改进的移动电话通信网络和装置 说明
本发明涉及移动用户的电信网络，所述移动用户的电信网络包括通过接入子系统连接的用户子系统和传输子系统，接入子系统分别为它们提供了用户接入通信接口和传输接入通信接口(lu)，适用于允许在所述子系统之间交换信息流(TS)。所述接入子系统(AST)选出蜂窝电话网的一个覆盖区域。根据各种分析，短期内我们将期望看见在装配有移动无线电话终端的用户及提供这种服务的供应商的网络之间所交换信息量的大大增加。按照这种将来需求，处理影响射频分配和使用以及有关的数据处理标准和信号调制技术的规则的各种国内和国际组织(如，ITU、ETSI、FCC等)，他们商定了标准(即像GSM GPRS和IMT 2000或3G这样的一组标准)的定义，这能够大大增加移动网络和用户移动终端间的交换速度，反之亦然。例如，IMT2000标准组包括称为CDMA 2000和通用移动电信系统(UMTS)或3G(第三代)的新标准，它们能够进行视频会议并且与带有同族其它网络(如，DECT)的互联网的协议(如，Ipv6)兼容，并且与前一代(2G)无线电话网(如，GSM和PCS)及它们改进了的数据传输版本(如GPRS，EDGE等，通常被称为2.5G)兼容。与此同时，为使对视频剪辑、TV节目和音频节目地数字广播的带宽要求最小，并且为了允许在诸如因特网、内部网等、及无线蜂窝网和无线本地局域网这样的数字网络上传输视频、音乐、话音和图像，新软件以及信号处理方法和标准被继续研发。此外，以低成本产生有效并智能的无线移动终端的所有技术都在持续快速发展中。这些技术有助于产生能把基本电话功能、各种附加复杂功能(分辨率令人满意的图形显像、PC的一般功能、解释和设计因特网领域的各种标准和协议的容量、大量数据的存储和串行接口的管理、音频和可视文档按照各种标准的设计和再现、用调制解调器对串行接口的管理、在与其它数字设备或网关的短距离上交换数据所用的红外和无线电接口、GSP信号的接收和处理、复杂互动游戏的执行、文档的快速解密、语音识别和合成，等等)结合在内的便携式无线电终端。
于是，看来应该假定新终端的普及会造成移动电话的地面无线电网络中发射数据量极大增加，其中新终端能提供有效的因特网连接、显示视频、图形、并且能再现话音、音乐和电视文档-数据，同样也能从因特网下载。
因此，除了改进标准的实现之外，为了为用户提供质量上可接受的服务，无线网络供应商被迫继续增加他们在升级他们的网络容量来满足增加的数据话务需求中的投资。
好的示例是基于UMTS标准的第三代(3G)蜂窝网络，它们为多媒体通信而设计。有了这些系统，可以改进个人通信的图像和/或音频质量以及对公共和私有网络上信息或服务的访问，并且可以通过为每个系统使用最高可用的数据速率和最高通信灵活性而改进。
这种系统尤其具有下列特性：
-可变比特率，为了供给与所请求的服务兼容的较宽带宽(从话音通信的约16KBPS到约384Kbps，及高达用于“高多媒体”服务的2Mbps)；
-在单个连接中用不同的质量要求对服务进行多路复用；
-从10％帧误差率到10-6比特误差率的质量要求；
-与第二代和2.5G系统(如，为了较好覆盖范围和话务平衡的GSM移交系统间)的兼容性
-支持上行链路(从用户到供应商)和下行链路(从供应商到用户)的不对称话务
-高频谱利用率
-FDD(频分双工)和TDD(时分双工)连接模式的兼容性
在基于UMTS标准的网络最重要特性中，有最高用户比特率、与互联网标准的兼容性、运行多媒体文档及终端“总是开启”连接模式的能力。
合乎逻辑的是预计UMTS网络的最初使用主要由话音和因特网内容构成，而多媒体数据话务量稍后将增加。由于所请求的信息将主要是因特网上可供使用的，因此在UMTS网络内实现对TCP/UDP/IP话务的高效管理是重要的。因此为了成功，UMTS必须能支持具有不同性能和质量服务要求的大量应用组。
网络结构层的UMTS网络由逻辑网络元件的组合构成，每个都有特定的功能。在标准的上下文中，逻辑元件和其中的开放接口都被定义，使得还能自动识别网络的物理元件。
