СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ СЛУЖЕБНЫХ СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2015 года по МПК H04L29/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области радиосвязи и в частности, в некоторых вариантах, к технологиям WiMAX и WiFi радиосвязи.

Уровень техники

Радио приемопередатчики, обычно именуемые мобильными станциями, поддерживают связь в сетях радиосвязи с базовыми станциями, которые в свою очередь поддерживают связь с сетями доступа (access service networks (ASNs)) и опорными сетями (core networks (CNs)). Нормальная связь между мобильными станциями и сетевыми серверами может быть усложнена тем, что сетевые серверы сталкиваются с затруднениями при «проталкивании» информации к мобильным станциям. Это связано с тем, что мобильные станции обычно имеют сетевые экраны («брандмауэры» (firewall)), препятствующие связи с объектами, не участвующими в текущем сеансе. Таким образом, когда сетевой сервер хочет передать информацию для мобильной станции, он сталкивается с проблемой, заключающейся в том, что мобильная станция может просто не принять сообщения связи, поскольку эти сообщения будут заблокированы сетевым экраном станции.

Во многих случаях связь с мобильными станциями должна осуществляться посредством обработки пакетов Интернет-протокола и должна преодолевать сетевой экран. Это иногда связано с передачей дополнительного объема служебных сигналов в процессе связи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет иллюстрацию связи между двумя ретрансляционными ячейками согласно одному из вариантов изобретения;

Фиг.2 представляет иллюстрацию связи между сервером определения местонахождения и мобильной станцией согласно одному из вариантов;

Фиг.3 представляет иллюстрацию связи между сервером переключения между технологиями и мобильной станцией согласно одному из вариантов;

Фиг.4 представляет иллюстрацию связи между сервером инициализации и мобильной станцией согласно одному из вариантов;

Фиг.5 представляет иллюстрацию связи между сервером системы простых сообщений и мобильной станцией согласно одному из вариантов;

Фиг.6 представляет иллюстрацию транспортного пакета согласно одному из вариантов;

Фиг.7 представляет логическую схему для одного из вариантов; и

Фиг.8 представляет схему мобильной станции согласно одному из вариантов.

Подробное описание изобретения

Согласно некоторым вариантам связь между базовыми станциями, а также между сетевыми серверами и мобильными станциями может быть реализована посредством одного из двух возможных механизмов передачи. Первый такой механизм передачи, именуемый здесь механизм L3 передачи, является традиционным механизмом, применяемым при связи мобильной станции или базовой станции сквозь сетевой экран с уровнем Интернет-протокола или уровнем L3. Этот процесс включает обработку сигнала в сетевом экране и обработку пакетов Интернет-протокола. Однако связь можно в некоторой степени осуществлять также с применением второго механизма, именуемого механизм L2 передачи, в соответствии с которым пакеты передают между уровнем управления доступом к среде (МАС-уровнем) или уровнем L2 мобильной станции и сетевого сервера или между МАС-уровнями базовых станций с использованием управляющего сообщения МАС-уровня. Эти передачи с использованием механизма L2 в ряде вариантов имеют много преимуществ, включая тот факт, что они позволяют избежать прохождения сквозь сетевой экран и обработки пакетов Интернет-протокола. В некоторых вариантах передачи с использованием механизма L2 позволяют сетевым серверам поддерживать связь прямо с мобильными станциями без того, чтобы сначала установить сеанс.

В настоящем описании радиостанция включает какой-либо конечный пункт в сети радиосвязи, способный принимать сообщения по радио. Термин «станция» включает мобильные станции, базовые станции и серверы в сети доступа (ASN) или опорной сети (CN).

В некоторых вариантах настоящего изобретения может быть использована система радиосвязи, соответствующая стандарту WiMAX. (IEEE std. 802.16-2004, IEEE Стандарт для локальных сетей связи и сетей связи в метрополитене, Часть 16: Интерфейс для сопряжения со стационарной широкополосной сетью радиодоступа, (IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, Part 16: Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, IEEE New York, New York 10016)). Но в некоторых вариантах могут быть использованы также другие стандарты радиосвязи, включая стандарт WiFi. (IEEE Std. 802.11 (1999-07-015) Спецификации управления доступом к среде (MAC) и физического уровня в локальных сетях радиосвязи (Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer Specifications)). Еще одна группа вариантов может соответствовать стандарту сети радиодоступа 3GPP E-UTRA LTE (3GPP Evolved Universal Terrestrial Radio Access; Long Term Evolution (LTE) TS3 6-201 (9 декабря 2009)), который можно получить из центра мобильной связи 3GPP (3GPP Mobile Competence Center, 06921 Sophia-Antipolis, Cedex, Франция). Он может включать персональные сети связи, сети связи в метрополитене и, фактически, сети связи любого конкретного размера.

