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Dokumentenidentifikation DE69837494T2 13.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001040691
Titel Kommunikationssystem und Verfahren zur Adressierung von drahtlosen Mehrkapazitätverbindungsleitungen
Anmelder Xircom Wireless, Inc., Colorado Springs, Col., US
Erfinder MENON, Narayan P., Colorado Springs, CO 80918, US;
ROEDER, G. R., Woodland Park, CO 80863, US;
SMITH, Douglas G., Arlington, VA 22201, US;
MO, Richard C., Colorado Springs, CO 80918, US;
SOLA, Ismail I., Colorado Springs, CO 80919, US;
BILGIC, Izzet M., Colorado Springs, CO 80919, US;
YUHAN, Albert H., Randolph, NJ 07869, US;
DOUGLAS, Philip, D-81379 Munich, DE
Vertreter Klunker, Schmitt-Nilson, Hirsch, 80797 München
DE-Aktenzeichen 69837494
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.12.1998
EP-Aktenzeichen 989638069
WO-Anmeldetag 08.12.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/26049
WO-Veröffentlichungsnummer 1999035865
WO-Veröffentlichungsdatum 15.07.1999
EP-Offenlegungsdatum 04.10.2000
EP date of grant 04.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse H04Q 7/28(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H04Q 7/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Bereitstellen von Kommunikationsdiensten.

2. Hintergrund

Ortsgebundene Telefonschaltsysteme, wie z. B. private Nebenstellenanlagen (PBX; „Private Branch Exchange") und getastetes Systeme sind seit vielen Jahren für Unternehmensbüros und andere Einrichtungen als eine Alternative oder Ergänzung zu öffentlichen Telefondiensten verfügbar. Ein PBX oder getastetes System erlaubt es Nutzern, sich mit dem System zu verbinden, um Intrasystem-Telefonanrufe ohne Zugriff auf den öffentlichen Telefondienst durchzuführen. Ein solches System kann wesentlich wirtschaftliche Vorteile bieten, insbesondere, falls ein Intrasystem-Telefonverkehrsaufkommen stark ist.

Wenn Anrufer, die eine PBX oder ein getastetes System verwenden, andererseits einen Anruf an einen Teilnehmer absetzen müssen, der nicht mit dem System verbunden ist, müssen solche externen Anrufe typischerweise durch den PBX-Controller oder den Controller des getasteten Systems über ein Festnetz zu der öffentlichen Telefongesellschaft weitergeleitet werden. Um eine solche duale Funktionalität (d. h. Unterstützung von Intrasystem-Anrufen und Unterstützung von externen Anrufen) zu verwirklichen, wurden Spezialtelefone zum Verbinden mit einem PBX oder getasteten System entwickelt, um eine manuelle Weiterleitung von Telefonanrufen zu ermöglichen. Zum Beispiel können Telefontischgeräte mit Knöpfen ausgestattet sein, die verschiedenen Telefonleitungen entsprechen. Durch Drücken des entsprechenden Knopfs wählt der Nutzer zwischen bestimmten vorgegebenen Leitungen für Anrufe innerhalb des Systems oder verschiedenen vorgegebenen Leitungen für Anrufe über das öffentliche Telefonnetz aus.

In anderen PBX und getasteten Systemen kann eine Anrufweiterleitung über die ausgewählte Leitung automatisch erfolgen. Zum Beispiel kann der Nutzer einen Intrasystem-Anruf oder einen Anruf über das öffentliche Telefonnetz gemäß der ersten gewählten Ziffer auswählen und das PBX oder getastete System analysiert dann die erste Ziffer und leitet den Anruf zu dem richtigen Ziel unter Verwendung des geeigneten Vehikels weiter.

Während eine PBX und getastete System nützlich sind, um eine wirtschaftliche Abdeckung innerhalb eines privaten lokalen Telefonsystems zu bieten, ist es für einen PBX-Nutzer oder Nutzer eines getasteten Systems bei Ferngesprächen dennoch notwendig, sich auf einen Lokalvermittlungsträger (LEC; „Local Exchange Carrier") zu verlassen, dessen Festnetz mit der PBX verbunden ist. Der Lokalvermittlungsträger leitet dann den Anruf an einen Fernvermittlungsträger weiter. Weil der Nutzer sowohl den Lokalvermittlungsträger als auch den Fernvermittlungsträger für jeden Ferngesprächsanruf zahlen muss, kann ein Fernsprechtelefondienst relativ teuer sein, insbesondere, wenn das Volumen eines Ferngesprächs groß ist.

Neben hohen Kosten für Fernsprechdienste ist ein weiterer potentieller Nachteil von existierenden PBX oder getasteten Telefonsystemen, dass eine Verwendung in abgelegenen Gebieten schwierig oder teuer sein kann. Falls zum Beispiel ein Ferngesprächsdienst oder andere öffentliche Netzdienste benötigt werden, ist eine Verwendung einer PBX oder eines getasteten Systems grundsätzlich darauf beschränkt, wo ein Festnetz verlegt ist, so dass die PBX oder das getastete System eine Verbindung zu einem Lokalvermittlungsträger herstellen kann, der mit dem Ferngesprächsanbieter verbunden ist. Falls an dem gewünschten Verwendungsort kein Festnetz vorliegt, kann es teuer sein, eine Verbindung zu einem Festnetz herzustellen, um einer PBX oder einem getasteten System einen Zugang zu Ferngesprächen bereitzustellen.

Auch sind herkömmliche PBX oder getastete Systeme grundsätzlich dort nicht sehr mobil, wo sie eine Schnittstelle zu dem Festnetz für einen Zugang zu Ferngesprächen oder andere Typen von öffentlichen Netzdiensten benötigen.

Es gibt einen Bedarf an einem Kommunikationssystem mit der Fähigkeit einer PBX oder eines getasteten Systems, lokale Anrufe zu handhaben, welches auch einen Zugang zu kostengünstigeren, zuverlässigen Ferngesprächs- oder anderen Netzdiensten bietet. Es gibt auch einen Bedarf nach einem vielseitigen Mechanismus, um einer PBX oder einem getastetes System zu ermöglichen, einen relativ kostengünstigen Zugang zu Netzressourcen und einer Ferngesprächsabdeckung zu erreichen. Es gibt auch einen Bedarf an einem Kommunikationssystem, das ein robustes, flexibles Protokoll verwendet, zum Bereitstellen einer Ferngesprächsabdeckung oder andere Netzdiensten für lokale Nutzer einer PBX, eines getasteten Systems oder eines anderen Typs eines Ortsnetzes.

Die US 5,412,375 offenbart ein Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von Luftschnittstellen, von denen eine zur Verwendung einer Übertragung einer gewünschten Kommunikation zugewiesen ist, durch Übertragen einer Nachricht mit einer Liste von Luftschnittstellenkapazitäten des Teilnehmers an einer Basisstation. Eine Liste von Luftschnittstellenkapazitäten der Basis wird dann bei einem Controller verglichen und eine kompatible Luftschnittstelle wird ausgewählt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Kommunikationssystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 4. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm einer Gesamtsystemarchitektur gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 ist ein Blockdiagramm einer Basisarchitektur für eine Drahtloszugang-Kommunikationseinheit gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung.

3 ist ein Diagramm einer Softwarearchitektur für die Drahtloszugang-Kommunikationseinheit gemäß 2.

4 ist ein Blockdiagramm einer Basisarchitektur für eine Basisstation.

5 ist ein Diagramm für eine Softwarestruktur für die Basisstation der 4.

6 ist ein Blockdiagramm, das ein Adressieren einer Vielzahl von Fernverbindungen illustriert, die mit einer Drahtloszugang-Kommunikationseinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden sind.

7 ist ein Diagramm, das eine Schnittstellensignalisierungsstruktur zwischen einer Basisstation und einem Basisstationscontroller illustriert.

8 ist ein abstraktes Diagramm einer Systemprotokollarchitektur.

9 ist ein Diagramm, das eine Aufteilung von Trägerpfadfunktionen auf eine Drahtloszugang-Kommunikationseinheit (CPRU), eine Basisstation und Basisstationscontroller-Komponenten eines bevorzugten Kommunikationssystems illustriert.

10 ist ein Diagramm, das Schnittstellen zwischen verschiedenen Komponenten eines bevorzugten Systems zeigt.

11 ist ein Diagramm von mehreren Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten in verschiedenen Ortsbereichen, die mit einem einzelnen Basisstationscontroller verbunden sind.

12 ist ein Anruf-Flussdiagramm für eine Registrierungsprozedur auf Netzebene.

13 ist ein Anruf-Flussdiagramm für eine Deregistrierungsprozedur auf Netzebene.

14 ist ein Anruf-Flussdiagramm für ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung und Ziffernanalyse für ein Kommunikationssystem mit einer PBX.

15 ist ein Anruf-Flussdiagramm für ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung und Ziffernanalyse für ein Kommunikationssystem, das ein getastetes System (KTS) umfasst.

16 ist ein Anruf-Flussdiagramm für ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung und Ziffernanalyse für ein Kommunikationssystem mit einem anderen Typ von PBX.

17 ist ein Anruf-Flussdiagramm für ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung und Ziffernanalyse für ein Kommunikationssystem mit einem anderen Typ von KTS.

18 ist ein Anruf-Flussdiagramm für einen erfolgreichen Aufbau eines ausgehenden Anrufs ohne eine PSTN-Interaktion.

19 ist ein Anruf-Flussdiagramm für einen erfolgreichen Aufbau eines ausgehenden Anrufs mit einer PSTN-Interaktion.

20 ist ein Anruf-Flussdiagramm für ein Szenario, das ein Anklopfen umfasst.

21 ist ein Anruf-Flussdiagramm für ein Szenario, das eine Konferenzschaltung umfasst.

22 ist ein Anruf-Flussdiagramm für eine DTMF-Tonzeichenübertragung.

23 und 24 sind Frequenzverteilungsdiagramme, die eine Frequenzspektrumzuteilung gemäß zweier exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung illustrieren.

25 ist ein Timing-Diagramm eines Over-the-Air-Protokolls, das in dem in 1 gezeigten Kommunikationssystem verwendet werden kann.

26 ist ein Timing-Diagramm für ein alternatives Over-the-Air-Protokoll für das in 1 gezeigte Kommunikationssystem.

27 ist ein Diagramm, das einen Authentifikationsprozess zeigt.

28 ist ein Anruf-Flussdiagramm, das eine Registration auf Netzebene illustriert.

29 ist ein Anruf-Flussdiagramm, das eine Alarmmeldung illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtsystemarchitektur eines Kommunikationssystems 101 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der in 1 illustrierten Systemarchitektur sind eine Vielzahl von Telefonstationen 102 mit einem zentralen Telefonschaltstelle 105 verbunden. Es ist selbstverständlich, dass Telefonstationen 102 Telefone, Modems, Faxgeräte oder andere Vorrichtungen umfassen, die imstande sind, über eine hergestellte Anrufverbindung zu kommunizieren. Die zentrale Telefonschaltstelle 105 wird hier als „kundenseitiges Gerät" oder „CPE" („Customer Premises Equipment") bezeichnet. Das CPE 105 kann z. B. eine private Nebenstellenanlage (PBX) oder ein getastetes System sein. Die Ausgestaltung von verschiedenen Typen von PBX und getasteten Systemen ist im Stand der Technik bekannt.

In der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das CPE 105 sowohl mit einem öffentlichen Telefonnetz (PSTN) 125 als auch einer Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden (hier oder in den Zeichnungen auch gelegentlich als „kundenseitige Funkeinheit" oder „CPRU" („Customer Premises Radio Unit") bezeichnet). So wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben, werden in einer bevorzugten Ausführungsform Anrufe selektiv über das PSTN 125 und die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gemäß dem Typ des Anrufs abgesetzt. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 kommuniziert über eine drahtlose Fernverbindung 108 (die eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsverknüpfungen umfasst) mit einer Basisstation 109. Die Basisstation 109 ist zusammen mit anderen Basisstationen 109 in benachbarten oder nahe gelegenen geographischen Bereichen mit einem Basisstationscontroller 112 verbunden. Der Basisstationscontroller 112 ist mit einer Transcoding-Einheit 115 verbunden, die mit einem mobilen Schaltstelle (MSC; „Mobile Switching Center") 116 verbunden ist. Optional kann der Basisstationscontroller 112 direkt mit der mobilen Schaltstelle 116 verbunden sein, ohne die zwischengeschaltete Transcoding-Einheit 115. Die mobile Schaltstelle 116 ist mit dem PSTN 125 verbunden.

Zusätzlich zur Verbindung mit der Transcoding-Einheit 115 oder, optional, mit der MSC 116, ist der Basisstationscontroller 112 auch mit einem Betriebs- und Wartungsstelle (OMC; „Operations and Maintenance Center") 120 verbunden, welche wiederum mit einem Betriebsunterstützungssystem (OSS; „Operations Support System") 122 verbunden ist. Die mobile Schaltstelle 116 ist mit einer Heimatstandortregister und Authentifikationsstelle (HLR/AuC; „Home Location Register/Authentication Center") 123 und mit dem Betriebsunterstützungssystem 122 wie in 1 gezeigt verbunden. Die Basisstation 109 kann auch mit einem lokalen Managementterminal 121 verbunden sein.

Wie hier weiterhin beschrieben, bietet die Erfindung in einem Aspekt Signalisierungstechniken und Protokolle zum Vereinfachen einer Kommunikation in einem System mit drahtlosen Fernverbindungen. Eine Signalisierungsinformation wird über eine oder mehrere der verschiedenen Schnittstellen des Kommunikationssystems 101 transportiert, um eine Kommunikation zwischen dem CPE 105 und dem PSTN 125 zu ermöglichen, um die Fähigkeiten der Drahtloszugangs-Kommunikations- einheit 106 einzusetzen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kommunikationssystem Aspekte des IS-661-Kommunikationsprotokolls (oder einer modifizierten Version des IS-661-Protokolls) und des GSM-Kommunikationsprotokolls, wodurch ein „Hybrid"-Protokoll eingesetzt wird. Weitere Details, die bevorzugte Signalisierungstechniken und Protokolle betreffen, werden nachfolgend, nach einer Beschreibung von einigen der Basiskomponenten eines bevorzugten Systems einschließlich dessen Betriebs beschrieben.

Wie hier weiterhin beschrieben, stellt die Erfindung in einem Aspekt die Übertragung von gewählten Ziffern (wie z. B. DTMF-Tonezeichen) über einen Kommunikationspfad, der wenigstens eine drahtlose Verknüpfung umfasst, bereit. Bei einem Anrufaufbau werden gewählte Ziffern von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zu der Basisstation 109 als Signalisierungsnachrichten übertragen. Während eines aktiven Anrufs werden gewählte Ziffern von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unter Verwendung von GSM-DTAP-Nachrichten an das Netz übertragen, um den Start und das Ende jeder Ziffer anzugeben. Die DTAP-Nachrichten werden durch die Basisstation 106 und den Basisstationscontroller 112 zu der mobilen Schaltstelle 116 transparent weitergeleitet. Weitere Details, die eine Zifferübertragung betreffen, werden nachfolgend, nach einer Beschreibung eines Teils der Struktur und des Betriebs der Basiskomponenten eines bevorzugten Systems beschrieben.

Wie hier weiterhin beschrieben, bietet die Erfindung in einem Aspekt Techniken zur Authentifikation und zur Sicherheit in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wie z. B. dem Kommunikationssystem, das in 1 gezeigt ist. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unterstützt vorzugsweise mehrfache Fernverbindungen oder Nutzerschnittstellenverbindungen, die an den CPE 105 angeschlossen sind, und eine Authentifikation wird für jede dieser Fernverbindungen oder Nutzerschnittstellenverbindungen separat durchgeführt. In einem Aspekt wird die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 von dem Netz als eine Ansammlung von individuellen Teilnehmern behandelt. Jede Fernverbindung oder Nutzerschnittstellenverbindung, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unterstützt wird, leitet ihren eigenen Chiffrierschlüssel basierend auf einem Authentifikationsparameter ab, der von dem Netz empfangen wird. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 bietet deshalb mehrere verschlüsselte Trägerpfade, die durch das Netz hindurch weitergeleitet werden, wobei jeder Trägerpfad sein eigenes eindeutiges Verschlüsselungsmuster hat. Weitere Details, die eine bevorzugte Authentifikations- und Sicherheitstechniken betreffen, werden nachfolgend, nach einer Beschreibung von einigen der Basiskomponenten eines bevorzugten Systems und dessen Betrieb beschrieben.

In einem in 1 gezeigten bevorzugten Kommunikationssystem 101 können Anrufe von Telefonstationen 102 direkt über das PSTN 125 (d. h. über eine Festnetzverbindung) oder über die drahtlose Fernverbindung 108 unter Verwendung der Drahtlosezugangs-Kommunikationseinheit 106 an das PSTN 125 abgesetzt werden. Wenn ein Anruf bei einer der Telefonstationen 102 begonnen werden soll, kann er entweder direkt zu dem PSTN 125 oder zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 weitergeleitet werden. Das Weiterleiten des Anrufs kann entweder auf einer manuellen Auswahl basieren oder basierend auf der gewählten Nummer automatisch bewerkstelligt werden, wie nachfolgend beschrieben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden lokale Telefonanrufe direkt zu dem PSTN 125 weitergeleitet, während Ferngesprächsanrufe durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 weitergeleitet werden.

Ein Betrieb des in 1 gezeigten Systems kann teilweise vom Wesen des CPE 105 abhängig sein. So wie bereits angedeutet kann das CPE 105 z. B. eine PBX oder ein getastetes System umfassen. In einer Ausführungsform, in welcher das CPE 105 eine PBX umfasst, ist die PBX vorzugsweise imstande, einen ausgehenden Anruf, der von einer Telefonstation 102 an das PSTN 125 oder zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 abgesetzt wird, basierend auf entweder einer Zugangsziffer oder der vom Nutzer gewählten Telefonnummer weiterzuleiten. Der Nutzer kann z. B. eine bestimmte erste Ziffer wählen (z. B. eine „8") für einen Zugang zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und eine unterschiedliche erste Ziffer (z. B. eine „9") für einen direkten LEC-Zugang zu dem PSTN 125. In dieser Weise könnte der Nutzer z. B. einen Zugang zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 er- halten, um ausgehende Ferngespräche durchzuführen, oder zu dem PSTN 125 für andere Arten von ausgehenden Gesprächen. Alternativ können einige Arten von PBXs ausgestaltet sein, um die gewählte Nummer zu analysieren und um Ferngespräche und lokale Gespräche weiterzuleiten. Unter Verwendung dieser Fähigkeit kann die PBX ausgestaltet sein, Ferngespräche durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 weiterzuleiten und lokale oder Notrufanrufe durch das PSTN 125.

In einer Ausführungsform, in welcher das CPE 105 ein getastetes System umfasst, kann der Nutzer eine Leitung manuell auswählen (entweder für die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 oder das PSTN 125) durch Drücken einer Taste an einem Telefontischgerät. Der Nutzer könnte z. B. die Anrufverarbeitungseinheit 106 für ausgehende Ferngespräche auswählen und das PSTN 125 für andere Arten von ausgehenden Anrufen. Wie bestimmte PBXs können einige getastete Systeme konfiguriert werden, um die gewählte Nummer zu analysieren und den Anruf entweder zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 oder dem PSTN 125weiterzuleiten, abhängig von den initialen Ziffern des Anrufs und/oder der Anzahl der gewählten Ziffern. Auf diese Weise kann das getastete System z. B. konfiguriert werden, um Ferngespräche durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 weiterzuleiten und lokale oder Notrufgespräche durch das PSTN 125.

In alternativen Ausführungsformen kann das System mit einer geringeren Flexibilität, aber mit einer potentiell einfacheren Architektur konfiguriert sein. Zum Beispiel kann das System so konfiguriert sein, dass alle eingehenden Anrufe direkt von dem PSTN 125 zu dem CPE 105 weitergeleitet werden, und dass alle ausgehenden lokalen Anrufe (ob Sprache oder Daten), alle ausgehenden Ferndatenanrufe und alle TTY-Anrufe für Personen mit Behinderungen auch direkt durch das PSTN 125 weitergeleitet werden. In einer solchen Ausführungsform würde die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 grundsätzlich Kapazitäten für eine ausgehende Ferngesprächs-Sprachkommunikation bereitstellen.

Das CPE 105 ist mit der Drahtlosezugangs-Kommunikationseinheit 106 über eine CPE-Fernverbindungsschnittstelle 104 verbunden. Die CPE-Fernverbindungsschnittstelle 104 umfasst eine Vielzahl von CPE-Fernverbindungen, die jeweils z. B. Loop-Start-Fernverbindungen oder Ground-Start-Fernverbindungen umfassen. Die Ausgestaltung sowohl von Loop-Start-Fernverbindungen als auch Ground-Start-Fernverbindungen ist im Stand der Technik bekannt. Es ist dem Fachmann in dem betreffenden Gebiet ebenso bekannt, das sowohl Loop-Start-Fernverbindungen als auch Ground-Start-Fernverbindungen durch das gleiche Ortsbereichvermittlungsgerät (d. h. die gleiche PBX oder das gleiche KTS) unterstützt werden können.

In einer Ausführungsform, in der das CPE 105 eine PBX umfasst, hat die PBX vorzugsweise bestimmte Betriebscharakteristika. Zusätzlich zur Unterstützung von Loop-Start-Fernverbindungen oder Ground-Start-Fernverbindungen (oder beiden) an der CPE-Fernverbindungsschnittstelle 104 zwischen der PBX und der Drahtloszugangskommunikationseinheit 106 unterstützt die PBX vorzugsweise auch eine DTMF-Adresssignalisierung an den Loop-Start-Fernverbindungen oder Ground-Start-Fernverbindungen. Die PBX kann konfiguriert sein, um Anrufe durch entweder das PSTN oder die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 wie oben beschrieben weiterzuleiten und hat deshalb die Fähigkeit, zu identifizieren, welche Fernverbindungen zu dem PSTN 125 führen und welche Fernverbindungen zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 führen. Die PBX hat vorzugsweise die Fähigkeit, die Reihenfolge zu spezifizieren, in welcher die Fernverbindungsgruppen ausprobiert werden, wenn ein ausgehender Anruf abgesetzt wird, und im Falle von Zugangsproblemen von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zu dem drahtlosen System ausgehende Ferngespräche anstelle durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 durch das PSTN 125 erneut weiterzuleiten.

In einer Ausführungsform, in der das CPE 105 ein getastetes Telefonsystem (KTS) umfasst, hat das KTS vorzugsweise bestimmte Betriebscharakteristika. Zusätzlich dazu, dass es konfiguriert ist, um Loop-Start-Fernverbindungen oder Ground-Start-Fernverbindungen (oder beide) an der CPE-Fernverbindungsschnittstelle 104 zwischen dem KTS und der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zu unterstützen, unterstützt das KTS vorzugsweise auch eine DTMF-Adresssignalisierung an den Loop-Start-Fernverbindungen oder Ground-Start-Fernverbindungen und hat die Fähigkeit, Anrufe entweder durch das PSTN 125 oder die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 wie oben beschrieben weiterzuleiten. Obwohl es nicht wesentlich ist, kann das KTS auch mit ergänzenden Anrufunterstützungsmerkmalen und einem Weiterleitungsauswahlmerkmal ausgestattet sein (d. h. der Fähigkeit, Fernverbindungsgruppen zu identifizieren, die zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und dem PSTN 125 führen, und an dem KTS die Reihenfolge zu spezifizieren, in der die Fernverbindungsgruppen ausprobiert werden sollten). Falls ein Weiterleitungsauswahlmerkmal bereitgestellt wird, sollte das KTS die Fähigkeit haben, ausgehende Ferngespräche anstelle durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 durch das PSTN 125 zu dem drahtlosen System erneut weiterzuleiten.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 wirkt als der Gateway für einen drahtlosen Fernverbindungszugang des CPE 105 über das drahtlose System und korreliert die individuellen CPE-Fernverbindungen mit drahtlosen Kommunikationsverknüpfungen, so dass Anrufe von dem CPE 105 über ein drahtloses Netz erledigt werden können. 6 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform einer Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 605 illustriert, die über eine Vielzahl von CPE-Fernverbindungen 602 (in diesem Beispiel vier CPE-Fernverbindungen 602) mit einem CPE 105 (siehe 1) verbunden ist. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 605 ist auch über eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsverknüpfungen (oder „Pipes") 609 mit einem drahtlosen Netz und insbesondere mit einer Basisstation (in 6 nicht dargestellt) verbunden. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 605 baut die drahtlosen Kommunikationsverknüpfungen 609 auf und korreliert damit die CPE-Fernverbindungen 602, so dass eine Kommunikation für eine besondere CPE-Fernverbindung 602 über eine zugeordnete drahtlose Kommunikationsverknüpfung 609 ausgeführt wird. Nutzer, die mit dem CPE 105 verbunden sind, können dadurch einen Zugang zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 605 erhalten (und deshalb zu dem drahtlosen Netz), dass sie durch den CPE 105 mit einer der CPE-Fernverbindungen 602 verbunden sind. In dieser Weise kann eine potentiell große Anzahl von Nutzern, die mit dem CPE 105 verbunden sind, die Fähigkeit haben, Anrufe zu dem drahtlosen Netz zu erledigen, wobei die Anzahl von Nut- zern, die imstande sind, gleichzeitig Anrufe durchzuführen, gleich der Anzahl der zur Verfügung stehenden CPE-Fernverbindungen 602 (und drahtlosen Kommunikationsverknüpfungen 609) ist.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 wirkt wie angesprochen als der Gateway für das CPE 105 zu dem drahtlosen Netz und führt vorzugsweise eine Vielzahl von Funktionen aus. In einer bevorzugten Ausführungsform führt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Off-Hook-Detektion für ausgehende Anrufe durch und unterstützt ein Bereitstellen eines Wähltonzeichens für das CPE 105 (und dadurch für die Telefonstation 102, die den Anruf beginnt). Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 initiiert auch eine Akquisition eines drahtlosen Kommunikationskanals (wie z. B, ein Over-the-Air-Zeitfenster, z. B. falls das drahtlose Netz ein TDMA und/oder TDD-System ist) und initiiert Anrufsteuerprozeduren. Während eines Anrufaufbaus detektiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gewählte Adressziffern (d. h. DTMF-Tonzeichen) und leitet die empfangenen Ziffern über eine Anrufsteuersignalisierung an das Netzwerk weiter. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 entscheidet, ob ein normaler oder ein Notruf abzusetzen ist, abhängig von einer Wählende-Angabe, die von der Basisstation 109 empfangen wird, die den Typ des Anrufs angibt (basierend auf einer Ziffernanalyse, die bei der Basisstation 109 durchgeführt wird). Zusätzlich detektiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 Off-Hook-Wechsel von dem CPE 105 und initiiert Anrufabbauprozeduren in Richtung des Netzes in Reaktion auf einen Off-Hook-Wechsel. Wenn ein Anruf beendet wird, bietet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Festnetz-transparente Steuerung für Verbindungstrennprozeduren zur Freischaltung, die von dem CPE 105 initiiert werden. Als Teil dieser Funktion implementiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Freigabeschutzzeiten, die von herkömmlichen drahtgebundenen Systemen unterstützt werden.

Zusätzlich zu den obigen Funktionen unterstützt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auch die Signalisierung von DTMF-Ziffern während eines aktiven Anrufs. Als Teil dieser Funktion detektiert die Drahtloszugangs-Kommunikations- einheit 106 DTMF-Tonzeichen von dem CPE 105 während eines aktiven Anrufs und gibt die Ziffern über eine DTAP-Signalisierung an das Netz weiter. Ebenfalls während eines Anrufs kann die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 Anrufverlaufstonzeichen, die von dem Netz erhalten werden, über den Trägerpfad an das CPE 105 transparent weiterleiten. Wann immer eine Anrufverlaufs-DTAP-Signalisierung von dem Netz empfangen wird, konvertiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Anrufverlaufs-DTAP-Signale in Anrufverlaufstonzeichen in Richtung des CPE 105. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 kann Besetzttonzeichen für das CPE 105 erzeugen, wenn es benötigt wird, um dem CPE 105 eine Blockierung des drahtlosen Netzes oder einen permanente Signalzeitablaufzustand anzuzeigen.

Zusätzlich führt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auch vorzugsweise einer Anzahl von Funktionen durch, die eine Trägerverarbeitung betreffen. Zum Beispiel führt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 in einer bevorzugten Ausführungsform ein Vocoding für eine Sprachkommunikation durch. In dieser Hinsicht umfasst das Vocoding ein Kodieren/Komprimieren von Sprache in Richtung des Netzes und Dekodieren/Dekomprimieren von Sprache in der umgekehrten Richtung (d. h. in Richtung des CPE 105). Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 führt auch vorzugsweise eine Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC, „Forward Error Correction"), Verschlüsselung und Entschlüsselung für die Trägersprache (mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und einer Transcoding-Einheit 115, die Peer-to-Peer-Endpunkte für eine Chiffrierung sind) und Echounterdrückungsfunktionen durchführt. Für eine Verschlüsselung und Entschlüsselung verschlüsselt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Trägerdaten vor einer Luft-Übertragung (d. h. über die drahtlose Fernverbindung 108) und entschlüsselt Trägerdaten, die von dem Netz empfangen werden. Echounterdrückungsfunktionen werden durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unterstützt, um das Echo zu unterdrücken, das in Richtung des drahtlosen Netzes potentiell erzeugt wird, falls z. B. eine 2-4-Draht-Hybridstruktur an der Schnittstelle mit dem CPE 105 vorliegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform unterstützt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 in Verbindung mit dem drahtlosen System Management- und Sicherheitsmerkmale, wie z. B. eine Anrufregistrierung, Deregistrierung, Nutzerauthentifikation, Chiffrieren von Trägerinformation und Netz-Managementfunktionen. Zusätzlich zum Bereitstellen einer Einrichtung für ausgehende Sprachanrufe kann die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auch ausgehende Notrufanrufe (d. h. „911") und eine durchgehende („end-to-end") DTMF-Signalisierung während aktiver Anrufe unterstützen.

