JP4237961B2 - インテリジェント基地局を有する無線ローカル・ループ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムおよび方法に関し、さらに詳しくは、無線ローカル・ループ・システムおよび無線ローカル・ループ・システムで通信する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電話サービスは、電話ネットワークから交換局を経由してローカル目的地へ通ずる固定陸上線を介して、従来からビジネスおよび在宅の顧客へ提供されてきた。しかしながら、ある顧客(例として、遠隔地に居住する人々,地域的に環境の悪い地域,あるいは高い危険性を有するビルなど)に対して従来のケーブルによる方法を用いて電話サービスを提供するために要する費用は、極めて高価になる。多くのネットワーク事業者にとって、顧客に対するこのようなサービス条項は、費用に関係なくあまねくサービスを届けなければならないとする一定の基準の下で、しばしば「一般サービス義務(universal service obligation)」と称されて、選択性がなく多くの場合、この費用は避け難いものである。
【0003】
加えて、従来の陸上線は、高価でありまた配備のための時間を必要とする。電話線およびケーブルが配備される間、将来の顧客へのサービスは遅延され、このような顧客にいらいらを生じさせる。結局、ある地域において、電話事業者は小さな顧客局にのみサービスを提供する電話線に、過大な額の費用を投資しなければならないことがある。さらに、電話ケーブル(例えば、銅線)の保守は高価であり、このようなケーブルはしばしば修理または取替えを必要とする故障を招き、顧客に非常な不便を掛けることになる。
【0004】
いくつかの場合、既存の電話線を有する顧客は、拡大する需要に対応するために追加線に興味を示す。しかしながら、同じような費用および遅延が、これらの顧客に対し追加の電話線を提供する際に直面することになる。
【0005】
また、陸上線を設定する際の遅延および費用は、新しい市場に素早くかつ費用効果的に参入しようとする電話事業者に不利益となるおそれがある。合衆国における最近の立法により、基本および付加的電話サービスを提供するための地域市場における競争が増大した。既存のローカル接続ネットワーク事業者に対し競争しかつ迂回するためにこれらの市場に素早く参入したい電話事業者は、もしサービスを提供するためにケーブルによる高価な地上ネットワークを配備することを余儀なくされると、不利な立場に立たされるおそれがある。
【0006】
ある電話顧客は、サービスに接続するために陸上線のみを用いることを条件とするため、困難なまたは過度に高価となる特殊な必要性が生じる。特に、高い「チャーン(churn)(例えば、コール・ターンオーバ)を体験する顧客または一時的なサービス提供を要求する顧客には、既存の陸上線接続によって適切にサービスされなくてもよいかもしれない。同時に、単に一時的なサービス提供が求められる場合に、高価な陸上線を加えることは費用効果的でないかもしれない。このような特別な必要性を有する顧客の例として、大学や他の教育機関,病院,船舶,ショッピング・モール,大きな博覧会,建設現場,トレーラハウスの駐車場,およびこれに類するものがある。
【0007】
さらに検討すると、1種類の電話サービスでは、本質的に異なった顧客の必要性を満足させるためには適切でないかもしれない。例えば、産業化されていないまたは発展途上の国々あるいは地域では、基本的な電話サービスのみを必要とするが、産業の発展した国または地域では、高品質音声,データ容量およびカスタム・コーリング・サービスを要求する。基本サービスから始めた顧客は、さらに進化した電話機能へアップ・グレードすることを必要とする可能性がある。
【0008】
現在サービスされている市場および遠隔に位置しあるいはアクセスの困難な顧客の双方にタイムリーな形でサービスを提供できるように、迅速および/または適宜にかなった発展をとげ得る通信システムが必要となる。また、遠隔または郊外の顧客に対し、より簡単でかつより費用効果的なサービスを許容する通信システムへの必要性がある。基本的な利用者および比較的進歩した利用者双方の必要を考慮し、かつ高品質音声,データおよびカスタム・コーリング・オプションのような特徴へ上方移行できる電話サービスに対するさらなる必要性がある。加えて、高いチャーンあるいは一時的な提供を含む特別な必要性を有する顧客を選択する経済的な電話サービスを提供する通信システムに対する必要性がある。
【0009】
【発明の概要】
本発明は、ある局面において、比較的迅速に展開できる無線ローカル・ループ・サービスを提供する通信システムを示し、進歩した電話機能である利便性を提案する。
【0010】
一実施例では、顧客宅内遠隔装置(customer premises remote unit:CPRU)は、オーバジエア(over-the-air)通信用の無線送受信機を有し、顧客サイトまたはその近傍に物理的に位置する。CPRUは、インテリジェント基地局(intelligent base station:IBS)と無線で通信を行い、IBSは複数のCPRUおよび他の利用者のサポートを可能とするために多重接続通信をサポートすることができる。インテリジェント基地局は、基地局制御機の援助なしに、移動交換センタ(mobile switching center:MSC)へ、好ましくはGSM A−インターフェイスまたはその代替を介して、直接に接続する。移動交換センタは公衆電話交換網(public switched telephone network:PSTN)へアクセスすることができる。CPRUへ接続された電話または他の装置は、それによってCPRUとインテリジェント基地局との間で、移動交換センタを経由して確立した接続を介してPSTNと通信することができる。インテリジェント基地局は、好ましくはGSM機能セットの一部を使用し、CPRUが様々な進歩した電話機能を利用することを可能とし、そして最初に基本電話サービスから開始した利用者に上方移行の道筋を提案する。インテリジェント基地局は移動交換センタへ直接に接続することができるので、サービスされるべき地域に基地局制御機を接続しかつ構成する必要性がなく、より素早く展開を行うことができる。
【0011】
他の実施例では、トランスコーダ(transcoder)や速度アダプタ装置(rate adapter unit)がインテリジェント基地局と移動交換センタとの間に加えられる。この実施例では、トランスコーディング速度アダプタ装置およびCPRUは、暗号化のためのピアツーピア(peer-to-peer)の端末となる。
【0012】
別の局面において、GSM移動交換センタに直接接続されたインテリジェント基地局は、移動利用者および固定無線ローカル・ループの顧客の双方と、多重接続通信用の柔軟かつ堅固なオーバジエア・プロトコル(over-the-air protocol)を使用して、通信することができる。好ましい実施例では、インテリジェント基地局は、時間フレームを時間スロットに分割することによって、かつその時間スロットを個人利用者局に割り当てることによって、(移動ハンドセットまたは固定CPRUのような)利用者局と通信することができ、それにより時分割多重接続通信を実行する。インテリジェント基地局は、好ましくはスペクトル拡散技術を用いて符号化されたメッセージを送信かつ受信し、それにより典型的な狭帯域技術と比較して比較的広い帯域を介してメッセージを送信しかつ受信する。一実施例において、インテリジェント基地局は第1周波数帯域を介して送信する一方、利用者局は第2周波数帯域を介して送信し、それにより周波数分割多重接続(frequency division multiple access:FDMA)および/または周波数分割双方向(frequency division duplex:FDD)通信を実行することができる。
【0013】
他の実施例において、無線ローカル・ループ・サブシステムおよび無線移動サブシステムが単一の通信システム内に共存する。無線ローカル・ループ・サブシステムは、1またはそれ以上のインテリジェント基地局を含む。インテリジェント基地局は、GSM A−インターフェイスを介して移動交換センタ(MSC)に接続される。このような実施例の特定のバージョンでは、端末群 (cluster) 内のインテリジェント基地局は、物理的なリンクを介して接続され、端末群内の第1インテリジェント基地局と通信する移動局が端末群内の第2インテリジェント基地局へハンドオーバされると、呼をサポートする信号およびベアラ・チャネル(bearer channels)は第1インテリジェント基地局(アンカー基地局になる)を通り、物理的なリンクを介して第2インテリジェント基地局(リレー(中継)基地局になる)へ通過する。その後、呼はアンカーおよびリレー基地局の双方を通って伝送される通信へ進む。
【0014】
さらなる実施例は、本発明の修正、変更および強調とともにここに説明される。
【0015】
【好適な実施例の詳細な説明】
図1は、本願発明の1つまたはそれ以上の局面にかかる無線ローカル・ループ・システム100の一実施例を示す図である。図1に示されるように、無線ローカル・ループ・システム100は、「インリジェント」基地局104を含み、それは1またはそれ以上の顧客宅内遠隔装置(CPRU)102と無線通信インターフェイス103を介して通信する。各CPRU102は、顧客(例えば、利用者)サイト106に物理的に位置することができる。CPRU102は、図1に示される顧客サイト106aに関連する、例えばCPRU102aのように、顧客(利用者)サイト106の構造の内部に搭載されてもよく、あるいは図1に示される顧客サイト106bに関連する、例えばCPRU102bのように、顧客サイト106の構造の外部に搭載されてもよい。電話または他の装置(例えば、ファックス装置,モデムおよびこれらに類するもの)は、標準RJ11および/または他のインターフェイス(例えば、直列または並列ポート)のようなデータ・インターフェイス109を介してCPRU102へ接続される。
【0016】
図1に示されるように、インリジェント基地局104は、交換サブシステム115(例えば、GSM移動交換センタからなる)へ、例えば銅ケーブル,T1またはフラクショナルT1線からなる迂回中継(backhaul)接続114を介して接続される。インリジェント基地局104からの迂回中継接続は、トランスコーダおよび速度アダプタ装置112を通して任意に設けられる。インリジェント基地局104は、好ましくはGSM 「A」インターフェイス119を介してトランスコーダおよび速度アダプタ装置112および/または交換サブシステム115と通信を行う。
【0017】
各CPRU102は、好ましくは少なくとも1つのアンテナ121を有し、インリジェント基地局104と通信信号を送信し、また受信する。インリジェント基地局104は、好ましくはアンテナ・ダイバーシティを行うために複数のアンテナ122を有してもよく、それによって送信および/または受信信号の品質を向上させる。
【0018】
図2は、個々に記述される無線通信システムの様々な実施例に用いることができる好適な顧客宅内遠隔装置(CPRU)201(例えば、図1のCPRU102)の機能ブロック図である。図2に示されるように、CPRU201は、適応モジュール205および擬似ハンドセット・モジュール211からなる。適応モジュール205は、適応機能を提供する一方、擬似ハンドセット・モジュール211は、1組の「擬似ハンドセット」機能を提供する。適応モジュール205は、複数の他の機能的なサブモジュール、例えば固定電話適応212およびデータ適応サブモジュール214に分割される。同様に、擬似ハンドセット・モジュール211は、複数の他の機能的なサブモジュール、例えばボコーダ・サブシステム221,プロセッサ制御サブモジュール223および無線サブモジュール224に分割される。
【0019】
CPRU201は、データ・インターフェイス232(例えば、RS232ポートのような直列データ・ポート、あるいは並列データ・ポート)と同様に、標準RJ11インターフェイス231をさらに含み、CPRU201と様々な終端装置234(以下、顧客宅内装置(customer premises unit:CPE)という。)、例えば電話235,コンピュータ236(モデム)および/またはファクシミリ装置237との間での通信を許容する。
【0020】
1つの局面として、CPRU201は、顧客の宅内に位置する固定電話装置および同種の装置へのインターフェイスを提供し、それにより無線でインリジェント基地局104との間で公衆交換電話網(PSTN)(図2に図示されていない)と通信することができる。擬似ハンドセット・モジュール211は、好ましくは移動ハンドセットのコアとなる機能を複製しているが、マン−マシン・インターフェイス(MMI)機能の多くが除外されている。それにより、CPRU201は移動通信用に開発された無線通信機能を利用することができ、またインリジェント基地局104が、移動利用者および固定利用者の双方のためのものと本質的に同じオーバジエア・プロトコルを用いて、移動利用者(例えば、ハンドセット)および固定利用者の双方とCPRU201を経由して通信することができる。
【0021】
