ОСВОБОЖДЕНИЕ В ФИЗИЧЕСКИХ КАНАЛАХ В ОБЩЕМ ПАКЕТНОМ РАДИООБСЛУЖИВАНИИ Российский патент 2003 года по МПК H04L12/00 

Изобретение относится к общему пакетному радиообслуживанию (ОПРО) и более конкретно к способу и устройству для освобождения физических каналов ОПРО.

Современные цифровые сотовые телефонные системы, как например GSM (глобальная система для мобильных коммуникаций), были спроектированы с акцентом на голосовые коммуникации. Данные обычно передаются между мобильной станцией (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС) через воздушный интерфейс, используя так называемый режим передачи с коммутацией каналов, где физический канал, т.е. ряд правильно распределенных временных интервалов на одной или нескольких частотах, резервируется в течение продолжительности вызова. Для голосовых коммуникаций, где поток передаваемой информации является относительно непрерывным, режим передачи с коммутацией каналов является достаточно эффективным. Однако во время вызовов данных, например факсимильных передач, доступа в Интернет и т.д. Поток данных является "пакетным" и длительное резервирование физического канала в режиме с коммутацией каналов представляет неэкономичное использование воздушного интерфейса.

При условии, что спрос на обслуживания данных с цифровыми сотовыми телефонными системами быстро увеличивается, новое обслуживание на основе GSМ, известное как общее пакетное радиообслуживание (ОПРО), в настоящее время стандартизуется Европейским институтом стандартов по телекоммуникациям (ЕИСК). ОПРО обеспечивает динамическое распределение физических каналов для передачи данных. То есть что физический канал выделяется для конкретной линии связи МС в ПБС только, когда имеются передаваемые данные. Излишнее резервирование физических каналов, когда отсутствуют передаваемые данные, исключается.

ОПРО предназначено для работы вместе с традиционной передачей GSM с коммутацией каналов для эффективного использования воздушного интерфейса как для передач данных, так и для голосовых коммуникаций. Поэтому ОПРО будет использовать основную структуру канала, определенную для GSM. В GSM данный частотный диапазон разделяется во временном интервале на последовательность блоков данных, известных как блоки данных множественного доступа с временным разделением (МДВР). Длина блока данных МДВР равна 4,615 мс. Каждый блок данных МДВР, в свою очередь, разделяется на восемь последовательных интервалов времени одинаковой продолжительности. В традиционном режиме передачи с коммутацией каналов, когда вызов инициируется, физический канал определяется для этого вызова резервированием данного интервала времени (1 до 8) в каждом из последовательности блоков данных МДВР. Ряд из четырех последовательных интервалов времени в физическом канале известен как радиоблок и представляет самую короткую единицу передачи для данных с коммутацией пакетов в физическом канале. Физические каналы подобным образом определяются для передачи сигнальной информации. С введением ОПРО физические каналы будут динамически назначаться либо для режима передачи с коммутацией каналов, либо для режима передачи с коммутацией пакетов. Когда требование сети для режима передачи с коммутацией каналов является высоким, то для этого режима может резервироваться большое количество физических каналов. С другой стороны, когда спрос на передачу ОПРО является высоким, то для этого режима может резервироваться большое количество физических каналов. Кроме того, высокоскоростной канал передачи с коммутацией пакетов может быть обеспечен назначением двух или более интервалов времени в каждом из последовательности блоков данных МДВР для одной МС.

На фигуре 1 проиллюстрирована основная структура сотовой сети GSM, которая поддерживает ОПРО. Терминология, используемая на фигуре 1, определяется по соглашению следующим образом:
МС - Мобильная станция
ПК/ПИУ - Персональный компьютер/Персональное информационное устройство
ПБС - Подсистема базовой станции
БППС - Базовая приемопередающая станция
КБС - Контроллер базовой станции
ОПРО - Общее пакетное радиообслуживание
РНМ - Регистр начального местоположения абонента
ОУПО - Обслуживающий узел поддержки ОПРО
УПОС - Узел поддержки ОПРО станции сопряжения
ЦКМ - Центр коммутации мобильных абонентов
СС7 - Сигнальная система номер 7
КТСОП - Коммутируемая телефонная сеть общего пользования
Преимущества, связанные с передачей с коммутацией пакетов, достигаются только, если передача данных может быть установлена очень быстро, т.е. нецелесообразно обеспечивать передачу пакетов короткой продолжительности, если время, требуемое для установки каждой из этих передач, относительно велико. Быстрая установка достигается в предлагаемой системе ОПРО определением "виртуального" канала или "контекста" между МС и ОУПО, когда МС сначала становится активной в сотовой сети. Этот виртуальный канал не является действительным физическим каналом, но предполагает создание и хранение параметров, как например идентификатор МС, ключ кодирования и т.д., в ОУПО и в МС. Когда фактическая передача данных начинается между МС и ОУПО с использованием ОПРО, нет необходимости генерировать и/или передавать эту информацию, и соединение может быть установлено чрезвычайно быстро. Предлагаемые протоколы воздушного интерфейса ОПРО излагаются в техническом описании GSM 03.64 (ЕИСК).

