ПЕРЕДАЧА МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ ПО ПРОТОКОЛУ ИЗ ОДНОЙ ТОЧКИ К МНОЖЕСТВУ ТОЧЕК Российский патент 2003 года по МПК H04Q7/20 H04B7/26 

Изобретение относится к передаче при радиосвязи из одной точки к множеству точек и может быть использовано, в частности, хотя и не обязательно, в соответствии с протоколом услуги пакетной радиосвязи общего назначения (УПРОН), предложенному для мобильной радиосвязи.

Современные цифровые сотовые телефонные системы, например глобальная система мобильной связи (ГСМС), были разработаны главным образом для речевой связи. Данные обычно передаются между мобильной станцией (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС) через воздушный интерфейс с использованием так называемого режима передачи с коммутацией каналов, при котором некоторый физический канал, т.е. ряд идущих через одинаковые промежутки временных интервалов, резервируется на протяжении длительности вызова. Для речевой связи, когда поток передаваемой информации относительно непрерывен, режим передачи с коммутацией каналов достаточно эффективен. Однако во время вызовов с передачей данных, например при межсетевом доступе, поток данных является "пакетированным", и долгосрочное резервирование физического канала в режиме передачи с коммутацией каналов представляет собой неэкономичное использование воздушного интерфейса.

Учитывая, что спрос на информационное обслуживание цифровыми сотовыми телефонными системами быстро растет, в настоящее время Европейский институт стандартизации электросвязи (ЕИСЭ) стандартизировал новый вид услуг на основе ГСМС, известный как услуга пакетной радиосвязи общего назначения (УПРОН), и определил его общую терминологию в документе ГСМС 03.60 (GSM 03.60). УПРОН обеспечивает динамическое распределение физических каналов для передачи данных. То есть каждый физический канал отводится конкретному каналу связи от МС к ПБС только тогда, когда передаются данные. Необязательное резервирование физических каналов, когда данные не передаются, исключено.

УПРОН предназначена для функционирования вместе с обычной передачей данных с коммутацией каналов ГСМС для эффективного использования основной структуры каналов, определенной для ГСМС. В ГСМС некоторая заданная полоса частот разделена во временной области на последовательность кадров, известных как кадры множественного доступа с временным разделением каналов (МДВРК-кадры). Длина МДВРК-кадра составляет 4,615 мс. Каждый МДВРК-кадр в свою очередь делится на восемь последовательных временных интервалов равной длительности. В обычном режиме передачи с коммутацией каналов, когда инициируется вызов, физический канал для этого вызова определяется путем резервирования некоторого заданного временного интервала (от 1 до 8) в каждом из последовательности МДКРК-кадров. Ряд из четырех последовательных временных интервалов на физическом канале известен как блок радиосвязи и представляет собой самый короткий элемент передачи данных с коммутацией пакетов по физическому каналу. Аналогично определяются физические каналы для пересылки информации сигнализации. С введением УПРОН физические каналы будут динамически предоставляться либо для режима передачи с коммутацией каналов, либо для режима передачи с коммутацией пакетов. Когда потребность сети в режиме передачи с коммутацией каналов высока, можно резервировать большое количество физических каналов для этого режима. С другой стороны, когда высока потребность в передаче с обеспечением УПРОН (УПРОН-передаче), можно резервировать большое количество физических каналов уже для этого режима. Кроме того, высокоскоростной канал передачи с коммутацией пакетов можно обеспечить путем предоставления двух или более временных интервалов одной МС в каждом из последовательности МДКРК-кадров.

Радиоинтерфейс УПРОН для фазы 2+ ГСМС (ГСМС 04.65) можно моделировать как иерархию логических уровней с конкретными функциями, как показано на фиг. 1, где мобильная станция (МС) и сеть имеют идентичные уровни, которые осуществляют связь через интерфейс Um сопряжения МС с сетью. Каждый уровень форматирует данные, принимаемые из соседнего уровня, при этом принимаемые данные проходят от нижнего к верхнему уровню, а данные для передачи проходят от верхнего к нижнему уровню.

На верхнем уровне имеется ряд протоколов пакетных данных (ПрПД). Некоторые из этих ПрПД являются протоколами двухточечной связи (ПрДТС), адаптированными для посылки пакетных данных от одной МС к другой МС или от одной МС к неподвижному терминалу. Примерами протоколов типа ПрДТС являются протокол межсетевого доступа, чаще называемый межсетевым протоколом (МПр), и Х.25. Все ПрПД используют общий протокол зависимого сведения подсетей (Пр3СП), который, как предполагает его название, переводит (или "сводит") различные ПрПД в общую форму (состоящую из элементов Пр3СП), подходящую для дальнейшей прозрачной обработки. Эта архитектура означает, что в будущем могут быть разработаны новые ПрПД, которые можно будет легко вводить в существующую архитектуру УПРОН.