擬似ハンドセット・モジュール211の無線サブモジュール224は、インリジェント基地局104とのオーバジエア接続を管理する。プロセッサ制御サブモジュール223は、無線サブモジュール224に命令し、適応モジュール205へのインターフェイスを提供する。ボコーダ・モジュール221は、インリジェント基地局104から受信し、またインリジェント基地局104へ送信されるデータを処理し、それによりCPE234とPSTNとの間の音声通信をサポートする。
【0022】
CPRU201は、好ましくは多重インターフェイス231,232の結果として、広範囲の装置と互換性を有する。CPRU201は、適当なインターフェイスを有する追加のプラグイン・モジュールを結合することにより多重ライン(RJ11型、または直列および/または並列データ・ラインのいずれか)をサポートするように構成されてもよい。音声送信および受信のほかに、CPRU201は、またデータ・インターフェイス232によって非音声データの送信および受信を可能とする。好適な実施例として、CPRU201は、ダイアル・トーン,DTMFトーン,リング・トーン,ビジー・トーンおよびこれらに類似したトーンを局部的に発生する。CPRUはまた、好ましくはCPE234からオフフック変化を検出し、そのオフフック変化に応答してネットワークに対し呼解除手続を開始する。呼が完了すると、CPRU201は、CPE234によって開始された解除のための切断手順である陸上線トランスペアレント制御を提供する。この機能の一部として、CPRU201は、従来の有線システムによってサポートされている復旧ガード・タイミング(release guard times)を実行する。
【0023】
CPRU201の適応モジュール205は、好ましくはCPE234(典型的には従来の電話)が擬似ハンドセット・モジュール211へインターフェイスするために必要な全ての機能を含む。電話の場合には、適応モジュール205の固定電話適応サブモジュール212は、好ましくは少なくともRJ11インターフェイス231(例えば、ラインのインピーダンス整合)、ループ検出(オンフック/オフフック)、トーン発生、およびパルス検出をサポートする。従来のファクシミリ装置は、RJ11インターフェイス231を通して接続されてもよい。データの使用に対しては、適応モジュール205はGSMを基本とするデータ処理に類似する機能からなってもよい。例えば、適応モジュール205のデータ適応サブシステム214は、「グループ3」ファクシミリ・データ、双方向メッセージ、非同期データ回線デュプレックス(例えば、300−9600ビット/秒)、同期データ回線デュプレックス(例えば、1200−9600ビット/秒)、および非同期PADアクセス回線(例えば、300−9600ビット/秒)をサポートすることができる。ISDNネットワーク、真のパケット・データ能力、データ圧縮、および広帯域データ用時間スロット集合のような進化した特徴が、また提供されてもよい。
【0024】
上記機能に加えて、CPRUはまた、呼がアクティブな間DTMFデジットの信号化をサポートする。この機能の一部として、CPRU201は呼がアクティブな間CPE234からDTMFトーンを検出し、そのデジットをDTAP信号を経由してネットワークへ転送する。また呼の間、CPRU201は、ネットワークから受信した呼前進トーン(call progress tone)をCPE234へのベアラ経路(bearer path)を介してそのまま転送する。呼前進DTAP信号がネットワークから受信されるときはいつでも、CPRU201はその呼前進DTAP信号を呼前進トーンへCPE234に対し変換する。CPRU201は、無線ネットワークの込み具合または受話器外し信号のタイマー満了状態を示すために、必要なとき、CPE234へ再命令トーンを発生する。
【0025】
さらに、CPRU201はまた、好ましくはベアラ処理に関連した多くの機能を行う。例えば、好適な実施例では、CPRU201は、音声通信のためのボコード処理を達成する。これに関して、ボコーダ機能221は、ネットワークに対する音声の符号化/圧縮および逆方向(CPE234へ)における音声の復号化/解凍を含む。CPRU201はまた、好ましくは順方向エラー訂正(FEC)、ベアラ音声(CPRU201およびトランスコーダおよび速度アダプタ装置は暗号化のためのピアツーピア終端となる)のための暗号化および解読化、およびエコー消去機能を達成する。暗号化および解読化に関して、CPRU201は空中への伝送(無線通信インターフェイス103を介して)に先立ってベアラ・データを暗号化し、ネットワークからのベアラ・データを解読する。エコー消去機能はCPRU201によってサポートされ、例えばもし2−4ワイヤ・ハイブリッド構造がCPE234とのインターフェイスに設けられているなら、無線ネットワークに対して潜在的に生成されたエコーを抑圧する。
【0026】
好適な実施例では、無線システムと共同してCPRU201は、呼登録,抹消,利用者認証,伝送情報の暗号化,およびネットワーク管理機能をサポートする。音声呼を送出する手段を提供することに加えて、CPRU201は、出緊急呼(例えば、「911」)およびアクティブ呼中のエンドツーエンドDTMF信号化をサポートする。
【0027】
無線ローカル・ループ・システムの好適な実施例に対するプロトコル構造(アーキテクチャ)が図4に示される。図4のプロトコル構造は、図11および図12に示されるプロトコル構造と比較することで最もよく理解され、それらはGSM移動交換センタ・インタフェースを有し、それぞれ全GSM移動システムおよび他のタイプの移動システムと結合される。図11および図12において、移動局1102または1202は、「MS」として示され、基地局1104または1204は「BS」として示され、基地局制御機1109または1209は「BSC」として示され、GSM移動交換センタ1112または1212は「MSC」として示される。図11に示されるように、GSM移動システムに対し、移動局1102および基地局1104はGSMオーバジエア・インターフェイス1103を介して通信し、基地局1104および基地局制御機1109はA−bisインターフェイス1105を介して通信し、基地局制御機1109および移動交換センタ1112はGSM A−インターフェイス1110を介して通信する。図12において、移動局1202および基地局1204は非GSMオーバジエア・インターフェイス1203(例えば、米国特許5,671,219に説明されているオーバジエア・インターフェイス、そこに説明されているとおりに全て参考のためここに包含される)を介して通信し、基地局1204および基地局制御機1209は非GSM信号インターフェイス1205を介して通信し、基地局制御機1209および移動交換センタ1212はGSM A−インターフェイス1210を介して通信する。
【0028】
GSM移動システムに対し、図11に示されるように、接続管理(connection management:CM)プロトコル、および移動管理(mobility management:MM)プロトコルは移動局1102と移動交換センタ1112との間で動作する。接続管理プロトコル層は一般的に、例えば呼管理,付加サービス管理,および短メッセージ・サービスを処理し、一方移動管理プロトコル層は一般的に、利用者の移動性向に関連した機能、例えば、位置更新,認証,およびそれらに類似するものを実行するために必要とされる信号化を処理する。基地局制御機1109中の直接転送アプリケーション部(direct transfer application part:DTAP)入力(図11には示されていない)は、ピアツーピア接続管理および移動管理用の中継機能として動作する。
【0029】
図11にさらに示されているように、無線資源管理(radio resource:RR)プロトコルは、Dチャネル用のリンク接続プロトコル(link access protocol for D-channel:LAPDm)および物理的な無線(physical radio:RF)接続が行うように、移動局1102と基地局1104との間で動作する。無線サブシステム管理(radio subsystem management:RSM)機能は、Dチャネル用のリンク接続プロトコル(LAPD)および物理層(physical layer:PhL)プロトコルが行うように、基地局1104と基地局制御機1109との間で動作する。基地局サブシステム管理適応部(base station subsystem management application part:BSSMAP)プロトコルは、信号化接続制御部(signaling connection control part:SCCP)プロトコル,メッセージ転送部(message transfer part:MTP)プロトコルおよび物理層プロトコルが行うように、基地局制御機1109と移動交換センタ1112との間で動作する。BSSMAPプロトコル層は基地局制御機1109と移動交換センタ1112との間の信号化トラフィックを実行し、無線資源管理およびハンドオーバ機能、例えばページング,チャネル割当て,チャネル開放,暗号化およびハンドオーバを達成する。SCCPおよびMTPプロトコル層は共にGSM A−インターフェイス1110上のリンク層サービスをDTAPおよびBSSMAPエンティティへ提供する。MTPプロトコル層は、2つのサブ層、すなわち物理的な信号化リンクを介して基地局制御機1109と移動交換センタ1112との間の信頼性のある転送サービスを提供するMTP Layer2、およびリンク障害と同様にリンク活性および非活性機能を処理するMTP Layer3に分けられる。SCCPは、BSSMAPおよびDTAPエンティティのために、非接続サービス(connectionless services)を提供するのに加えて、基地局制御機1109と移動交換センタ1112との間の論理信号化接続を確立しかつ管理する。
【0030】
基地局制御機1109は、GSM A−bisインターフェイス1105(例えば、無線サブシステム管理(RSM)プロトコル層およびLAPDプロトコル層)を介して結合されたプロトコル層とGSM A−インターフェイス1110(例えば、BSSMAPプロトコル層およびSCCP/MTPプロトコル層)を介して結合されたプロトコル層との間のインターワーキング(層間接続)(interworking function:IWF)機能を含む。同様に、基地局104はまた、無線インターフェイス1103を介して結合されたプロトコル層とGSM A−bisインターフェイス1105を介して結合された層との間のインターワーキング(IWF)機能を含む。
【0031】
図12において、非GSMオーバジエア・プロトコルを用いるが、GSM移動交換センタ1212とインターフェイスする別のフル移動システムのプロトコル構造が示される。図11,12中の同じプロトコルは同じ指定(物理的な通信プロトコルは、特に物理的な無線(RF)接続に対して、異なっているかもしれないと理解される。)を伝送する。従って、図11および図12の比較によって理解されるように、図12におけるGSM A−インターフェイス1210を介する接続性は、移動管理(MM)プロトコル層が移動局1202上に所在しないが、むしろ基地局制御機1209中に収容されている場合を除き、図11におけるGSM A−インターフェイス1110を介する接続性に非常に類似する。しかしながら、接続管理(CM)プロトコルは、移動交換センタ1212と移動局1202との間で動作を継続する。基地局制御機1109は、移動管理(MM)プロトコルとBSSMAPプロトコルとの間で図12において「Notes」プロトコルと称される特別の信号化プロトコルに変換する。Notesプロトコルは基地局制御機1209と基地局1204との間で動作する。図12に示されたプロトコル構造において、Dチャネルに対する非GSMオーバジエア(OTA)プロトコルおよび非GSMリンク・アクセス・プロトコル(link access protocol:LAP)が基地局1204と移動局1202との間で動作する。利用者局,基地局および基地局制御機間で情報を伝送する特定のプロトコルおよび方法に関連するさらなる情報は、1995年9月22日に出願された出願中の米国特許出願番号08/532,466号公報にみられ、それは本願発明の譲受人に移転され、そこに説明されているとおりに全て参考のためここに包含される。
【0032】
図4に戻り、プロトコル構造401が無線ローカル・ループ・システムの好適な実施例として描かれる。図4において、CPRU402,インテリジェント基地局(IBS)404,およびGSM移動交換センタ(MSC)415に関連するプロトコルが示される。図4に示されたプロトコル構造401に関連して説明される原則は、図1に示される無線ローカル・ループ・システム100に対して使用されてもよい。1つの局面として、インテリジェント基地局404は、図11,12に示される基地局制御機1109および/または1209のプロトコルの機能性を内蔵しているとして考察でき、GSMの機能性(GSMの物理的接続性を必ずしも必要としない)を有する無線アクセスをCPRU402に提供する。無線ローカル・ループ・システムの様々なプロトコル層の特定の機能性に関する更なる詳細が以下に述べられる。
【0033】
図4に示される無線ローカル・ループ・システムのプロトコル構造において、接続管理(MM)プロトコルが、CPRU402と移動交換センタ415との間で動作する。例えば、一般的に接続管理プロトコル層は、呼制御,付加サービス管理および短メッセージ・サービスを処理する。インテリジェント基地局404中の直接転送アプリケーション部(DTAP)の入力(図4には明確に示されていない)は、後述のようにいくつかの例外はあるが、ピアツーピア接続管理のためのリレー機能として動作する。
