权利要求3的***，其中所述多个异步传输模式(ATM)交换机的至少某些被用于在所述多个网之一中的漫游者呼叫服务器与在所述多个网的不同的一个中的连接服务器之间建立直接信令链路。
7.权利要求1的***，其中所述本地定位服务器按照移动用户定位跟踪程序跟踪各移动用户的位置，对于该移动用户而言该服务是本地定位服务器。
8.权利要求1的***，其中所述访问者定位服务器按照移动用户定位跟踪程序跟踪在其范围内漫游的各移动用户。
9.权利要求1的***，其中所述呼叫服务器按照呼叫控制程序响应位于其本地网中和位于所述呼叫服务器的范围内的一个移动用户的始发呼叫消息执行呼叫控制功能。
10.权利要求1的***，其中所述呼叫服务器按照呼叫控制程序响应一次呼叫的建立呼叫消息执行呼叫控制功能。
11.权利要求1的***，其中所述呼叫服务器按照释放呼叫程序响应释放呼叫消息执行呼叫释放功能。
12.权利要求1的***，其中所述漫游者呼叫服务器按照呼叫控制程序响应来自不在其本地网的一个网中的和位于所述漫游者呼叫服务器的范围之内的一个移动用户的始发呼叫消息执行呼叫控制功能。
13.权利要求1的***，其中所述漫游者呼叫服务器按照呼叫控制程序响应一次呼叫的建立呼叫消息执行呼叫控制功能。
14.权利要求1的***，其中所述连接服务器按照连接建立程序响应始发于其范围之内的一次呼叫的建立连接消息执行连接控制功能。
15.权利要求1的***，其中所述连接服务器按照释放连接程序响应释放连接消息执行连接控制功能。
16.权利要求1的***，其中所述多个信道服务器按照切换程序响应切换命令消息执行信道控制功能。
17.权利要求1的***，其中所述通道***是无线蜂窝通信***。
18.权利要求1的***，其中所述通信***提供个人通信服务(PGS)。
19.一种跟踪具有一个本地网的移动用户的位置的方法，所述方法包括以下步骤：
产生一个登记消息；
如果所述移动用户位于其本地网中，执行以下各步骤：
(a)将登记信息传送到所述移动用户的本地定位服务器；和
(b)在所述本地定位服务器中存储所述移动用户的移动用户至集群器的映射；和
如果所述移动用户不在其本地网中，执行以下各步骤：
(a)将所述登记信息传送到正在跟踪所述移动用户的访问者定位服务器；
(b)如果所述登记消息表示集群器改变，在所述访问者定位服务器中存储所述移动用户的移动用户至集群器的映射；
(c)如果所述登记消息表示所述移动用户正在开机或关机，则将所述登记信息传送到用于所述移动用户的本地定位服务器；和
(d)在所述本地定位服务器中存储对应于所述主叫移动用户的位置的网络识别符和访问者定位识别符。
20.一种从一个主叫终端***向一个被叫终端***建立呼叫的方法，其中至少或者所述主叫终端***或者所述被叫终端***是一个移动用户，所述方法包括以下步骤：
产生一个始发呼叫消息；
执行所述呼叫的呼叫控制程序；和
执行所述呼叫的连接建立程序，其中所述连接建立程序包括：
(a)接收一个建立连接消息；
(b)对所述呼叫从所述主叫终端***到所述被叫终端***寻找一个路由；
(c)对于所述路由的每一段执行连接批准程序；和
(d)对于所述路由的每一段执行连接建立程序；
其中所述连接批准程序包括同时在多个与各基站和交换机相连的信道服务器中执行信道保留功能的步骤，该步骤构成所述路由的一段，和其中所述连接建立程序包括同时在所述多个信道服务器中执行建立翻译功能。
21.权利要求20的方法，其中所述连接批准程序还包括发送一个多路广播建立翻译消息到所述多个信道服务器的步骤。
22.权利要求20的方法，其中所述连接建立程序还包括向所述多个信道服务器发送一个多路广播建立翻译消息的步骤。
23.一种从一个主叫终端***到一个被叫终端***建立呼叫的方法，其中至少所述主叫终端***，或者所述被叫终端***是一个移动用户，所述方法包括以下步骤：
产生一个始发呼叫消息；
执行所述呼叫的呼叫控制程序；
执行所述呼叫的连接建立程序；
其中所述呼叫控制程序包括以下步骤：
(a)发送建立呼叫消息到正为所述主叫终端***服务的呼叫服务器；
(b)为所述呼叫产生一种状态机；
(c)为所述主叫终端***调用隐含服务；
(d)为所述呼叫产生用于映射连接的记录；
(e)识别正服务于所述被叫终端***的呼叫服务器、用于所述被叫终端***的连接服务器和用于所述被叫终端***的网关交换机；
(f)与用于所述被叫终端***的所述呼叫服务器通信，为所述被叫终端***调用隐含服务；和
(g)发送建立连接消息到用于所述主叫终端***的连接服务器；和其中所述呼叫控制程序的步骤(b)、(c)和(d)是与所述呼叫控制程序的步骤(e)和(f)同时执行的。