Пр3СП определяет мультиплексирование и сигментацию абонентских данных, сжатие данных, сжатие заголовка протокола управления передачей - межсетевого протокола (ПрУП-МПр), а также передачу в соответствии с требуемым качеством обслуживания. Элементы Пр3СП составляют примерно 1600 октетов и содержат поле адреса, которое содержит идентификатор точки доступа к сетевому обслуживанию (ИТДСО), используемый для идентификации соединения в конечной точке, например МПр, Х.25. Каждой МС может быть присвоен набор ИТДСО независимо от других МС.

На верхнем уровне также имеются другие протоколы конечных точек УПРОН, например служба коротких сообщений (СКС) и сигнализация (управления уровнем 3 - ОУЗ). Каждый элемент Пр3СП (или другого протокола конечной точки УПРОН) переносится с помощью одного кадра управления логическим каналом (УЛК-кадра) через радиоинтерфейс. УЛК-кадры сформулированы на уровне УЛК (ГСМС 04.64) и включают в себя кадр заголовка с полями нумерации и временной адресации, информационное поле переменной длины и последовательность контроля кадров. Более конкретно, поля адресации включают в себя идентификатор точки доступа к обслуживанию (ИТДО), который используется для идентификации конкретной конечной точки соединения (и ее относительного приоритета и качества обслуживания (КО)), на стороне сети и на стороне пользователя интерфейса УЛК. Одна конечная точка соединения представляет Пр3СП. Другие конечные точки включают в себя службу коротких сообщений (СКС) и уровень управления (УУЗ). Уровень УЛК обеспечивает протокол сведения для этих протоколов различных конечных точек. ИТДО распределяются непрерывно и являются общими для всех МС.

Уровень управления радиоканалом (УРК) определяет, помимо прочего, процедуры сегментации и повторного предоставления элементов пакетных данных уровня управления логическим каналом (ЭПДУУЛК) в блоки данных УРК, а также повторной передачи безуспешно переданных блоков УРК. Уровень управления доступом к среде передачи (УДСП) функционирует над уровнем физического канала и определяет процедуры, которые позволяют многочисленным МС совместно использовать общую среду передачи. Функция УДСП осуществляет выбор из множества МС, пытающихся осуществить передачу одновременно, и обеспечивает процедуры предотвращения конфликтов, обнаружения и восстановления.

Уровень физического канала (ФК) обеспечивает физический канал между МС и сетью. Уровень физических радиочастот (ФРЧ) определяет, помимо прочего, несущие частоты и структуры радиоканалов ГСМС, модуляцию каналов ГСМС и характеристики передатчиков - приемников.

Для УПРОН-передачи определены три различных состояния управления мобильностью: состояние МОЛЧАНИЕ, состояние ожидание и состояние ГОТОВНОСТЬ. МС в состоянии МОЛЧАНИЕ не "привязана" к УПРОН, так что сеть не знает об этой МС. Однако эта МС "слушает" транслируемые управляющие сообщения, например для определения выбора ячейки сети. МС в состоянии ожидание "привязана" к УПРОН, и ее местонахождение, зона маршрутизации отслеживаются сетью. Однако передачи данных нет. МС находится в состоянии ГОТОВНОСТЬ, когда она передает данные, а также в течение короткого времени непосредственно после этого. Следовательно, МС в состоянии ГОТОВНОСТЬ также отслеживается сетью. Как предполагают в настоящее время, для идентификации ПрПД существуют 16 особых кодов ИТДСО. Коды ИТДСО динамически предоставляются сетью, так что МС может быть либо в состоянии ОЖИДАНИЕ, либо в состоянии ГОТОВНОСТЬ, чтобы знать о распределенных кодах. Как предполагают в настоящее время, МС в состоянии ГОТОВНОСТЬ не может принимать передачи в любом ПрПД. Для таких ПрПД, как МПр и Х. 25, это не представляет проблему, так как МС всегда будет либо в состоянии ОЖИДАНИЕ, либо в состоянии ГОТОВНОСТЬ, когда происходят такие передачи.

