ЗАВИСЯЩИЙ ОТ ПОДСЕТИ ПРОТОКОЛ СХОДИМОСТИ ДЛЯ СЕТИ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2004 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к зависящим от подсети мобильной радиосвязи протоколам сходимости. Изобретение применимо, в частности, хотя не обязательно, к зависящему от подсети протоколу сходимости (ЗППС), задаваемому для общей пакетной радиослужбы (ОПРС).

Современные цифровые сотовые телефонные системы, как, например, глобальная система мобильной связи (ГСМС), были разработаны с акцентом на речевые коммуникации. Данные обычно передаются между мобильной станцией (МС) и подсистемой базовой станции (ПБС) через воздушный интерфейс с использованием так называемого режима передачи с "коммутацией каналов", причем физический канал, т.е. ряд разделенных регулярными промежутками временных интервалов на одной или более частотах, резервируется для продолжительности вызова. Для речевых коммуникаций, где поток передаваемой информации является относительно непрерывным, режим передачи с коммутацией каналов является достаточно эффективным. Однако во время вызовов данных, например доступа к Интернету, поток данных является "пакетным" и длительное резервирование физического канала в режиме с коммутацией каналов представляет неэкономичное использование воздушного интерфейса.

Учитывая, что спрос на службы данных с цифровыми сотовыми телефонными системами быстро увеличивается, новая служба, основанная на ГСМС, известная как общая пакетная радиослужба (ОПРС), в настоящее время стандартизуется. Европейским институтом стандартов электросвязи (ЭИСЭ) и определяется в общих терминах в рекомендации ГСМС 03.60. ОПРС обеспечивает динамическое выделение физических каналов для передачи данных. То есть, физический канал выделяется для конкретной линии связи из МС в ПБС, только когда имеются передаваемые данные. Исключается излишнее резервирование физических каналов, когда нет передаваемых данных.

ОПРС предназначена для работы совместно с традиционной передачей с коммутацией каналов ГСМС для того, чтобы эффективно использовать воздушный интерфейс как для коммуникаций данных, так и для коммуникаций речи. ОПРС будет поэтому использовать основную структуру канала, определенную для ГСМС. В ГСМС данный частотный диапазон разделяется во временной области на последовательность кадров, известных как кадры МДВР (множественного доступа с временным разделением каналов). Длина кадра МДВР равна 4,615 мс. Каждый кадр МДВР, в свою очередь, разделяется на восемь последовательных временных интервалов равной длительности. В обычном режиме передачи с коммутацией каналов, когда вызов инициируется, физический канал определяется для этого вызова резервированием данного временного интервала (1 по 8) в каждой последовательности кадров МДВР. Физические каналы аналогично определяются для передачи сигнальной информации.

С введением ОПРС "канал графика" для передачи данных создается динамическим назначением физических каналов либо для режима передачи с коммутацией каналов, либо для режима передачи с коммутацией пакетов. Когда потребность сети в режиме передачи с коммутацией каналов является высокой, большое число физических каналов может резервироваться для этого режима. С другой стороны, когда потребность в ОПРС является высокой, большое число физических каналов может резервироваться для этого режима. Кроме того, высокоскоростной канал передачи с коммутацией пакетов может обеспечиваться назначением двух или более временных интервалов в каждой последовательности кадров МДВР для одной МС.

Радиоинтерфейс ОПРС для ГСМС фазы 2+ (ГСМС 03.64) можно смоделировать как иерархию логических уровней со специфическими функциями, как изображено на фиг.1, где мобильная станция (МС) и сеть имеют одинаковые уровни, которые взаимодействуют через интерфейс МС/сеть Um. Будет понятно, что модель фиг.1 не обязательно представляет техническое обеспечение, содержащееся в МС и сети, а скорее иллюстрирует поток и обработку данных через систему. Каждый уровень форматирует данные, принимаемые из соседнего уровня, причем принимаемые данные проходят из нижнего в верхний уровень, а данные для передачи проходят из верхнего в нижний уровень.

