ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ Российский патент 2004 года по МПК H04Q7/38 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу работы в системе связи, в которой провайдер полосы частот, ответственный за данную полосу частот упомянутой системы связи, предоставляет разные величины от упомянутой данной полосы частот соответствующим частным пользователям данной полосы частот. Настоящее изобретение также относится к устройству для такой системы связи. Изобретение применимо к сотовой системе радиосвязи, такой как Универсальная Мобильная Система Связи (UMTS), в настоящее время находящейся в стадии стандартизации, но не ограничивается ею.

Предшествующий уровень техники

Система связи располагает конечной величиной ресурса полосы частот, учитывая технические средства, формирующие каналы связи и интерфейсы между различными частями системы связи. Также ресурс полосы частот может быть ограничен по коммерческим, а не по техническим соображениям. В рассматриваемом применении полоса частот понимается в смысле пропускной способности полосы частот в отношении сигнализации и трафика. Соответственно полоса частот может включать или быть выражена как количество каналов.

В системах связи имеется иерархия в обеспечении ресурсом полосы частот. Простейшим примером может быть система, например частная телефонная система с наземными линиями, в которой один оператор управляет всеми компонентами, включая каналы связи системы связи. В этой системе оператор представляет собой единственного провайдера полосы частот. Он предоставляет полосу частот каждому абоненту, осуществляющему телефонный вызов; следовательно, такие абоненты представляют собой частных пользователей общей полосы частот системы. В этом случае ширина полосы частот, выделяемая каждому частному пользователю, одна и та же.

При более сложной иерархии предоставления полосы частот общая полоса частот системы делится на коммерческой основе между первым уровнем ее частных пользователей, представленных различными операторами, которые, в свою очередь, предоставляют соответствующие части своей полосы частот вниз по цепочке иерархии полосы частот второму уровню ее частных пользователей, и так далее, пока в конечном счете не будет достигнут конечный уровень частных пользователей, представленный конечными пользователями или абонентами. В настоящее время существуют как обычные наземные телефонные системы, так и сотовые системы радиосвязи, которые конфигурированы таким образом для коммерческих целей. Такое подразделение полосы частот также имеет место в других системах связи, соединенных узловым способом и содержащих субканалы, таких как Интернет.

Согласованные стандарты интерфейсов облегчают коммерческое подразделение ресурса основной полосы частот в данной системе связи. Такой используемой стандартизованной системой, применимой к сотовой системе радиосвязи, является Глобальная Мобильная Система Связи (GSM). В системах стандарта GSM используется статистическое мультиплексирование для повышения эффективности использования спектра. Вследствие статистической природы трафика может иметь место низкая эффективность, например одна несущая частота GSM из семи каналов множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР) обычно имеет эффективность всего 42% (2,94 Эрланга при блокировании 2%).

Универсальная Мобильная Система Связи (UMTS), в настоящее время находящаяся в стадии стандартизации, претендует на то, чтобы обеспечить согласованный стандарт, в соответствии с которым сотовые системы радиосвязи будут предоставлять каналы связи, пригодные для передачи самых разнообразных услуг передачи данных. Будут обеспечены более высокие потребности в полосе частот, такие как требуемые в мультимедийных применениях. Ожидается, что на базе развития таких систем, как UMTS или ей подобных, сотовые системы радиосвязи станут играть все возрастающую роль в системах передачи информации, включая такие, как сеть Интернет.

В общем применение иерархии в предоставлении полосы частот в системах связи, таких как сотовые системы радиосвязи, по линиям UMTS создает широкий спектр новых проблем и задач проектирования. Одна из задач, требующих решения, состоит в том, чтобы предусмотреть, какие новые возможности возникают, чтобы обеспечить провайдеров полосы частот и частных пользователей полосы частот дополнительными возможностями в свете такого применения.

Сущность изобретения

В свете вышесказанного, настоящее изобретение исходит из того, что системы, такие как UMTS, могут быть конфигурированы так, чтобы предоставлять полосу частот от провайдера полосы частот к его частным пользователям в режиме изменяемой полосы частот и полосы частот по требованию. Авторы этого изобретения предусмотрели, что в таких системах, как UMTS, такие режимы будут, в частности, требовать, чтобы ширина полосы частот, предоставляемой частному пользователю для конкретного элемента трафика, могла быть с выгодой выбрана либо провайдером, либо частным пользователем, так сбалансировать эффективность использования спектра и пропускную способность сети. Если размер предоставляемой полосы частот недостаточен, потребности для этого трафика не будут удовлетворены. С другой стороны, если без необходимости будет предоставлена излишняя полоса частот, тогда это приведет к напрасной трате ресурсов полосы частот, что снижает эффективность системы.