Весьма вероятно, что помимо ПрПД будущие новые версии ГСМС определят другие ПрПД и, в частности, передачу в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек (ППрСТМТ), когда данные передаются группе МС (групповой вызов при передаче в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек, ГВ-ППрСТМТ) или всем МС в некоторой зоне (многоадресный вызов при передаче в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек, МВ-ППрСТМТ). Приложения таких ПрПД включают в себя оповещения оператора, рекламные объявления и передачу специальной информации, например результатов футбольных матчей, новостей и т.д. Протокол ГВ-ППрСТМТ аналогичен ПрДТС, поскольку МС должна быть либо в состоянии ОЖИДАНИЕ, либо в состоянии ГОТОВНОСТЬ, чтобы принимать передачу. Однако с появлением МВ-ППрСТМТ возникает не замечавшаяся до настоящего времени проблема, вызванная необходимостью (определенной в главах 6.1-6.2 и 14.2 документа ГСМС 03.60) для МС принимать передачи МВ-ППрСТМТ во всех состояниях, включая состояние МОЛЧАНИЕ. Поскольку никакие контексты ПрПД не активны, когда МС находится в состоянии МОЛЧАНИЕ, а распределение кодов ИТДСО является динамическим, МС в состоянии МОЛЧАНИЕ не может распределять код ИТДСО для МВ-ППрСТМТ и поэтому не может принимать MB-ППрСТМТ.

Хотя вышеизложенное обсуждение УПРОН касалось ГСМС, отметим, что УПРОН имеет значительно более широкую применимость. Например, путем изменения только протокола радиосвязи низкого уровня УПРОН можно адаптировать к предложенной стандартной универсальной мобильной телекоммуникационной системе (УМТС) третьего поколения.

Задача данного изобретения состоит в решении вышеупомянутой проблемы. В частности, задача данного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить мобильной станции возможность принимать МВ-ППрСТМТ, даже если эта МС находится в состоянии МОЛЧАНИЕ.

Согласно первому аспекту данного изобретения предложен способ работы мобильной связи, поддерживающий радиопередачу данных между мобильной станцией (МС) и сетью в некотором количестве различных протоколов пакетных данных (ПрПД), включая протокол многоадресного вызова при передаче в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек (МВ-ППрСТМТ), когда протокол идентифицируют идентификатором протокола, передаваемым между сетью и мобильной станцией, при этом способ заключается в том, что непрерывно распределяют уникальный идентификатор протокола передачам МВ-ППрСТМТ и динамически распределяют другие идентификаторы другим протоколам пакетных данных.

Данные предпочтительно форматируют для передачи в соответствии с протоколом сведения подсетей (Пр3СП). Пр3СП форматирует данные в одном из множества различных протоколов пакетных данных (ПрПД) для передачи через систему и обратно для принимаемых данных. Пр3СП обрабатывает данные в элементах Пр3СП, каждый из которых содержит идентификатор точки доступа к сетевому обслуживанию (ИТДСО), который идентифицирует используемый ПрПД для этого Пр3СП. ИТДСО может обеспечить указанный идентификатор протокола. Как правило, ИТДСО имеет значение от 0 до 15 и именно одно из этих значений непрерывно предоставляется МВ-ППрСТМТ.

Данные для передачи и приема могут форматироваться уровнем управления логическим каналом (УЛК). УЛК-форматирование включает в себя использование идентификатора точки доступа к обслуживанию (ИТДО) для идентификации точки доступа к обслуживанию на стороне сети и на стороне абонента уровня УЛК. ИТДО может обеспечить указанный идентификатор протокола.

Данное изобретение применимо, в частности, к УПРОН, определенной для сетей ГСНС. Однако оно также применимо к другим системам, например для предоставления УПРОН для УМТС.

Согласно второму аспекту данного изобретения предложено устройство для осуществления способа, соответствующего вышеуказанному первому аспекту данного изобретения.

Согласно третьему аспекту данного изобретения предложено устройство мобильной связи, предназначенное для поддержки способа, соответствующего вышеуказанному первому аспекту данного изобретения, содержащее память, в которую занесен непрерывно распределяемый идентификатор протокола МВ-ППрСТМТ, и средство обработки сигналов для определения, содержит ли передача из сети указанный идентификатор протокола МВ-ППрСТМТ, и для последующего приема и обработки указанной передачи.

Варианты осуществления вышеуказанного третьего аспекта данного изобретения включают в себя мобильные сотовые телефоны и комбинированные устройства мобильного телефона - персонального цифрового секретаря.