Фигура 2 изображает схематично наборы протокола радиосвязи, которые описываются в спецификации GSM 03.64. Терминология, используемая на фигуре 2 определяется по соглашению следующим образом:
ПИ - Протокол Интернета
ПСЗП - Протокол сходимости, зависящий от подсети
УЛЛС - Управление логической линией связи
УЛРС - Управление линией радиосвязи
УДС - Управление доступом к среде
РЧ GSM - Радиочастота GSM
Um - Интерфейс ОПРО/МС
ПОПБС - Протоколы ОПРО подсистемы базовой станции
РАП - Режим асинхронной передачи
ПБ - Передача блока данных
С1бис - Уровень 1 бис
ОУПО - Обслуживающий узел поддержки ОПРО
КБС - Контроллер базовой станции
Gb - Интерфейс ОУПО/КБС
Назначение физических каналов в радиоинтерфейсе для передачи с коммутацией пакетов, выполняется в уровне УЛРС/УДС управляющими сообщениями уровня УЛРС/УДС. Например, МС может инициировать передачу пакета выполнением запроса "произвольного доступа" с использованием сообщения УЛРС/УДС. Количество интервалов времени (или радиоблоков), которое необходимо МС может быть передано с использованием дополнительного сообщения. Подобным образом ПБМ может инициировать передачу пакета в МС с использованием сообщений УЛРС/УДС. Как уже описывалось, когда виртуальный канал создается между МС и ОУПО, идентификатор МС назначается в МС. Этот идентификатор известен как временный идентификатор логической линии связи (ВИЛЛС). Когда передача данных инициируется между МС и БПС и выделяются один или более физических каналов, новый идентификатор УЛРС/УДС, известный как временный идентификатор потока (ВИП), назначается в МС. Во время передачи данных сообщения УЛРС/УДС будут включать ВИП в одном из их полей для идентификации принимающей (или передающей) МС.

Предусматривается, что в смешанной сети с коммутацией каналов с коммутацией пакетов приоритет будет отдан обслуживанию с коммутацией каналов. Это значит, что если величина графика в сети приближается к пропускной способности сети и делается запрос для вызова с коммутацией каналов, необходимо перераспределить физические каналы из обслуживания с коммутацией пакетов в обслуживание с коммутацией каналов.

Ссылка WO 96/22665 представляет способ динамического разделения радиопропускной способности в системе МДВР между пакетными радиообслуживаниями и обслуживаниями с коммутацией каналов. В известном источнике информации предлагается, чтобы интервалы времени динамически освобождались и перераспределялись для различных типов обслуживании, в соответствии с изменяющимися требованиями графика. Способы освобождения в ссылке не раскрываются.

Освобождение может быть достигнуто ожиданием заканчивающихся поступающих передач с коммутацией пакетов и после окончания назначением освобождаемых каналов для обслуживания с коммутацией каналов. Однако считается более эффективным прерывание поступающих передач с коммутацией пакетов в этих каналах и немедленное выделение освобожденных каналов, заканчивая прерванные передачи только когда потребность в передаче с коммутацией каналов значительно упала (или закончились другие непрерванные передачи с коммутацией пакетов). Существующие предложения ОПРО требуют в случае, когда пропускная способность является необходимой для передачи с коммутацией каналов, то управляющие сообщения УЛРС/УДС передаются в мобильные станции, подавая им команду приостановить передачу по определенным заданным физическим каналам и запросить доступ в другие физические каналы из ПБС. Более конкретно определяется новое управляющее сообщение УЛРС/УДС, которое содержит поле идентификатора сообщения, определяющее сообщение как сообщение перераспределения ресурса, и поле ВИП, определяющее МС для приема сообщения. Конечно необходимо передавать сообщение перераспределения ресурсов отдельно для каждой мобильной станции, в текущий момент занимающей физический канал, который должен быть освобожден, и, следовательно, процесс освобождения является сравнительно медленным. Необходимо отметить, что каждая передача с коммутацией пакетов обычно занимает канал связи мобильная станция - базовая станция и канал связи базовая станция - мобильная станция так, что два отдельных управляющих сообщения УЛРС/УДС должны посылаться для каждой МС.

