Управление Пакетной передачей между КБС и БС
1. Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение в целом касается пакетной передачи данных в сети мобильной связи, а конкретнее - устройства и способа для управления пакетной передачей данных между контроллером базовой станции (КБС, BSC) и базовой приемопередающей системой (базовой станцией, БПС, BTS).
2. Уровень техники
Вообще, сеть мобильной связи, такая как CDMA-2000 (Множественный доступ с кодовым разделением каналов - 2000), WCDMA (Широкополосный Множественный доступ с кодовым разделением каналов, также известный как UMTS (Универсальная Мобильная Система Дальней Связи)), GPRS (Технология беспроводной передачи пакетных данных), и CDMA-2000 1xEV-DO (Первый вариант развитие формата CDMA-2000, обеспечивающий передачу данных) сети, включает в себя контроллер базовой станции (BSC) и базовую приемопередающую систему (BTS). Такая сеть мобильной связи типично обеспечивала мобильному абоненту (абоненту сети мобильной связи) только услугу голосовой связи, но недавно проявляется тенденция поддержания, наряду с услугой голосовой связи, услуги передачи пакетных данных.
Фиг. 1 поясняет конфигурацию типичной (обычной) сети мобильной связи, которая обеспечивает мобильного абонента как услугой голосовой связи, так и услугой передачи пакетных данных. Обращаясь к Фиг. 1, сеть мобильной связи включает в себя мобильные станции (МС) 11 и 12, базовые приемопередающие системы (BTS) 20 и 30, соединенные с мобильными станциями 11 и 12 беспроводной связью, обеспечивающей с ними радиосвязь, и контроллер 40 базовой станции (BSC), соединенный по кабельным коммуникациям с базовыми приемопередающим системам 20 и 30 для обеспечения проводной связи с ними. Контроллер 40 базовой станции соединен с центром 50 коммутации мобильной связи (ЦКМС) и шлюзом (межсетевым интерфейсом) 60. Центр 50 коммутации мобильной связи соединен с телефонной коммутируемой сетью общего пользования (ТКОП, PSTN), а шлюз 60 связан с Интернет/КСДОП (коммутируемая сеть передачи данных общего пользования, PSDN). Поэтому, когда мобильная станция 11 соединена с ТКОП через центр 50 коммутации мобильной связи под управлением контроллера 40 базовой станции, мобильная станция 11 обеспечивается услугой голосовой связи. Когда мобильная станция 11 соединена с Интернет/КСДОП через шлюз 60, мобильная станция 11 обеспечивается услугой передачи пакетных данных.
Базовые приемопередающие системы 20 и 30 включают в себя соответственно диспетчеры 21 и 31 РЧ (Радиочастоты). Контроллер 40 базовой станции включает в себя SDU/RLP (БВР/ПРЛ, Блок выбора и распределения/Протокол радиолинии) 41. Диспетчеры 21 и 31 РЧ предусмотрены для того, чтобы способствовать эффективному использованию радиоресурсов приемопередающими системами 20 и 30, а также содействовать правильному разделению между пользователями ограниченных радиоресурсов. SDU предусмотрен для передачи трафика (потока обмена данными) к множеству базовых приемопередающих систем, и для объединения данных от одной и той же МС, полученных от множества базовых приемопередающих систем. Необязательно, SDU может также быть дополнительно включен в шлюз 60, и выполнять ту же самую функцию. Однако здесь SDU включен в контроллер 40 базовой станции. RLP (ПРЛ) предусматривается для преобразования трафика пакетных данных, принятого от шлюза 60 в формат фреймов (кадров, блоков данных) протокола защиты от ошибок, и передачи его на базовые приемопередающие системы 20 и 30. Здесь должно быть отмечено, что базовые приемопередающие системы 20 и 30 имеют ограниченный размер буфера для пользователей. Поэтому, в случае если объем трафика, переданного от контроллера 40 базовой станции на базовые приемопередающие системы 20 и 30, больше отведенного соответствующим пользователям, неизбежно происходит потеря трафика в базовых приемопередающих системах 20 и 30. Из-за потери трафика в течение сеанса связи между контроллером 40 базовой станции и базовыми приемопередающими системами 20 и 30, процедура повторной передачи между мобильной станцией (здесь, в виде примера, мобильная станция 11) и контроллером 40 базовой станции выполнена посредством функции защиты от ошибок (например, посредством функции устранения ошибок ПРЛ). Процедура повторной передачи вызывает задержку передачи и уменьшение эффективности использования радиоресурсов. Кроме того, мобильная станция может выполнить отключение во время перемещения между базовыми приемопередающими системами. Поэтому во время сеанса передачи с чрезмерным трафиком мобильная станция может иногда отвергать трафик, приводя к уменьшению эффективности соединения, использованного для передачи трафика между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой.
Типичный процесс управления пакетной передачей данных между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой, предложенный для решения вышеупомянутых проблем, изображен на Фиг. 2 и 3. В следующем далее описании предполагается, что процесс управления пакетной передачи данных осуществлен между контроллером 40 базовой станции и базовой приемопередающей системой 20 по Фиг. 1. Использованный здесь термин "BSC_BUF" обозначает количество (в дальнейшем упоминаемое как "буферированное количество") трафика пакетных данных, сохраненное во внутреннем буфере контроллера 40 базовой станции, а термин "BTS_BUF" обозначает количество (в дальнейшем упоминаемое как "буферированное количество") трафика пакетных данных, сохраненное во внутреннем буфере базовой приемопередающей системы 20. Кроме того, термин "BTS_Q_SIZE" обозначает максимально возможное количество доступного трафика пакетных данных, которое может быть сохранено во внутреннем буфере базовой приемопередающей системы 20. То есть "BSC_BUF" представляет собой текущий размер внутреннего буфера контроллера 40 базовой станции, "BTS_BUF" представляет собой текущий размер внутреннего буфера базовой приемопередающей системы 20, а "BTS_Q_SIZE" представляет собой максимальный размер внутреннего буфера базовой приемопередающей системы 20.