Авторы настоящего изобретения предусмотрели, что в противоположность обычным системам, в которых размер полосы частот, выделяемой каждому частному пользователю, один и тот же, в системах, таких как UMTS, разные частные пользователи, а также разные услуги, затребованные конкретными частными пользователями, будут экономичным образом требовать полосу частот разной величины.

Более того, авторы настоящего изобретения предусмотрели, что разные частные пользователи, а также разные услуги предъявляют разные требования к качеству, определяемому, например, через величину, обратную частоте появления ошибок, задержку, т.е. время запаздывания, что определяется периодом времени, который проходит до передачи услуги или в процессе ее передачи. Например, дуплексная речевая телефония имеет самые скромные требования к качеству, но жесткие требования к высоким характеристикам, определяющим задержку, причем такая высокая характеристика соответствует малой задержке. Для текстовых сообщений выгодны группообразование и спектральная эффективность при передаче в широкой полосе частот, хотя допустима большая задержка.

Настоящее изобретение с выгодой реализует средство для провайдера полосы частот и частного пользователя, позволяющее воспользоваться вышеописанными характеристиками, предусмотренными авторами настоящего изобретения. Более конкретно настоящее изобретение обеспечивает лучшее использование доступной пропускной способности путем, например, обеспечения возможности посылки данных с большим временем запаздывания в промежутках речевого трафика усовершенствованным способом на основе новых технических возможностей, полученных авторами настоящего изобретения, по отношению к системам, таким как UMTS.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, заявлен способ работы в системе связи, в котором провайдер полосы частот, ответственный за данную полосу частот системы связи, предоставляет разные величины данной полосы частот соответствующим частным пользователям данной полосы частот, как заявлено в пункте 1 формулы изобретения.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, заявлено устройство для системы связи, в котором провайдер полосы частот, ответственный за данную полосу частот системы связи, предоставляет разные величины данной полосы частот соответствующим частным пользователям данной полосы частот, как заявлено в пункте 6 формулы изобретения.

Дополнительные аспекты этого изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение позволяет предоставить частному пользователю информацию о пропускной способности, что позволяет частному пользователю выгодно осуществлять информированное и эффективное использование возможностей полосы частот. Дополнительные конкретные преимущества поясняются в последующем описании, иллюстрируемом чертежами.

Краткое описание чертежей

На чертеже приведена иллюстрация системы связи, соответствующей настоящему изобретению.

Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Ниже описан конкретный вариант осуществления изобретения, приведенный в качестве примера. На чертеже показана система радиосвязи 100, включающая пользовательские станции 102, 104 и 106, и базовую станцию (БС) 110 радиосвязи. В этом примере каждая пользовательская станция 102, 104 и 106 является мобильной станцией, более конкретно мобильным телефоном с экраном дисплея. Каналы связи, образованные радиоканалами 122, 124 и 126, установлены между БС 110 и пользовательскими станциями 102, 104 и 106 соответственно. Географическая область, обслуживаемая БС 110, образует ячейку сотовой системы радиосвязи.

В рассматриваемом примере оператор системы связи 100 выполняет функцию провайдера полосы частот и ответственен за данную полосу частот системы связи, которая в этом примере соответствует всей полосе частот, обеспечиваемой БС 110 посредством ее радиоканалов. Соответствующие пользователи пользовательских станций 102, 104 и 106 являются соответствующими частными пользователями данной полосы частот от БС 110, за которую отвечает оператор системы. В настоящем изобретении оператор системы связи 100 предоставляет разную величину данной полосы частот соответствующим частным пользователям данной полосы частот, то есть разная величина полосы частот будет использована при различных передачах от пользовательских станций 102, 104 и 106.

В рассматриваемом примере БС 110 соединена с центром коммутации мобильных услуг (ЦКМ) 120, который, в свою, очередь соединен с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТСОП) 130. КТСОП может быть соединена с любой другой информационной сетью или сетью связи, например с сетью Интернет. Пользователи или провайдеры услуг могут соединяться с системой связи через КТСОП 130 или альтернативно через интерфейс, соединенный непосредственно с ЦКМ 120 или БС 110.

