ПРОТОКОЛ УПРАВЛЕНИЯ РАДИОКАНАЛОМ/УПРАВЛЕНИЯ ДОСТУПОМ К СРЕДЕ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 2006 года по МПК H04L12/56 

Область техники

Настоящее изобретение относится к реализации услуги передачи сообщений, в которой пользовательские данные могут быть переданы между передачей действительной сигнализации, такой как служба коротких сообщений, в соответствии с протоколом RLC/MAC (управления радиоканалом/управления доступом к среде передачи) в системе мобильной связи, в частности к реализации услуги передачи сообщений согласно протоколу RLC/MAC по каналу SACCH (медленный связанный канал управления), который имеет субканал DPSCH (выделенный физический субканал). Канал SACCH является связанным каналом управления, в котором один кадр доступен для управления сигнализацией в направлении, в котором связанный канал переносит трафик.

Предшествующий уровень техники

Под системой мобильной связи в общем случае понимается любая телекоммуникационная система, которая обеспечивает беспроводную связь, когда пользователь находится в зоне обслуживания системы. Примерами таких систем являются сотовые системы мобильной связи, такие как GSM (Глобальная система мобильной связи) или соответствующие системы, такие как PCS (Система персональной связи) или DCS 1800 (Цифровая сотовая система на частоте 1800 МГц), системы третьего поколения, такие как UMTS (Универсальная система мобильной связи) и системы, основанные на вышеупомянутых системах, такие как системы GSM 2+ и будущие системы четвертого поколения. Типовым примером системы мобильной связи является PLMN (наземная мобильная сеть общего пользования).

Помимо обычных соединений для передачи речи и данных, устанавливаемых по каналам трафика в цифровых системах мобильной связи, короткие сообщения цифровых данных, содержащие пользовательские данные, могут быть переданы между действительной сигнализацией по каналам управления и сигнализации системы. Основная причина этого состоит в том, чтобы избегать заимствования кадров из канала трафика. Эти короткие сообщения цифровых данных, содержащие пользовательские данные, обычно называются короткими сообщениями. В системе GSM каналы управления, используемые для передач коротких сообщений, представляют собой каналы SACCH, используемые для передачи результатов измерений, выполняемых мобильной станцией MS в процессе соединения, и канал SDCCH (отдельный выделенный канал управления), несущий действительную сигнализацию. Если мобильная станция имеет соединение по каналу трафика, короткие сообщения пересылаются по каналу SACCH, в противном случае они пересылаются по каналу SDCCH.

В системе GSM служба коротких сообщений реализована с использованием протокола LAPDm (протокол доступа к каналу для Dm-канала) на уровне канала передачи данных, то есть на уровне 2. Протокол LAPDm обеспечивает услуги для более высокого уровня, то есть уровня 3, посредством пунктов доступа к услуге (SAP), которые идентифицированы с помощью идентификатора пункта доступа к услуге (SAPI). Протокол LAPDm имеет два разных значения для идентификатора SAPI. Сигнализация переносится в кадрах SAPI=0, использующих режим работы без подтверждения приема по каналу SACCH, связанному с каналом трафика. Короткие сообщения переносятся в кадрах SAPI=3 с использованием режима работы с подтверждением приема по каналу SACCH, связанному с каналом трафика. Режим работы с подтверждением приема согласно протоколу LAPDm устанавливает приоритет сообщений от объекта уровня 3, так что если кадр SAPI=3, то есть короткое сообщение, ожидает передачи, то два кадра SAPI=0 не пересылаются в последовательных кадрах. Также гарантируется, что по меньшей мере один кадр SAPI=0 передается после кадра SAPI=3. Иными словами, короткие сообщения передаются по каналу SACCH, связанному с каналом трафика, путем преимущественного использования (занятия) каждого второго кадра сигнализации, т.е. кадра SAPI=0.

Однако в системе GSM 2+, называемой GERAN (GSM/EDGE (Повышенные скорости передачи данных для глобальной эволюции) Сеть доступа к радиосвязи), версия 5, предложено использовать протокол RLC/MAC вместо протокола LAPDm, чтобы сделать стеки протоколов менее сложными. Одной из проблем, связанных с заменой протокола LAPDm на протокол RLC/MAC, является то, что в протоколе RLC/MAC нет поддержки механизма преимущественного использования кадров, описанного выше.