Фиг.1 иллюстрирует связь между первой ретрансляционной ячейкой 12 и второй ретрансляционной ячейкой 14 в сети 10 связи. Ретрансляционной называется ячейка, использующая внутриполосные или внеполосные магистральные соединения WiMAX backhaul. В общем случае ретрансляционная станция осуществляет ретрансляцию сигналов связи от мобильной станции к базовой станции. Однако в некоторых случаях ретрансляционные станции могут поддерживать связь с другими ретрансляционными станциями. Ячейки 12 и 14 включают уровень 16 Интернет-протокола (Internet Protocol (IP)), уровень 18 управления доступом к среде (MAC) и физический уровень 20. Сетевой экран 26 может защищать уровень 16.

Ретранслируемые сообщения можно передавать между двумя ретрансляционными ячейками посредством механизма 24 передачи L2 через соответствующие МАС-уровни 18. Механизм L2 передачи может быть использован, например для ретрансляции управляющих сообщений. В дополнение к этому может быть применен обычный механизм 22 передачи L3.

Кроме того, ретрансляционная станция может поддерживать связь со шлюзом сети (ASN) доступа. Эти сообщения можно передавать через механизм L2 передачи между ретрансляционной станцией и базовой станцией. В нисходящей линии базовая станция осуществляет классификацию, устраняет заголовки более высокого уровня, сохраняет содержание сообщений нетронутым и передает сообщение с использованием механизма L2 передачи и с адресацией по идентификатору (STID) ретрансляционной станции и с идентификатором (FID) потока, равным заданной величине (например, единице). В восходящей линии ретрансляционная станция передает сообщение с использованием механизма L2 передачи на базовую станцию с идентификатором FID, равным заданной величине (например, единице).

Фиг.2 иллюстрирует связь между сервером 30 определения местонахождения и мобильной станцией (MS) 14. Сервер определения местонахождения может также быть частью опорной сети CN. Между сервером 30 определения местонахождения и уровнем 16 Интернет-протокола можно снова применить механизм 22 передачи L3, но такая передача должна обязательно проходить через сетевой экран 26. Передачи механизма 24 на уровне L2 не проходят через сетевой экран 26; они поступают прямо на MAC-уровень 18. Сервер определения местонахождения может представлять собой любой сервер, предоставляющий мобильной станции услуги системы глобального местоопределения или услуги определения местоположения. Такой сервер может соответствовать какому-либо из нескольких различных стандартов, включая Европейскую глобальную спутниковую навигационную систему, также именуемую «Галилео» (Galileo), (GNSS), систему глобального местоопределения (GPS) и Российскую глобальную спутниковую навигационную систему, (GLONASS) для нисходящей линии. Кроме того, он может включать выполнение измерений характеристик сервисов, предоставляемых с учетом местонахождения пользователя (LBS-сервисы), таких как наземные измерения или измерения псевдодальности в системе GNSS в восходящей линии.

Сервер определения местонахождения осуществляет связь с использованием механизма L3 передачи или механизма L2 передачи, как указано в заголовке пакета. Передачи по каждому из этих механизмов проходят через промежуточную базовую станцию. Однако при использовании механизма L2 передачи базовая станция не осуществляет обработки данных, необходимой в некоторых вариантах, а просто принимает и передает такое сообщение.

В этом случае управляющее сообщение МАС-уровня (механизм 24 передачи L2) действует в качестве типового носителя для различных услуг, включая адресную передачу данных географического местонахождения на мобильную станцию от базовой станции, передачу с независимым от линии переключением связи (MIH), службу передачи сообщений и т.п.

Как показано на фиг.3, связь между сервером 32 переключения между технологиями и мобильной станцией 14 также может происходить посредством механизма 22 передачи L3 или механизма 24 передачи L2. Сервер переключения между технологиями может быть частью опорной сети CN или сети ASN доступа. Такой сервер переключения между технологиями в общем случае имеет связь двух видов. Связь первого типа может служить для индикации границы сети радиосвязи MAN-OFDMA (региональная сеть многостанционного доступа с ортогональным частотным уплотнением) в нисходящей линии. См. стандарт IEEE Std. 802.16e/D5-2004. Когда мобильная станция находится возле границы сети, сервер 32 сообщает мобильной станции, что ей следует подготовиться к переключению связи. Кроме того, сервер переключения между технологиями осуществляет реальную передачу сообщений о переключении с использованием формата сообщений ORAT-MSG в нисходящей линии. Такие сообщения могут относиться к Глобальной системе мобильной связи (GSM), сети радиодоступа EDGE (GERAN), универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS), наземной сети радиодоступа (UTRAN), развитой сети UTRAN (Е-UTRAN), сети многостанционного доступа с временным уплотнением и синхронным кодовым уплотнением (TD-SCDMA), сети многостанционного доступа с кодовым уплотнением (CDMA-2000) и к сети WiFi.