【0034】
移動管理プロトコル(MM)は、A−インターフェイスを介してインテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間で動作する。移動管理プロトコル層は利用者の移動性向(例えば、位置更新,認証,およびそれらに類似するもの)に関連する機能を実行するために必要とされる信号化を処理するため、またこれらの機能が広くCPRU402に不必要であるため、移動管理プロトコルはCPRU402(図11に示されるように、GSMシステムと動作するが)には直接動作しない。図4に示される無線ローカル・ループ・システムの構造において、移動管理に等価の機能および無線資源管理(MM)機能は、オーバジエア(OTA)プロトコルに併合される。OTAインターフェイス上での移動管理プロトコルと移動管理に等価な機能との間に必要なあらゆるインターワーキングは、インテリジェント基地局404のインターワーキング(IWF)の存在によって成される。
【0035】
基地局制御機なしで、BSSMAPプロトコル層はインテリジェント基地局404上に存在し、かつインテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間で動作する。BSSMAPプロトコル層は、インテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間で信号化トラフィックを実行し、無線資源管理およびハンドオーバ機能を有効にする。これらの機能には、例えば、ページング,チャネル割当,チャネル開放,暗号化およびハンドオーバを含む。インテリジェント基地局404のインターワーキング(IWF)エンティティは、A−インターフェイス上のBSSMAPプロトコル・メッセージ間の必要なあらゆる変換、およびCPRU402への無線接続にわたる信号化トラフィックを達成する。
【0036】
図11,12のプロトコル構造に示されるように、SCCPおよびMTPプロトコル層はともにDTAPおよびBSSMAPエンティティに対しGSM A−インターフェイス419上でリンク層サービスを提供する。MTPプロトコル層は、2つのサブ層、すなわち基地局制御機1109と移動交換センタ1112との間で物理的な信号化リンクを介して基地局制御機1109と移動交換センタ1112との間の信頼性のある転送サービスを提供するMTP Layer2、およびリンク障害と同様にリンク活性および非活性機能を処理するMTP Layer3に分けられる。SCCPは、BSSMAPおよびDTAPエンティティのために、非接続サービスを提供するのに加えて、基地局制御機1109と移動交換センタ1112との間の論理信号化接続を確立しかつ管理する。
【0037】
図3は、無線ローカル・ループ・システムに対する好適なプロトコル構造のさらなる詳細をインテリジェント基地局404(図1のインテリジェント基地局104に同等に適用可能)上に特に焦点を当てて提供する。好適な実施例では、インテリジェント基地局404は、2つのプロセッサ302,303からなり、第1プロセッサ302はオーバジエア通信を処理し、第2プロセッサ303は迂回中継接続による通信を含む他の機能を処理する。インテリジェント基地局404の2つのプロセッサ302,303は、好ましくは、情報を交換するデュアルポート・メモリを共用する。
【0038】
図3Aは、インテリジェント基地局404(または104)の典型的なハードウェア・ブロック図である。図3Aに示されるように、インテリジェント基地局351(例えば、図1の無線ローカル・ループ・システムのインテリジェント基地局104として使用されてもよい)は、1つまたはそれ以上のアンテナ360を有するオーバジエア(OTA)送受信機355からなり、複数の移動または固定利用者局(図3Aには示されていない)と通信する。OTA送受信機355は、OTAプロセッサ352によって制御される。OTAプロセッサ352およびOTA送受信機355は、迂回中継インターフェイス365およびライン・プロセッサ353のような迂回中継要素(コンポーネント)を具備するデュアルポート・メモリ354(好ましくはRAM)を共用する。OTA送受信機355は、デュアルポート・メモリ354内の受信バッファに利用者局から受信した情報を格納し、デュアルポート・メモリ354内の送信バッファから情報を取り出し、本システムによって使用されるオーバジエア・プロトコルに従って、利用者局に対し編集および送信を行う。ライン・プロセッサ353の制御の下で、迂回中継インターフェイス365はデュアルポート・メモリ354内の受信バッファから情報を取り出し、迂回中継接続366を介してその情報を編集し送信する。迂回中継インターフェイス365は、特定のシステム構造に依存するが、移動交換センタまたは基地局制御機(例えば、図7に示される)のような本システムの上流要素(コンポーネント)から迂回中継接続366を介して情報を受信する。迂回中継接続366は、T−1またはフラクショナルT−1ライン、また他の高速通信リンクを構成する。図3Aはインテリジェント基地局351の特定のハードウェア構成を示すが、他の多くの変形が当業者には明確であろう。
【0039】
既に述べたように、図3はインテリジェント基地局351の好適な実施例を利用するプロトコル構造301を描く。図3に示されるように、プロトコル構造301のボトム層は、オーバジエア・プロセッサ302と関連するデュアルポート・メモリ・プロトコル層314、およびライン・プロセッサ303と関連するデュアルポート・メモリ・プロトコル層330を含み、それにより情報が整然としてデュアルポート・メモリに格納されかつデュアルポート・メモリから読み出される。オーバジエア・プロセッサ302と関連する内部信号化プロトコル層312(「Notes」プロトコルと呼ばれる)およびライン・プロセッサ303と関連する対応する内部信号化プロトコル層322は、オーバジエア・プロセッサ302とライン・プロセッサ303との間の信号化情報の通信を許容する。オーバジエア・プロトコル層311および「layer2」オーバジエア・プロトコル層313はプロトコル機能を管理し、その機能はオーバジエア・プロセッサ302が例えば1つまたはそれ以上のCPRU102(図1に示されている)または402(図4に示されている)を含む様々な利用者局と無線で通信することを可能にする。
【0040】
ライン・プロセッサ303に対して、基地局サブシステム管理適応部(BSSMAP)層325は、典型的なGSM交換サブシステム中で基地局制御機によって別のやり方で処理される信号化通信(例えば、制御トラフィック)を実行する。このように、BSSMAP層325は、インテリジェント基地局404(または104)と移動交換センタ415(または、図1に示される交換サブシステム115)との間で信号化を実行し、無線資源管理およびハンドオーバ機能を有効にする。これらの手順は、まとめると、ページング,チャネル割当て,チャネル開放,暗号化およびハンドオーバ,およびそれらに類するものを含む。ライン・プロセッサ303のインターワーキング・エンティティ320は、A−インターフェイス419上のBSSMAP手続と内部信号化プロトコル(例えば、Notes)層322に対する無線資源管理およびハンドオーバ手続との間での変換を達成する。
【0041】
信号化接続制御部(SCCP)層327およびメッセージ転送部(MTP)層328は、ともにA−インターフェイス419上のリンク層サービスをDTAPエンティティ323,324およびBSSMAPエンティティ325へ提供する。「layer2」メッセージ転送エンティティ(MTP)329および「layer3」メッセージ転送エンティティ(MTP)330は、ライン・プロセッサ303が迂回中継接続を介してベアラ・トラフィックを通信するのを可能にするプロトコル機能を管理する。「layer2」 MTP層329は、物理的な信号化リンクを介して基地局制御機(またはインテリジェント基地局404中のその等価な機能)と移動交換センタ415との間の信頼性のある転送サービスを提供する。「layer3」 MTP層328は、リンク障害と同様にリンク活性および非活性機能を処理する。SCCP層327は、BSSMAPエンティティ325およびDTAPエンティティ323,324に対し、基地局制御機(またはインテリジェント基地局404中のその等価な機能)と移動交換センタ415との間の論理信号化接続を確立しかつ管理し、加えてそれらに接続サービスを提供する。
【0042】
OTAプロセッサ302のオーバジエア(OTA)プロトコル層311および「layer2」OTA層313は、利用者局(移動または固定のいずれか)とのオーバジエア通信に必要な機能をまとめて管理する。その物理層で、様々な異なるオーバジエア・プロトコルがインテリジェント基地局制御機404と共同して用いられてもよく、そのようなプロトコルの例は図9,10に示されており後により詳細が述べられる。
【0043】
信号化およびプロトコルの機能性に関する詳細が、図3,4を参照して、最初にMTP,SCCPおよびBSSMAP機能から説明される。インテリジェント基地局制御機404の「layer2」MTP層329は、信頼性があり、連続しかつフロー制御されたA−インターフェイスの信号化メッセージの転送に関連した機能および手続を信号化リンクを介して処理する。より高位レベルによって配布された信号化メッセージは信号化リンクを介して可変長「信号ユニット」で転送される。「layer2」MTP層329は、(フラグ制限を禁止するためのビット・スタッフを用いて)フラグによって信号ユニットの境界を定め、各信号ユニットに含まれるチェック・ビットによるエラー検出を実行する。各信号ユニット中の明示のシーケンス番号(explicit sequence number)は、受信のための明示の確認(acknowledgement)の使用とともに、信号ユニットの連続化の制御を支援する。エラー訂正は、適切に受信されなかった信号ユニットの再送信によって処理される。信号化リンクの故障は、信号ユニットのエラー速度を監視するによって検出され、「layer2」MTP層329は、故障の時点で信号化リンクの回復に責任を負う。「layer2」MTP層329によって使用される手続は、ある局面において、GSM勧告08.06(CCITT勧告Q.703に関連する)に基づくが、そこに説明されているとおりに全て参考のためここに包含される。
【0044】
インテリジェント基地局制御機404の「layer3」MTP層328は、メッセージのルーティング、信号トラフィックおよび信号化リンクの管理機能を提供する。さらに詳しくは、「layer3」MTP層328は、出(outbound)信号化メッセージを信号化リンクへ転送し、入(incoming)信号化メッセージをSCCP層へ転送する。「layer3」MTP層328は、好ましくは多重信号化リンクを管理することができ、そして管理命令上の信号化リンクを禁止しまたは非禁止とする。「layer3」MTP層328は、リンク故障に際して信号化トラフィックを健全な信号化リンクへの切り換えを達成し、前に故障したリンクが活性になると、信号化トラフィックの切り戻しを行う。「layer3」MTP層328によって達成される信号化管理機能は、活性化,非活性化および信号化リンクの復旧を含む。「layer3」MTP層328によって使用される手続は、ある局面において、GSM勧告08.06(CCITT勧告Q.704に関する)に基づくが、そこに説明されているとおりに全て参考のためここに既に包含されている。
【0045】
インテリジェント基地局制御機404のSCCP層327は、インテリジェント基地局制御機404と移動交換センタ415との間の信号化メッセージをサポートする。BSSMAPエンティティ325、DTAP移動管理(MM)エンティティ324およびDTAP接続管理(CM)エンティティ323は、全てインテリジェント基地局制御機404のSCCP層327を用いる。SCCP層327は、接続志向(connection-oriented)および接続なし(connectionless)の双方のサービスを提供する。SCCP層327によって使用される手続は、GSM勧告8.06(CCITT勧告Q.711-Q.714に関連する)に述べられており、ここに参考のため包含される。他の事項について、GSM勧告8.06は、接続なしサービスに対しクラス0SCCPの使用を、接続志向のサービスに対してはクラス2SCCPを特定する。
【0046】
SCCP層327の接続なしサービスはBSSMAPエンティティ325によって用いられる。接続志向のサービスは、BSSMAPエンティティ325,DTAP−MMエンティティ324およびDTAP−CMエンティティ323によって用いられる。接続志向のサービスに対して、インテリジェント基地局404および移動交換センタ415におけるピアSCCP利用者間のメッセージの双方向転送がSCCP接続を設定することによって達成される。1つのSCCP接続が、1つ以上のトランザクションを有する各利用者(例えば、CPRU402)に対して設定される。SCCP接続がインテリジェント基地局404または移動交換センタ415のいずれかによってSCCP層を経由する命令で設定できるが、しかしながらリンクの開放は好ましくは移動交換センタ415によってのみ開始され得る。特定の実施例では、基本となる接続志向のサービスのみがSCCP層327によって、利用者データに対する順序付けまたはフロー制御なしに、提供される。
