СПОСОБ ПЛАНИРОВАНИЯ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТОВ ПО СЕТИ УНИВЕРСАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2005 года по МПК H04Q7/38 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к пакетной передаче в сети стандарта Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) (универсальная система мобильной связи, УСМС) и, в частности, к планированию передачи пакетов через радиоинтерфейс сети УСМС.

Уровень техники

Европейский институт стандартов в области телекоммуникаций (ETSI) в настоящее время занимается стандартизацией новой группы протоколов для систем мобильной связи. Эта группа протоколов известна под общим названием Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) (универсальная система мобильной связи, УСМС). На фиг.1 схематически изображена сеть 1 УСМС, содержащая базовую сеть 2 и наземную сеть 3 радиодоступа к системе УСМС (УНСРД) (UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN). УНСРД З содержит несколько контроллеров 4 радиосети (КРС) (Radio Network Controller (RNC)), каждый из которых подключен к группе соседствующих базовых приемопередающих станций (БПС) 5 (Base Transceiver Station (BTS)). Каждая БПС 5 обслуживает данную географическую ячейку, и управляющий КРС 4 осуществляет маршрутизацию пользовательских данных и данных сигнализации между БПС 5 и базовой сетью 2. Все КРС взаимосвязаны. Общий обзор УНСРД 3 приведен в технических условиях (ТУ) TS 25.401 V 2.0.0 (1999-09) Проекта сотрудничества по системам сотовой связи 3-го поколения (3^rd Generation Partnership Project), ETSI.

Пользовательские данные и данные сигнализации можно передавать между КРС и мобильным терминалом (называемым в УНСРД пользовательским оборудованием (ПО) (User Equipment) (UE)) с помощью однонаправленных каналов радиодоступа (ОКРД) (Radio Access Bearer) (RAB). Обычно мобильному терминалу назначают один или несколько ОКРД, на каждом из которых можно передавать поток пользовательских данных или данных сигнализации. ОКРД отображаются на соответствующие логические каналы. На уровне управления доступом к среде (УДС) (Media Access Control (MAC)) группа логических каналов, в свою очередь, отображается в транспортный канал, который может относиться к одному из двух типов: «общий» транспортный канал, совместно используемый различными мобильными терминалами, и «выделенный» транспортный канал, назначаемый одному мобильному терминалу. Общий канал одного типа представляет собой прямой канал доступа (ПКД) (Forward Access Channel (FACH)). Основной особенностью ПКД является возможность передавать один или несколько пакетов фиксированного размера в течение одного временного интервала (10, 20, 40 или 80 мс). Однако на протяжении любого заданного временного интервала все передаваемые пакеты должны иметь одинаковую длину. Несколько транспортных каналов (например, ПКД), в свою очередь, отображаются на физическом уровне во вторичный общий физический канал управления (ВОФКУ) (Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH)) для передачи через радиоинтерфейс между БПС и мобильным терминалом.

При регистрации мобильного терминала на КРС через БПС, КРС, по меньшей мере, вначале действует для мобильного терминала одновременно как обслуживающий и управляющий КРС. КРС управляет радиоресурсами радиоинтерфейса и является краевым узлом 3 уровня (протокола управления радиоресурсами (УРР) (Radio Resource Control) (RRC)), маршрутизируя данные, связанные с мобильным терминалом, непосредственно в базовую сеть и из нее. На фиг.2 проиллюстрирована протокольная модель для транспортного канала ПКД, когда обслуживающий КРС одновременно является управляющим, и где Uu обозначает интерфейс между УНСРД и мобильным терминалом (ПО), a Iub обозначает интерфейс между КРС и узлом В (где узел В это обобщение БПС). Очевидно, что объект уровня УДС (УДС-о) на КРС передает блоки пакетных данных (БПД) (Packet Data Unit (PDU)) уровня УДС-о равноправному объекту уровня УДС-о на мобильном терминале, используя услуги объекта уровня протокола кадров (ПК) ПКД (ПК ПКД) (FACH Frame Protocol) (FACH FP), действующего между КРС и узлом В. Объект уровня ПК ПКД добавляет заголовочную информацию в БПД уровня УДС-о, чтобы сформировать БПД уровня ПК ПКД, которые транспортируются в узел В с использованием соединения уровня 2 адаптации режима асинхронной передачи (У2АА) (АТМ Adaptation Layer 2 (AAL2)) (или иного транспортного механизма). Функция межсетевого обмена в узле В передает кадр ПКД, принятый объектом уровня ПК ПКД, объекту физического уровня (ФУ).