Details einer bevorzugten Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 sind in 2 dargestellt und einer bevorzugten Softwarestruktur für die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 in 3. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 eine Vielzahl von Teilnehmeranschlüssen 203, die zum Verbinden des CPE 105 (siehe 1) mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 über eine Fernverbindungsschnittstelle bereitgestellt werden (z. B. die in 1 gezeigte Fernverbindungsschnittstelle 104). Jeder Teilnehmeranschluss 203 kann eine Anrufverbindung über die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 unterstützen und kann z. B. eine RJ-11-Schnittstelle umfassen. Während in 2 vier Teilnehmeranschlüsse 203 gezeigt sind, ist es verständlich, dass die Anzahl von Teilnehmeranschlüssen 203 abhängig von der jeweiligen Anwendung oder dem der Umgebung, in welcher die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 verwendet wird, variieren kann. Zum Beispiel kann die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 mit nur einem einzigen Teilnehmeranschluss 203 ausgestaltet sein, oder kann eine beliebige Anzahl von Teilnehmeranschlüssen 203 haben, die nur durch praktische Überlegungen beschränkt ist, wie z. B. die Anzahl von drahtlosen Kommunikationskanälen, die der Drahtlos-Kommunikationseinheit 201 grundsätzlich zugänglich sind und zur Verfügung stehen. Auch können die Teilnehmeranschlüsse 203 jede geeignete Schnittstelle umfassen, wobei eine RJ-11-Schnittstelle nur ein Beispiel für eine solche Schnittstelle ist.

Jeder Teilnehmeranschluss 203 ist mit einer individuellen Anschlussschnittstelleneinheit oder einem Anschlusskartenabschnitt 205 verbunden. Somit umfasst die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 vier Anschlusskartenabschnitte 205, einen für jeden Teilnehmeranschluss 203. Der Anschlusskartenabschnitt 205 bietet eine physikalische Teilnehmeranschlussschnittstelle von dem CPE 105 zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201, und zusätzlich bietet er Digitalisierungs- und Datenkompressionsfunktionen.

Details eines der vielfachen Anschlusskartenabschnitte 206 sind in 2 gezeigt, wobei andere Anschlusskartenabschnitt 205 in einer ähnlichen Weise ausgestaltet sind. Der Anschlusskartenabschnitt 205 umfasst eine Teilnehmerschnittstelle 207, die mit einem der Teilnehmeranschlüsse 203 verbunden ist. Die Teilnemerschnittstelle 207 umfasst einen Teilnehmeranschlussschnittstellen-Schaltkreis (SLIC) 217, der herkömmliche Loop-Schnittstellen-Funktionen bereitstellt, einschließlich Batteriestand, Überladeschutz, Überwachung und 2-4-Draht-Hybrid. Sowohl Loop-Start- als auch Ground-Start-Signalisierung werden durch den Anschlusskartenabschnitt 205 vorzugsweise unterstützt. Die Auswahl zwischen Loop-Start- und Ground-Start-Signalisierung kann z. B. durch Benutzen eines manuellen Kippschalters oder DIP-Schalters (nicht dargestellt) durchgeführt werden, der an der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 angebracht ist, wobei jeder Anschlusskartenabschnitt 205 individuell konfiguriert sein kann, um eine Schnittstelle mit einer Loop-Start- oder Ground-Start-Fernverbindung zu bilden. Die Teilnehmerschnittstelle 207 umfasst weiterhin einen Standard-CODEC oder alternativ einen Teilnehmeranschluss-Audioverarbeitungsschaltkreis (SLAC) 215, der eine Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandlung zwischen dem Anschlusskartenabschnitt 205 und der Nutzerstation (z. B. der in 1 gezeigten Telefonstation 102), die mit dem Teilnehmeranschluss 203 verbunden ist, durchführt. Der CODEC oder der SLAC 215 bietet eine standardisierte &mgr;-Puls-Coding-Modulations-Schnittstelle (PCM). Die Teilnehmerschnittstelle 205 umfasst auch einen Klingeltongenerator 216 zum Erzeugen eines Rückruftonzeichens.

Ein digitalisierter Datenstrom wird von dem CODEC oder dem SLAC 215 ausgegeben und über Signalleitungen) 214 einem Vocoder 206 bereitgestellt, der den digitalisierten Datenstrom in ein komprimiertes Datensignal komprimiert. Der Vocoder 206 umfasst einen Digitalsignalprozessor 211 mit relativ hoher Geschwindigkeit (betrieben bei z. B. einer Rate von 20 Millionen Instruktionen pro Sekunde oder anderen geeigneten Raten), zusammen mit Unterstützungsmodulen, wie z. B. einem statischen Hochgeschwindigkeits-Random-Access-Speicher (SRAM) 212 und einem EPROM 213. Der Vocoder 206 bietet vorzugsweise als Teil seiner Dekodierfunktion eine Interpolationsfähigkeit zum Ableiten vorhergesagter Sprachmustern, um Situationen zu handhaben, in denen z. B. die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 Datenrahmen detektiert, die Fehler enthalten, oder die Datenrahmen Fehler enthalten, die durch ein Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) nicht korrigiert werden können. Die Dekodierfunktion des Vocoders 206 bietet vorzugsweise auch eine Stummschaltfähigkeit, um den Ausgang des CPE 105, wenn es vorteilhaft ist, leise zu schalten, wie z. B. während Verkehrsaufkommensteuervermittlungen („control traffic exchanges"). Der Vocoder 206 gibt ein komprimiertes Datensignal aus, bei einer Rate von z. B. 8 Kbps, das zu einer Anschlusssteueranordnung (LCA; „Live Control Assembly") 226 gesendet wird, die in einem Steuerabschnitt 220 angeordnet ist. Der Steuerabschnitt 220 empfängt dadurch vier komprimierte Datensignale, eines von jedem der Anschlusskartenabschnitte 205.

Jeder Anschlusskartenabschnitt 205 betreibt auch ein Teilnehmerschnittstellenmodul (SIM; „Subscriber Interface Module") 208. Die generellen Funktionen des SIM 208 sind ein Bereitstellen einer Systemsicherheit und ein Speichern von teilnehmerspezifischer Information, einschließlich solcher Dinge, wie z. B. einer Teilnehmerauthentifikationsinformation und teilnehmerspezifischen Daten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die SIM-Funktion für jede CPE-Fernverbindung verdoppelt, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 unterstützt wird, da jede CPE-Fernverbindung von dem Netzwerk als unterschiedlicher Teilnehmer angesehen werden kann. Diese Verdopplung kann mit Bezug auf 6 erklärt werden. In 6 ist eine Vielzahl von CPE-Fernverbindungen 602 gezeigt, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 605 verbunden sind (jede CPE-Fernverbindung 602 ist mit einem Teilnehmeranschluss 203 verbunden, der in größerem Detail in dem Diagramm der 2 gezeigt ist). Ein separates SIM 606 ist mit jedem der CPE- Fernverbindungen 602 verknüpft. Somit umfasst die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 605 vier SIMs 606 für vier CPE-Fernverbindungen 602. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 605 umfasst weiterhin eine Vielzahl von Funkschnittstelleneinheiten 607, eine für jede CPE-Fernverbindung 602, für den Zweck eines Weiterleitens von Daten und anderen Informationen an den drahtlosen Transceiver (nicht dargestellt), der die physikalischen drahtlosen Kommunikationsverknüpfungen 609 handhabt.

Grundsätzlich benötigt jeder Teilnehmer innerhalb des Kommunikationssystems eine eindeutige Identifikation und möglicherweise verschiedene Systemparameter. In dem Maße, in dem die Vielzahl von CPE-Fernverbindungen (entsprechend der Vielzahl von in 2 gezeigten Teilnehmeranschlüssen 203 ) von dem System als individuelle und eindeutige Teilnehmer angesehen werden, wird jede CPE-Fernverbindung mit einem eindeutigen Identifikator und vorzugsweise einer eindeutigen Authentifikation und anderen Systemparametern verknüpft, die wenigstens teilweise in dem separaten SIM 208 implementiert sind, das in jeder Anschlusskarte 205 verwendet wird. Für vier CPE-Fernverbindungen (entsprechend den vier in 2 gezeigten Teilnehmeranschlüssen 203) werden somit vier Kopien des SIM 208 in der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 verwendet.

Die Funktionalität des SIM 208 kann als einer oder mehrere nicht-entfernbare SIM-Chips innerhalb der Hardware-Architektur der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheitimplementiert werden. Das SIM 208 speichert innerhalb eines nichtflüchtigen Speichers (wie z. B. ein ROM oder ein nicht-flüchtiger RAM) Teilnehmerinformationen, wie z. B. einen Teilnehmeridentifikator. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Teilnehmeridentifikator eine internationale Mobilteilnehmeridentitätsnummer (IMSI; „International Mobile Subscriber Number"). Zusätzlich zum Speichern des Teilnehmeridentifikators läuft auf dem SIM 208 eine Authentifikationsprozedur, wie z. B. eine „A3"- und/oder „A8"-Authentifikationsprozedur, die bei bestimmten GSM-Anwendungen üblicherweise verwendet werden. Weitere die Authentifizierung betreffende Details werden nachfolgend beschrieben.

Aspekte der Erfindung betreffen Sicherheitsmerkmale eines bevorzugten Kommunikationssystems 101, einschließlich der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Solche Sicherheitsmerkmale umfassen z. B. eine Authentifikation und Chiffrierung.

Weil die Drahtloszugangs-Kommuikationseinheit 106 von drahtlosen Ressourcen eines nahen Mobilfunksystems Gebrauch machen kann, existiert eine Möglichkeit, dass dritte Parteien versuchen, in gleicher Weise eine illegale Verwendung der Identität einer Drahtloszugangs-Kommuikationseinheit 106 durchzuführen, dass solche Parteien versuchen, eine illegale Verwendung von Mobilfunkhandgeräten vorzunehmen. Zum Beispiel können in vielen analogen Mobiltelefonnetzen Mobiltelefone nachgebildet werden, was bewirkt, dass große Teile der Einnahmen aufgrund einer illegalen Verwendung von solchen Telefonen verloren gehen.

Das bevorzugte Kommunikationssystem 101 verwendet vorzugsweise eine Authentifikationsprozedur, um eine unauthorisierte Verwendung von Netzressourcen zu verhindern und um die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 (und andere drahtlose Entitäten) vor einer betrügerischen Impersionalisierung zu schützen. Eine Authentifizierung wird vorzugsweise mit jeder Nutzerregistrierung durchgeführt sowie als Teil eines normalen Anrufaufbaus auf einer 1-aus-N-Basis – d. h. bei N Anrufen wird einmal eine Authentifizierung durchgeführt, wobei N in dem System konfigurierbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden Authentifikationsanfragen und Authentifikationsantworten zwischen der MSC 116 und der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 als Teil des GSM-Mobilitätsmanagement-(MM)-Protokolls weitergeleitet und basieren auf einem GSM A3/A8-Authentifikationsmechanismus. Auf Nutzerseite umfasst die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Standard-GSM-SIM-Funktion für jede CPE-Fernverbindung. Eine Teilnehmeridentität (d. h. eine IMSI) und ein Teilnehmerschlüsselwert (K) sind in der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 für jede CPE-Fernverbindung der GSM-SIM-Funktion gespeichert, die mit der CPE-Fernverbindung verknüpft ist. Auf der Netzseite fragt die MSC 116 nach einem Authentifizierungsinformationssatz der Heimatstandortregister-(HLR)-Komponente der HLR/AuC 123. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Authentifizierungsinformationssatz einen Satz von drei Authentifizierungsparametern, die hier als Authentifikations-Triplet bezeichnet werden. Die HLR-Komponente der HLR/AuC-Komponente der HLR/AuC 123 und überträgt den Netzsatz zu der MSC 116.

Ein Authentifikations-Triplet umfasst eine erzeugte Zufallszahl (RAND), eine signierte Antwort (SRES), die für die Authentifikation einer SIM-Karte eines Teilnehmers verwendet wird, und einen Chiffrierschlüssel (Kc), der verwendet wird, um Informationen über die Funkverknüpfung zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und dem Netzwerk zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Der Teilnehmerschlüsselwert Ki, der sowohl von der AuC-Komponente der HLR/AuC 123 als auch von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gespeichert wird, wird in jedem der zwei separaten Algorithmen (im Stand der Technik grundsätzlich als A3 und A8 bekannt) oder in einem kombinierten A3/A8-Algorithmus verwendet, der den Chiffrierschlüssel Kc und die signierte Antwort SRES für Authentifikationsprozeduren erzeugt. Ein Zufallszahlengenerator wird von der AuC-Komponente der HLR/AuC 123 verwendet, um die Zufallszahl RAND zu erzeugen, die von der MSC 116 zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gesendet wird. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 speist die Zufallszahl RAND zusammen mit dem Teilnehmerschlüsselwert Ki in den A3-Algorithmus ein, um die signierte Antwort SRES zu erzeugen und in den A8-Algorithmus, um den Chiffrierschlüssel Kc zu erzeugen.

Die signierte Antwort SRES wird an die MSC 116 zurückgeliefert und wird anschließend von dem Besucherstandortverzeichnis VLR („Visitor Location Register") mit dem signierten Antwortwert in dem VLR verglichen. Falls die zurück gelieferte signierte Antwort SRES mit dem signierten Antwortwert in dem VLR übereinstimmt, ist der Teilnehmer authorisiert, sich zu registrieren, Anrufe durchzuführen und andere Netzinteraktionen durchzuführen. Falls die zurück gelieferte Antwort SRES andererseits nicht mit dem signierten Antwortwert in dem VLR übereinstimmt, wird der Teilnehmer für eine Registrierung, ein Durchführen von Anrufen und ein Durchfüh- ren von anderen Netzinteraktionen blockiert. In einem solchen Fall wird die Basisstation 109 von der MSC 116 informiert, dass der Authentifikationsversuch zu einem Fehler führte, und die Basisstation 109 beendet die Anrufverbindung zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 mit einer Authentifizierungsfehlernachricht.

Vorzugsweise sind die AuC-Komponente der HLR/AuC 123 und die SIM-Komponenten die einzigen Teile des Netzes, die über die Existenz eines Teilnehmerschlüsselwerts Ki und den/die A3/A8-Algorithmus/Algorithmen Kenntnis haben. Die AuC-Komponente der HLR/AuC 123 erzeugt eine neue Zufallszahl RAND für jede Authentifikationsanfrage und leitet die signierte Antwort SRES und den Chiffrierschlüssel Kc ab, die dann an die HLR-Komponente der HLR/AuC 123 und die MSC 116 wie benötigt weitergeleitet werden. Die MSC 116 braucht nicht in die tatsächliche Ableitung der signierten Antwort SRES oder des Chiffrierschlüssels Kc involviert werden.

27 ist ein Diagramm, das Authentifikationsprozeduren illustriert, einschließlich einer Aufteilung der Funktionalität in einer bevorzugten Ausführungsform des Kommunikationssystems 101. Wie in 27 gezeigt wird, werden ein Authentifikations-Triplet, umfassend eine Zufallszahl RAND, eine signierte Antwort SRES und einen Chiffrierschlüssel Kc in dem VLR der MSC 116 gespeichert, nachdem sie auf Anfrage von der HLR/AuC 123 übertragen wurden. Die Zufallszahl RAND wird zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gesendet, woraufhin sie zusammen mit dem Teilnehmerschlüsselwert Ki verwendet wird, um die signierte Antwort SRES und den Chiffrierschlüssel Kc lokal zu erzeugen. Die signierte Antwort SRES wird von der Drahtloszugangs-Kommuikationseinheit 106 zu der MSC 116 zum Vergleich mit der SRES zurückgeschickt, die in dem VLR der MSC 116 gespeichert ist. Der Chiffrierschlüssel Kc wird danach zum Chiffrieren von Übertragungen über den drahtlosen Kommunikationskanal verwendet.

Eine Trägerchiffrierung auf der Nutzerseite wird bei der Dahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 durchgeführt. Ein Chiffrieren von Trägerinformation auf der Netzseite wird vorzugsweise bei der Transcoding-Einheit 115 durchgeführt. Ein Chiffrieren von Signalisierungsnachrichten (z. B. Verkehrsaufkommensteuerung) kann optional durchgeführt werden. Eine große Vielfalt von geeigneten Algorithmen kann für eine Trägerchiffrierung ausgewählt werden. Zum Beispiel kann der GSM A5/1-Algorithmus für einen solchen Zweck verwendet werden.

Als Teil eines Anrufaufbaus kann eine Chiffrierung unter Verwendung einer Chiffriermodus-Einstellprozedur in Zusammenhang mit einem Aufbau des Chiffrierschlüssels Kc während des Authentifikationsprozesses eingerichtet werden. Der Chiffrierschlüssel Kc kann von der MSC 116 zu dem Basisstationscontroller 112 weitergeleitet werden, der ihn wiederum zu der Basisstation 109 unter Verwendung von Signalisierungsnachrichten über die N-Schnittstelle 562 weiterleitet. Die Basisstation 109 leitet den Chiffrierschlüssel Kc unter Verwendung einer Inband-Signalisierung wiederum zurück zu der Transcoding-Einheit 115.

Rückbeziehend auf die 2 bietet der Steuerabschnitt 220 der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 ein Timing und eine Steuerung für nahezu alle Aspekte der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201. Der Steuerabschnitt 220 umfasst einen Prozessor 225, der z. B. einen 16-Bit-RISC-Prozessor (wie z. B. ein C165- oder C163-Prozessor, hergestellt von der Siemens AG) und damit zusammenhängende Unterstützungsmodule (z. B. SRAM, Flashspeicher, etc.) umfassen kann. Ein Zugang zu dem SIM 208 wird durch den Host-Prozessor 225 initiiert und durch die Steueranschlusskartenanordnung (LCA) in dem Steuerabschnitt 220 gesteuert und formatiert. Der Prozessor 225 koordiniert auch die meisten Systemaktivitäten und verschiebt Daten zwischen verschiedenen Modulen.

Der Prozessor 225 ist mit der Steuer-LCA 226 verbunden, die, wie oben angedeutet, von jedem der Anschlusskartenabschnitte 205 mit dem Vocoder 206 verbunden ist. Die Steuer-LCA 226 ist auch mit einer Funkschnittstellen-Anschlusskartenanordnung (RIF LCA: „Radio Interface Line Card Assembly") 227 verbunden. Die Steuer-LCA 226 stellt die Schnittstelle zwischen dem Funkabschnitt und dem Anschlusskartenab- schnitt der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 bereit. Die Steuer-LCA 226 packt und formatiert Daten und koordiniert und steuert das Over-the-Air-(OTA)-Protokoll. Sie hält dadurch eine Koordination zwischen bis zu vier komprimierten seriellen Datenströmen (einer von jedem der Anschlusskartenabschnitte 205) und deren jeweiligen Over-the-Air-Kommunikationskanälen aufrecht.

Die Funkschnittstellen-LCA 227 ist mit einem Basisbandprozessor 228 verbunden, der einen digitalen Funk-ASIC (DRA) 229 umfassen kann. Der Basisbandprozessor 228 ist mit einem Funkabschnitt 240 verbunden. Der Funkabschnitt 240 umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Antennen 243, die durch einen Selektor 242 auswählbar sind, der mit der Steuer-LCA 226 verbunden ist. Signale von einer oder mehreren Antennen 243 werden dadurch dem Funk-Transceiver 241 bereitgestellt (möglicherweise einschließlich mehrerer Funk-Receiver, einen für jede Antenne 243). In einer Ausführungsform werden Antennendiversitätstechniken verwendet, so dass die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 die beste Antenne (und/oder Funk-Receiver) für jeden Zeitrahmen auswählt, in dem sie kommuniziert.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 kann entweder durch eine externe Gleichstrom-Energieversorgung 250 oder eine On-Board-Batterie 251 mit Energie versorgt werden. Die Batterie 251 kann als eine Reserveenergieversorgung verwendet werden, die automatisch in Betrieb genommen wird, falls die externe Gleichstromversorgung 250 ausgeschaltet oder auf andere Weise nicht verfügbar ist. Ein Energieabschnitt 221 für die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 kann lokale Stromregulatoren umfassen, um den Logik- und Funkabschnitten eine erforderliche Energie zuzuführen, und einen Umschaltregulator, um jeden erforderlichen Schleifenbatteriestrom zuzuführen.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 kann mit einer LED 231 oder anderen visuellen Anzeigemechanismen ausgestattet sein, um einem Bediener den Status der Vorrichtung mitzuteilen. Die anzuzeigenden Typen von Statuszuständen können z. B. umfassen, ob die Batterie an ist, ob die Batterie funktioniert (d. h. alle Selbsttests durchgeführt wurden) oder ob die Vorrichtung in Betrieb ist (d. h. gegenwärtig bei einer Basisstation registriert ist).

Im Betrieb werden komprimierte serielle Daten zu und von den vielfachen Anschlusskarten 205 unter der Aufsicht der Steuer-LCA 226 übertragen. Die Steuer-LCA 226 bringt die komprimierten seriellen Daten in ein Format, das für die Funkschnittstellen LCA 227 geeignet ist. Sie führt auch jede gewünschte Verschlüsselung durch oder fügt eine Vorwärtsfehlerkorrektur-Information hinzu. Die Steuer-LCA 226 überträgt die Daten zu der Funkschnittstellen-LCA 227, die die Daten zu dem Basisbandprozessor 228 weiterleitet. Die Funkschnittstellen-LCA 227 verfolgt Kanal- und Timing-Informationen und weist den Basisbandprozessor 228 an, die Daten gemäß den Kanal- und Timing-Parametern zu verarbeiten. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Basisbandprozessor 228 einen Sender zum Formulieren von kontinuierlichen phasenmodulierten Spreizspektrumsignalen oder anderen Typen von Blindstrom- oder ähnlichen Signalen, so wie es z. B. in Bezug auf die Sender, die in den US-Patenten Nr. 5,629,956, 5,610,940 oder 5,548,253 beschrieben ist. Bei den geeigneten Zeitintervallen, so wie es durch die Radioschnittstellen-LCA 227 ermittelt wird, sendet der Basisbandprozessor 228 die Daten zu dem Funkabschnitt 240, der das Signal in die geeignete Übertragungsfrequenz konvertiert und jede notwendige Filterung zur Over-the-Air-Übertragung durchführt. Das Frequenzband, das von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verwendet wird, wird grundsätzlich von dem Gesamtkommunikationssystem vorgegeben, innerhalb welchem die Einheit eingesetzt wird. Zum Beispiel kann das Frequenzband innerhalb des PCS-Frequenzbands von 1930 MHz bis 1990 MHz sein oder kann jedes andere geeignete Frequenzband oder -bänder sein.

Eingehende Nachrichtensignale werden von einer oder mehreren Antennen 243 empfangen und zu dem Funk-Transceiver 241 für eine Abwärtskonversion und/oder ein Filtern wie benötigt gesendet. Die abwärtskonvertierten und/oder gefilterten Daten werden dann an den Basisbandprozessor 228 gesendet, der das empfangene Signal demoduliert. In einer bevorzugten Ausführungsform überträgt und empfängt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 Nachrichten unter Verwendung eines Spreizspektrumformats. In einer solchen Ausführungsform umfasst der Basisband- _ prozessor 228 vorzugsweise einen Spreizspektrumkorrelator. Eine große Auswahl von Spreizspektrumkorrelatoren ist im Stand der Technik bekannt, Beispiele hierfür umfassen Ausführungsformen, die in den US-Patenten Nr. 5,629,956, 5,610,940, 5,396,515 oder 5,499,269 illustriert oder beschrieben sind.

Der Basisbandprozessor 228 gibt u. a. eine Empfangssignalstärken-Angabe (RSSI; „Received Signal Strength Indicator") aus, die von der Steuer-LCA 226 beim Auswählen der besten Antenne 243 (und/oder des Funk-Receivers) zum Empfang des eingehenden Signals verwendet wird. Nach einer Spreizspektrumkorrelation stellt der Basisbandprozessor 228 einen Strom von Datenbits der Funkschnittstellen-LCA-227 bereit, die die Daten basierend auf dem Over-the-Air-Kommunikationskanal, über den die Daten empfangen wurden, an den geeigneten Anschlusskarte 225 überträgt. Die Daten werden dann von der Anschlusskarte 205 verarbeitet und zu dem CPE 105 über den bestimmten Teilnehmeranschluss 203 gesendet, der mit der Anschlusskarte 205 verbunden ist.

Ein Diagramm einer bevorzugten Softwarestruktur für die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 ist in 3 gezeigt. Wie in 3 zu sehen ist, ist die Software der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 funktional in zwei Hauptkomponenten unterteilt, basierend auf den physikalischen Schnittstellen, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 unterstützt werden. Diese beiden Hauptkomponenten werden als der Anschlussmanager 350 und der Over-the-Air-Manager 351 bezeichnet.

Der Anschlussmanager 350 handhabt grundsätzlich das CPE-Fernverbindungsmanagement und die Kommunikation zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 und dem CPE 105. Zusätzlich zu dem CPE-Fernverbindungsmanagement und den Kommunikationsschnittstellenfunktionen ist der Anschlussmanager 350 auch verantwortlich für eine Anrufsignalisierung, eine DTMF-Erkennung und eine Übertragung von gesammelten DTPF-Ziffern an den Over-the-Air-Manager 351. Der Anschlussmanager 350 umfasst eine Vielzahl von Anschlusstreibern 303 und eine Vielzahl von SIM-Treibern 304, jeweils einen An- schlusstreiber 303 und einen SIM-Treiber 304 für jede CPE-Fernverbindung, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 unterstützt wird. Ein einzelner Anschlusstreiber 303 und SIM-Treiber 304 umfassen gemeinsam eine CPE-Anschluss-Softwarekomponente 302.

Der Over-the-Air-Manager 351 handhabt das Kommunikationsschnittstellen- und verknüpfungsmanagement zu der Basisstation 109 (siehe 1). Der Over-the-Air-Anschlussmanager 351 ist auch verantwortlich für ein Empfangen von DTMF-Ziffern von dem CPE 105 (über den Anschlussmanager 350) und ein Weiterleiten der DTMF-Ziffern zu der Basisstation 109 (die sie schließlich an das PSTN 125 weiterleitet), so wie es oben in größerem Detail ausgeführt wird. Der Over-the-Air-Anschlussmanager 351 implementiert auch das Over-the-Air-Kommunikationsprotokoll, einschließlich einer Ende-nach-Ende-Kommunikation mit verschiedenen Netzentitäten, wie z. B. dem Basisstationscontroller 121 und der mobilen Schaltstelle 116 (in 1 gezeigt). Exemplarische Over-the-Air-Kommunikationsprotokolle, die von dem Over-the-Air-Manager 351 implementiert sein können, umfassen z. B. das GSM-Direct-Application-Transfer-Part-(DTAP)-Protokoll oder das IS-661-Over-the-Air(„O-Hinweise")-Protokoll, so wie es hier beschrieben ist. Auf der physikalischen Funkebene implementiert der Over-the-Air-Manager 351 der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 vorzugsweise das IS-661-Protokoll.

Wie in 3 weiterhin illustriert ist, umfasst der Over-the-Air-Manager 351 eine Vielzahl von CPE-Anschlussverknüpfungsobjekten 310, eines für jede CPE-Fernverbindung (d. h. Teilnehmeranschluss 203), die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 unterstützt wird. Jedes CPE-Anschlussverknüpfungsobjekt 310 stellt die Signalisierungsressource für einen einzelnen CPE-Anschluss oder -Fernverbindung bereit und umfasst verschiedene Komponenten, die zusammen einen Signalisierungsprotokollstapel bilden. Die Komponenten des Signalisierungsprotokollstapels arbeiten zusammen, um eine Schnittstelle mit einem CPE-Anschluss zu bilden, um ein Anrufmanagement, ein Mobilitätsmanagement und eine Funkressourcenfunktionalität bereitzustellen, die erforderlich ist, um einen Sprachanruf abzuarbeiten, und die Registrierungsfunktionalität, die erforderlich ist, um Netzressourcen zu verwenden.

Jedes CPE-Anschlussverknüpfungsobjekt 310 umfasst einen CPE-Anschluss-Manager 311, dessen Zweck es ist, eine Schnittstelle mit der CPE-Anschluss-Softwarekomponente 302 für den geeigneten CPE-Anschluss oder -Fernverbindung zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet der CPE-Anschluss-Manger eine Schnittstelle mit einer GSM-Anrufmanagementkomponente 312 und einer GSM-Anrufregistrierungskomponente 313, wobei beide eine Schnittstelle mit einer GSM-Mobilitätsmanagementkomponente 314 bilden. Die GSM-Mobilitätsmanagementkomponente 312 bildet eine Schnittstelle mit einer Protokollanpassungs-(PAL)-Komponente 315, die eine Schnittstelle mit einer Over-the-Air-Zustands-(OTA)-Maschine 316 bildet. Die OTA-Zustandsmaschine 316 ist grundsätzlich verantwortlich für ein Managen der physikalischen Funkschnittstelle und kommuniziert mit der Funk-Übertragungs-/Empfangsschnittstelle und einer Fenstermanagement-(RTRX)-Komponente 321.