开放接口的存在，尤其是在3G标准中称为UTRAN的接入网络(UMTS地面无线电接入网)内，也允许与UMTS、及与未由当前标准清楚预想的模式的互连。对于标准化的服务和性能的详细说明或者对移动电话网2.5G和3G的定义的经过，请参考3GPP和3GPP2(第三代合伙人计划和第三代合伙人计划2)组的产品文档，对此在诸如Holma和Toskala，John Wiley & Sons于2000年撰写的“WCDMA for UMTS”这样的出版物中综合是可用的，而在下述所公开的图1中，为了说明本发明的需要，示出UMTS网络的某些元件。
图1示出按照UMTS标准，UNET移动用户的通用型电信网络的最高层结构图，它包含三个都互联的子系统：一用户终端子系统(STU)，STU在标准中被指明为用户设备。这个用户终端子系统STU由用户终端系统，即便携式终端构成，例如蜂窝电话。所述用户终端子系统(STU)与移动用户的电信网络UNET互连，尤其通过一个用户接入接口与接入子系统STA互连，其中数据和话音TS信号通过该用户接入接口被接收和发射。如前所述，为了允许与更大数量的终端品牌的相关操作，这个用户接入接口Uu是开放型的。用户终端子系统由一个与GSM标准的所谓SIM卡类似的用户ID模块USIM、及一个移动设备ME所组成，移动设备ME是通过特别设计的设备接口Cu进行通信的蜂窝电话手机。
-接入子系统STA：所述接入子系统STA由用UMTS标准接入的网络、上述UTRAN系统构成，并且通过传输接入接口lu连接至传输网络STT。
-传输子系统STT：这个在UMTS标准中被标识为核心网络的传输子系统由UMTS系统的传输网络构成。除了通过传输/接入接口lu与接入子系统STA互连之外，这个传输子系统必许能与所有其它现有网络(外部网、PSTN、ISDN、B-ISDN、互联网，等等)互连，它们用图1终端EXTNET块来标识。所述传输子系统STT中包括信息管理、路由和交换的装置，它们一般是无线电话网，包括移动交换中心MSC、归属位置寄存器HLR和数据库访问者位置中心VLR、互连节点或网关移动交换中心GMSC、以及用于允许服务GPRS支持节点SGSN或GGSN(网关GPRS服务/支持节点)的节点。
在图1中，可能看见，在接入子系统STA内，与UMTS标准中定义为节点B的基站相对应的基站SNB，譬如在标识移动电话的小区或系统领域的区域上广播的无线电站。它们的主要功能包括无线电接口Uu与用户终端子系统STU的数据和话音信号TS的交换。这些基站SNB实现了主要无线电资源的管理，例如，功率。
在接入子系统STA中尤其还包括网络无线电控制器CRR(在UMTS标准中称为无线电网络控制器)。该无线电网络控制器CRR具有对其领域内所有无线电资源的完全控制，包括通过专用的控制器-站接口lub与CRR相连的所有基站SNB。
无线电网络控制器CRR管理一个或多个基站SNB，管理无线电信道的设置(连接的建立和释放)、频率跳跃、内部移交和其它功能、与传输子系统STU通信，尤其与交换中心MSC通信。在仅有少数无线电网络控制器CRR控制的大范围城市区域中存在大量基站SNB。
由于多媒体信息交换所需的可预测增长，图1所述的网络UNET将不得不携带增加的话务，它们可能从外部网EXTNET通过传输/接入接口lu和接入/用户接口Uu被双向地发射。如上所述，为了供给质量上用户可接受的服务，UMTS网络和一般无线网络的管理者被迫继续投资，使网络的容量与增加的需求相适应。此外，新服务的需求会要求附加资源，专门用来计划、实现和管理这种新服务，这会导致实现成本和时间的进一步增加。
本发明目的在于解决上面提出的缺陷和不利之处，并且为移动用户提供一种改进的且关于所注意的解决方案更有效的电信网络。
在该部分中，本发明的主要目的是提出一种移动用户的电信网络，它允许用户用高传输容量接收数据。
本发明的另一目的在于提出一种移动用户的电信网络，它允许新服务类型的简单和经济的实现。
本发明的最后目的在于提供一种移动用户的电信网络，它与当前和新的蜂窝电话标准(如IMT 2000)、尤其是UMTS标准兼容。