Краткое описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа и системы для реализации способа, чтобы решить вышеуказанную проблему. Данный результат достигается с помощью способа и системы, которые характеризуются признаками, приведенными в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах.

Изобретение основано на формулировании проблемы и обеспечении протокола RLC/MAC механизмом для преимущественного использования кадров сигнализации путем определения по меньшей мере двух различных идентификаторов, предпочтительно идентификаторов радиоканала-носителя сигнализации, причем первый указывает на сообщение сигнализации, а второй указывает на возможные короткие сообщения, и модифицирования протокола для преимущественного использования каждого второго кадра с первым идентификатором.

Преимущество изобретения заключается в том, что оно обеспечивает возможность передачи коротких сообщений, как если бы использовался протокол LAPDm, и поэтому нет необходимости, например, заимствовать речевые кадры для передач коротких сообщений. Другое преимущество заключается в том, что физический уровень канала SACCH может быть сохранен таким, как он есть.

Краткое описание чертежей

Изобретение описано ниже более детально на примерах предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - основные компоненты системы связи;

Фиг.2 - архитектура протокола согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения;

Фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая операции управления доступом к среде передачи в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

Детальное описание изобретения

Настоящее изобретение может применяться в любой системе связи, где служба коротких сообщений или соответствующая услуга передачи пользовательских данных, передаваемых между сигнализацией по каналам сигнализации, обеспечивается посредством протокола RLC/MAC. Такие системы включают в себя, например, вышеупомянутые системы. В последующем изобретение описано с использованием в качестве примера системы GERAN, без ограничения изобретения данным вариантом.

На фиг.1 представлена весьма упрощенная архитектура, иллюстрирующая только основные части системы 1 связи. Для специалистов в данной области техники очевидно, что система 1 содержит сетевые узлы, функции и структуры, которые нет необходимости описывать здесь подробно.

Мобильная станция MS содержит реальный терминал и подсоединяемую съемным образом идентификационную SIM-карту, также называемую модулем идентификации абонента. В данном контексте мобильная станция обычно обозначает объект, образованный модулем идентификации абонента и реальным терминалом. Мобильная станция MS может представлять собой любое устройство, имеющее возможность осуществления связи в системе мобильной связи и поддерживающее службу коротких сообщений или соответствующую услугу.

В примере, представленном на фиг.1, система 1 содержит основную сеть CN и сеть GERAN доступа к радиосвязи. Сеть GERAN образована группой подсистем сети радиосвязи (не показаны на фиг.1), которые соединены с основной сетью CN посредством lu-интерфейса 2. Сеть GERAN может представлять собой сеть GSM/SDGE доступа к радиосвязи, а сеть CN может представлять собой основную сеть GSM/UMTS.

Для службы коротких сообщений система 1 содержит шлюз SMSGW службы коротких сообщений, имеющий соединение с центром SMSC службы коротких сообщений. Шлюз SMSGW службы коротких сообщений представляет собой общепринятый термин для обозначения Центра коммутации мобильных станций шлюза для Службы коротких сообщений SMS-SMSC и Центра коммутации мобильных станций межсетевого взаимодействия для Службы коротких сообщений SMS-IWMSC. Центр SMS-GMSC принимает короткие сообщения от центра SMSC, запрашивает информацию маршрутизации и доставляет короткие сообщения через сеть CN и сеть GERAN к мобильной станции MS. Соответственно, центр SMS-IWMSC может принимать короткие сообщения от мобильной станции для пересылки в центр службы коротких сообщений SMSC.

На фиг.2 представлена архитектура протокола lu-интерфейса канала SACCH, имеющего канал DPSCH, в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Стек протоколов, показанный на фиг.2, представляет собой стек протоколов плоскости управления. Соответствующие уровни и подуровни, реализованные в соответствии с изобретением, также могут быть использованы в других интерфейсах. Жирные линии между уровнями и подуровнями иллюстрируют возможные потоки данных, а кружками показаны пункты доступа к услуге для одноранговых передач данных.