Для лучшего понимания данного изобретения и для иллюстрации возможностей его осуществления ниже приведены примеры со ссылками на прилагаемые чертежи, где
фиг.1 изображает уровни протоколов радиоканала УПРОН сети, показанной на фиг.1,
фиг. 2 условно изображает архитектуру цифровой сотовой телефонной сети ГСМС-УПРОН,
фиг.3 более подробно изображает верхние уровни протокола, показанного на фиг.1,
фиг.4 изображает модификацию архитектуры, показанной на фиг.3.

На фиг.2 изображена базовая архитектура сотовой сети ГСМС, которая поддерживает УПРОН. Для удобства, терминология, употребляемая на фиг.2, определена в приведенном ниже перечне. Приведены определения и других терминов, употребляемых в этом описании.

Общая архитектура уровней протоколов ОПРОН уже описана выше со ссылкой на фиг.1. Данное изобретение посвящено в первую очередь верхним уровням этой архитектуры, и УРК, УЛК и объекты уровня 3 показаны на фиг.3 по отдельности. Показанными объектами уровня 3 являются сигнализация, СКС и протоколы пакетных данных, МПр и Х.25 (оба являющиеся ПрДТС), ГВ-ППрСТМТ и МВ-ППрСТМТ.

Уровень УЛК форматирует данные с получением УЛК-кадров, каждый из которых содержит идентификатор соединения информационного канала (ИСИК), который в свою очередь содержит ИТДО (со значением от 0 до 15). Как уже пояснялось выше, ИТДО идентифицирует точку доступа к обслуживанию на стороне абонента уровня УЛК. ИТДО имеют предварительно определенное значение, известное сети и слушающим МС (как правило, ИТДО предварительно заносят в память МС), так что уровень УЛК может "маршрутизировать" принимаемое передачи надлежащим образом, даже при наличии состояния МОЛЧАНИЕ. Рассмотрим, например, случай, когда уровень УЛК выбирает подходящий точку доступа к обслуживанию, например к сигнализации, СКС или Пр3СП, в зависимости от ИТДО.

В случае, если ИТДО идентифицирует Пр3СП, данные после этого обрабатываются в соответствии с Пр3СП. Каждый элемент данных Пр3СП в свою очередь содержит ИТДСО, который идентифицирует конкретный используемый ПрПД, например МПр, Х.25, ГВ-ППрСТМТ или МВ-ППрСТМТ. ИТДСО могут иметь значение от 0 до 15, представленное четырехразрядным двоичным кодом. В отличие от ИТДО, которые распределяются непрерывно, ИТДСО для МПр, Х.25 и ГВ-ППрСТМТ (и, возможно, до 11 других ПрПД) динамически распределяются сетью. Уведомление мобильных станций о динамическом распределении осуществляется с помощью сообщений о передаче сигналов. Однако они лишь принимаются мобильными станциями, которые находятся в состоянии ОЖИДАНИЕ, либо в состоянии ГОТОВНОСТЬ.

Один ИТДСО непрерывно предоставляется ПрПД МВ-ППрСТМТ, и это известно МС и сети. Как и в случае с ИТДО, ИТДСО МВ-ППрСТМТ предварительно занесен в память МС. В случае, когда МС находится в состоянии МОЛЧАНИЕ, а принимаемый элемент Пр3СП маршрутизирован в Пр3СП с уровня УЛК, считывают ИТДСО этого элемента, чтобы определить, соответствует ли он ИТДСО МВ-ППрСТМТ. Если это так, то Пр3СП соответственно обрабатывает элемент, и применяется ПрПД МВ-ППрСТМТ. Если ИТДСО не соответствует ИТДСО МВ-ППрСТМТ, то никакая дополнительная обработка не проводится, поскольку используемый ПрПД нельзя идентифицировать.

Фиг.4 изображает модификацию архитектуры, показанной на фиг.3. Она основана на передачах МВ-ППрСТМТ, не маршрутизируемых через уровень Пр3СП. Наоборот, эти передачи маршрутизируются на уровень. МВ-ППрСТМТ непосредственно с уровня УЛК. В этом случае передача МВ-ППрСТМТ может быть идентифицирована путем непрерывного распределения ИТДО передачам МВ-ППрСТМТ.