Im Betrieb signalisiert der CPE-Anschlussmanager 311 gegenüber der GSM-Mobilitätsmanagementkomponente 314, um Verbindungsaufbauprozeduren zu initiieren, so wie es nachfolgend im Hinblick auf die Anruf-Flussdiagramme der 13 bis 22 in größerem Detail beschrieben wird. Das CPE-Anschlussmanagement 311 steuert auch eine Übertragung von DTMF-Ziffern an das Netz, die Freigabe des Sprachpfads, eine Erzeugung von Rückruftonzeichen, eine Erzeugung von Besetzttonzeichen (in Situationen einer nicht-PSTN-Interaktion), und ein Weiterleiten einer On-Hook-Angabe an das CPE 105. Zusätzlich verwaltet der CPE-Anschlussmanager 311 eine von dem CPE eingeleitete Anruffreischaltung sowie normale und Notrufanrufprozeduren.

Die GSM-Anrufmanagementkomponente 312, GSM-Registrierungskomponente 313 und GSM-Mobilitätsmanagementkomponente 314 stellen einen Grad einer GSM-Funktionalität bereit, der jeweils ein Anrufmanagement, eine Registrierung und ein Mobilitätsmanagement betreffen. Die Protokollanpassungskomponente 315 passt das GSM-Signalisierungsprotokoll, falls notwendig, an das Over-the-Air-Protokoll an (z. B. an das IS-661-Over-the-Air-Protokoll). Die OTA-Zustandsmaschine 316 implementiert das Over-the-Air-Protokoll und verwaltet, wie erwähnt, die physikalische Funkschnittstelle.

Zusätzlich zu den vielfachen CPE-Anschlussverknüpfungsobjekten 310 umfasst der OTA-Manager 351 weiterhin eine Hardware-Dienstkomponente 320, die eine Programmierschnittstelle zu der Hardware (einschließlich einer Hardware, die durch die Anschlusstreiber 303 und SIM-Treiber 304 gesteuert wird) der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 bereitstellt. Der OTA-Manager 351 kann ein Echtzeit-Betriebssystem (RTOS) 330 umfassen, welches ein Multitasking-Betriebssystem sein kann, sowie eine Power-on/Reset-Initialisierungs-(POST)-Komponente 323 und einen Debug-Anschlussmanager 322. Wenn er bereitgestellt wird, erlaubt der Debug-Anschlussmanager 322 einen externen Zugang zu dem internen Status der Software und erlaubt auch ein Herunterladen von Software.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten umfasst der OTA-Manager 351 auch eine Betriebs-, Verwaltungs- und Management-(OAM)-Komponente 324. Die OAM-Komponente läuft auf der Anwendungsebene und führt solche Funktionen aus, wie eine Fehlererkennung, Erzeugung und Versendung von Alarmen und ein Kommunizieren mit dem Anschlussmanager 350 für Anrufverarbeitungsdaten, die bei einer Fehlerdetektion und Alarmen gebraucht werden. Die Typen von Fehlern oder Ausfällen, die überwacht werden, können z. B. Hardwareausfälle (wie z. B. Energieversorgungsausfälle, Funkeinheitsausfälle, Anschlusskartenausfälle usw.), Softwareausfälle, Kommunikationsausfälle und Dienstqualitätsausfälle (z. B. nichterfolgreiche Anrufversuche pro Zeitdauer, Zeitfensteraustauschanfragen pro Zeitdauer, nicht-erfolgreiche Zeitfensteraustausche pro Zeitdauer, Anzahl von abgesetzten Anrufen pro Zeitdauer, Kanalqualität, die durch eine Bitfehlerrate angegeben wird, usw.) und andere umfassen. Eine Fehlermeldung kann koordiniert werden, so dass ein einzelner Fehler, der mehrere Ausfälle aufgrund einer Abhängigkeit der Software, Hardware und Telekom-Funktionen verursacht, in einem einzelnen gemeldeten Fehler resultiert.

In einem Aspekt kann die Funktionalität des Over-the-Air-Mangers 351, die verwendet wird, um die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 zu unterstützen, als eine Teilmenge oder Modifikation der Funktionalität angesehen werden, die verwendet werden würde, um eine mobile Nutzeranwendung zu unterstützen. Zum Beispiel ist die Mobilitätsmanagementschnittstellen-(MMI)-Softwarekomponente, die in einem herkömmlichen GSM-System verwendet wird, um einen mobilen Nutzer zu unterstützen, in der in 3 gezeigten Softwarearchitektur durch einen CPE-Anschlussmanager 311 ersetzt. Ein weiterer Unterschied gegenüber einer mobilen Nutzeranwendung ist, dass für jeden CPE-Anschluss eine logische Instanz des Signalisierungsprotokollstapels bereitgestellt wird, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 verbunden ist (im Gegensatz zu einer einzelnen logischen Instanz des Signalisierungsprotokollstapels für eine mobile Nutzeranwendung), und der SIM-Treiber wird über eine mobile Nutzeranwendung modifiziert, um mehrere SIMs (oder deren logische Äquivalente) durch die Bereitstellen von mehreren unabhängigen SIM-Treibern 304 unterzubringen. Des Weiteren wird eine Fähigkeit hinzugefügt, einen Hardware-Sprachpfad von dem CPE 105 mit einer Basisstationskommunikationsverknüpfung zu assoziieren. Das Signalisierungsprotokoll kann, so wie nachfolgend beschrieben, auch modifiziert werden, um eine Ziffernanalyse durch die Basisstation 109 zu unterstützen (siehe 1). DSAT- und DTA-Adaptersoftwarekomponenten, die herkömmlicherweise in bestimmten mobilen Nutzeranwendungen verwendet werden, werden von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 201 nicht benötigt und sind deshalb nicht implementiert.

Bezugnehmend auf 1, bildet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 wie vorher erwähnt eine Schnittstelle mit der Basisstation 109 des drahtlosen Systems, wodurch schließlich ein Zugang zu dem PSTN 125 ermöglicht wird. Ein Blockdiagramm einer bevorzugten Basisstation 401 ist in 4 gezeigt. Die Basisstation 401 umfasst eine Anzahl von separaten Komponenten, die durch eine globale Bus-Rückwandplatine miteinander verbunden sind. Diese Komponenten umfassen eine digitale Anschlusskarte 404, eine Over-the-Air-(OTA)-Prozessorkarte 405, ein Energieversorgungsmodul 407 und eine Vielzahl von Funkkarten 406, die alle auf einem elektronischen Modul 420 sitzen. Das elektronische Modul 420 ist mit einem I/O-Modul 421 verbunden, das einen Schutzschaltkreis 430 umfasst, um solche Dinge wie eine Schädigung durch Kurzschlüsse zu verhindern. Jede Funkkarte 406 ist über den Schutzschaltkreis 403 mit einer Vielzahl von Antennen 403 verbunden. Die digitale Anschlusskarte 404 ist mittels eines Schutzschaltkreises 430 mit dem PSTN 125 (durch eine Basisstationscontroller 112 und die MSC 116, wie in 1 gezeigt) über eine Backhaul-Leitung 430 und möglicherweise auch mit anderen Basisstationen 109 über andere physikalische Verbindungen verbunden. Die Basisstation 401 kann mit einem lokalen Wechselstromversorgungsanschluss 425 verbunden sein, falls er verfügbar ist.

Im Betrieb überträgt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit (identifiziert durch das Bezugszeichen 412 in 4) Over-the-Air-Nachrichten an und empfängt Over-the-Air-Nachrichten von der Basisstation 401. Die mehrfachen Antennen 411 und Funkkarten 406 werden an der Basisstation 401 zum Erreichen einer Antennendiversität verwendet. Typischerweise wird eine Antenne 411 zu einem gegebenen Zeitpunkt zum Übertragen oder Empfangen von Over-the-Air-Signalen ausgewählt. Falls eine Spreizspektrumkommunikation verwendet wird, kann die OTA-Prozessorkarte 405 einen Spreizspektrumkorrelator und andere Basisbandverarbeitungsschaltkreise zum Korrelieren eines Spreizspektrumsignals, das von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 empfangen wurde, und Konvertieren des Spreizspektrumsignals in Datenbits umfassen. Die OTA-Prozessorkarte 405 überträgt Daten an die digitale Anschlusskarte 404, die die Daten formatiert und sie über einen Backhaul zu dem PSTN 125 mittels der anderen zwischengeschalteten Systemkomponenten (wie z. B. der Basisstationscontroller 112 und die MSC 116) sendet. In ähnlicher Weise empfängt die digitale Anschlusskarte 404 Daten von dem PSTN 125 und überträgt die Daten zu der OTA-Prozessorkarte 405, die die Daten für das Over-the-Air-Protokoll formatiert und die formatierten Daten unter Verwendung einer ausgewählten Funkkarte 406 und Antenne überträgt.

Die primären Funktionen der Funkkarten 406 sind ein Übertragen und Empfangen von RF-Datenpaketen, um Paketdaten-Integritätsdienste (z. B. zyklische Redundanz- prüfungen) durchzuführen und eine Unterstützung von Antennendiversitätsalgorithmen. Die primäre Funktion der OTS-Prozessorkarte 405 ist es, Trägerdaten zwischen den Funkkarten 406 und der digitalen Anschlusskarte 404 zu verschieben. Die OTA-Prozessorkarte 405 führt auch Operation-, Administrations-, Management- und Bereitstellungs-(OAM&P)-Anfrage von der digitalen Anschlusskarte 404 aus, kommuniziert Signalisierungsinformationen (unter Verwendung von internen Basisstationsnachrichten oder „I-Hinweise") mit der digitalen Anschlusskarte 404 und kommuniziert Signalisierungsinformationen (unter Verwendung von Over-the-Air-Signalisierungsnachrichten oder „O-Hinweise") mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412.

Die hauptsächlichen Funktionen der digitalen Anschlusskarte 404 sind, Verknüpfungszugangsprozeduren für den „D-Kanal"-Pransport (LAPD; „Link Access Procedures for the D-channel") auf der Backhaul-Leitung 430 zu handhaben, Trägerdaten zwischen der OTA-Prozessorkarte 405 und den netzseitigen Backhaul-Komponenten (wie z. B. der Basisstationscontroller 112) zu vermitteln und Trägerdaten auf der Backhaul-Leitung 430 zu multiplexen und zu demultiplexen. Andere hauptsächliche Funktionen der digitalen Anschlusskarte 405 umfassen ein Synchronisieren des Over-the-Air-Trägerrahmen-Timings mit dem Timing der Backhaul-Leitung 430 (wie z. B. ein T1-Leitung), um eine Übersetzung zwischen den OAM&P-Prozeduren, die von den Netz- und Funkschnittstellen unterstützt werden, ein Abbilden von internen Basisstationsnachrichten (z. B. I-Hinweise) auf/von den/dem LAPD-Transport auf der Backhaul-Leitung 430 und ein Kommunizieren von Signalisierungsinformation (unter Verwendung z. B. von Signalisierungs-I-Hinweisen) mit der OTA-Prozessorkarte 405.

Eine bevorzugte High-Level-Softwarearchitektur für die Basisstation 401 ist in 5 dargestellt. Gemäß der in 5 gezeigten Softwarearchitektur ist die Software der Basisstation 401 in zwei funktionale Gruppen aufgeteilt, wobei eine funktionale Gruppe die Over-the-Air-Funktionen betrifft und die andere funktionale Gruppe die Anschlusskartenfunktionen betrifft. Diese beiden funktionalen Gruppen sind in 5 als der OTA-Manager 502 und der Anschlusskartenmanager 503 gezeigt, die jeweils vorzugsweise auf ihrer eigenen Prozessorplatine ablaufen. Eine Kommunikation zwischen dem OTA-Manager 502 und dem Anschlusskartenmanager 503 kann unter Verwendung eines Dual-Port-RAM (nicht dargestellt) durchgeführt werden, der physikalisch auf der digitalen Anschlusskarte 404 sitzt.

Eine Software für den OTA-Manager 502 und den Anschlusskartenmanager 503 kann unter Verwendung verschiedener Prozessoren ausgeführt werden. Zum Beispiel wird in einer bevorzugten Ausführungsform die Software für den OTA-Manager 502 unter Verwendung eines MC68430-Mikroprozessors ausgeführt, während die Software für den Anschlusskartenmanager 503 unter Verwendung eines MC68MH360-Mikroprozessors ausgeführt wird, die beide von der Motorola Corporation hergestellt werden. Der Mikroprozessor für den OTA-Manager 502 ist vorzugsweise der Bus-Master und hat einen Zugang zu dem Dual-Port-RAM über den globalen Bus (d. h. die Rückwandplatine). IS-661-Signalisierungsnachrichten in der Form von I-Hinweisen und Trägerdaten werden über die Dual-Port-RAM-Schnittstelle übertragen, wodurch eine Signalisierungskommunikation zwischen dem OTA-Manager 502 und dem Anschlusskartenmanager 503 ermöglicht wird.

Die hauptsächlichen High-Level-Funktionen des OTA-Managers 502 sind, Trägerdaten zwischen dem Dual-Port-RAM und den Funkkarten 406 zu verschieben, und eine Anrufsteuerungssignalisierung zwischen dem Anschlusskartenmanager 503 und der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 zu handhaben. Andere Funktionen des OTA-Managers 502 umfassen eine Funkressourcenverwaltung, eine Verwaltung terrestrischer Ressourcen und eine OAM&P-Unterstützung.

Die hauptsächlichen High-Level-Funktionen des Anschlusskartenmanagers 503 umfassen ein Multiplexen und Demultiplexen von Trägerdaten zwischen dem Dual-Port-RAM und der Backhaul-Leitung 430 (gemäß eines Protokolls, wie z. B. CCITT I.460, falls z. B. eine T1-Backhaul-Leitung verwendet wird), ein Ausführen eines LAPD-Transports über die Backhaul-Leitung 430 (unter Verwendung z. B. eines Q.921-Schnittstellenprotokolls), ein Weiterleiten und Übersetzen von Signalisie- rungsnachrichten zwischen dem OTA-Manager 502 und der Backhaul-LAPD, und eine OAM & P-Unterstützung.

Verschiedene Schnittstellen, die mit der Basisstation 401 verknüpft sind, sind in 5 diagrammartig als gepunktete Linien dargestellt und umfassen eine Over-the-Air-Schnittstelle oder „O-Schnittstelle" 560 zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 und der Basisstation 401, eine interne Schnittstelle oder „I-Schnittstelle" 561 zwischen dem OTA-Manager 502 und dem Anschlusskartenmanager 503 und eine Netzschnittstelle oder „N-Schnittstelle" 562 zwischen der Basisstation 401 und den netzwerkseitigen Backhaul-Komponenten (wie z. B. dem Basisstationscontroller 112, der MSC 116 und dem PSTN 125, die in 1 gezeigt sind). Weitere Informationen, die diese Schnittstellen betreffen, werden vorliegend gegeben und auf einer abstrakten Ebene in 10, die nachfolgend beschrieben wird, gezeigt.

Im Betrieb verwaltet die Basisstation 401 die Funkressourcen für die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 und stellt dadurch eine Unterstützung für die Netzseite der drahtlosen Fernverbindung 108 (siehe 1) bereit. Eine große Auswahl von verschiedenen Kommunikationsschemata und Funkressourcenprotokollen kann verwendet werden. Falls z. B. die Basisstation 401 ein IS-661-Protokoll für eine Over-the-Air-Kommunikation implementiert, verwaltet die Basisstation 401 die Ressourcen, die notwendig sind, um die drahtlosen Kommunikationskanäle zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit 412 und der Basisstation 401 zu unterstützen, einschließlich Zeitfenstern und Spreizspektrumcodes. Die Basisstation 401 bietet auch Multiplex-Funktionen für die Übertragung von Daten zu und von der Backhaul-Leitung 430, die die Verbindung zu dem PSTN 125 bereitstellt. Die Basisstation 401 kann z. B. Multiplex-Daten über eine T1-(oder teilweise T1)-Backhaul-Leitung 430 zu dem Basisstationscontroller 112 multiplexen, der, wie angegeben, die Daten zu und von dem PSTN 125 über die MSC 116 leitet.

Eine Protokollsignalisierung über die N-Schnittstelle 562, die die Basisstation 401 (oder 109 in 1) mit dem Basisstationscontroller 112 (siehe 1) verbindet, kann unter Verwendung des Q.921-LAPD-Protokolls übertragen werden. Eine Protokoll- signalisierung über die O-Schnittstelle 560, die die Basisstation 401 mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 verbindet, kann unter Verwendung von Over-the-Air-Signalisierungsnachrichten („O-Hinweise") gemäß dem IS-661-Protokoll hergestellt werden. Die O-Hinweise können zusammen mit Trägerdaten in IS-661-RF-Paketen übertragen werden.

Spezifische funktionale Softwarekomponenten für jeden der OTA-Manager 502 und der Anschlusskartenmanager 503 sind auch in 5 gezeigt. Der OTA-Manager 502 umfasst eine Signalverarbeitungskomponente 513 und eine OTA-Datenverknüpfungskomponente 514, die die Übertragung von Trägerdaten für den OTA-Manager 502 handhabt. Die Signalverarbeitungskomponente 513 und OTA-Datenverknüpfungskomponente 514 interagieren mit einer IS-661-Protokollkomponente 512, die das IS-661-(oder ein anderes geeignetes)-Over-the-Air-Protokoll implementiert und die Protokollzustandsmaschinen zum Ausführen des Protokolls auf der Basisstation 401 umfasst. Die Signalverarbeitungskomponente 513 und OTA-Datenverknüpfungskomponente 514 liefern dadurch Trägerdaten und Signalisierungsinformation in IS-661-Paketen 541. Die IS-661-Protokollkomponente 512 bildet eine Schnittstelle mit einer OAM&P-Komponente 510 und einer I-Schnittstellenweiterleitungskomponente 511 und stellt jede notwendige Übersetzung einer Signalisierung zu dem IS-661-Protokoll bereit.

Der Anschlusskartenmanager 503 umfasst eine Signalverarbeitungskomponente 523 und eine Trägerdatenverknüpfungskomponente 524, die die Übertragung von Trägerdaten für den Anschlusskartenmanager 503 handhaben. Die Signalverarbeitungskomponente 523 und die Trägerdatenverknüpfungskomponente 524 liefern und empfangen Trägerdaten 552 (z. B. in einem I.460-Format) über eine T1-Backhaul-Verknüpfung 531, die eines oder mehrere der T1-Zeitfenster umfasst, die auf der Backhaul-Leitung 430 zur Verfügung stehen. Der Anschlusskartenmanager 503 umfasst auch eine LAPD-Komponente 522, die Signalisierungsnachrichten (z. B. N-Hinweise) über eine LAPD-Signalisierungsverknüpfung 551 liefert und empfängt. Deshalb werden über die N-Schnittstelle 562 zwei separate Informations-„Pipes" bereitgestellt, eine zum Signalisieren und eine. für ein Trägerverkehrsaufkommen, wo- bei über die O-Schnittstelle 560 der OTA-Manager 502 die Signalisierung und die Trägerdaten auf die Funkkanäle multiplext. Die LAPD-Komponente 522 bildet eine Schnittstelle mit einer OAM&P-Komponente 520 und einer I-Schnittstellenweiterleitungskomponente 521. Die I-Schnittstellenweiterleitungskomponente 521 des Anschlusskartenmanagers 503 kommuniziert mit der I-Schnittstellenweiterleitungskomponente 511 des OTA-Managers 502, wodurch eine Übertragung von I-Hinweisen zwischen dem Anschlusskartenmanager 503 und dem OTA-Manager 502 ermöglicht wird.

Die Basisstation 401 verbindet und verwaltet Funk- und terrestrische Trägerkanäle für anrufbedingte Merkmale und unterstützt eines Systemverwaltung über OAM&P, gesteuert durch die Systembedienperson durch die Betriebsmanagementstelle 120 (siehe 1). Als Teil seiner Funkressourcenverwaltungsfunktionalität unterstützt die Basisstation 401 von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 ausgehende Sprachanrufe (normale und notfallmäßige). Bei der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 eingehende Seiten können optional von der Basisstation 401 unterstützt werden. Weil die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 als eine stationäre Einheit ausgestaltet sein kann, brauchen Gesprächumschaltungs-Merkmale („Handoff"), die andernfalls zur Unterstützung von mobilen Nutzeranwendungen notwendig sind, nicht von der Basisstation 401 zur Unterstützung der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit verwendet zu werden. Falls jedoch die Basisstation 401 ein Protokoll einsetzt, das Aspekte von TDMA verwendet, kann die Basisstation 401 konfiguriert sein, um einen Zeitfensteraustausch (TSI; „Time Slot Interchange") zu unterstützen, wodurch ein Verkehrsaufkommen in Zeitfenstern, für die ein unakzeptables Niveau an Interferenz zu erwarten ist, in „leisere" Zeitfenster verlegt wird. In einer analogen Weise kann die Basisstation 401 jeweils einen Frequenzaustausch oder Codeaustausch einsetzen, falls Aspekte von FDMA- oder CDMA-Techniken für das Over-the-Air-Protokoll verwendet werden.

Unter ihren anderen Funkressourcen-Managementfunktionen managt die Basisstation 401 ein Abbilden von Funkkanälen (umfassend die drahtlosen Kommunikationskanäle der drahtlosen Fernverbindung 108) auf die terrestrischen Kanäle (d. h. Back- haul-Kanäle). Die Basisstation 401 bietet auch durch ihre OAM&P-Funktionalität eine Unterstützung für administrative Zustandsänderungen, Konfiguration und Bereitstellungen von Funkressourcen. Die Basisstation 401 stellt ebenfalls ein Fehlermanagement und Alarmmanagement für die Funkressourcen bereit und sendet Fehler- oder Alarmsignale an den Basisstationscontroller 112. Zusätzlich stellt die Basisstation 401 eine Signalisierungsfluss-Steuerung über die Over-the-Air-Schnittstelle, ein Energiesteuerungsmanagement für jeden Funkkanal, eine Funkverknüpfungswiederherstellung bei einer Funkverknüpfungsunterbrechung und Debug-Informationslogs für den Basisstationscontroller 112 bereit. Als Teil ihres Energiesteuerungsmanagements für die verschiedenen Funkkanäle kann die Basisstation 401 Leistungsmetriken, die die Funkressourcen betreffen, an den Basisstationscontroller 112 für eine Analyse senden.

Abhängig von einer Kapazität und Verkehrsaufkommensvorgaben ist die Basisstation 401 grundsätzlich imstande, Anrufe von mehr als einer Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 zu handhaben, falls mehrere Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten 412 innerhalb des Dienstbereichs der Basisstation 401 eingesetzt werden. Die Anzahl an Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten 412 hängt von der Anzahl von drahtlosen Kanälen ab, die bei der Basisstation 401 verfügbar sind, und dem Verkehrsaufkommen zu der Zeit, zu der Anrufanfragen an die Basisstation 401 gerichtet werden. Falls erwünscht, kann die Basisstation 401 konfiguriert werden, um mehrere drahtlose Kanäle, die einer bestimmten Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 zugeordnet sind, logisch zu verknüpfen, um solche Dinge wie ein Deregistrierung zu vereinfachen, so wie es nachfolgend beschrieben wird.

Im Hinblick auf ein terrestrisches Ressourcenmanagement managt die Basisstation 401 die Backhaul-Kanäle (wie z. B. T1-Zeitfenster) auf der Backhaul-Leitung 430 und teilt diese zu. Die Basisstation 401 zeigt dem Basisstationscontroller 112 durch Signalisierungsnachrichten eine Backhaul-Kanalzuteilung an. In denjenigen Ausführungsformen, in denen die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 nicht mobil ist, braucht die Basisstation 401 Gesprächsumschaltungen nicht zu unterstützen, und braucht deshalb ein erneutes Weiterleiten von Backhaul-Kanälen zum Unterbringen von Gesprächsumschaltungen nicht zu unterstützen. Die OAM&P-Komponente 520 der Basisstation 401 stellt eine Unterstützung für administrative Zustandsänderungen, eine Konfiguration und eine Bereitstellung von terrestrischen Ressourcen bereit. Sie bietet auch eine Unterstützung für Leistungsmetriken von den terrestrischen Ressourcen und sendet die Metriken an den Basisstationscontroller 112. Die OAM&P-Komponente 520 stellt weiterhin ein Fehlermanagement und Alarmmanagement für die terrestrischen Ressourcen bereit, die auch an den Basisstationscontroller 112 gesendet werden. Die Basisstation 401 stellt auch ein Slip-Management und eine Wiederherstellung für T1-Backhaul-Verbindungen, eine Trägerratenanpassung zwischen den Funkkanälen und den Backhaul-Kanälen und eine Inband-Signalisierung innerhalb des Trägerdatenrahmens bereit, um die Transcoder-Einheit 115 zu steuern.

Im Hinblick auf eine Anrufsteuerungsunterstützung ist die Basisstation 401 in ein Aufbauen, Aufrechterhalten und Abbauen von ausgehenden Sprachanrufen involviert, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 412 empfangen werden. Bevorzugte Anrufabläufe, die solche Funktionen betreffen, sind z. B. in den 14 bis 19 gezeigt und nachfolgend im Detail beschrieben. Falls notwendig, leitet die Basisstation 401 auch während eines aktiven Telefonanrufs eine DTMF-Signalisierung von dem Endnutzer an das PSTN 125 weiter. Diese Signalisierung wird durch die Basisstation transparent weitergeleitet und wird durch die I-Schnittstellen- und N-Schnittstellentransportprozeduren unterstützt. Die Basisstation 401 stellt auch eine Ziffernanalyse für ausgehende Telefonanrufe bereit.

Die Basisstation 401 stellt auch vorzugsweise eine Sicherheitsunterstützung in verschiedener Weise bereit. Die Basisstation 401 kann z. B. eine Unterstützung für eine Trägerchiffrierung bieten, die bei der Transcoding-Einheit 115 und der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auftritt. Die Basisstation 401 kann auch die temporäre GSM-Mobilteilnehmeridentität (TMSI; Temporary Mobile Subscriber Identity) zum Schutz der Nutzeridentität unterstützen.

Unter erneuter Bezugnahme auf 1 werden nun Aspekte des Basisstationscontrollers 112 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Basisstation 109 mit dem Basis- stationscontroller 112 über eine Schnittstelle verbunden, wie z. B. eine N-Schnittstelle (wie z. B. die N-Schnittstelle 562, die bereits im Zusammenhang mit 5 beschrieben wurde). Daten (umfassend Signalisierungsnachrichten und Trägerverkehrsaufkommen) werden zwischen der Basisstation 109 und dem Basisstationscontroller 112 über die N-Schnittstelle weitergeleitet.

Ein bevorzugter Basisstationscontroller 112 kann bei einem Aspekt als ein Basisstations-Subsystemcontroller angesehen werden, der zum Managen einer oder mehrerer Basisstationen 109 verwendet wird. Eine hauptsächliche Verantwortung des Basisstationscontrollers 112 ist es, eine Schnittstelle zwischen der MSC 116 und dem Funkzugangssubsystem (d. h., den Systemkomponenten, die für einen Aufbau und eine Aufrechterhalten der physikalischen Funkkanäle verantwortlich sind) bereitzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Basisstationscontroller 112 Aspekte eines IS-661-Kommunikationsprotokolls und des GSM-Kommunikationsprotokolls, wodurch etwas verwendet wird, das als „Hybrid"-Protokoll bezeichnet werden kann. In alternativen Ausführungsformen kann der Basisstationscontroller 112 unter Verwendung des IS-661-Protokolls in seiner Gesamtheit implementiert sein, oder das GSM-Kommunikationsprotokoll in seiner Gesamtheit.

Gemäß dem IS-661-Protokoll findet ein Management von Funkressourcen in der Basisstation 109 statt, wobei dem Basisstationscontroller 112 eine geringere Rolle zugewiesen wird. In einem System vom GSM-Typ spielt andererseits der Basisstationscontroller 112 eine größere Rolle bei der Funkressourcenverwaltung und kann derart angesehen werden, dass er im Wesentlichen einen kompakten Schalter umfasst, der für eine Funkschnittstellenverwaltung zuständig ist. In dem GSM-System ist der Basisstationscontroller 112 mit einer Intelligenz ausgestattet, um ihn in die Lage zu versetzen, die Basisstation 109 und Mobilstationen (so wie die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106) anzuweisen, wann Funkkanäle zugewiesen, unterbrochen und freigegeben werden. Die Schnittstelle zwischen der Basisstation 109 und dem Basisstationscontroller 112 in einem System vom GSM-Typ wird als eine Abis-Schnittstelle bezeichnet.

In einem Kommunikationssystem, das ein „Hybrid"-Protokoll mit Aspekten von sowohl IS-661- als auch GSM-Protokollen verwendet, führt der Basisstationscontroller 112 vorzugsweise eine Vielzahl von Ressourcenmanagementfunktionen durch. Als Teil dieser Funktionen schaltet der Basisstationscontroller 112 Trägerschaltkreise und eine Bereitstellung einer Trägerkonektivität um, um einen Pfad von den Basisstationen 109 zu der MSC 116 für von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ausgehende Sprachanrufe zu bilden. Zusätzlich zum Umschalten von Trägerschaltkreisen stellt der Basisstationscontroller 112 Signalisierungspfade von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zu der MSC 116 und anderen Netzelementen bereit. Falls es erforderlich ist, führt der Basisstationscontroller 112 die Zusammenarbeitzwischen den BSSMAP-Funkressourcen-Verwaltungsprozeduren an der GSM-A-Schnittstelle 571 und den „N-Hinweisen"-Funkressourcen-Verwaltungsprozeduren an der N-Schnittstelle 562 durch.

