ВЫДЕЛЕНИЕ РЕСУРСОВ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ Российский патент 2010 года по МПК H04W92/10 

Область техники

Настоящее изобретение касается систем связи и, в частности, но не исключительно, выделения ресурсов, например планирования пакетов данных, в системе связи, обеспечивающей беспроводную связь для пользователей этой системы.

Уровень техники

Систему связи можно рассматривать как средство, которое делает возможными сеансы связи между двумя или более объектами, такими как устройство пользователя и/или иные узлы, которые являются частью этой системы связи, либо как-то по-иному связаны с этой системой. Связь может включать, например, голосовую связь, передачу данных, мультимедиа и так далее. Устройству пользователя, подсоединенному к системе связи, могут быть предоставлены, например, двухсторонняя телефонная связь или многосторонняя телефонная конференция, либо соединение для передачи данных. Устройство пользователя может посылать пакетные данные на сервер, либо принимать такие данные от сервера, между двумя или более пользовательскими устройствами или иным образом на интерфейсе между устройством пользователя и системой связи.

Обычно система связи работает в соответствии с заданными стандартами или спецификациями, которые предписывают, что именно разрешено делать различным объектам, связанным с этой системой, и как это должно быть достигнуто. Например, стандарт или спецификация могут определять, обеспечивается ли устройство пользователя службой с коммутацией каналов и/или службой с коммутацией пакетов, или тем и другим одновременно. Обычно также задаются протоколы связи и/или параметры, которые должны быть использованы для соединения. Например, способ, с помощью которого устройство пользователя может получить доступ к системе связи, а также то, как должна быть реализована связь между устройством пользователя и элементами сети связи, как правило, основывается на заранее заданных протоколах связи. Другими словами, необходимо, чтобы был установлен особый набор "правил", на которых может основываться связь, чтобы дать возможность устройству пользователя осуществлять связь через эту систему связи.

Известны системы, обеспечивающие беспроводную связь для устройств пользователей. Обычно такие системы называются мобильными системами, хотя в определенных системах мобильность может ограничиваться, по существу, небольшими зонами. Примером мобильных систем служит наземная сеть мобильной связи общего пользования (PLMN). Обычно в основе PLMN лежит сотовая архитектура. Другим примером мобильных систем служит мобильная система, которая по меньшей мере частично базируется на использовании спутниковой связи. Кроме того, мобильные системы связи могут обеспечиваться средствами иных мобильных систем, например средствами беспроводных локальных сетей (WLAN). Обычно перемещающиеся пользователи имеют возможности роуминга в сетях связи, отличных от сети, в которой эти пользователи зарегистрированы. Поэтому для беспроводных сетей, предоставляющих пользователю мобильность, существенное значение имеют общие технические условия и протоколы.

В обычной беспроводной системе базовая станция обслуживает множество устройств пользователей. В одно и то же время может быть установлена связь устройства пользователя с двумя или несколькими базовыми станциями. Связь по беспроводному интерфейсу между устройством пользователя и базовой станцией может основываться на соответствующем протоколе связи. Специалистам хорошо известны основные принципы и элементы, необходимые для осуществления беспроводного доступа к сети связи. Примеры систем доступа включают такие системы, как CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов), WCDMA (широкополосный CDMA), TDMA (множественный доступ с временным разделением каналов), FDMA (множественный доступ с частотным разделением) или SDMA (множественный доступ с пространственным разделением каналов), а также гибриды перечисленных выше систем доступа.

Каждой базовой станцией управляет соответствующее средство управления. Работой базовой станции и иных устройств связи может управлять один или несколько управляющих объектов. Двумя или более базовыми станциями может управлять контроллер. Например, сети с широкополосным множественным доступом с кодовым разделением каналов (WCDMA) используют управляющие объекты, известные как контроллеры радиосети (RNC), для управления работой сети беспроводного доступа. Контроллер радиосети WCDMA обычно управляет несколькими станциями, а часто и всеми станциями сети доступа.

Контроллеры сетей доступа подключаются к объектам базовой сети связи. Кроме того, для подключения сети связи к другим сетям может использоваться один или несколько шлюзовых узлов. Например, сеть мобильной связи может подключаться к таким сетям связи, как сеть с Интернет-протоколом и/или иным сетям обмена пакетными данными.

Как было отмечено выше, с помощью системы доступа устройство пользователя может обмениваться данными по беспроводному интерфейсу. Когда устройство пользователя имеет достаточно данных для передачи в своем буфере, системой доступа должна быть выделена определенная пропускная способность для устройства пользователя, а более конкретно, от базовой станции требуется пропускная способность радиоинтерфейса.