На верхнем уровне в МС имеется ряд объектов протокола пакетных данных (ППД). Некоторые из этих объектов ППД используют протоколы двухточечной связи (ПДС), приспособленные для посылки пакетных данных из одной МС в другую МС или из одной МС в стационарный терминал. Примерами протоколов ПДС являются ПИ (протокол Интернета) и Х.25, которые способны согласовываться с приложениями пользователей (не показаны на фиг.1). Отмечается, что два или более объектов ППД могут использовать один и тот же ППД. Также на верхнем уровне имеются другие объекты протоколов конечной точки ОПРС, как, например, СКС (служба коротких сообщений) и передача сигналов (УУЗ). Аналогичное расположение существует в сети и, в частности, в обслуживающем узле поддержки ОПРС (ОУПО).

Некоторые из объектов верхнего уровня используют общий, зависящий от подсети протокол сходимости (ЗППС)-ГСМС 04.65, который, как следует из его названия, осуществляет преобразование (или "производит сходимость") различных данных пользователя ЗППС в общий вид (блоки данных протокола ЗППС), подходящий для дальнейшей обработки прозрачным способом. Блоки ЗППС составляют до 1600 октетов и содержат поле адреса, которое содержит идентификатор точки доступа к сетевой службе (ИТДСС), который идентифицирует соединение конечной точки, т.е. пользователя ЗППС. Каждой МС может быть присвоено множество идентификаторов точки доступа к сетевой службе, независимо от других мобильных станций. Эта структура подразумевает, что новые протоколы пакетных данных и передачи могут быть разработаны в будущем, которые могут быть легко включены в существующую структуру ОПРС.

Каждый блок ЗППС (или другой протокол конечной точки ОПРС) переносится одним кадром управления логической линией связи (УЛЛ) через радиоинтерфейс. Кадры УЛЛ определяются в слое УЛЛ (ГСМС 04.64) и включают кадр заголовка с полями набора номера и временной адресации, информационное поле переменной длины и последовательность контроля кадра. Более конкретно, поля адресации включают идентификатор точки доступа к службе (ИТДС), который используют для идентификации определенной конечной точки соединения (и ее сравнительный приоритет и качестве обслуживания (КО)) на стороне сети и стороне пользователя интерфейса УЛЛ. Одной конечной точкой соединения является ЗППС. Другие конечные точки включают службу коротких сообщений (СКС) и уровень управления (УУЗ). Уровень УЛЛ форматирует данные, принимаемые из этих различных протоколов конечных точек. ИТДС назначаются постоянно и являются общими для всех мобильных станций.

Уровень управления линией радиосвязи (УЛР) определяет, кроме всего прочего, процедуры для сегментирования и повторной сборки блоков пакетных данных уровня управления логической связью (УЛС-БПД) в блоки данных УЛР и для повторной передачи неуспешно доставленных блоков УЛР. Уровень управления доступом к среде (УДС) работает выше уровня физической линии связи (смотри ниже) и определяет процедуры, которые позволяют множественным мобильным станциям совместно использовать общую среду передачи. Функция УДС разрешает конфликтные ситуации между множественными мобильными станциями, пытающимися передавать одновременно, и обеспечивает процедуры исключения конфликта, обнаружения и восстановления.

Уровень физической линии связи (физ. линии связи) обеспечивает физический канал между мобильной станцией и сетью. Физический радиочастотный (РЧ) уровень (физ. РЧ) определяет, помимо всего прочего, несущие частоты и структуры радиоканала ГСМК, модуляцию каналов ГСМС и характеристики передатчика/приемника.