【0047】
BSSMAPエンティティ325に対する接続志向の機能は、一般的に関連する呼/トランザクションであり、特定の利用者局(移動局またはCPRU402)をサポートするために用いられる。これらの接続志向の機能は、資源割当て,資源解放,初期利用者局メッセージ,ブロック/非ブロック,グローバル・リセット,ページング,リセット回線およびハンドオーバを含む。接続志向の機能をBSSMAPに対しサポートするために用いられるプロトコル・メッセージは、好ましくはSCCP層327の接続志向サービスを用いて転送される。
【0048】
BSSMAPエンティティ325の接続志向の機能と関連する手続をより詳細に検証すると、資源割当ては、とりわけ、通信の初期立ち上げ中における無線信号化チャネルの割当てを含む。TDDおよび/またはTDMAの側面が用いられる実施例では、タイム・スロットが利用者局によって獲得されると、無線信号化チャネルの割当てが実行される。続いて、呼設定フェイズの間、移動交換センタ415は、資源割当手続を用い、ベアラ資源をその呼に割り当てる。例えば、移動交換センタ415はインテリジェント基地局404にBSSMAP ASSIGNMENT REQUESTメッセージを送ることにより資源を割り当てることを要求し、そのメッセージは要求されるベアラ資源の詳細(例えば、音声/データ速度,チャネル・タイプなど)、およびインテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間で用いられるべき地上ベアラ・チャネルに関する情報を含む。それに応答して、その後インテリジェント基地局404はいくつかのアクションを起こす。インテリジェント基地局404は、その呼に対して要求されたあらゆるトランスコーディング・ユニット資源(図1に示されるような、トランスコーディング・ユニット112が使用されるならば)のみならず、IBS/MSCインターフェイス(例えば、A−インターフェイス419)のために要求されたベアラ地上資源を破棄する。インテリジェント基地局404は、オーバジエア接続のためにその呼に要求されたベアラ無線資源を割り当てる。インテリジェント基地局404は、要求されたあらゆる信号化をトランスコーディング・ユニットで実行して、もし適用可能なら、同期化させて呼処理のために準備し、割り当てられた無線チャネルをインテリジェント基地局404および移動交換センタ415にリンクする地上チャネルに接続することによって、インテリジェント基地局404を介してそのベアラ経路をスイッチする。その割当手続の完了により、インテリジェント基地局404から移動交換センタ415へBSSMAP ASSIGNMENT COMPLETEメッセージを送ることによって、移動交換センタ415に信号を送る。
【0049】
CPRU402と移動交換センタ415との間の接続管理(CM)レベルで呼/トランザクションの解放後、またはインテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間の移動管理(MM)手続の完了後に、資源解放が実行される。ここに述べられたある実施例では、呼資源を解放するために、移動交換センタ415は、インテリジェント基地局404に呼/トランザクションのための無線および地上資源が解放されることを要求するBSSMAP CLEAR COMMANDメッセージを送る。その後、インテリジェント基地局404は、開放された無線資源を獲得するために内部(例えば、Notes)インターフェイス上で信号化を開始し、インテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間のあらゆるインターフェイス419上の地上資源を解放し、CLEAR COMPLETE BSSMAPメッセージを移動交換センタ415へ戻す。CLEAR COMPLETE BSSMAPメッセージの受信で、移動交換センタ415は、その後、呼/トランザクションのためのSCCP信号化リンクを開放する。並行して、CPRU402およびインテリジェント基地局404は、呼/トランザクションのために使用中の無線資源を解放するために協力する。
【0050】
インテリジェント基地局404で起こった何らかの理由ために、無線チャネル開放が要求される場合、インテリジェント基地局404は、BSSMAP CLEAR REQUESTメッセージを移動交換センタ415へ送り、内部(例えば、Notes)インターフェイス上で資源開放を開始する。移動交換センタ415およびインテリジェント基地局404がCLEAR COMMAND−CLEAR COMPLETE交換に入るとともに、A−インターフェイス上での開放プロセスは継続し、SCCP信号化リンクの開放に続く。
【0051】
インテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間の信号化リンクのためのSCCP接続の確立が起こると、インテリジェント基地局404は、初期「layer3」メッセージ(例えば、MMまたはCM SERVICE REQUEST,LOCATION UPDATING REQUEST,IMSI DETACH,またはRR PAGING RESPONSE)をBSSMAP COMPLETE LAYER3 INFORMATIONメッセージの一部として手渡す。初期「layer3」メッセージは、関係するSCCP接続要求(CR)メッセージの一部として移動交換センタ415へ運ばれる。
【0052】
インテリジェント基地局404は、BSSMAP手続を用いて、インテリジェント基地局404でブロックされている地上回線を移動交換センタ415に通知し、その後移動交換センタは呼のためのこのような地上回線(地上回線で進行中の呼はそのブロッキングに影響されない)を割り当てることを控える。呼の設定の一部として、もし伝送地上資源がインテリジェント基地局404でブロックされていることを示すBSSMAP ASSIGNMENT COMMANDをインテリジェント基地局404が受信するなら、インテリジェント基地局404は、資源はブロックされかつ移動交換センタ415との回線に対しブロッキング手続を繰り返すことを示すケース・コードを有するBSSMAP ASSIGNMENT FAILUREメッセージを移動交換センタ415に戻す。地上回線は、多くの理由、例えば、回線の使用を不可にする動作およびメインテナンス調停、回線を不可にする装置故障、または地上資源から無線資源へのアクセス不能を含む理由によってブロックされ得る。ブロッキング動作は非ブロッキング手続によって戻される。
【0053】
ある実施例では、ブロッキングは、インテリジェント基地局404から移動交換センタ415への影響をうけた回線を認識して、BSSMAP Block Messageの送信によって開始される。BSSMAP Block Messageの送信後、インテリジェント基地局404は、その認識された回線を使用のために移動交換センタ415によって選択されること許容しないが、言及されたように、その回線上で進行中のどのような呼もそのブロッキング手続によって影響を受けないであろう。移動交換センタ415はBSSMAP Block Acknowledgement Messageで応答する。もしBSSMAP Block Acknowledgement Messageが所定のタイムアウト時間内に受信されないと、インテリジェント基地局404はBSSMAP Block Messageを再送信することができる。第2回目のBSSMAP Block Messageの送信後所定のタイムアウト時間内に受信確認が受信されない場合、インテリジェント基地局404は、その影響を受けた回線を「被ブロック(blocked)」と記録し、オペレーション・アドミニストレーションおよび管理(OA&M)センタへ警告を送る。
【0054】
ブロッキング解除は、インテリジェント基地局404から移動交換センタ415への影響をうけた回線を認識して、BSSMAP Unblock Messageの送信によって開始される。BSSMAP Unblock Messageの送信後、インテリジェント基地局404は、ブロックされた回線を開放し、移動交換センタ415によって使用可能にする。移動交換センタ415はBSSMAP Unblock Acknowledgement Messageに応答する。第2回目のBSSMAP Unblock Messageの送信後所定のタイムアウト時間内に受信確認が受信されない場合、インテリジェント基地局404は、その影響を受けた回線を「ブロック解除(unblock)」と記録する。
【0055】
呼が設定される間、もしインテリジェント基地局404でブロックされている伝送地上資源を認識して、インテリジェント基地局404がチャネル割当命令(例えば、BSSMAP Assignment Command Message)を移動交換センタ415から受信するならば、その後インテリジェント基地局404はBSSMAP Assignment Failure Messageを移動交換センタ415へ、資源はブロックされていることを示す意見を付して戻す。その後、インテリジェント基地局404は認識された回線のためのブロッキング手続を移動交換センタ415と実行する。
【0056】
BSSMAPエンティティ325によって実行される他の機能は、グローバル・リセット手続で、それはインテリジェント基地局404および移動交換センタ415を障害時に初期化するために用いられる。業務参照情報の損失となるインテリジェント基地局404での障害時に、BSSMAP Reset Messageはインテリジェント基地局404によって移動交換センタ415へ送られる。移動交換センタ415は、影響を受けた呼を開放し、影響を受けた参照(reference)を消去し、全ての回線をアイドル状態に置く。所定の保護期間後に、移動交換センタ415はBSSMAP Reset Acknowledgement Messageをインテリジェント基地局404へ送る。他方、移動交換センタ415での障害時に、BSSMAP Reset Messageはインテリジェント基地局404へ送られる。インテリジェント基地局404は影響を受けた呼を開放し、影響を受けた参照を消去する。その後、インテリジェント基地局404は、ブロックされた全ての回線に対し上述したBSSMAPブロッキング手続を移動交換センタ415と行う。所定の保護期間後、インテリジェント基地局404はBSSMAP Reset Acknowledgement Messageを移動交換センタ415へ戻す。
【0057】
リセット手続がまた説明される。もし異常なSCCP接続開放に起因して、回線が移動交換センタ415でアイドル状態に置かなければならない場合、その時移動交換センタ415はBSSMAP Reset Circuit Messageをインテリジェント基地局404へ送る。インテリジェント基地局404回線をアイドル状態に置き、BSSMAP Reset Circuit Acknowledgement Messageを移動交換センタ415へ送る。もし回線がインテリジェント基地局404で「被ブロック」と記録されているならば、その時、インテリジェント基地局404はBSSMAPブロッキング手続をその回線のために実行する。
【0058】
ページングおよびハンドオーバ機能が、また、BSSMAP層を介して実行される。移動交換センタ415からのページング・メッセージはBSSMAP層を介して接続なしメッセージとして送られる。インテリジェント基地局404は受信したPaging Request Messageを内部Page「Note」へ変換し、インテリジェント基地局404内の内部Notesインターフェイスを介して転送し、続いてインテリジェント基地局404のOTAプロトコル層311によって処理する。
【0059】
必要ではないが、ハンドオーバ機能は無線ローカル・ループ構造401中で実行される。もし利用者局(例えばCPRU402)の全てが移動でないなら、その際ハンドオーバが提供される必要はない。しかしながら、ある実施例においては、固定された無線ローカル・システムで発生するかもしれない干渉を扱うため、あるいはもし望むなら固定利用者局のみならず移動利用者局にも提供するために追加機能として加えられてもよい。もしハンドオーバが提供されるなら、その際ハンドオーバのためのGSM「A−インターフェイス」信号化手続がBSSMAP層(例えば、図4に示されている)で実行される。BSSMAP層を介して受信された信号化メッセージは、インテリジェント基地局404で内部Notesインターフェイスのために対応する内部信号化メッセージ上に作成される。ハンドオーバに関する詳細は図5と関連して後述される。後に述べられるように、ハンドオーバは途中での処理が行なわれなくても(transparent)または行なわれても(non-transparent)よい。もし途中処理のないハンドオーバが実行されるなら、2つのインテリジェント基地局404間のハンドオーバは移動交換センタ415による最小の仲裁を必要とし、インテリジェント基地局404はBSSMAP Handover Performed Messageを移動交換センタ415へ送信し、ハンドオーバの完了を示す。他方、もし途中処理の行なわれるハンドオーバが実行されるなら、その際インテリジェント基地局404間のあらゆるハンドオーバは(図11の1109または図12の1209のような)基地局制御機間のハンドオーバに類似して移動交換センタ415に現れるであろう。このような場合では、A−インターフェイスの内部基地局制御機ハンドオーバ信号化手続がこのような途中処理の行なわれるハンドオーバに対して使用される。
