用于在移动无线电通信蜂窝网络中通过本地回送优化传输资源的方法，网络以及其本地适配器

摘要

本发明涉及一种在移动无线电通信蜂窝网络中传输数据的方法，该方法包括建立、维持和结束位于所述蜂窝网络中的主叫和被叫方之间的数据通信信道，主叫和/或被叫方各自都位于蜂窝网络的本地区域(406)，数据通信信道的建立、维持和结束使用信令消息的交换。根据本发明，所述方法包括：第一阶段，基于包括分析全部或一部分信令消息的步骤的检测策略，检测通信的主叫和被叫方是否位于蜂窝网络中的共同的本地区域(406)；第二阶段，如果检测阶段确认主叫和被叫方之间的通信的本地特征，则触发主叫方和被叫方之间交换的全部或一部分数据的本地回送操作(421)。

说明书

技术领域

本发明的领域是通信网络领域。更准确地说，本发明涉及诸如特 别是，但不排他地，GSM(“全球移动通信系统”)或UMTS(“通 用移动电信业务”)的蜂窝网络。

本发明适用于任何蜂窝网络，其中它对于优化传输资源的使用是 十分有用的。

它特别但不排他地适用于这种蜂窝网络，其包括例如通过卫星的 无线电链路，这种无线电链路使得可以将一组称为基站的站台(在 GSM网络的情况下是BTS)与称为集线器的、本身连接到基站控制 器(在GSM网络的情况下是BSC)的中心设备连接起来。在此情况 下，卫星资源当然构成了使用起来非常昂贵的资源，尽可能地优化并 节约这种资源是感兴趣的。

因而，本发明特别适用于在通信业务量相对来说比较低的地区， 诸如例如农村地区，以及对于此低业务量，传统技术要求相对较高的 投资以及相对较高的运营成本的地区实现蜂窝网络。

但是，它更一般地适用于资源管理较关键的任何情况。

背景技术

首先，值得注意的是，为了清楚起见，这里以GSM标准为特例， 呈现现有技术的缺点。然而，本发明可以适用于任何类型的蜂窝网络， 诸如例如由3GPP项目(“第三代合作伙伴计划”)定义的那些蜂窝 网络。所属领域的技术人员可以轻松地在UMTS类型或其他类型的网 络中实现本发明。

GSM系统在全世界的越来越流行已经引导运营商不仅在大城市地 区部署这种业务，而且还越来越多在农村地区和更加偏僻的或偏远地区部 署这种业务。在此后一种区域，陆地基础设施常常不足或很难适于提供 良好的网络覆盖。通过卫星的无线电链路系统则是扩展GSM业务的非常 好的方式，当今这种系统在世界的许多地区普遍地使用。

然而，卫星无线电资源当今仍非常昂贵，这种应用所存在的问 题在于降低通过卫星无线传输数据所需的带宽的技术。

在两个用户位于同一个地理小区，或位于至少彼此靠近的小区的情 况下，这种问题仍然特别有效。在这种情况下，应该理解，用于在GSM 网络中进行传输的传统技术，根据集中的定义，消耗的业务资源比优化 过的路由可能消耗的通信资源高得多。

为了更加清楚起见，下面将在通过以卫星链路为中介实现的GSM 系统的特定情况下，描述现有技术的缺点，其中，在卫星链路下游，位 于同一个小区或在GSM网络中足够靠近的两个小区中的两个用户正在 进行通信。

I.GSM的体系结构

参考图1，GSM类型的蜂窝网络的常规体系结构包括移动服务交 换机10(称为MSC，“移动交换中心”)、基站控制器11(称为BSC， “基站控制器”)，以及最后，一个或多个基站12(称为BTS，“基站收 发台”)。

每个BTS在一个或多个小区中提供GSM无线电覆盖。作为示例， 参考图1，BTS 121由BSC 11进行控制，并覆盖地理小区13，具有用于 进行无线电通信14的移动站(MS)的一定数量的用户位于该地理小 区中。

更准确地说，MSC为每一个进或出的呼叫控制呼叫的配置，它 还用作与其他电信网络的接口。每一个通信都通过控制多个BSC的 MSC。

BSC负责分配每个呼叫所需的无线电信道。它处理两个BTS之间 的小区间传输。一个BSC支持为较大地理区域提供覆盖的多个BTS。

最后，BTS用作与移动站的用户进行GSM无线电传输。BTS位于 支撑天线的塔架122的附近，并分布在覆盖有蜂窝网络的地理空间中。

GSM标准以及其演化标准，比如由3GPP组(“第三代合作伙伴 计划”)所定义的，利用了声音压缩。此压缩是通过也称为TC的代码 转换器来执行的。根据GSM标准，TC可以在MSC站点、在BSC站点 或在BTS站点来实现。经济方面的考虑导致更优选地在MSC站点实现 TC，以便降低传输成本。

已经由3GPP组定义了几种类型的编解码器。编解码器GSM FR“全速率”编解码器以13kbit/s的速率工作。HR“半速率”和EFR“增 强型全速率”编解码器分别以5.6kbit/s和12.2kbit/s工作。在进行代码转 换之后，被压缩到13/12.2kbit/s(或5.6kbit/s)的64kbit/s的语音以 16kbit/s(或8kbit/s)在一个时隙内被传输到基站BTS。根据3GPP TS 08.60(或TS 08.61)规范，每20ms将经过压缩的语音根据帧格式TRAU (“代码转换器和适配单元”)传输到BTS。