Когда МС становится активной в сети, необходимо точно определить, как должны обрабатываться данные в каждом из уровней, описанных выше. Этот процесс также включает проведение предварительных согласовании между МС и сетью. В частности, производится обмен управляющими параметрами, известными как параметры идентичности обмена (ИО) ЗППС, между двумя одноранговыми уровнями ЗППС через соответствующие уровни УЛС на стадии согласования параметра ИО. Инициализация согласования ИО может происходить либо в МС, либо в сети. После приема параметра ИО одноранговый объект либо конфигурирует себя в соответствии с этим параметром, либо проводит дополнительное согласование с объектом пользователя. Формат поля для параметров ИО ЗППС является следующим:

Фиг.2 рассматривает более подробно уровень ЗППС и его интерфейсы к пользователям ЗППС и уровню УЛЛ и является применимой как к структуре МС, так и к структуре ОУПО. В частности, фигура 2 иллюстрирует сжатие данных протокола и/или данных пользователя, которое выборочно выполняется в уровне ЗППС (как описывается в рекомендации ГСМС 04.65). Данные сначала сжимаются, а затем подразделяются на блоки перед тем, как добавляется заголовок ЗППС и собирается блок ЗППС. Будет понятно, что фиг.2 применяется для подготовки данных для передачи. Принимаемые данные обрабатываются аналогичной обратной распаковкой.

В настоящей рекомендации ГСМС 04.65 могут быть обеспечены несколько различных алгоритмов сжатия для сжатия данных протокола, пока только один алгоритм сжатия особо рассматривается для сжатия данных пользователя (хотя предусматривается для дальнейших разработок, в которых несколько различных алгоритмов сжатия данных пользователя станут доступными). Обычно решение относительно того, использовать ли сжатие, принимается с помощью прикладной программы интерфейса пользователя, которая генерирует данные пользователя, подаваемые в уровень ЗППС через одного из пользователей ЗППС. Решение оповещается в уровень ЗППС. Однако сжатие может использоваться только при условии, что оно доступно в обоих одноранговых уровнях ЗППС.

Во время согласовании параметра ИО ЗППС могут определяться один или более объектов сжатия/распаковки протокола и идентифицированы для двух одноранговых уровней ЗППС с помощью обмена параметрами ИО. Аналогично объект сжатия/распаковки данных пользователя (или несколько таких объектов) могут определяться с помощью обмена другими параметрами ИО. Рекомендация ГСМС. 04.65 предлагает следующее сообщение ИО для этой цели:

Октет 1 идентифицирует конкретный алгоритм, в то время как октет 2 идентифицирует число октетов, которые следуют в сообщении ИО. Эти следующие октеты определяют параметры выбранного алгоритма, как например, длину используемой кодовой книги или длину кодового слова, используемого в кодовой книге (смотри ниже).

Как было уже описано, контекстные данные ППД собираются в уровне ЗППС в блоки ЗППС. Уровень ЗППС присоединяет к каждому блоку метку СУИП сжатия (управляющей информации протокола), которая идентифицирует, сжаты ли или нет данные протокола, содержащиеся в этом блоке, и если да, то использован алгоритм сжатия. Аналогично метка СД (сжатия данных) присоединяется для идентификации, сжаты ли или нет данные пользователя, и если да, какой алгоритм использовался. После приема каждого блока принимающий уровень ЗППС может определить, требуется ли или нет распаковывать контекстные данные ППД, и если да, какой алгоритм распаковки необходимо использовать перед направлением данных в соответствующий объект (идентифицируемый ИТДСС, содержащийся в принятом блоке ЗППС).

Алгоритмы сжатия, подходящие для сжатия данных (как данных протокола, так и данных пользователя), в уровне ЗППС включают алгоритмы, которые полагаются на создание кодовой книги, в которой множество кодов идентифицируются соответствующими векторами. Для каждого сегмента данных производится поиск в кодовой книге для нахождения наилучшего подходящего кода. Вектор затем передается в одноранговый объект, который содержит идентичную кодовую книгу, в которой производится поиск, используя вектор, для восстановления исходного кода. Для того, чтобы оптимизировать эффективность процесса сжатия для сжимаемых данных, кодовая книга динамически корректируется, используя принимаемые данные. При использовании одного и того же алгоритма сжатия двумя или более объектами ППД эти логические объекты совместно используют одну и ту же кодовую книгу.

