КОДИРОВАНИЕ В БЕСПРОВОДНОЙ ДАЛЬНЕЙ СВЯЗИ Российский патент 2012 года по МПК H04L29/06 

Настоящее изобретение относится к дальней связи, более точно беспроводной дальней связи.

В известных универсальных системах мобильной связи (UMTS, от английского - universal mobile telecommunication system) некоторые сообщения кодируются. Кодирование инициируется командой перехода на безопасный режим, которую через наземную сеть радиосвязи с абонентами UMTS (UTRAN, от английского - UMTS terrestrial radio access network) передает базовая сеть и принимает мобильный терминал. За ней следует ответ на команду перехода на безопасный режим, который передает мобильный терминал и принимает базовая сеть.

Например, как показано на фиг.1, после приема запроса 1 на проведение сеанса связи или установление однонаправленного канала базовая сеть (БС) 2 передает сети UTRAN 6 команду 4 перехода на безопасный режим. UTRAN 6 пересылает команду 4 перехода на безопасный режим мобильному терминалу (абонентской аппаратуре, АА 8). В ответ мобильный терминал 8 инициирует свои алгоритмы кодирования с использованием определенных значений параметров, иногда называемых контекстом безопасности, и затем в качестве подтверждения передает ответ 10 на команду перехода на безопасный режим 10 сети UTRAN 6, которая передает ответ 10 базовой сети 2. После этого базовая сеть 2 через UTRAN 6 передает мобильному терминалу 8 закодированное сообщение о работе без доступа (NAS, от английского - Non Access Stratum), такое как ответ 12 на запрос на проведение сеанса связи.

Согласно этому известному подходу сообщения о переходе на безопасный режим не кодируются, поскольку они содержат сведения о кодировании, необходимые для кодирования последующих сообщений.

Другой областью уровня техники являются сети с перспективой развития (LTE, от английского - long term evolution). В настоящее время на основе сетей UMTS разрабатываются так называемые сети с перспективой развития (LTE). Более подробную информацию о сетях с перспективой развития можно почерпнуть из технической спецификации TS23.882 3GPP (Проект сотрудничества третьего поколения, от английского - Third Generation Partnership Project).

Из публикации US-A-2004/024012 известен способ передачи закодированных пользовательских данных мобильному терминалу в сети беспроводной дальней связи, в котором мобильному терминалу передают пакет данных, содержащий как идентификатор сведений о кодировании для использования при восстановлении закодированных пользовательских данных, так и пользовательские данные, закодированные с помощью упомянутых сведений о кодировании.

Настоящее изобретение отличается от US-A-2004/024012 тем, что в ответ на получение пакета данных мобильный терминал осуществляет инициацию своего контекста безопасности, используя идентифицированные сведения о кодировании, при этом сеть включает универсальную систему мобильной связи (UMTS) или сеть с перспективой развития (LTE).

Настоящее изобретение охарактеризовано в независимых пунктах прилагаемой формулы изобретения. Некоторые предпочтительные признаки изложены в зависимых пунктах.

Одним из примеров настоящего изобретения является способ передачи закодированных пользовательских данных мобильному терминалу в сети беспроводной дальней связи. При осуществлении способа мобильному терминалу передают пакет данных. Пакет данных содержит как идентификатор сведений о кодировании для использования при восстановлении закодированных пользовательских данных, так и пользовательские данные, закодированные с использованием упомянутых сведений о кодировании.

Настоящее изобретение исходит из того, что согласно известному подходу команда перехода на безопасный режим и передача ответного сообщения приводят к задержке процедур проведения сеанса связи. Например, когда мобильный терминал перемещается в зону обслуживания другой базовой станции, может измениться используемый ключ кодирования. В этом случае требуется команда перехода на безопасный режим и передача ответного сообщения, чтобы уведомить мобильный терминал о новом ключе до передачи данных, закодированных с помощью нового ключа. Этот дополнительный обмен сообщениями способен привести к дополнительной задержке. Такая задержка может являться утомительной для абонента и способна создавать сложности с приложениями, чувствительными к задержкам при установлении соединения, такими как "нажал - говори" (РТТ, от английского - push-to-talk).

В некоторых вариантах осуществления такие задержки могут быть сокращены.