Der Basisstationscontroller 112 ist in die Zuteilung und Freigabe von Funkkanälen involviert. Falls das IS-661-Protokoll verwendet wird, ist die Basisstation 109 die Entität, die Over-the-Air-Ressourcen tatsächlich zuordnet und freigibt. Als Teil eines Anrufaufbaus ist der Basisstationscontroller 112 jedoch diejenige Entität, die diesen Prozess koordiniert. Der Basisstationscontroller 112 steuert auch die Zuteilung und Freigabe von Backhaul-Kanälen. Falls das IS-661-Protokoll verwendet wird, ist die Basisstation 109 diejenige Entität, die die Trägerressourcen tatsächlich über die Backhaul-Kanäle zuordnet. Jedoch koordiniert der Basisstationscontroller 112 als Teil eines Anrufaufbaus auch diesen Prozess.

Der Basisstationscontroller 112 ist auch in ein Chiffrieren von übertragenen Daten involviert. Während die Transcoding-Einheit 115 (siehe 1) vorzugsweise der Netzendpunkt für eine Trägerchiffrierung ist, baut der Basisstationscontroller 112 eine Chiffrierung von Trägernachrichten auf und koordiniert diese.

Bestimmte Mobilitätsmanagementprozeduren, wie z. B. Authentifikation und Identifikation laufen durchgehend (end-to-end) zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116 und werden durch den Basisstationscontroller 112 mit im Wesentlichen keiner Notwendigkeit zur Zusammenarbeit weitergeleitet. Für andere Mobilitätsmanagementfunktionen führt der Basisstationscontroller 112 eine Zusammenarbeit zwischen den N-Schnittstellen- und A-Schnittstellenprozeduren aus. Zum Beispiel kann der Basisstationscontroller 112 eine Zusammenarbeit zwischen den N-Schnittstellen- und A-Schnittstellenprozeduren zum Positionsaktualisieren oder zur Registrierung auf Netzebene (sowohl normal als auch periodisch, wie nachfolgend beschrieben wird), Deregistrierung oder IMSI-Trennung, Zeitfenster-Austauschneuzuteilung („time slot interchange reallocation") und Aufbau einer mobilen Managementverbindung durchführen.

Anrufsteuernachrichten und -prozeduren laufen durchgehend zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 016 und der MSC 116 und werden durch den Basisstationscontroller 112 transparent weitergeleitet. In einem Aspekt stellt der Basisstationscontroller 112 einen Signalisierungspfad zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116 bereit, um eine Anrufsteuersignalisierung auszuführen.

Der Basisstationscontroller 112 kann eine Vielzahl von Schnittstellen unterstützen. Der Basisstationscontroller 112 unterstützt vorzugsweise die T-Schnittstelle zu der Transcoding-Einheit 115 oder, falls die Funktionalität der Transcoding-Einheit mit dem Basisstationscontroller 112 vereinigt, eine GSM-A-Schnittstelle 571 zwischen der vereinten Basisstationscontroller-Transcoding-Einheit und der MSC 116. In der anderen Richtung unterstützt der Basisstationscontroller 112 auch vorzugsweise die N-Schnittstelle zu den verschiedenen Basisstationen 109, mit denen sie verbunden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform überträgt und empfängt der Basisstationscontroller 112 Informationen von/an die Transcoding-Einheit 115, wie in 1 gezeigt ist. Die Transcoding-Einheit 115 umfasst in einem Aspekt ein Basisstations-Subsystem (BSS), das in einer Ausführungsform vollständig zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Transcoding-Einheit 115 unter einer Managementsteuerung des Basisstationscontrollers 112, aber ist physikalisch an dem Ort der MSC 116 angeordnet, wodurch dem Basisstati- onscontroller 112 ermöglicht wird, entfernt von der Stelle der MSC 116 angeordnet zu sein. Die Transcoding-Einheit 115 umfasst eine Anzahl von Transcoding-Einheitsbaugruppe, die unabhängig voneinander, aber unter der Steuerung des Basisstationscontrollers 112 operieren. In einer bevorzugten Ausführungsform unterstützt jede Transcoding-Einheitbaugruppe bis zu 92 Trägerkanäle.

Die Transcoding-Einheit 115 stellt grundsätzlich die netzseitige Verarbeitung von Schlüsselfunktionen auf dem Trägerpfad bereit. Diese Verarbeitung kann z. B. eine Sprach-Transcodierung, eine netzseitige Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) und eine netzseitige Chiffrierung und Dechiffrierung einer Trägerstimme umfassen.

Im Hinblick auf die Sprachtranscodingfunktion stellt die Transcoding-Einheit 115 vorzugsweise eine bidirektionale Konversion zwischen kodierten Sprachdaten, die von der Nutzerseite empfangen wurden, und gemäß der „mu-Regel" kodierten Impulscode-modulierten (PCM; „puls-code modulated") Daten bereit, die von der Netzseite bei 64 Kilobit pro Sekunde empfangen wurden. Der Vocoder 206 in der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 (siehe 2) komprimiert eine Sprache, die von dem CPE 105 für eine Over-the-Air-Übertragung an das Netz empfangen wurde. In der umgekehrten Richtung dekomprimiert der Vocoder 206 in der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Over-the-Air-Sprache vor einer Übertragung an das CPE 105.

Die Transcoding-Einheit 115 umfasst vorzugsweise, u. a., einen Sprachkodierer und einen Sprachdekodierer. Der Sprachkodierer in der Transcoding-Einheit 115 empfängt PCM-Sprachdaten von dem Netz, die mit 64 Kilobit pro Sekunde geliefert werden, und komprimiert diese Daten in einen Subraten-Over-the-Air-Kanal zur Übertragung an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Eine Vorwärtsfehlerkorrektur-(FEC)-Information wird bei der Transcoding-Einheit 115 durch die FEC-Funktion separat hinzugefügt. Der Sprachkodierer in der Transcoding-Einheit 115 verarbeitet komprimierte Sprachdaten von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und transcodiert diese Daten, um 64-Kilobit/Sekunde-PCM-Sprachdaten für eine Übertragung an das MSC 116 zu erzeugen. Der Sprachdekodierer in der Transcoding-Einheit 115 stellt zusätzlich eine Interpolationsfunktion zur Ausgabe von vorhergesagten Sprachmustern für den Fall bereit, dass die Basisstation 109 Rahmen detektiert, die Fehler enthalten, die durch die Vorwärtsfehlerkorrekturfunktion nicht korrigierbar sind. Wenn es notwendig ist, wie z. B. während Steuerverkehrsaufkommensübertragungen, stellt der Sprachdekodierer in der Transcoding-Einheit 115 auch eine Stummschaltfähigkeit zum Leiseschalten der Ausgabe an die A-Schnittstelle bereit.

Im Hinblick auf eine Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) in der Richtung vom Nutzer zum Netzwerk wird die FEC-Information von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 den Nachrichten hinzugefügt. Die Kanaldekodierungsfunktion in dem Basisstationscontroller 112 und/oder der Transcoding-Einheit 115 verwendet die FEC-Information, um die Anwesenheit von Fehlern zu detektieren, und ausgehend von den empfangenen Bits die am wahrscheinlichsten übertragenen Bits zu schätzen. In der Richtung vom Netzwerk zum Nutzer wenden der Basisstationscontroller 115 und/oder die Transcoding-Einheit 115 eine Vorwärtsfehlerkorrektur auf Rahmen an, die von der Vocoding-Funktion empfangen wurden, bevor die Rahmen über die N-Schnittstelle gesendet werden. Die FEC-Decodierung in der Richtung vom Netz zum Nutzer wird von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 durchgeführt. Im Hinblick auf eine Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsfunktion basiert ein Trägerverschlüsselungs-(oder Chiffrierungs)-Mechanismus, der in dem System verwendet wird, vorzugsweise auf dem GSM-A5/1-Algorithmus, der ein im Stand der Technik bekannter Algorithmus ist. Für eine Trägersprache sind die beiden Endpunkte in dem System zur Chiffrierung und Dechiffrierung die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und die Transcoding-Einheit 115. Wenn eine Kommunikation in Zeitrahmen und Zeitfenster (wie z. B. bei bestimmten Typen von TDMA-Systemen) unterteilt ist, kann eine Verschlüsselung und Entschlüsselung auf rahmenweiser Basis durchgeführt werden.

Die drahtlose Kommunikationseinheit 106 und die Transcoding-Einheit 115 sind vorzugsweise „verschlüsselungssynchronisiert" in dem Sinne, dass die Rahmennummer, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verwendet wird, um einen Rahmen zu verschlüsseln, die gleiche ist, wie die Rahmennummer, die von der Transcoding-Einheit 115 zum Entschlüsseln verwendet wird, und umgekehrt. Der GSM-A5/1-Algorithmus umfasst die Erzeugung von Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsmasken auf einer rahmenweisen Basis, basierend auf der Rahmennummer. Typischerweise wird eine Verschlüsselungssynchronisation bei einem Anrufaufbau eingerichtet oder erneut eingerichtet und bei einer Wiederherstellung eines Verlusts einer Verschlüsselungssynchronisation aufgrund von Fehlerbedingungen (ob sie in der Over-the-Air-Verknüpfung oder der Backhaul-Verknüpfung erkannt werden). Sobald die Verschlüsselungssynchronisation eingerichtet ist (oder, je nach dem, erneut eingerichtet ist) inkrementieren die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und die Transcoding-Einheit 115 die Rahmennummer für jeden Rahmenzyklus an den Over-the-Air- und Backhaul-Schnittstellen. Vorzugsweise wird die gleiche Rahmenlänge (z. B. 20 Millisekunden) sowohl für die Over-the-Airals auch für die Backhaul-Zeitrahmen verwendet, so dass beim Inkrementieren der Rahmennummer jeder Rahmenzyklus normalerweise eine Rahmennummersynchronisation zwischen den beiden Endpunkten der Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsfunktion beibehält.

Die Transcoding-Einheit 115 kann eine Vielzahl von Schnittstellen unterstützen. Die Transcoding-Einheit 115 kann die A-Schnittstelle unterstützen, die die Transcoding-Einheit 115 mit der MSC 116 verknüpft, und die T-Schnittstelle unterstützen, die die Transcoding-Einheit 115 mit dem Basisstationscontroller 112 verknüpft. Die T-Schnittstelle trägt Trägersprachdaten, die durch Transcoding-Einheitsträgerfunktionen verarbeitet werden und über die A-Schnittstelle an die MSC 116 weitergeleitet werden, sowie eine A-Schnittstellensignalisierung über SS7-Verknüpfungen. Vorzugsweise stellt die Transcoding-Einheit 115 ein transparentes Durchleiten einer Signalisierung zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 über SS7-Verknüpfungen und, optional, X.25- oder Verknüpfungen eines ähnlichen Typs bereit. Die T-Schnittstelle trägt eine Signalisierung für eine OAM&P-Steuerung der Transcoding-Einheit 115 und eine Inband-Signalisierung zwischen der Transcoding-Einheit 115 und dem Basisstationscontroller 112 zur dynamischen anrufweisen An- _ rufsteuerung der Transcoding-Einheitsfunktionen. Eine Signalisierung, die zwischen der Transcoding-Einheit 115 und dem Basisstationscontroller 112 vermittelt wird, ist in einem spezifischen Zeitfenster (z. B. dem ersten Zeitfenster eines Zeitrahmens) konzentriert und wird durch die Level-2-Verknüpfungszugangsprozeduren für das D-Kanal-(LAPD)-Protokoll gesteuert.

9 ist ein High-Level-Diagramm, das einen bevorzugten Ausfall von Trägerpfadfunktionen zeigt, der an der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106, der Basisstation 109 und dem Basisstationscontroller 112 und/oder der Transcoding-Einheit 115 auftritt. Wie in 9 gezeigt ist, umfassen die Trägerpfadfunktionen 901 der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit Sprachkodierung und -dekodierung 911, eine Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) 912, eine Verschlüsselung und Entschlüsselung 913 und eine Tonzeichenerzeugung 914. Die Trägerpfadfunktionen 902 der Basisstation umfassen eine Backhaul-Rahmenaufteilung („backhaul framing") 921 und ein Kanal-Multiplexen und -Demultiplexen 922. Die Trägerpfadfunktionen 903 des Basisstationscontrollers und der Transcoding-Einheit umfassen eine Sprachkodierung und -dekodierung 931, eine Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) 932, eine Verschlüsselung und Entschlüsselung 933, eine Backhaul-Rahmenaufteilung 934 und ein Kanal-Multiplexen und -Demultiplexen 935. Diese Funktionen wurden bereits mit Bezug auf die verschiedenen Komponenten des Systems erwähnt und werden hier an anderer Stelle in verschiedenen Detailtiefen oder in Materialien, die durch Bezugnahme integriert sind, beschrieben.

Wie 9 zeigt, sind die Sprach-Kodierung/Dekodierung, Verschlüsselung/Entschlüsselung und FEC-Funktionen, die in der Drahtloszugangseinheit 106 durchgeführt werden, in dem Basisstationscontroller 112 und/oder der Transcoding-Einheit 115 gespiegelt. Das Kanalmultiplexen/Demultiplexen und die Backhaul-Rahmenaufteilungsfunktionen, die in der Basisstation 109 durchgeführt werden, sind auch durch den Basisstationscontroller 112 und/oder die Transcoding-Einheit 115 gespiegelt.

Unter erneuter Bezugnahme auf 1, ist die Transcoding-Einheit 115 mit der mobi- len Schaltstelle (MSC) 116 verbunden, die mit dem PSTN 125 verbunden ist. Die MSC 116 ist eine zelluläre Schaltstelle, die als eine Schnittstelle zwischen einem Basisstationssubsystem (BSS) und dem PSTN 125 agiert und als der Gateway zu dem Ferngesprächsnetz agiert. Die MSC 116 hat Telefonvermittlungsfähigkeiten, eine Vermittlung zwischen eingehenden und ausgehenden Kanälen, eine Steuerung von Kommunikationen und eine Freigabe von Verbindungen. Zusätzlich führt die MSC 116 ihre Funktionen durch, während Aspekte des Mobilitätsmanagements des Teilnehmers in Betracht gezogen werden, einschließlich einer Authentifizierung, einer Chiffrierung, eines Funkressourcenmanagement und von Standortregister-Aktualisierungsprozeduren. Die MSC 116 ermöglicht der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auch eine Zusammenarbeit mit dem PSTN 125. Die MSC 116 kann Teil eines digitalen Multiplexsystem-(DMS)-„Super-Knoten"-basierten Schaltsystems sein, das imstande ist, die Weiterschaltfunktionen in einem Mobilfunknetz bereitzustellen. Auch ist das Besucherstandortregister (VLR) vorzugsweise gemeinsam mit der MSC 116 angeordnet und darin integriert.

Die MSC 116 kann eine Vielzahl von Schnittstellen unterstützen. Die MSC 116 kann eine A-Schnittstelle unterstützen, die eine Verknüpfung zwischen der MSC 116 und dem Basisstationssubsystem (BSS) bereitstellt, insbesondere dem Basisstationscontroller 112 und der Transcoding-Einheit 115, und eine PSTN-Schnittstelle unterstützen, die für eine Verbindung der MSC 116 mit dem PSTN 125 verwendet wird, über welche ein Sprach- und Schaltungsverkehrsaufkommen übertragen wird. Die MSC 116 kann auch eine MAP-Schnittstelle („Mobile Application Part") unterstützen, die eine CCS7-Anwendung ist, die es gestattet, Mobilitätsinformation zwischen Komponenten auf Netzebene zu übertragen. Zusätzlich kann die MSC 116 eine Abrechnungsstellenschnittstelle unterstützen, die verwendet wird, für ein Verbinden der MSC 116 mit einem nachgeordneten Prozessor für ein Herunterladen von Abrechnungsereignissen, eine Schnittstelle zu einer Betriebs- und Wartungsstelle (OMC), die verwendet wird, um die MSC 116 und ein Besucherstandortregister (VLR) zu administrieren, und eine Dienststellenschnittstelle, die für eine Verbindung der Dienststellenfunktion verwendet wird, die für ein Weiterleiten und ein „Store-and-Forwarding" von Kurzmitteilungen an Mobilstationen verantwortlich ist. Eine Vielzahl von Funktionen werden vorzugsweise durch die MSC 116 durchgeführt. Zum Beispiel authentifiziert vorzugsweise die MSC 116 Teilnehmer, und, falls in dem System verfügbar, Mobilstationen. Die MSC 116 bildet eine Schnittstelle zu dem PSTN 125 und kann eine Schnittstelle bilden, zu z. B. einem öffentlichen landgestützten Mobilfunknetzen (PLMNs; „Public Land Mobile Networks") oder PCS-1900-Netzen. Die MSC 116 stellt auch eine terrestrische Kanalzuteilung bereit und eine Anrufsteuerungs- und Signalisierungsunterstützung. Zusätzlich kann die MSC 116 eine Echounterdrückung in Richtung des PSTN 125, eine Handhabung und ein Management von Datenbankinformationen, eine Aufwendungsaufzeichnung, eine Handhabung von Teilnehmerregistrierung und Standortmanagement und eine Betriebsmessung bereitstellen.

Die MSC 116 ist mit einem Heimatstandortregister (HLR) und einer Authentifikationsstelle (AuC) verbunden, die in 1 insgesamt als eine integrierte Einheit HLR/AuC 123 gezeigt sind. Die HLR/AuC 123 kann auf einer digitalen (z. B. DMS) Super-Knoten-Plattform aufgebaut sein und mit verschiedenen funktionale Entitäten verbunden sein, einschließlich dem Besucherstandortregister, der MSC und dem „Mobile Application Part" (MAP). Die HLR-Komponente der HLR/AuC 123 beinhaltet Informationen über Teilnehmer, Dienste, die dem Teilnehmer zugeteilt sind, dem Status solcher Dienste und alle weiteren Informationen, die benötigt werden, um den Betrieb der Dienste zu unterstützen, wenn sie aktiv sind. Das HLR antwortet auf Anfragen von der MSC 116 und/oder dem VLR, um Teilnehmerdaten bereitzustellen oder zu aktualisieren. Das HLR kommuniziert mit dem VLR, um Teilnehmerdaten herunter zu laden und eine Anrufweiterleitungsinformation für die Mobilstationen in dem Bereich zu erhalten, der von dem VLR abgedeckt wird.

Die AuC-Komponente der HLR/AuC 123 umfasst Teilnehmerschlüssel zur Verwendung bei Authentifikationsversuchen, um einen Zugang zu dem Netz zu erhalten. Die AuC-Komponente verwendet Teilnehmerschlüssel, um Authentifikationsvektoren zu erzeugen, die dem VLR über die HLR-Komponente bereitgestellt werden. Weitere die Authentifikation betreffende Details sind wie angesprochen vorstehend _ zu finden.

In einem Mobilsystem, wie z. B. ein PCS-1900-Mobilsystem, ermöglicht die Information, die von der HLR-Komponente der HLR/AuC 123 gehalten wird, Mobilstationen mittels einer eindeutigen Nummer zu adressieren, unabhängig von einem geographischen Standort, so dass es Mobilstationen ermöglicht wird, innerhalb und zwischen Netzen ein Roaming frei zu betreiben. In einem System, das drahtlose Dienstleistungen mit festem Zugang bereitstellt, indem eine Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und betreffende Komponenten verwendet werden, umfasst die HLR-Komponente Informationen, ähnlich denjenigen, die für Mobilstationen in einem vollständig mobil basierten System bereitgehalten werden. Die HLR-Komponente der HLR/AuC 123 umfasst Informationen, die die Teilnehmer betreffen, die an der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 angeschlossen sind. Wie bereits angedeutet, können die individuellen CPE-Fernverbindungen, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 (wie z. B. die in 6 gezeigten CPE-Fernverbindungen 602) als individuelle Teilnehmer (d. h. „Mobilstationen") gegenüber dem HLR und VLR erscheinen. Demnach hat jede CPE-Fernverbindung, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist, ihre eigene (vorzugsweise eindeutige) Teilnehmeridentitätsnummer. Wie bereits erläutert, kann die Teilnehmeridentitätsnummer eine internationale Mobilteilnehmeridentität (IMSI) umfassen, die eine eindeutige permanente Identifikation einer CPE-Fernverbindung ist, die dem CPE 105 zu dem Zeitpunkt des Herstellens zugeordnet wird, oder kann eine Mobilteilnehmer-ISDN-(MSISDN)-Nummer umfassen, die eine der öffentlichen PSTN-Nummern wäre, die dem CPE 105 zugewiesen werden.

Weil das drahtlose Netz wahrscheinlich konfiguriert wird, um Dienste für individuelle Mobilteilnehmer bereitzustellen, sowie um imstande zu sein, Dienstleistungen für die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 bereitzustellen, kann die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Funktionalität umfassen, um ihre nicht-mobilen Aspekte gegenüber dem drahtlosen Netz transparent zu halten. Zum Beispiel kann ein Mobiltelefonteilnehmer gelegentlich dem drahtlosen Netz signalisieren, das VLR regelmäßig zu aktualisieren. Um die festen drahtlosen Aspekte des Systems gegenüber dem drahtlosen Netzwerk transparent zu halten, kann die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 periodisch eine Registrierung auf Netzebene durchführen, unter Verwendung z. B. eines periodischen GSM-Registrierungsmechanismus, um die VLR-Einträge für den „Teilnehmer" lebendig zu halten. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 kann auch eine Registrierung auf Netzebene jedesmal durchführen, wenn sie sich durch eine Basisstation 109 in einem Ortsbereich registriert, der unterschiedlich zu demjenigen der Basisstation 109 ist, mit dem sie vorher verbunden war. Weitere Details, die eine anfängliche und periodische Registrierung betreffen, sind oben beschrieben.

Bestimmte Merkmale, die einen Sprachanrufaufbau und eine Sprachanrufaufrechterhaltung betreffen, werden nun in größerem Detail beschrieben, unter Bezugnahme auf die Interaktion zwischen verschiedenen Komponenten eines Kommunikationssystems, in dem die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eingesetzt wird.

Bei einem Aufbau von „ausgehenden" Sprachanrufen, die von dem CPE 105 begonnen werden, handhabt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Akquisition eines Over-the-Air-Kommunikationskanals, einer Mobilitätsmanagementverbindung und einen Verbindungsaufbau und ist zusätzlich vorzugsweise imstande, verschiedene Fehler- oder Ausnahmezustände zu behandeln. Wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Belegung der Fernverbindung durch das CPE 105 detektiert, markiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die CPE-Fernverbindung als „besetzt" und gibt ein Wähltonzeichen aus (unter der Annahme, dass sie mit einer Basisstation 109 kommunizieren kann). Im Parallelen initiiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Akquisitionsprozedur für einen Over-the-Air-Kommunikationskanal. Das Wähltonzeichen wird entfernt, wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die erste gewählte Ziffer von dem CPE 105 detektiert, oder falls sie ein aufgelegt von dem CPE 105 vor einem Empfangen von beliebigen Ziffern von ihm detektiert.

Um eine anfängliche Akquisition von Over-the-Air-Kommunikationskanälen zu vereinfachen, führt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 beim anfänglichen Anschalten der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 vorzugsweise eine gründliche Suche nach in der Nähe liegenden Basisstationen 109 durch, um eine geeignete Basisstation 109 zu finden. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 baut eine Kommunikation mit der Basisstation 109 auf und empfängt eine Karte umliegender Basisstationen von der gegenwärtigen Basisstation 109. Die Karte umliegender Basisstationen bietet der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Liste von benachbarten Basisstationen 109, die Kandidaten für eine Over-the-Air-Kommunikation sind. Unter Verwendung der Karte umliegender Basisstationen baut die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Basisstationsselektionstabelle auf, die solche Dinge enthält, wie eine Signalqualitätsinformation für die benachbarten Basisstationen 109. Die Basisstationsselektionstabelle wird in einem nichtflüchtigen Speicher in der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gespeichert. Bei nachfolgendem Anschalten verwendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die existierende Basisstationsselektionstabelle, um ihre Basisstationsakquisition zu beschleunigen.

Beim Empfangen eines Auslösers von dem CPE 105, um einen ausgehenden Anruf aufzubauen oder eine Registrierung durchzuführen, versucht die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106, einen Over-the-Air-Kommunikationskanal zu akquirieren. In bestimmten drahtlosen Systemen wird die Akquisition eines Over-the-Air-Kommunikationskanals durch eine Interaktion mit einem Steuerkanal des drahtlosen Systems erreicht. Bei bestimmten Typen von TDMA-Systemen kann der Kanalakquisitionsprozess ein Akquirieren eines Zeitfensters in einem von der Basisstation 109 aufgebauten Zeitrahmen zur Folge haben. Eine Akquisition eines Zeitfensters kann z. B. gemäß eines Handshake-Protokolls durchgeführt werden, das in US 5,455,822 detailliert beschrieben wird.

Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 nicht imstande ist, einen zur Verfügung stehenden Over-the-Air-Kommunikationskanal für eine Kommunikation mit der Basisstation 109 zu finden, hängt ihre nächste Handlung davon ab, ob es andere Anrufe gibt, die durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 aktiv sind oder begonnen wurden, oder nicht. Falls es keine anderen Anrufe gibt, die durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 aktiv sind oder begonnen wurden, sucht die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 den umliegenden Bereich ab, um Basisstationen 109 zu finden, mit denen sie kommunizieren kann. Falls eine geeignete Basisstation 109 gefunden wird (basierend z. B. auf einer empfangenen Signalqualität und einer Verkehrsaufkommensverfügbarkeit), versucht die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 einen Over-the-Air-Kommunikationskanal an der neuen Basisstation 109 zu akquirieren. (Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 nach einer generellen Polling-Nachricht suchen, die innerhalb eines Zeitfensters gesendet wird, wobei die generelle Polling-Nachricht eine Verfügbarkeit eines Over-the-Air-Zeitfensters für eine Kommunikation angibt, so wie es etwa in der vorgenannten US 5,455,822 beschrieben wird). Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 scheitert, einen Over-the-Air-Kommunikationskanal zu akquirieren, kann sie es erneut versuchen oder andernfalls nach einer anderen Basisstation 109 suchen. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 fährt mit diesem Prozess fort, bis sie entweder einen Over-the-Air-Kommunikationskanal akquiriert hat, oder andernfalls eine Verknüpfungsaufbau-Zeitdauer abläuft, die einen fehlgeschlagenen Versuch angibt.

Wenn ein Versuch fehlschlägt, einen anderen Over-the-Air-Kommunikationskanal mit der gegenwärtigen Basisstation 109 zu akquirieren, falls es andere Anrufe gibt, die durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 aktiv sind oder aufgebaut werden, markiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 den Kanalakquisitionsversuch als fehlgeschlagen. Alternativ kann die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 versuchen, den Anruf mit einer anderen Basisstation 109 aufzusetzen und dadurch versuchen, eine Kommunikation mit zwei verschiedenen Basisstationen 109 (die eine behandelt die gegenwärtig aktiven Anrufen und die andere behandelt den neuesten Anruf) simultan aufrecht zu halten.

Falls der Versuch einer Akquisition eines Over-the-Air-Kommunikationskanals fehlgeschlagen ist, gibt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein „Bsetzttonzeichen" an der CPE-Fernverbindung aus und markiert den Over-the-Air-Verknüpf- ungsstatus als blockiert. Falls eine Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Ground-Start-Fernverbindungsschnittstelle mit dem CPE 105 hat, beschäftigt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ihre Leerlauf-CPE-Fernverbindungen durch Belegen von ihnen (d. h. anlegen einer „Tip to ground" an jeder CPE-Fernverbindung 602). Solange, wie der blockierte Zustand wirksam ist, versucht das CPE 105 die Anrufe, die andernfalls an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gerichtet würden, an das PSTN 125 weiterzuleiten (unter der Annahme, dass das CPE 105 eine Fähigkeit zur Anrufweiterleitung besitzt). Während sie in dem „Blockiert"-Zustand ist, fährt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 fort, die Over-the-Air-Kanalverfügbarkeit an der gegenwärtigen Basisstation 109 zu verfolgen. Sollte sich der blockierte Zustand auflösen (z. B. ist er imstande, generelle Polling-Nachrichten von der Basisstation 109 zu sehen, oder andernfalls Informationen von der Basisstation 109 zu empfangen, die eine Verfügbarkeit von Kommunikationskanälen anzeigen), markiert de Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 dann den Over-the-Air-Verknüpfungsstatus als „unblockiert". Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Ground-Start-Fernverbindungsschnittstelle mit dem CPE 105 hat, hebt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Beschäftigung jeder CPE-Fernverbindung auf, indem sie freigegeben wird (d. h. Entfernen der „tip to ground").

Falls eine Akquisition eines Over-the-Air-Kommunikationskanals erfolgreich ist, fährt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 mit einer digitalen Übertragung und Analyse fort. Beim Detektieren der ersten gewählten Ziffer entfernt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 das Wähltonzeichen und beginnt eine Ziffernanalyseprozedur. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Ziffern von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 weitergeleitet, wenn sie empfangen werden, nachdem der Over-the-Air-Kommunikationskanal aufgebaut wurde, und eine Ziffernanalyse wird an der Basisstation 109 durchgeführt. Die Basisstation 109 speichert die Ziffern und analysiert sie, wobei der Typ eines Anrufs und das Ende der Wählsequenz ermittelt wird.