这些相同的原理也适用于AMR(“自适应多速率”)全速率FR和 速率降低的HR编码。

除经过压缩的语音数据之外，TRAU帧还承载“控制位”类型的信 令数据，使得可以优化代码转换实体TC和具有BTS的信道编码/解码 单元CCU(“信道编解码单元”)之间的通信质量。这些控制位特别使 得可以提供交换的数据的同步、定义所使用的编码的类型(FR、EFR、 HR或AMR)，以及指出与语音中的静音有关的传输不连续性(DTX)。

以介绍在蜂窝网络内实现卫星链路的方式，参考图2，现在将简 明地描述实现的接口以及以前介绍的主实体之间的命名。

PSTN(“公用交换电话网”)被表示为PSTN22。

MSC 10和BSC 11之间的接口称为接口A。

BSC 11和BTS 121之间的接口称为接口Abis。

在TC 21实现在MSC站点10上的情况下，TC 21和BSC 11之间的 接口称为Ater。

对于这些接口中的每一种接口，都可以在传输链内使用卫星链 路。在这些接口中的一个接口上插入卫星链路的主要问题是，确定如 何有效地传输必要的数据，同时又能最小化经卫星传输所需的无线电 频带。

在MSC和BSC之间所使用的接口A由一个或多个2Mbit/s链路构 成(ITU G703/G704标准)。每一个2Mbit/s链路都支持30路未经过压 缩的音频信道(以64kbit/s)和一个信令信道SS7。2Mbit/s链路的数量 取决于BSS子系统的规模。信令信道包含根据通信的数量特别指出业 务量需求的消息。

接口Abis将BSC与BTS进行连接，并由一个或多个2Mbit/s链路构 成(ITU G703/G704标准)。它是传统上利用卫星传送实现的接口之 一。

此接口Abis承载业务数据，如经过压缩的语音和信令数据。

在接口Abis上，有两种类型的信令数据循环：

-与BTS交换的、在特定信令信道中传输的信令消息，它们使得 控制BTS设备本身以及与它有关系的移动站(MS)成为可能。对应的 消息由TS 08.58规范中的GSM指定。

-与业务数据在相同的流中传输的控制“带内”数据。此数据是在 TRAU帧内传输的。此数据是“控制位”，是对“数据位”的补充，其含 义在TS 08.60/08.61规范中进行了说明。

由协议消息构成的第一种类型的信令数据，通常通过接口Abis 承载于专用时隙内，速率为64kbit/s。

接口Abis的每个2Mbit/s链路都具有分配给信令信道或语音信道 的31个时隙(TS)。根据网络的拓扑和语音的编码选择，接口Abis 上的2Mbit/s链路通常用来支持高达十个无线电传输接入信道，称为 TRX(“收发器”)。每个TRX又都以全速率FR支持八个专用于语音 的GSM信道或以半速率HR支持十六个GSM信道。接口Abis上的语音 信道的相应预留，代表为每个TRX分配2个64Kbit/s的TS (8＊16Kbit/s＝16＊8Kbit/s＝128Kbit/s)。

根据GSM网络的规模，BTS配备有N个TRX，导致成比例地占用 接口Abis上的TS的数量。

2.卫星应用

下面将参考图3描述实现卫星类型的无线电链路的常规GSM网 络。

GSM连接网络传统上包括MSC 30、BSC 31以及基站BTS 32，向 具有移动终端34并位于BTS 32的覆盖区域中的用户提供通信。

此外，在BSC 31和BTS 32之间的接口Abis上实现了无线电链路 36。此无线电链路36是由无线电系统通过卫星所提供的，包含用于在 接口Abis的每一端进行发射接收的两个天线331和332，以及卫星35。

注意，事实上可以在GSM系统中实现的每一个接口：A、Abis、 Ater上插入通过卫星的无线电链路。但是，在接口Abis上，即，在BSC 和BTS之间，插入这种卫星链路经常是优选的，以便以最小的基础设 施成本将GSM业务扩展到边远和用户密度低的地理位置。

为了避免任何混淆，重要的是应注意，在这种实现方式中，实现 了两种类型的无线电系统，但它们不起相同的作用：

-GSM网络本身使用第一无线电链路进行通信，特别是在BTS 和移动站的用户之间进行传输。

-卫星系统包括第二无线电传输链路。传统上，由称为集线器的 设备分配由卫星在BSC和BTS之间进行数据传输所需的无线电资源。

在下面的描述中，涉及无线电资源：此命名因此涉及通过卫星的 无线电传输链路，但是，它可以根据本发明扩展到任何其他类型的具 有共享资源的无线电链路，例如，通过无线电波束的链路(“微波”)， 或LMDS类型的系统(“本地多点分布系统”)，或其他WiFi、WiMAX (“无线微波接入”)类型的陆地传输系统，等等。

本发明特别适用于使用以DVB-S/DVB-RCS模式管理的卫星信 道的配置。

具体来说，当两个用户进行通信时，GSM网络中的普通的实现方 式要求语音流经过BSC，以及经过MSC迁移。这要求在卫星链路的两 个信道上进行资源分配：上游连接和下游连接。不管用户(主叫方和接 收方)的位置如何，这特别地保持有效，并且当两个用户位于同一个小 区或两个相近的小区上时尤其有效。

现有技术的缺点

到目前为止，在蜂窝网络的BTS和对应的BSC之间，特别是通 过卫星的无线电链路的实现方式系统地导致在两个用户(各自都由通 过卫星连接的BTS服务)之间通信期间，分配两个无线电信道：第一 给被叫方，第二个给主叫方。