Кроме того, следует иметь в виду, что настоящее изобретение применимо к другим вариантам конфигурации системы связи или сети или компонентам сети, спроектированным в разных форматах иерархии, доступа и взаимного соединения, в системах связи с обработкой данных, таких как UMTS. Также следует иметь в виду, что согласно конкретной конфигурации сети и иерархии, будут использоваться альтернативные компоненты системы, выполняющие другие функции по сравнению с БС 110, ЦКМ 120 и КТСОП 130. Например, сети, такие как сети UMTS, могут включать сеть данных общего пользования вместо КТСОП и могут включать пакетный коммутатор мобильных услуг вместо ЦКМ. В принципе данное изобретение применимо к любой сети связи, включая глобальную сеть, состоящую из субсетей, конфигурированных в параллельном и/или суперпозиционном иерархическом логическом формате, в которой провайдер полосы частот предоставляет полосу частот по цепочке предоставления услуг к своим частным пользователям, которые требуют разных соответствующих величин полосы частот.

Способ, согласно рассматриваемому варианту осуществления, включает этап определения параметра доступности полосы частот относительно упомянутой данной полосы частот. Доступная полоса частот в конкретное время определяется как разница между общей данной полосой частот, которая может поддерживаться, в данном случае БС 110, и полосой частот, уже используемой в это время. Альтернативным термином для доступной полосы частот является "мгновенная полоса частот". В упрощенной версии настоящего примера предположим, что только пользовательская станция 102 в это конкретное время осуществляет связь в канале трафика, таким образом полоса частот, используемая в это конкретное время, есть полоса частот, используемая пользовательской станцией 102. Следовательно, доступная полоса частот в это конкретное время определяется соответственно как разница между двумя вышеописанными величинами. Это значение выражает простейшую форму параметра доступности полосы частот относительно данной полосы частот. Однако более предпочтительная форма параметра доступности полосы частот включает данные, относящиеся к величине полосы частот, которая уже была предоставлена определенным частным пользователям. В этом примере предположим, что пользовательская станция 104 запросила канал связи и что оператор системы предоставил определенную полосу частот для установления этого канала. Тогда в этом случае параметр доступности полосы частот определяется в форме зависимой от времени функции, включающей как действующее использование пользовательской станцией 102, так и предстоящее использование пользовательской станцией 104. Ясно, что при применении настоящего изобретения специалисты выберут форму параметра доступности полосы частот согласно коммерческим и техническим требованиям конкретной рассматриваемой системы.

В рассматриваемом варианте осуществления средство для определения параметра доступности полосы частот относительно упомянутой данной полосы частот, как описано выше, показано как элемент 140 на чертеже, и состоит из отдельного блока обработки, содержащего электронные схемы и расположенного в ЦКМ 120. Однако следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления настоящего изобретения такое средство может быть выполнено в форме программного обеспечения, альтернативных аппаратных средств, средства ручного ввода или комбинации любых из вышеописанных средств. Также блок, в виде которого реализовано такое средство, может находиться в других частях системы связи, например в БС 110, или даже может состоять из разных составных частей, распределенных во множестве местоположений в пределах системы.

Способ, соответствующий рассматриваемому варианту осуществления, включает этап определения параметра трафика относительно трафика, ожидающего использования упомянутой данной полосы частот. В настоящем примере трафик, ожидающий использования данной полосы частот, представляет собой трафик, который должна передать пользовательская станция 106. Для ясности проводится различие между трафиком, ожидающим использования данной полосы частот, примером которого является трафик пользовательской станции 106, который отличается тем, что оператор системы не зафиксировал распределение полосы частот этому трафику, и трафиком пользовательской станции 104, который, как было описано выше, хотя еще не передан, однако включен в определение параметра доступности полосы частот, поскольку он характеризуется как трафик, который система фиксирует как необходимый для поддержки.

В рассматриваемом варианте осуществления параметр трафика является функцией уровня упомянутого трафика, ожидающего возможности использования упомянутой данной полосы частот. В данном простом случае параметр трафика таким образом представлен данными, соответствующими уровню трафика, который должен передаваться пользовательской станцией 106. Следует иметь в виду, что в других более сложных вариантах реализации данные будут соответствовать многим пользовательским станциям и будут обрабатываться с использованием соответствующих методов обработки.