Рассмотрим, что происходит, когда мобильный терминал покидает зону покрытия КРС, в котором он зарегистрирован, и входит в зону покрытия второго КРС. Согласно протоколам УНСРД первый КРС остается краевым узлом уровня УРР в то время, как терминал использует сотовую ячейку и общий транспортный канал второго КРС. Таким образом, первый КРС остается обслуживающим КРС, поддерживая соединение с базовой сетью, тогда как второй КРС становится управляющим КРС. Управляющий КРС управляет узлом В, где размещается мобильный терминал, и, в частности, логическими ресурсами (транспортными каналами) в этом узле В. В данном сценарии управляющий КРС называется «переходящим» КРС (управляющий КРС может также действовать в качестве обслуживающего КРС для мобильных терминалов, зарегистрированных в этом КРС). На фиг.3 проиллюстрирована протокольная модель для транспортного канала ПКД, когда обслуживающий и управляющий КРС различны. Заметим, что между обслуживающим и управляющим КРС образуется новый интерфейс Iur. Iur уровня ПК ПКД используется для межсетевого обмена между «общим» (Common) УДС (УДС-о) на управляющем КРС и «специализированным» (Dedicated) УДС (УДС-с) на обслуживающем КРС. В патентной заявке WO 99/41850 описан механизм управления мощностью радиопередачи в ситуации, когда обслуживающий и управляющий КРС различны, и эта ситуация описана как «макроразнесение».

В обоих сценариях, проиллюстрированных на фиг.2 и 3, важной задачей объекта уровня УДС-о является планирование передачи пакетов (БПД уровня УДС) через радиоинтерфейс. В случае, когда все пакеты, принимаемые объектом уровня УДС-о, имеют одинаковый приоритет (и одинаковый размер), планирование сводится к простой постановке в очередь принятых пакетов и их передаче по принципу «первым вошел - первым обслужен». Однако УСМС предусматривает режим работы, в котором различным ОКРД могут присваиваться различные значения параметра качества обслуживания (КО) (Quality of Service) (QoS). Пакеты, соответствующие ОКРД, которому было присвоено высокое КО, следует передавать через радиоинтерфейс с высоким приоритетом, тогда как пакеты, соответствующие ОКРД, которому было присвоено низкое КО, следует передавать через радиоинтерфейс с низким приоритетом. Приоритеты определяют на объекте уровня УДС (УДС-о или УДС-с) на основании параметров ОКРД.

УСМС решает вопрос приоритета, обеспечивая на управляющем КРС группу очередей для каждого ПКД. Очереди сопоставляют соответствующим уровням приоритета. Задан алгоритм выбора пакетов из очередей таким образом, чтобы пакеты в очередях более высокого приоритета перемещались (в среднем) быстрее, чем пакеты в очередях более низкого приоритета. Характер этого алгоритма усложняется за счет того, что ПКД, передаваемые по одному и тому же физическому каналу, не являются взаимно независимыми. В частности, для каждого ВОФКУ задана группа комбинаций транспортного формата КТФ (Transport Format Combination (TFC)), причем каждая КТФ содержит временной интервал, размер пакета и полный размер передачи (указывающий количество пакетов в передаче) для каждого ПКД. Алгоритм должен выбирать для ПКД ту КТФ, которая совпадает с одной из присутствующих в группе КТФ.

Сущность изобретения

Когда управляющий КРС является переходящим КРС, может возникнуть проблема. Дело в том, что объект уровня УДС-с присутствует в обслуживающем КРС, и именно этот объект уровня УДС-с назначает пакетам приоритеты на основании алгоритма планирования пакетов, используемого в этом КРС (когда он действует в качестве управляющего КРС). Однако назначенные приоритеты и размеры пакетов могут не соответствовать алгоритму планирования пакетов, используемому в переходящем КРС. Поэтому переходящий КРС может перемещать пакеты, принятые от обслуживающего КРС, с неправильным приоритетом.