In einer anschaulichen Ausführungsform analysiert die Basisstation 109 die Ziffern wie folgt. Falls die Basisstation 109 das Ziffernmuster „X11" detektiert, wobei „X" eine „4" oder eine „9" ist, nimmt sie an, dass das Wählen beendet ist. Falls die Ziffernsequenz „911" ist, markiert die Basisstation 109 den Anruftyp als einen Notfallanruf. Jeder andere Typ von Anruf wird als ein normaler Anruf markiert. Falls die ersten drei Ziffern nicht „411" oder „911" sind, fährt die Basisstation 109 fort, Ziffern zu empfangen und verwendet eine Wählende-Zeitdauer (von z. B. vier Sekunden), um das Ende eines Wählens zu detektieren. Um die Wählende-Zeitdauer zu implementieren, wird ein digitaler Zeitgeber aktiviert, wenn die erste Ziffer von der Basisstation 109 empfangen wird, und wird jedes Mal heruntergesetzt, wenn eine neue Ziffer empfangen wird. Wenn der Wählzeitgeber abläuft, nimmt die Basisstation 109 an, dass ein Wählen beendet ist.

Beim Ermitteln, dass die Wählsequenz beendet ist, gibt die Basisstation 109 einen Auslöser an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 aus, um mit dem Anrufaufbau fortzufahren, umfassend einen Aufbau einer Mobilitätsmanagementverbindung und einen Anrufaufbau. Dieser Auslöser gibt auch den Typ des Anrufs an (d. h. normal gegenüber Notfall).

Verschiedene Typen von Ausnahmen oder Fehlern können bei einem Versuch auftreten, einen Kommunikationspfad von dem Nutzer (d. h. der Telefonstation 102) zu der Basisstation 109 aufzubauen. Falls z. B. die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 nicht imstande ist, mit der Basisstation 109 zu kommunizieren, wird die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 kein Wähltonzeichen erzeugen. Stattdessen wird sie ein Besetzttonzeichen an den Nutzer über das CPE 105 ausgeben. Falls keine Ziffer von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 innerhalb einer vorgegebene Zeitdauer (z. B. 16 Sekunden) empfangen wird, nachdem eine Belegung der Fernverbindung von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 erkannt wird, wendet sie eine permanente Signalbehandlung auf die Fernverbindung an (d. h. behandelt sie als eine ausgedehnte Off-Hook-Situation), wie nachfolgend beschrieben wird. Falls die Wahl des Nutzers unvollständig ist oder falls die gewählte Nummer ungültig ist, ergreift das MSC 116 angemessene Maßnahmen. In solchen Situationen detektiert die Basisstation 109 grundsätzlich ein Wählende und veranlasst die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106, den Anruf aufzubauen. Die unvollständige oder ungültige Ziffernsequenz wird dann in eine „DTAP-Setup"-Nachricht von der Basisstation 109 eingegeben und an die MSC 116 gesendet. Die digitale Analyse, die bei der MSC 116 durchgeführt wird, detektiert die Ausnahmebedingung, was bewirkt; dass das MSC 116 eine „DTAP-Release-Complete"-Nachricht an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zurückschickt, die angibt, dass die gewählte Nummer ungültig ist.

Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Verbindung mit ihrer gegenwärtigen Basisstation 109 verlieren sollte, oder falls die Qualität von einer oder mehreren Over-the-Air-Kommunikationsverknüpfungen unter ein akzeptables Minimum gefallen ist (basierend auf z. B. einer High-Bit-Fehlerrate, einer niedrigen Signalstärke und dergleichen), startet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Basisstationsakquisitionsprozedur, um eine Basisstation 109 zu lokalisieren, mit der sie zufriedenstellend kommunizieren kann. Für eine Ground-Start-Fernverbindungsschnittstelle zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und dem CPE 105, „beschäftigt" die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ihre CPE-Fernverbindungen durch Belegen von ihnen – d. h. durch Anlegen eines „tip-toground" an jeder CPE-Fernverbindung 602. Bei einer Fertigstellung einer Basisstations-Neuakquisition (entweder durch Neuaufbauen einer Kommunikation mit der gegenwärtigen Basisstation 109 oder Finden einer RF-Verknüpfung mit einer anderen Basisstation, die stark genug ist), hebt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Beschäftigung von denjenigen der CPE-Fernverbindungen auf, die beschäftigt wurden, falls eine Kommunikation mit der Basisstation 109 verloren oder unterbrochen wurde.

Bei einem anderen Aspekt der Erfindung repräsentiert jede CPE-Fernverbindung, die durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unterstützt wird, einen logischen Teilnehmer des Netzwerkes, obwohl die vielfachen CPE-Fernverbindungen mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 physikalisch verbunden sind. Somit werden z. B. dann, wenn vier CPE-Fernverbindungen 602 mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden sind, vier eindeutige Teilnehmeridentifikatoren zugeteilt. Die Verwendung von verschiedenen logischen Teilnehmeridentifikatoren für jede CPE-Fernverbindung 602 erlaubt es, dass vielfache Anrufe von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 über eine oder mehrere drahtlose Verknüpfungen mit der Basisstation 109 abgehandelt werden können. In einer bestimmten Ausführungsform ist jede CPE-Fernverbindung 602 mit ihrer eigenen eindeutigen internationalen Mobilteilnehmeridentität-(IMSI)-Nummer und eine Mobilstations-ISDN-(MSISDN)-Nummer zum Adressieren identifiziert. Wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein „Mobilitätsmanagement" und Anrufsteuerprozeduren im Namen einer der verbundenen CPE-Fernverbindungen initiiert, verwendet sie die IMSI, die dieser CPE-Fernverbindung zugeordnet ist.

Zur Netzseite des Systems (d. h. der Basisstation 109, dem Basisstationscontroller 112, der MSC 116 etc.) wird jeder logische Teilnehmer, der mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verknüpft ist, als ein separater Nutzer gesehen, ganz wie die separaten Mobilteilnehmer, die auch drahtlos mit der Basisstation 109 kommunizieren können. Die Basisstation 109 braucht generell nicht zu wissen, dass eine Gruppe von verschiedenen IMSIs zu einer einzelnen Entität gehört (d. h. der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106). Die IMSIs werden vorzugsweise auf einem oder mehreren Teilnehmerschnittstellenmodul-(SIM)-Chips 606 vorgehalten, die bei der Herstellung programmiert werden. Jeder SIM-Chip 606 gehört, sobald er in der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 angeordnet ist, zu einer spezifischen CPE-Fernverbindung. Wie an anderer Stelle beschrieben, wird die IMSI für solche Dinge verwendet, wie eine Registrierung, Authentifikation und einen Netzzugang.

Für jede IMSI, die in der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gespeichert ist, gibt es vorzugsweise eine korrespondierende MSISDN, die in der HLR-Komponente der HLR/AuC 123 gespeichert ist. Die MSISDN-Nummer kann das Äquivalent der NANP-Nummer sein, die in eine MSISDN-Nummer konvertiert wird – d. h., eine Nummer in dem Format 1 + NPA + NXX + XXXX. Die MSISDN-Nummer wird für solche Dinge, wie eine Anrufveranlassung („call origination") und eine Abrechnungserzeugung verwendet. Die MSISDN-Nummer kann eine der öffentlichen PSTN-Nummern sein, die dem CPE 105 zugewiesen sind, deshalb kann die MSISDN-Nummer des CPE 105 von dem PSTN 125 zugeordnet werden.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 kann einer identifizierenden Seiennummer in der Form einer „International Mobile Equipment Identity Nummer (IMEI) zugeordnet sein. Die IMEI-Nummer kann bei der Herstellung zugeordnet werden und jede Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ist vorzugsweise einer eindeutigen IMEI-Nummer zugeordnet. Falls ein „Equipment Identity Register"-(EIR)-Element innerhalb des Netzes verwendet wird, enthält es die IMEI-Nummer von jeder Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 in dem System. Alarme, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 erzeugt werden, können die IMEI-Nummer zum Zwecke einer Identifikation verwenden.

Wie vorhergehend angedeutet, bietet die Erfindung in einem Aspekt Signalisierungstechniken und Protokolle zum Vereinfachen einer Kommunikation in einem System mit einer drahtlosen Fernverbindung. Eine Signalisierungsinformation wird über eine oder mehrere der verschiedenen Schnittstellen des Kommunikationssystems 101 transportiert, um eine Kommunikation zwischen dem CPE 105 und dem PSTN 125 zu ermöglichen, die die Fähigkeiten der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ausnutzt. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt das Kommunikationssystem 801 Aspekte des IS-661-Kommunikationsprotokolls (oder einer modifizierten Version des IS-661-Protokolls) und des GSM-Kommunikationsprotokolls ein, wodurch ein „Hybrid"-Protokoll verwendet wird.

Verschiedene Aspekte des IS-661-Protokolls können wie folgt zusammengefasst werden. Gemäß dem IS-661-Protokoll wird eine Over-the-Air-Kommunikation zwischen einer Basisstation 109 und Mobilstationen oder anderen Nutzerstationen unter Verwendung eines „Frequency Division Duplexing" (FDD) ausgeführt, wobei die Basisstation 109 über ein Basisstations-Frequenzband überträgt und die Mobilstationen oder andere Stationen über ein Mobil-/Nutzerstations-Frequenzband übertragen. Übertragungen werden gemäß der Zeitfenster unterschieden, wobei ein TDMA-Zeitrahmen an jedem Basisstationsfrequenzband und Mobil-/Nutzerstations-Frequenzband 32 Zeitfenster mit jeweils 625 Mikrosekunden Länge umfasst, was in einer TDMA-Zeitrahmendauer von 20 Millisekunden resultiert. (In einigen Variationen werden jedoch nur 16 Duplex-Zeitfenster verwendet). Eine bevorzugte Betriebsfrequenz ist 1850 bis 1990 MHz, mit einer Tuning-Schrittweite des Synthesizers von 100 kHz. Eine Kommunikation wird unter Verwendung einer Spreizspektrumkommunikation durchgeführt mit einem 1,6 MHz-RF-Kanal-Abstand. Eine Spreizspektrummodulation kann MSK oder OQPSK mit einer Impulsform sein, die unter Verwendung eines „Raised-Cosine"-Verfahrens implementiert wird. Die Spreizspektrum-Chipping-Rate ist vorzugsweise 1,25 Megachips (Mcps) an jedem der beiden Kanäle, einem I-Kanal und einem Q-Kanal. Das System kann eine Antennendiversität bereitstellen und kann auch eine Energiesteuerung für die Mobilstationen und andere Nutzerstationen in vorgegebenen Schritten bereitstellen (von z. B. 3 dB).

Die verschiedenen Schnittstellen des Kommunikationssystems können verschiedene Protokolle verwenden, abhängig davon, wo in der Kette des Kommunikationspfades die Schnittstelle auftritt. 10 ist ein Diagramm, das Schnittstellen zwischen verschiedenen Komponenten eines Kommunikationssystems 801 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Einige dieser Schnittstellen wurden bereits oben mit Bezug auf die in 5 gezeigte bevorzugte Basisstation 501 grundsätzlich beschrieben mit. Die verschiedenen in 10 gezeigten Schnittstellen umfassen eine Over-the-Air-Schnittstelle oder „O-Schnittstelle" 560 zwischen einer Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 103 und der Basisstation 109, eine interne Schnittstelle oder „I-Schnittstelle" 561 intern bezüglich der Basisstation 109 (d. h. zwischen dem OTA-Manager 502 und dem Anschlusskartenmanager 503 der bevorzugten Basisstation 501, so wie in 5 gezeigt), und eine Netzwerkschnittstelle oder „N-Schnittstelle" 562 zwischen der Basisstation 109 und dem Basisstationscontroller 112. Der Basisstationscontroller 112 kommuniziert mit der MSC 116 über eine Standardschnittstelle, wie beispielsweise die GMS-A-Schnittstelle 571.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung eine Transcoding-Einheit 115 zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 zwischengeschaltet. In dieser Ausführungsform wird eine zusätzliche Schnittstelle, die als die „T-Schnittstelle" bezeichnet wird, zwischen den Basisstationscontroller 112 und der Transcoding-Einheit 115 bereitgestellt, und die Transcoding-Einheit 115 kommuniziert mit der MSC 116 über eine Standardschnittstelle, wie beispielsweise die GSM-A-Schnittstelle 571.

Jede der in 10 gezeigten Kommunikationsschnittstellen wird nun in größerem Detail beschrieben, beginnend mit der „O-Schnittstelle" 560 zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der Basisstation 109. Die „O-Schnittstelle" 560 umfasst einen oder mehrere drahtlose Over-the-Air-Kommunikationskanäle, wobei jeder Kanal vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) eine Vorwärtskommunikationsverknüpfung und eine Rückwärtskommunikationsverknüpfung umfasst, um eine Voll-Duplex-Kommunikation zu unterstützen. Der/die Over-the-Air-Kommunikationskanal/-kanäle der O-Schnittstelle 560 kann/können gemäß einer Vielzahl von verschiedenen Mehrfachzugangs-Kommunikationsprotokollen implementiert werden, umfassend Protokolle, die Time Division Multiple Access (TDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA) oder Code Division Multiple Access (CDMA) oder verschiedene Kombinationen davon umfassen. Die O-Schnittstelle 560 kann in einigen alternativen Ausführungsformen drahtlose Sendekanäle von der Basisstation 109 umfassen, die z. B. für eine Übertragung eines Steuerverkehrsaufkommens und einer Signalisierungsinformation verwendet werden. In anderen Ausführungsformen werden dezidierte Sendesteuerkanäle nicht verwendet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Basisstation 109 Teil eines Mobilfunknetzes, das Aspekte von FDMA, TDMA und CDMA für eine Zellenisolation verwendet. In einer exemplarischen Ausführungsform sind Nutzer isoliert und ein Mehrfachzugriff wird durch TDMA erreicht. Frequency Division Duplexing (FDD) wird verwendet, um 16 Voll-Duplex-Nutzern zu ermöglichen, sich eine gemeinsame RF-Funkfrequenz zu teilen. Benachbarte Zellen in dem Mobilfunknetz werden einem von neun Frequenzkanälen zugeordnet und verwenden ein Code-Wiederverwendungsmuster von sieben, um eine Isolation zwischen den Zellen zu herzustellen. Direktsequenz-Spreizspektrumübertragungen werden von den Basisstationen 109 und den Nutzern innerhalb einer Zelle verwendet, einschließlich der Drahtloszugangs- Kommunikationseinheit 106. Eine Spreizspektrum-Kommunikation reduziert eine Interferenz zwischen Zellen sowie im Hinblick auf andere Systeme (z. B. PCS-Systeme), die in der gleichen Umgebung betrieben werden. Zellen in benachbarten Clustern verwenden eine Vielzahl von Interferenz-Rückweisungstechniken, einschließlich orthogonaler oder nahezu orthogonaler Spreizcodes, Übertragungsenergiesteuerung, ausgerichteter Antennen und einem Zeitfensteraustausch (TSI; „Time Slot Interchange").

Ein mögliches Kommunikationsprotokoll, das zur Verwendung für eine Kommunikation über die O-Schnittstelle 560 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in 25 beschrieben. Das in 25 beschriebene Protokoll verwendet einen Time Division Multiple Access (TDMA) und Spreizspektrum-Techniken. Wie in 25 gezeigt, umfasst eine Polling-Schleife 1380 („Hauptrahmen") eine Vielzahl von Zeitfenstern 1381 („Nebenrahmen"). Jeder Nebenrahmen 1381 umfasst eine Kommunikation zwischen einer Basisstation 109 (z. B. einer Mobilfunkstation) und einer Nutzerstation (z. B. eines mobilen Nutzers) in Time Division Duplex – d. h. die Basisstation 109 überträgt an eine Nutzerstation und die Nutzerstation überträgt innerhalb des gleichen Nebenrahmens 1381 zurück an die Basisstation.

Wie in einer Explosionsansicht eines Teils der Polling-Schleife 1380 in 25 genauer gezeigt ist, umfasst ein Nebenrahmen 1381 eine Mobil- oder Nutzerübertragung 1382, die einer Basisübertragung 1383 vorangeht. Der Nebenrahmen 1381 umfasst auch eine variable Funkverzögerungslücke 1384, die der Nutzerübertragung 1382 vorangeht, gefolgt von einer Wendelücke 1388 und einer Schutzzeitlücke 1389. Nach einer Lücke 1389 gibt es die Basisübertragung 1383, die von einer weiteren Wendelücke 1393 gefolgt wird. Die Nutzerübertragung 1382 umfasst eine Präambel 1385, eine Präambel-Sondierungslücke 1391 und ein Basisnachrichtenintervall 1392.

Ein anderes Kommunikationsprotokoll, das für eine Kommunikation über die O-Schnittstelle 560 verwendet werden kann, ist in 26 gezeigt. Das in 26 gezeigte Protokoll verwendet Aspekte sowohl von FDMA (in dem Sinne, dass Übertragungen durch eine verschiedene Frequenzzuteilung unterschieden werden können) und TDMA (in dem Sinne, dass Übertragungen durch verschiedene Zeitzuteilungen unterschieden werden können). Wie in 26 gezeigt ist, ist ein Frequenzband 1510 einer Basisstation 109 für Übertragungen von der Basis an den Nutzer zugeteilt und ein anderes Frequenzband 1511 ist Nutzerstationen (z. B. Handgeräten oder anderen drahtlosen Einheiten) für Übertragungen von Nutzern zur Basis zugeteilt. Ein sich wiederholender Hauptzeitrahmen (oder „Polling-Schleife") 1501 ist für eine Kommunikation über jedes Frequenzband 1510, 1511 definiert. Eine Vielzahl (z. B. sechzehn) von Basiszeitfenstern 1502 und Nutzerzeitfenstern 1503 werden innerhalb des sich wiederholenden Hauptzeitrahmens 1501 definiert, wobei die Nutzerzeitfenster 1503 sich vorzugsweise um eine Zeitdauer bis hinter die Basiszeitfenster 1502 verzögern.

In einer bevorzugten Ausführungsform, in der sechzehn Basiszeitfenstern 1502 und sechzehn Nutzerzeitfenster 1503 in jedem Hauptzeitrahmen 1501 definiert sind, ist die Zeitverzögerung 1503 zwischen dem ersten Basiszeitfenster 1502 und einem ersten Nutzerzeitfenster 1503 eine vorgegebene Zeitdauer, die einer Anzahl von Zeitfenstern entspricht, wie z. B. acht Zeitfenstern, und wird deshalb als ein „Fenster-Offset" bezeichnet. Diese Zeitverzögerung oder dieser Fenster-Offset 1505 gibt Nutzerstationen Zeit, Übertragungen über das Basisfrequenzband 1510 in dem zugeordneten Basiszeitfenster 1502 zu empfangen, die Übertragungen von der Basis an den Nutzer zu verarbeiten, eine Übertragungs-/Empfangsfrequenzumschaltung durchzuführen und eine Übertragung über eine umgekehrte Verknüpfung in dem entsprechenden Nutzerzeitfenster 1503 zu übertragen, ohne eine vollständige Zeitrahmendauer warten zu müssen, um eine Übertragung über die umgekehrte Verknüpfung zu übertragen. Der Fenster-Offset 1505 kann eine Zeitdauer umfassen, die eine andere als acht Zeitfenster beträgt, oder der Hauptzeitrahmen 1501 kann so definiert sein, dass es überhaupt keine Fenster-Offsets 1505 gibt.

Statt einer festen Zeitverzögerung oder eines festen Fenster-Offsets 1505 können alternativ Basiszeitfenster 1502 und Nutzerzeitfenster 1503 unabhängig zugewiesen werden, wobei der Abstand zwischen einem Basiszeitfenster 1502 und einem entsprechenden Nutzerzeitfenster 1503 (d. h. eine Duplex-Paarung) basierend auf z. B. den Nutzertyp dynamisch ausgewählt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden der/die Nutzerzeitfenster 1503 und Basiszeitfenster 1502, die der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zugeordnet sind, um eine Zeitdauer versetzt, die ausreichend ist, um ein Umschalten der Übertragungs-/Empfangsfrequenz des Funk-Transceivers an der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zu ermöglichen. In einer Ausführungsform benötigt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ungefähr 625 Millisekunden, um ein Umschalten der Übertragungs-/Empfangsfrequenz durchzuführen, was der Hälfte einer Zeitfensterdauer entspricht, falls die Zeitfenster 1502, 1503 jeweils 1,35 Millisekunden lang sind. Ein Offset von acht Fenstern zwischen dem Basiszeitfenster 1502 und entsprechenden Nutzerzeitfenstern 1503, um ein „virtuelles" Zeitfenster zu bilden, wird vorliegend bevorzugt. Ein Fenster-Offset von acht wird innerhalb des Kontexts der vorliegenden Ausführungsform als ausreichend erachtet, um vier Fernverbindungen pro Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 in dem zur Verfügung stehenden Over-the-Air-Fensterraum aufzunehmen, während die potentielle Zahl von Umschaltungen der Übertragungs-/Empfangsfrequenz durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 reduziert wird.

Gemäß einer Ausführungsform überträgt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 an die Basisstation zu einer Zeit eines Aushandelns einer Fensterzuteilung mit der Basisstation 109 eine Fensterbelegungskarte, die angibt, welche Over-the-Air-Fenster bereits Anrufen auf der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zugewiesen sind. Die Basisstation 109 verwendet die Fensterbelegungskarteninformation, um ein Basiszeitfenster 1502 und ein Nutzerzeitfenster 1503 aus der Menge an zur Verfügung stehenden Zeitfenstern 1502, 1503 auszuwählen. Die Basisstation 109 macht diese Auswahl basierend auf z. B. Nebenbedingungen der Übertragungs-/Empfangsumschaltungszeit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106.

In einem Aspekt des bevorzugten Kommunikationsprotokolls umfassen ein einzelnes Basiszeitfenster 1502 und ein einzelnes Nutzerzeitfenster 1503 gemeinsam einen Duplex-Kommunikationskanal. In einer bevorzugten Ausführungsform unterstützt der Zeitrahmen 1501 des Protokolls, das mit Bezug auf 26 beschrieben ist, sechzehn Basiszeitfenster 1502 und sechzehn entsprechende Nutzerzeitfenster 1503 für insgesamt sechzehn mögliche Duplex-Kommunikationskanäle. In einer bevorzugten Ausführungsform dauert jedes Basiszeitfenster 1502 und Nutzerzeitfenster 1503 1,35 Millisekunden und jedes Zeitfenster ermöglicht 9,6 Kilobit/Sekunde an Übertragung von kodierter Sprache oder anderen Daten.

Die Anzahl von Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten 106, die von einer einzelnen Basisstation 109 unterstützt werden können, ist grundsätzlich eine Funktion der Anzahl an Kommunikationskanälen, die an der Basisstation 109 zur Verfügung stehen und der Anzahl an Kommunikationskanälen (d. h. CPE-Fernverbindungen), die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 benötigt werden. Dort, wo z. B. sechzehn Kommunikationskanäle an der Basisstation 109 bereitstehen, und dort, wo jede Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 vier CPE-Fernverbindungen 602 hat, kann die Basisstation 109 vier Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten 106 unterstützen, die jeweils zu einer gegebenen Zeit mit maximaler Kapazität betrieben werden. Dort, wo es erwartet wird, dass die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten 106 für Zeitabschnitte mit weniger als einer maximalen Kapazität betrieben werden und basierend auf Blockierungsanforderungen und erwarteten Teilnehmerlasten, können jedoch mehr als vier Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten 106 einer einzelnen Basisstation 109 zugewiesen werden, wobei die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten 106 die Basisstation 109 als gemeinsame Ressource verwenden. Zusätzlich kann die Basisstation 19 mit anderen drahtlosen Nutzern kommunizieren, wie z. B. Mobilfunkhandgeräten oder anderen drahtlosen Vorrichtungen, gleichzeitig zu ihrer Kommunikation mit einer oder mehreren Drahtloszugangs-Kommunikationseinheiten 106.

Kommunikationskanäle werden der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 vorzugsweise auf Anfragebasis zugewiesen, obwohl sie in bestimmten Ausführungsformen auch vorher zugeteilt werden können. Ein Vorteil einer dynamischen Zuwei- sung von Over-the-Air-Kommunikationskanälen ist, dass mehr Nutzer unterstützt werden können. Für das in 26 gezeigte Protokoll werden Over-the-Air-Kommunikationskanäle vorzugsweise basierend auf Anfragen von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 an die Basisstation 109 zugewiesen. Die Zuweisung von Over-the-Air-Kommunikationskanälen wird in der gleichen Weise für mobile Nutzer (falls vorhanden) durchgeführt, die auch mit der Basisstation 109 kommunizieren – d. h. gemäß dem Mobilfunkkommunikationsprotokoll für das Netz, von welchem die Basisstation 109 ein Teil ist. Zum Beispiel können Over-the-Air-Kommunikationskanäle unter Mithilfe eines dezidierten Steuerkanals zugewiesen werden. Jeder andere geeignete Mechanismus zum Zuteilen oder Zuweisen von Over-the-Air-Kommunikationskanälen kann auch verwendet werden.

Während die O-Schnittstelle 560 grundsätzlich die direkte drahtlose Schnittstelle zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der Basisstation 109 einschließt, sind verschiedene andere Schnittstellen, so wie in größerem Detail in 10 gezeigt, in ein Austauschen von Informationen mit dem PSTN 125 eingeschlossen.

Die nächste Schnittstelle im Verlauf zu dem PSTN 125 ist die I-Schnittstelle 561. Die I-Schnittstelle 561 ist innerhalb der Basisstation 109 und stellt grundsätzlich, unter anderem, die Übersetzung der Funknachrichten in ein Format bereit, das für eine Backhaul-Übertragung an das Netz und umgekehrt geeignet ist. Weitere Details der I-Schnittstelle 561 werden hier mit Bezug auf 5 diskutiert.

Die nächste Schnittstelle im Verlauf zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 in Richtung des PSTN 125 ist, wie in 10 gezeigt, die N-Schnittstelle 562, die die Basisstation 109 mit dem Basisstationscontroller 112 verbindet. Die N-Schnittstelle 562 umfasst sowohl Verkehrs- als auch Signalisierungskommunikationskanäle, wie nachfolgend beschrieben wird. Auf der physikalischen Schicht verwendet die N-Schnittstelle 562 einen teilweisen T1-Dienst als Transportmechanismus. Jede teilweise T1-Verknüpfung unterstützt Transferraten von 64 Kilobit/Sekunde bis zu 1,536 Megabit/Sekunde. Jedes Zeitfenster auf der T1-Verknüpfung unterstützt bis zu vier 16-Kilobit/Sekunde-Trägerkanäle.

Die Verkehrskanäle der N-Schnittstelle 562 umfassen nicht-aggregierte 16-Kilobit/Sekunde-Kanäle zum Weiterleiten von Daten (z. B. Sprachdaten) für einen Funkverkehrskanal (d. h. einen Over-the-Air-Kommunikationskanal). Bis zu vier solcher Verkehrskanäle können zu einem 64-Kilobit/Sekunde-T1-Zeitfenster multiplext werden. Ein einzelner Signalisierungskanal wird für jede Basisstation 109 zum Tragen von Signalisierungs- und OAM&P-Information bei einer Rate von 64 Kilobit/Sekunde bereitgestellt. Der Signalisierungsverkehr umfasst Steuerinformationen, die die Verknüpfung zwischen der Basisstation 109 und dem Basisstationscontroller 112 betreffen, sowie ein Signalisierungsverkehrsaufkommen, das er zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und dem MSC 116 weitergeleitet wird.

Um eine Signalisierung und Betriebs- oder administrative Nachrichten über die N-Schnittstelle 562 zu managen, werden LAPD-Terminal-Endpoint-Identifiers (TEIs) für die Übertragung von Signalisierungs- und OAM&P-Informationen zwischen dem Basisstationscontroller 112 und einer Basisstation 109 verwendet, sowie von Steuerinformationen zwischen einem lokalen Managementterminal (falls vorhanden) und der Basisstation 109. TEIs werden vorzugsweise der gemeinsamen Basisfunktion (siehe die nachfolgend beschriebene 7) und den Transceivern zugewiesen, die Nachrichten über die N-Schnittstelle 562 übertragen und empfangen. Ein gemeinsamer Basisfunktions-TEI wird einem T1-Zeitfenster an der N-Schnittstelle 562 permanent zugewiesen und wird aus der T1-Zeitfensterzahl abgeleitet. Transceiver-TEIs sind semi-permanent und werden aus Konfigurationsparametern aufgebaut. Verschiedene funktionale Entitäten innerhalb der gemeinsamen Basisfunktion und den Backhaul-Transceivern werden unter Verwendung von Service-Access-Point-Identifiers (SAPIs) adressiert. In einer besonderen Ausführungsform wird ein einzelner Backhaul-Transceiver durch die Basisstation 109 unterstützt und somit wird in einer solchen Ausführungsform nur ein Transceiver-TEI verwendet.

