Изобретение относится к способу передачи сообщений между подвижными станциями и центральной коммутационной системой, а точнее к способу передачи этих сообщений с использованием более эффективного протокола линий связи по воздушному интерфейсу сотовой телефонной связи.
В случае типовых систем с наземными линиями связи отдаленные станции и управляющие центры соединяют медными или волоконнооптическими цепями, у которых пропускная способность и надежность в работе значительно выше чем у воздушной линии связи в сотовой телефонной системе. В результате, ограниченность воздушной линии, выбранной для управления каким-либо выбранным протоколом линии связи для систем наземных линий связи, имеет второстепенное значение.
В сотовых телефонных системах требуется протокол линии связи воздушного интерфейса для обеспечения сообщения подвижной станции с сотовой коммутационной системой. Протокол линий связи используется для инициирования и приема вызова сотовой телефонной связи. Электромагнитный спектр, допустимый для использования сотовыми телефонными системами, ограничен и подразделяется на элементы, вызываемые каналами. Отдельные каналы используются в качестве звеньев связи либо на основе совместного использования, либо на основе выделения. Когда отдельные каналы используются в качестве звеньев на основе совместного использования, многочисленные подвижные станции могут прослушать одни и те же каналы, либо конкурировать правопользования ими. При такой ситуации конкуренции каждый совместно используемый канал может быть использован большим количеством подвижных станций, которые конкурируют на право получения исключительного использования канала на ограниченный период времени. С другой стороны, когда отдельные каналы используются в качестве звеньев связи на основе выделения, одной подвижной станции дается право исключительного использования канала на необходимый период времени.
С учетом обычно поднимающейся пропускной способности и надежности отдельного канала в случае совместного использования каналов в сотовой телефонной системе выбор эффективного протокола воздушного интерфейса, который бы служил в качестве основы звена связи, имеет первостепенное значение.
В индустрии связи протоколом линии связи обычно называют протокол уровня 2, а его функциональные возможности включают в себя установление границ или формирование в блок данных сообщений более высокого уровня. Традиционные механизмы формирования в блок протокола уровня 2 с заполнением битами и сигнальными символами широко используются в современных наземных линиях связи для формирования в блок данных сообщений более высокого уровня, которые называют сообщениями уровня 3. Такие сообщения уровня 3 могут быть отправлены между сообщающимися равными объектами уровня 3, находящимися внутри подвижных станций, и сотовыми коммутационными системами.
Связь между подвижными станциями и сотовой коммутационной системой в целом будет описана применительно к фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлено большое количество сообщений 11 уровня 3, блоков данных 13 уровня 2 и канальных пакетов 15. Канальный пакет 15 представляет собой самое короткое или наименьшее передаваемое сообщение, которое имеет место между подвижными станциями и сотовой коммутационной системой. На фиг. 1 канальные пакеты отделены по времени, однако в их отделении нет необходимости. Иными словами, как только заканчивается один канальный пакет, может начинаться следующий канальный пакет. Канальный пакет 15 содержит законченный блок данных уровня 2, а также другую информацию, например информацию по корректировке ошибок. Каждый блок данных уровня 2 разделен на большое количество различных полей. Одно из полей, поле данных, которое имеет ограниченную длину, содержит по меньшей мере часть сообщения 11 уровня 3. Поскольку сообщения уровня 3 имеют переменные длины в зависимости от количества информаций, содержащейся в сообщении уровня 3, может понадобиться большое количество блоков данных уровня 2 для передачи одного сообщения уровня 3. В результате также может потребоваться большое количество канальных пакетов для передачи всего сообщения уровня 3, поскольку имеет место соответствие один к одному между канальными пакетами и блоками данных уровня 2. Когда требуется большое количество канальных пакетов для отправки сообщения уровня 3, множественные пакеты обычно не представляют собой последовательные пакеты. Поскольку требуется время для получения, обработки и реакции на полученный пакет, пакеты, требуемые для передачи сообщения уровня 3, отправляются зигзагообразно, как показано на фиг. 2. На фиг. 2 путь А представляет собой связь между подвижной станцией А и сотовой коммутационной системой.
В этом примере подвижная станция А использует каждый шестой канальный пакет восходящего звена связи /подвижная станция в направлении сотовой коммутационной системы/ для передачи сообщения уровня 3 к сотовой коммутационной системе. В результате другие подвижные станции, например подвижная станция В, также могут передавать сообщения уровня 3 к сотовой коммутационной системе, в то время как подвижная станция А находится в процессе передачи сообщения уровня 3 посредством использования иной группы взаимосвязанных пакетов восходящего звена связи.