为了实现这些目的，本发明的目的在于提供一种移动用户的电信网络和/或基站和/或无线电网络控制器和/或一种用于发送结合了所附权利要求的特征的信息的方法/装置，这形成这里说明书的完整部分。
通过下面的详细说明和附图，本发明的进一步目的、特征和优点将变得更为明显，它们通过非限制示例来提供，其中：
-图1示出按照现有技术的移动电信网络的基本图；
-图2示出按照本发明的移动用户电信网络的网络元件基本图；
-图3示出与图2所示网络不同的移动用户电信网络的网络元件基本图；
本发明的基础是，在数据流的主要部分会从网络流向用户且这种对数据的大部分请求看来与广播和多播传输兼容的意义上，观察到新多媒体话务的大部分将是不对称的，这些至少由用户和网络管理员交互个性化为事件、兴趣、需求的函数并具有客户活动中的典型周期。从这个角度来看，为了考虑新标准，预见到网络结构允许在容量方面以最经济和最快实现的方式大大增加。
因此，看上去希望把规划的无线地面网络与其它网络的元件集成，对于现有的大部分而言，它们的特征在于提高了的可靠性级别、高传输容量、适度访问成本、和极低成本接口装置的需求。特别是，专用于广播数字(或模拟)TV、音频信道和互联网内容信道的对地静止的卫星、或者特别专用于移动用户的数据流和节目，看上去是与2.5G或3G无线网络集成最可行的，并且用于经济地传输为将来设想的新多媒体话务的主要部分。
对于全球的，本国或本地规模的信息服务，功能上与所述卫星连接一起、与用模拟调制和接近及时，以数字格式的地面TV或音频无线电传输广播(如，DVB-T，DAB-T iDAB，DRM或类似标准及其衍生物)进行集成而言，它们可能都是操作上经济的。
因此，发明理念包括发射对地静止卫星的广播传输与来自地面站的可能附加广播、与移动用户的电信网络的UMTS系统(UTRAN)，即在外围区域以及那些接近用户的区域中的接入网络的集成。
该集成允许使用对地静止的卫星，它们一般要求定向天线(对于提供移动服务并不适当)来提供移动服务。该结果通过使用抛物线天线是可行的，如固定并定向的、安装在每个基站SNB处或在每个网络无线电控制器CRR处、通过解码/编码单元连接卫星发射的内容，并使其能够对由基站SNB运行的UMTS网络的无线电资源进行访问。这允许电信网络UNET的用户采用另外要求固定连接的服务，而不大大增加传输子系统STT上的话务。
在图2中，框图示出按照本发明的基站。基站SNB与卫星互连设备GSB相连，这实现如图1中所述的到基站SNB卫星的基站控制器接口lub，并且还装备有卫星接收RTS的装置，用于与一个或多个对地静止的卫星相连。为此，图2中的对地静止卫星GS在广播模式卫星信道中发射BS，该BS用卫星接收RTS接收并且通过接口lub被传输至基站SNB，后者接着在其小区覆盖区域内广播卫星信道BS的内容。
所述卫星接收RTS的装置完全类似于那些用于接收本地电视节目的装置，并且会包括如低噪声块放大器/下变频器LNB、具有卫星信号格式的解码器以及一个或多个标准中的再编码器，这些标准与期望服务类型的UMTS规范兼容。概念上等价的解决方案具有不同的地面广播模拟站的天线和接收机-数字转换器-编码单元，它允许路由至SNB并最后路由至用户终端。
(音频、TV或专用全频带或子频带节目)或者具有不同的天线-接收机解码器-再编码器单元，用于地面数字站(音频、TV或专用节目或子节目)。
某些可能的服务和数据流也会被留给紧急公共保护、安全服务或通用/公共事业服务的操作员。