Далее в порядке примера описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:

на фиг.1 показана схема, иллюстрирующая известный подход к инициации кодирования в ходе проведения сеанса связи (уровень техники),

на фиг.2 - схема, иллюстрирующая сеть с перспективой развития (LTE) согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг.3 - схема, иллюстрирующая один из подходов к инициации кодирования в ходе проведения сеанса связи в сети, показанной на фиг.2,

на фиг.4 - схема, иллюстрирующая структуру сообщения NAS, передаваемого при проведении сеанса связи,

на фиг.5 - схема, иллюстрирующая кодирование служебных сообщений NAS,

на фиг.6 - схема, иллюстрирующая передачу обслуживания между узлами базовой сети (БС) и сетью LTE,

на фиг.7 - схема, иллюстрирующая инициацию кодирования в ходе установления соединения при управлении радиоресурсами (УРР или RRC, от английского - Radio resource control) в сети LTE,

на фиг.8 - схема, иллюстрирующая сеть на базе универсальной системы мобильной связи (UMTS) согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения и

на фиг.9 - схема, иллюстрирующая один из подходов к инициации кодирования в ходе проведения сеанса связи в сети, показанной на фиг.8.

Далее описан один из примеров сети по технологии LTE, а затем поясняется, как инициируется кодирование при проведении сеанса связи с использованием сводного сообщения. После этого поясняется, как осуществляется кодирование при передаче обслуживания мобильного терминала от одного узла базовой сети (БС) другому. Затем описано альтернативное сводное сообщение.

Далее описана альтернативная сеть, которой является сеть по технологии UMTS, а затем поясняется, как инициируется кодирование в этой сети.

Сеть с перспективой развития

На фиг.2 в принципе проиллюстрирована сеть 14 LTE на основе сети на базе универсальной системы мобильной связи (UMTS). В базовую сеть входят модули управления мобильностью (МУМ или ММЕ, от английского - Mobile Management Entities). Каждый МУМ 16 имеет каскад 26 кодирования сообщений NAS. На фиг.2 для простоты показан только модуль управления мобильностью (МУМ) 16 базовой сети 18 и одна базовая станция 20 сети 14 LTE. Сеть LTE имеет множество базовых станций. На чертежах базовая станция также обозначается как "eNode В" согласно терминологии, принятой в области LTE. Сота, также называемая сектором, является зоной охвата радиосредствами, которую обслуживает соответствующая антенна базовой станции. Каждая базовая станция 20 обычно имеет три соты 22, каждая из которых обслуживается одной из трех направленных антенн 24, расположенных под углом 120 градусов друг другу по азимуту. В процессе работы мобильный абонентский терминал 28 (часто называемый абонентской аппаратурой (АА) согласно терминологии, принятой в области LTE/UMTS) поддерживает связь с модулем 16 управления мобильностью посредством по меньшей мере одной соты 22 по меньшей мере одной базовой станции 20. Этим способом мобильный абонентский терминал поддерживает связь с сетью UTRAN.

Инициация кодирования при проведении сеанса связи

Авторы пришли к выводу о возможности объединить команду перехода на безопасный режим и сообщение о работе без доступа (NAS) (такое как ответ на запрос на проведение сеанса связи) в единое сводное сообщение. Первой частью сообщения является команда перехода на безопасный режим, и эта часть не закодирована. Второй частью сообщения является сообщение NAS, и эта часть закодирована.

Как показано на фиг.3, после приема запроса 30 на проведение сеанса связи модуль 16 управления мобильностью передает базовой станции 20 сводное сообщение 32, состоящее из незакодированной команды перехода на безопасный режим и закодированного служебного сообщения NAS. После этого базовая станция 20 пересылает сводное сообщение 32 мобильному терминалу (абонентской аппаратуре (АА) 28). Мобильный терминал 28 осуществляет инициацию своего контекста безопасности и затем дает подтверждение путем передачи базовой станции 20 ответа 34 на команду перехода на безопасный режим, который пересылается модулю 16 управления мобильностью. После этого МУМ 16 посредством базовой станции 20 передает мобильному терминалу 28 закодированное сообщение о работе без доступа (NAS), такое как ответ 36 на запрос на проведение сеанса связи.

На фиг.4 показано упомянутое выше сводное сообщение 32, состоящее из незакодированной команды 38 перехода на безопасный режим и закодированного сообщения NAS 40. Команда 38 перехода на безопасный режим состоит из элементов информации, описывающих информацию о контексте безопасности, такую как идентификатор ключа кодирования, который должен использоваться, и, например, идентификатор времени начала кодирования. Сообщение NAS 40 состоит из элементов информации, образующих ответ на запрос на проведение сеанса связи.