Базовая станция может, по существу, непрерывно получать множество запросов на выделение пропускной способности от различного пользовательского оборудования. Из-за ограничения доступных ресурсов радиоинтерфейса базовая станция может нуждаться в способности выделять пропускную способность тем устройствам пользователей, которые, по тем или иным причинам, должны передавать данные с более высоким приоритетом. Иными словами, базовая станция может нуждаться в способности назначать приоритеты для передачи данных устройствами пользователей перед выделением пропускной способности для передачи данных.

Обычно назначение приоритетов обеспечивается за счет отображения различных служб на выделенные каналы с разным приоритетом этих каналов. Со стороны сети связи функция планирования пакетов находится на уровне контроллера сети радиодоступа, например контроллера RNC в WCDMA. Это довольно простое решение, так как, например, в сети WCDMA контроллер радиосети (RNC) знает о приоритетах разных радионосителей на так называемом d-уровне управления доступом к среде (MAC-d).

В некоторых приложениях возможно мультиплексирование данных, передаваемых на разных радионосителях с разными приоритетами, в один транспортный канал. Например, сигналы беспроводной связи между устройством пользователя и базовой станцией могут передаваться по Усовершенствованному Выделенному Каналу (Enhanced Dedicated Channel, E-DCH) на мобильный терминал на е-уровне управления доступом к среде (МАС-е). В иерархии этот уровень ниже, чем упомянутый выше уровень МАС-d, и он используется только устройством пользователя и базовой станцией.

Упомянутый выше способ отображения разных служб на разные выделенные каналы не будет оптимальным в случае использования таких технологий, как E-DCH, где быстрое планирование пакетов выполняется на базовой станции (называемой в сети WCDMA узлом В), а доступные ресурсы канала E-DCH должны разделяться с другими пользователями путем совместного использования каналов.

В случае высокоскоростного пакетного доступа по нисходящей линии (HSDPA) эта проблема решается путем использования индикатора приоритета планирования (SPI), связанного с разными носителями от RNC к узлу В. Однако это решение не всегда применимо к каналу E-DCH, например, из-за того, что показатели качества не могут быть явно переданы на уровне 1 стека протоколов из-за ограниченности ресурсов, доступных для сигнализации.

Поэтому имеется потребность в улучшенном решении для планирования передачи данных по беспроводному интерфейсу на уровне базовой станции сети доступа.

Сущность изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на решение одной или нескольких описанных выше проблем.

В соответствие с одним вариантом осуществления изобретения предлагается способ выделения ресурсов в системе связи, в которой множество устройств пользователей могут передавать данные по выделенному каналу. Этот способ включает отправку с устройства пользователя на станцию системы связи запроса на ресурсы связи на первом уровне протокола; обнаружение потребности выделения ресурсов на основе приоритета; получение на станции информации о приоритете из потока данных на втором уровне протокола; и выделение ресурсов для связи на первом уровне протокола на основании упомянутой информации о приоритете.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения предлагается станция для системы связи, включающая радиочасть для связи с устройствами пользователей и по меньшей мере один контроллер, сконфигурированный для приема запросов на ресурсы связи от устройств пользователей на первом уровне протокола, для обнаружения того, что требуется выделение ресурсов на основе приоритета, для получения на станции информации о приоритете из потока данных на втором уровне протокола, а также для выделения ресурсов для связи на первом уровне протокола, на основе упомянутой информации о приоритете.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения предлагается система связи, включающая такие станции.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечить преимущество предотвращения перегрузок сигнализации, особенно по беспроводному интерфейсу. Кроме того, ряд вариантов осуществления изобретения могут дать возможность выполнить оптимизацию и/или более эффективно использовать ресурсы беспроводного интерфейса и/или интерфейсов в пределах сети доступа. Ряд вариантов осуществления изобретения также могут обеспечить более высокое качество обслуживания (QoS) конечных пользователей, путем обслуживания в первую очередь служб и/или пользователей с высоким приоритетом. Например, потоковая передача данных может обслуживаться перед обычным трафиком и так далее. Более того, изобретение может осуществляться без какой-либо модификации существующих устройств пользователей.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения примеры его осуществления показаны на сопровождающих чертежах.

На фиг.1 показана система связи, в которой может быть осуществлено настоящее изобретение.