Фиг. 2 поясняет процедуру управления контроллером базовой станции пакетной передачей данных в соответствии с известным уровнем техники. Обращаясь к Фиг. 2, контроллер 40 базовой станции ожидает получения трафика пакетных данных от шлюза 60 или ожидает отчета (сообщения) от базовой приемопередающей системы 20 о буферированном количестве (Шаг S201). После приема сообщения о буферированном количестве от базовой приемопередающей системы 20, контроллер 40 базовой станции обновляет полученным значением буферированного количества текущую величину буфера BTS_BUF базовой приемопередающей системы 20 (Шаг S209).
После получения трафика пакетных данных от шлюза 60, контроллер 40 базовой станции сохраняет полученный трафик в своем внутреннем буфере (Шаг S203), и увеличивает текущую величину буфера BSC_BUF контроллера базовой станции на количество принятого трафика (Шаг S204). Если текущая величина буфера BTS_BUF базовой приемопередающей системы 20 меньше, чем максимальный размер буфера BTS_Q_BUF, выделенный соответствующему пользователю базовой приемопередающей системой 20 ("Да" на Шаге S205), контроллер 40 базовой станции передает на базовую приемопередающую систему 20 такое наибольшее количество трафика, которое базовая приемопередающая система 20 может сохранить в свободном внутреннем буфере, то есть столько, сколько может быть размещено исходя из величины(BTS_Q_SIZE - BTS_BUF) (Шаг S206). После передачи трафика на базовую приемопередающую систему 20, контроллер 40 базовой станции уменьшает текущее значение BSC_BUF в контроллере базовой станции на переданное количество трафика (Шаг S207).
Если BTS_BUF равен BTS_Q_SIZE, это означает, что доступное для передачи количество трафика достигло предела ("Нет" на Шаге S205), поэтому контроллер 40 базовой станции ожидает, пока BTS_BUF не станет меньше, чем BTS_Q_SIZE (Шаг S201). После приема сообщения от базовой приемопередающей системы 20 о том, что BTS_BUF меньше чем BTS_Q_SIZE, контроллер 40 базовой станции посылает на базовую приемопередающую систему 20 такое количество трафика, которое базовая приемопередающая система 20 может сохранить в свободном внутреннем буфере (Шаг S206).
На Фиг. 3 показана процедура отправки базовой приемопередающей системой управляющего сообщения с информацией о текущем размере буфера в соответствии с предшествующим уровнем техники. Обращаясь к Фиг. 3, базовая приемопередающая система 20 ожидает наступления времени передачи управляющего сообщения (Шаг S301). Если это время передачи управляющего сообщения наступило ("Да" в Шаге S302), базовая приемопередающая система 20 посылает контроллеру 40 базовой станции управляющее сообщение, содержащее значения BTS_BUF и BTS_Q_SIZE (Шаг S303). Здесь "время передачи управляющего сообщения" может быть либо предварительно установленным периодом, либо временем, когда трафик передан на контроллер 40 базовой станции. Когда трафик передан на контроллер 40 базовой станции, информация BTS_BUF о текущем размере буфера BTS передана в виде внутриполосной информации соответствующего трафика.
На Фиг. 4 изображена процедура обмена пакетными данными между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой в соответствии с известным уровнем техники. Здесь предполагается, что BTS_Q_SIZE равен 64 пакетам, а BTS_BUF первоначально пустой.
Обращаясь к Фиг. 4, если предположено, что контроллер 40 базовой станции получил 64 пакета от шлюза 60 (Шаг 40a), контроллер 40 базовой станции сохраняет полученные пакеты в своем внутреннем буфере и затем увеличивает значение BSC_BUF до 64. Здесь, так как число сохраненных (или накопленных) в базовой приемопередающей системе 20 на данный момент пакетов равно 0, контроллер 40 базовой станции решает, что он может отправить 64 пакета и, основываясь на этом решении, отправляет 64 пакета на базовую приемопередающую систему 20 (Шаг 40b). Эти 64 пакета, переданные контроллером 40 базовой станции, принимаются базовой приемопередающей системой 20 (Шаг 40c). После получения 64 пакетов, базовая приемопередающая система 20 сообщает об увеличении текущего размера буфера BTS_BUF базовой приемопередающей системы до 64 пакетов, отправляя управляющее сообщение в предварительно установленное время передачи управляющего сообщения (Шаг 40d). После получения управляющего сообщения от базовой приемопередающей системы 20, контроллер 40 базовой станции устанавливает значение текущего размера буфера базовой приемопередающей системы BTS_BUF равным 64 пакетам. Здесь, так как текущий размер буфера BTS BTS_BUF идентичен максимальному размеру буфера BTS BTS_Q_SIZE, контроллер 40 базовой станции распознает, что он больше не может отправлять пакеты.
На этой стадии, если получены 64 новых пакета, контроллер 40 базовой станции сохраняет 64 новых пакета в своем внутреннем буфере, и затем обновляет значение текущего размера буфера BSC BSC_BUF (Шаг 40e). Здесь, так как значение текущего размера буфера BTS BTS_BUF равно 64 пакетам (то есть, максимальному размеру буфера BTS), контроллер 40 базовой станции находится в состоянии ожидания, не отправляя 64 новых пакета.
Затем базовая приемопередающая система 20 отправляет 32 пакета на мобильную станцию 11 (Шаг 40f) и сообщает контроллеру 40 базовой станции, что текущий размер буфера BTS равен 32 пакетам (Шаг 40g). Тогда контроллер 40 базовой станции решает, что возможное для передачи на базовую приемопередающую систему 20 количество пакетов увеличилось до 32 пакетов, и, основываясь на этом решении, отправляет 32 из числа 64 новых пакетов, сохраненных во внутреннем буфере, на базовую приемопередающую систему 20.
Процедура отправки пакетных данных по Фиг. 4 была описана для случая, когда контроллер 40 базовой станции и базовая приемопередающая система 20 находятся в обычном режиме. Однако существует ситуация, когда контроллер 40 базовой станции и базовая приемопередающая система 20 находятся в нестандартном режиме. Например, пакет, переданный контроллером 40 базовой станции может достигнуть базовой приемопередающей системы 20 с большой задержкой доставки, вследствие задержки связи или буферизации между контроллером 40 базовой станции и базовой приемопередающей системой 20. Процедура пакетной передачи данных между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой для этого случая показана на Фиг. 5.