7 zeigt in größerem Detail die Schnittstellensignalisierungsstruktur für die N-Schnittstelle 562, die in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Wie in 7 gezeigt ist, ist ein Basisstationscontroller (BSC) 702 mit einer Basisstation (OBTS) 703 über eine Vielzahl von logischen Verknüpfungen 711 bis 715 verbunden, die von einem physikalischen Standpunkt aus alle auf einen einzelnen digitalen Zeitfensterkanal (oder aus DS0) multiplext sind und unter Verwendung einer Impulscodemodulation (PCM) übertragen werden. Die Basisstation 704, die in 7 gezeigt ist, umfasst zwei Transceiver 706, 707 (jeweils als „TRX1" und „TRX2" bezeichnet), die jeweils durch Terminal-Endpoint-Identifier TEI B und TEI C identifiziert werden, und eine gemeinsame Basisfunktion (BCF) 705, die durch den Terminal-Endpoint-Identifier TEI A identifiziert wird.

Die logischen Verknüpfungen 711 bis 715 können gemäß eines Service-Access-Provider-Identifier-(SAPI)-Typs kategorisiert werden. Zum Beispiel zeigt in der Ausführungsform, wie in 7 gezeigt ist, ein SAPI-Typ von „62" eine OAM&P-Signalisierung an, während ein SAPI-Typ von „0" eine Verkehrssignalisierung anzeigt. Wie in der in 7 gezeigten Schnittstellensignalisierungsstruktur illustriert ist, sind eine logische OAM&P-SAPI-Verknüpfung 712 und eine logische Verkehrssignalisierungsverknüpfung 713 logisch mit einem Transceiver 706 verknüpft, und eine andere logische OAM&P-SAPI-Verknüpfung 714 und eine logische Verkehrssignalisierungsverknüpfung 715 sind mit dem anderen Transceiver 707 verknüpft. Eine dritte logische OAM&P-Verknüpfung 711 ist logisch mit der gemeinsamen Basisfunktion 507 verknüpft.

Signalisierungsnachrichten für eine Verkehrssteuerung werden auf zwei der logischen Verknüpfungen 713 und 715 übertragen, wobei eine von diesen mit Transceivern 706 und 707 verbunden ist. Signalisierungsnachrichten, die von logischen Verknüpfungen 713 und 715 für Interaktion zwischen der Basisstation 703 und dem Basisstationscontroller 702 getragen werden, betreffen Funktionen, wie z. B. ein Backhaul- und Funkressourcenmanagement und ein Mobilitätsmanagement. Signalisierungsnachrichten, die von den Kanälen 713 und 715 getragen werden, betreffen auch eine durchgehende Anrufsteuerung und eine Mobilitätsmanagementsignalisierung zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116 und sind in Transportnoten eingekapselt. Zusätzlich können Beobachtungszähler und Betriebsmessungen, die von der Basisstation 703 an den Basisstationscontroller 702 gesendet werden und innerhalb von Transportnoten eingekapselt sind, über logische Verknüpfungen 713 und 715 befördert werden.

Eine Benachrichtigung, die Managmentfunktionen (wie z. B. OAM&P) betrifft, wird jeweils über logische Verknüpfungen 711, 712 und 714 zu der gemeinsamen Basisfunktion 705 und den Transceivern 706 und 707 geführt. Die OAM&P-Benachrichtigung stellt ein Management der Basisstation 703 durch den Basisstationscontroller 703 bereit.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Basisstationscontroller 112 mit einer Transcoding-Einheit 115 über eine T-Schnittstelle verbunden, die in 1 gezeigt ist, aber in 10 nicht explizit gezeigt ist. Die T-Schnittstelle verknüpft den Basisstationscontroller 112 mit der Transcoding-Einheit 115 über eine T1-Verbindung, die eine Vielzahl von verschiedenen Verknüpfungen trägt, einschließlich Trägersprachkanalverknüpfungen und Signalisierungsverknüpfungen. Die T-Schnittstelle trägt eine Vielzahl von 16-Kilobit/Sekunde-Trägersprachkanälen, die kodierte, verschlüsselte Sprach- und FEC-Informationen umfasst, zusammen mit einer Inband-Signalisierungsinformation zwischen der Basisstation 109 und der Transcoding-Einheit 115 (d. h. den Endpunkten der Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Algorithmen). In einer Ausführungsform können bis zu vier solcher Trägersprachkanäle auf ein DS0-Zeitfenster multiplext werden. Die Trägersprachkanäle werden für eine Transcoding- und Ratenanpassungsfunktionalität von der Transcoding-Einheit 115 verarbeitet, die die Trägersprachkanaldaten in 64 Kilobit/Sekunde-Impulscode-modulierte-(PCM)-Sprachdaten für eine Weiterleitung an das MSC 116 formatiert.

Zusätzlich zu Trägerdaten befördert die T-Schnittstelle auch eine oder mehrere Signalisierungsverknüpfungen. Zum Beispiel befördert die T-Schnittstelle Signalisierungsverknüpfungen für eine OAM&P-Steuerung der Transcoding-Einheit 115 durch den Basisstationscontroller 112 unter Verwendung einer standardisierten LAPD-Datenverknüpfung. Die T-Schnittstelle befördert auch SS7-Signalisierungsverknüpfungen zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116, die jeweils ein T1-DSO-Zeitfenster verwenden. Die Signalisierungsinformation an diesen Verknüpfungen wird transparent zwischen dem Basisstationscontroller 112 und dem MSC 116 durch die Transcoding-Einheit 112 weitergeleitet. Die T-Schnittstelle kann auch optional die Kommunikationsverknüpfung zwischen der Basisstation 109 und der Betriebs- und Wartungsstelle (OMC) 120 befördern.

Die Transcoding-Einheit 115 (falls vorhanden) ist mit der MSC 116 über eine Standardschnittstelle verbunden, wie z. B. die GSM-A-Schnittstelle. Alternativ kann die Funktionalität der Transcoding-Einheit 115 in den Basisstationscontroller 112 eingebunden werden, der dann mit der MSC 116 über eine Standardschnittstelle, wie z. B. die GSM-A-Schnittstelle, verbunden ist. Die A-Schnittstelle ist in 1 gezeigt und ist auch in 7 durch das Bezugszeichen 571 gezeigt. Details der GMS-A-Schnittstelle sind z. B. in „Mobile Switching Center (MSC) to Base Station Subsystem (BSS) Interface; Layer 3 Specification", GSM-Recommendation 08.08 beschrieben. Vorzugsweise werden einige Modifikationen an der standardisierten GSM-A-Schnittstelle vorgenommen, um die Merkmale und Funktionalitäten der bevorzugten Ausführungsform oder Ausführungsformen zu unterstützen, die hier beschrieben werden. Solche Modifikationen können z. B. ein Verwenden einer T1-Leitung als die physikalische Schnittstelle zum Befördern sowohl von Verkehrsaufkommen als auch Signalisierung umfassen und ein Verwenden einer &mgr;-Regel-Kodierung in bestimmten geographischen Regionen (wie z. B. Nordamerika).

Signalisierungsverknüpfungen für die A-Schnittstelle verlaufen logisch grundsätzlich zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116, wobei sich die Trägerverknüpfungen zwischen der Transcoding-Einheit 115 und der MSC 116 erstrecken. Die Transcoding-Einheit 115 bearbeitet wie angegeben die 16-Kilobit/Sekunde-Trägerverknüpfungen, die über die T-Schnittstelle empfangen werden, und erzeugt 64 Kilobit/Sekunde-Impuls-Code-Modulationsverknüpfungen in Richtung der MSC 116. Die A-Schnittstellensignalisierungskanäle tragen logische Signalisierungsverknüpfungen für einen Signaling Connection Control Part (SCCP). Eine SCCP-Verknüpfung wird zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 für jede aktive CPE-Fernverbindung (oder „logische Mobilstation") der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 aufrechterhalten, die mit dem PSTN 125 kommuniziert. Eine Signalisierungsinformation, die über die A-Schnittstelle befördert wird, umfasst eine SS7-Signalisierung zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 zum Management der Verknüpfung, eine A-Schnittstellen-Funkressourcenmanagement-Signalisierung, eine A-Schnittstellen-Mobilitätsmanagement-Signalisierung, eine Anrufsteuerungssignalisierung zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116, die durch den Basisstationscontroller 112 weitergeleitet wird, und optional eine OAM&P-Signalisierung zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der OMC 120. Das A-Schnittstellen-Signalisierungsverkehrsaufkommen verläuft durch die Transcoding-Einheit 115 (falls vorhanden) und die Transcoding-Einheit 115 leitet die Signalisierungsinformation wie angegeben transparent zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 weiter.

Wie vorhergehend hier angesprochen, werden sowohl GMS- als auch nicht-GSM-Aspekte einer Signalisierung in einem bevorzugten Kommunikationssystem 101 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine GSM-Signalisierung und -Benachrichtigung innerhalb des Kommunikationssystems 101 verwendet, so dass die Interaktionen des physikalischen Protokolls auf der Netzebene im Wesentlichen transparent sind. In dieser Ausführungsform wird eine physikalische nicht-GSM-Schicht verwendet, während eine Kommunikation mit der MSC 116 unter Verwendung eines GSM-Signalisierungsformats gepackt wird, so dass die nicht-GSM-Aspekte des drahtlosen Systems dem Netz gegenüber transparent sind. Details der verschiedenen Schnittstellen, die in einem bevorzugten System verwendet werden, sind oben beschrieben, während Details eines Signalisierens und von Protokollen, die innerhalb des Kommunikationssystems 101 ausgeführt werden, nachfolgend in größerem Detail beschrieben werden. Während die Signalisierung und die Protokolle mit Bezug auf besondere Schnittstellen, die in den 1, 7 und 10 gezeigt sind, beschrieben werden, können Aspekte der Signalisierung und der Protokolle auch unter Verwendung von anderen Schnittstellenkonfigurationen eingesetzt werden.

8 ist ein Diagramm, das eine Protokollarchitektur für eine bestimmte Ausführungsform des bevorzugten Kommunikationssystems zeigt, und des Weiteren eine bevorzugte Beziehung von Verbindungen unter der Drahtloszugangs-Kommunika- tionseinheit 106, der Basisstation 109, dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 über die O-Schnittstelle 560, N-Schnittstelle 562 und A-Schnittstelle 571 zeigt. In der in 8 gezeigten Protokollarchitektur bezeichnet „CM" ein Verbindungsmanagement („connection management"), „MM" bezeichnet ein Mobilitätsmanagment, „OTA" bezeichnet ein Over-the-Air-Protokoll, „LAPD" bezeichnet ein Verknüpfungszugangsprotokoll („link access protocol") für den D-Kanal, „IWF" bezeichnet eine Interaktionsfunktion („interworking function"), „Ph L" bezeichnet die physikalische Schicht, „BSSMAP" bezeichnet den „Base Station Subsystem Management Application Part, „SCCP" bezeichnet einen „SS7 Signaling Connection Control Part", „MTP" bezeichnet einen „Message Transfer Part" (MTP-Schichten 2 und 3), „OAM" bezeichnet Betrieb, Aufrechterhaltung und Verwaltung, „NTS-MM" bezeichnet ein N-Hinweis-Mobilitätsmanagement und „NTS-RR" bezeichnet ein N-Hinweis-Funkressourcenmanagement.

Für die meisten der physikalischen Funkfunktionen verwendet eine bevorzugte Ausführungsform des Kommunikationssystems die Protokollarchitektur für das IS-661-Mobilitätssystem. Für eine Funktionalität auf höherer Ebene verwendet eine bevorzugte Ausführungsform des Kommunikationssystems Aspekte von GSM, so wie es nachfolgend detailliert beschrieben wird.

Das Anrufsteuerprotokoll ist die GSM-Direction-Transfer-Application-Part-(DTAP)-Anrufsteuerentität, die in 8 als GSM-CM-Schicht gezeigt ist. Diese GSM-DTAP-Anrufsteuerentität (d. h. die GMS-CM-Schicht) unterstützt eine Vielzahl von Merkmalen, umfassend (1) den Aufbau, die Aufrechterhaltung und die Freigabe von normalen ausgehenden Sprachanrufen (d. h. von dem CPE 105 ausgehend) zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116; (2) den Aufbau, die Aufrechterhaltung und die Freigabe von ausgehenden Notrufsprachanrufen (d. h. „911") zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116; und (3) die Signalisierung von DTMF-Tonsignalen von dem CPE 105 in die Netzrichtung während aktiven Anrufen. Vorzugsweise wird eine transparente Ziffernübertragung zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der Basisstation 109 bereitgestellt, während eine Ziffernanalyse vorzugsweise bei der Basisstation 109 durchgeführt wird. Des Weiteren bietet das System auch vorzugsweise eine Transportfähigkeit über Steuerübertragungs-(CT-TRA)-O-Hinweise für DTAP-Protokollnachrichten.

Eine GSM-DTAP-Mobilitätsmanagemententität, die als GSM-MM-Schicht in 8 gezeigt ist, wird durchgehend („end-to-end") verwendet (zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116), um verschiedene Mobilitätsmanagementprozeduren ablaufen zu lassen, umfassend eine Authentifikation und Teilnehmeridentifikation. Andere Mobilitätsmanagementprozeduren werden an der O-Schnittstelle 560 und der N-Schnittstelle 562 als Teil des Protokolls unterstützt, das O-Hinweise und N-Hinweise verwendet und sind als die OTA-MM-Entität und die NTS-MM-Entität in 8 gezeigt. Diese anderen Mobilitätsmanagementprozeduren umfassen eine Positionsaktualisierung oder Registrierung auf Netzebene (sowohl normal als auch periodisch), eine IMSI-Freigabe oder -Deregistrierung, eine Neuzuteilung einer „Temporary Mobile Subscriber Identity" (TMSI) und einen Mobilitätsmanagement-Verbindungsaufbau (sowohl für normale als auch für Notrufanrufe).

Diese Mobilitätsmanagementprozeduren unterlaufen eine Interaktion innerhalb der Basisstation 109 und des Basisstationscontrollers 112 und der Basisstationscontroller 112 konvertiert diese in die korrespondierenden GSM-Mobilitätsmanagementprozeduren über die A-Schnittstelle 71. Zusätzlich wird eine Registrierung auf Basisebene (sowohl normal als auch periodisch) zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der Basisstation 109 gemäß der O-Hinweis-Mobilitätsmanagementprozedur unterstützt.

Das GSM-CM- und das GSM-MM-Protokoll laufen durchgehend zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116 und die Protokollnachrichten werden transparent durch die Basisstation 109 und den Basisstationscontroller 112 weitergeleitet. Die Protokollnachrichten können in Transport-O-Hinweis-(CT-TRA)-Nachrichten über die O-Schnittstelle 560, Transport-N-Hinweis-Nachrichten über die N-Schnittstelle 562 unter Verwendung der LAPD-Signalisierungsverknüpfung zwischen der Basisstation 109 und dem Basisstationscontroller 112 und in BSSMAP-Nachrichten über die A-Schnittstelle 571 unter Verwendung der SCCP-Signalisierungsverknüpfung eingekapselt sein.

Die Over-the-Air-Mobilitätsmanagement-Prozeduren interagieren in der Basisstation 109 mit N-Hinweis-Mobilitätsmanagementprozeduren, die in 8 als die NTS-MM-Schicht gezeigt sind. Die NTS-MM-Prozeduren laufen über die LAPD-Signalisierungsverknüpfung der N-Schnittstelle 562 und interagieren in dem Basisstationscontroller 112 mit korrespondierenden DTAP-Mobilitätsmanagement-Prozeduren (GSM-MM) an der A-Schnittstelle 571. Das GSM-MM-Protokoll läuft deshalb teilweise durchgeghend („end-to-end") zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und der MSC 116 und teilweise zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116.

Over-the-Air-Funkressourcen-Managementfunktionen werden von der in 8 gezeigten OTA-Funkressourcen-(OTA-RR)-Managementprotokollentität bereitgestellt. Solche Funkressourcen-Managementfunktionen umfassen eine Verknüpfungsakquisition, eine Wiederherstellung von verlorenen Verknüpfungen, eine Trägernachrichtenchiffrierung, Over-the-Air-Fenster-Aushandlung und einen Zeitfensteraustausch (in einem TDMA-System), eine Ziffernübertragung und -analyse, eine Zuordnungs- und Modusänderung, eine Verknüpfungsfreigabe (ob von dem Netzwerk oder der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 initiiert), eine „Base-Assist"-Information und Informationen über umgebende Basistabellen. An der O-Schnittstelle 560 wird das Funkressourcenmanagement als ein Teil des O-Hinweis-Protokolls von der OTA-RR-Entität ausgeführt.

Das O-Hinweis-Protokoll an der O-Schnittstelle 560 umfasst Funktionen der Verknüpfungsschicht, um die drahtlosen Kommunikationskanäle (d. h. drahtlosen Kommunikationsverknüpfungen) zu verwalten. Diese Managementfunktione der Verknüpfungsschicht umfassen ein ARQ, eine zyklische Redundanzprüfung (CRC), eine Segmentierung und Desegmentierung, eine Energiesteuerung und dergleichen.

Die Elemente der Funkressourcenfunktionalität, die eine Interaktion mit dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 erfordern, werden durch die Basisstation 109 mit der Funkressourcenfunktionalität innerhalb des N-Hinweis-Protokolls an der N-Schnittstelle 562 in Interaktion gebracht, was durch die NTS-RR-Entität in 8 angegeben wird. Der Basisstationscontroller 112 wiederum bringt die Funkressourcenfunktionalität mit den Funktionen der BSSMAP-Schicht an der A-Schnittstelle 571 in Interaktion. Funkressourcen-Managementprozeduren, wie z. B. eine Kanalzuordnung, Kanalfreigabe und dergleichen, werden durch BSSMAP-Prozeduren von der MSC 116 initiiert, und der Basisstationscontroller 112 übersetzt diese in NTS-RR-Protokollprozeduren an der N-Schnittstelle 562.

Über die N-Schnittstelle 562 umfassen die NTS-RR-Protokollprozeduren für ein Funkressourcenmanagement eine Chiffrierung, eine Zuordnung und Modusänderung und eine Verknüpfungsfreigabe. Zusätzlich zu Funkressourcenfunktionen umfasst die Funktionalität der NTS-RR-Entität Prozeduren zum Verwalten der Zuteilung und Freigabe von Trägerkanälen an der/den Backhaul-Verknüpfungen) der N-Schnittstelle 562.

An der N-Schnittstelle 562 basiert die Signalisierungsverknüpfung auf dem LAPD-Protokoll. Über die A-Schnittstelle werden BSSMAP-Nachrichten über SCCP-Verbindungen ausgeführt. Die SCCP- und MTP-Schichten werden verwendet, um eine robuste Signalisierungsverknüpfung zwischen dem Basisstationscontroller 112 und der MSC 116 bereitzustellen.

Verschiedene BSSMAP-Prozeduren werden an der A-Schnittstelle 571 zum Unterstützen der Funktionalität der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 bereitgestellt. Diese BSSMAP-Prozeduren umfassen z. B. Zuordnen, Blockieren, Neustarten, Freigeben, eine Chiffriermodussteuerung und eine Anfangsnachricht.

Weil die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106, falls gewünscht, in einer befestigten Weise eingesetzt werden kann, brauchen bestimmte Mobilitätsmerkmale nicht unterstützt werden. Zum Beispiel ist es nicht notwendig, dass die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Übergabe eingehender Anrufe an eine verschiedene Basisstation, Übertragungskanäle, asymmetrische Kanäle, Subratenkanäle, zusammengefasste Kanäle, Mehrfachmodusverkehr, Chiffrierung von Signalisierungsnachrichten oder einen Over-the-Air-D-Kanal unterstützt. Auch braucht die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein Paging von eingehenden Anrufen, einen SMS-Anrufaufruf oder anrufbetreffende, ergänzende Dienste unterstützen. Durch Eliminieren dieser Merkmale wird die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 leichter implementierbar gemacht und es vereinfacht Unterstützungsmerkmale, die von dem Basisstationssubsystem und anderen netzseitigen Komponenten erforderlich sind.

Ein Aufbau einer Mobilitätsmanagementverbindung für normale Anrufe wird durch die Mobilitätsmanagemententität (d. h. die in 8 gezeigte GSM-MM-Entität) der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 initiiert. Um dies zu tun, sendet die Mobilitätsmanagemententität eine Nachricht über eine Connection-Management(CM)-Dienstanfrage an die MSC 116, wobei das Feld Diensttyp einen normalen Anruf anzeigt. Die MSC 116 antwortet durch Senden einer Nachricht über eine CM-Dienstakzeptanz. Beim Empfangen einer Nachricht über eine CM-Dienstakzeptanz Nachricht von der MSC 116 fährt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 mit dem normalen Anrufaufbau fort, wie es hier und/oder in zugehörigen Anmeldungen, die hier an anderer Stelle durch Bezugnahme eingefügt werden, weiter beschrieben wird.

For normale Anrufe kann die Aufbauprozedur für eine Mobilitätsmanagementverbindung eine Authentifikationsprozedur umfassen. Solch eine Prozedur kann auf einer DTAP-Mobilitätsmanagementsignalisierung für eine Authentifikation basieren und kann zwischen der MSC 116 und der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 durchgehend verlaufen.

Für Notrufanrufe (d. h. „911") initiiert die Mobilitätsmanagemententität (d. h. die in 8 gezeigte GSM-MM-Entität) der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Aufbauprozedur für eine Mobilitätsmanagementverbindung durch Senden einer Nachricht über eine CM-Dienstanfrage mit dem CM-Diensttyp-Feld, das einen Notrufanruf angibt, an die MSC 116. In Beantwortung überträgt die MSC 116 eine Nachricht über eine CM-Dienstakzeptanz an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Beim Empfangen der Nachricht über die CM-Dienstakzeptanz von der MSC 116 fährt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 mit dem Notrufanrufaufbau fort. Für Notrufanrufe braucht das Netz keine Authentifikationsprozedur aktivieren.

Falls die Dienstanfrage von der MSC 116 zurückgewiesen wird, oder falls ein Dienstanfragezeitablauf verstreicht, kann die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein Besetzttonzeichen an das CPE 105 ausgeben und die Anrufaufbauprozedur abbrechen.

Obwohl die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 vorzugsweise eine Aufbauprozedur für eine Mobilitätsmanagementverbindung bei dem Aufbau einer Anrufverbindung einsetzt, bilden die CPE-Fernverbindungen typischerweise keine Mobilkomponenten des Systems. Das Kommunikationssystem 101 adaptiert Techniken, die in Mobilkommunikationssystemen eingesetzt werden, um einen Aufbau und eine Aufrechterhaltung einer drahtlosen Fernverbindung 108 durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 vereinfachen, so wie es hier grundsätzlich beschrieben wird. Ein Verwenden von Aspekten eines mobilen Kommunikationssystems in dem Kommunikationssystem 101, das die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 umfasst, hat den Vorteil, dass einer existierende Mobilkommunikationssystem-Infrastruktur ermöglicht wird, eine drahtlose Fernverbindung in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, ohne dass ein separates Basisstationssubsystem oder ein anderer bestimmter drahtloser Pfad zu dem PSTN 125 aufgebaut werden muss.

Nachdem die Aufbauprozedur für eine Mobilitätsmanagementverbindung beendet ist, vermittelt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine DTAP-Signalisierung zu der MSC 116, um einen ausgehenden Anruf aufzubauen. Der hauptsächliche Unterschied zwischen Aufbauprozeduren für normale und Notrufanrufe ist die Weise, in der der Anruf initiiert wird. Für einen normalen Anruf sendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über einen DTAP- Setup an die Basisstation 109, wobei das Feld für die angerufene Adresse leer ist. Die Basisstation 109 füllt das Feld für die angerufene Adresse der Nachricht über einen Setup mit den Ziffern, die früher als Teil der Ziffernanalyseprozedur gespeichert wurden, bevor die Nachricht über einen Setup an die MSC 116 über den Basisstationscontroller 112 weitergeleitet wird. Für einen Notrufanruf sendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über eine DTAP-Emergency-Setup an die MSC 116. Die Nachricht über einen DTAP-Emergency-Setup wird über die Basisstation 109 und den Basisstationscontroller 112 transparent weitergeleitet. Die MSC 116 gibt eine Nachricht über einen DTAP-Call-Proceeding zurück, um ein Akzeptieren der Anrufanfrage anzugeben.

Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über einen DTAP-Progress von der MSC 116 erhält, die eine PSTN-Interaktion angibt, verbindet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ihren Sprachpfad zwischen der CPE-Fernverbindung und der drahtlosen Kommunikationsverknüpfung (z. B. ein Over-the-Air-Zeitfenster, falls der drahtlose Kommunikationskanal ein TDMA-Zeitfenster ist). Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 erwartet dann, dass die Anrufverlaufstonzeichen (Belegt/Besetzt) von dem Netz (d. h. PSTN 125) inband ankommen. Wenn der Anruf fortgeführt wird, übersetzt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Anrufverlaufssignale, die von dem MSC 116 empfangen werden, in geeignete Tonzeichen oder Signale auf der CPE-Fernverbindung.

Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über ein DTAP-Alerting von der MSC 116 empfängt, erzeugt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein Besetzttonzeichen in Richtung des CPE 105. Das Zeichen wird unter bestimmten Bedingungen entfernt, einschließlich: (1) eine Nachricht über ein DTAP-Connect wird von der MSC 116 empfangen, die angibt, dass der angerufene Nutzer den Anruf beantwortet hat; (2) der Anruf wird von netzseitig in einer Nachricht über ein DTAP-Disconnect- oder -Release-Complete freigegeben; (3) der Anruf wird über eine Freigabe auf Verknüpfungsebene (Over-the-Air) freigegeben; (4) ein Zeitablauf tritt bei der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auf; oder (5) die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 detektiert eine On-Hook-Angabe von dem CPE 105.

Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über ein DTAP-Disconnect- oder -Release-Complete empfängt, die angibt, dass die angerufene Partei belegt ist, hängt die Handlung der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 davon ab, ob es eine PSTN-Interaktion gibt oder nicht. Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 keine Angabe über eine PSTN-Interaktion empfangen hat, gibt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein Belegttonzeichen an das CPE 105 aus und startet einen Belegttonzeichen-Zeitgeber. Das Belegttonzeichen wird von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 entfernt, falls sie eine On-Hook-Angabe von dem CPE 105 empfängt oder bei Ablauf einer Belegttonzeichen-Zeitablaufdauer, die von dem Belegttonzeichen-Zeitgeber bestimmt wird. Falls es andererseits eine PSTN-Interaktion gibt, wenn eine Angabe empfangen wird, dass die angerufene Partei belegt ist, wird ein Besetztzeichen inband über den Trägerpfad von dem PSTN 125 ausgegeben und durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 den gesamten Weg zu dem CPE 105 weitergeleitet.

Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über ein D-TAP-Connect von dem Netz empfängt, die angibt, dass eine Verbindung hergestellt wurde, verbindet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 den Trägerpfad, falls sie dies noch nicht getan hat, und gibt eine Nachricht über ein DTAP-Connect-Acknowledgement an das PSTN 125 zurück.

In dem Fall einer Ausnahmebedingung während eines Anrufaufbaus bricht die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Anrufaufbauprozedur ab. Für eine Ground-Start-CPE-Fernverbindung sendet sie außerdem eine Verbindungstrennungsangabe an das CPE 105.

Ein Anrufabbruch wird vorzugsweise auch unterstützt und kann entweder bei dem CPE 105 oder der MSC 106 initiiert werden. Das CPE 105 initiiert einen Anrufab- bruch durch Herausgeben einer Abbruchnachricht an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Falls das CPE 105 die anrufende Partei für den Anruf ist, fährt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 mit einer Zeitnahme einer Zeitablaufschutzdauer eines Anrufabbruchs (von z. B. 600 Millisekunden) fort, an dessen Ende sie die CPE-Fernverbindung freigibt, den Anruf unter Verwendung einer DTAP-Signalisierung abbricht und alle Over-the-Air-Ressourcen freigibt.

Ein Anrufabbruch wird netzseitig (d. h. bei der MSC 116) durch die Übertragung einer Anrufabbruch-Nachricht von dem Netz an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 begonnen. Die Antwort der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 hängt davon ab, ob die CPE-Fernverbindung eine Grund-Start-Fernverbindung oder eine Loop-Start-Fernverbindung umfasst. Falls die CPE-Fernverbindung eine Ground-Start-Fernverbindung ist, beginnt sie, wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Anrufabbruch-Nachricht von dem PSTN 125 empfängt, mit einer Zeitnahme einer Zeitablaufschutzdauer eines Anrufabbruchs (von z. B. 600 Millisekunden), an dessen Ende sie eine Verbindungstrennungsangabe an das CPE 105 liefert und einen permanenten Signaltimer startet, dessen Zweck nachfolgend diskutiert wird. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 wartet auf ein Verbindungstrennungssignal von dem CPE 105 und stoppt den permanenten Zeitgeber und gibt die CPE-Fernverbindung frei, nach einem Empfang des Verbindungstrennungssignals. Parallel wird zur Vervollständigung ein Anrufabbruch gegenüber dem Netz durchgeführt und die Over-the-Air-Ressourcen für die Anrufentgegennahme werden freigegeben.

Falls andererseits die CPE-Fernverbindung eine Loop-Start-Fernverbindung umfasst, startet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 einen permanenten Signalzeitgeber, wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Anrufabbruchnachricht von dem PSTN 125 empfängt. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 wartet auf ein Verbindungstrennungssignal von dem CPE 105 und stoppt den permanenten Zeitgeber und gibt die CPE-Fernverbindung frei, nach Empfang des Verbindungstrennungssignals. Parallel wird zur Vervollständigung ein Anrufabbruch gegenüber dem Netz ausgeführt, und die Over-the-Air-Ressourcen für die Anrufentgegennahme werden freigegeben.