【0060】
また、移動管理機能が無線ローカル・ループ構造401内で提供される。位置更新手続は、CPRU402が最初に、あるいはインテリジェント基地局404および/または移動交換センタ415によって周期的に電源投入を行うとき、登録要求によって開始される。登録要求に対して、Location Update Request MessageがDTAP−MMによって作成され、GSM A−インターフェイス信号化手続を用いて移動交換センタ415へ送信される。移動交換センタ415は、登録要求を受理するか拒否するかに依存して、Location Update Accept MessageまたはLocation Update Reject Messageで応答する。移動交換センタ415は、位置更新手続内における認証手続を開始することを選択する。利用者が(例えば、CPRU402の電源ダウンで)登録を解除する場合、インテリジェント基地局404はA−インターフェイスを介してIMSI分離(detach)手続を実行する。「IMSIが分離された」状態において、移動交換センタ415はインテリジェント基地局404ページ・メッセージを転送せず、それによりページング資源を保護する。
【0061】
移動管理層(図4に示されたDTAP−MMエンティティ324を含む)は、また一組の接続管理機能を、呼制御,付加サービス,および短メッセージ・サービスのような機能を含めて、オーバレイ接続管理(CM)エンティティへ提供する。この移動管理機能のセットは、移動管理(MM)接続によってGSM中に形成されている。
【0062】
CMエンティティが呼開始メッセージを発行すると、インテリジェント基地局404は、MM接続手続を接続管理(CM)エンティティに対して開始する。内部Set Linkメッセージ(Note)がインテリジェント基地局404中の内部インターフェイスを介して内部Notesプロトコル層312からOTA側に届けられると、接続管理呼制御(CM−CC)呼に対して、MM接続手続が開始する。Set Linkメッセージに応答して、移動管理(MM)層は制御管理(CM)Service Request Messageを移動交換センタ415へ送り、呼開始を始める。接続管理付加サービス(CM−SS)Register MessageがCPRU402からインテリジェント基地局404によって受信されると、接続管理付加サービス(CM−SS)呼に対して、移動管理(MM)接続手続が開始される。これに応答して、移動管理(MM)層は、CM Service Request Messageを移動交換センタ415へ送る。移動管理トランザクション(例えば、CPRU402とのハンドオーバ)の完了で、DTAP−CMエンティティ323は移動管理手続が首尾よく完了したことを通知され、Register Messageを移動交換センタ415へ転送する。もし移動交換センタ415が認証や信号暗号化のような特別の動作を呼設定の一部として行うことを決める場合、このような動作は移動管理接続のハンドシェイクの中で実行される。ある実施例では、定められた利用者に対する全ての接続管理トランザクションは移動交換センタ415で同じ内蔵SCCP接続を用いる。
【0063】
認証手続は呼設定または位置更新の一部として、あるいは移動交換センタ415によって独立して実行されてもよい。認証手続が呼設定または位置更新手続と独立して開始される場合において、SCCP接続はインテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間でまず確立し、認証信号化メッセージを送る。呼設定または位置更新手続の一部として実行される認証に対して、移動交換センタ415は、認証手続を使用に対し「N試行に1回」基準で実行し、別の言葉では、認証手続は呼設定または位置更新手続のあらゆる機会に対しては行なわれない。
【0064】
MM層によって提供される他の接続管理機能は、認識手順(identification procedure)および中断手続(abort procedure)を含む。認識手順は、移動交換センタ415によって起動され、CPRU402がネットワークに特定の認識パラメータを提供するのを要求する。中断手続は、定められた利用者に対し、移動交換センタ415によって行なわれ確立された全ての移動管理接続のみならず、進行中のあらゆる移動管理接続の確立を中断する。移動交換センタ415は、Abort Messageをインテリジェント基地局404に送信することによって中断手続を開始する。インテリジェント基地局404がAbort Messageを受信すると、進行中のあらゆる移動管理(MM)接続確立手順を中断し、利用者に対し既存の全ての移動管理接続を開放する。それはまた、内部NotesインターフェイスおよびOTAインターフェイス上の信号化を開始させ、利用者に対し進行中の全ての接続管理トランザクションを開放するようにCPRU402上の接続管理(CM)層に要求する。
【0065】
様々な接続管理機能がインテリジェント基地局404のDTAP−CMエンティティ323(図3をみよ)によって提供される。しかしながら、DTAP−CMエンティティ323は、主に中継機能を行い、実際にはメッセージの処理を行わないで、CPRU402と移動交換センタ415との間の接続管理(CM)プロトコル・メッセージを中継する。DTAP−CMエンティティ323によって提供される接続管理機能の中には、呼設定の利用者終了がある。接続管理呼制御(CM−CC)層のSetup Messageがインテリジェント基地局404で移動交換センタ415から受信されると、インテリジェント基地局404のDTAP−CMエンティティ323は設定要求を格納し、オーバジエア・インターフェイス403上の信号化リンク確立を開始する。ひとたびリンク確立が完了すると、DTAP−CMエンティティ323はSetup Messeageを引き出し、CPRU402へ転送する。DTAP−CMエンティティ323によって提供された他の接続管理機能は、付加サービスの登録手続である。接続管理の付加サービス(CM−SS)Register MessageがCPRUから登録付加サービスへ受信される場合、DTAP−CMエンティティ323はその要求を格納し、移動管理(MM)層で移動管理(MM)接続手続を開始する。ひとたび移動管理接続手続が完了すると、Register Messageが取り出され、インテリジェント基地局404によって移動交換センタ415へ転送される。
【0066】
無線ローカル・ループ構造402内のCPRU402へのアドレス指定は、フル移動システムでアドレス指定するのに類似する、すなわち、ユニークな個人識別番号(personal identification numbers:PID)または国際移動加入者識別子(international mobility subscriber identifiers:IMSI)を用いて、CPRU402、および/または、CPRU402に対する装置識別子としての装置加入者番号(equipment subscriber number:ESN)または国際移動装置識別子(international mobile equipment identifier:IMEI)の利用者を識別する。無線ローカル・ループ構造402と関連して用いられるアドレス指定の技術および原則は1995年9月22日に出願された米国特許出願番号第08/532,466号に開示されており、そこに説明されているとおりに全て参考のためここに包含される。
【0067】
無線ローカル・ループ・システムにおける各インテリジェント基地局404に対し、基地局識別子が好ましくは提供される。同様に、各セル(無線ローカル・ループはセルラ・システムの一部として配置されると仮定して)に対し、好ましくはセル識別子が提供される。セル識別情報は、好ましくはA−インターフェイス419を介するメッセージ中に付随して送られる完全なGSMセル識別値をインテリジェント基地局404が形成するのに十分である。さらに、既存の基地局404がどのセルを制御するかを示すために、セル−基地局の地図化が好ましくは提供される。
【0068】
ロケーション・エリア(location area)は、好ましくはそのシステムのオペレーション・アドミニストレーションおよび管理(OA&M)エンティティを介して構成される。GSMの専門用語では、ロケーション・エリアはセルのグループである。一般に、各移動交換センタ415は1つまたはそれ以上のロケーション・エリアを制御する。ロケーション・エリアに関する情報は、インテリジェント基地局404と移動交換センタ415との間のトランザクション中のみならずオーバジエア放送で送信されてもよい。
【0069】
インテリジェント基地局のプロトコル構造301内のインターワーキング機能310,320(図3をみよ)は、内部基地局メッセージ(Notesと称される)とA−インターフェイス419を介して送られたメッセージとの間の変換機能を提供する。インターワーキング機能310,320は、内部および外部基地局インターフェイスを介して送られた手続、メッセージおよび情報要素に適用する。さらに詳しくは、これらの機能は、内部(Notes)基地局のプロトコルに収容された無線資源管理の信号化とA−インターフェイス419を介するBSSMAPの信号化との間のインターワーキング、内部(Notes)基地局プロトコル内の移動管理の信号化とA−インターフェイス419上の移動管理(MM)層の信号化との間のインターワーキング、およびインテリジェント基地局404を介するCPRU402と移動交換センタ415との間の接続管理(CM)メッセージの中継、を含む。これらのCMメッセージは、内部(Notes)基地局インターフェイスを介するTransport Messages(Transport Notesとも称される)として、またA−インターフェイス419を介するDTAPメッセージとして伝送される。
【0070】
オペレーション・アドミニストレーションおよび管理(OA&M)機能は、インテリジェント基地局のプロトコル構造301内のライン・プロセッサ303によって提供される。好ましくは、インテリジェント基地局404を制御する基地局制御機はないので、ライン・プロセッサ303は、一方で、運営および保守センタ(OMC)(図示せず)によって管理されるOA&Mの代理として動作する。他方、ライン・プロセッサ303はOA&M機能をインテリジェント基地局404のOTAプロセッサ302(図3を見よ)に対し調整する。一般的なレベルで、ライン・プロセッサ303は、2つのカテゴリのOA&M機能、すなわち、(1)インテリジェント基地局404内のライン・プロセッサ303自身の物理的および論理的エンティティに関するOA&M、および(2)インテリジェント基地局404のOTAプロセッサ302に対するOA&Mの協調、を有する。OTAプロセッサ302はライン・プロセッサ303と管理者−代理者の関係における代理者として動作し、OA&M機能それ自身に対して実行する。
【0071】
図6は、本願発明の1またはそれ以上の局面に関する無線ローカル・ループ・システムの別の実施例における図である。図6に示されるように、無線ローカル・ループ・システム601は、1つまたはそれ以上のインテリジェント基地局404(図1に示されたインテリジェント基地局104または図4に示されたインテリジェント基地局404)からなり、それは様々なCPRU602(図1に示されたCPRU102または図4に示されたCPRU402)と通信を行う。各インテリジェント基地局604は、トランスコーダおよび速度アダプタ装置(TRAU)612および信号化転送ポイント(signaling transfer point:STP)装置620を経由して移動交換センタ615と通信を行う。インテリジェント基地局604は迂回中継ライン614(例えば、T1またはフラクショナルT1ラインで構成されてもよい)を介してトランスコーダおよび速度アダプタ装置612に接続されてもよく、トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は同様に追加の迂回中継ライン616(例えば、T1またはフラクショナルT1ラインで構成されてもよい)を介して移動交換センタ615に接続されてもよい。移動交換センタ615は、またホーム位置レジスタ(home location register:HLR)631、および電話ネットワーク(PSTN)625に接続されてもよい。
【0072】
動作に関して、インテリジェント基地局604はトランスコーダおよび速度アダプタ装置612と送受信を行う。トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、互いに独立して動作するが1つまたはそれ以上のインテリジェント基地局604の制御下にある多くのトランスコーディング装置のシェルフからなる。各トランスコーディング装置のシェルフは、例えば、92の伝送チャネルまでサポートする。
【0073】
トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、一般にベアラ経路においてある機能のネットワーク側の処理を提供する。これらの機能は、例えば、音声トランスコーディング,ネットワーク側の順方向誤り訂正(forward error correction:FEC),およびネットワーク側のベアラ音声の暗号化および解読化を含む。