Как показано на фиг.4, сервер 34 инициализации может поддерживать связь с мобильной станцией 14 также посредством механизма 22 передачи L3 или механизма 24 передачи L2. В одном из вариантов такой сервер инициализации может быть в составе опорной сети CN. Сервер 34 инициализации представляет собой сервер, который инициализирует новую мобильную станцию с оператором или несущей. Передача от сервера 34 в адрес мобильной станции 14 может включать пароли, чтобы устройство могло быть распознано сетью. Полезная нагрузка управляющего сообщения МАС-уровня может представлять собой реальный файл инициализации или ссылку на файл инициализации в опорной сети.

В этом случае, поскольку мобильная станция является новым устройством, которое не распознается сетью, эта мобильная станция не сможет установить связь с базовой станцией, чтобы связаться с сервером инициализации, ибо базовая станция не установила сеанса связи с мобильной станции. Здесь можно инициировать связь от мобильной станции с базовой станцией и, в конечном итоге, с сервером инициализации с использованием управляющего сообщения МАС-уровня. Кроме того, сервер 34 может «протолкнуть» конфигурационную информацию к мобильной станции и без того, чтобы мобильная станция первой инициировала сеанс.

Аналогично, сервер 36 простых сообщений (SMS) может поддерживать связь с мобильной станцией 14 с использованием механизма 22 передачи L3 или механизма 24 передачи L2, как показано на фиг.5. Пример пакета 38 управляющего МАС-уровня или пакета 38 механизма L2 передачи уровня показан на фиг.6. Он может включать SMS-сообщение 44 и МАС-заголовок 40, распознаваемый приемным устройством и, в частности, в некоторых вариантах на уровне пакетного протокола сходимости данных (PDCP), который считывает заголовок 40 и передает этот заголовок прямо на МАС-уровень 18. На этом МАС-уровне определяют и считывают соответствующий заголовок механизма L2 передачи. Кроме того, поз.42 обозначает тип механизма L2 передачи и подтип. В одном из вариантов такими типами могут быть Тип 1 передачи, представляющий собой вспомогательное сообщение GNSS в нисходящей линии. Тип 1 может иметь подтип 1, представляющий собой сообщение системы GPS, или подтип 2, представляющий собой сообщение системы Galileo. Тип 2 передачи содержит результаты измерений характеристик LBS-сервисов, представляющие собой измерения в восходящей линии. Тип 3 передачи представляет собой индикацию границы сети радиосвязи MAN-OFDMA в нисходящем канале. Тип 5 передачи представляет собой сообщение ORAT-MSG в нисходящей линии. Подтип 1 является сообщением GERAN, подтип 2 сообщением UTRAN, подтип 3 сообщением E-UTRAN, подтип 4 сообщением TDSCDMA, подтип 5 сообщением CDMA 2000 и подтип 6 сообщением WiFi. Тип 6 передачи может содержать сообщения мобильной станции для восходящей линии и нисходящей линии. Устройство может также использовать Тип 6 передачи для этого устройства с целью связи с сетевым сервером. Тип 7 используется для управляющих сообщений ретрансляции.

На фиг.7 показано, что последовательность 46 может позволить выбирать использование протоколов L3 или L2 передачи. Последовательность эта может быть реализована программным, аппаратным или программно-аппаратным образом. В программном варианте последовательность может быть реализована посредством команд, записанных на компьютерном носителе записи, таком как полупроводниковый, оптический или магнитный носитель записи. Эти команды может выполнять процессор, контроллер или компьютер.

Первоначально в блоке 48 может быть выполнен анализ заголовка пакета, например на уровне протокола PDCP. Если этот заголовок указывает, что используется протокол L3 передачи, как показывает ромб 50, пакет обрабатывают через сетевой экран, как показывает блок 56. Затем пакет передают на уровень Интернет-протокола, как показывает блок 58.

Если пакет не является пакетом протокола L3, в ромбе 52 проверяет, не относится ли пакет к протоколу L2. Если относится, этот пакет передают прямо на МАС-уровень, поскольку это сообщение распознано в качестве управляющего сообщения МАС-уровня, как показано в блоке 54. Если это не пакет протокола L2, следовательно, произошла ошибка, и может появиться сообщение об ошибке, как предполагает блок 60.

Как показано на фиг.8, мобильная станция 14 может включать процессор 60, соединенный через мост 62 с процессором 64 видеодиапазона. Этот процессор видеодиапазона может быть соединен с аналоговым входным модулем (АРЕ) 66. Могут быть также использованы другие варианты архитектуры.

Процессор 60 может быть соединен с интерфейсом 72 пользователя (U/I) и интерфейсом 68 памяти. Интерфейс 68 памяти может быть соединен с памятью 70. В одном из вариантов при реализации последовательности, показанной на фиг.7, программным способом команды для такой реализации последовательности 66 могут быть записаны, например в памяти 70.