Создание сводного сообщения

Кодирование сообщений NAS в сети 14 LTE осуществляют с помощью каскадов 26 кодирования в соответствующих узлах базовой сети 18. Кодирование сообщений NAS не зависит от кодирования пользовательских данных. Как показано на фиг.5, сообщение NAS для кодирования вместе с информацией для осуществления кодирования, такой как ключи кодирования, вводят в каскад 26 кодирования, на выходе которого получают закодированное сообщение NAS 40. Закодированное сообщение NAS 40 конкатенируют с незакодированным содержимым 38 заголовка. Это возможно, поскольку МУМ 16 обычно допускает кодирование по меньшей мере части сообщения NAS до конкатенации с другой незакодированной частью сообщения.

Манипулирование с кодированием после передачи обслуживания

Передача обслуживания является процессом перехода мобильного терминала 28 от соединения с одной базовой станцией 20 и, следовательно, узлом 18 базовой сети к соединению с другой базовой станцией (не показанной) и, следовательно, другим узлом базовой сети (не показанным). Иногда передачу обслуживания называют передачей управления.

На фиг.6 показан пример процедуры передачи обслуживания. Первоначально установлено соединение с базовой станцией 20 с использованием первого ключа кодирования. Узел 18 базовой сети посредством базовой станции 20 передает команду 42 передачи обслуживания мобильному терминалу 28, после чего осуществляется передача 44 обслуживания при установлении соединения другой базовой станции 20' и, следовательно, узлу 20' базовой сети. Затем мобильный терминал 28 передает новой базовой станции 18' и, следовательно, узлу 18' базовой сети сообщение 46 "передача обслуживания завершена". Далее узел базовой сети передает сводное сообщение 48, состоящее из незакодированной команды 50 перехода на безопасный режим, содержащей ранее рассмотренные идентификаторы ключа кодирования, после чего следует закодированная часть 52 пользовательских данных, такая как служебные сообщения NAS. Так, например, когда узел базовой сети осуществляет изменение кодирования, в команде перехода на безопасный режим из первого сводного сообщения 50 нового узла 18' базовой сети указаны новые параметры безопасности, которые должны использоваться, и в закодированной форме содержатся новые служебные сообщения NAS. В одном из в других отношениях сходных вариантов изобретения, если кодирование и настройка конфигурации кодирования осуществляются в плоскости пользователя, сводный пакет в плоскости пользователя состоит из незакодированной команды перехода на безопасный режим, конкатенированной с пользовательскими данными.

Разумеется, в некоторых вариантах осуществления переход на новый ключ кодирования путем передачи сводного сообщения, состоящего из незакодированной команды перехода на безопасный режим, содержащей идентификаторы ключа кодирования, после чего следует закодированная часть пользовательских данных, закодированных с помощью этого ключа кодирования, может осуществляться не одновременно с передачей обслуживания между сотами. Например, в другом варианте осуществления предыдущей сотой и новой сотой может являться одна и та же сота. В этом примере сота первоначально поддерживает связь с мобильным терминалом с использованием предыдущих параметров кодирования. Во время сеанса сота передает новые параметры кодирования и дополнительные пользовательские данные. Мобильный терминал принимает новые параметры кодирования. Мобильный терминал использует новые параметры кодирования, чтобы декодировать закодированную часть пакета. Мобильный терминал также сохраняет новые параметры кодирования для последующего использования при декодировании последующих пакетов, которые закодированы с использованием новых параметров кодирования.

Управление радиоресурсами

Как показано на фиг.7, также может быть передано сводное сообщение, состоящее из незакодированной команды перехода на безопасный режим и закодированной части, содержащей пользовательские данные, при этом содержащая пользовательские данные часть состоит из сообщения управления радиоресурсами (УРР). Как показано на фиг.7, базовой станции 20" передают запрос 54 соединения УРР, в ответ на который базовая станция передает мобильному терминалу 28' сводное сообщение 56, которое, в частности, содержит незакодированную команду перехода на безопасный режим, за которой следует закодированный (новым ключом) ответ на запрос соединения УРР. Затем пользовательский терминал 28' передает ответ на команду перехода на безопасный режим.