Задачей настоящего изобретения является создание способа освобождения физического канала и устройства для ОПРО, которые дают возможность прерывания передачи данных с коммутацией пакетов и быстрого восстановления канала или каналов, занимаемых этой передачей.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ освобождения одного или более физических каналов, ранее назначенных для передачи с коммутацией пакетов между множеством мобильных станций (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС), отличающийся тем, что передают по радио из ПБС управляющее сообщение УЛРС/УДС, имеющее поле типа сообщения, идентифицирующее сообщение как сообщение освобождения канала, и поле освобождаемого канала, идентифицирующее освобождаемые физический канал (каналы), причем управляющее сообщение принимают и исполняют множеством мобильных станций, использующих упомянутые физические каналы.

Предпочтительно управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле, определяющее количество интервалов времени или радиоблоков, после которого идентифицируемый физический канал (каналы) должен быть освобожден. Это количество может быть нулевым, после чего физический канал (каналы) освобождается немедленно.

Предпочтительно управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле, идентифицирующее несущую (т.е. частоту), на которой каждой мобильной станции следует передавать в ПБС новый запрос пакетного канала. Более предпочтительно управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле выделения ПКПД (пакетный канал произвольного доступа) для идентифицирования интервала времени (интервалов), в котором должен быть сделан запрос на идентифицированной частоте.

Предпочтительно управляющее сообщение УЛРС/УДС передается на той же самой несущей частоте, которая использовалась для освобожденного физического канала (каналов). Это идентифицирует сообщение в мобильные станции, как относящееся к каналам на той же несущей частоте. Следовательно, поле освобождаемого канала необходимо только для идентифицирования освобождаемых интервалов времени. Более предпочтительно управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле, определяющее интервал (интервалы) времени на идентифицируемой несущей частоте, на которой ПБС может передавать сообщение перераспределения ресурса линии связи базовая станция - мобильная станция в мобильные станции, а также поле, определяющее интервал (интервалы) времени, в котором ПБС будет передавать сообщение перераспределения ресурса линии связи мобильная станция - базовая станция. Эти сообщения перераспределения ресурса могут включать ВИП, который был назначен в мобильных станциях перед освобождением.

В одном примере осуществления изобретения управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле временной идентификации потока, которое передает временную идентификацию потока (ВИП). Эта ВИП также запоминается в памяти каждой из мобильных станций, таким образом каждая из мобильных станций может распознавать управляющее сообщение УЛРС/УДС как сообщение передачи по радио.

В альтернативном примере осуществления управляющее сообщение УЛРС/УДС не требует поля ВИП. Предпочтительно поле типа сообщения оповещает каждую из мобильных станций о факте, что сообщение является сообщением по радио, подлежащим исполнению всеми мобильными станциями, использующими физический канал (каналы), идентифицированный в поле освобождаемого канала.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается устройство для освобождения одного или более физических каналов, ранее назначенных для передачи с коммутацией пакетов между множеством мобильных станций (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС), отличающееся тем, что содержит средство для передачи по радио из ПБС управляющего сообщения УЛРС/УДС, имеющего поле типа сообщения, идентифицирующее сообщение как сообщение освобождения канала, и поле освобождаемого канала, идентифицирующее освобождаемый физический канал (каналы), причем мобильные станции, использующие физический канал (каналы), предназначены для приема и исполнения управляющего сообщения.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предлагается телефонная система сотовой связи, содержащая подсистему базовой станции (ПБС) и множество мобильных станций (МС), причем ПБС включает устройство для освобождения одного или более физических каналов, ранее назначенных для передачи с коммутацией пакетов между множеством мобильных станций (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС), отличающаяся тем, что содержит средство для передачи по радио из ПБС управляющего сообщения УЛРС/УДС, имеющего поле типа сообщения, идентифицирующее сообщение как сообщение освобождения канала, и поле освобождаемого канала, идентифицирующее освобождаемый физический канал (каналы), и мобильные станции, использующие физический канал (каналы), предназначенные для приема и исполнения управляющего сообщения.

Для лучшего понимания настоящего изобретения и для того, чтобы показать, как изобретение может быть реализовано, далее будет сделана ссылка в качестве примера на сопровождающие чертежи, на которых:
фигура 1 изображает схематично структуру цифровой сотовой телефонной сети GSM ОПРО; и
фигура 2 иллюстрирует уровни протокола линии радиосвязи ОПРО сети фигуры 1.