Фиг. 5 поясняет модифицированную процедуру обмена пакетными данными между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой в соответствии с предыдущим уровнем техники. Здесь снова предполагается, что BTS_Q_SIZE равен 64 пакета, и BTS_BUF первоначально пустой.
Обращаясь к Фиг. 5, если предположить, что контроллер 40 базовой станции получил 64 пакета от шлюза 60 (Шаг 50a), контроллер базовой станции 40 сохраняет полученные пакеты в своем внутреннем буфере, и затем увеличивают значение BSC_BUF до 64. Здесь, так как контроллер 40 базовой станции может передать 64 (=BTS_Q_SIZE [64] - BTS_BUF [0]) пакета, то он отправляет 64 пакета базовой приемопередающей системе 20 (Шаг 50b).
В некоторых случаях, прежде чем переданные 64 пакета достигают базовой приемопередающей системы 20, или прежде, чем BTS_BUF иным способом будет обновлен в BSC, контроллер 40 базовой станции может получить 64 новых пакета (Шаг 50c). После получения новых пакетов, контроллер 40 базовой станции вычисляет доступную емкость базовой приемопередающей системы 20. В этом случае, так как посланные 64 пакета еще не достигли базовой приемопередающей системы 20, и таким образом BTS_BUF в BSC все еще показывает, что он равен 0, контроллер 40 базовой станции ошибочно решает, что BTS_BUF равен 0. Поэтому контроллер базовой станции 40 вычисляет, что величина трафика, которую базовая приемопередающая система 20 может дополнительно получить, равна 64 (=BTS_Q_SIZE [64] - BTS_BUF [0]), и затем, посылает полученные 64 новых пакета на базовую приемопередающую систему 20 (Шаг 50d).
Соответственно, базовая приемопередающая система 20 получает дополнительные 64 пакета, переданные на шаге 50d в дополнение к 64 пакетам, переданным на шаге 50b. В этом случае количество пакетов, полученных базовой приемопередающей системой 20 превышает максимальный размер внутреннего буфера базовой приемопередающей системы 20, то есть, превышает предел в 64 пакета. Это вызывает переполнение внутреннего буфера базовой приемопередающей системы 20, поэтому между мобильной станцией 11 и контроллером 40 базовой станции (конкретнее, SDU/RLP 41) происходит повторная передача, приводя к снижению эффективности использования радиоресурсов, а также возникает задержка распространения вследствие повторной передачи. Такие проблемы становятся серьезными в частности, когда на базовую приемопередающую систему осуществляется передача трафика без необходимости в режиме передачи обслуживания мобильной системы связи.
Краткое изложение сущности изобретения
Поэтому задача данного изобретения состоит в реализации устройства и способа для управления пакетной передачей данных между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой в подвижной системе связи.
Другой задачей данного изобретения является обеспечение устройства и способа для исключения переполнения внутреннего буфера базовой приемопередающей системы во время обмена пакетными данными между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой в сети мобильной связи.
Еще одна задача данного изобретения состоит в обеспечении устройства и способа для предотвращения снижения эффективности использования радиоресурсов вследствие повторной передачи пакетных данных от контроллера базовой станции на базовую приемопередающую систему в сети мобильной связи.
Есть еще одна задача данного изобретения, состоящая в обеспечении устройства и способа для предотвращения задержки распространения, вызванной повторной передачей пакетных данных во время обмена пакетными данными между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой в сети мобильной связи.
И, наконец, существует еще одна задача данного изобретения, состоящая в обеспечении устройства и способа для точного определения количества пакетов данных, переданных контроллером базовой станции на базовую приемопередающую систему в сети мобильной связи.
Для решения вышеупомянутых и других задач, данное изобретение предлагает устройство и способ для управления BSC, обеспечивающего отправку такого количества пакетных данных, которое может быть сохранено в буфере BTS. BTS с буфером временно сохраняет пакетные данные, полученные от BSC для передачи на мобильную станцию.
В соответствии с первым вариантом данного изобретения обеспечивается способ для управления в контроллере базовой станции (BSC) пакетной передачей данных на базовую приемопередающую систему (BTS) в сети мобильной связи, включающей в себя BSC, получающий пакеты данных, и BTS с буфером для сохранения пакетов данных, принятых от BSC для передачи на мобильную станцию. Способ включает в себя, сравнение, после получения BSC пакетов данных, размера буфера с количеством пакетов данных, переданных от BSC на BTS, но еще не переданных от BTS на мобильную станцию, и отправку полученных пакетов данных на BTS, если размер буфера больше количества непереданных пакетов данных.
В соответствии со вторым вариантом данного изобретения обеспечивается способ для управления пакетной передачей данных между контроллером базовой станции (BSC) и базовой приемопередающей системой (BTS) в сети мобильной связи, включающей в себя BSC, получающий пакеты данных, и BTS с буфером для сохранения пакетов данных, полученных от BSC для передачи на мобильную станцию. Способ содержит отправку от BTS на BSC сообщения о количестве пакетов данных, полученных от BSC и затем переданных на мобильную станцию; вычисление в BSC количества пакетов данных, переданных от BSC на BTS, но еще не переданных от BTS на мобильную станцию, основываясь на сообщенном количестве пакетов данных; сравнение в BSC, после получения пакетов данных, размера буфера с количеством непереданных пакетов данных; и отправку полученных пакетов данных от BSC на BTS, если размер буфера больше количества непереданных пакетов данных.