Пример другой системы: UMTS

Эта сеть является наземной сетью радиосвязи с абонентами (UTRAN) универсальной системы мобильной связи (UMTS), которая представляет собой одну из разновидностей широкополосной сети многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA, от английского - Code Division Multiple Access) для мобильной дальней связи. Сеть UTRAN в целом показана на фиг.8. Для простоты показан только один контроллер радиосети и две базовые станции сети UTRAN 62. Также показано, что сеть UTRAN 62 имеет базовые станции 64. Каждая из базовых станций 64 также обозначена как "Node В" в соответствии с терминологией, принятой в области UMTS. Сота, также называемая сектором, является зоной охвата радиосредствами, которую обслуживает соответствующая антенна базовой станции. Каждая базовая станция обычно имеет три соты 66, каждая из которых обслуживается одной из трех направленных антенн 67, расположенных под углом 120 градусов друг другу по азимуту. Каждый контроллер радиосети (КРС или RNC, от английского - radio network controller) 68 обычно управляет несколькими базовыми станциями 64 и, следовательно, несколькими сотами 66. Базовая станция 64 соединена с управляющим ей контроллером радиосети (КРС) 68 посредством соответствующего интерфейса 69, известного как интерфейс IuB. В процессе работы мобильный абонентский терминал 70 (часто называемый абонентской аппаратурой (АА) согласно терминологии, принятой в области UMTS) поддерживает связь с обслуживающим контроллером 68 радиосети (КРС) посредством по меньшей мере одной соты 66 по меньшей мере одной базовой станции 64. Этим способом мобильный абонентский терминал поддерживает связь с сетью UTRAN 62.

КРС соединен с узлом 72 обеспечения шлюза сигнализации (УОШС или SGSN, от английского - Signalling Gateway Support Node) базовой сети 74. УОШС 72 имеет каскад 76 кодирования сообщений NAS, который более подробно описан далее.

Инициация кодирования проведении сеанса связи на примере UMTS

Авторы пришли к выводу о возможности объединить команду перехода на безопасный режим и сообщение о работе без доступа (NAS) (такое как ответ на запрос на проведение сеанса связи) в единое сводное сообщение. Первой частью сообщения является команда перехода на безопасный режим, и эта часть не закодирована. Второй частью сообщения является сообщение NAS, и эта часть закодирована.

Как показано на фиг.9, после приема запроса 78 на проведение сеанса связи УОШС 72 передает КРС 68 и, следовательно, базовой станции 64 сводное сообщение 80, состоящее из незакодированной команды перехода на безопасный режим и закодированного служебного сообщения NAS. После этого базовая станция 64 пересылает сводное сообщение 80 мобильному терминалу (абонентской аппаратуре (АА) 70).

Сводное сообщение 80 состоит из незакодированной команды перехода на безопасный режим и закодированного сообщения NAS. Команда перехода на безопасный режим состоит из элементов информации, описывающих информацию о контексте безопасности, такую как идентификатор ключа кодирования, который должен использоваться, и, например, идентификатор времени начала кодирования. Часть сообщения 80, состоящая из закодированного сообщения NAS 40, состоит из элементов информации, образующих ответ на запрос на проведение сеанса связи.

Мобильный терминал 70 инициирует свой контекст безопасности и затем в качестве подтверждения передает ответ 82 на команду перехода на безопасный режим базовой станции 64 и, следовательно, КРС 68, который пересылает ответ 82 УОШС 72.

Общие положения

Настоящее изобретение может быть воплощено в других конкретных формах без отступления от его существенных характеристик. Описанные варианты осуществления следует во всех отношениях рассматривать лишь как иллюстративные, а не ограничивающие. В связи с этим объем изобретения ограничен не вышеизложенным описанием, а прилагаемой формулой изобретения. В ее объем считаются входящими все изменения в пределах смысла и серии эквивалентов формулы изобретения.

Некоторые сокращения

БС: базовая сеть

UMTS: универсальная система мобильной связи

АА: абонентская аппаратура

NAS: работа без доступа (также известна как протокол базовой сети)

МУМ: модуль управления мобильностью

LTE: перспектива развития, термин, используемый в 3GPP в отношении системы, стандартизуемой после UMTS

ЭИ: элемент информации

УРР: управление радиоресурсами (отвечающий за радиоресурсы уровень управляющего протокола, иначе называемый уровнем работы с доступом)

УОШС: узел обеспечения шлюза сигнализации.