Изобретение происходит, по меньшей мере, частично из понимания того, что совместно используемая кодовая книга вряд ли является оптимальной для любого контекста ППД, который использует совместно используемую кодовую книгу. Поэтому задачей изобретения является предоставление зависящего от подсети протокола сходимости, в котором различные контексты ППД могут использовать один и тот же алгоритм сжатия, в то же время используя различные кодовые книги.

В то время, как вышеприведенное обсуждение ОПРС относится к ГСМС, отмечается, что ОПРС имеет более широкое применение. Например, с помощью изменения только протокола радиосвязи низкого уровня, ОПРС может быть адаптирована предлагаемому стандарту третьего поколения УМТС (универсальной мобильной телекоммуникационной системы).

В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается способ управления сетью мобильной радиосвязи, в которой данные собирают в блоки первым уровнем протокола сходимости перед передачей данных во второй одноранговый уровень протокола сходимости, причем упомянутые данные предоставляют в первый уровень протокола сходимости одним из множества пользователей уровня протокола сходимости, заключающийся в том, что присваивают, по меньшей мере, один идентификатор точки доступа каждому пользователю и осуществляют обмен между упомянутыми первым и вторым уровнями одним или более сообщениями управления сжатием, причем каждое сообщение содержит идентификатор алгоритма сжатия/распаковки данных, множество параметров для идентифицируемого алгоритма и идентификацию, по меньшей мере, одного идентификатора точки доступа, который должен использовать идентифицируемый алгоритм.

Обычно упомянутые блоки данных содержат один их упомянутых идентификаторов точки доступа для того, чтобы дать возможность принимающему уровню протокола сходимости направлять данные, содержащиеся в блоке, к правильному пользователю. При использовании уровнями протокола сходимости алгоритмов сжатия/распаковки, которые используют кодовые книги, становится возможным разделить кодовые книги, создаваемые и используемые для отдельных идентификаторов точки доступа, даже если эти идентификаторы используют один и тот же алгоритм сжатия/распаковки.

Предпочтительно упомянутое сообщение управления сжатием содержит битовую карту упомянутых идентификаторов точки доступа, причем битовая карта указывает те идентификаторы точки доступа, которые должны использовать идентифицируемый алгоритм, и те, которые не должны его использовать.

Предпочтительно каждое из упомянутых сообщений содержит первый октет, идентифицирующий алгоритм сжатия/распаковки, по меньшей мере, один октет, содержащий битовую карту упомянутых идентификаторов точки доступа, и множество октетов, содержащих соответствующие параметры алгоритма. Более предпочтительно, упомянутая битовая карта содержится в двух октетах.

Предпочтительно способ настоящего изобретения образует часть общей пакетной радиослужбы, и упомянутые первый и второй уровни протокола сходимости являются зависящими от подсети уровнями протокола сходимости (ЗППС) в мобильной станции и в сети. В этом случае упомянутые установочные сообщения представляют в виде сообщений идентичности обмена (ИО), а упомянутые идентификаторы точки доступа являются ИТДСС (идентификаторами точки доступа к сетевой службе).

Изобретение также применимо к другим пакетным радиослужбам, которые используют уровень протокола сходимости.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается мобильное устройство радиосвязи, приспособленное для использования способа вышеупомянутого первого аспекта изобретения.

В соответствии с третьим аспектом изобретения предлагается обслуживающий узел поддержки ОПРС сети сотовой радиосвязи, приспособленной для использования способа вышеупомянутого первого аспекта изобретения.

Для лучшего понимания изобретения и для того, чтобы показать, как может быть реализовано изобретение, ссылка будет теперь сделана, в качестве примера, на сопровождающие чертежи, на которых

фиг.1 иллюстрирует уровни протокола линии радиосвязи ОПРС,

фиг.2 иллюстрирует более подробно верхние уровни протокола фиг.1 и

фиг.3 изображает схематично структуру цифровой сотовой телефонной сети ГСМС/ОПРС.