【0074】
音声トランスコーディング機能に関して、トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、利用者側から受信した符号化音声データとネットワーク側から受信した「mu−法」で符号化されたパルス・コード変調(pulse-code modulated:PCM)データとの間の双方向変換を提供してもよい。CPRU602におけるボコーダ(図2の代表的なCPRU201の図に示されたボコーダ221のように)は、電話235(図2を見よ)から受信した音声をネットワークへ向けたオーバジエア送信のために圧縮する。逆方向において、CPRU602中のボコーダはCPRU602への伝送するに先立ってオーバジエア音声を解凍(de-compress)する。
【0075】
トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、好ましくは、とりわけ音声符号化器および音声復号化器からなる。トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、ネットワーク(例えば、64キロビット/秒での伝送)からPCM音声データを受信し、CPRU602へ向けた伝送用にこのデータをサブ速度オーバジエア・チャネルへ圧縮する。順方向誤り訂正(FEC)情報は、トランスコーダおよび速度アダプタ装置612でFEC機能によって別々に加えられる。トランスコーダおよび速度アダプタ装置612中の音声復号化器はCPRUからの圧縮された音声データを処理し、このデータを変換し、移動交換センタ615へ向けた送信のために64kbit/sのPCM音声データを生成する。トランスコーダおよび速度アダプタ装置612中の音声復号化器は、インテリジェント基地局604が順方向誤り訂正機能で訂正できない誤りを含むフレームを検出する場合に、予測音声パターンを出力するための補間機能を提供する。トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、また制御トラフィック送信のような必要なときに、A−インターフェイスへの出力を無音化するミュート能力を提供する。
【0076】
順方向誤り訂正(FEC)に関して、利用者−ネットワークの方向において、FEC情報はCPRU602によってメッセージに加えられる。トランスコーダおよび速度アダプタ装置612中のチャネル復号化機能はFEC情報を用い、誤りの存在を検出し、受信したビットを与えて最も可能性のある送信ビットを推定する。ネットワーク−利用者の方向では、トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、ボコーダ機能から受信したフレーム上に順方向誤り訂正を適用する。ネットワーク−利用者の方向におけるFEC符号化は、CPRU602によって達成される。
【0077】
暗号化および解読化に関して、本システムで使用されるベアラ暗号メカニズムは、好ましくは本技術分野によく知られたアルゴリズムであるGSM A5/1アルゴリズムに基づく。ベアラ音声に関して、暗号化および解読化における本システムの2つの端末は、CPRU602およびトランスコーダおよび速度アダプタ装置612である。通信が時間フレームおよび時間スロット(時分割多重接続またはTDMAシステムのようなタイプ、そのような例は図9,10に示されているが、後に述べられる)に分割される一方、暗号化および解読化がフレーム毎の基準で達成される。
【0078】
CPRU602、およびトランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、CPRU602によってフレームを暗号化するために用いられるフレーム番号が、トランスコーダおよび速度アダプタ装置612によって解読するために用いられるフレーム番号と同じであるという感じで暗号化同期を行ってもよく、その逆もまた同じである。GSM A5/1アルゴリズムは、フレーム番号を基準に、フレーム単位を基準として暗号化/解読化マスクを生成することを含む。エラー状態(オーバジエア・リンクまたは迂回中継リンクのいずれかで経験される)に起因する暗号同期化の消失から回復するとき、典型的には、暗号同期化の確立および再確立は呼設定で発生する。暗号同期化が一度確立される(あるいは、このケースでもそうであってもよいが、再確立される)とCPRU602およびトランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、オーバジエアおよび迂回中継インターフェイス上の各フレーム・サイクルに対してそのフレーム番号を増加させる。好ましくは、同じフレーム長(例えば、20ミリ秒)がオーバジエアおよび迂回中継の時間フレームの双方に対して用いられ、その結果各フレーム・サイクル毎にフレーム番号を増加させることにより、2つの端末間におけるフレーム番号の同期化を暗号/解読機能のために通常維持させることができる。
【0079】
特別のインターフェイスは、STP装置620と移動交換センタ615との間でSS7リンクを介して集中A−インターフェイスの信号化を行う。この影響で、トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、SS7リンク672を介する転送のために、STP装置620を通してインテリジェント基地局604へまたはから直接に信号化メッセージを導くことができる。好ましくは、トランスコーダおよび速度アダプタ装置612は、SS7リンク672を介してインテリジェント基地局604と移動交換センタ615との間で途中処理をしない信号化の通過を提供する。他の迂回中継ライン616は、トランスコーダおよび速度アダプタ装置612のOAM&P制御のための信号化を伝える。トランスコーディング装置の機能を呼毎にダイナミックに制御するために、入信号化はトランスコーダおよび速度アダプタ装置612と基地局制御機112との間で達成される。トランスコーダおよび速度アダプタ装置612とインテリジェント基地局604との間で交換される信号化は特定のT1時間スロット(例えば、時間フレームの最初の時間フレーム)中に集中されてもよく、またレベル2のリンク接続の手続を通してDチャネル(LAPD)プロトコルのために制御されてもよい。
【0080】
図7は、無線ローカル・ループ・システム701に対する他の実施例の図である。図7の無線ローカル・ループ・システム701は、図7のシステムが基地局制御機機能を具備していない基地局704を使用することを除いて、図6に示された無線ローカル・ループ・システム601に類似しており、むしろ別の基地局制御機780が基地局704と移動交換センタ715との間に提供される。トランスコーダおよび速度アダプタ装置781は、基地局制御機780の一部として組み込まれる。動作に関して、図6の実施例に関して示されたトランスコーダおよび速度アダプタ装置612が図7の実施例の基地局制御機780内に組み込まれる。トランスコーダおよび速度アダプタ装置781は、図6に対応するものとして、音声トランスコーディング、ネットワーク側の順方向誤り訂正(FEC)、およびネットワーク側におけるベアラ音声の暗号化および解読化などのベアラ経路上の機能であるネットワーク側の処理を、図6の実施例に関して既に述べられたように、提供する。図7の実施例において、A−インターフェイスを介する信号化機能が基地局制御機780に組み込まれ、図6において利用されるSTP装置620を省略する。
【0081】
図5は、無線ローカル・ループ機能およびフル移動機能の双方を有する通信ネットワーク構造の一実施例を示す。図5に示されるように、通信ネットワーク501は、無線ローカル・ループ・サブシステム540および無線移動サブシステム545からなり、その各々は移動交換センタ515に接続する。ある実施例では、無線移動サブシステム545は移動性を完全にサポートするGSM基盤ネットワークからなり、無線ローカル・ループ・サブシステム540として同じ移動交換センタ515を用いることができる。
【0082】
好適な実施例では、図5を再度参照して、無線ローカル・ループ・サブシステム540は、1またはそれ以上のインテリジェント基地局504からなり、それは図1に示されたインテリジェント基地局104およびCPRU102に類似した手法で1またはそれ以上のCPRU502と通信することができる。迂回中継ライン514(例えば、T1ラインであってもよい)は、インテリジェント基地局504をトランスコーダおよび速度アダプタ装置(TRAU)512に接続し、図1に示されたのと同じ目的を与える。トランスコーダおよび速度アダプタ装置512は、迂回中継ライン514のようにT1ラインであってもよいが、別の迂回中継ライン516を経由して移動交換センタ515に接続される。
【0083】
無線移動サブシステム545は、固定または移動利用者局522と通信を行う1またはそれ以上の基地局524からなる。好ましくは、基地局524はGSM通信プロトコルに従って動作するが、その基地局524は他の通信プロトコルに従って動作してもよい。基地局524は、例えばT1ラインで構成されてもよいが、迂回中継ライン528を経由して基地局制御機527に接続される。基地局制御機527は移動システムの運営および保守センタ(OMC)528に接続される。基地局制御機527は、また迂回中継ライン538のようにT1ラインで構成されてもよいが、迂回中継ライン539を経由して移動交換センタ515に接続される。
【0084】
移動交換センタ515自身、好ましくは、無線通信システム501の動作および機能を向上させる多くの他のシステム・コンポーネンツにリンクされる。このように、移動交換センタ515は、図5に示されるように、短メッセージ・サービス(SMS)システム532およびホーム位置レジスタ/装置識別レジスタ531のみならず、グローバル・システム動作および保守センタ(OMC)530に接続される。
【0085】
ある実施例では、無線ローカル・ループ・サブシステム540は、ある移動管理機能(登録、認証およびそれに類似するもの)、およびインテリジェント基地局504間の移動ハンドオフをサポートするように構成される。2つの異なったタイプのハンドオフ手続の例が図8A−図8Cに示される。図8Aにおいて、(移動局のような)利用者802は、オーバジエア(OTA)通信リンク823を介してインテリジェント基地局804aと通信する過程にある。OTA通信リンク815を介して進行中の呼をサポートするために、インテリジェント基地局804aは信号化チャネル824およびベアラ・チャネル825を介して移動交換センタ815と通信を行う。この時点では、図8Aに示される利用者802と第2基地局804bとの間には通信は行われていない。
【0086】
利用者局802のハンドオーバが必要となりかつ所望されるとき、新しいオーバジエア(OTA)通信リンクが目標インテリジェント基地局804bと確立される。新しいOTA通信リンクは、利用者局802の起動またはインテリジェント基地局804bの起動のいずれかで確立される。好適な実施例では、新しいOTA通信リンクは、例えば、1994年8月31日に出願された米国特許出願番号08/284,053に説明されている技術に従って、利用者局802の起動で確立され、そこに説明されているとおりに全て参考のためここに包含される。このような実施例では、インテリジェント基地局804bは、通信可能な1またはそれ以上の時間スロットに一般的なポーリング信号を送信し、利用者局802は利用者局802を識別する一般的な応答メッセージを送信することにより通信可能と示す時間スロット中でその一般的なポーリング信号に応答する。
【0087】
ある実施例では、インテリジェント基地局804a,804b間のあらゆるハンドオーバは移動交換センタ815に可視的(途中処理がない)である。このような実施例の好ましいバージョンでは、利用者局802は新しいOTA通信リンク843を、図8Bに描かれているように、目標インテリジェント基地局804bと確立する。目標インテリジェント基地局804bは、ハンドオーバが要求され、その時呼が目標インテリジェント基地局804bへ転送されることを、移動交換センタ815および/またはソース・インテリジェント基地局804aに通知する。結果として、信号化チャネル844およびベアラ・チャネル845は移動交換センタ814と目標インテリジェント基地局804bとの間で確立され、進行中の呼をサポートする。ある局面において、図5の基地局制御機527に類似し、基地局制御機の容量内で動作して2つのインテリジェント基地局804a,804bの各々が可視的であるので、移動交換センタ815は内部BSC(基地局制御機)ハンドオーバとしてそのハンドオーバを参照する。その結果、ハンドオーバ手続は、内部BSCハンドオーバに対してA−インターフェイスの信号化にオーバヘッドを発生する。しかしながら、たとえあったとしても、ごく僅かであるが、このようなタイプのハンド−オーバ手続をサポートするためには、ハードウェア変更が必要とされる。
【0088】