В рассматриваемом варианте осуществления средство для определения параметра трафика относительно упомянутой данной полосы частот, как описано выше, показано как элемент 150 на чертеже и состоит из отдельного блока обработки, содержащего электронные схемы и расположенного в БС 110. Однако следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления настоящего изобретения такое средство может быть использовано в форме программного обеспечения, альтернативных аппаратных средств, средства ручного ввода или комбинации любых из вышеописанных средств. Также блок, реализующий такое средство, может находиться в других частях системы связи, например в ЦКМ 120, или может состоять из разных составных частей, распределенных во множестве местоположений в пределах системы.

В альтернативном варианте осуществления параметр трафика представляет собой функцию приоритета упомянутого трафика, ожидающего использования упомянутой данной полосы частот. Приоритет определяется через критичность задержки трафика, ожидающего использования в системе, например, он может быть выражен через величину, обратную допустимому времени запаздывания. Что касается рассматриваемого примера, параметр трафика определяется в соответствии с параметром, который присваивает высший приоритет взвешивания трафику пользовательской станции 106, если этот трафик включает в себя речь, и низший приоритет, если трафик пользовательской станции 106 должен состоять из текстовых данных.

В дополнительном альтернативном варианте осуществления параметр трафика представляет собой функцию уровня упомянутого трафика, ожидающего использования упомянутой данной полосы частот, и является функцией приоритета упомянутого трафика, ожидающего использования упомянутой данной полосы частот. Таким образом, функции, описанные выше, объединяются в одну. Специфические программы или алгоритмы, обеспечивающие такое комбинированное определение, также будут выбраны специалистами в соответствии с требованиями конкретных рассматриваемых систем.

В вариантах осуществления, описанных выше, в которых параметр трафика является функцией исключительно или частично приоритета ожидающего трафика, дополнительный вариант выбора состоит в том, что функция приоритета упомянутого трафика, ожидающего использования упомянутой данной полосы частот, вычисляется нелинейным образом относительно времени ожидания соответствующими компонентами упомянутого трафика, чтобы использовать упомянутую данную полосу частот. Возможный пример состоит в том, что длинное текстовое сообщение может первоначально быть некритичным относительно задержки, так что оно может быть послано в любое время в пределах, например, периода в четыре часа, но, с другой стороны, когда передача была начата, в высшей степени критично, чтобы передача была закончена в последующий период времени, например за пять минут. Альтернативно независимо от ограничения разрешенных задержек нелинейный приоритет по времени может быть запрограммирован в функцию приоритета так, чтобы гарантировать, что высокий приоритет присваивается сообщениям, когда большая часть их содержимого уже передана, так чтобы избежать напрасного повторения всего сообщения в случае, когда только последняя малая часть его не была передана из-за того, что у нее был низкий приоритет.

Способ в каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления также включает этап передачи информации о пропускной способности к упомянутому частному пользователю, причем упомянутая информация о пропускной способности содержит упомянутый параметр доступности полосы частот и упомянутый параметр трафика. Возможно объединение параметра доступности полосы частот и параметра трафика перед передачей к частному пользователю. В рассматриваемом примере информация о пропускной способности передается к частной пользовательской станции 108. Средство для передачи информации о пропускной способности к упомянутому частному пользователю, в котором упомянутая информация о пропускной способности содержит упомянутый параметр доступности полосы частот и упомянутый параметр трафика, как описано выше, показано как элемент 160 на чертеже, и состоит из отдельного блока обработки, содержащего электронные схемы и связанное радиопередающее оборудование и расположенного в БС 110. Однако следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления настоящего изобретения такое средство может использовать программное обеспечение, альтернативные аппаратные средства, средство ручного ввода или комбинацию любых из вышеописанных средств. Также блок, реализующий такое средство, может состоять из разных составных частей, распределенных во множестве местоположений в пределах системы.

В принципе одна из возможностей, предоставленная частному пользователю ресурса полосы частот информацией о пропускной способности, предоставленной ему, согласно настоящему изобретению, заключается в том, что он может принять решение, желает ли он при конкретных обстоятельствах, представленных данной информацией о пропускной способности, продолжить осуществление связи или, возможно, он желает подождать до тех пор, пока она сможет осуществляться при более низкой стоимости вследствие большей доступной пропускной способности в более позднее время.