的确，普通的应用要求，语音被“一直向上”传输到GSM网络 的MSC。语音流因此两次通过卫星，即使即将到来的通信是本地特 征。本地通信因此不必要地经历了额外两次通过卫星的传输时间，幅 度为250毫秒。因此，这种双重卫星链路的存在不仅添加了不可忽略 的传输时间，这反映在由用户感觉到的通信的质量上，而且，这种增 加又是非常昂贵的。

直到现在一直承受着这种情况。

因此，到目前为止，没有可以用来说明呼叫的本地特征的装置。 因此，当前技术没有以优化的方式处理这种配置。

本发明的目标

本发明的目标是克服现有技术的这些各种缺点。

本发明的第一目标包括提供独立于主叫和被叫站的相对位置的 唯一传输过程，而不会影响所实现的蜂窝网络的总体体系结构。因此， 本发明的系统不修改蜂窝网络中的设备，特别是相对于BTS和相对于 BSC仍完全地透明。

具体来说，本发明的目标是提供一种技术，该技术在本地通信的 情况下，即，当进行通信的站彼此足够靠近时，相对于传统技术在时 间和成本方面具有较大的优势。

目标是提供这种特别适用于蜂窝电话的技术。

本发明的技术的一个额外的目标是降低通信系统的成本，同时还 能保持等效的服务质量，甚至还好于利用传统技术所获得的服务质 量。

此外，本发明还有一个目标是提供这种特别优化的并适用于语音 通信的数据传输的技术，即，用于语音的传输，更一般地，适用于电 路类型的实时数据传输。

因此，本发明的一个额外的目标是提出这种技术，该技术可以可 靠地识别呼叫的本地特征。

本发明的另一个目标是提供这种技术，该技术可以轻松地在 GSM网络的标准体系结构中实现，而且也可以在其扩展，如UMTS， 更一般地，在3GPP(“第三代合作伙伴计划”)项目的全部标准， 或在其中特别实现了卫星类型的无线电链路的任何其他蜂窝网络中 实现。

本发明的进一步的目标是，容易地集成到其中添加了特别是根据 因特网IP协议的因特网类型的链路的这种体系结构中。

本发明的一个额外的目标是提供一种技术，如果用户在通信进行 过程中更换小区，即，在小区间的传输的情况下(“切换”)，不会 导致数据丢失。一般而言，该目标是实现本发明不会使功能或服务下 降。

发明内容

这些各种目标，以及应该出现在下面的描述中的其他目标，是通过 使用无线电通信移动蜂窝网络中的数据传输的方法来实现的，该类型的 方法包括建立、维持和结束位于所述蜂窝网络中的主叫方和被叫方之间 数据通信信道，主叫方和/或被叫方各自都位于蜂窝网络的本地区域，数 据通信信道的建立、维持和结束实现信令消息的交换。

根据本发明，这种方法包括：

-第一阶段，根据包括分析全部或一部分信令消息的步骤的检 测策略，检测通信的主叫方和被叫方是否位于蜂窝网络的同一个本地 区域中；

-第二阶段，在检测阶段确认主叫方和被叫方之间的通信的本 地特征的情况下，触发主叫方和被叫方之间交换的全部或一部分数 据的本地回送操作。

优选地，分析全部或一部分信令消息的所述步骤是由位于蜂窝网络 的至少一个基站的上游且基站控制器的下游的设备实现的。

优选地，所述本地回送操作是由位于蜂窝网络的至少一个基站的上 游且基站控制器的下游的设备实现的。

例如，实现如前所述的分析和本地回送步骤的是同一个设备。

因此，本发明基于这种方法：该方法是全新的且具有创造性的， 是当主叫和被叫方位于同一本地区域时，主叫方和被叫方之间交换的数 据流的直接回送。本发明为此实现了一种检测策略，根据该检测策略， 侦查并分析包含只意在发往蜂窝网络中的设备的一系列消息的信令流， 以及，或，或结合在用户之间交换的数据。根据此分析的结果，本发明 的方法在通信期间回送待传输的数据，如果后者是本地特征，则此方式 对于完全不知道此回送的蜂窝网络完全是透明的。因此，蜂窝网络的 操作因此决不会被干扰。

因此，此方法就传输时间而言可以明智地获益。此外，它还适用 于所有类型的数据，诸如语音之类的带有高实时约束条件的数据，而且还 适用于传统上通过蜂窝网络交换的其他类型的数据，即，SMS，图像等。

优选地，本地区域是由基站或一组基站的下游的覆盖区域进行定义 的。

因而，该方法不仅可以回送其移动站依赖于同一个基站时(即，当 他们位于蜂窝网络的同一个小区时)的两个用户之间传输的数据，而且， 当用户位于例如相邻的小区中时，也可以。在此情况下，他们依赖于两 个不同的基站，并且在一组基站的上游实现该方法。

注意，在GSM的情况下，基站称为BTS，在一个Abis链路或一 组Abis链路的上游实现该方法。然而，一般而言，本发明也适用于实 现诸如特别是UMTS的基站的任何蜂窝网络，其对应于GSM网络的 演化网络。

优选地，基站是由多个基站控制器中的一个基站控制器控制的， 并且基站通过连接网络与该基站控制器连接在一起，本地回送包括承载 主叫方和被叫方之间交换的全部或一部分数据，无需经过基站控制器迁 移。

因而，例如，在诸如GSM的、其中基站由称为BSC的基站控制 器控制的蜂窝网络中，本发明的方法在正在进行通信的两个用户之间实 现回送，以便被回送的数据不向上返回到BSC。它直接被回送。因此， 这不同于其中所有数据都被系统地传输到基站控制器而不管双方位置 如何的蜂窝网络的常规实现方式。特别是在语音的特殊情况下，本发明 的方法因此可以节省双重数据压缩/解压缩或者还有代码转换的步骤， 并且这对于不识别回送的蜂窝网络是透明的。