Архитектура протокола lu-интерфейса, показанная на фиг.2, содержит три протокольных уровня: физический уровень L1, уровень L2 канала передачи данных и сетевой уровень L3. Уровень L2 канала передачи данных содержит следующие подуровни ниже RRC (управление ресурсами радиосвязи) уровня L3: RLC - управление радиоканалом и МАС - управление доступом к среде передачи.

Уровень RRC имеет интерфейс управления (не показан на фиг.2) между уровнем RRC и подуровнем протокола RLC, между уровнем RRC и подуровнем протокола МАС и между уровнем RRC и L1. Эти интерфейсы позволяют уровню RRC управлять конфигурацией нижних уровней.

Уровень RRC в соответствии с изобретением обеспечивает в плоскости управления по меньшей мере два разных радиоканала-носителя 0, 3 сигнализации, один из которых используется в числе прочего для службы коротких сообщений или соответствующей службы передачи пользовательских данных, а другой используется для сигнализации. Каждый радиоканал-носитель сигнализации идентифицирован идентификатором SRBid радиоканала-носителя сигнализации, или соответствующий идентификатор может быть отображен в соотношении один к одному с ассоциированным радиоканалом-носителем сигнализации. В первом и втором предпочтительных вариантах осуществления изобретения идентификатор SRBid 0 соответствует идентификатору SAPI=0 протокола LAPDm, а идентификатор SRBid 3 соответствует идентификатору SAPI=3 протокола LAPDm. Уровень RRC, согласно изобретению, конфигурирует подуровни протоколов RLC и MAC соответствующим образом через интерфейсы. Радиоканалы-носители сигнализации могут быть конфигурированы при установке соединения RRC и сохраняются до тех пор, пока, например, не будет освобождено соединение RRC. Другая возможность состоит в том, что радиоканалы-носители сигнализации используют предварительно определенную конфигурацию, установленную по умолчанию. Иными словами, уровень RRC согласно изобретению отличается от известного уровня RRC тем, что он резервирует два радиоканала-носителя сигнализации для соединения.

Подуровень протокола RLC обеспечивает верхний уровень L3, в числе прочего, переносом данных с подтверждением приема и без подтверждения приема. Подуровень протокола RLC согласно изобретению обеспечивает перенос данных с подтверждением приема для тех сообщений, у которых заголовок кадра содержит идентификатор радиоканала-носителя сигнализации, используемый также для коротких сообщений, то есть кадры с идентификатором SRBid 3 в первом и втором предпочтительных вариантах осуществления изобретения. Перенос данных без подтверждения приема обеспечивается для сообщений сигнализации, то есть кадров с идентификатором SRBid 0 в первом и втором предпочтительных вариантах осуществления изобретения. Объект 4 подуровня протокола RLC устанавливается предпочтительно для каждого радиоканала-носителя сигнализации, то есть для каждого идентификатора, как только появляется кадр для передачи, и этот объект существует предпочтительно до тех пор, пока не будет освобожден соответствующий канал DSPCH.

Подуровень протокола МАС обрабатывает доступ и мультиплексирование в физические субканалы, таким образом определяя, в числе прочего, логические каналы, подлежащие использованию для каждого радиоканала-носителя сигнализации. Подуровень протокола МАС также обеспечивает передачу сообщений о результатах измерений мобильных станций MS. Для мобильной станции MS имеется один объект протокола МАС на стороне мобильной станции и один - на сетевой стороне. Подуровень протокола МАС, в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения, будет преимущественно преимущественным образом использовать (занимать, заимствовать) каждый второй кадр, имеющий идентификатор радиоканала-носителя сигнализации, указывающий на сообщение сигнализации, в случае, когда имеется кадр, имеющий другой идентификатор радиоканала-носителя сигнализации. Иными словами, подуровень протокола МАС обеспечивает, в режиме lu-интерфейса, приоритетную обработку между потоками трафика на базе идентификаторов радиоканалов-носителей сигнализации.