24.权利要求23的方法，其中发送建立呼叫消息到正为所述主叫终端***服务的呼叫服务器的步骤包括以下步骤：
如果所述主叫终端***是位于其本地网的一个移动用户，则发送建立呼叫消息到位于与所述主叫终端***相同的集群器中的呼叫服务器；和
如果所述主叫终端***不是位于其本地网的一个移动用户，则发送建立呼叫消息到位于所述主叫终端***的本地网的漫游者呼叫服务器。
25.权利要求23的方法，其中如果所述被叫终端***是一个位于其本地网中的移动用户识别的步骤包括以下各步骤：
发送搜索请求到用于所述被叫终端***的本地定位服务器；和
发送搜索响应到正为所述主叫终端***服务的呼叫服务器，其中所述搜索响应规定了正在为所述被叫终端***服务的呼叫服务器，用于所述被叫终端***的连接服务器和用于所述终端***的网关交换机。
26.权利要求23的方法，其中如果所述被叫终端***是一个不在其本地网中的移动用户，则识别步骤包括以下步骤：
发送搜索请求到用于所述被叫终端***的本地定位服务器；
以所述本地定位服务器发送搜索请求到正在跟踪所述被叫终端***的访问者定位服务器；
从所述访问者定位服务器发送搜索响应到所述本地定位服务器；和
从所述本地定位服务器发送至少一个搜索响应到正在为所述主叫终端***服务的呼叫服务器。
27.权利要求26的方法，其中发送至少一个搜索响应到正在为所述主叫终端***服务的所述呼叫服务器的步骤包括以下步骤：
发送规定正在为所述被叫终端***服务的呼叫服务器的第一搜索响应；和
发送规定用于所述被叫终端***的连接服务器和用于所述被叫终端***的网关交换机的第二搜索响应。
28.权利要求23的方法，还包括如果所述被叫终端***是一个移动用户，则执行基站定位的程序的步骤，其中所述基站定位程序是与权利要求18的步骤(f)并行执行的。
29.权利要求28的方法，其中如果所述被叫终端***位于其本地网中，所述基站定位程序包括以下步骤：
从用于所述被叫终端***的本地定位服务器发送寻呼请求到位于与所述被叫终端***相同的集群器中的所有基站；
从每个所述基站产生一个寻呼命令；
发送寻呼响应到所述本地定位服务器。
30.权利要求29的方法，其中所述发送寻呼请求的步骤包括发送多路广播寻呼请求。
31.权利要求28的方法，其中如果所述被叫终端***不在其本地网中，则基站定位程序包括以下步骤：
从用于所述被叫终端***的访问者定位服务器发送寻呼请求到位于与所述被叫终端***相同的集群器中的所有基站；
从每个所述基站产生一个寻呼命令；和
发送寻呼响应到所述访问者定位服务器。
32.权利要求31的方法，其中所述发送寻呼请求的步骤包括发送多路广播的寻呼请求。
33.一种从一个主叫终端***到一个被叫终端***建立呼叫的方法，其中至少所述主叫终端***或者所述被叫终端***是一个移动用户，所述方法包括以下步骤：
从所述主叫终端***产生一个始发呼叫消息；
执行所述呼叫的呼叫控制程序；和
执行所述呼叫的连接建立程序，其中信道保留功能是在多个与各基站和各交换机相连构成所述呼叫的一段路由的各信道服务器中同时执行的。
34.权利要求33的方法，其中翻译功能是在所述多个信道服务器中同时执行的。
35.一种释放从一个主叫终端***到一个被叫终端***的一次呼叫的方法，其中至少所述主叫终端***或者所述被叫终端***是一个移动用户，所述方法包括以下步骤：
产生释放命令消息；
发送释放呼叫消息到包含在所述呼叫中的各呼叫服务器；
发送释放连接消息到对应于所述各呼叫服务器之一具有包括在所述呼叫中的连接记录的呼叫服务器的一个连接服务器；和
执行释放连接程序，其中用于与形成所述呼叫的一段路由的各基站和交换机相连的多个信道服务器资源也同时释放。
36.权利要求35的方法，其中所述释放呼叫程序还包括发送多路广播断开信道消息到所述多个信道服务器的步骤。
37.一种呼叫的过区切换方法，包括以下步骤：
产生所述过区切换消息，该消息识别包括所述呼叫的老的路由的老的一段的第一端的一个以前的基站；
将所述过区切换消息传送到所述以前的基站；
从与所述以前的基站相连的信道服务器发送过区切换段消息到新的基站；
从所述新的基站到被识别为所述老的段的第二端为所述呼叫建立路由的一个新的段；
从在所述老的路由中的一个信道到与新的段相连的一个信道建立一个新的翻译；
识别在所述新的段中涉及的每个信道服务器的所述交换机；知
从所述老的段到所述新的段传送负责所述老的段变化的连接服务器。
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