Nach einem netzbedingten Anrufabbruch tritt ein permanenter Signalzustand (erweitertes Off-Hook) an der CPE-Fernverbindung auf, falls der Nutzer, der den Anruf durch den CPE 105 durchführt, „off-hook" bleibt. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 behandelt diese Situation unter Verwendung des oben genannten permanenten Signalzeitgebers. Falls der permanente Signalzeitgeber ohne ein Verbindungstrennungssignal, das von dem CPE 105 empfangen wird, ausläuft, gibt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein Besetzttonzeichen an das CPE 105 aus. Falls, nach einer vorgegebenen Zeitdauer (z. B. 60 Sekunden) nach Ausgeben des Besetzttonzeichens in diesem Zustand, die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Verbindungstrennung von dem CPE 105 noch immer nicht detektiert hat, entfernt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 das Besetzttonzeichen und hält die Fernverbindung in einem Belegt-Zustand, abhängig von dem Empfang einer Verbindungstrennung von dem CPE 105.

Die Anrufverlaufstonzeichen können wie folgt zusammengefasst werden. Ein Wähltonzeichen wird von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 an das CPE 105 ausgegeben, wenn ein Off-Hook-Übergang an einer freien CPE-Fernverbindung detektiert wird. Ein Belegttonzeichen wird ausgegeben (in dem Fall einer Nicht-PSTN-Interaktion), wenn eine Nachricht über ein DTAP-Disconnect- oder -Release-Complete an der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 mit einer Angabe, dass der angerufene Nutzer belegt ist, empfangen wird. Ein Besetzttonzeichen wird ausgegeben (nur in dem Fall einer Nicht-PSTN-Interaktion), wenn eine Nachricht über ein DTAP-Alerting empfangen wird. Ein Rückruftonzeichen wird ausgegeben, während Drahtloszugangs-Blockierungsbedingungen von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 detektiert werden, oder bei einem Auslaufen eines permanenten Signalzeitgebers, wie oben beschrieben.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 kann eine Übertragung von DTMF-Tonzeichen während eines aktiven Anrufs unterstützen. In der „Vorwärts"-Richtung detektiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 DTMF- Tonzeichen, die von dem CPE 105 erzeugt wurden, und konvertiert diese Tonzeichen in eine DTAP-Signalisierung in Richtung des MSC 116. Die MSC 116 erzeugt die DTMF-Tonzeichen in Richtung des PSTN 125 beim Empfangen der DTAP-DTMF-Signalisierungsnachrichten erneut. In der „Rück"-Richtung wird eine DTMF-Tonzeichensignalisierung während eines aktiven Anrufs in GSM-Protokollen in einer solchen Weise gegenwärtig grundsätzlich nicht unterstützt.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unterstützt vorzugsweise zwei Haupttypen einer Registrierung: auf Netzebene und auf Basisebene. Sowohl für eine Netzebenen- als auch einer Basisebenenregistrierung führt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Registrierung nach zwei verschiedenen Varianten durch, die hier als „normale" Registrierung und als „periodische" Registrierung bezeichnet werden. Somit werden in einer Ausführungsform der Erfindung vier Typen von Registrierungen unterstützt.

Die beiden Typen von Netzwerkebenenregistrierungen, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unterstützt werden, umfassen eine normale Netzebenenregistrierung und eine Netz-periodische Registrierung. Weil jede CPE-Fernverbindung, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist, von dem Netz als ein individueller Teilnehmer betrachtet wird, wird die Registrierungsprozedur typischerweise durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 im Namen einer individuellen CPE-Fernverbindung durchgeführt. Jede CPE-Fernverbindung wird gemäß ihres eindeutigen Identifikators (d. h. ihrer IMSI) separat registriert. Falls die Registrierung für eine bestimmte CPE-Fernverbindung fehlschlägt, markiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die CPE-Fernverbindung (oder IMSI) als fehlerhaft registriert.

Eine normale Netzebenenregistrierung wird durchgeführt, wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eingeschaltet wird oder wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 einen Ortsbereich wechselt – d. h. sie startet ein Kommunizieren mit einer Basisstation 109, die zu einem Ortsbereich gehört, der un- terschiedlich von demjenigen ist, in dem sie vorher registriert war. Die Registrierungsprozedur kann eine normale Ortsaktualisierungsprozedur an der A-Schnittstelle 571 umfassen.

28 ist ein Anrufverlaufsdiagramm, das eine normale Registrierung auf Netzebene illustriert. Wie in 28 gezeigt ist, baut die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 beim Anschalten einen drahtlosen Kommunikationskanal auf (z. B. ein Over-the-Air-Zeitfenster in einem TDMA-System, so wie vorhergehend im Zusammenhang mit 25 beschrieben). Nach einem Akquirieren des drahtlosen Kommunikationskanals überträgt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Dienstanfrage an die Basisstation 109, die spezifiziert, dass eine logische Verknüpfung für die Übertragung von Betriebs- und Wartungsdaten angefragt wird, die die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 betreffen. Die Dienstanfrage kann die Form einer Nachricht über einen Control Traffic Service Request (CT-SRQ) annehmen. Die Basisstation 109 antwortet mit einer Nachricht über ein Control Traffic Acknowledgement. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 überträgt dann eine oder mehrere Nachrichten über einen Control Traffic Transport an die Basisstation 109, die Informationen umfassen, die Teilnehmeridentifikatoren (d. h. IM-SIs) der CPE-Fernverbindungen und den Geräteidentifikator (d. h. den IMEI) der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 betreffen. In Beantwortung trägt die Basisstation 109 die Abbildung zwischen der IMEI und den IMSIs in ihre Geräte/Teilnehmer-Tabelle (hier auch als „IMEI-Tabelle" bezeichnet) ein. Die Basisstation 109 formatiert dann eine „Alarm"-Nachricht und sendet einen Alarm an das OSS 122 mit einer Information, die die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 (d. h. ihre IMEI) identifiziert, und eine Nachricht, dass die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit registriert wurde. Nach einem Übertragen von Registrierungsinformation gibt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die logische Verknüpfung durch Übertragung einer Nachricht über einen Control Traffic Release (CT-REL) an die Basisstation 109 frei, wie in 28 gezeigt.

Zusätzlich zu einer normalen Registrierung auf Netzebene kann die drahtlose Zugangskommunikationseinheit 106 auch eine periodische Registrierung auf Netzebene durchführen. Um dies zu tun, registriert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 nach einer initialen Registrierung jede IMSI (d. h. jede CPE-Fernverbindung) erneut mit einer derart gewählten Periodizität, dass die Zeitdauer zwischen Registrierungen geringer als eine vorgegebene Zeitdauer ist. Zum Beispiel kann die vorgegebene Zeit eine Zeitdauer sein, die geringer als die Eintragszeit des Besucherstandortregisters (VRL) bei der MSC 116 ist. Die vorgegebene Zeit sollte auch lang genug gewählt sein, um für das drahtlose Netz keine Belastung zu sein. Die periodische Registrierung auf Netzebene übersetzt in eine periodische Standortsaktualisierungsprozedur an der A-Schnittstelle 571. Die Periodizität ist in der GSM-Netzinfrastruktur konfigurierbar.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unterstützt vorzugsweise auch zwei Typen von Registrierungen auf Basisebene: eine normale Registrierung und eine basisperiodische Registrierung. Für eine Registrierung auf Basisebene wird jede CPE-Fernverbindung separat gemäß ihres eindeutigen Identifikators (d. h. ISMI) registriert.

Eine normale Registrierung auf Basisebene wird durchgeführt, wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Kommunikation mit einer Basisstation 109 startet, die unterschiedlich ist zu aber zu dem gleichen Ortsbereich gehört wie diejenige, bei der sie vorher registriert war. Eine normale Registrierung auf Basisebene ermöglicht der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106, eine neue „Surrounding-Base"-Tabelle zu erhalten, ohne Ortsbereiche ändern zu müssen. Die Basisebenen-Registrierungsprozedur übersetzt in eine normale Standortsaktualisierungsprozedur an der A-Schnittstelle.

Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 führt auch eine periodische Registrierung auf Basisebene durch eine periodische Registrierung jeder IMSI (d. h. jeder CPE-Fernverbindung) mit der Basisstation 109 durch. Die Periodizität der erneuten Registrierung wird durch die Basisstation 109 gesteuert. Die Periodizität ist durch eine OAM&P konfigurierbar und kann so gewählt werden, dass die erneute Registrierungsperiode z. B. 16 Sekunden beträgt.

Die basisperiodische Registrierungsperiode kann als ein Mechanismus zum Überwachen der „Gesundheit" der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verwendet werden. In diesem Aspekt kann die basisperiodische Registrierung als ein „Herzschlag" für die Basisstation 109 dienen, um zu erkennen, dass die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 109 noch immer mit ihr kommuniziert.

Eine Deregistrierung wird von dem System im Namen von jeder CPE-Fernverbindung durchgeführt, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist, wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ausgeschaltet wird. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 initiiert eine Prozedur zum Runterfahren, die eine Deregistrierung für jede CPE-Fernverbindung vor dem tatsächlichen Ausschalten umfasst, wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ausgeschaltet wird.

Im Falle eines detektierten Ausfalls bei einer Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 wird eine Alarmnachricht übertragen, um den Ausfall einem Betreiber mitzuteilen. Bei der Detektion eines Fehlers sendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Fehlerbenachrichtigung (d. h. eine Alarmnachricht) an die Basisstation 109 unter Verwendung einer Nachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA). Die Basisstation 109 sendet dann einen Fehlerbericht an den Basisstationscontroller 112 unter Verwendung des Basisstationsobjekts als die fehlerhafte Entität.

29 ist ein Anrufverlaufsdiagramm, das eine Alarmbenachrichtigung illustriert. Wie in 29 gezeigt ist, wird ein drahtloser Zugangskanal (z. B. ein Zeitfenster in einem TDMA-System, so wie im Zusammenhang mit 25 beschrieben) erst akquiriert, falls ein solcher Kanal nicht bereits aufgebaut wurde. Eine Dienstanfrage wird dann von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 an die Basisstation 109 gesendet, die spezifiziert, dass eine logische Verknüpfung von Daten eines Betriebs- und Wartungstyps benötigt wird, die die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 betreffen. Die Dienstanfrage nimmt die Form einer Nachricht über einen Control Traffic Service Request (CT-SRQ) an. Nach einem Empfangen einer Nachricht über ein Control Traffic Acknowledgement von der Basisstation 109 ist die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 bereit, eine Alarminformation an die Basisstation 109 zu senden. Falls notwendig, kann die Alarminformation kann in mehr als einer physikalischen Nachricht übertragen werden. Nach einem Übertragen der Alarminformation gib die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die logische Verknüpfung durch Senden einer Nachricht über ein Control Traffic Release (CT-REL) frei. Die Basisstation 109 packt dann die Alarminformation in ein Basisstationsalarm-Nachrichtenformat und sendet es an die Betriebsmanagementstelle (OMC) 120 und/oder OSS 122.

Das Format einer Alarmnachricht oder Alarminformation, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 an die Basisstation 109 gesendet wird, kann mehrfache Felder umfassen, umfassend ein Identifikatorfeld, ein Fehlertypfeld, ein Statusfeld, ein Fehlerursachenfeld und ein Protokollnummernfeld. Das Identifikatorfeld umfasst eine Information, die die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 identifiziert, wie z. B. eine International Mobile Equipment Identity Nummer (IMEI). Das Fehlertypfeld umfasst eine Information, die den Typ eines aufgetretenen Fehlers angibt – z. B. Kommunikationsfehler, Dienstqualitätsfehler, Verarbeitungsfehler oder Gerätefehler. Das Statusfeld gibt an, ob die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 betriebsbereit oder abgebaut ist. Das Fehlerursachenfeld gibt den Grund für den Fehler an, wie z. B. ein Funkeinheitenfehler, Leitungskartenfehler oder unbekannter Fehler. Die Protokollnummer wird verwendet, um den Alarm zu verfolgen. Die drahtlose Zugangskommunikationseinheit 106 kann ein Protokoll von ausgelösten Alarmen führen, wobei jeder eine entsprechende Protokollnummer hat. Die protokollierte Alarminformation kann zu einem späteren Zeitpunkt zu einer Fehlersuche verwendet werden.

Falls der Fehler eine Ressource (d. h. Hardware oder Software) an der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 betrifft, identifiziert der Alarmbericht vorzugsweise die ausgefallene Ressource, falls sie identifiziert werden kann. Eine Fehlertabelle kann in dem Steuerabschnitt der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 geführt werden, um gültige Alarme verfolgen zu können. Wann immer ein Alarm berichtet wird, wird ein Eintrag in der Fehlertabelle gemacht. Die Fehlertabelle hilft zu verhindern, dass der gleiche Alarm zweimal berichtet wird. Die Fehlertabelle kann beim Anschalten oder Neustarten gelöscht werden.

Die Basisstation 109 leitet Alarme, die bei der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auftreten, an den Basisstationscontroller 112 unter Verwendung eines Basisstationsalarm-Nachrichtenformats weiter. Das Basisstationsalarm-Nachrichtenformat kann mehrere Felder umfassen, wie z. B. ein Fehlertypfeld, Fehlerschwerefeld, Fehlerursachenfeld und zusätzliche Informationsfelder. Das Fehlertypfeld umfasst eine Information, die den Typ des Fehlers angibt (z. B. ein Gerätefehler), das Fehlerschwerefeld gibt den Schweregrad des Fehlers an (z. B. „Warnung"), das Fehlerursachenfeld gibt die Quelle des Feldes an (z. B. die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106) und das zusätzliche Informationsfeld umfasst grundsätzlich Details, die den Fehler betreffen, und in dem speziellen Fall eines Alarms von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 enthält es eine Kopie der Alarmnachricht, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 empfangen wird.

So wie in 1 gezeigt, stellt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Fähigkeit bereit, normale ausgehende Sprachanrufe durch ein auf GSM basierendes Segment aufzubauen, aufrechtzuerhalten und abzubauen, das eine Konnektivität zu der Ferngesprächsfunktionalität des PSTN 125 bereitstellt. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und andere Systemkomponenten stellen gegenüber dem CPE 106 eine drahtgebundene Transparenz bereit, indem standardisierte Signalisierungsfunktionen an der CPE-Schnittstelle unterstützt werden, einschließlich einer Fernverbindungs-Überwachungssignalisierung, Adresssignalisierung und einem Bereitstellen von Anrufverlaufstonzeichen gegenüber dem CPE 105.

Als Teil der Initialisierungsprozedur nach einem Einschalten und danach vorzugsweise periodisch registriert sich die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 bei einer nahegelegenen Basisstation 109 und auch bei dem PSTN 125. In diesem Kontext kann eine Registrierung grundsätzlich als ein Prozess beschrieben werden, bei dem ein Teilnehmer (d. h. eine CPE-Fernverbindung 602), der mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist, sich selbst gegenüber dem Netz identifiziert. Weil jede CPE-Fernverbindung, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist, von dem Netz als ein individueller Teilnehmer betrachtet wird, wird die Registrierungsprozedur typischerweise im Namen einer individuellen CPE-Fernverbindung durchgeführt, und kann für mehrere CPE-Fernverbindungen wiederholt werden müssen.

12 ist ein Anrufverlaufsdiagramm, das eine Prozedur zur Registrierung auf Netzebene illustriert. Als einen ersten Schritt in der in 12 illustrierten Prozedur akquiriert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 einen drahtlosen Kommunikationskanal (z. B. ein Zeitfenster in einem TDMA- oder TDD-System oder einen Frequenzkanal in einem FDD-System oder einen anderen definierten Kanal) bei einer nahegelegenen Basisstation 109. Der drahtlose Kommunikationskanal wird gemäß dem bestimmten Protokoll akquiriert, das von dem drahtlosen System verwendet wird. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 führt dann eine Prozedur zur Registrierung auf Netzebene gemäß dem bestimmten Registrierungsprotokoll durch, das von dem System verwendet wird. Die Registrierungsprozedur kann z. B. eine Standortsaktualisierungsprozedur an der A-Schnittstelle 571 umfassen. Die Drahtlosezugangs-Kommunikationseinheit 106 führt danach eine Regeistreirung auf Netzebene in regelmäßigen Intervallen mit einer Periodizität durch, die von der Netzinfrastruktur gesteuert wird. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 kann auch eine Registrierung auf Netzebene durchführen, falls sie eine. Kommunikation durch eine Basisstation 109 in einen Ortsbereich durchführt, der sich von der Basisstation unterscheidet, mit der sie bisher kommuniziert hat. Nach einer Registrierung wird der drahtlose Kommunikationskanal aufgegeben und die MSC 116 initiiert eine Prozedur zur Ressourcenfreigabe, so wie in 12 illustriert.

Zusätzlich zu einer Registrierung auf Netzebene kann die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auch eine periodische Registrierung gegenüber der Basisstation 109 in regelmäßigen Intervallen mit einer Periodizität durchführen, die von der Basisstation 109 gesteuert wird. Für jeden Registrierungsversuch akquiriert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 einen drahtlosen Kommunikationskanal, registriert sich und gibt dann den drahtlosen Kommunikationskanal auf, es sein denn, dass ein Anruf durchgeführt wird. Falls ein Anruf durchgeführt wird, braucht die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 keinen neuen Kanal akquirieren, aber sie kann eine Registrierungsinformation über den existierenden Kommunikationskanal senden, falls es unter dem bestimmten drahtlosen Protokoll möglich ist. Zusätzlich zu der periodischen Registrierung auf Basisebene führt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 auch eine initiale Registrierung gegenüber einer Basisstation 109 durch, wenn sie beginnt, durch eine Basisstation zu kommunizieren, die verschieden ist von aber in dem gleichen Ortsbereich liegt wie eine Basisstation, mit welcher sie vorher kommuniziert hat.

Eine Deregistrierung wird von dem System im Namen von jeder CPE-Fernverbindung durchgeführt, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist, wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ausgeschaltet wird. 13 ist ein Anrufverlaufsdiagramm, das eine Prozedur zur Deregistrierung auf Netzebene illustriert. Als ein erster Schritt in der in 13 illustrierten Prozedur akquiriert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 einen drahtlosen Kommunikationskanal (z. B. ein TDMA-Zeitfenster) bei einer nahegelegenen Basisstation 109. Der drahtlose Kommunikationskanal wird gemäß einem bestimmten RF-Protokoll akquiriert, das von dem drahtlosen System verwendet wird. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 führt dann eine Prozedur zur Registrierung auf Netzebene durch, wie z. B. eine IMSI-Freigabeprozedur, gemäß dem bestimmten Protokoll, das von dem System verwendet wird. Nach einer Deregistrierung wird der drahtlose Kommunikationskanal aufgegeben und die MSC 116 initiiert eine Prozedur zur Ressourcenfreigabe, so wie in 13 illustriert.

Nach einer Registrierung durch die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 können ausgehende Anrufe bei dem PSTN 125 über das CPE 105, die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und das Basisstationssystem geschaltet werden. Die 14 bis 19 sind Anrufverlaufsdiagramme, die ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung, eine Ziffernanalyse und einen Anrufaufbau für ausgehende Anrufe unter verschiedenen Typen von CPE-Ausführungsformen zeigen, einschließlich PBXs und KTSs mit verschiedenen Niveaus einer Weiterleitungsintelligenz. Zum Beispiel ist 14 ein Anrufverlaufsdiagramm, das ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung und eine Ziffernanalyse für ein CPE 105 illustriert, das als eine „dumme" PBX ausgeführt wird – d. h. eine PBX ohne die Fähigkeit, Anrufe basierend auf einer Analyse der gewählten Nummer weiterzuleiten. Wie in 14 gezeigt ist, nimmt der Benutzer 102 (z. B. eine Telefonstation, so wie in 1 gezeigt) einen Anruf an, indem ein Off-Hook-Stimulus an das CPE 105 (d. h. die PBX ) gesendet wird. Beim Detektieren des Off-Hook-Signals gibt die PBX 105 ein Wähltonzeichen an den Benutzer 102 aus. Der Benutzer 102 wählt dann einen Zugangscode (d. h. eine vorgegebene Ziffer, wie z. B. „8") zum Zugang zu der drahtlosen Fernverbindung, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 angeboten wird. Beim Detektieren der Zugangscodeziffer entfernt die PBX 105 das Wähltonzeichen und belegt eine Fernverbindung, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist.

Beim Detektieren einer Belegung einer Fernverbindung gibt die Drahtloszugangskommunikationseinheit 106 ein sekundäres Wähltonzeichen an den Benutzer 102 aus. Das sekundäre Wähltonzeichen wird über die PBX 105 an den Benutzer 102 geliefert. Parallel zum Ansetzen des sekundären Wähltonzeichens beginnt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Akquisition eines Over-the-Air-Kommunikationskanals. In einem TDMA- oder TDD-System verursacht z. B. dieser Schritt in der Prozedur grundsätzlich ein Belegen eines Over-the-Air-Zeitfensters.

Beim Detektieren des Wähltonzeichens beginnt der Benutzer 102 ein Wählen der Ziffern der anzurufenden Partei. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 detektiert die erste Ziffer, nach der sie das sekundäre Wähltonzeichen entfernt. Falls eine Akquisition des Over-the-Air-Kommunikationskanals zu diesem Zeitpunkt nicht beendet ist, speichert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die empfangenen Ziffern in einem temporären Puffer.

Nachdem sie einen Over-the-Air-Kommunikationskanal erfolgreich akquiriert, sendet die Drahtlosezugangs-Kommunikationseinheit 106 wie in 14 gezeigt eine Nachricht über einen Control Traffic Service Request (CT-SRQ) an die Basisstation 109, die einen Dienst der Ziffernanalyseapplikation in der Basisstation 109 anfragt. Die Basisstation 109 startet die Ziffernanalyseapplikation und liefert eine Nachricht über ein Control Traffic Acknowledgement (CT-ACK) an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zurück. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 überträgt dann die von dem Benutzer 102 empfangenen Ziffern an die Basisstation 109 eine nach der anderen, so wie sie von dem Benutzer 102 empfangen werden. Jede Ziffer wird als Teil einer Nachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA) gesendet. Der Wert jeder Ziffer kann durch ein Feld von z. B. 4 Bits in der CT-TRA-Nachricht angegeben werden. Die Basisstation 109 speichert jede empfangene Ziffer. Nachdem alle Adressziffern bei der Basisstation 109 empfangen wurden, detektiert die Basisstation 109, dass die Wählsequenz beendet ist (gemäß ihrer Ziffernanalyse) und liefert eine Nachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA) an die zentrale Anrufverarbeitungseinheit 106 zurück, mit einem Nachrichteninhalt, der angibt, dass das Wählen beendet ist. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ist dann imstande, mit dem Einleiten des Anrufs fortzufahren.

15 ist ähnlich wie 14, illustriert aber ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung und eine Ziffernanalyse für ein CPE 105, das als ein „dummes" KTS ausgebildet ist – d. h. ein getastetes System ohne die Fähigkeit, basierend auf der Analyse der gewählten Nummer, Anrufe weiterzuleiten. Wie in 15 gezeigt ist, wählt der Benutzer 102 erst eine ausgehende Leitung zu der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Der Benutzer 102 beginnt dann einen Anruf durch Senden eines Off-Hook-Stimulus an das CPE 105 (d. h. den KTS). Beim Detektieren des Off-Hook-Signals belegt das CPE 105 eine Fernverbindung, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist. die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 detektiert die Fernverbindungsbelegung und gibt in Beantwortung ein Wähltonzeichen an den Benutzer 102 aus. Parallel zum Anlegen des Wähltonzeichens fährt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 fort, einen Over-the-Air-Kommunikationskanal zu akquirieren. In einem TDMA- oder TDD-System verursacht dieser Schritt grundsätzlich ein Belegen eines Over-the-Air-Zeitfensters.

Wenn der Benutzer 102 das Wähltonzeichen detektiert, startet der Benutzer 102 ein Wählen der Ziffern der anzurufenden Partei. Nach einem Detektieren der ersten Ziffer entfernt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 das Wähltonzeichen. Falls eine Akquisition des Over-the-Air-Kommunikationskanals zu diesem Zeitpunkt nicht beendet ist, speichert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Ziffern in einem temporären Puffer.

Wenn sie einen Over-the-Air-Kommunikationskanal erfolgreich akquiriert, sendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über einen Control Traffic Service Request (CT-SRQ) an die Basisstation 109, wie in 15 gezeigt, die einen Dienst der Ziffernanalyseapplikation in der Basisstation 109 anfragt. Die Basisstation 109 startet die Ziffernanalyseapplikation und liefert eine Nachricht über ein Control Traffic Acknowledgement (CT-ACK) an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zurück. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 überträgt dann die von dem Benutzer 102 empfangenen Ziffern an die Basisstation 109 eine nach der anderen, so wie sie von dem Benutzer 102 empfangen werden. Jede Ziffer wird als Teil einer Nachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA) gesendet, wie in Zusammenhang mit 14 gezeigt. Die Basisstation 109 speichert jede empfangene Ziffer. Nachdem alle Adressziffern bei der Basisstation 109 empfangen wurden, detektiert die Basisstation 109, dass die Wählsequenz beendet ist (gemäß ihrer Ziffernanalyse) und liefert eine Nachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA) an die zentrale Anrufverarbeitungseinheit 106 zurück, mit einem Nachrichteninhalt, der angibt, dass das Wählen beendet ist. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ist dann imstande, mit dem Einleiten des Anrufs fortzufahren.

16 illustriert in einer ähnlichen Weise wie 14 und 16 ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung und eine Ziffernanalyse, jedoch für ein CPE 105, das als ein PBX-System ausgestattet ist, das eine ausreichende eingebaute Intelligenz besitzt, um Anrufe basierend auf einer Analyse der gewählten Nummer weiterzuleiten. Wie in 16 gezeigt wird, beginnt der Benutzer 102 zunächst das Gespräch durch Senden eines Off-Hook-Stimulus an das CPE 105 (d. h. dem PBX). Beim Detektieren des Off-Hook-Signals gibt das CPE 105 ein Wähltonzeichen an den Benutzer 102 aus. Der Benutzer 102 wählt dann einen Zugangscode (d. h. eine vorgegebene Ziffer, wie z. B. eine „8" oder „9"), für einen Zugang zu einer ausgehenden Leitung. Beim Detektieren der Zugangscodeziffer entfernt das CPE 105 das Wähltonzeichen und startet eine Ziffernanalyse. Beim Detektieren, dass die gewählte Nummer die vorgegebene Ziffer des Zugangscodes ist, gibt das CPE 105 ein sekundäres Wähltonzeichen an den Benutzer 102 aus.

Der Benutzer 102 startet dann ein Wählen der Ziffern der anzurufenden Partei. Beim Detektieren der ersten Ziffer des Benutzers 102 entfernt das CPE 105 das Wähltonzeichen und startet eine Ziffernanalyse. Nachdem alle Ziffern von dem CPE 105 empfangen wurden, ermittelt das CPE 105 aus seiner Ziffernanalyse, dass eine vollständige Telefonnummer gewählt wurde. Das CPE 105 ermittelt auch aus seiner Ziffernanalyse, ob der Anruf ein Ferngespräch ist oder nicht (z. B. ist die erste Ziffer des Anrufs, der geschaltet werden soll, nach dem Zugangscode eine „1") und falls der Anruf ein Ferngespräch ist, wird eine Fernverbindung belegt, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist. Falls der Anruf kein Ferngespräch ist, leitet das CPE 105 den Anruf direkt an das PSTN 125 weiter.

Beim Detektieren einer Belegung einer CPE-Fernverbindung gibt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein sekundäres Wähltonzeichen an den Benutzer 102 aus. Das sekundäre Wähltonzeichen wird von dem CPE 105 an der Benutzerseite stumm geschaltet – d. h. es wird an den Benutzer 102 nicht weiter gegeben. Parallel mit einem Anlegen des sekundären Wähltonzeichens fährt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 fort, einen Over-the-Air-Kommunikationskanal zu akquirieren. In einem TDMA- oder TDD-System verursacht dieser Schritt z. B. grundsätzlich eine Belegung eines Over-the-Air-Zeitfensters. Wenn das sekundäre Wähltonzeichen von dem CPE 105 detektiert wird, beginnt das CPE 105, die vorher von dem Benutzer 102 als DTMF-Tonzeichen empfangenen Ziffern impulsartig auszugeben. Beim Detektieren der ersten Ziffer (d. h. DTMF-Tonzeichen) entfernt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 das sekundäre Wähltonzeichen. Falls eine Akquisition des Over-the-Air-Kommunikationskanals zu diesem Zeitpunkt noch nicht beendet ist, speichert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Ziffern in einem temporären Puffer bis zu einem Zeitpunkt, wenn der Drahtlose Kommunikationskanal erhalten wird.

Nachdem sie einen Over-the-Air-Kommunikationskanal erfolgreich akquiriert, sendet die Drahtloszugangskommunikationseinheit 106 eine Nachricht über einen Control Traffic Service Request (CT-SRQ) an die Basisstation 109, die einen Dienst von der Ziffernanalyseapplikation in der Basisstation 109 anfragt. Die Basisstation 109 startet die Ziffernanalyseapplikation und liefert eine Nachricht über einen Control Traffic Acknowledgement (CT-ACK) an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zurück. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 überträgt dann die von dem Benutzer 102 empfangenen Ziffern an die Basisstation 109 eine nach der anderen, so wie sie von dem Benutzer 102 empfangen werden. Jede Ziffer wird als Teil einer Nachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA) gesendet. Die Basisstation 109 speichert jede empfangene Ziffer. Nachdem alle Adressziffern von der Basisstation 109 empfangen wurden, detektiert die Basisstation 109, dass die Wählsequenz beendet ist, und liefert Nachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA) an die zentrale Anrufverarbeitungseinheit 106 zurück, mit einem Nachrichteninhalt, der angibt, dass das Wählen beendet ist. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ist dann imstande, mit dem Einleiten des Anrufs fortzufahren.