На фиг.2 показан подробный пример возможной архитектуры протокола интерфейса между мобильным устройством пользователя и контроллером сети доступа.

Фиг.3 иллюстрирует принципы осуществления изобретения.

На фиг.4 изображена схема алгоритма, иллюстрирующая вариант осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Заметим, что хотя при подробном описании примера системы связи используется терминология сетей связи WCDMA 3-го поколения, таких как универсальная мобильная система связи (UMTS) или наземная сеть мобильной связи общего пользования (PLMN) CDMA2000, варианты осуществления предлагаемого решения могут быть использованы в любой системе беспроводной связи, в которой аналогичные проблемы могут быть решены с помощью вариантов осуществления изобретения.

На фиг.1 показано несколько базовых станций 4. Нужно обратить внимание на то, что иногда базовые станции, например, в сетях доступа WCDMA, называют Узел-В. Каждая базовая станция 4 снабжена соответствующей радиочастью, так что она может передавать радиосигналы множеству устройств 1, 2 пользователей и принимать радиосигналы от этих устройств. Иногда устройство пользователя называют мобильной станцией или мобильным терминалом. Аналогично каждое мобильное устройство 1, 2 пользователя может передавать радиосигналы на соответствующую базовую станцию 4 или принимать радиосигналы от нее по радиоинтерфейсу.

Соответствующее устройство пользователя обеспечивается необходимыми радиопередающими элементами и функциями управления, чтобы оно могло отсылать данные в сеть связи и принимать данные от этой сети, и могло обрабатывать команды управления, которые оно может принимать от сети связи. В типичном случае мобильное устройство пользователя может перемещаться в пределах сети доступа, снабженной одной или несколькими базовыми станциями, а также от одной зоны обслуживания сети доступа до другой зоны обслуживания. Таким образом, местоположение мобильной станции может меняться со временем, так как мобильное устройство пользователя может свободно перемещаться в пределах области обслуживания мобильной системы.

Каждая из базовых станций подключена к контроллеру сети доступа. На фиг.1 показаны два контроллера сети доступа, а именно два контроллера 10 и 11 радиосети (RNC). Обычно контроллеры сети доступа подключаются через соответствующие соединения к другим элементам сети, таким как центр 12 коммутации, шлюзовой узел 13 и т.д.

На фиг.2 подробно показан пример возможной архитектуры протокола интерфейса между мобильным устройством 1 пользователя, базовой станцией 4 и контроллером 10 сети доступа, а именно на фиг.2 показана архитектура протокола для транспортного канала E-DCH. В мобильном устройстве 1 пользователя разные приоритеты радионосителей известны на уровне MAC-d. В том случае, когда недостаточно ресурсов для передачи, мобильное устройство пользователя может запланировать первоочередную передачу данных с наиболее высоким приоритетом.

Как показано на фиг.2, протокол MAC-d находится в контроллере 10 радиосети, а не в базовой станции 4. MAC-d обеспечивает функции управления доступом к среде в связи с выделенными каналами, например функцию, относящуюся к мультиплексированию, отображению данных на транспортные каналы, циклическому избыточному коду (CRC), частоте ошибок в кадрах (FER).

В свою очередь, протокол МАС-е находится в базовой станции 4, например узле В. К функциям МАС-е относится, например, демультиплексирование разных потоков MAC-d для одного и того же канала E-DCH. К другим функциям, выполняемым МАС-е, относится, например, обработка гибридных автоматических запросов на повторную передачу (HARQ) и планирование.

В описываемых здесь вариантах осуществления изобретения базовая станция 4 не всегда может знать о приоритете данных, пока устройство пользователя не начнет передачу данных, и потоки MAC-d не будут демультиплексированы. Однако в этом варианте осуществления изобретения ресурсы могут выделяться на короткий промежуток времени, поток данных может быть демультиплексирован и его приоритет проконтролирован на потоке MAC-d. Таким образом, когда узел В на фиг.2 принимает запрос на пропускную способность от устройства 1 пользователя, он может выделить ресурсы по этому запросу на короткий промежуток времени, в течение которого узел В демультиплексирует поток МАС-е от устройства пользователя. Узел В также контролирует приоритет данных, передаваемых мобильным устройством пользователя, из потока MAC-d. Другими словами, если устройство пользователя не дает приоритет в поток МАС-е, например в индикаторе приоритета планирования (SPI), этот приоритет может быть затем обнаружен из другого уровня протокола, например из идентификатора качества (QID) потока MAC-d.