Первый аспект настоящего изобретения предусматривает способ планирования передачи пакетов через радиоинтерфейс наземной сети радиодоступа к системе УСМС (УН СРД) в случае, когда два контроллера радиосети КРС действуют по отдельности в качестве обслуживающего и управляющего КРС мобильного терминала, заключающийся в том, что

передают с управляющего КРС на обслуживающий КРС допущенные управляющим КРС приоритеты планирования совместно с идентификацией размеров пакета, допущенных для передачи с этими приоритетами по транспортным каналам,

выполняют любую необходимую реконфигурацию объекта уровня специализированного управления доступом к среде (УДС-с) на обслуживающем КРС с учетом приоритетов и размеров пакета, допущенных управляющим КРС, и затем передают с обслуживающего КРС на управляющий КРС пакеты, размеры и назначенные приоритеты которых допускают с помощью управляющего КРС.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения обслуживающий КРС назначает для заданного приоритета размер пакета, приемлемый для управляющего КРС, избегая рассогласования между приоритетом и размером пакета на управляющем КРС.

Предпочтительно, информация, передаваемая с управляющего КРС на обслуживающий КРС, содержит группу допускаемых приоритетов, каждому из которых сопоставлен один или несколько размеров пакета, для каждого из совокупности типов логических каналов, подлежащих отображению на транспортный канал на управляющем КРС. Более предпочтительно, упомянутая информация содержит такую группу для каждого типа логического канала, подлежащего отображению на транспортный канал на управляющем КРС.

Очевидно, размеры пакета, которые можно назначать для приоритетов, могут изменяться в зависимости, например, от нагрузки в сотовой ячейке, обслуживающей мобильный терминал, или в случае перехода мобильного терминала в другую сотовую ячейку, управляемую тем же управляющим КРС. Поэтому, предпочтительно, чтобы, при соответствующих обстоятельствах, с управляющего КРС на обслуживающий КРС можно было передавать новый список размеров пакета и приоритетов.

Предпочтительно, список приоритетов и размеров пакета принимают на обслуживающем КРС посредством объекта уровня УРР. Более предпочтительно, список передают в сообщении прикладной части подсистемы радиосети (ПЧПРС) (Radio Network Subsystem Application Part (RNSAP)).

Предпочтительно, пакет, принятый на управляющем КРС, помещают в очередь для передачи по прямому каналу доступа (ПКД), причем очередь соответствует уровню приоритета, присвоенному пакету, и размеру пакета. ПКД отображается на ВОФКУ на базовой приемопередающей станции БПС или другом соответствующем узле УНСРД. Более предпочтительно, пакеты для передачи по ПКД сопоставляют либо выделенному каналу управления (ВКУ) (Dedicated Control Channel (DCCH)), либо выделенному каналу графика (ВКТ) (Dedicated Traffic Channel (DTCH)).

Предпочтительно, ПКД предназначен для передачи пакетов только одного размера. Однако это не является обязательным условием, и возможно, что размер пакетов, передаваемых по заданному ПКД, изменяется от одного временного интервала передачи к другому.

Заданный приоритет может быть назначен для одного или нескольких размеров пакета, что указывается в списке, передаваемом на обслуживающий КРС.

Второй аспект настоящего изобретения предусматривает наземную сеть радиодоступа к системе УСМС (УНСРД), содержащую совокупность взаимосвязанных контроллеров радиосети КРС, причем, когда мобильный терминал имеет раздельные обслуживающий и управляющий КРС, управляющий КРС выполнен с возможностью передачи на обслуживающий КРС размеров пакета для передачи, допускаемых управляющим КРС, совместно с допускаемыми относительными приоритетами, которые могут быть присвоены этим допускаемым размерам пакета, а обслуживающий КРС выполнен с возможностью осуществления любой необходимой реконфигурации объекта уровня специализированного управления доступом к среде (УДС-с) и передачи на управляющий КРС пакетов данных, размеры и назначенные приоритеты которых допущены управляющим КРС.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема сети УСМС, содержащей базовую сеть и УНСРД.

Фиг.2 - протокольная модель для транспортного канала ПКД, когда обслуживающий и управляющий КРС сети УНСРД, изображенной на фиг.1, совпадают.

Фиг.3 - протокольная модель для транспортного канала ПКД, когда обслуживающий и управляющий КРС сети УНСРД, изображенной на фиг.1, разделены.

Фиг.4 - блок-схема способа планирования передачи пакетов на управляющем КРС сети УНСРД, изображенной на фиг.1.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Общая структура сети УСМС описана выше со ссылкой на схему, изображенную на фиг.1. Кроме того, со ссылкой на фиг.2 и 3 описаны протокольные модели для транспортного канала ПКД в случаях, когда обслуживающий КРС и управляющий КРС совпадают и разделены.