В сотовых телефонных системах на основе множественного доступа с временным разделением /TDMA/ надлежащий кодирующий формат канала предложен в качестве средства для выполнения функции ограничения базового блока данных уровня 2, при этом он представляет собой эффективный путь исключения ранее упомянутых традиционных механизмов формирования блока данных уровня 2 с битами и сигнальными символами. Каналы множественного доступа с временным разделением могут быть использованы на основе выделения либо совместного использования. Такие каналы множественного доступа с временным разделением представляют собой главным образом последовательность передающих блоков или пакетов, в которой каждый пакет имеет определенную фиксированную способность переноса информации. В результате каждый пакет обычно переносит только часть сообщения уровня 3. Когда канал множественного доступа с временным разделением используется на основе совместного использования, его можно называть каналом с цифровым управлением, при этом многочисленные подвижные станции либо конкурируют за право его использования при отправке сообщения уровня 3 к сотовой коммутационной системе /по восходящему звену связи/, либо коллективно прослушивают сотовую коммутационную систему на предмет потенциальных сообщений уровня 3, предназначенных для их получения /по нисходящему звену связи/. В направлении восходящего звена связи многочисленные подвижные станции пытаются обеспечить связь с сотовой коммутационной системой на состязательной основе, в то же время многочисленные подвижные станции осуществляют прослушивание на предмет сообщений уровня 3, отправленных из сотовой коммутационной системой на состязательной основе, в то же время многочисленные подвижные станции осуществляют прослушивание на предмет сообщений уровня 3, отправленных из сотовой коммутационной системы в направлении нисходящего звена связи. Однако все же желательны дополнительные расширения пропускной способности уровня 2, поскольку как восходящее звено или канал произвольного доступа /RACH/, так и нисходящее звено связи или канал ответа на доступ /ARCH/ может иметь многочисленные отличающиеся сообщения уровня 3, ожидаемые в любой заданной точке по времени.
В известных системах любое данное сообщение уровня 3 должно переноситься с использованием такого количества пакетов каналов множественного доступа с временным разделением, которое требуется для отправки всего сообщения уровня 3. Последний пакет канала множественного доступа с временным разделением, используемый при отправке отличающегося сообщения уровня 3, не может использоваться на полную пропускную способность, поскольку последняя часть сообщения уровня 3 может не занимать все поле данных. В этих системах не предусматриваются меры, обеспечивающие возможность запуска какого-либо "подвешенного" сообщения уровня 3 в пределах отличающейся емкости поля данных. В результате имеющиеся системы неэффективно используют допустимую пакетную пропускную способность канала множественного доступа с временным разделением всякий раз, когда дополнительное отдельное и отличающееся сообщение уровня 3 имеется в наличии и готово для передачи в то же самое время, когда завершение передачи ранее инициированного сообщения уровня 3 может быть выполнено в пределах любого данного пакета канала множественного доступа с временным разделением.
Соответственно предлагается способ передачи сообщений между подвижными станциями и сотовой коммутационной системой, который повышает пакетную пропускную способность канала. Поэтому в основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа передачи сообщений между подвижными станциями и сотовой коммутационной системой, при котором данный канальный пакет может содержать информацию, принадлежащую отдельным и отличающимся сообщениям уровня 3.
Соответственно один из аспектов настоящего изобретения заключается в создании способа передачи сообщений между подвижными станциями и сотовой коммутационной системой с использованием концепции блока данных протокола уровня 2, несомого внутри канального пакета, при этом блок данных первоначально делится на большое количество полей. Затем тип блока данных идентифицируется в поле блочного типа. Конец первого сообщения уровня 3 и начало второго сообщения уровня 3 идентифицируется в конце поля сообщения, используемого для ограничение частей сообщений уровня 3, содержащихся в поле последовательных данных. Наконец, блок данных уровня 2 перемещается в канальный пакет восходящего или нисходящего звена связи.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов осуществления, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает большое количество сообщений уровня 3, блоков данных уровня 2 и канальных пакетов в системе связи;
фиг. 2 - тракт связи между подвижной станцией и сотовой коммутационной системой в форме канальных пакетов;
фиг. 3 - начальный блок данных в одном варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 - промежуточный блок данных в одном варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 - конечный блок данных в одном варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 - выделенный блок данных уровня 2 в одном варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг. 7 - совместно используемый блок данных уровня 2 в одном варианте осуществления настоящего изобретения.
