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

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.

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.

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.

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 (K_c), der verwendet wird, um Informationen über die Funkverknüpfung zwischen der Drahtloszugangs-Kommunikationseinheit 106 und dem Netzwerk zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Der Teilnehmerschlüsselwert K_i, 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 K_c 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 K_i in den A3-Algorithmus ein, um die signierte Antwort SRES zu erzeugen und in den A8-Algorithmus, um den Chiffrierschlüssel K_c 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 K_i 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 K_c 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 K_c 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 K_c 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 K_i verwendet wird, um die signierte Antwort SRES und den Chiffrierschlüssel K_c 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 K_c 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 K_c während des Authentifikationsprozesses eingerichtet werden. Der Chiffrierschlüssel K_c 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 K_c 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 A_bis-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, di