Согласно настоящему изобретению, частные пользователи с простыми приложениями будут использовать вышеописанную информацию о пропускной способности на уровне канала общих параллельных сетевых конфигураций для использования простых пакетных планировщиков. Частные пользователи, чей трафик будет состоять из более сложных мультимедийных приложений, будут использовать вышеописанную информацию о пропускной способности вместе с алгоритмами для удовлетворения своих требований к системе связи при более высокой эффективности и пониженной стоимости. Для обеспечения этого могут быть предусмотрены средства передачи параметров уровней применения как в пункте источника провайдеров информации, так и в станциях конечных пользователей. Это средство может состоять из Интерфейсов Прикладного Программирования, которые позволят авторам прикладных программ написать соответствующее программное обеспечение для более интенсивного использования информации о пропускной способности. Такие алгоритмы определяют, как долго можно держать в очереди или задерживать элементы сообщения перед тем, как станет необходимым послать их, таким образом позволяя сообщениям с более высоким приоритетом использовать ресурс полосы частот, а также обеспечить максимальное использование доступной полосы частот.

В дополнение к вышеописанным параметрам провайдер полосы частот может также передавать частным пользователям стоимостные параметры. Это обеспечит информацию о том, как изменяется стоимость передачи. Также дополнительные преимущества обеспечиваются настоящим изобретением, когда оно используется совместно со способом и устройством для предоставления услуги в системе связи, описанными в совместно поданной заявке GB 9816585.3 на патент авторов настоящего изобретения под названием "Предоставление услуги в системе связи".

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в сотовой системе радиосвязи. Способ предоставления информации о пропускной способности заключается в том, что в системе связи, в которой провайдер полосы частот, ответственный за данную полосу частот системы связи (100), предоставляет разные величины данной полосы частот соответствующим частным пользователям, определяют параметр доступности полосы частот, определяют параметр трафика и передают информацию о пропускной способности к частному пользователю, причем информация о пропускной способности содержит параметр доступности полосы частот и параметр трафика. Также заявлено соответствующее устройство для системы связи. Технический результат - повышение эффективности использования доступной полосы частот. 2 н. и 10 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ предоставления информации о пропускной способности в системе связи (100), в которой провайдер полосы частот, ответственный за данную полосу частот упомянутой системы связи (100), предоставляет разные величины данной полосы частот соответствующим частным пользователям данной полосы частот, причем способ отличается тем, что включает этапы определения параметра доступности полосы частот относительно данной полосы частот, определения параметра трафика относительно трафика, ожидающего использования данной полосы частот, и передачи информации о пропускной способности к частному пользователю, причем упомянутая информация о пропускной способности содержит параметр доступности полосы частот и параметр трафика.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметр трафика является функцией уровня трафика, ожидающего использования данной полосы частот.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметр трафика является функцией приоритета трафика, ожидающего использования данной полосы частот.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметр трафика является функцией уровня трафика, ожидающего использования данной полосы частот, и функцией приоритета трафика, ожидающего использования данной полосы частот.5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что функция приоритета трафика, ожидающего использования данной полосы частот, вычисляется нелинейным образом относительно времени ожидания для соответствующих компонентов трафика, ожидающего использования данной полосы частот.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что система связи представляет собой систему радиосвязи.7. Устройство для предоставления информации о пропускной способности в системе связи (100), в которой провайдер полосы частот, ответственный за данную полосу частот системы связи (100), предоставляет разные величины данной полосы частот соответствующим частным пользователям данной полосы частот, причем указанное устройство отличается тем, что содержит средство для определения параметра доступности полосы частот относительно данной полосы частот, средство для определения параметра трафика относительно трафика, ожидающего использования данной полосы частот, и средство для передачи информации о пропускной способности к частному пользователю, причем информация о пропускной способности содержит параметр доступности полосы частот и параметр трафика.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что параметр трафика является функцией уровня трафика, ожидающего использования данной полосы частот.9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что параметр трафика является функцией приоритета трафика, ожидающего использования данной полосы частот.10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что параметр трафика является функцией уровня трафика, ожидающего использования данной полосы частот, и функцией приоритета трафика, ожидающего использования данной полосы частот.11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что функция приоритета трафика, ожидающего использования данной полосы частот, вычисляется нелинейным образом относительно времени для соответствующих компонентов трафика, ожидающих использования данной полосы частот.12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что система связи (100) представляет собой систему радиосвязи.