Работа протокола МАС в первом предпочтительном варианте осуществления изобретения показана на фиг.3. Для наглядности на чертеже не упоминается информация заголовка и тому подобное, что добавляется протоколом МАС к принимаемой информации. Функциональность, описанная на фиг.2, реализуется в каждом цикле, то есть в GERAN что-либо передается по каналу SACCH каждые 480 мс. Если отсутствуют результаты измерений, которые должны передаваться, то передается кадр заполнения. В первом предпочтительном варианте осуществления предполагается, что кадр заполнения генерируется на уровне протокола МАС. В некоторых других вариантах осуществления изобретения кадр заполнения может генерироваться на уровне протокола RLC или на уровне RRC.

В первом предпочтительном варианте осуществления изобретения имеется два ввода в уровень протокола МАС: ввод 0 для кадров с идентификатором SRBid 0 и ввод 3 для кадров с идентификатором SRBid 3, и три буфера: один входной буфер, называемый InBuffer 0 для кадров с идентификатором SRBid 0, другой входной буфер, называемый InBuffer 3 для кадров с идентификатором SRBid 3, и выходной буфер, называемый OutBuffer. Буфер InBuffer 3 представляет собой буфер типа FIFO ("первым пришел - первым обслужен").

Согласно фиг.3, на этапе 301, протокол МАС считывает ввод 3 для кадров с идентификатором SRBid 3 и если ввод 3 не является пустым (этап 302), то добавляет на этапе 303 содержимое ввода 3 в буфер InBuffer 3 и считывает на этапе 304 ввод 0 для кадров с идентификатором SRBid 0. Затем протокол МАС переходит к тому же этапу 304, если ввод 3 был пустым (этап 302). Если ввод 0 не пустой (этап 305), то протокол МАС добавляет на этапе 306 содержимое ввода 0 к буферу InBuffer 0. После этого протокол МАС на этапе 307 проверяет, не является ли буфер InBuffer 3 пустым. Если нет, то протокол МАС проверяет на этапе 308, был ли кадр, посланный в предшествующем цикле, кадром с идентификатором SRBid 0. Если это так, то протокол МАС удаляет на этапе 309 первый элемент в буфере InBuffer3 из буфера InBuffer 3 в буфер OutBuffer и очищает на этапе 310 буфер InBuffer 0 и передает на этапе 311 содержимое буфера OutBuffer по каналу SACCH. Иными словами, преимущественное использование кадра с идентификатором SRBid 0 в первом предпочтительном варианте осуществления изобретения производится на этапе 310. Оно выполняется функцией вытеснения, которая может быть определена как функция (средство) преимущественного использования (занятия).

Если кадр, переданный в предыдущем цикле, не являлся кадром с идентификатором SRBid 0 (этап 308), или если буфер InBuffer 3 не занят (этап 307), то протокол МАС удаляет на этапе 312 элемент буфера InBuffer 0 из буфера InBuffer 0 в буфер OutBuffer и передает на этапе 311 содержимое буфера каналу SACCH.

Если ввод 0 был пустым (этап 305), то протокол МАС добавляет на этапе 313 кадр заполнения в буфер InBuffer 0 и переходит к этапу 307 для проверки того, является ли буфер InBuffer 3 не занятым. Кадр заполнения добавляется (этап 313) для непрерывной передачи по каналу SACCH.

В другом варианте осуществления кадры с идентификатором SRBid 3 не буферизуются в протоколе МАС. В этом варианте осуществления протокол МАС подтверждает прием соответствующего объекта протокола RLC, когда был послан кадр с идентификатором SRBid 3, и протокол RLC посылает другой кадр с идентификатором SRBid 3, только после того как принято подтверждение приема. Подтверждение приема может быть выполнено, например, между этапами 309 и 310 по фиг.3.

Таким образом, протокол МАС в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения не учитывает половину из кадров с идентификатором SRBid 0, всякий раз, когда имеется кадр с идентификатором SRBid 3 для передачи, просто путем замены одного кадра с идентификатором SRBid 0 на кадр с идентификатором SRBid 3. Иными словами, кадр с идентификатором SRBid 3 заимствует ширину полосы из кадров идентификатором SRBid 0 в канале SACCH.

В соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения протокол МАС использует принципы алгоритма циклического (кругового) обслуживания, которые хорошо известны специалистам в данной области техники. Таким образом, во втором предпочтительном варианте осуществления изобретения протокол МАС посылает кадр из буфера InBuffer 0, затем из буфера InBuffer 3, если он содержит кадр, затем снова кадр из буфера InBuffer 0 и так далее. В буфере InBuffer 0 имеются кадры с идентификатором SRBid 0. В буфере InBuffer 3 имеются кадры с идентификатором SRBid 3. Буферы InBuffer очищаются в соответствии с принципом FIFO.

Хотя изобретение описано в предположении, что в протоколе МАС используются буферы, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что изобретение может быть применено и без буферов.

Хотя изобретение описано в предположении, что имеются только два радиоканала-носителя сигнализации (и идентификаторы радиоканалов-носителей сигнализации), изобретение может быть применено к любым механизмам преимущественного использования (занятия) между различными радиоканалами-носителями путем преимущественного занятия низкоприоритетных кадров кадрами с более высоким приоритетом.

В дополнение к средствам, известным из предшествующего уровня техники, система, реализующая функции настоящего изобретения, и сетевые узлы этой системы содержат средства для обеспечения преимущественного использования пользовательских данных, пересылаемых по каналам сигнализации. Более точно, сетевые узлы могут содержать средства для реализации функций, описанных выше. Современные сетевые узлы содержат процессоры и память, которые могут быть использованы в функциях, соответствующих изобретению. Все изменения, необходимые для реализации изобретения, могут быть осуществлены как дополнение или модернизация подпрограмм программного обеспечения, с помощью ориентированных на прикладные программы (специализированных) интегральных схем (ASIC) и/или программируемых схем, таких как EPLD (стираемое программируемое логическое устройство), FPGA (вентильная матрица, программируемая пользователем).

Для специалистов в данной области техники должно быть понятно, что с развитием технологии принцип, лежащий в основе изобретения, может быть реализован различными путями. Изобретение и его варианты осуществления не ограничены описанными примерами, а могут изменяться в объеме формулы изобретения.

Изобретение относится к реализации услуги передачи сообщений, в которой пользовательские данные могут быть переданы между передачей сигнализации, такой как служба коротких сообщений в соответствии с протоколом управления радиоканалом/управления доступом к среде передачи (RLC/MAC) в системе мобильной связи. В случае протокола доступа к каналу для Dm-канала (протокол LAPDm) услуга коротких сообщений реализуется за счет использования каждого второго сообщения сигнализации в случае, когда имеется короткое сообщение для передачи. Это также требуется в том случае, когда на уровне передачи данных вместо протокола LAPDm используется протокол RLC/MAC. Это обеспечивается определением, по меньшей мере, двух различных идентификаторов для использования с кадрами, передаваемыми по каналу сигнализации, и преимущественно с использованием кадров по протоколу MAC по меньшей мере на основе идентификатора, относящегося к кадру. Идентификаторы идентифицируются на основе радиоканала-носителя сигнализации кадра. Технический результат состоит в том, что обеспечивается возможность передачи коротких сообщений без необходимости заимствовать речевые кадры для передачи коротких сообщений. 5 н. и 5 з.п ф-лы, 3 ил.