Структура сети ГСМК, которая поддерживает ОПРО, уже обсуждена со ссылкой на фигуру 1 и фигуру 2. Настоящее изобретение относится к протоколу передачи, используемому в передачах между мобильной станцией (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС), и более конкретно к протоколу передачи в уровне УЛРС/УДС. Процесс передачи сигналов для выделения физических каналов для передач с коммутацией пакетов (каналов пакетных данных - КПД) для отдельных мобильных станций описывается подробно в техническом описании GSM 03.66, и это не будет здесь обсуждаться дополнительно. Настоящее изобретение предпочтительно касается освобождения физических каналов, ранее распределенных ПБГ.

Когда ПБС определяет, что физические каналы, ранее выделенные для передач с коммутацией пакетов должны быть освобождены для других применений и, в частности, для использования в вызовах с коммутацией каналов, мобильные станции должны быть извещены об этом решении для исключения потери данных. Более конкретно мобильные станции должны быть информированы о физических каналах, которые освобождаются и когда это освобождение должно происходить. Поэтому определяется новое управляющее сообщение УЛРС/УДС.

Каждая МС в сети заранее программируется специальным кодом временной идентификации потока (ВИП). Этот код является одним и тем же для всех мобильных станций и используется мобильными станциями для идентификации "передачи по радио" сообщения освобождения. Все активные мобильные станции потом "слушают" на несущей частоте, назначаемой для передачи пакетных данных, управляющие сообщения УЛРС/УДС, передаваемые в направлении линии связи базовая станция - мобильная станция и содержащие распределенные ВИП. Новое управляющее сообщение УЛРС/УДС имеет структуру, где буква "О" указывает обязательное поле (в данном примере), а буква "Н" указывает необязательное поле (см. таблицу)
Поля управляющего сообщения объясняются ниже:
Тип сообщения
Это поле идентифицирует управляющее сообщение в слушающие мобильные станции как сообщение освобождения пакетного ресурса УДС.

Временный идентификатор потока (передачи)
Это обеспечивает код ВИП и идентифицирует сообщение как сообщение передачи по радио.

Освобождаемый КПД
Это поле идентифицирует один или более освобождаемых физических каналов (КПД). С 8-битовым полем возможно освободить каналы пакетных данных, соответствующие всем 8-ми интервалам времени на связанной несущей частоте.

Количество радиоблоков перед освобождением
Это поле определяет, когда должно произойти освобождение. Если требуется немедленное освобождение, тогда количество радиоблоков определяется как ноль.

Выделение канала для запроса канала линии связи мобильная станция - базовая станция
Это поле идентифицирует несущую (т.е. частоту), на которой мобильным станциям следует сделать запрос нового КПД.

Выделение ПКПД в определенном канале
Это поле идентифицирует интервалы времени на выделенной несущей частоте, на которой выделяется ПКПД.

Интервал времени, используемый для освобождения ресурса линии связи мобильная станция - базовая станция
Если ПБС требует инициировать новую передачу с коммутацией пакетов с МС, ПБС должна передать в МС как сообщение перераспределения линии связи мобильная станция - базовая станция, так и сообщение перераспределения линии связи базовая станция - мобильная станция на несущей частоте, в последний раз используемой для передачи с коммутацией пакетов между ПБС и этой МС. Это поле идентифицирует интервал времени на той несущей частоте, на которой будет передаваться сообщение перераспределения линии связи мобильная станция - базовая станция.

Интервал времени, используемый для освобождения ресурса линии связи базовая станция - мобильная станция
Это поле идентифицирует интервал времени, в котором будет передаваться сообщение перераспределения ресурса линии связи базовая станция - мобильная станция.

Специалисту будет понятно, что могут быть сделаны модификации в вышеописанные примеры осуществления, не выходя из объема настоящего изобретения. Например, для того, чтобы гарантировать, что все мобильные станции, использующие освобождаемые каналы пакетных данных, осведомлены об освобождении, может быть целесообразным посылка сообщения освобождения УЛРС/УДС два раза или более в случае, когда определенные мобильные станции временно находятся вне зоны, обслуживаемой ПБС. Примеры осуществления изобретения могут также включать передачу одного и того же сообщения освобождения УЛРС/УДС в двух или более интервалах времени. Это может быть необходимо, например, когда мобильные станции используют множество интервалов времени внутри кадра МДВР для одной передачи данных с коммутацией пакетов, но слушают только управляющие сообщения в одном из интервалов времени. С различными мобильными станциями, слушающими управляющие сообщения в различных интервалах времени, такая множественная передача требуется для того, чтобы извещать все мобильные станции, использующие физический канал, об освобождении этого канала.