В соответствии с третьим вариантом данного изобретения обеспечивается способ для вычисления количества пакетов данных, переданных контроллером базовой станции (BSC) на базовую приемопередающую систему (BTS) в сети мобильной связи, включающей в себя получающий пакеты данных BSC, и BTS с буфером для сохранения пакетов данных, принятых от BSC, для передачи на мобильную станцию. Способ содержит отправку от BTS на BSC сообщения о первом числе, представляющем собой количество пакетов данных, переданных от BTS на мобильную станцию, и втором числе, представляющем собой количество пакетов данных, сохраненных в буфере; если первое число и второе число оба равны нулю (0), определение в BSC, равно ли третье число, представляющее собой количество пакетов данных, переданных от BSC на BTS на момент времени предыдущего сообщения, но еще не переданных от BTS на мобильную станцию, четвертому числу, представляющему собой количество пакетов данных, переданных от BSC на BTS на момент времени текущего сообщения, но еще не переданных от BTS на мобильную станцию; и присвоение количеству пакетов данных переданных от BSC к BTS нулевого значения, если третье число равно четвертому числу.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и преимущества данного изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого совместно с сопровождающими чертежами, на которых:
Фиг. 1 иллюстрирует конфигурацию типичной сети мобильной связи;
Фиг. 2 иллюстрирует процедуру управления пакетной передачей данных контроллером базовой станции в соответствии с известным уровнем техники;
Фиг. 3 иллюстрирует процедуру отправки управляющего сообщения с информацией о размере буфера базовой приемопередающей системой в соответствии с предшествующим уровнем техники;
Фиг. 4 иллюстрирует процедуру обмена пакетными данными между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой в соответствии с предшествующим уровнем техники;
Фиг. 5 иллюстрирует измененную процедуру обмена пакетными данными между контроллером базовой станции и базовой приемопередающей системой в соответствии с предшествующим уровнем техники;
Фиг. 6 - подробное изображение структуры контроллера базовой станции, показанного на Фиг. 1, к которому применяется данное изобретение;
Фиг. 7 - подробное изображение структуры базовой приемопередающей системы, показанной на Фиг. 1, к которой применяется данное изобретение;
Фиг. 8 - подробное изображение структуры канальной карты, показанной на Фиг. 7;
Фиг. 9 иллюстрирует запись пользователя в базовой приемопередающей системе в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения;
Фиг. 10 иллюстрирует процедуру управления пакетной передачей данных контроллером базовой станции в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения;
Фиг. 11 иллюстрирует процедуру передачи управляющего сообщения, включающего в себя информацию о количестве переданных базовой приемопередающей системой (BTS) пакетов в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения;
Фиг. 12 иллюстрирует процедуру обмена пакетными данными между контроллером базовой станции (BSC) и базовой приемопередающей системой (BTS) в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения;
Фиг. 13 иллюстрирует измененную процедуру обмена пакетными данными между контроллером базовой станции (BSC) и базовой приемопередающей системой (BTS) в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения;
Фиг. 14 иллюстрирует процедуру управления пакетной передачей данных контроллером базовой станции (BSC) в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения; и
Фиг. 15A и 15B изображают размеры буфера BTS, примененные к процедурам пакетной передачи данных согласно предыдущему уровню техники и согласно варианту выполнения данного изобретения, соответственно.
Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретения
Предпочтительные варианты реализации данного изобретения будут описаны далее со ссылками на сопровождающие чертежи. В нижеследующем описании хорошо известные функции или конструкции не описаны подробно, чтобы не усложнять описание изобретения ненужными деталями.
В следующем ниже описании процесс пакетной передачи данных согласно варианту выполнения данного изобретения применяется к сети мобильной связи, изображенной на Фиг. 1. Вариант реализации в соответствии с настоящим изобретением также может применяться к сетям стандартов IS-95A/B, GSM (Глобальная Система Мобильной Связи), IS-2000, WCDMA, UMTS, CDMA-2000 1xEV-DO, и GPRS. Процесс пакетной передачи данных согласно варианту реализации данного изобретения осуществлен контроллером базовой станции (конкретнее, SDU БВР, блоком выбора и распределения) и базовой приемопередающей системой в сети мобильной связи.
На Фиг. 6 изображена подробная структура контроллера базовой станции, показанного на Фиг. 1, к которому применяется данное изобретение. Обращаясь к Фиг. 6, контроллер 40 базовой станции включает в себя главный контроллер 410, линейный интерфейс (блок сопряжения каналов) 420, внутренний коммутатор BSC (или маршрутизатор) 430, линейный интерфейс 440 и процессор 41 SDU/RLP.
Главный контроллер 410 управляет всей работой контроллера 40 базовой станции. Линейный интерфейс 420 предназначен для соединения со шлюзом 60, в то время как линейный интерфейс 440 предназначен для соединения с базовой приемопередающей системой 20. Внутренний коммутатор 430 BSC распределяет трафик в контроллере 40 базовой станции. Часть процессора 41, являющаяся SDU (БВР, Блоком Выбора и Распределения) мультиплексирует/демультиплексирует трафик, переданный/полученный через два или более линий связи во время мягкого переключения сигналов связи (передачи обслуживания). Часть процессора 41, отвечающая за RLP (ПРЛ, Протокол радиолинии) поддерживает функцию устранения ошибок радиосвязи.
Хотя операция по управлению пакетной передачей данных, предложенная в соответствии с изобретением, может быть реализована посредством отдельных физических устройств, здесь будет предполагаться, что управление пакетной передачей данных реализуется программными средствами в процессоре 41 SDU/RLP. Программная реализация позволяет без изменения использовать модули существующего контроллера базовой станции.
Процессор 41 SDU/RLP поддерживает запись пользователя в соответствии с Фиг. 9 для осуществления работы согласно варианту реализации данного изобретения.
Обращаясь к Фиг. 9, запись пользователя состоит из полей Идентификатора пользователя, NUMTx_SDU2BTS, NUMTx_BTS2AIR, иQBTS_Q_PER_USER. Идентификатор пользователя является ключом записи, служащим для идентификации пользователя. NUMTx_SDU2BTS представляет собой количество пакетов, переданных контроллером 40 базовой станции (конкретнее, SDU 41) на базовую приемопередающую систему 20, но еще не переданных базовой приемопередающей системой 20 посредством радиосвязи, то есть на соответствующую мобильную станцию.NUMTx_BTS2AIR представляет собой количество пакетов, переданных по линии радиосвязи от базовой приемопередающей системы 20 на мобильную станцию 11.QBTS_Q_PER_USER представляет собой предельный размер буфера, выделенный соответствующему пользователю в базовой приемопередающей системе 20, то есть, размер внутреннего буфера, включенного для пакетной передачи на подвижную станцию 11.QBTS_Q_PER_USER является значением, заранее заданным контроллером 40 базовой станции, в то время какNUMTx_BTS2AIR является значением, сообщенным базовой приемопередающей системой 20 в предварительно установленное время передачи управляющего сообщения.