Согласно сценарию, изображенному на фиг.3, где мобильный терминал поддерживает связь с базовой сетью системы УСМС через раздельные обслуживающий и управляющий (или переходящий) КРС, входящие в состав УНСРД пакеты сигнализации и пользовательских данных, предназначенные для мобильного терминала, передаваемые из базовой сети, принимаются на объекте уровня УДС-с обслуживающего КРС и «отображаются» на логические каналы, а именно выделенный канал управления (ВКУ) и выделенный канал графика (ВКТ). Объект уровня УДС-с строит блоки служебных данных (БСД) уровня УДС (Service Data Unit (SDU)), содержащие раздел полезной нагрузки, содержащий данные логического канала, и заголовок уровня УДС, содержащий, помимо прочего, идентификатор логического канала.

Объект уровня УДС-с передает БСД уровня УДС объекту уровня протокола кадров (ПК) ПКД. Этот объект добавляет в каждый БСД уровня УДС дополнительный заголовок уровня ПК ПКД, причем заголовок уровня ПК ПКД содержит уровень приоритета, назначенный БСД уровня УДС объектом уровня управления радиоресурсами (УРР). Когда мобильный терминал входит в зону покрытия переходящего КРС, УРР получает информацию об имеющихся уровнях приоритета совместно с идентификацией одного или нескольких допускаемых размеров пакета для каждого уровня приоритета. В то же время обслуживающий КРС направляет переходящему КРС запрос на ресурс. В частности, этот запрос представляет собой запрос на общий транспортный канал (Common Transport Channel Request), следующего вида:

Элемент информацииСсылкаТипТип сообщения OИД транзакции OD-RNTI OИД сотовой ячейки OУказатель запроса на однонаправленный канал транспортного уровня O

где «O» обозначает обязательное поле.

Получив запрос на ресурс, переходящий КРС возвращает ответное сообщение ПЧПРС, называемое ответом на запрос на общий транспортный канал (Common Transport Channel Response), следующего вида:

Элемент информацииСсылкаТипТип сообщения OИД транзакции OИнформация общего транспортного канала  Указатель приоритета общего транспортного канала OНачальный размер окна общего транспортного канала OРазмер кадра данных общего транспортного канала  Размер кадра данных OАдрес транспортного уровня НИдентификатор привязки НКод формирования канала уровня данных Н

где «O», опять же, обозначает обязательное поле, а «Н» обозначает необязательное поле.

Сообщение ПЧПРС содержит список приоритетов, допускаемых переходящим КРС, совместно с идентификацией одного или нескольких размеров пакета, допускаемых для каждого приоритета. Такой список можно передавать для каждого типа логического канала, хотя это и необязательно. Список приоритетов передают каждому объекту уровня УДС-с, соединенному с объектом уровня УДС-о на переходящем КРС. Например, список может задавать, что для БСД, имеющих приоритет 1, объект уровня УДС-с может использовать размеры пакета 80 или 320 бит. Когда для каждого типа логического канала обеспечен список приоритетов/размеров пакета, сообщение ПЧПРС, используемое для передачи списка, содержит идентификатор типа логического канала сразу после информации общего транспортного канала.

Список приоритетов/размеров пакета обычно передают с переходящего КРС на обслуживающий КРС, когда мобильный терминал впервые входит в зону покрытия нового КРС, будучи первоначально зарегистрирован на другом КРС. При перемещении терминала между сотовыми ячейками нового КРС переходящий КРС и обслуживающий КРС могут обмениваться обновленным списком, отражающим приоритеты, имеющиеся на новой БПС. Очевидно также, что обновленный список можно передавать даже, когда мобильный терминал остается в данной сотовой ячейке, по причине изменения условий, например изменения уровней графика в сотовой ячейке или реконфигурации ресурсов радиосети.

УРР проверяет принятое сообщение ПЧПРС и производит всю необходимую реконфигурацию объекта уровня УДС-с. Кроме того, происходит реконфигурация объекта уровня управления линией радиосвязи (УЛР) (Radio Link Control (RLC)) (который располагается выше уровня УДС-с на обслуживающем КРС и отвечает за сегментацию данных).