Сообщение освобождения УЛРС/УДС может включать некоторую специфическую информацию МС, которая определяется включением специфического идентификатора МС в сообщение. Это может быть необходимо, например, для выделения различных каналов перераспределения ресурса (линии связи мобильная станция - базовая станция и линии связи базовая станция - мобильная станция) для различных мобильных станций.

Изобретение относится к технике связи. Технический результат заключается в эффективном использовании воздушного интерфейса как для передач данных, так и для голосовых коммуникаций. Сущность изобретения заключается в том, что управляющее сообщение управления линией радиосвязи/управления доступом к среде (УЛРС/УДС) освобождения каналов произвольного доступа (КПД) передается в слушащие мобильные станции из подсистемы базовой станции и содержит идентификатор потока ВИП, который распознается слушающими мобильными станциями (МС). МС отвечают окончанием передач с коммутацией пакетов в идентифицированных КПД. Сообщение УЛРС/УДС также идентифицирует количество интервалов времени КПД, которое может быть использовано перед тем, как должно произойти освобождение. 3 с. и 9 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ освобождения одного или более физических каналов, ранее назначенных для передачи с коммутацией пакетов между множеством мобильных станций (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС), отличающийся тем, что передают по радио из ПБС управляющее связи сообщение управления линией радиосвязи/управления доступом к среде (УЛРС/УДС), имеющее поле типа сообщения, идентифицирующее сообщение как сообщение освобождения канала, и поле освобождаемого канала, идентифицирующее освобождаемый физический канал (каналы), при этом управляющее сообщение принимают и исполняют множеством мобильных станций, использующих упомянутый физический канал (каналы). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле, определяющее количество радиоблоков, после которого идентифицированный физический канал (каналы) должен быть освобожден. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле, идентифицирующее несущую частоту, на которой мобильные станции могут передавать в ПБС новый запрос пакетного канала. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что управляющее сообщение управления линией радиосвязи/управления доступом к среде (УЛРС/УДС) содержит поле, идентифицирующее интервалы времени, в котором выделяют пакетный канал произвольного доступа (ПКПД) и в котором мобильные станции могут передавать запрос произвольного доступа к данным на идентифицированной несущей частоте. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что управляющее сообщение УЛРС/УДС передают на той же самой несущей частоте, которая использовалась для освобождаемого физического канала (каналов), таким образом идентифицируя сообщение в мобильные станции, как относящееся к физическим каналам на упомянутой несущей частоте. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле, определяющее интервал времени на той же самой несущей частоте, на которой ПБС будет передавать сообщение перераспределения ресурса линии связи мобильная станция - базовая станция в мобильные станции. 7. Способ по п. 5 или 6, отличающийся тем, что управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле, определяющее интервал на той же несущей частоте, на которой ПБС будет передавать сообщение перераспределения ресурса линии связи базовая станция - мобильная станция в мобильные станции. 8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что управляющее сообщение УЛРС/УДС содержит поле временной идентификации потока, которое передает временную идентификацию потока (ВИП). 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что ВИП запоминают в памяти мобильных станций, давая возможность мобильным станциям распознавать управляющее сообщение УЛРС/УДС, как сообщение передачи по радио. 10. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что поле типа сообщения оповещает каждую из мобильных станций о факте, что сообщение является сообщением по радио, подлежащим исполнению всеми мобильными станциями, использующими физический канал (каналы), идентифицированный в поле освобождаемого канала. 11. Устройство для освобождения одного или более физических каналов, ранее назначенных для передачи с коммутацией пакетов между множеством мобильных станций (МС) и подсистемной базовой станции (ПБС), отличающееся тем, что содержит средство для передачи по радио из ПБС управляющего сообщения управления линией радиосвязи/управления доступом к среде, имеющего поле типа сообщения, идентифицирующее сообщение как сообщение освобождения канала, и поле освобождаемого канала, идентифицирующее освобождаемый физический канал (каналы), причем все мобильные станции, использующие упомянутый физический канал (каналы), предназначены для приема и исполнения управляющего сообщения. 12. Телефонная система сотовой связи, содержащая подсистему базовой станции (ПБС) и множество мобильных станций (МС), причем ПБС включает устройство для освобождения одного или более физических каналов, ранее назначенных для передачи с коммутацией пакетов множеством мобильных станций (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС), отличающаяся тем, что содержит средство для передачи по радио из ПБС управляющего сообщения управления линией радиосвязи/управления доступом к среде (УЛРС/УДС), имеющего поле типа сообщения, идентифицирующее сообщение как сообщение освобождения канала, и поле освобождаемого канала, идентифицирующее освобождаемый физический канал (каналы), и мобильные станции, использующие упомянутый физический канал (каналы), предназначенные для приема и исполнения управляющего сообщения.