図8Cは、定義された端末群(clusters)内のインテリジェント基地局間のハンドオーバが移動交換センタ815にとって非可視的に行われるハンドオーバの手続、すなわち、A−インターフェイス上で発生しなければならないBSCに関連するハンドオーバに対して通常要求されるハンドオーバの信号化をしないで、行われるハンドオーバの手続を図示する。図8Cのハンドオーバ手続をサポートするために、インテリジェント基地局804a,804bは、それらの間で物理的な接続性を有することが望ましく、その結果インテリジェント基地局804a,804b間のハンドオーバの信号化は直接に発生する。図8Cによって図示されるハンドオーバ手続において、ハンドオーバ信号化メッセージがインテリジェント基地局804a,804b間の物理的な接続を用いてそれらの間で交換され、その時ソース・インテリジェント基地局804aはA−インターフェイス信号化チャネル864およびベアラ・チャネル865を図8Cに示された信号化チャネル867およびベアラ・チャネル866、それらは2つのインテリジェント基地局804a,804bを接続する物理的リンクを介して結ばれるが、それらを経由して目標インテリジェント基地局804bへ通過させる。第1インテリジェント基地局804aは、それを通して呼が起こるが、その呼に対してアンカー(anchor)基地局となり、第2インテリジェント基地局804bはリレー(中継)基地局となる。通話保留時間のリマインダに対して、利用者局802と移動交換センタ815との間の信号化およびトラフィックのための経路はインテリジェント基地局804a,804bの双方を通り、アンカー・インテリジェント基地局804aは呼の制御を放棄することはない。この試みによる利点は、インテリジェント基地局804の定義された端末群内で、インテリジェント基地局804間のハンドオーバがA−インターフェイスを介して要求される重要な信号化なしに起こり、移動交換センタ815上のハンドオーバの負荷を軽減させる結果となることである。比較的単純なプロトコルが、ハンドオーバ状態を処理するために、インテリジェント基地局804間に要求される信号化を処理するために用いられ得る。
【0089】
図9および図10は、CPRU102(402)を含む基地局102(404)と様々な利用者局との間の通信に用いられる現実の2つのフレーム構造を示すタイミング図である。図9で示されるフレーム構造では、時分割多重接続(time division multiple access:TDMA)およびスペクトラム拡散通信の特徴が用いられる。図9に示されるように、ポーリング・ループ980(「メジャー・フレーム」とも呼ばれる)は、複数の時間スロット981(「マイナー・フレーム」とも呼ばれる)から構成される。各マイナー・フレーム981は、基地局(例えば、セルラ局)と利用者局(固定または移動利用者)との間の時分割多重(time division duplex:TDD)のためのチャネルを提供する、すなわち、基地局104(404)は利用者局(CPRU102または402)へ送信し、利用者局104は同じマイナー・フレーム981内で返信する。より詳しくは、図9におけるポーリング・ループ980の一部を拡大する図に示されるように、マイナー・フレーム981は、基地送信983に先行する移動または利用者送信982を含む。マイナー・フレーム981は、また利用者送信982に先行する可変無線遅延ギャップ984を含み、ターンアラウンド・ギャップ988およびガード・タイム・ギャップ989が続く。ギャップ989の後に、別のターンアラウンド・ギャップ993が続く。利用者送信982は、プリアンブル985、プリアンブル音響ギャップ986、利用者メッセージ・インターバル987からなる。基地送信は、プリアンブル990、プリアンブル音響ギャップ991、基地メッセージ・インターバル987からなる。
【0090】
図10に示される別のフレーム構造において、周波数分割多重接続(frequency division multiple access:FDMA)およびTDMAが使用される。図10に示されるように、第1周波数帯1060が基地−利用者送信のために基地局109に配分され、他の周波数帯1061が利用者−基地送信のために利用者局(例えば、CPRU、ハンドセット、または他の無線装置)に配分される。繰り返しメジャー・フレーム(または「ポーリング・ループ」)1051は、各周波数帯1060を介する通信用に定義される。複数の(例えば、16)多重時間スロットが通信に利用可能である。基地時間スロット1052および利用者時間スロット1053の双方は、繰り返しメジャー・フレーム1051内に定義され、好ましくは、利用者時間スロットは所定の時間量(例えば、メジャー時間フレーム期間の半分)だけ基地時間スロットに遅れる。この時間遅延あるいはスロット・オフセット1055により、利用者局の時間は基地周波数帯1060を介して割り当てられた基地時間スロット1052中の送信を受信し、基地−利用者送信を処理し、送信/受信周波数のスイッチ、そして逆リンク送信を送信するために全時間フレーム期間を待つ必要がなく、対応する利用者時間スロット1053中で逆リンク送信を送信することができる。
【0091】
基地局104(または404)とCPRU102(または402)との間の無線通信のための実際のフレーム構造が図9および図10に示され、それに関連する詳細およびプロトコルが概略的に上述され、他のフレーム構造および関連するプロトコルが代わりに用いられてもよい。広範囲のフレーム構造およびプロトコルがここに述べられた様々な無線通信ネットワーク構造に利用可能であることは、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【0092】
好適な実施例では、基地局104(または404)は、セル分離のためにFDMA,TDMA,および/またはCDMAの特徴を利用するセルラ・ネットワークの一部である。実際の実施例では、TDMAを通して、利用者は分離され、多重接続が達成される。周波数分割多重(frequency division duplexing:FDD)が複数の全二重の利用者を許容するために使用され、共通のRF無線周波数を共用する。セルラ・ネットワークにおける隣接するセルは、予め決められた1組の周波数チャネルの1つが割り当てられ、7つの符号再使用パターンを用い、セル間の分離を達成する。直接シーケンス・スペクトラム拡散送信は、CPRU102(または402)を含めて基地局104およびセル内の利用者によって用いられる。スペクトラム拡散通信は、同じ程度の近接さで動作する他のシステム(例えば、PCSシステム)に関するのみならず、セル間の干渉を減少させる。隣接する端末群のセルは、直交または直交に近い拡散符号を含む様々な干渉拒絶技術を用い、電力制御、指向性アンテナおよび時間スロット変換(time slot interchange:TSI)を制御する。
【0093】
通信チャネルは、好ましくは要求に基づいてCPRU102(または402)に割り当てられるが、ある実施例では、事前割当であってもよい。オーバジエア通信チャネルの動的割当ての利点は、より多くの利用者がサポートされるということである。図10に示されるプロトコルに対し、オーバジエア通信チャネルは、好ましくはCPRU102(または402)から基地局104(または404)への要求に基づき割り当てられる。オーバジエア通信チャネルの割当ては基地局102と通信する移動利用者(もしあれば)に対するのと同じように、すなわち、基地局102が一部であるネットワークに対するセルラ通信プロトコルに従って、実行される。例えば、オーバジエア通信チャネルは、専用制御チャネルの補助で割り当てられる。また、オーバジエア通信チャネルは、例えば1995年6月5日に出願された米国特許出願番号08/463,220号公報に記述された技術に類似のものに従って割り当てられてもよく、そこに説明されているとおりに全て参考のためここに包含される。オーバジエア通信チャネルを配分しまたは割り当てるための他のあらゆる適切なメカニズムが用いられてもよい。
【0094】
本願発明のある特徴に従うローカル・エリア通信システム(例えば、無線通信ローカル・ループ・システム)は、PBXまたはKTSからネットワークへ陸上線接続を要求するシステムと比較して、遠隔および/または郊外地域に比較的容易に展開することができる。無線接続通信装置からPBXまたはKTSへ接続することに加え、遠隔地に配備されたローカル・エリア通信システムは、比較的少ない余分な展開努力で(長距離接続を含めて)無線ネットワークの利点を獲得することができる。
【0095】
本願発明の好適な実施例がここに記述される一方、本願発明の概念および範囲内にある多くの変形が可能である。このような変形は、本明細書および図面の精査すれば、本技術の通常の能力を有する者にとって明瞭となるであろう。したがって、本発明は、係属するあらゆる請求項における精神および範囲内に制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の1つまたはそれ以上の局面にかかる無線ローカル・ループ・システムを示す図である。
【図2】 好適な顧客宅内遠隔装置(CPRU)の機能ブロック図である。
【図3】 好適なインテリジェント基地局の内部プロトコル構造を示す図である。
【図3A】 インテリジェント基地局のハードウェア・ブロック図である。
【図4】 GSM機能の特徴を使用する無線ローカル・ループ・システムのプロトコル構造の図である。
【図5】 移動および非移動利用者の双方をサービスする無線通信システムの図である。
【図6】 トランスコーダおよび速度アダプタ装置が複数のインテリジェント基地局に接続される無線ローカル・ループ通信システムの図である。
【図7】 複数の基地局に接続された基地局制御機を使用する無線ローカル・ループ通信システムの図である。
【図8A】 図5に示される通信システムのような移動利用者局をサポートする無線通信システム内でのハンドオフを示す図である。
【図8B】 図5に示される通信システムのような移動利用者局をサポートする無線通信システム内でのハンドオフを示す図である。
【図8C】 図5に示される通信システムのような移動利用者局をサポートする無線通信システム内でのハンドオフを示す図である。
【図9】 無線ローカル・ループ・システムに関連して用いられるものとして、多重アクセス通信をサポートする実際のエアー・フレーム構造用のタイミング図である。
【図10】 無線ローカル・ループ・システムに関連して用いられるものとして、多重アクセス通信をサポートする他のエアー・フレーム構造用のタイミング図である。
【図11】 GSM移動システム用のプロトコル構造の図である。
【図12】 GSMおよび非GSM要素の結合を用いる移動システムのためのプロトコル構造の図である。
Claims (37)
- 通信システムにおいて、
第1送信機および第1受信機を有する無線装置と、
第2送信機および第2受信機、オーバジエア・プロセッサ、ライン・プロセッサおよび内部信号化プロトコル層を含む第1インテリジェント基地局であって、前記オーバジエア・プロセッサは前記第1インテリジェント基地局と前記無線装置との間の通信を無線通信チャネルを介して管理し、前記ライン・プロセッサは基地局サブシステム管理適用部(BSSMAP)、信号化接続制御部(SCCP)、およびメッセージ転送部(MTP)を含み、前記内部信号化プロトコル層は前記オーバジエア・プロセッサと前記ライン・プロセッサとの間の信号化情報の通信を許容する、第1インテリジェント基地局と、
前記無線装置に接続された非無線装置であって、前記非無線装置は前記無線装置を用いて前記第1インテリジェント基地局と情報を交換する、非無線装置と、
インターフェイスを介して前記第1インテリジェント基地局に結合された移動交換センタと、
から構成されることを特徴とする通信システム。 - 前記第1インテリジェント基地局と前記移動交換センタとの間に介在するトランスコーディングおよび速度アダプタ装置をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- 前記非無線装置および前記無線装置は、RJ−11インターフェイスを介して通信を行うことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- 前記無線装置は、RJ−11インターフェイスおよびデータ・インターフェイスを含み、前記データ・インターフェイスはデジタル・データを送信しおよび受信することを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- 前記第1送信機および前記第2送信機は各々スペクトラム拡散送信機を含み、前記第1受信機および前記第2受信機は各々スペクトラム拡散受信機を含むことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局は複数の時間スロットからなる繰り返し時間フレームを生成し、前記無線通信チャネルは少なくとも1つの前記時間スロットによって定義されることを特徴とする請求項5記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局および前記移動交換センタを接続する前記インターフェイスは、GSM A−インターフェイスを含むことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局は、非GSMオーバジエア・プロトコルを用いて、前記無線装置と前記無線通信チャネルを介して通信を行うことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- 前記移動交換センタおよび前記無線装置は、GSM接続管理に対しピアツーピア終端であり、前記移動交換センタは前記第1インテリジェント基地局とGSM信号化インターフェイスを介して通信を行うことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- 前記移動交換センタと前記第1インテリジェント基地局との間の前記GSM信号化インターフェイスは、GSM基地局サブシステム移動適用部(BSSMAP)およびGSM移動転送部(MTP)をさらに含むことを特徴とする請求項9記載の通信システム。