1. Способ приоритизации кадров, передаваемых по каналу сигнализации в системе связи, использующей протокол управления доступом к среде передачи (протокол MAC) на уровне канала передачи данных, отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых определяют, по меньшей мере, два различных идентификатора, подлежащих использованию с кадрами, передаваемыми по каналу сигнализации, причем один из идентификаторов указывает, что кадр, относящийся к упомянутому одному идентификатору, может содержать пользовательские данные, и преимущественным образом используют, по меньшей мере, кадры, относящиеся к упомянутому одному идентификатору, по протоколу MAC, по меньшей мере, на основе идентификатора, относящегося к кадру.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указывают кадр сигнализации первым идентификатором, указывают кадр, который может содержать пользовательские данные, вторым идентификатором, и преимущественным образом используют каждый второй кадр, относящийся к первому идентификатору, всякий раз, когда для передачи имеется кадр, относящийся к второму идентификатору.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что резервируют такое же количество радиоканалов-носителей сигнализации для соединения, сколько определено идентификаторов, отображают каждый идентификатор на радиоканал-носитель сигнализации и идентифицируют идентификатор кадра в протоколе MAC на основе радиоканала-носителя сигнализации кадра.4. Способ приоритизации кадров, передаваемых по каналу сигнализации в системе связи, использующей протокол MAC на уровне канала передачи данных, отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых резервируют, по меньшей мере, два различных радиоканала-носителя для соединения с каналом сигнализации, причем каждый канал-носитель идентифицирован идентификатором, один из идентификаторов указывает, что кадр, относящийся к упомянутому одному идентификатору, может содержать пользовательские данные, и преимущественным образом используют, по меньшей мере, кадры, относящиеся к упомянутому одному идентификатору, по протоколу MAC, по меньшей мере, на основе идентификатора радиоканала-носителя кадра.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что радиоканалы-носители являются радиоканалами-носителями сигнализации с медленным связанным каналом управления (каналом SACCH), причем способ дополнительно включает в себя этап определения, по меньшей мере, одного радиоканала-носителя сигнализации, являющегося радиоканалом-носителем сигнализации с подтверждением приема, который может быть использован для передачи пользовательских данных между сигнализацией и должен идентифицироваться упомянутым одним идентификатором.6. Система связи, обеспечивающая услуги передачи пользовательских данных по каналу сигнализации, содержащая интерфейс, в котором используется протокол MAC на уровне передачи данных, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит по меньшей мере, два радиоканала-носителя (0,3) для соединения, причем каждый канал-носитель идентифицирован идентификатором, один из идентификаторов указывает, что кадр, относящийся к упомянутому одному идентификатору, может содержать пользовательские данные, средство преимущественного использования (MAC), предназначенное для преимущественного использования, по меньшей мере, кадров, относящихся к упомянутому одному идентификатору, по протоколу MAC, по меньшей мере, на основе идентификатора радиоканала-носителя кадра.7. Система связи по п.6, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из радиоканалов-носителей используется также для передачи пользовательских данных, и, по меньшей мере, один из радиоканалов-носителей используется только для передачи сигнализации и по отношению к последнему осуществляется упомянутое преимущественное использование кадров.8. Система связи по п.6 или 7, отличающася тем, что радиоканалы-носители являются радиоканалами-носителями сигнализации.9. Сетевой узел в системе связи, обеспечивающей услугу, передающую пользовательские данные по каналу сигнализации, причем сетевой узел содержит интерфейс, в котором используется протокол MAC на уровне передачи данных, отличающийся тем, что интерфейс обеспечивает два или более различных радиоканалов-носителей (0,3) для соединения, причем каждый канал-носитель идентифицирован идентификатором, один из идентификаторов указывает, что кадр, относящийся к упомянутому одному идентификатору, может содержать пользовательские данные, и сетевой узел дополнительно содержит средство преимущественного использования (MAC), предназначенное для преимущественного использования, по меньшей мере, кадров, относящихся к упомянутому одному идентификатору, по протоколу MAC, по меньшей мере, на основе идентификатора радиоканала-носителя.10. Интерфейс для системы связи, обеспечивающей услугу, передающую пользовательские данные по каналу сигнализации, причем интерфейс выполнен с возможностью использования протокола MAC на уровне передачи данных, отличающийся тем, что интерфейс обеспечивает два или более различных радиоканалов носителей (0,3) для соединения, причем каждый канал-носитель идентифицирован идентификатором, один из идентификаторов указывает, что кадр, относящийся к упомянутому одному идентификатору, может содержать пользовательские данные и интерфейс дополнительно содержит средство преимущественного использования (MAC), предназначенное для преимущественного использования, по меньшей мере, кадров, по протоколу MAC, по меньшей мере, на основе идентификатора радиоканала-носителя.