优选地，连续的信令消息形成信令流，检测策略包括在主叫方和/ 或被叫方的本地区域将至少一段跟踪数据注入到信令流中，以及在双方 中的另一方的本地区域识别跟踪数据的步骤。

在本发明的一个实施例中，本发明因此通过将一段跟踪数据注入到 对应于正在进行通信中的双方中的每一方的信令流来实现呼叫的本地特 征的检测策略。这里，信令流是指连续的信令消息。将一段跟踪数据 注入到信令流中的过程则可以包括在已经存在的消息之间注入特定 消息，或在消息本身内注入数据。目标则是再次在主叫方和被叫方的每 一个信令流中查找此同一数据。

优选地，跟踪数据由至少一段代表本地区域的数据，和/或本地区 域中的正在进行中的呼叫内的呼叫所特定的标记构成。

本发明检测涉及信令流中的双方的位置的数据，以及，如有必要， 还检测涉及呼叫本身的标记。

优选地，信令消息符合GSM标准，跟踪数据编码在“连接”消 息或“建立”消息的用户-用户字段中。

在根据GSM标准以及其变型的蜂窝网络的情况下，本发明利用“连 接”或“建立”信令消息的用户-用户字段注入说明蜂窝网络的用户的 位置的数据。

优选地，检测阶段包括检测预定的信令消息的发射和接收之间的时 间关联的前置步骤。

因而，除注入数据之外，呼叫的本地特征的检测策略实现了信 令流的内容的前置检测。在其他方面，如果一个半呼叫(half-call) 中的事件意味着，根据标准，另一个半呼叫中的另一个事件，检测 到在合理的时间帧内连续发生两个事件，被视为很可能将要发生本 地通信的迹象。

优选地，预定的事件属于包括下列各项的组：

-“建立”(出发)和“寻呼”(到达)消息的传输

-“连接”(到达)和“连接”(出发)消息的传输。

这些信令消息出现于GSM类型的蜂窝网络中或在此标准的演化 标准中。

优选地，检测策略是分两个时段完成的：

-在第一时间段内实现检测预定信令消息的传输之间的时间关联 的步骤；

-在第二时间段内，当且仅当已经检测到时间关联时，实现注入跟 踪数据的步骤。

在一个实施例中，该方法可以在检测时间关联的第一个步骤之后 实现注入数据的步骤，以便确认或否认正在进行中的通信是本地的。

优选地，通信的业务信道承载诸如语音流的带有实时约束条件的 数据，检测策略包括对带有实时约束条件的数据的直接分析阶段。

例如，在语音通信的特定实施例中，其中，传输的数据是语音 类型，呼叫的本地特征的检测策略能够直接分析语音流。

优选地，数据包括语音流，对语音流的分析阶段包括在双方中 的一方(主叫方或被叫方)的本地区域将DTMF类型的信号注入到 语音流中以及在双方中的另一方的本地区域识别跟踪数据的额外 的步骤。

因而，根据与对信令流执行的相同的方法，检测策略计划直接将 跟踪数据注入到语音流本身中，以便后者可以被该方法识别，然后，该 方法能够检测通信的本地特征。

优选地，数据包括语音流，并且蜂窝网络符合GSM标准，分析语音 流的步骤是在已经激活了TFO模式之后执行的。

在其他方面，可以在特定实施例中实现本发明的方法，其中，激 活了TFO模式。

优选地，TFO模式被激活，直接分析步骤包括将至少一段特定数 据注入到语音流的阶段，以便关于语音的简单比较加速两个流之间的所 述身份的检测。

优选地，连接网络包括基站(下游)和基站控制器(上游)之间 的具有共享资源类型的至少一个无线链路，本地区域是由位于与具有 共享资源类型的无线链路的连接点的下游的区域限定的。

在其他方面，本发明可以在蜂窝网络的一组基站控制器和基站之 间的链路由带有共享资源的无线电链路支持的特定情况下实现。在此 实施例中，只要两个用户位于BTS和BSC之间的无线电链路的结束点 的下游，本发明的方法就实现本地回送。在本发明的此特定实施例中， 对本地回送极感兴趣，因为它是在无线电链路的下游执行的：它因此可 以节省当前非常昂贵的无线电资源的大量分配。

优选地，以不丢失数据的方式触发本地回送操作的第二阶段在主 叫方和被叫方之间实现数据回送。

的确，如果在通信期间检测到并激活回送，重要的是，没有数据会 丢失，即使通信信道的分配在通信过程中变化。

优选地，触发回送操作的第二阶段包括将来自通信对方的数据存 储在存储器缓冲区中的初步阶段，以便确保待传输的数据流的连续性。

因而，存储器缓冲区确保待传输的数据在通信过程中将不会丢失， 即使为通信分配的信道发生变化。

优选地，本发明的方法包括下列额外的步骤：

-在信令消息中搜索、检测和分析表示通信过程中的被叫方和/或 通信对方的位移的数据；

-根据搜索、检测和分析步骤的结果，适配通信信道。

在其他方面，本发明在通信过程中处理双方的小区间位移(“切 换”)。因而，在正常的通信变为本地或相反的情况下，该方法可以自适 应，以便建立或不建立，或抑制或不抑制回送。