Впоследствии узел В может использовать информацию о приоритетах, принятую на уровне МАС-е, для соответствующего планирования ресурсов. Например, узел В может использовать информацию о приоритетах для планирования пакетов соответственно по интерфейсу 3 Uu или интерфейсу 5 lub.

Фиг.3 поясняет вариант осуществления изобретения, который применим к сети WCDMA, использующей канал E-DCH в восходящей линии. В частности, в этом варианте осуществления изобретения узел В сети радиодоступа WCDMA сконфигурирован так, чтобы по запросу назначать радиоресурсы разным мобильным устройствам пользователей. В более общем виде принцип действия этого варианта осуществления изобретения показан на фиг.4.

Мобильные устройства 1 и 2 пользователей передают данные с разными приоритетами. Доступные ресурсы радиоинтерфейса ограничены шириной полосы, изображенной на фиг.3 в виде "трубы" 14. Узел В знает о приоритетах, так как он выполняет демультиплексирование потоков канала E-DCH на уровне МАС-е. Когда оба мобильных устройства 1 и 2 пользователей осуществляют на шаге 40, по существу, одновременный запрос на дополнительную пропускную способность, то требуется выполнить выделение ресурса, и узел В выполняет запрос мобильного устройства пользователя, которое передает данные с более высоким приоритетом. На фиг.3 этим устройством является мобильное устройство 1 пользователя. Необходимая процедура принятия решения и другие необходимые операции управления могут быть обеспечены соответствующим процессором или несколькими процессорами в узле В.

В этом варианте осуществления изобретения идентификаторы качества (QID) потоков MAC-d (d-уровень управления доступом к среде) используются на шаге 46 для планирования пакетов на основе приоритетов на уровне МАС-е. Это может произойти, например, в ответ на обнаружение на шаге 42 того, что по интерфейсу 3 Uu на узел В от устройства 1 пользователя не было передано явного указания приоритета планирования (SPI).

Если сообщение уровня 1 запроса скорости передачи, посланное по интерфейсу 3 Uu на узел В от устройства 1 пользователя, содержит SPI, то происходит переход от шага 42 к шагу 44, и следует обычная обработка потока данных.

Если обнаружено, что SPI не было принято, то информация, полученная на шаге 46, может затем быть использована на шаге 48, например, для оптимального планирования ресурсов на интерфейсах Uu и lub.

Описанные выше функции обработки данных могут быть обеспечены средствами одного или нескольких процессоров данных. Соответствующим образом адаптированный программный продукт с набором компьютерных команд может быть использован для выполнения этих вариантов осуществления изобретения, будучи загруженным в компьютер, например, для выполнения операций вычислений и поиска, сравнения и объединения. Этот программный продукт для обеспечения такой работы может храниться на носителе и предоставляться посредством этого носителя, такого как диск, карта или лента. Существует возможность загружать этот программный продукт через сеть передачи данных. Осуществление изобретения может быть обеспечено за счет соответствующего программного обеспечения на сервере местоположения. Таким образом, возможно, что в ряде приложений не понадобится никаких дополнительных аппаратных средств. На сервере местоположения может возникнуть необходимость в дополнительной памяти и вычислительной мощности.

Следует понимать, что, несмотря на описание вариантов осуществления настоящего изобретения в связи с такими устройствами пользователя, как мобильные станции, варианты осуществления настоящего изобретения применимы к любым другим типам оборудования пользователя.

Понятно, что возможны другие варианты осуществления настоящего изобретения, остающиеся в рамках изобретения. Так, изобретение также применимо к другим мобильным технологиям помимо WCDMA.

Здесь также необходимо отметить, что наряду с описанными выше в виде примеров вариантами осуществления изобретения возможен ряд изменений и модификаций описанного решения, которые могут быть выполнены без выхода за рамки настоящего изобретения, ограниченного приложенной формулой изобретения.

Предложен способ выделения ресурсов в системе связи и станция для системы связи. В системе связи множество устройств пользователей может передавать данные по выделенному каналу. Технический результат - улучшение решения для планирования передачи данных по беспроводному интерфейсу на уровне базовой станции сети доступа. Для этого, согласно способу, запрос на ресурсы связи может быть отправлен от устройства пользователя на станцию на первом уровне протокола. Затем может быть обнаружено, что требуется выделение ресурсов на основе приоритетов, после этого информацию о приоритете получают на станции из потока данных на втором уровне протокола. После этого выделение ресурсов для связи на первом уровне протокола может основываться, по меньшей мере, частично, на упомянутой информации о приоритете. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ выделения ресурсов в системе связи, в которой множество устройств пользователей сконфигурированы для передачи данных по выделенному каналу, включающий:
прием на базовой станции, на первом уровне протокола, запроса на ресурсы связи от устройства пользователя из указанного множества устройств пользователей;
получение на базовой станции информации о приоритете из потока данных на втором уровне протокола, отличном от первого уровня протокола; и
выделение базовой станцией ресурсов связи устройству пользователя на основе упомянутой информации о приоритете.