17 ist ähnlich zu den 14, 15 und 16, illustriert jedoch ein Wähltonzeichen, eine Ziffernübertragung und eine Ziffernanalyse für ein CPE 105, das als ein getastetes System (KTS) ausgebildet ist, das eine ausreichende eingebaute Intelligenz besitzt, um Anrufe basierend auf einer Analyse der gewählten Nummer weiterzuleiten. Wie in 17 gezeigt ist, beginnt der Benutzer 102 zunächst das Gespräch durch Senden eines Off-Hook-Stimulus an das CPE 105 (d. h. den KTS). Beim Detektieren des Off-Hook-Signals gibt das CPE 105 ein Wähltonzeichen an den Benutzer 102 aus. Der Benutzer 102 startet dann ein Wählen der Ziffern der anzurufenden Partei. Beim Detektieren der ersten Ziffer von dem Benutzer 102 entfernt das CPE 105 das Wähltonzeichen und startet eine Ziffernanalyse.

Nachdem alle diese Ziffern von dem CPE 105 empfangen wurden, ermittelt das CPE 105 aus seiner Ziffernanalyse, dass eine vollständige Telefonnummer gewählt wurde. Das CPE 105 ermittelt auch aus seiner Ziffernanalyse, ob der Anruf ein Ferngespräch ist (z. B. ist die erste gewählte Ziffer eine „1") oder nicht, und, falls der Anruf ein Ferngespräch ist, eine Fernverbindung belegt, die mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verbunden ist. Falls der Anruf kein Ferngespräch ist, leitet das CPE 105 den Anruf direkt an das PSTN 125 weiter.

Wenn eine Fernverbindung belegt wird, gibt die drahtlose Zugangskommunikationseinheit 106 ein sekundäres Wähltonzeichen an das CPE 105 aus. Dieses sekundäre Wähltonzeichen wird von dem CPE 105 auf der Benutzerseite stummgeschaltet – d.

h., es wird nicht an den Benutzer 102 weitergegeben. Parallel zum Anlegen des sekundären Wähltonzeichens fährt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 fort, einen Over-the-Air-Kommunikationskanal zu akquirieren. In einem TDMA- oder TDD-System bewirkt dieser Schritt grundsätzlich ein Belegen eines Over-the-Air-Zeitfensters. Wenn das sekundäre Wählzeichen von dem CPE 105 detektiert wird, beginnt das CPE 105 die vorher von dem Benutzer 102 empfangenen Ziffern an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 in Impulsform weiterzugeben. Beim Detektieren der ersten Ziffer entfernt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 das sekundäre Wähltonzeichen. Falls eine Akquisition des Over-the-Air-Kommunikationskanals zu diesem Zeitpunkt noch nicht abgeschlossen ist, speichert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Ziffern in einem temporären Puffer.

Nachdem sie einen Over-the-Air-Kommunikationskanal erfolgreich akquiriert, sendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über einen Control Traffic Service Request (CT-SRQ) an die Basisstation 109, die einen Dienst von der Ziffernanalyseapplikation in der Basisstation 109 anfragt. Die Basisstation 109 beginnt die Ziffernanalyseapplikation und liefert eine Nachricht über ein Control Traffic Acknowledgement (CT-ACK) an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zurück. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 überträgt dann die von dem Benutzer 102 empfangenen Ziffern an die Basisstation 109 eine nach der anderen, so wie sie von dem Benutzer 102 empfangen werden. Jede Ziffer wird als Teil einerNachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA) gesendet. Die Basisstation 109 speichert jede empfangene Ziffer. Nachdem alle Adressziffern bei der Basisstation 109 empfangen wurden, detektiert die Basisstation 109, dass die Wählsequenz beendet ist und liefert eine Nachricht über einen Control Traffic Transport (CT-TRA) an die zentrale Anrufverarbeitungseinheit 106 zurück, mit einem Nachrichteninhalt, der angibt, dass das Wählen beendet ist. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ist dann imstande, mit dem Einleiten des Anrufs fortzufahren.

Falls die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ein Wähltonzeichen (oder ein sekundäres Wähltonzeichen) ausgegeben hat und keine Ziffern von dem CPE 105 innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer empfängt, tritt ein Wählzeitablaufzustand ein. In einem solchen Fall gibt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 jeden Over-the-Air-Kommunikationskanal frei, den sie belegt haben könnte, und gibt eine permanente Behandlung für den Benutzer aus (d. h., führt eine Deregistrierungsprozedur durch, falls notwendig, und bewirkt, dass das MSC 116 alle für den Anruf zugeteilten Ressourcen freigibt).

Die 18 und 19 sind Anrufverlaufsdiagramme, die erfolgreiche Anrufaufbauprozeduren in zwei Szenarien illustrieren. 18 illustriert einen Anrufverlauf für eine von dem CPE stammende normale (d. h. nicht-Notfall-) Anrufaufbausequenz mit einer Nicht-PSTN-Interaktion bei dem MSC 116. Wie in 18 gezeigt ist, wird eine Bereitstellung des Wähltonzeichens, eine Übertragung der Ziffern und eine Ziffernanalyse gemäß einem der Szenarien ausgeführt, die in den Anrufverlaufsdiagrammen der 14 bis 17 illustriert sind. In jedem Fall endet der Anrufverlauf mit einer Wählende-Angabe von der Basisstation 109 an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Beim Empfangen der Wählende-Angabe von der Basisstation 109 initiiert die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Aufbauprozedur für eine Mobilitätsmanagementverbindung für einen normalen Anruf. Diese Prozedur resultiert in einer SCCP-Verknüpfung, die für den Anruf über die A-Schnittstelle 571 (angenommen sei ein GSM-System) aufgebaut wurde, und resultiert des Weiteren in einer Mobilitätsmanagementverbindung, die mit dem MSC 116 zur Behandlung des Anrufs aufgebaut wird. Ein Teil dieser Prozedur kann, falls erwünscht, Situations- und Chiffriermoduseinstellprozeduren für den Anruf nach sich ziehen.

Nach einer Beendigung der Mobilitätsmanagement-Verbindungsprozedur sendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über einen Direct Transfer Application Part (DTAP) Setup an die Basisstation 109, wie in 18 illustriert. Die DTAP-Setup-Nachricht enthält ein leeres Adressfeld für die angerufene Partei und ist an das MSC 116 gerichtet. Die Basisstation 109 unterbricht die DTAP-Setup-Nachricht und füllt in das Feld der angerufenen Adresse die Ziffern, die von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit früher während des Ziffernanalyseschritts erhalten wurden. Die Basisstation 109 befördert dann die DTAP-Setup-Nachricht über den Basisstationscontroller 112 an das MSC 116. Das MSC 116 bestätigt den Empfang der DTAP-Setup-Nachricht durch Senden einer DTAP-Call-Proceeding-Nachricht an die Drahtlosugangs-Kommunikationseinheit 106, wie in 18 illustriert.

Eine Prozedur für ein Bearer Resource Assignment wird dann an jeder Schnittstelle des drahtlosen Festzugangssystems ausgeführt, beginnend mit der A-Schnittstelle 571 und weiterführend bis zu der O-Schnittstelle 560. Die Prozedur für ein Bearer Resource Assignment resultiert darin, dass Trägerkanäle an der A-Schnittstelle 571, der N-Schnittstelle 562 und der O-Schnittstelle 560 zugewiesen werden und eine weitergeschaltete Verbindung durch den Basisstationscontroller 112 aufgebaut wird.

Nachdem die Prozedur für ein Bearer Ressource Assignment beendet ist, sendet das MSC 116 eine Nachricht über ein DTAP Alerting an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 stellt dem Benutzer 102 ein Rüchruf-Tonzeichen über den Inband-Pfad durch das CPE 105 bereit (d.h. die PBX oder das KTS oder ein anderes ähnliches System). Wenn die angerufene Partei den Anruf beantwortet, sendet das MSC 116 eine Nachricht über einen DTAP Connect an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. An diesem Punkt bringt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 ihren Sprachpfad an und entfernt das Rückruf-Tonzeichen an den Benutzer 102. Die drahtlose Zugangskommunikationseinheit 106 antwortet dem MSC 116 mit einer Nachricht über ein DTAP-Connect Acknowledgement und der Anruf ist dann im Konversationszustand.

19 illustriert wie 18 einen Anrufverlauf für eine erfolgreiche von dem CPE stammende normale Anrufaufbausequenz, jedoch mit einer PSTN-Interaktion bei dem MSC 116. Wie in 19 gezeigt, wird eine Bereitstellung eines Wähltonzeichens, eine Übertragung von Ziffern und eine Ziffernanalyse gemäß jedem der Szenarien durchgeführt, die in den Anrufverlaufsdiagrammen der 14 bis 17 illustriert sind. Beim Empfangen einer Wählende-Angabe von der Basisstation 109 beginnt die Drahtloszugangskommunikationseinheit 106 eine Aufbauprozedur für eine Mobilitätsmanagementverbindung für einen normalen Anruf. Ähnlich zu dem Anrufverlauf der 18 resultiert diese Prozedur in einer SCCP-Verknüpfung, die für den Anruf über den A-Schnittstelle (angenommen sei ein GSM-System) aufgebaut wird, und resultiert des Weiteren darin, dass eine Mobilitätsmanagementverbindung mit dem MSC 116 zum Behandeln des Anrufs aufgebaut wird. Ein Teil dieser Prozedur kann, falls gewünscht, Authentifikations- und Chiffriermoduseinstellprozeduren für den Anruf zur Folge haben.

Nach einer Beendigung der Mobilitätsmanagement-Verbindungsprozedur sendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über ein DTAP-Setup an die Basisstation 109. Die Nachricht über ein DTAP-Setup enthält ein leeres Feld für die Adresse der angerufenen Partei und ist an das MSC 116 gerichtet. Die Basisstation 109 fängt die Nachricht über ein DTAP-Setup ab und füllt das Feld für die angerufene Adresse mit den von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit früher während des Ziffernanalyseschritts empfangenen Ziffern. Die Basisstation 109 liefert dann die Nachricht über ein DTAP-Setup über den Basisstationscontroller 112 an das MSC 116. Das MSC 116 bestätigt den Empfang der Nachricht über ein DTAP-Setup durch Senden einer Nachricht über ein DTAP-Call-Proceeding an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106, wie in 18 illustriert. Eine Prozedur für ein Bearer Ressource Assignment wird an jeder Schnittstelle des drahtlosen Festzugangssystems ausgeführt, beginnend mit der A-Schnittstelle und weiterführend zu der O-Schnittstelle, ähnlich dem Anrufverlauf der 18. Die Prozedur für ein Bearer Ressource Assignment resultiert in Trägerkanälen, die an der A-Schnittstelle, der N-Schnittstelle und der O-Schnittstelle zugeordnet werden und eine weitergeschaltete Verbindung, die durch den Basisstationscontroller 112 aufgebaut wird.

Nachdem die Prozedur für ein Bearer Ressource Assignment beendet ist, sendet das MSC 116 eine Nachricht über ein DTAP Progress an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106, die eine Interaktion mit dem PSTN 125 angibt. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 bringt ihren Sprachpfad an diesem Punkt an. Das Netz erkennt das Rückruf-Tonzeichen über den verbundenen Sprachpfad und das Rückruf-Tonzeichen wird von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 an den Benutzer 102 über das CPE 105 (d. h., das KTS oder die PBX, oder ein anderes ähnliches System) weitergeleitet. Wenn die angerufene Partei den Anruf beantwortet, entfernt das Netz das Rückruf-Tonzeichen. Das MSC 116 sendet eine Nachricht über ein DTAP Connect an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 antwortet mit einer Nachricht über ein DTAP Connect Acknowledgement, und der Anruf schaltet dann in einen Konversationszustand.

In jedem der Anrufverlaufsszenarien, die in den 18 oder 19 gezeigt sind, wird der Anruf grundsätzlich zurückgewiesen, falls die angerufene Partei belegt ist. In dem Falle einer nicht-PSTN-Interaktion wird ein Belegttonzeichen von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 an den Benutzer 102 in Beantwortung einer Nachricht über ein DTAP Disconnect von dem MSC 116 gesendet und eine DTAP-Freigabeprozedur wird begonnen. Wenn ein On-Hook-Signal von dem Benutzer 102 detektiert wird, beginnt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Prozedur zur Anrufressourcenfreigabe. In dem Fall einer PSTN-Interaktion wird das Belegttonzeichen von dem PSTN 125 gesendet. Wenn das CPE 105 ein On-Hook-Signal von dem Benutzer 102 detektiert, sendet es eine Nachricht über ein Disconnect an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106, die dann eine DTAP-Freigabeprozedur gefolgt von einer Anrufressourcenfreigabeprozedur beginnt.

In dem Fall einer ISDN-Interaktion an der Ferngesprächs-Netzschnittstelle erzeugt die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die geeigneten Anrufverlaufstonzeichen für das CPE 105, basierend auf einer DTAP-Signalisierung, die von dem MSC 116 empfangen wird. Solche Anrufverlaufstonzeichen umfassen z. B. Belegttonzeichen und Rückruftonzeichen. In einer PSTN-Interaktion werden diese Anrufverlaufstonzeichen von dem PSTN 125 erzeugt und Inband an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 weitergeleitet, welche sie an das CPE 105 weiterleitet. Das Wähltonzeichen wird immer von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 erzeugt. Auch kann ein Besetzttonzeichen von der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 während Blockierungszuständen oder als ein Teil einer permanenten Behandlung erzeugt werden.

Die 20 bis 22 sind Anrufverlaufsdiagramme, die verschiedene Anrufszenarien zeigen. 20 illustriert einen Anrufverlauf für eine Anrufwartesituation während eines aktiven Anrufs. Wie in 20 illustriert ist, ist ein erster Benutzer mit einem aktiven Anruf über das Netz beschäftigt. Ein zweiter Benutzer wünscht, einen Anruf an den ersten Benutzer abzusetzen und bewirkt, dass ein Off-Hook-Signal erzeugt wird. Das CPE 105 (d. h., das KTS, die PBX oder ein ähnliches System) erkennt das Off-Hook-Signal und antwortet mit einem Wähltonzeichen. Der zweite Nutzer wählt die Telefonnummer des ersten Nutzers, und, weil der Anruf kein Ferngespräch ist (sondern eher ein Station-zu-Station-Anruf) ist, wird er von dem CPE 105 selbst behandelt, anstelle eines Sendens von ihm an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106. Beim Detektieren der ersten Ziffer von dem zweiten Nutzer entfernt das CPE 105 das Wähltonzeichen.

Nachdem die Nummer gewählt ist, versucht das CPE 105, den Anruf an den ersten Benutzer durchzustellen. Mit dem Wissen, dass der erste Benutzer bereits mit einem Anruf beschäftigt ist, gibt das CPE 105 ein Anrufwartetonzeichen an den ersten Benutzer, das dem ersten Benutzer angibt, dass ein anderer Anrufer einen Kontakt versucht. Das CPE 105 gibt auch ein Rückruftonzeichen an den zweiten Benutzer aus, um anzugeben, dass der erste Benutzer angesprochen wurde.

Falls der erste Benutzer das Anrufwartetonzeichen mit einem Hook-Flash beantwortet, detektiert der CPE 105 das Hook-Flash-Signal und schaltet die erste Konversation auf Halten. Das CPE 105 verbindet dann den ersten Benutzer und den zweiten Benutzer in einer Konversation. Der erste Benutzer kann dann unter Verwendung des Hook-Flash-Signals zwischen Konversationen umschalten, wie in 20 illustriert.

21 ist ein Anrufverlaufsdiagramm, das ein Dreiwege-Anruf-Aufbauszenario illustriert. An dem Start des Anrufverlaufs, der in 21 gezeigt ist, wird angenommen, dass ein erster Nutzer bereits mit einem aktiven Anruf über das Netz beschäftigt ist. Der erste Nutzer entscheidet sich dann, einen Station-an-Station-Anruf an einen zweiten Benutzer zu schalten. Um dies zu tun, liefert der erste Benutzer ein Hook-Flash-Signal an den CPE 105. Der CPE 105 antwortet durch Bereitstellen eines Erinnerungstonzeichens an den ersten Nutzer und durch Schalten der Originalkonversation auf Halten. Der erste Benutzer wählt dann die Durchwahl des zweiten Benutzers. Wenn der CPE 105 die erste Ziffer der gewählten Durchwahl detektiert, beendet er das Rückruftonzeichen.

Nachdem das Wählen der Durchwahl beendet ist, versucht das CPE 105, den Anruf an den zweiten Benutzer durchzustellen. Zur gleichen Zeit stellt das CPE 105 ein Rückruftonzeichen an den ersten Nutzer durch. Wenn das CPE 105 ein Off-Hook-Signal von dem zweiten Nutzer empfängt, beendet er das Rückruftonzeichen an den ersten Nutzer. Der erste Nutzer und der zweite Nutzer sind dann imstande, in einem aktiven Anruf miteinander zu sprechen. Beim Detektieren eines Hook-Flash-Signals von dem ersten Nutzer verbindet das CPE 105 die beiden Anrufe, um einen Dreiwege-Anruf zu bewirken.

In jeder der Anrufverlaufssituationen der 20 und 21 wird das Anrufmerkmal dem Endnutzer in einer transparenten Weise bereitgestellt. Genauso werden die Anrufe über das PSTN 125 diesem gegenüber auch in einer transparenten Weise bewirkt.

22 illustriert eine DTMF-Signalisierungsprozedur während eines aktiven Anrufs von dem CPE 105 an das PSTN 125. Beim Detektieren eines DTMF-Zeichens von dem CPE 105, das eine vorgegebene minimale DTMF-Zeitdauer (z. B. 20 Millisekunden) überschreitet, sendet die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 eine Nachricht über ein DTAP Start DTMF an das MSC 116. Die Nachricht über den DTAP Start DTMF gibt an, dass eine Ziffer gesendet wurde. Wenn das MSC 116 diese Nachricht empfängt, erzeugt es das DTMF-Zeichen in Richtung des Netzes erneut und gibt eine Nachricht über ein DTAP Start DTMF Acknowledgement an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zurück.

Wenn die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 die Nachricht über ein D-TAP Start DTMF Acknowledgement detektiert, sendet sie eine Nachricht über ein DTAP Stop DTMF an das MSC 116. Beim Empfangen der Nachricht über ein DTAP Stop DTMF stoppt das MSC 116 ein Senden des DTMF-Zeichens in Richtung des Netzes. Das MSC 116 gibt eine Nachricht über ein DTAP Stop DTMF Acknowledgement an die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 zurück. Die Prozedur wird für jedes DTMF-Zeichen wiederholt, das von dem CPE 105 gesendet wird.

Die Nachricht über ein DTAP Start DTMF und die Nachricht über ein DTAP Stop DTMF werden beide von einem existierendes GSM-Protokoll unterstützt. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verwendet die Nachricht über ein DTAP Start DTMF und die Nachricht über ein DTAP Stop DTMF, um Information zu übertragen, die DTMF-Zeichen während eines aktiven Anrufs betreffen, in einer gegenüber der Basisstation 109 und dem Basisstationscontroller 112 transparenten Weise. Die DTMF-Zeichen können dadurch über den drahtlosen Kommunikationskanal weitergeleitet werden und an das MSC 116 erneuert werden, bevor sie an das Netz weitergeleitet werden.

Sowohl normale als auch Notrufanrufe können von dem bevorzugten Kommunikationssystem 101 der 1 behandelt werden. Notrufanrufe (d. h. „911"-Anrufe) werden vorzugsweise von dem CPE 105 direkt an das PSTN 125 weitergeleitet. Dies kann in der gleichen Weise erreicht werden, wie andere Anrufe weitergeleitet werden. Zum Beispiel kann der Benutzer einen PSTN-Zugangscode für einen Notrufanruf (in dem Falle einer PBX) wählen oder er kann eine PSTN-Fernverbindung von den Tischgeräten (in dem Fall von einem KTS) auswählen. Alternativ kann das CPE 105 eingerichtet werden, Notrufanrufe an eine PSTN-Fernverbindung durch Analysieren der empfangenen Ziffern weiterzuleiten. Es kann trotzdem wünschenswert sein, die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 mit der Fähigkeit auszustatten, Notrufanrufe aufzubauen, aufrechtzuerhalten und abzubauen, falls sie einen Auslöser empfängt, einen solchen Anruf zu initiieren. Die Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 kann diesen Notrufanrufbetrieb unter Verwendung eines GSM-Basissegments durchführen.

Die 23 und 24 sind Frequenzverteilungsdiagramme, die alternative spektrale Zuteilungen von drahtlosen Ressourcen in zwei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung illustrieren. 23 zeigt eine mögliche spektrale Zuteilung über eine Over-the-Air-Frequenz-Bandbreite von 5 MHz. Wie in 23 gezeigt ist, kann eine 5-MHz-Bandbreite in drei Subbänder mit Mittelfrequenzen unterteilt werden, die 1,6 MHz voneinander beabstandet sind und mit einem Abstand von 0,9 MHz von jeder peripheren Mittelfrequenz zu der äußeren Kante der 5-MHz-Bandbreite. 24 zeigt eine mögliche spektrale Zuteilung über eine bereitstehende Over-the-Air-Frequenzbandbreite von 6,6 MHz. Wie in 24 gezeigt ist, kann die 6,6-MHz-Bandbreite in vier Subbänder mit Mittelfrequenzen unterteilt werden, die 1,6 MHz voneinander beabstandet sind und 0,9 MHz von jeder peripheren Mittelfrequenz zu der äußeren Kante der 6,6-MHz-Bandbreite beabstandet sind. In einer Ausführungsform gemäß entweder 23 oder 24 überträgt ein drahtloser Überträger (entweder an der Basisstation 109 oder der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106) ein Signal, vorzugsweise ein Direktsequenz-Spreizspektrum-Signal, mit einer maximalen Bandbreite von ungefähr 1,6 MHz. Die besonderen spektralen Zuteilungen in 23 und 24 sind nur illustrativ gedacht und illustrieren mögliche spektrale Zuteilungen für einen bevorzugten drahtlosen Spreizspektrum-Kommunikationspfad; jedoch kann jede Spektralzuteilung vorgenommen werden, die den Zwecken der besonderen drahtlosen Verbindung dient, die zwischen der Basisstation 109 und der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 verwendet wird.

Während eine oder mehrere Ausführungsformen oben in Zusammenhang mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, existiert eine Vielzahl von Variationen dieser Ausführungsformen, die gleiche oder ähnliche Prinzipien umfassen, die hier beschrieben werden. Zum Beispiel ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass die Funktionalität des CPE 105 und der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 in einer einzelnen Einheit kombiniert werden kann. Auch können eine oder mehrere Telefonstationen 102 direkt mit der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 unter Umgehung der CPE 105 verbunden werden,. Des Weiteren braucht das CPE 105 nicht mit den Telefonstationen 102 über Telefonleitungen verbunden zu sein, sondern kann mit ihnen drahtlos verbunden sein (d. h. eine drahtlose PBX).

Ein Nahbereichskommunikationssystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung kann in entfernten und/oder ländlichen Gebieten Vergleich zu Systemen vergleichsweise leicht eingesetzt werden im, die Festnetzverbindungen von einer PBX oder einem KTS zu dem Netz benötigen. Mit dem Zusatz eines Verbindens der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 mit der PBX oder dem KTS kann ein entfernt angeordnetes Lokalbereichskommunikationssystem bei einen relativ geringen zusätzlichen Aufwand Vorteile eines drahtlosen Netzwerks (einschließlich eines Ferngesprächszugangs) erhalten.

Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hier beschrieben werden, sind viele Variationen möglich, die innerhalb des Konzepts und des Schutzbereichs der Erfindung verbleiben. Solche Variationen werden einem Fachmann nach einem Studium der Beschreibung und der Zeichnungen deutlich. Die Erfindung ist deshalb nicht beschränkt, außer durch den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche.


Anspruch[de]
Verfahren zur Kommunikation, umfassend:

Aufbauen einer drahtlosen Verbindung (108) an einem Basisstations-Subsystem eines Mobilfunknetzwerks mit einer drahtlosen Zugangskommunikationseinheit (106);

Kommunizieren von Anrufdaten über die drahtlose Verbindung gegenüber der drahtlose Zugangskommunikationseinheit unter Verwendung eines nicht-GSM-Luftprotokolls;

Austauschen der Anrufdaten zwischen dem Basisstations-Subsystem und einem mobilen Umschaltzentrum (116) unter Verwendung eines GSM-Protokolls, gekennzeichnet durch

periodisches Registrieren von Kommunikationsanschlüssen der drahtlosen Zugangskommunikationseinheit bei dem Basisstations-Subsystem, wobei die Kommunikationsanschlüsse mit Benutzerstationen verbunden sind, wobei das periodische Registrieren ein periodisches Empfangen eines Teilnehmeridentifikators von der drahtlosen Zugangskommunikationseinheit innerhalb einer vorgegebenen Zeit umfasst, die auf einen vorausgehenden Empfang des Teilnehmeridentifikators zum Zwecke einer Neu-Registrierung folgt, und des weiteren gekennzeichnet durch

Senden einer Alarmnachricht von der Basisstation an eine zentrale Verwaltungseinheit des Mobilfunknetzwerks bei einem Fehlschlagen eines Empfangs des Teilnehmeridentifikators innerhalb einer vorgegebenen Zeit, die auf einen vorausgehenden Empfang des Teilnehmeridentifikators folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kommunizieren von Anrufdaten umfasst:

Zuweisen eines Duplex-Zeitfensters von einer Vielzahl von Zeitfenstern eines Zeitrahmens an die drahtlose Zugangskommunikationseinheit;

Empfangen von Benutzer-zu-Basis-Verkehrsnachrichten von der drahtlosen Zugangskommunikationseinheit an das Basisstations-Subsystem über ein erstes Frequenzband während eines Benutzerempfangssegments des Duplex-Zeitfensters; und

Übertragen von Basis-zu-Benutzer-Verkehrsnachrichten von dem Basisstations-Subsystem an die drahtlose Zugangskommunikationseinheit über ein zweites Frequenzband während eines Basisübertragungssegments des Duplex-Zeitfensters.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Basis-zu-Benutzer-Segment und das Benutzer-zu-Basis-Segment durch die halbe Dauer des Zeitrahmens getrennt sind. Ein Kommunikationssystem, umfassend:

eine Basisstation (109) mit einem Kommunikationsweg (108) zu einer drahtlosen Zugangskommunikationseinheit (106), wobei die drahtlose Zugangskommunikationseinheit mit einer Vielzahl von nicht-drahtlosen Einheiten (102) verbunden ist, wobei der Kommunikationsweg eine drahtlose Verbindung umfasst, über die die drahtlose Zugangskommunikationseinheit und die Basisstation unter Verwendung eines nicht-GSM-Luftprotokolls kommunizieren;

einen Basisstations-Controller (112), der mit der Basisstation verbunden ist;

und

ein mobiles Umschaltzentrum (116), das mit dem Basisstations-Controller verbunden ist, wobei das mobile Umschaltzentrum und der Basisstations-Controller unter Verwendung eines GSM-Protokolls kommunizieren,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Basisstation konfiguriert ist, um periodische Registrierungsanfragen zu empfangen, wobei jede Registrierungsanfrage einen Teilnehmeridentifikator für einen bestimmten Teilnehmeranschluss der drahtlosen Zugangskommunikationseinheit umfasst, und um den Teilnehmeranschluss in Reaktion auf die Anfragen periodisch zu registrieren, und dadurch, dass

die Basisstation konfiguriert ist, um bei einem Fehlschlagen eines Empfangens des Teilnehmeridentifikators innerhalb einer vorgegebenen Zeit, die auf einen vorausgehenden Empfang des Teilnehmeridentifikators folgt, eine Alarmnachricht an eine zentrale Verwaltungseinheit des Mobilfunknetzwerks zu übertragen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 4, wobei die Basisstation konfiguriert ist, um Registrierungsanfragen periodisch zu empfangen, so lange wie die drahtlose Verbindung aufrecht erhalten wird. Kommunikationssystem nach Anspruch 4, wobei die Basisstation wenigstens zwei Backhaul-Transceiver umfasst, und wobei die Basisstation eine erste logische Verknüpfung und eine zweite logische Verknüpfung von jedem der Backhaul-Transceiver auf ein einzelnes Zeitfenster zur Kommunikation mit dem Basisstations-Controller multiplext. Kommunikationssystem nach Anspruch 4, wobei der Basisstations-Controller und die drahtlose Zugangskommunikationseinheit Endpunkte für eine Sprachkodierung und -dekodierung oder Endpunkte für eine Verschlüsselung und Entschlüsselung eines Trägerverkehrs oder Endpunkte für eine Vorwärfsfehlerkorrektur umfassen. Kommunikationssystem nach Anspruch 4, des weiteren umfassend eine Umschlüsselungseinheit (115), wobei das mobile Umschaltzentrum mit dem Basisstations-Controller über die Umschlüsselungseinheit verbunden ist. Kommunikationssystem nach Anspruch 4, wobei das mobile Umschaltzentrum eingerichtet ist, Anrufe von den nicht-drahtlosen Einheiten über die Basisstation und den Basisstations-Controller aufrecht zu erhalten.






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