相反，图3示出网络卫星互连NGS的设备，它装备有通向无线电网络控制器CRR的传输/接入接口lu并有卫星接收NRTS的装置。因此，网络卫星互连NGS的设备与无线电网络控制器CRR相连。网络卫星互连NGS的设备位于传输系统STT的设备分层的网络层上，它也能运行数据库HLR所有必须的通信。众所周知，所述数据库HLR包含与每个单独用户有关的所有信息，它们在管理用户及其移动性时是必须的，即，它组成一数据库，网络管理系统在其上永久存储与已经通过它预订的用户有关的各种数据。对于较简单的服务而言，可能不必要与控制并管理用户移动性的网络资源进行通信。换言之，网络卫星互连NGS的设备可以不知道各用户位于哪里而进行工作。在个性化服务的情况下，对于服务的构造可以用特定用户位置上的信息来代替。在该情况下，与数据库HLR通信变得重要。对于同一分层原因而言，上述网络卫星互连NGS的设备将能运行智能网络节点(IN)所必要的全部信息。这种节点包含与每个单独用户有关的所有信息，每个单独用户都有必要能管理复杂的通信服务。数据库HLR和智能网络节点IN都是网络元件，具有标准化通信协议的开放接口。
为上述基站SNB和/或无线电网络控制器CRR配备的移动用户的电信网络UNET允许下列应用：
-高质量的因特网导航(web型)。
-高度有效的个性化数据流(如，电子邮件、多媒体邮件、专用数据等)。
为所有经授权的移动用户提供了一条或多条广播信道(标准TV或音频信道或移动用户专用内容、数据和音频剪辑)。
单独服务中心对于整个网络是足够的，并且管理这些附加服务需要不多于终端和服务中心间最少量的通信数据。
对于质量因特网服务而言，可能根据可更新的数据库(如，电子商务、预定等)来使用这些服务。这些服务的质量主要取决于能与SGSN一起定位的网络可用的接入点数。大量接入点可以通过卫星简单地被更新。
对于用卫星提供的高下行链路容量对卫星因特网服务供应商ISP的访问而言，可以把他们的服务扩展到UMTS移动用户(不对用户终端进行任何类型的修改)并因此扩展到所有那些具有为该服务授权的UMTS终端的用户。考虑到个性化的流，可能可以在用户UMTS终端上直接从基站进行接收数据流(如，若干Mb)，其个性化的内容有：报纸、股票市场信息、体育新闻或其它订购服务。为此，网络卫星互连GSB或NGS的装置可以以能够存储从卫星GS发出的BS流数据的方式而配备存储容量。卫星GS会以周期间隔发出信息内容，譬如缓慢且随时间小部分变化的新闻服务。这样，来自用户终端键盘的请求可能通过卫星仅发射由该用户请求的特定变化/更新。例如，新闻服务包含存储在网络卫星互连GSB或NGS的装置的内存中的国家新闻，而在用户请求新闻服务之后，卫星BS会发出本地公告牌或者扩展到特定主题上。这样，可以用卫星GS发出的信号BS上的载波来减少信息内容负载。
如果，例如，为附加数据流BS执行的这种服务的基站保留一信道，则每个小区会服务高达每分钟10个用户，且单独服务中心是整个网络所需的全部。这可以用终端和服务中心间的很少量数据来获得。
上述说明应该提供对本发明特性和优点的清楚理解。
按照本发明的移动用户的电信网络允许增加的数据传输容量，这是由于它提供了能通过卫星直接把繁重的多媒体数据流传送至基站的综合结构，其中用户用其终端与基站相连，从而避免了地面传输网络终端话务饱和。
进一步的优点在于，根据单独卫星无线电发射，所有属于一个供应商(好几万)的基站根据它们被安装的次序一一开始工作。由于装备了基站和/或天线无线电控制器和卫星接收的有关装置，因此就好像每个移动终端都能直接从对地静止的卫星接收多媒体节目。广播信息的对地静止卫星系统的使用尤其有利，这是由于基站或控制器CRR必需装备的接收系统(接口装置、天线、LNB、解码器、对与UMTS环境兼容的标准的再编码器)是简单且经济的。
此外，类似信道或卫星发射应答器或者部分发射应答器的租用相对于尤其用于移动电话的服务开发而言效能成本特别合算。而且，按照本发明的移动用户的电信网络利用了基站和控制器，它们已经是由蜂窝网络覆盖的区域的一部分，即属于其接入系统的一部分。于是可以理解，上述按照本发明的移动电信网络与把移动用户的地面网络和移动卫星网络集成的网络类型不同。这些网络趋于增加未被覆盖(一般由于用户的低密度)的服务区域的覆盖范围，但不允许增加按照本发明所获得的比特率，并且不会大大增加传输网络中的话务。
按照本发明的移动用户的电信网络允许使用根据最大灵活性和最短时间内实现的容易性而计划的服务。这能获得用广播或多播移动卫星提供的服务的质量/成本比率的好处。进一步的好处是直接广播或多播模式的可能性。