优选地，表示位移的数据由表示位移中的被叫方和/或主叫方之间的 蜂窝网络的新小区的特征的信令消息构成。

本发明的方法始终根据检测和分析去往蜂窝网络的信令消息的同 一个方法，处理并因此分析该位移。

优选地，信令消息符合GSM标准，并且消息是“切换命令” 消息。

优选地，适配步骤包括下列阶段：

-如果对表示位移的数据的分析的结果指示主叫方和/或被叫 方正在更换小区而仍然在回送区域，则适配回送；

-如果对表示位移的数据的分析的结果指示主叫方和/或被叫方正在 离开回送区域，则停止回送操作；

本发明的方法检测并适于任何类型的小区间传输，例如，其中一方 更换小区，而仍然在回送区域中的情况(维持回送)，以及其中一方离开 回送区域的情况(关闭回送，操作再次变为“常规”)。

在本发明的实施例中以及在回送的情况下，在位于回送区域的 被叫方和主叫方之间交换的数据的全部或一部分，一方面通过回送 直接传输到通信对方，另一方面传输到至少一个基站控制器。

此实施例可以响应合法的截取要求，据此任何传输的数据都必须 通过MSC迁移。维持了压缩/解压缩的期限和节省方面的增益的目标， 本发明因此可以仅对于发送数据备份才使用无线电链路。这不同于昂贵 得多的传统技术，根据传统技术，数据向上返回到BSC，然后，从BSC 传下来。

根据本发明的方法的特定实施例，所述第一检测阶段是在位于网 络的中心部分的第一模块中实现的，而触发本地回送操作的所述第二 阶段是在所述第一模块的控制之下，在所述蜂窝网络的所述本地区域 中实现的。

本发明进一步涉及实现前面所描述的方法的蜂窝网络。

根据本发明，在这种蜂窝网络中，优选地，每个BTS或连接到去 往BSC的同一个传输设备的每组BTS配备有本地适配器设备，包括：

-用于检测回送的需求的装置；

-用于执行所述回送操作的装置；

-用于检测去除所述回送的需求的装置；

-用于执行去除所述回送的操作的装置；

实现比如前面所描述的方法的装置。

根据本发明的另一个实施例的蜂窝网络，

-一方面，包括BTS或连接到去往BSC的同一个传输设备的每组 BTS的每个本地区域配备有本地适配器设备，并且

-另一方面，网络包括中心优化设备。

在此实施例中，

-所述中心优化设备具有用于检测其中一个所述本地区域中 的回送和/或去除回送的需求的装置；

-优化设备包括向位于本地区域中的任何适配器设备发出回送和/ 或去除回送的命令的装置，其中，它已经检测到回送和/或去除回送的所 述需求；

-每个所述适配器设备都具有分别在回送或回送去除命令的控制 下执行回送操作或去除回送的装置；

所述装置实现比如前面所描述的方法。

本发明涉及任何蜂窝网络类型，包括由称为BSC的基站控制器控制 的至少一个基站，以及BSC与其进行连接的网络基础设施，该网络基础 设施包括：

-要么将基站连接到其控制B SC的具有共享资源类型的至 少一个无线电链路；

-或将所述基站连接到其控制BSC的IP类型的至少一个链路；

-或者甚至任何回程链路。

最后，本发明涉及实现比如前面所描述的方法的任何本地检测 器和/或适配器设备。

附图说明

当阅读下面的对本发明的多个优选实施例的描述时，本发 明的实施例的其他特征和优点应该变得显而易见，描述是通过 说明性的，是非限制性的示例(本发明的所有实施例不仅限于 此优选实施例的特征和优点)，以及附图给出的，其中：

-图1，已经在谈及现有技术时进行了介绍，显示了GSM网络的 体系结构；

-图2，已经在现有技术部分进行了介绍，作为视图显示了GSM 蜂窝网络中实现的接口；

-图3涉及根据现有技术的在GSM网络中通过卫星的无线电 链路的实现；

-图4A和4B显示了根据实现本发明的第一和第二模式，卫星回程 网络中的本地回送，其中，对于位于同一个小区，或分别位于两个附 近的小区中的用户，进行回送；

-图5涉及到BSC和MSC的语音流的向上返回；

-图6A和6B显示了根据第三和第四个实施例的在卫星回程网络中 实现本发明，其中，对于位于同一个小区，或分别位于两个附近的小区中 的用户，进行回送；

-图7A和7B显示了在回程链路由IP网络构成的情况下，根据分别类 似于图4A和4B中的实施例的本发明的可能备选方案；

-图8A和8B显示了在回程链路由IP网络构成的情况下，根 据分别类似于图6A和6B中的实施例的本发明的另一个可能备选 方案。

具体实施方式

1.一般原理

因此，本发明基于全新的且具有创造性的，在两个用户依赖于同 一个基站或两个附近的基站的情况下，在实现了无线电传输链路的 GSM网络中传输语音流的方法，通过引入本地连接两个移动站的设备： 当蜂窝网络的两个用户在被称为回送区域的区域中进行通信时，实现本 地回送。

参考图4A和4B以及6A和6B，显示了在带有共享资源的回程无 线电链路的情况下，本发明的本地回送的一般原理，与根据本发明的本 地回送的四个实施例不同。

参考图4A，考虑包含控制基站BTS 402的BSC 401的蜂窝网络。 此BTS 402通过其无线电天线403提供两个用户之间的语音数据传输， 每个用户都具有移动站MS1 404和MS2 405。在此实施例中，两个用户 位于蜂窝网络的同一个小区406中，因此位于回送区域。

通过一组无线电通信设备提供BSC 401以及其对应的BTS 402之间 的链路，特别是包括静地地球轨道卫星411，以及两个发射和接收天线412 和413，因此形成无线电链路415，GMS系统的代表性业务和信令数据 在该无线电链路415上迁移。此无线电链路415还可以由称为集线器的 设备414提供，负责根据GSM网络的通信需求，分配传输数据所需 的无线电资源。集线器通过与IDU设备416(“室内单元”)进行通信来 工作，集线器和IDU一起集成了无线电网络的全部智能和控制逻辑。