Хотя приведенное ниже описание дано в контексте сотовых систем связи множественного доступа с временным разделением для среднего специалиста в данной области будет представляться очевидным, что настоящее изобретение может быть применено к другим случаям цифровой связи, например, при параллельном доступе в системах с кодовым уплотнением каналов (CDMA).
В представленном варианте осуществления протокол уровня 2 согласно настоящему изобретению основан на создании четырех отличающихся блоков данных уровня 2, т. е. начального блока, промежуточного блока, конечного блока и блока расширения. Эти отличающиеся типы блоков данных уровня 2 пригодны для передачи сообщений уровня 3 в сотовой телефонной системе. Следует разъяснить, что в нижеследующем описании допускается структура пакетов каналов множественного доступа с временным разделением для быстро соединяемых каналов управления (FACCH), что описано в EIA/TIA-54B, однако настоящее изобретение этим не ограничено. Быстро соединяемый канал управления представляет собой сигнализирующий канал для передачи управляющих и контролирующих сообщений между сотовой коммутационной системой и подвижными станциями. В этом варианте быстро соединяемый канал управления конструируется так, что 65 несущих информацию или обеспечивающих полезную нагрузку бит допустимы в каждый пакет каналов множественного доступа с временным разделением.
В сотовой системе большое количество подвижных станций может быть одновременно готово к сообщению с сотовой коммутационной системой. Однако только одна подвижная станция может сообщаться с сотовой коммутационной системой посредством канального пакета восходящего звена связи. В результате подвижные станции, которые готовы к передаче, должны конкурировать за имеющиеся канальные пакеты восходящего звена связи (случай соперничества), при этом только одной подвижной станции будет обеспечен доступ (победа в случае соперничества) к последовательности имеющихся канальных пакетов восходящего звена связи. Пропускная способность системы будет снижаться за счет того, что будет происходить увеличенная задержки пропускной способности, поскольку если подвижная станция вынуждена осуществлять передачу на соревновательной основе каждого сообщения уровня 3, она может оказаться "подвешенной" в процессе попытки доступа к сотовой коммутационной системе. Однако настоящее изобретение обеспечивает средства, позволяющие избежать множественные состязания посредством указания того, какие отдельные и еще отличающиеся сообщения уровня 3 из подвижной станции логически соединены и взаимосвязаны. В настоящем изобретении как только подвижная станция одерживает победу в случае соперничества, то есть добивается доступа к сотовой коммутационной системе, она может отправить все отдельные и отличающиеся сообщения уровня 3, которые готовы для передачи с использованием данного механизма связи. Это позволяет системе иметь лучшие характеристики в отношении пропускной способности за счет уменьшения доступов сотовой коммутационной системы на соревновательной основе. Настоящее изобретение также содействует увеличению пропускной способности системы посредством обеспечения возможности использования меньшего числа канальных пакетов при переносе большого количества сообщений уровня 3 за счет того, что любой данный канальный пакет может содержать информацию из двух отличающихся сообщений уровня 3.
Каждый блок данных уровня 2 разделен на большое количество полей, включающих в себя поле индикации дополнительных пакетов, поле данных, конец поля сообщения, поле блочного типа, модификационное поле блочного типа, начальное (первичное) повторное поле и реверсное поле. Ниже различные поля будут описаны применительно к приведенным фигурам.
На фиг.3 представлен начальный блок данных в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Блок 10 разделен на 4 поля: поле 12 типа блок данных, поле 14 начала - повтора, поле 16 данных и поле 18 циклического контроля по избыточности. Поскольку сообщения уровня 3 не могут быть длиннее одного блока данных уровня 2, могут понадобиться многочисленные блоки данных уровня 2 для передачи одного сообщения уровня 3. В результате поле 12 типа блока данных идентифицирует тип блока, как представляющего собой начальный блок данных, промежуточный блок данных, конечный блок данных, либо блок данных расширения. В этом варианте осуществления изобретения поле 12 типа блока данных занимает 2 бита полезной нагрузки канального пакета. Поле 12 типа блока данных представляет собой первое поле начального блока данных 10, так что первые 2 - бита каждого канального пакета идентифицируют тип блока данных, при этом 00 обозначает начальный блок данных, 01 - промежуточный блок данных, 10 - конечный блок данных, а 11 - блок данных расширения. Начальный блок данных используется в начальном пакете передачи многопакетного сообщения уровня 3.