Изобретение относится к беспроводной дальней связи, а именно к способу передачи закодированных пользовательских данных мобильному терминалу в сети беспроводной дальней связи. Техническим результатом является уменьшение задержек процедур проведения сеанса связи. Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа мобильному терминалу передают пакет данных, который содержит идентификатор сведений о кодировании, передаваемых первоначально и предназначенных для использования в приемнике для восстановления закодированных пользовательских данных и пользовательские данные, закодированные с помощью упомянутых сведений о кодировании. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ передачи закодированных пользовательских данных мобильному терминалу в сети беспроводной дальней связи, в котором мобильному терминалу передают пакет данных, содержащий как идентификатор сведений о кодировании для использования при восстановлении закодированных пользовательских данных, так и пользовательские данные, закодированные с помощью упомянутых сведений о кодировании, отличающийся тем, что в ответ на получение пакета данных мобильный терминал осуществляет инициацию своего контекста безопасности, используя идентифицированные сведения о кодировании, и при этом сеть включает универсальную систему мобильной связи (UMTS) или сеть с перспективой развития (LTE).

2. Способ по п.1, в котором сведения о кодировании содержат алгоритм кодирования.

3. Способ по п.1, в котором сведения о кодировании, содержат ключ кодирования.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором пользовательские данные содержат пользовательские служебные данные.

5. Способ по п.4, в котором пользовательские служебные данные содержат сообщение о работе без доступа (NAS) или об управлении радиоресурсами (RRC).

6. Способ по любому из пп.1-3, в котором пользовательские данные содержат данные абонентской нагрузки.

7. Способ по п.1, включающий использование мобильным терминалом идентифицированных сведений о кодировании для восстановления пользовательских данных.

8. Способ по п.7, в котором сохраняют на мобильном терминале идентифицированные сведения о кодировании для использования при восстановлении закодированных пользовательских данных из принимаемого в дальнейшем пакета данных.

9. Способ по п.1, в котором пакет данных содержит команду перехода на безопасный режим, которая включает идентификатор сведений о кодировании.

10. Базовая станция беспроводной дальней связи по технологии UMTS или LTE, способная передавать закодированные пользовательские данные в пакете данных, который содержит как идентификатор сведений о кодировании, передаваемых первоначально и предназначенных для использования в приемнике для восстановления закодированных пользовательских данных, так и пользовательские данные, закодированные с помощью упомянутых сведений о кодировании.

11. Терминал беспроводной дальней связи, содержащий приемник и процессор,
при этом приемник выполнен с возможностью приема пакета данных, который содержит как идентификатор сведений о кодировании для использования при восстановлении закодированных пользовательских данных, так и пользовательские данные, закодированные с помощью упомянутых сведений о кодировании, отличающийся тем, что
в ответ на получение пакета данных мобильный терминал способен осуществлять инициацию своего контекста безопасности, используя идентифицированные сведения о кодировании,
процессор выполнен с возможностью использования упомянутых сведений о кодировании для восстановления пользовательских данных, закодированных с использованием упомянутых сведений о кодировании, мобильный терминал способен сохранять упомянутые сведения о кодировании для последующего использования и
при этом терминал представляет собой терминал беспроводной дальней связи по технологии UMTS или LTE.

12. Способ приема мобильным терминалом в сети беспроводной дальней связи закодированных пользовательских данных, в котором:
на мобильный терминал принимают первый пакет данных, содержащий пользовательские данные, закодированные с использованием первых сведений о кодировании;
восстанавливают пользовательские данные в мобильном терминале с использованием первых сведений о кодировании, хранящихся в мобильном терминале,
принимают на мобильный терминал следующий пакет данных, содержащий как идентификатор обновленных сведений о кодировании для использования при восстановлении закодированных пользовательских данных, так и пользовательские данные, закодированные с помощью упомянутых обновленных сведений о кодировании, отличающийся тем, что
в ответ на получение пакета данных мобильный терминал осуществляет инициацию своего контекста безопасности, используя идентифицированные сведения о кодировании,
посредством мобильного терминала используют упомянутые обновленные сведения о кодировании для восстановления пользовательских данных, закодированных с использованием упомянутых сведений о кодировании, и сохраняют упомянутые обновленные сведения о кодировании для дальнейшего использования при декодировании последующих пакетов.