Как было описано выше, настоящая рекомендация ЕИСЭ для реализации уровня ЗППС в ОПРС позволяет определить ряд алгоритмов сжатия/распаковки как для данных протокола, так и для данных пользователя. Каждый алгоритм согласуется между двумя одноранговыми уровнями ЗППС (один в МС, а другой в сети) перед сжатием и передачей блоков ЗППС, содержащих эти данные. Когда блок ЗППС передается, метки СУИП и СД включаются в блок для идентификации для принимающего уровня, сжаты или нет пакетные данные и/или данные пользователя, содержащиеся в блоке, и если да, то какой алгоритм использован.

Здесь предлагается включить в сообщение ИО, используемое для согласования алгоритма, битовую карту, идентифицирующую, какие ИТДСС должны использовать этот алгоритм. В настоящем предложении ЕИСЭ 16 ИТДСС могут быть присвоены МС.

Таким образом, два дополнительных октета добавляются к сообщению ИО, причем позиция бита (0 до 15) идентифицирует ИТДСС (1 до 16), 1 указывает, что ИТДСС будет использовать алгоритм, а 0 указывает, что ИТДСС не будет использовать алгоритм. Новое сообщение ИО является следующим:

Когда алгоритм согласован между двумя одноранговыми уровнями ЗППС, возможно создание нескольких различных кодовых книг сжатия/распаковки для этого одного алгоритма, причем каждая кодовая книга назначается соответствующему ИТДСС. Таким образом, возможна оптимизация процесса сжатия/распаковки для различных ИТДСС, т.е. для различных пользователей ЗППС. В некоторых случаях одна кодовая книга может по-прежнему совместно использоваться несколькими ИТДСС, использующими один и тот же алгоритм. Это может быть подходящим, например, в случае, если два конечных пользователя совместно используют один и тот же ППД, и, следовательно, должны, вероятно, генерировать сходные данные, для которых подходит общая кодовая книга.

Когда блок ЗППС принимается уровнем ЗППС, используемые алгоритмы сжатия (если имеются) идентифицируются из меток СУИП и СД. Кодовая книга, используемая для распаковки с идентифицированным алгоритмом, может быть затем идентифицирована из ИТДСС, содержащемся в блоке (как описано выше).

Общая структура радиотелефонной сети ГСМК/ЗППС иллюстрируется на фиг. 3, где используются следующие сокращения:

КБС - контроллер базовой станции

ПБС - подсистема базовой станции

БППС - базовая приемопередающая станция

УПОС - узел поддержки ОПРС станции сопряжения

ОПРС - общая пакетная радиослужба

ГСМС - глобальная система мобильной связи

РНМ - регистр начального местоположения пользователя

ПИ - протокол Интернета

УУ3 - управление уровнем 3

УЛЛ - управление логической линией связи

УДС - управление доступом к среде

МС - мобильная станция

ЦКМ - центр коммуникации мобильной связи

ИТДСС - идентификатор точки доступа к сетевой службе

ПК/ППД - персональный компьютер/персональный помощник данных

ППД - протокол пакетных данных

БПД - блок пакетных данных

КТСОП - коммутируемая телефонная сеть общего пользования

МГ - многоточечная группа

ММП - многоточечная многоадресная передача

Д - двухточечное

УЛР - управление линией радиосвязи

ИТДС - идентификатор точки доступа к службе

ОУПО - обслуживающий узел поддержки ОПРС

СКС - служба коротких сообщений

ЗППС - зависящий от подсети протокол сходимости

СС7 - система сигнализации номер 7

ПУП/ПИ - протокол управления передачей/протокол Интернета

МДВР - множественный доступ с временным разделением каналов

Um - интерфейс мобильной станции в сеть

УСМЭ - универсальная служба мобильной электросвязи

Х.25 - спецификация протокола уровня сети.