Далее начальный блок данных 10 имеет 1 - битовое поле 14 начала/повтора. Передаточные пакеты иногда принимаются неверно. В результате возникает необходимость повторной передачи пакетов. Однако для того, чтобы сотовая коммутационная система функционировала надлежащим образом, она должна обладать способностью распознавать, является ли полученный пакет первоначально передаваемым пакетом или повторно передаваемым пакетом. В результате поле 14 начала/повтора указывает, передается ли канальный пакет первый раз или повторно. Например, 0 в поле 14 начала/повтора указывает, что канальный пакет передается первый раз, в то время как 1 в этом поле 14 указывает, что канальный пакет передается повторно.
Поле данных 16 составляет основную часть начального блока данных 10. Поле данных 16 содержит часть сообщения уровня 3, которое должно быть передано. Наконец, начальный блок данных 10 включает в себя поле 18 циклического контроля по избыточности, которое используется для обнаружения ошибок. Сотовая коммутационная система использует поле 18 циклического контроля по избыточности для определения того, получен ли какой-либо канальный пакет восходящего звена надлежащим образом или нет. Способ обнаружения ошибки с использованием поля циклического контроля по избыточности хорошо известен в этой области и не требует пояснений.
На фиг. 4 представлен промежуточный блок данных 20 в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Промежуточный блок данных используется для промежуточных канальных пакетов при передаче многопакетного сообщения уровня 3. Промежуточный блок данных 20 включает в себя поле 12 блочного типа, поле 14 начала/повтора, поле 16 данных и поле 18 циклического контроля по избыточности, которые описаны выше применительно к фиг. 3. Резервное поле 22 добавляется к промежуточному блоку данных для обеспечения головного совпадения, требуемого для поддержания чистой и согласующейся точки передачи для прохождения из промежуточных блоков данных к конечным блокам данных в любом случае, когда остающаяся информация сообщения уровня 3 составляет по длине более 45 бит. Резервное поле добавляется к промежуточному блоку данных, с тем чтобы избежать случая нежелательной передачи, который мог бы произойти, если бы для передачи оставалось 46 бит сообщения уровня 3. Без резервного поля все оставшиеся 46 бит данных были бы отправлены в промежуточный блок данных, который сопровождался бы концевым блоком данных, который содержал бы пустое поле данных. Этой затруднительной ситуации можно избежать посредством добавления резервного поля к промежуточному блоку данных, так чтобы 45 бит из остающихся 46 бит перемещались в промежуточный блок данных, а последний бит был бы отправлен в концевой блок данных.
На фиг. 5 представлен концевой блок данных 30 в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Концевой блок данных 30 используется для последнего пакета при передаче многопакетного сообщения уровня 3. Концевой блок данных 30 включает в себя поле 12 типа блока данных, поле 14 начала/повтора, поле 16 данных и поле 18 циклического контроля по избыточности, которые описаны выше применительно к фиг. 3. Однако концевой блок данных также включает в себя поле 24 индикатора дополнительного пакета, которое обеспечивает явную индикацию конкатенации или связи сообщения, поскольку индикатор дополнительного пакета указывает, подвешен или нет дополнительный пакет, принадлежащий отдельному и отличающемуся сообщения уровня 3, совместно использующему один и тот же доступ восходящего звена связи. Поле 24 индикатора дополнительного пакета также обеспечивает точную индикацию конкатенации сообщения при использовании на канале нисходящего звена связи. Если поле 24 индикатора дополнительного пакета указывает, что дополнительный канальный пакет восходящего звена "подвешен", сотовая коммутационная система продолжает работу, как если бы начальное сообщение уровня 3 все еще передавалось. Этим гарантируется, что оставшиеся связанные сообщения уровня 3 совместно используют одно и то же событие доступа к верхнему звену и, следовательно, не подвергаются дополнительному соперничеству.
Четвертый тип блока данных, блок данных расширения, представлен на фиг. 6 и 7. На фиг. 6 представлен выделенный блок данных 40 уровня 2 согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Выделенный блок данных 40 уровня 2 используется тогда, когда сообщения уровня 3 может передаваться во всей своей полноте в пределах одного канального пакета. Другими словами, все сообщение уровня 3 может переноситься в пределах 46 бит, обеспечиваемых для поля данных в этом варианте. Выделенный блок данных 40 уровня 2 содержит поле 12 типа блока данных, поле 16 данных и поле 18 циклического контроля по избыточности, которые описаны выше применительно к фиг. 3. Однако блок данных уровня 2 также включает в себя модификационное поле 26 типа блока данных, в котором 0 обозначает выделенный блок данных уровня 2, а 1 - совместно используемый блок уровня 2.