此外，使用本发明的移动用户的电信网络与UMTS和CDMA2000或3G族的其它类似标准兼容。它还与基于类似结构使用开放接口的将来系统兼容，或者与诸如GPRS这样的已更新的较旧系统兼容。
而且，按照本发明的移动用户的电信网络有利地允许供应商战略上优化某些情况下的带宽，这种情况下用户不能看到视频(正在驾驶、工作等等时)但能听到音频节目。统计上，用户的活动趋于周期性(如，早餐、开车去工作、工作、午餐、工作、开车回家、个人活动、等等)。
巨型存储器的持续小型化以及小型微处理器生产能力的快速发展使人们相信在短时间内，可能产生能既存储电影、音乐、个性化视频、或不同主题的音频新闻、又能通过电子邮件运行图像、图形和音频消息或文本的小型终端。
可以进一步相信，多媒体服务供应商也会转向提供交互式TV以及音乐和音频服务，其内容和更新由用户来选择。
这种方法与由GPRS和UMTS系统提供的连接模式“总是开启”兼容，该方法有利地允许供应商使繁忙时刻对带宽的要求最小，这是由于他能转向以各种层次进行高速缓存的存储器(在网络无线电控制器内、在基站内、以及在用户终端内)。
显然，对于本领域的技术人员而言可以对移动用户的电信网络和/或基站和/或无线电网络控制器和/或按上述示例发送信息的方法作出许多变化，而不背离本发明的新颖性，同样清楚的是，在本发明的实际作用中，组件的形式和大小可能与已经说明的组件不同，并且可以用技术上等价的元件来代替。
例如，对地静止卫星的具有能与单独用户交换大量双向数据流的大带宽，这些单独用户装备有适当固定的、低成本的家用卫星无线电接收机，为了实现这种双向卫星连接，这些家用卫星无线电接收设备对无线电控制器和接入网络的若干基站装备了实现这种双向卫星连接所必须的设备，对地静止卫星的将来可用性可能使那些对简短响应延时是可容忍的用户能在长距离上进行视频会议或发射视频，而不会使地面网络过载。而对于供应商而言，也可能在缺少电信基础结构或具有不足够或不兼容基础结构的位置处安装远程基站(也可以是附加的或暂时的)。
按照本发明，基站允许卫星和UMTS终端间的双向通信；在图2和3中，仅说明了下行链路，即从供应商到用户的通信，这是由于该传输方向当前是更有关的并能通过为UMTS用户提供高质量、创新服务而在不久的将来提供主要经济好处。
然而，对UMTS接口的接入允许不仅仅把接入子系统用作对UMTS传输网络的接入网络，还可以用作卫星网络的接入基础结构。图示结构允许那些具有新一代移动终端的系统直接接入卫星广播服务(一般是TV、“CD质量”音频和因特网或个性化数据)，直到现在留待装备有适当家用卫星接口的用户来使用。
由于典型基站能以高速运行有限数量的信道，因此为非交互式或部分交互式电视信道仅使用少量信道(一般一条或两条)看上去是成本合算的。部分基站能安装在建筑物上。由于基站内集成的卫星连接系统与家用卫星连接系统之间有些元件是共有的，因此为了能快速并经济地为整个建筑物实现共享卫星连接系统，用家用卫星连接系统元件来组织基站可能是成本合算的。再次关注现有建筑物广泛共享的设备使用，可能装备新的基站，它在房屋、公寓或办公楼上使用现有的卫星天线。
最后可见，使用本发明的电信网络不限于UMTS所需的结构。例如，当处理GPRS或DECT系统时，它可以关于2.5标准而使用。按照本发明的电信网络还发现与无线LAN(局域网)集成的应用，像那些由蓝牙或Weca(无线以太网兼容性联盟)IEEE802.11A或B、或甚至HomeRF或非基于以太网所支持的应用。按照所述协议的信号可以通过UMTS(或GPRS)网络的低流动性皮可单元(picocell)接入子系统(如，在超市、机场)来传送，按照本发明，接入子系统与卫星天线相关联。为了向既在UMTS频率上又在LAN频率上接收的终端用户进行广播，按照本发明的所述子系统与上述的接入点(Weca的AP)无线集成，信息可以不同并且相对于由正常UMTS服务广播的信息是本地的，并且相对于通过LAN及其服务器正常广播的信息是附加的。