因此，无线电链路负责传输一组关于GSM网络的只发往 MSC或BTS的数据。特别是，还可以使信令数据迁移经过两个流 407和408，每个流对应于主叫方和被叫方。

根据本发明，在其一个实施例中，设备420因此分析这些流量， 以便检测呼叫的本地特征。

就是在此情况下，本发明的设备420检测到位于同一个小区406 中的两个用户正在进行通信，然后，进行回送421。

在第二个实施例中，本发明的设备420进行本地回送421， 如图4B所示。在此配置中，各自都具有移动站431和432的两个用户 位于两个不同的但相邻的小区441和442中。这些小区中的每一个都在 网络中被BTS 402覆盖。这两个小区还位于被第三BTS覆盖的第三小区 443的附近。三个BTS 402相对于无线电链路位于本发明的同一个设备 420的下游。

根据类似于所显示的本地回送的第一个实施例的原理，本发明的 设备420分析业务消息407和408的内容，并且当它检测到呼叫的本地 特征时，进行回送，即使两个用户位于两个不同的小区中。

顺便指出的是，这两个实施例也适用于其回程链路730是IP网络 的网络，如图7A和7B所示。在这种情况下，适配器设备720基本上实 现与设备420相同的检测和触发回送的功能。

在第三和第四实施例中，系统利用图6A和6B中所显示的两个设 备610和620。原理与第一个实施例相似，但是将功能分开，而在第 一和第二个实施例中，在图4A和4B的设备420中，功能是合在一起 的。这种分离是通过按如下方式在设备610和620之间分开检测和触发 回送(和/或去除回送)的功能来完成的：

-位于网络的中心区域(在由卫星411和关联的设备构成的回程链路 630以外)的检测设备(或优化设备)620，分析信令数据流以便检测呼 叫的本地特征；

-在适用的情况下，检测设备620通过链接设备620和610的内部信 道640向设备610发送命令；

-响应此命令，位于周边本地区域中、一个或多个BTS附近的 设备610实现回送(或去除回送)。

请注意，此分布式体系结构适用于前面所描述的两种情况：同 一个小区内的回送(图6A)或依赖于同一个本地设备610的两个 小区之间的回送(图6B)。

也可以在其回程链路830是IP网络的网络中实现位于网络的中心 区域800的中心检测设备820和位于本地区域用于触发回送的本地设备 810之间的相同的分布原理。在此情况下，通过将检测设备820连接 到用于触发回送的设备810的信令信道840来承载回送命令。图8A 和8B分别对应于如前所述的同一个小区内的(图8A)回送，或者 由同一个BTS 402控制的两个小区(图8B)内的回送的情况。

优选地，通过IP链路的信道，承载用于回送(和回送去除)的命令 840。因而，在图6A和6B的实施例中，优选地，通过无线电链路415的 信道来承载命令640。

总而言之，本发明的设备在两种不同的情况下实现本地回送：一 方面(图4A、6A、7A、8A)，当两个用户正在进行通信并位于同一个 小区时(他们两者都位于同一个基站BTS的覆盖区域中)，而另一方面 (图4B、6B、7B、8B)当两个用户都正在与两个相邻BTS进行通信， 但是，该两个相邻BTS的接口Abis连接到同一个适配器设备，而该适 配器设备又通过卫星连接到同一个无线电终端。

再总而言之，还有不同的实现方式，取决于是否

-在位于外围并与BTS在一起的同一个设备中进行信令数据 的分析，并执行回送和/或回送去除(图4和7)

-分析是在控制众多外围的设备的中心设备中完成的，在中心设备 的控制下执行回送和/或回送去除操作(图6和8)。

在这些各种情况下，语音流被回送到位于无线电链路的下游(图4 和6)，或IP链路的下游(图7和8)的BTS的上游。因此，后者不用 于主叫方和被叫方之间交换的数据，即，与传统技术相反，语音数据不 向上返回到位于回程链路(无线、IP或其他链路)的上游的BSC和MSC。 因而，在卫星链路的情况下，节约了两个双向无线电信道。

在本说明书的其余部分将描述用于检测呼叫的本地特征的技 术，然后在特定实施例中描述用于实现语音的回送的技术。

2.检测呼叫的本地特征的策略

为了进行语音的回送，最重要的是需要可靠地检测参与同一个通信 的两个用户的相对位置。

在诸如GSM系统的蜂窝网络中，一旦用户发出或接收呼叫，设备 就生成一系列信令消息的交换，完成“发起呼叫”或“结束呼叫”。网 络因此处理大量的这种“半呼叫”。当两个用户正在进行通信时，主叫 方的发起半呼叫与相关方的结束半呼叫高度关联。

因此，本发明的一个主要问题是在网络内检测两个半呼叫之间 的对应关系，并且因而可靠地且没有错误地知道呼叫的本地特征。

本发明的主要贡献实际上是提供用于优化检测回送的可能性的 过程以及回送本身的过程的策略。

由发明人开发的呼叫的本地特征的检测策略可以使用多种方法 来实现，可以分为两大类：主要工作集中在信令信道的内容，而不忽 略依靠对语音流本身的分析。

2.1.通过分析信令消息来进行检测

发明人注意到，到目前为止，在接口Abis上可见的GSM网络的 基本信令中，没有标志可以用来将出发呼叫和对应的到达呼叫关联。

然而，各种数据对呼叫的两个部分是共同的，并可以用来将两个 半呼叫关联。

当主叫方和通信对方进行通信时，在对应于每个半呼叫的信令信 道中包含的信令消息之中，消息特别包含被称为“连接”消息(到达端) 和“连接”消息(出发端)的元素。这两个消息按此顺序彼此跟随，这两 者之间的接收时间具有相对重复的优点，因为没有主要的随机因素发 生。