На Фиг. 7 изображена подробная структура базовой приемопередающей системы, показанной на Фиг. 1, к которой применяется данное изобретение. Хотя здесь будет принято считать базовой приемопередающей системой базовую приемопередающую систему 20 по Фиг. 1, другая базовая приемопередающая система 30 также имеют такую же структуру.
Обращаясь к Фиг. 7, базовая приемопередающая система 20 включает в себя главный контроллер 210, линейный интерфейс 220, внутренний коммутатор BTS (или маршрутизатор) 230, канальные карты 241-243, РЧ передатчик/приемник 250 и РЧ диспетчер 21.
Главный контроллер 210 управляет в целом работой базовой приемопередающей системы 20. Линейный интерфейс 220 предназначен для соединения с контроллером 40 базовой станции. РЧ приемник/передатчик 250 предназначен для обмена данными и управляющими сигналами с мобильной станцией 11. Внутренний коммутатор 230 BTS определяет маршрут трафика в базовой приемопередающей системе 20. РЧ диспетчер 21 обеспечивает эффективное управление радиоресурсами. РЧ диспетчер 21 может быть либо независимым процессором, как показано, либо быть программно реализован в канальных картах 241-243.
Процесс управления пакетной передачей данных, предложенный данным изобретением может быть реализован посредством отдельного физического устройства, но здесь предполагается, что процесс управления пакетной передачей данных реализован программно в канальных картах 241-243. Программная реализация позволяет без изменения использовать модули существующей базовой приемопередающей системы.
На Фиг. 8 изображена подробная структура канальной карты (платы), показанной на Фиг. 7. Хотя канальная карта здесь будет рассматриваться на примере канальной карты 241, остальные канальные карты 242-243 имеют такую же конструкцию.
Обращаясь к Фиг. 8, канальная карта (плата) 241 включает в себя интерфейс 24-1 ввода-вывода, главный процессор 24-2, запоминающее устройство (память) 24-3, модулятор 24-4 и демодулятор 24-5.
Интерфейс 24-1 ввода-вывода предназначен для соединения с внутренним коммутатором 230 BTS. Модулятор 24-4 модулирует данные и управляющие сигналы, которые должны быть переданы на мобильную станцию 11 посредством РЧ передатчика 251. Демодулятор 24-5 демодулирует данные и управляющие сигналы, полученные от мобильной станции 11 посредством РЧ передатчика 252. Запоминающее устройство 24-3 включает в себя внутренний буфер для приема пакетных данных, которые должны быть переданы на мобильную станцию 11, от контроллера 40 базовой станции, и буферизации (или временного хранения) полученных пакетных данных. Кроме того, запоминающее устройство 24-3 может хранить различную управляющую информацию. Главный процессор 24-2 управляет процессом пакетной передачи данных в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения. Главный процессор 24-2 может выполнять функцию РЧ диспетчера 21, показанного на Фиг. 7.
На Фиг. 10 показана процедура управления пакетной передачей данных контроллером базовой станции согласно варианту выполнения данного изобретения. Хотя эта процедура управления пакетной передачей данных в этом варианте выполнения осуществлена SDU процессором 41 контроллера 40 базовой станции (BSC), показанного на Фиг. 6, предполагается, для удобства пояснения, что процедура осуществлена BSC 40.
Обращаясь к Фиг. 10, на шаге 1001, BSC 40 ожидает приема трафика пакетных данных от шлюза 60 или приема управляющего сообщения от базовой приемопередающей системы (BTS) 20. Если на шаге 1002 определено, что трафик пакетных данных (в дальнейшем для краткости называемый "пакет") получен от шлюза 60, BSC 40 на шаге 1003 сохраняет полученный пакет в своем внутреннем запоминающем устройстве. Затем, на шаге 1004, BSC 40, используя значениеQBTS_Q_PER_USER и значение NUMTX_SDU2BTS, вычисляет количество доступных пакетов, которые могут быть переданы на BTS 20. Если на шаге 1004 значениеQBTS_Q_PER_USER больше значенияNUMTX_SDU2BTS, BSC 40 на шаге 1005 отправляет к BTS 20 столько пакетов, сколько составляет разностьQBTS_Q_PER_USER -NUMTX_SDU2BTS. ЗначениеQBTS_Q_PER_USER является величиной, указывающей размер внутреннего буфера BTS 20. ЗначениеNUMTX_SDU2BTS является величиной, представляющей собой количество пакетов, которое BSC 40 отправил к BTS 20, но BTS 20 еще не передал по радиосвязи на мобильную станцию, и значениеNUMTX_SDU2BTS включено в управляющее сообщение, сообщенное (переданное) от BTS 20. После отправки пакета на BTS 20, BSC 40 увеличивает значениеNUMTX_SDU2BTS на количество пакетов, переданных на BTS (шаг 1006). То естьNUMTX_SDU2BTS представляет собой количество пакетов, переданных от BSC 40 на BTS 20.