2. Способ по п.1, в котором первый уровень протокола включает е-уровень протокола управления доступом к среде, а прием запроса на ресурсы связи включает прием запроса на е-уровне протокола управления доступом к среде.

3. Способ по п.1 или 2, в котором первый уровень протокола включает уровень 1 стека протоколов, а прием запроса на ресурсы связи включает прием запроса на уровне 1 стека протоколов.

4. Способ по п.1, в котором второй уровень протокола включает d-уровень протокола управления доступом к среде, а получение информации о приоритете включает контроль d-уровня протокола управления доступом к среде.

5. Способ по п.4, в котором получение информации о приоритете включает контроль параметра идентификатора качества на d-уровне протокола управления доступом к среде.

6. Способ по п.1, в котором второй уровень протокола включает е-уровень протокола управления доступом к среде, а получение информации о приоритете включает контроль потоков е-уровня управления доступом к среде (МАС-е).

7. Способ по п.1, включающий выполнение передачи данных от множества устройств пользователей по Усовершенствованному Выделенному Каналу сети с широкополосным множественным доступом с кодовым разделением каналов.

8. Способ по п.1, в котором выделение ресурсов связи включает выделение радиоресурсов между устройством пользователя и базовой станцией.

9. Способ по п.1, в котором выделение ресурсов включает выделение ресурсов связи на интерфейсе между базовой станцией и другим объектом системы связи.

10. Способ по п.1, включающий
выделение ресурсов связи на короткий период времени, демультиплексирование потока данных на втором уровне протокола и получение информации о приоритете из потока данных на втором уровне протокола.

11. Считываемый компьютером носитель, содержащий средства компьютерного программного кода, при выполнении которого процессор осуществляет:
прием на базовой станции, на первом уровне протокола, запроса на ресурсы связи от устройства пользователя;
получение на базовой станции информации о приоритете из потока данных на втором уровне протокола, отличном от первого уровня протокола, и
выделение ресурсов связи на основе упомянутой информации о приоритете.

12. Устройство для выделения ресурсов в системе связи, в которой множество устройств пользователей сконфигурированы для передачи данных по выделенному каналу, включающее:
средства приема на базовой станции системы связи, на первом уровне протокола, запроса на ресурсы связи от устройства пользователя из указанного множества устройств пользователей;
средства получения на базовой станции информации о приоритете из потока данных на втором уровне протокола, отличном от первого уровня протокола, и
средства выделения ресурсов связи на основе упомянутой информации о приоритете.

13. Устройство по п.12, в котором первый уровень протокола включает е-уровень протокола управления доступом к среде, а запрос на ресурсы связи включает запрос, принимаемый на е-уровне протокола управления доступом к среде.

14. Устройство по п.12 или 13, в котором первый уровень протокола включает уровень 1 стека протоколов, а запрос на ресурсы связи включает запрос, принимаемый на уровне 1 стека протоколов.

15. Устройство по п.12, в котором второй уровень протокола включает d-уровень протокола управления доступом к среде, а средства получения сконфигурированы для получения информации о приоритете от d-уровня протокола управления доступом к среде.

16. Устройство по п.12, в котором второй уровень протокола включает е-уровень протокола управления доступом к среде, а средства получения сконфигурированы для получения информации о приоритете из потока данных е-уровня управления доступом к среде (МАС-е).

17. Устройство по п.12, содержащее станцию сети с широкополосным множественным доступом с кодовым разделением каналов, которая сконфигурирована для обмена данными с устройствами пользователей по Усовершенствованному Выделенному Каналу.

18. Устройство по п.12, включающее компьютер, сконфигурированный для приема на базовой станции системы связи, на первом уровне протокола, запроса на ресурсы связи от устройства пользователя, для получения на базовой станции информации о приоритете из потока данных на втором уровне протокола и для выделения ресурсов связи на основе упомянутой информации о приоритете.

19. Система связи, имеющая множество устройств пользователей, которые передают данные по выделенному каналу, причем указанная система связи содержит устройство по п.12.