КБС - контролер базовой станции
ПБС - подсистема базовой станции
БППС - базовая приемопередающая станция
МУПО - межсетевой узел поддержки УПРОН
УПРОН - услуга пакетной радиосвязи общего назначения
РМП - регистр местоположения абонентов
МПр - межсетевой протокол
УУЗ - управление уровнем 3
УЛК - управление логическим каналом
УДСП - управление доступом к среде передачи
МС - мобильная станция
ЦКМС - центр коммутации мобильной связи
ИТДСО - идентификатор точки доступа к сетевому обслуживанию
ПК-ПЦС - персональный компьютер - персональный цифровой секретарь
ПрПД - протокол пакетных данных
ЭПД - элемент пакетных данных
КТСОП - коммутируемая телефонная сеть общего пользования
ГВ-ППрСТМТ - групповой вызов при передаче в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек
МВ-ППрСТМТ - многоадресный вызов при передаче в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек
ПрДТС - протокол соединения двухточечной связи
УРК - управление радиоканалом
ИТДС - идентификатор точки доступа к обслуживанию
СУПО - служебный: узел поддержки УПРОН
СКС - служба коротких сообщений
Пр3СП - протокол зависимого сведения подсетей
СС7 - система сигнализации номер 7
ПрУП-МПр - протокол управления передачей - межсетевой протокол
МДВРК - множественный доступ с временным разделением каналов
Um - интерфейс мобильной станции и сети
УМТС - универсальная мобильная телекоммуникационная система
Х.25 - спецификация протокола сетевого уровняП

Предложен способ работы системы мобильной связи, поддерживающей передачу данных между мобильной станцией (МС) и сетью в ряде различных протоколов пакетных данных (ПрПД), включая протокол многоадресного вызова при передаче в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек (МВ-ППрСТМТ). Данные ПрПД форматируются и деформатируются протоколом зависимого сведения подсетей (ПрЗСП) в соответствии с ПрПД, имеющимся для этих данных. ПрПД идентифицируется для ПрЗСП идентификатором протокола, передаваемым между сетью и мобильной станцией. Чтобы обеспечить МС возможность принимать МВ-ППрСТМТ в состоянии МОЛЧАНИЕ, что является техническим результатом, особый идентификатор протокола непрерывно представляют передачам МВ-ППрСТМТ, тогда как другие идентификаторы динамически предоставляются другим ПрПД сетью. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ работы системы мобильной связи, поддерживающей радиопередачу данных между мобильной станцией (МС) и сетью в ряде различных протоколов пакетных данных (ПрПД), включая протокол многоадресного вызова при передаче в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек (МВ-ППрСТМТ), когда протокол идентифицируют идентификатором протокола (идентификатором точки доступа к обслуживанию (ИТДО), идентификатором точки доступа к сетевому обслуживанию (ИТДСО), передаваемым между сетью и мобильной станцией, отличающийся тем, что непрерывно распределяют уникальный идентификатор протокола для передач МВ-ППрСТМТ и динамически распределяют другие идентификаторы для других протоколов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый способ образует часть услуги пакетной радиосвязи общего назначения (УПРОН). 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что данные форматируют для передачи в соответствии с протоколом зависимого сведения подсетей (ПрЗСП), который форматирует данные в одном из множества различных протоколов пакетных данных (ПрПД) для передачи через систему и обратно для принимаемых данных, подвергают данные обработке в соответствии с ПрЗСП в элементах ПрЗСП, каждый из которых содержит идентификатор точки доступа к сетевому обслуживанию (ИТДСО), который идентифицирует используемый ПрПД для ПрЗСП, и эти ИТДСО обеспечивают указанные идентификаторы протоколов. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что данные для передачи и приема форматируют в соответствии с уровнем управления логическим каналом (УЛК) ниже уровня ПрЗСП, причем УЛК-форматирование включает в себя использование идентификатора точки доступа к обслуживанию (ИТДО) для идентификации точки доступа к обслуживанию на стороне сети и на стороне абонента уровня УЛК и эти ИТДО обеспечивают указанные идентификаторы протоколов. 5. Устройство мобильной связи в системе, поддерживающей радиопередачу данных между мобильной станцией (МС) и сетью в ряде различных протоколов пакетных данных (ПрПД), включая протокол многоадресного вызова при передаче в соответствии с протоколом соединения из точки к множеству точек (МВ-ППрСТМТ), причем протокол идентифицируется идентификатором протокола (ИТДО, ИТДСО), передаваемым между сетью и мобильной станцией, отличающееся тем, что содержит память, в которую занесен непрерывно предоставляемый идентификатор (ИТДО, ИТДСО) протокола МВ-ППрСТМТ, и средство обработки сигналов для определения, содержит ли передача из сети указанный идентификатор протокола МВ-ППрСТМТ, и для последующего приема и обработки указанной передачи.