Если на шаге 1007 определено, что от BTS 20 получено управляющее сообщение, BSC 40 извлекает включенную в полученное управляющее сообщение информацию о количестве пакетов, переданных на шаге 1008 от BTS 20 на мобильную станцию 11 по линии радиосвязи, и на шаге 1009 обновляетNUMTX_BTS2AIR до полученного значения. После этого, на шаге 1010, BSC 40 вычисляетNUMTX_SDU2BTS, используя обновленное значениеNUMTX_BTS2AIR. Расчет выполнен обновлением NUMTX_SDU2BTS до значения (NUMTX_SDU2BTS -NUMTX_BTS2AIR). То есть, на шаге 1010, BSC 40 рассчитывает количество пакетов, сохраненных на данное время для отправки на BTS 20, подсчитывая количество оставшихся пакетов, вычитанием переданных на BTS пакетов, переданных на мобильную станцию 11 по линии радиосвязи из пакетов, переданных на BTS 20. После шага 1010, BSC 40 определяет на шаге 1011, пуст ли внутренний буфер BSC 40. Если внутренний буфер BSC 40 не пустой, это означает, что в нем остались пакеты, которые должны быть переданы на BTS 20. В этом случае, BSC 40 переходит к шагу 1004, на котором он определяет количество доступных для передачи на BTS 20 пакетов, а затем на шаге 1005, отправляет пакеты в количестве, равном числу доступных пакетов. Так как значениеNUMTX_BTS2AIR является временно использованным значением, в фактической реализации можно использовать одно поле значения управляющего сообщения, переданного от BTS 20 на BSC 40 без определения переменнойNUMTX_BTS2AIR.
На Фиг. 11 показана процедура передачи управляющего сообщения, включающего в себя информацию о количестве переданных базовой приемопередающей системой (BTS) пакетов согласно варианту выполнения данного изобретения. Хотя в этом варианте выполнения процедура передачи управляющего сообщения осуществлена главным процессором 24-2 канальной карты BTS 20, показанным на Фиг. 7 и 8, здесь будет предполагаться для удобства пояснения, что процедура передачи управляющего сообщения осуществлена BTS 20.
Обращаясь к Фиг. 11, BTS 20 на шаге 1101 ожидает времени передачи управляющего сообщения. Если на шаге 1102 определено, что наступило время передачи управляющего сообщения, BTS 20 отправляет на BSC 40 управляющее сообщение, включающее в себя информацию о количестве пакетов, переданных на мобильную станцию 11 по линии радиосвязи на шаге 1103. Здесь "время передачи управляющего сообщения" может быть установлено или равным предустановленному периоду времени или времени, в которое BTS 20 передает трафик по линии радиосвязи. Когда управляющее сообщение передается периодически, BTS 20 на BSC 40 сообщает количество пакетов, переданных по линии радиосвязи в течение одного периода времени. Однако, когда управляющее сообщение передается во время передачи трафика по линии радиосвязи, BTS 20 сообщает на BSC 40 количество пакетов, переданных в соответствующее время.
На Фиг. 12 показан пример процедуры обмена пакетными данными между контроллером базовой станции (BSC) и базовой приемопередающей системой (BTS) в соответствии с вышеописанным вариантом выполнения данного изобретения. Здесь предполагается, что значениеQBTS_Q_PER_USER указывает размер внутреннего буфера BTS 20 равным 64 пакетам, и изначально ни один пакет не передан от BSC 40 на BTS 20.
Обращаясь к Фиг. 12, если на шаге 120a трафик пакетных данных получен от шлюза 60, BTS 40 рассчитывает количество пакетов, доступных для передачи на BTS 20 (см. шаг 1004 на Фиг. 10). В этом случае, так как ни один пакет не был передан от BSC 40 на BTS 20, BSC 40 решает, что он может отправить 64 (=QBTS_Q_PER_USER -NUMTX_SDU2BTS) пакета на BTS 20. Соответственно, на шаге 120b BSC 40 передает 64 пакета на BTS 20 и обновляет до 64 значениеNUMTX_SDU2BTS, указывающее количество пакетов, переданных от BSC 40 на BTS 20.
Теперь предполагается, что на шаге 120c 64 новых пакета прибывают на BSC 40 до того, как 64 пакета, переданные BSC 40, достигли BTS 20. В этом случае, так как 64 пакета, переданные BSC 40, еще не достигли BTS 20 или, если и достигли BTS 20, то не были переданы на мобильную станцию 11 по линии радиосвязи, BSC 40 может определить, что он больше не может отправить пакет на BTS 20. Это происходит, потому чтоQBTS_Q_PER_USER -NUMTX_SDU2BTS = 64-64=0. На этот момент BSC 40 сохраняет полученные 64 новых пакета в своем внутреннем буфере. На шаге 120d BTS 20 получает только 64 пакета, переданные BSC 40 на шаге 120b. Это происходит потому что, хотя 64 новых пакета были получены на шаге 120c, BSC 40 не отправил 64 новых пакета на BTS 20. 64 новых пакета переданы от BSC 40 на BTS 20 во время, когда BTS 20 передает полученные 64 пакета на мобильную станцию 11 по линии радиосвязи, и затем сообщает о результате передачи на BSC 40.
На Фиг. 13 показан другой пример процедуры обмена пакетными данными между контроллером базовой станции (BSC) и базовой приемопередающей системой (BTS) согласно вышеописанному варианту выполнения данного изобретения. Здесь предполагается, что значениеQBTS_Q_PER_USER указывает размер внутреннего буфера в BTS 20 равным 64 пакетам, и изначально ни один пакет не передан от BSC 40 на BTS 20.
Обращаясь к Фиг. 13, 48 пакетов прибывают на BSC 40 на Шаге 130a. После получения 48 пакетов, BSC 40 вычисляет количество пакетов, доступных для передачи на BTS 20 (см. Шаг 1004 по Фиг. 10). В этот момент, так как ни один пакет не был передан от BSC 40 на BTS 20, BSC 40 определяет, что он может отправить 64 (=QBTS_Q_PER_USER -NUMTX_SDU2BTS) пакета на BTS 20. Соответственно, на шаге 130b, BSC 40 отправляет 48 пакетов на BTS 20 и обновляет до 48 значениеNUMTX_ SDU2BTS, указывающее количество пакетов, переданных от BSC 40 на BTS 20.
После получения 48 пакетов, BTS 20 на шаге 130c передает 36 пакетов на соответствующую мобильную станцию 11 по линии радиосвязи, и на шаге 130d отправляет на BSC 40 управляющее сообщение, включающее в себя количество пакетов, переданных по линии радиосвязи, чтобы таким образом сообщить о количестве переданных пакетов.