本发明提议将其本身基于此时间关联来检测两半呼叫是对应的。

然而，不是检查信令信道的标准内容，本发明提议检查的第二方面， 根据该第二方面，把数据的特定片段注入到信令流中，供本发明的设备 识别，并让本发明的设备肯定地检测通信是本地的。

关于此注入的数据的内容，需要警惕，以便避免通过两个不相关的 半呼叫之间的冲突，使得假的检测的比率令人无法接受。为此，注入的 数据必须包含可变的不可重复的部分，比如小区的标识符，或被添加呼 叫所特定的标记的实体所特定的标识符。

与此注入数据方法相联系的另外一个困难包括当被叫方是任何人并 位于另一个网络中时，使此数据可以接受。如果注入的步骤只在响应信令 消息流之中包含的“寻呼”消息之后执行，则本发明的方法限制发生此情 况的频率。在信令流中实现比如前面所定义的时间关联的步骤进一 步使得可以限制注入多余数据的情况。

所采用的解决方案包括利用用户-用户字段，这是出现在“连接”消 息中的信令信道中的可选字段。更准确地说，它被发送到到达的“连接” 消息中的“摘机”，然后被拷贝在出发的“连接”消息中。

然后，根据不可重复的代码，以足够长的数字内容在传送过程中添 加此元素。

请注意，为使此解决方案正确操作，蜂窝网络的MSC必须实现 用户-用户功能。

为了不干扰可能存在于回送区域中的通信对方之外的通信者，用户- 用户字段是IA5编码的(“国际5号码”)，这是字符序列的编码，根据此， 每一个字符都在7比特上编码。利用这种方法，当主叫方不位于被叫方的 本地区域时，不合时宜的消息存在由主叫方的便携式电话显示的风险。 对时间关联的可能的先验测试可以使出现这种情况的可能性很小。

另一个没有缺陷的解决方案包括为特定的应用预留代码。这要 求标准化委员会的批准，这可以通过例如运营商的积极的支持而获 得。这种解决方案的优点是防止任何不合时宜地显示不关心的接收者的 用户-用户消息。

因此，过程如下：回想起位于覆盖了回送区域(其中，有两个用户 正在进行通信)的BTS的上游的本发明的设备，监视信令信道以监视出 发半呼叫以及到达半呼叫中的“连接”消息的到达。当“连接”消息被发送 到蜂窝网络的MSC，即，到达端时，本发明的设备修改该消息，以便在 该消息中包括IA5编码的用户-用户字段，对身份和/或一个随机数值进行 编码。

如果由本发明的设备检测到出发端的“连接”消息带有相同内容的 用户-用户字段，则两个半呼叫被视为对应的。

2.2.通过分析语音流进行检测

发明人还研究出了通过语音信号本身提供的解决方案。这里也考虑 了两种检查方案：第一方向，尝试进行检测，或将对两个半呼叫中包含 的语音流通用的数据关联，和/或，第二方向，尝试把将用于检测呼叫的 本地特征的数据注入到语音流中。

最可靠的数据实际上是语音流的直接关联。这种关联是在通信的 开始完成的，并触发回送。

传统上，在GSM网络中，语音是以压缩格式在BTS和位于MSC 中的代码变换器之间传输的。然后，它被转换为未经数字压缩的PCM 格式。然后，再次压缩此信号，以便发送到为第二方服务的BTS。

这种双重代码转换因此破坏了数字语音流的相似性，因此，很 难使用这些流作为检查关联的基础。

然而，有一种传输模式，称为TFO模式(“无代码变换器操作”)， 避免了此双重代码转换。语音是在中心网络中传输的，即，在负责压缩 语音流的称为TRAU(“代码变换器速率适配单元”)的设备之间进行传 输。这种传输模式的原理是以每字节6比特传输PCM模式的语音，以及 数字化语音，如由移动站在2比特每字节上所提供的。TRAU，如果在 TFO模式下激活，则可以向对应的手机传输诸如由发射手机所提供的 数字化语音：如此，避免双重代码转换，并且维持了两个语音流之间的 关联。

如果使用TFO模式，则必须通过远程TRAU识别TFO模式。根据 GSM标准，一旦有效地建立了连接，即，一旦已经接收到信令信道的“连 接”消息，这是通过两个远程TRAU之间的先前对话来获得的。通过使用 可用的16kbits/s和语音所需的容量之间的剩余容量，即，对于压缩格式 是最大13kbits/s，建立的对话则是连续的。

因此，此TFO模式的激活具有可以在两个语音流之间逐数字块地 进行比较的优点。在此模式下，在已知的时间帧内，再次发现发送的 块与在接收时一样。

注意，一旦已经验证了两个TRAU正处于TFO模式下，语音的流 的相同的传输只由接收者来完成：此过程在建立通信和检测到它确实在 两个分支上需要相同的流之间产生延迟。

根据不同的方法，可以将数据注入到语音信号本身中。

一旦建立了连接，本发明提议，在特定实施例中，注入带有双音 的多频率信号(DTMF，“双音多频”)。然后，不仅对数值，而且还对 长度和消息的时间延迟进行关联检查。然而，此解决方案也有能够被通 信对方听到的风险。