Совместно используемый блок данных уровня 2 представлен на фиг. 7. Совместно используемый блок 50 уровня 2 применяется в любом случае, когда первое сообщение уровня 3 заканчивается, при этом в поле данных имеется дополнительное пространство, а для передачи имеется отдельное и отличающееся сообщение уровня 3. Применение совместного использования канального пакета по существу обеспечивает неявную индикацию связи или конкатенации сообщения уровня 3, когда совместно используемый блок данных уровня 2 применяется в направлении восходящего звена. Однако, когда совместно используемый блок уровня 2 применяется в направлении нисходящего звена, применение совместно используемого канального пакета не обеспечивает неявную индикацию конкатенации сообщения уровня 3. Иными словами, при направлении к восходящему звену два сообщения 32 и 34, представленные на фигуре 7, должны идти из одной и той же подвижной станции. Однако при направлении к нисходящему звену два сообщения из сотовой коммутационной системы могут быть предназначены для двух различных подвижных станций. В результате имеющаяся пакетная пропускная способность канала не используется бесполезно, когда сообщение уровня 3 заканчивает частичный путь через поле данных. Совместно используемый блок данных 50 уровня 2 содержит поле 12 типа блока данных, поле 14 начала/повтора, поле 16 данных и поле 18 циклического контроля по избыточности, которые описаны выше применительно к фиг. 3, и модификационное поле 26 типа блока данных, которое описано выше применительно к фиг. 6. Как показано на фиг. 7, конец поля 28 сообщения добавляется к совместно используемому блоку данных уровня 2 для того, чтобы обеспечить информацию по установлению границ сообщения уровня 3. Иными словами, конец поля 28 сообщения указывает, что заканчивается первое сообщение 32 уровня 3 и в поле данных начинается сообщение 34 уровня 3. В результате приемный конец (сотовой коммутационной системы, либо подвижной станции или станций) может отличить два сообщения уровня 3 друг от друга.
Поскольку может иметь место большое количество подвижных станций, претендующих на возможность одного и того же доступа к каналу, должны быть средства, позволяющие отличать подвижные станции друг от друга. В одном из вариантов настоящего изобретения первый пакет множественного доступа с временным разделением, используемый для переноса сообщения уровня 3, частично или целиком отправляемого из подвижной станции к сотовой коммутационной системе на соревновательной основе, содержит информацию предназначенную исключительно для отправки подвижной станцией. Включение такой уникальной информации, называемой частичным эхо, позволяет сотовой коммутационной системе после приема первого канального пакета канала обеспечить обратную подачу частичного эха к соперничающим подвижным станциям, которая четко указывает, какая подвижная станция правильно приняла свой первый канальный пакет.
Хотя описан конкретный вариант осуществления настоящего изобретения, следует иметь в виду, что изобретение не ограничено им, поскольку специалист в данной области может осуществить его варианты. Настоящая заявка предполагает охватить все модификации, находящиеся в объеме и пределах существа формулы заявленного и раскрытого изобретения.
Изобретение относится к способу передачи сообщений между подвижными станциями и центральной коммутационной системой, а именно к способу передачи сообщений по воздушному интерфейсу сотовой телефонной связи. Способ передачи сообщений между подвижными станциями и сотовой коммутационной системой, при реализации которого достигается технический результат, заключающийся в повышении пакетной пропускной способности канала посредством обеспечения возможности передачи информации из двух отличающихся сообщений уровня 3 в отведенном блоке данных уровня 2, передаваемым внутри канального пакета. Конец первого сообщения уровня 3 и начало второго сообщения уровня 3 идентифицируются в конце поля сообщения, которое используется для установления границ информации сообщения уровня 3, содержащейся в последующем поле данных. 3 с. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.
US 5050166 A, 17.09.91 | |||
US 5012469 A, 30.04.91 | |||
US 5010547 A, 23.04.91 | |||
Устройство для радиосвязи | 1985 |
|
SU1254588A1 |
Огнетушитель | 0 |
|
SU91A1 |
DE 3523238 A1, 02.01.87. |
Авторы
Даты
2000-01-20—Публикация
1994-04-19—Подача