Изобретение относится к системам подвижной связи. Технический результат заключается в обеспечении сжатия/распаковки для данных протокола и для данных пользователя. Для этого данные собирают в блоки первым уровнем протокола сходимости перед передачей данных во второй одноранговый уровень протокола сходимости. Данные представляют в первый уровень протокола сходимости одним из множества пользователей уровня протокола сходимости. Присваивают один индификатор точки доступа каждому пользователю и осуществляют обмен между упомянутыми первым и вторым уровнями одним или более установочными сообщениями, причем каждое сообщение содержит идентификатор алгоритма сжатия/распаковки данных, множество параметров для идентифицируемого алгоритма и битовую карту упомянутых идентификаторов точки доступа. 3 с. и 5 з.п.ф-лы, 3 табл., 3 ил.

1. Способ функционирования сети мобильной радиосвязи, в которой данные собирают в блоки первым уровнем протокола сходимости (ЗППС) перед передачей данных во второй одноранговый уровень протокола сходимости (ЗППС), причем упомянутые данные представляют в первый уровень протокола сходимости одним из множества пользователей уровня протокола сходимости, заключающийся в том, что присваивают, по меньшей мере, один идентификатор точки доступа (ИТДСС) каждому пользователю и осуществляют обмен между упомянутыми первым и вторым уровнями одним или более сообщениями управления сжатием, причем каждое сообщение содержит идентификатор алгоритма сжатия/распаковки данных и множество параметров для идентифицируемого алгоритма, отличающийся тем, что сообщение управления сжатием содержит идентификацию, по меньшей мере, одного идентификатора точки доступа, который должен использовать идентифицируемый алгоритм.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутые блоки данных содержат один из упомянутых идентификаторов точки доступа (ИТДСС) для того, чтобы дать возможность принимающему уровню протокола сходимости (ЗППС) направлять данные, содержащиеся в блоке, к правильному пользователю.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутое сообщение управления сжатием содержит битовую карту упомянутых идентификаторов точки доступа (ИТДСС), причем битовая карта указывает те идентификаторы точки доступа, которые должны использовать идентифицируемый алгоритм, и те, которые не должны его использовать.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что каждое из упомянутых сообщений содержит один октет, идентифицирующий алгоритм сжатия/распаковки, по меньшей мере, один октет, содержащий битовую карту упомянутых идентификаторов точки доступа, и множество октетов, содержащих соответствующие параметры алгоритма.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что упомянутая битовая карта содержится в двух октетах.6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что способ образует часть общей пакетной радиослужбы, а упомянутые первый и второй уровни протокола сходимости являются зависящими от подсети уровнями протокола сходимости (ЗППС) в мобильной станции и в сети, упомянутые сообщения управления сжатием представляют в виде сообщений идентичности обмена (ИО), а упомянутые идентификаторы точки доступа являются идентификаторами ИТДСС.7. Мобильное устройство радиосвязи для передачи данных в сеть, содержащее средство для реализации уровня протокола сходимости (ЗППС), обеспечивающего по меньшей мере точку доступа, характеризуемую идентификатором (ИТДСС), и обмен одним или более сообщениями управления сжатием с одноранговым уровнем протокола сходимости (ЗППС), реализованным в этой сети, причем каждое сообщение содержит идентификатор алгоритма сжатия/распаковки данных и набор параметров идентифицируемого алгоритма, стандартное средство связи для выполнения упомянутого обмена, отличающееся тем, что сообщение управления сжатием содержит идентификацию, по меньшей мере, одного идентификатора точки доступа, который должен использовать идентифицируемый алгоритм.8. Обслуживающий узел поддержки ОПРС сети сотовой радиосвязи для передачи данных в мобильное устройство радиосвязи, содержащий средство для реализации уровня протокола сходимости (ЗППС), обеспечивающего по меньшей мере одну точку доступа, характеризуемую идентификатором (ИТДСС), и обмен одним или более сообщениями управления сжатием с одноранговым уровнем протокола сходимости (ЗППС), реализованном в этом мобильном устройстве радиосвязи, причем каждое сообщение содержит идентификатор алгоритма сжатия/распаковки данных и набор параметров идентифицируемого алгоритма, стандартное средство связи для выполнения упомянутого обмена, отличающийся тем, что сообщение управления сжатием содержит идентификацию, по меньшей мере, одного идентификатора точки доступа, который должен использовать идентифицируемый алгоритм.