Пакеты уровня ПК ПКД передают равноправному объекту уровня ПК ПКД на переходящем КРС посредством соединения У2АА. Равноправный объект разбирает БСД уровня УДС-с и идентифицирует приоритет, содержащийся в заголовке уровня ПК ПКД. БСД и приоритет передают объекту уровня УДС-о на управляющем КРС. Уровень УДС-о отвечает за планирование передачи БСД по ПКД. В частности, каждый БСД помещают в очередь, соответствующую его приоритету и размеру (при наличии 16 уровней приоритета, для каждого ПКД существует 16 групп очередей, причем количество очередей в каждой группе очередей зависит от количества размеров пакета, допущенных для соответствующего приоритета). Согласно вышеописанному БСД выбирают из очередей для данного БСД в соответствии с некоторым заданным алгоритмом (чтобы удовлетворять требованиям комбинации транспортного формата физического канала).

Очевидно, специалисты в данной области могут предложить различные модификации вышеописанных вариантов осуществления без отступления от объема настоящего изобретения. Например, вышеописанный вариант осуществления предусматривает передачу списка приоритетов/размеров пакета в сообщении ПЧПРС. Согласно альтернативному варианту осуществления КРС может выдавать «глобальный» список, охватывающий все мобильные терминалы, использующие данный КРС в качестве переходящего КРС.

Изобретение относится к пакетной передаче в сети UMTS (универсальная система мобильной связи). Технический результат заключается в обеспечении перемещения пакетов с правильным приоритетом. Способ планирования передачи пакетов через радиоинтерфейс наземной сети радиодоступа к универсальной системе мобильной связи (УСМС) (УНСРД) в случае, когда два контроллера радиосети (КРС) действуют по отдельности в качестве обслуживающего и управляющего (переходящего) КРС мобильного терминала. Способ заключается в том, что передают с управляющего КРС на обслуживающий КРС назначенные приоритеты планирования совместно с размерами пакета, допускаемыми управляющим КРС для передачи с этими приоритетами. Затем обслуживающий КРС передает на управляющий КРС пакеты, размеры которых допускаются управляющим КРС, совместно с соответствующими назначенными приоритетами. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ планирования передачи пакетов через радиоинтерфейс наземной сети радиодоступа универсальной системы мобильной связи (УСМС) (УНСРД) в случае, когда два контроллера радиосети (КРС) действуют по отдельности в качестве обслуживающего и управляющего КРС мобильного терминала, заключающийся в том, что передают с управляющего КРС на обслуживающий КРС допускаемые управляющим КРС приоритеты планирования совместно с идентификацией размеров пакета, допускаемых для передачи с этими приоритетами, осуществляют конфигурацию объекта уровня специализированного управления доступом к среде (УДС-с) на обслуживающем КРС для обеспечения возможности обслуживающему КРС передавать только пакеты с соответствующими приоритетами, допускаемыми управляющим КРС, а затем передают с обслуживающего КРС на управляющий КРС пакеты, размеры и назначенные приоритеты которых допускают с помощью управляющего КРС.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что информация, передаваемая с управляющего КРС на обслуживающий КРС, содержит группу допускаемых приоритетов, каждому из которых сопоставлен один или несколько размеров пакета, для каждого из совокупности типов логических каналов, подлежащих отображению на транспортный канал на управляющем КРС.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что упомянутая информация содержит такую группу для каждого типа логического канала, подлежащего отображению на транспортный канал на управляющем КРС.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изменении условий на управляющем КРС с управляющего КРС на обслуживающий КРС передают новый список размеров пакета и приоритетов, заменяющий старый список.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что список приоритетов и размеров пакета принимают на обслуживающем КРС посредством объекта уровня УДС-с.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что список передают в сообщении прикладной части подсистемы радиосети (ПЧПРС).7. Способ по п.1, отличающийся тем, что пакет, принятый на управляющем КРС, помещают в очередь для передачи по прямому каналу доступа (ПКД), причем очередь соответствует уровню приоритета, присвоенному пакету, и размеру пакета.8. Наземная сеть радиодоступа универсальной системы мобильной связи (УСМС) (УНСРД), содержащая совокупность взаимосвязанных контроллеров радиосети (КРС), причем при наличии раздельных обслуживающего и управляющего КРС мобильного терминала, управляющий КРС выполнен с возможностью передачи на обслуживающий КРС размеров пакета для передачи, допускаемых управляющим КРС, совместно с допускаемыми относительными приоритетами, которые могут быть присвоены этим допускаемым размерам пакета, а обслуживающий КРС выполнен с возможностью осуществления любой необходимой реконфигурации объекта уровня специализированного управления доступом к среде (УДС-с) и передачи на управляющий КРС пакетов данных, размеры и назначенные приоритеты которых допущены управляющим КРС.