- 第2インテリジェント基地局をさらに含み、前記第2インテリジェント基地局は前記移動交換センタに第2インターフェイスを介して結合されることを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局または前記第2インテリジェント基地局と第2無線通信チャネルを介して通信を行う少なくとも1つの移動利用者局をさらに含み、
前記第1インテリジェント基地局および前記第2インテリジェント基地局は、物理的なリンクを介して接続され、
前記第1インテリジェント基地局および前記移動交換センタを接続する前記インターフェイスは、前記少なくとも1つの移動利用者局からの呼をサポートするために第1信号化チャネルおよび第1ベアラ・チャネルを含み、
前記第1インテリジェント基地局は、前記第1インテリジェント基地局および前記第2インテリジェント基地局を接続する前記物理的なリンクを介して、前記第1インテリジェント基地局と前記第2インテリジェント基地局との間の第2信号化チャネルおよび第2ベアラ・チャネルを確立し、前記第1インテリジェント基地局から前記第2インテリジェント基地局への前記呼のハンドオーバ時に、前記少なくとも1つの移動利用者局と前記第2インテリジェント基地局との間に確立された第3無線通信チャネルをサポートする、
ことを特徴とする請求項11記載の通信システム。 - 前記第1インテリジェント基地局または前記第2インテリジェント基地局と第2無線通信チャネルを介して通信を行う少なくとも1つの移動利用者局をさらに含み、
前記第1インテリジェント基地局および前記移動交換センタを接続する前記インターフェイスは、前記少なくとも1つの移動利用者局からの呼をサポートするために第1信号化チャネルおよび第1ベアラ・チャネルを含み、
第2信号化チャネルおよび第2ベアラ・チャネルが前記第2インテリジェント基地局と前記移動交換センタとの間に確立され、前記第1インテリジェント基地局から前記第2インテリジェント基地局への前記呼のハンドオーバ時に、前記少なくとも1つの移動利用者局と前記第2インテリジェント基地局との間に確立された第3無線通信チャネルをサポートし、前記第1信号化チャネルおよび前記第1ベアラ・チャネルは前記第2インテリジェント基地局へ前記呼を転送した後に切断される、
ことを特徴とする請求項11記載の通信システム。 - 前記非無線装置は、電話を含むことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
- ローカル・ループ内で無線通信を行う方法において、
複数の無線装置とインテリジェント基地局との間で複数の無線通信チャネルを確立する段階からなり、前記インテリジェント基地局は、
前記インテリジェント基地局と前記複数の無線装置との間の通信を管理するオーバジエア・プロセッサ、
基地局サブシステム管理適用部(BSSMAP)、信号化接続制御部(SCCP)、およびメッセージ転送部(MTP)からなるライン・プロセッサ、および
前記オーバジエア・プロセッサと前記ライン・プロセッサとの間の信号化情報の通信を許容する内部信号化プロトコル層、を含み、
複数の非無線装置を前記無線装置に接続する段階であって、少なくとも1つの非無線装置は各無線装置に接続される、段階と、
前記非無線装置と前記インテリジェント基地局との間で、その対応する無線装置を中継として用いて、情報を交換する段階と、
前記インテリジェント基地局をGSM移動交換センタへ接続する段階と、
から構成されることを特徴とする方法。 - 前記インテリジェント基地局を前記GSM移動交換センタへ接続する前記段階は、前記インテリジェント基地局をトランスコーディングおよび速度アダプタ装置へ接続し、前記トランスコーディングおよび速度アダプタ装置を前記GSM移動交換センタへ接続する段階を含むことを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記複数の非無線装置を前記無線装置に接続する前記段階は、RJ−11インターフェイスを介して前記少なくとも1つの非無線装置を無線装置に接続する段階を含むことを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記インテリジェント基地局と前記無線装置の各々との間での送信のために、スペクトラム拡散符号化データによって前記インテリジェント基地局と前記無線装置との間で通信する段階であって、スペクトラム拡散は前記インテリジェント基地局または前記無線装置で受信したとき前記データを復号化する、段階をさらに含むことを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記インテリジェント基地局で、複数の時間スロットからなる繰り返し時間フレームを生成する段階をさらに含み、前記無線通信チャネの各々は少なくとも1つの前記時間スロットによって定義されることを特徴とする請求項18記載の方法。
- 前記インテリジェント基地局を前記GSM移動交換センタに接続する前記段階は、前記インテリジェント基地局を前記GSM移動交換センタにGSM A−インターフェイスを介して接続する段階を含むことを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記移動交換センタおよび前記無線装置は、GSM接続管理に対しピアツーピア終端であり、前記インテリジェント基地局をGSM移動交換センタに接続する前記段階は、前記移動交換センタと前記インテリジェント基地局との間でGSM信号化インターフェイスを介して通信を行う段階を含むことを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記無線装置と前記インテリジェント基地局との間で通信を行う前記段階は、前記インテリジェント基地局と各無線装置との間で非GSMオーバジエア・プロトコルを用いて通信を行う段階を含むことを特徴とする請求項21記載の方法。
- 移動利用者局と前記インテリジェント基地局との間に第1無線通信チャネルを確立する段階と、
前記インテリジェント基地局と前記GSM移動交換センタとの間に第1信号化チャネルおよび第1ベアラ・チャネルを確立する段階と、
前記移動利用者局と目標インテリジェント基地局との間に第2無線通信チャネルを確立する段階と、
前記インテリジェント基地局と前記目標インテリジェント基地局との間に第2信号化チャネルおよび第2ベアラ・チャネルを確立する段階と、
前記第1無線通信チャネルを終了する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項15記載の方法。 - 移動利用者局と前記インテリジェント基地局との間に第1無線通信チャネルを確立する段階と、
前記呼をサポートするために、前記インテリジェント基地局と前記GSM移動交換センタとの間に第1信号化チャネルおよび第1ベアラ・チャネルを確立する段階と、
前記移動利用者局と目標インテリジェント基地局との間に第2無線通信チャネルを確立する段階と、
前記目標インテリジェント基地局と前記GSM移動交換センタとの間に第2信号化チャネルおよび第2ベアラ・チャネルを確立する段階と、
前記第1無線通信チャネルを終了する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項15記載の方法。 - 通信システムであって、
複数の無線装置であって、前記無線装置の各々はローカル送信機およびローカル受信機を含む、複数の無線装置と、
複数の無線通信チャネルを用いて、前記複数の無線装置と通信を行うことのできる第1インテリジェント基地局であって、
基地局送信機、
基地局受信機、
前記第1インテリジェント基地局と前記複数の無線装置との間の通信を管理するオーバジエア・プロセッサ、
基地局サブシステム管理適用部(BSSMAP),信号化接続制御部(SCCP),およびメッセージ転送部(MTP)からなるライン・プロセッサ、および
前記オーバジエア・プロセッサと前記ライン・プロセッサとの間の信号化情報の通信を許容する内部信号化プロトコル層、からなる第1インテリジェント基地局と、
複数の非無線装置であって、前記非無線装置の各々は前記無線装置の1つに接続され、前記第1インテリジェント基地局とその対応する接続されるべき無線装置を用いて情報を交換する、複数の非無線装置と、
前記第1インテリジェント基地局にインターフェイスを介して接続される移動交換センタと、
から構成されることを特徴とする通信システム。 - 前記第1インテリジェント基地局と前記移動交換センタとの間に介在するトランスコーディングおよび速度アダプタ装置をさらに含むことを特徴とする請求項25記載の通信システム。
- 少なくとも前記非無線装置の1つおよび前記無線装置の1つは、RJ−11インターフェイスを介して通信を行うことを特徴とする請求項25記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局の送信機および前記無線装置の前記ローカル送信機の各々は、各々スペクトラム拡散送信機を含み、前記第1インテリジェント基地局の受信機および前記無線装置の前記ローカル受信機の各々は、各々スペクトラム拡散受信機を含むことを特徴とする請求項25記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局は、複数の時間スロットからなる繰り返し時間フレームを生成し、前記無線通信チャネルはそれぞれ1つまたはそれ以上の前記時間スロットによって定義されることを特徴とする請求項28記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局および前記移動交換センタを接続する前記インターフェイスはGSM A−インターフェイスを含むことを特徴とする請求項25記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局は、非GSMオーバジエア・プロトコルを用いて、前記無線装置と前記無線通信チャネルを介して通信を行うことを特徴とする請求項25記載の通信システム。
- 前記移動交換センタおよび前記無線装置は、GSM接続管理に対しピアツーピア終端であり、前記移動交換センタは前記第1インテリジェント基地局とGSM信号化インターフェイスを介して通信を行うことを特徴とする請求項25記載の通信システム。
- 前記移動交換センタと前記第1インテリジェント基地局との間の前記GSM信号化インターフェイスは、GSM基地局サブシステム移動適用部(BSSMAP)およびGSM移動転送部(MTP)をさらに含むことを特徴とする請求項32記載の通信システム。
- 1またはそれ以上の前記非無線装置は、電話を含むことを特徴とする請求項25記載の通信システム。
- 第2インテリジェント基地局をさらに含み、前記第2インテリジェント基地局は前記移動交換センタに第2インターフェイスを介して接続されることを特徴とする請求項25記載の通信システム。
- 前記第1インテリジェント基地局と前記無線通信チャネルの1つを介して通信を行うことのできる少なくとも1つの移動利用者局をさらに含み、
前記第1インテリジェント基地局および前記第2インテリジェント基地局は、物理的なリンクを介して接続され、
前記第1インテリジェント基地局および前記移動交換センタを接続する前記インターフェイスは、前記少なくとも1つの移動利用者局からの呼をサポートするために第1信号化チャネルおよび第1ベアラ・チャネルを含み、
前記第1インテリジェント基地局は、前記第1インテリジェント基地局および前記第2インテリジェント基地局を接続する前記物理的なリンクを介して、前記第1インテリジェント基地局と前記第2インテリジェント基地局との間の第2信号化チャネルおよび第2ベアラ・チャネルを確立し、前記第1インテリジェント基地局から前記第2インテリジェント基地局への前記呼のハンドオーバ時に、前記少なくとも1つの移動利用者局と前記第2インテリジェント基地局との間に確立された新しい無線通信チャネルをサポートする、
ことを特徴とする請求項35記載の通信システム。 - 前記第1インテリジェント基地局と前記無線通信チャネルの1つを介して通信を行うことのできる少なくとも1つの移動利用者局をさらに含み、
前記第1インテリジェント基地局および前記移動交換センタを接続する前記インターフェイスは、前記少なくとも1つの移動利用者局からの呼をサポートするために第1信号化チャネルおよび第1ベアラ・チャネルを含み、
第2信号化チャネルおよび第2ベアラ・チャネルが前記第2インテリジェント基地局と前記移動交換センタとの間に確立され、前記第1インテリジェント基地局から前記第2インテリジェント基地局への前記呼のハンドオーバ時に、前記少なくとも1つの移動利用者局と前記第2インテリジェント基地局との間に確立された新しい無線通信チャネルをサポートし、前記第1信号化チャネルおよび前記第1ベアラ・チャネルは前記第2インテリジェント基地局へ前記呼を転送した後に切断される、
ことを特徴とする請求項35記載の通信システム。
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