После получения сообщения о количестве переданных пакетов, BSC 40 на шаге 130e обновляет значение NUMTX_BTS2AIR до 36, и на шаге 130f обновляет значениеNUMTX_SDU2BTS. Обновленное значениеNUMTX_SDU2BTS вычислено вычитанием обновленного значенияNUMTX_BTS2AIR из предыдущего значенияNUMTX_SDU2BTS. То есть обновленное значениеNUMTX_SDU2BTS становится равным 12, рассчитанным вычитанием обновленного значенияNUMTX_BTS2AIR, равного 36, из предыдущего значенияNUMTX_SDU2BTS, равного 48. BSC 40 определяет количество пакетов, доступных для передачи на BTS 20, используя обновленное значениеNUMTX_SDU2BTS изначение QBTS Q_PER_USER, указывающее размер внутреннего буфера BTS 20. То есть, BSC 40 решает, что он может отправить 52 (=QBTS_Q_PER_USER-NUMTX_SDU2BTS = 64-12) пакета на BTS 20. Теперь предположим, что 52 новых пакета получены от шлюза 60. Соответственно, на шаге 130g, BSC 40 отправляет 52 пакета BTS 20 и обновляет до 64 (рассчитано прибавлением числа 52, переданных на данное время пакетов, к числу 12 предварительно переданных пакетов) значениеNUMTX_SDU2BTS, указывающее количество пакетов, переданных от BSC 40 на BTS 20.
BTS 20 на Шаге 130-h не отправляет по линии радиосвязи ни одного пакета на мобильную станцию 11, и передает на Шаге 130i на BSC 40 управляющее сообщение, включающее в себя информацию о количестве пакетов, переданных по радиосвязи, таким образом сообщая количество переданных пакетов.
После получения отчета о количестве переданных пакетов, BSC 40 обновляет на Шаге 130j значениеNUMTX_BTS2AIR до 0. В этот момент нет необходимости обновлять значениеNUMTX_SDU2BTS, так как обновленноезначение NUMTX_BTS2AIR равно 0. BSC 40 определяет количество пакетов, доступных для передачи к BTS 20, используя предварительно обновленное значениеNUMTX_SDU2BTS изначение QBTS_Q_PER_USER, указывающее размер внутреннего буфера BTS 20. То есть BSC 40 определяет, что он может передать 0 (=QBTS Q_PER_USER-NUMTX_SDU2BTS = 64-64) пакетов на BTS 20.
Затем BTS 20 на Шаге 130k отправляет по линии радиосвязи 36 пакетов на мобильную станцию 11, и отправляет на Шаге 130L на BSC 40 управляющее сообщение, включающее в себя информацию о количестве пакетов, переданных по линии радиосвязи, таким образом сообщая количество переданных пакетов.
После приема сообщения о количестве переданных пакетов, BSC 40 на шаге 130m обновляет значение NUMTX_BTS2AIR до 36, и на Шаге 130n обновляет значениеNUMTX_SDU2BTS. Обновленное значениеNUMTX_SDU2BTS рассчитано вычитанием обновленного значенияNUMTX_BTS2AIR из предыдущего значенияNUMTX_SDU2BTS. То есть обновленное значениеNUMTX_SDU2BTS становится равным 28, рассчитанным вычитанием обновленного значенияNUMTX_BTS2A1R, равного 36, из предыдущего значенияNUMTX_SDU2BTS, равного 64. BSC 40 определяет количество пакетов, доступных для передачи на BTS 20, используя обновленное значениеNUMTX_SDU2BTS и значениеQBTS_Q_PER_USER, указывающее размер внутреннего буфера BTS 20. То есть BSC 40 определяет, что он может отправить 36 (=QBTS_Q_PER_USER -NUMTX_SDU2BTS = 64-28) пакетов на BTS 20. Соответственно, BSC 40 отправляет 36 пакетов на BTS 20.
В идеальном случае потери в соединении между BSC 40 и BTS 20 отсутствуют. Однако фактически нельзя исключать возможность того, что в линии связи произойдет потеря. Случай, когда в линии связи происходит потеря, может быть разделен в два случая, каждый из которых имеет следующие проблемы.
Первый, когда пакеты, переданные BSC 40, не достигают BTS 20 вследствие потерь в линии связи между BSC 40 и BTS 20, BSC 40 неверно считает, что потерянные пакеты все еще находятся во внутреннем буфере BTS 20. Например, хотя BSC 40 передал 64 пакета на BTS 20, один из пакетов может быть потерян в линии связи между BSC 40 и BTS 20. В этом случае, BSC 40 установит NUMTX_SDU2BTS равным 64. Однако BTS 20 фактически получил только 63 пакета, и таким образом, сообщит на BSC 40 после отправки всех 63 пакетов, что он передал на мобильную станцию 11 63 пакета. Соответственно,NUMTX_SDU2BTS обновлен до 1 (=64-63). Хотя на BTS 20 нет больше пакетов для отправки, BSC 40 продолжает поддерживатьNUMTX_SDU2BTS равным 1, так что BSC 40 неверно предполагает наличие одного пакета для передачи через BTS 20, приводя в результате к уменьшению количества пакетов, доступных для отправки от BSC 40 на BTS 20.
Второй, когда управляющее сообщение, переданное на BSC 40 от BTS 20, может быть потеряно во время передачи. В этом случае, хотя BTS 20 уже передал управляющее сообщение, BSC 40 не получает сообщение о передаче управляющего сообщения. Таким образом, BSC 40 может неправильно решить, что пакеты, которые должны быть переданы, находятся во внутреннем буфере BTS 20.
Данное изобретение дополнительно обеспечивает решение проблем, вызванных потерей, возникающей в линии связи между BSC 40 и BTS 20. Для решения проблем BTS 20 и SDU 41 в BSC 40 выполняют следующую функцию.
BTS 20 сообщает на BSC 40 не только количество пакетов, переданных на мобильную станцию 11 по линии радиосвязи, но также и количество пакетов, находящихся в буфере BTS 20. Как упомянуто ранее, эти сообщения передаются периодически в управляющем сообщении или передаются одновременно с передачей пакетов от BTS 20 на мобильную станцию 11.