Ссылки в настоящем описании на «один вариант» или «некоторый вариант» означают, что конкретный признак, структура или характеристика, описанный в связи с этим вариантом, включен по меньшей мере в одну из реализации, охватываемых настоящим изобретением. Таким образом, появление слов «один вариант» или «в некотором варианте» не обязательно относиться к одному и тому же варианту. Более того, конкретные признаки, структуры или характеристики могут быть воплощены в других подходящих формах, отличных от конкретных описанных здесь вариантов, так что все такие формы могут быть охвачены объемом Формулы настоящего изобретения.

Хотя настоящее изобретение было описано на примерах ограниченного числа вариантов, специалисты в этой области могут оценить различные модификации и вариации этого изобретения. Предполагается, что прилагаемая Формула изобретения должна охватывать все такие модификации и вариации, соответствующие истинному духу и объему настоящего изобретения.

Изобретение относится к технологиям WiMAX и WiFi радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в сокращении объема служебных сигналов в процессе установления связи. Станции в сети радиосвязи могут поддерживать связь непосредственно с использованием управляющих сообщений МАС-уровня. Серверы поддерживают связь с использованием управляющих сообщений МАС-уровня с мобильными станциями, базовые станции могут поддерживать связь с использованием управляющих сообщений МАС-уровня и ретрансляционные ячейки могут поддерживать связь с использованием управляющих сообщений МАС-уровня. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ передачи сигналов содержащий:
предоставление мобильной станции возможности устанавливать и поддерживать связь с сервером инициализации с использованием управляющего сообщения MAC-уровня до того как установлен какой-либо сеанс связи с мобильной станцией;
обхождение сетевого экрана мобильной станции с использованием управляющего сообщения MAC-уровня; и
проталкивают конфигурационную информацию к мобильной станции с использованием управляющего сообщения MAC-уровня, без установления сеанса связи с мобильной станцией.

2. Способ по п.1, включающий предоставление возможности серверу определения местонахождения поддерживать связь с мобильной станцией с использованием управляющего сообщения MAC-уровня.

3. Способ по п.1, включающий предоставление возможности серверу переключения между технологиями поддерживать связь с мобильной станцией с использованием управляющего сообщения MAC-уровня.

4. Способ по п.1, включающий предоставление возможности серверу простых сообщений поддерживать связь с мобильной станцией с использованием управляющего сообщения MAC-уровня.

5. Способ по п.1, включающий создание управляющего сообщения MAC-уровня, содержащего MAC-заголовок, указание типа и подтипа механизма передачи и полезную нагрузку.

6. Способ по п.1, включающий анализ заголовка пакета для определения, происходит ли передача пакета в соответствии с протоколом, использующим управляющее сообщение MAC-уровня, или нет.

7. Способ по п.5, включающий определение, что сообщение не является управляющим сообщением MAC-уровня и передачу этого сообщения на уровень Интернет-протокола.

8. Способ по п.5, включающий определение, что пакет является управляющим сообщением MAC-уровня, и передачу этого пакета на MAC-уровень.

9. Мобильная станция, содержащая:
физический уровень;
уровень управления доступом к среде;
уровень Интернет-протокола; и
указанная мобильная станция, выполненная с возможностью поддерживать связь с сервером инициализации с использованием управляющего сообщения MAC-уровня до того, как установлен какой-либо сеанс связи с мобильной станцией;
указанная мобильная станция выполнена с возможностью анализа принимаемого пакета, чтобы определить, происходит ли передача этого пакета в соответствии с протоколом, использующим управляющее сообщение MAC-уровня, или нет; и
указанная мобильная станция выполнена с возможностью передачи сообщения на уровень Интернет-протокола, если сообщение не является управляющим сообщением MAC-уровня.

10. Станция по п.9, отличающаяся тем, что эта мобильная станция выполнена с возможностью поддерживать связь с сервером определения местонахождения с использованием управляющего сообщения MAC-уровня.

11. Станция по п.9, отличающаяся тем, что эта мобильная станция выполнена с возможностью поддерживать связь с сервером переключения между технологиями с использованием управляющего сообщения MAC-уровня.

12. Станция по п.9, отличающаяся тем, что эта мобильная станция выполнена с возможностью поддерживать связь с сервером инициализации с использованием управляющего сообщения MAC-уровня.

13. Станция по п.9, выполненная с возможностью поддерживать связь с сервером простых сообщений с использованием управляющего сообщения MAC-уровня.

14. Станция по п.9, в которой уровень управления доступом к среде генерирует управляющее сообщение MAC-уровня, включающее MAC-заголовок, указание типа и подтипа механизма передачи и полезную нагрузку.