在激活TFO模式的实施例中，本发明提议隐藏特定数据。这使 得关于于语音的简单比较能够加速检测两个流之间的身份成为可能。

3.语音的回送操作

为了更加清楚起见，我们应该参考其中对呼叫的本地特征的检测基 于“连接”消息的连续的接收和分析的实施例(在本说明书的2.1段进行了 介绍)。

所属领域的技术人员将知道如何轻松地将所显示的技术应用于前 面介绍的其他检测模式。

当通信对方发出了“连接”消息时，语音处于发射-接收状态。当 由本发明的设备在主叫方端接收到此消息时，并且如果本发明的设备 检测到呼叫的本地特征，则在发射端直接将语音回送到到达端，没有 丢失。

相反，为了能够在相反方向回送语音，即，从到达端向发射端回 送，由于语音的一部分正通过蜂窝网络的MSC处于迁移过程中，需要 警惕。回想一下，在回送的情况下，语音流不再通过MSC迁移。因 此，需要确保在执行语音的回送操作时迁移不会导致数据丢失。

为此，本发明的设备提议将来自通信对方的语音缓存在大小合适 的存储器缓冲区中。因而，来自MSC的语音首先被发送，然后，存储 器缓冲区接收，通过利用静音抑制算法去除静音的帧，逐步地排空。

因而，所有语音帧都正确地恢复：服务质量等效于传统技术。

在第三个实施例中，语音就在通信开始时缓存在到达端。来自 MSC的流不迁移。回送是通过缓存器来进行的，缓存器被逐步地排空。 然而，此方法具有在没有完成回送时要求更多存储器的缺点。然而，如 果在来自到达端的语音被排空，该技术具有延迟最小的优点。

4.处理小区间传输

在通信过程中，主叫方或通信对方可以移动，并因而会改变呼叫的 状况，更准确地说是更换小区。这简称为小区间传输(“切换”)。考察的 情况如下：

-两个用户在回送区域中正在进行通信，回送是活动的，然后，两 个用户中的一个用户离开回送区域(传出的“切换”)；

-两个用户在回送区域中正在进行通信，然后，两个用户中的一 个用户更换小区，而仍然在回送区域中(内部“切换”)。

4.1 内部切换

回想一下，本发明提议不仅在两个用户位于同一个小区中时， 而且在他们位于两个不同的并且相邻小区中的情况下进行本地回 送。

这里的目标是在通信正在进行中的情况下检测其中一个用户的小区 的更换，而本地回送处于活动状态，如果检测到的新的小区仍属于回送区 域，则维持此回送。为此，再一次对信令信道进行分析。本发明的设备检 测相对于回送的通信在信号的交换内是否存在“切换命令”消息。通过 此消息的数据，可以知道新的小区和新的电路。然而，为此，本发明的 设备必须知道不同的小区的配置，并按如此方式进行配置。因此，根据 运营商作出的修改方案，维持蜂窝网络的特征。

因而，一旦检测到“切换命令”消息，就对该消息的内容进行分析， 以便检查目标小区是否位于回送区域中。如果是这种情况，则本发明 执行搜索新的信道并通过查找到的此新的信道激活回送的步骤。

在该设备上并行地进行本地维护，涉及可以用来分析消息的技术 数据，比如特别是小区的配置数据，对信令信道的某些字段进行解码、 上下文解码所需的数据等等。

4.2 传出的切换

在此配置中，切换的检测是基于对于内部切换的相同的原理进 行的，即，基于相对于回送的通信在信号的交换内搜索并分析“切 换命令”消息。然而，代替搜索新的信道，这里的最后一个用途是停用 本地回送，以便切换回通过蜂窝网络的MSC的语音的常规传输。

如果用户B是正在离开回送区域的用户，而用户A是仍位于回 送区域中的用户。当检测到用户B的“切换命令”消息时，本发明的 设备开始将来自用户A的输出语音发送到网络的MSC。从A端看，这 会导致引入静音。此外，设备还将来自MSC的语音的流发送给A，这 也将导致引入静音。

5 合法的截取要求

根据本发明的本地回送是这样的，MSC不接收语音流。在某些地 方或网络中，合法的截取的可能性是强制性的，语音必须经过MSC， 以便诸如标准中所规定的合法的截取是可能的。

为了克服此问题，本发明因此提议将语音流返回到MSC，参看图 5。这种技术限制了通过本地回送获得的增益，但是不抵销它。

实际上，回想一下，若没有回送，语音的每个方向都经过卫 星链路传输两次。

本发明的技术基于这种事实：语音的回送可以被抑制，不会限 制合法的截取的可能性。

准确地说，移动站60和61的两个用户正在进行通信，并位于由 同一个BTS 63覆盖的同一个小区62中。因此，它们在回送区域中并 且对BTS 63的上游的两个流66和67执行回送65。实际上，本发明的 设备66在信令信道67和68中检测到了表示呼叫的本地特征的数据。

为了响应合法的截取要求，适配器66将两个语音流66和67组 合起来69，以便通过借助于通过卫星71和BSC72的无线电链路将它 们以信号70发送回MSC。

也可以将两个流彼此独立地向上发回。该组合因此可以获得信道。

这种组合可以以多种方式实现，并且需要测试每一种方法，以便评 估最佳性能。

在第一种情况下，对流进行代码转换，相加，然后再次进行代码 转换：此方法是昂贵的。在第二种情况下，通过选择两个语音流中的一 个，逐帧地进行选择。这导致当双方同时说话时，语音会丢失。最后， 还可以通过将两个流放入序列来传输该两个流。此技术确保不会丢失语 音，并且相当于在两个语音流彼此独立地进行传输的情况下使用良好 的分配算法。