SDU 41 в BSC 40 поддерживает переменные OLD-NUMTX_SDU2BTS, NUMreset и MAXreset в дополнение к вышеупомянутым переменнымQBTS_Q_PER_USER,NUMTX_SDU2BTS иNUMTX_BTS2AIR. Здесь величина OLD-NUMTX_SDU2BTS представляет значениеNUMTX_SDU2BTS во время получения предыдущего отчета от BTS 20. Остальные переменные NUMreset и MAXreset будут описаны позже.
На Фиг. 14 показана процедура управления пакетной передачей данных контроллером базовой станции (BSC) согласно другому варианту выполнения данного изобретения. Эта процедура точно определяет количество пакетов данных, переданных от BSC 40 на BTS 20.
Обращаясь к Фиг. 14, если на Шаге 1401 определено, что от BTS 20 получено управляющее сообщение, BSC 40 на шаге 1402 анализирует поля полученного управляющего сообщения. В результате анализа, если количество пакетов, переданных от BTS 20 на мобильную станцию 11 по линии радиосвязи равно 0, и размер буфера BTS 20 также равен 0, BSC 40 на шаге 1403 определяет, совпадает ли значениеNUMTX_SDU2BTS в сообщении на текущее время со значениемOLD-NUMTX_SDU2BTS, соответствующим времени предыдущего сообщения. Если эти значения совпадают, BSC 40 на шаге 1404 увеличивает переменную NUMreset на 1, и на шаге 1405 определяет, равно ли значение NUMreset значению MAXreset. Если значение NUMreset равно значению MAXreset, то есть, если значение NUMreset совпадает с предопределенным значением, BSC 40 на шаге 1406 устанавливает значениеNUMTX_SDU2BTS в 0. Однако, если значение NUMreset не равно значению MAXreset, BSC 40 возвращается на шаг 1401. Величина MAXreset может быть установлена оператором сети мобильной связи на надлежащее значение.
В процедуре по Фиг. 14, если состояние буфера BTS 20, проанализированное BSC 40 (то есть NUMTX_SDU2BTS) не равно внутреннему значению состояния, сообщенным BTS 20 за период, за который не было сформулировано ни одного пользовательского пакета и в BTS 20 также нет ни одного пакета для отправки, соответствующее значение состояния в BSC 40 (то естьNUMTX_SDU2BTS) инициализируется на 0. За счет этого процедура по Фиг. 10 согласно данному изобретению может быть правильно выполнена даже в случае, если происходит потеря в линии связи между BSC 40 и BTS 20.
На Фиг. 15A и 15B соответственно показаны результаты имитационных экспериментов для анализа функционирования размера буфера BTS в процедуре пакетной передачи данных согласно предшествующему уровню и согласно варианту выполнения данного изобретения. Имитационные эксперименты были выполнены с предположением, что в течение пакетной передачи между BSC и BTS происходит задержка 200ms, и предел (максимальный размер) буфера для хранения пользовательских пакетов равен 30 пакетам. Моделью предполагаемого трафика пакетных данных является один пользователь WWW (Интернет, Всемирной Паутины).
На Фиг. 15A показан размер буфера BTS, соответствующий процедуре пакетной передачи данных согласно предшествующему уровню техники, а на Фиг. 15B показан размер буфера BTS, соответствующий процедуре пакетной передачи данных согласно варианту выполнения данного изобретения. На чертежах на оси абсцисс отображено время моделирования, а на оси ординат отображен размер буфера BTS.
Обращаясь к Фиг. 15A, хотя установлен максимальный размер в 30 пакетов, в BTS подается максимум приблизительно 140 пакетов. Поэтому максимум до 110 пакетов может быть отвергнут вследствие переполнения буфера BTS.
Тем не менее, обращаясь к Фиг. 15B, количество пакетов в BTS никогда не превышает максимального предела в 30 пакетов. То есть переполнение буфера BTS отсутствует.
Как описано выше, BSC согласно варианту выполнения данного изобретения может передавать количество трафика, не совпадающее точно с размером буфера BTS. Поэтому, возможно предотвратить переполнение буфера BTS, уменьшая в результате количество повторных передач между BSC и BTS. Уменьшение количества повторных передач способствует увеличению эффективности использования радиоресурсов. В частности, возможно предотвратить уменьшение эффективности соединения между BSC и BTS, вызванное ненужной передачей трафика на BTS в режиме передачи обслуживания в сети мобильной связи.
Несмотря на то, что данное изобретение было показано и описано со ссылкой на определенный предпочтительный вариант его выполнения, любому специалисту в данной области техники будет очевидно, что могут быть внесены различные изменения в форму и детали изобретения в пределах объема и сущности изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.
Изобретение относится к пакетной передаче данных в сети мобильной связи. Достигаемый технический результат - исключение переполнения внутреннего буфера базовой приемопередающей системы во время обмена пакетными данными, предотвращение снижения эффективности использования радиоресурсов вследствие повторной передачи пакетных данных. Устройство для управления пакетной передачей данных в сети мобильной связи, которая содержит базовую приемопередающую систему (БПС) с буфером для сохранения пакетов данных, которые должны быть переданы на мобильную станцию, содержит контроллер базовой станции (КБС) для сравнения, после приема пакетов данных из коммутируемой сети передачи данных общего пользования (КСДОП), размера буфера БПС с количеством непереданных пакетов данных, где непереданные пакеты данных - это пакеты, которые были переданы от КБС на БПС, но еще не переданы от БПС на мобильную станцию, и передачи принятых пакетов данных на БПС, если размер буфера больше, чем количество непереданных пакетов данных. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 15 ил.
| US 6016315 А, 18.01.2000 | |||
| СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ | 1996 |
|
RU2103822C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧЕЙ ПАКЕТОВ ДАННЫХ В КАНАЛЕ СВЯЗИ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ | 1998 |
|
RU2137312C1 |
| US 6011796 А, 04.01.2000 | |||
| ЕР 0538546 А1, 28.04.1993 | |||
| Штамп для изготовления деталей типа втулок | 1974 |
|
SU536864A1 |
