Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ СВЯЗИ МАШИННОГО ТИПА ЧЕРЕЗ IU ИНТЕРФЕЙС В УНИВЕРСАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к универсальной системе мобильной связи, а более конкретно, имеет отношение к передаче данных связи машинного типа через Iu интерфейс в универсальной системе мобильной связи.

Уровень техники

Универсальная система мобильной связи (UMTS) - это мобильная технология сотовой связи третьего поколения, основанная на стандарте GSM. UMTS условно разделяется на пользовательское оборудование, универсальную наземную сеть радиодоступа (UTRAN), и базовую сеть. UTRAN - сеть связи (обычно упоминается, как 3G), которая предоставляет возможность соединения между пользовательским оборудованием и базовой сетью для предоставления услуги с коммутацией каналов (CS) и услуги с коммутацией пакетов (PS). Например, обычная услуга голосового общения - это услуга с коммутацией каналов, в то время как услуга интеллектуального измерения посредством соединения через интернет протокол классифицируется как услуга с коммутацией пакетов (PS).

Как правило, UTRAN включает в себя одну или более подсистем радиосети (RNS). Каждая RNS включает в себя контроллер радиосети (RNC), и один или более Узлов B, управляемых посредством RNC. Каждый RNC в типичном случае назначает и управляет радиоресурсами, и по отношению к базовой сети работает в качестве точки доступа. Один или более Узлов B принимают информацию, отправленную посредством пользовательского оборудования через восходящую линию связи, и посылают данные соответствующему пользовательскому оборудованию через нисходящую линию связи. Другими словами, для пользовательского оборудования Узлы В функционируют в качестве точек доступа UTRAN.

Базовая сеть включает в себя центр коммутации мобильной связи (MSC) и шлюзовой центр коммутации мобильной связи (GMSC), соединенные между собой для поддержки услуги с коммутацией каналов (CS). Базовая сеть также включает в себя обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) и шлюзовой узел поддержки GPRS, соединенные между собой для поддержки услуг с пакетной коммутацией (PS).

Для поддержки услуг с коммутацией каналов, RNC подключаются к MSC базовой сети, а MSC подключается к GMSC, который управляет соединениями с другими сетями. Для поддержки услуг с пакетной коммутацией, RNC подключаются к SGSN и GGSN базовой сети. SGSN поддерживает пакетные коммуникации с RNC, а GGSN управляет соединениями с другими сетями пакетной коммутации, такими как интернет.

Между сетевыми компонентами существуют различные типы интерфейсов, которые позволяют сетевым компонентам принимать и посылать друг другу информацию. Интерфейс между RNC и базовой сетью обозначается как Iu интерфейс. В частности Iu интерфейс между RNC и базовой сетью для систем с пакетной коммутацией обозначается как "Iu-PS", а Iu интерфейс между RNC и базовой сетью для систем с коммутацией каналов обозначается как "Iu-СS".

Пользовательское оборудование, использующее через UTRAN услуги CS/PS базовой сети, включает в себя унаследованные устройства или современные устройства, такие как устройства связи машина-машина -(M2M). Унаследованные устройства представляют собой устройства, которые получают доступ к услугам CS и PS, такие как мобильные телефоны. Связь машина-машина (M2M) (также упоминается, как "связь межмашинного типа" или "MTC") является формой передачи данных между устройствами, которым необязательно необходимо взаимодействие с человеком (широко известны как устройства MTC) в отличие от унаследованных устройств.

Например, при связи M2M, устройство MTC (такое как датчик или интеллектуальный измеритель), может собрать данные о событии, которые затем ретранслируются через Узел В в виде данных PS находящемуся в базовой сети приложению через 'Iu-PS' интерфейс для анализа и необходимого действия. Связь M2M может использоваться в разнообразных областях, таких как интеллектуальные измерительные системы (например, в приложениях, имеющих отношение к электроэнергии, газу, воде, теплу, управлению энергетической системой, и индустриальному измерению), системы контроля, управление запросами, игровые машины, и связь в сфере здравоохранения. Кроме того, связь M2M, основанная на технологии MTC, может использоваться в областях, таких как клиентское обслуживание.

В настоящее время большое количество устройств MTC развертываются в UMTS для использования услуг PS базовой сети. Например, в городе Нью-Йорк, Вашингтон, Округ Колумбия, приблизительно 15000 интеллектуальных измерителей, имеющих связи машина-машина, были установлены для каждого из Узлов В для поддержки приложения интеллектуальной энергетической системы. Поэтому ожидается большое количество данных M2M (например, вызовы M2M), которыми должны обмениваться между RNC и базовой сетью через интерфейс Iu-PS. Однако данные M2M, которыми обмениваются между базовой сетью и устройствами MTC через UTRAN имеют небольшой размер данных (например, около 20 КБ). Таким образом, большое количество данных небольшого размера, передаваемых между UTRAN, и базовой сетью через интерфейс Iu-PS, может послужить причиной перегрузки интерфейса Iu-PS, тем самым оказывая влияние на пропускную способность UMTS.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

Аспект настоящего изобретения заключается в том, чтобы передавать данные связи машинного типа через Iu интерфейс в универсальной системе мобильной связи.

Решение задачи

В соответствии с аспектом настоящего изобретения, способ передачи данных связи машинного типа (MTC) через Iu интерфейс в универсальной системе мобильной связи (UMTS), содержащий этапы, на которых агрегируют блоки пакетных данных (PDU), ассоциированные с одним или более устройствами MTC в сетевом окружении UMTS; сцепляют (конкатенируют) агрегированные PDU, ассоциированные с одним или более устройствами MTC, в PDU Iu; и осуществляют мультиплексную передачу PDU Iu, включающего в себя сцепленные PDU, через Iu-PS интерфейс, соединяющий контроллер радиосети и базовую сеть.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, устройство содержит: процессор; и память, соединенную с процессором, при этом память включает в себя модуль сцепления (конкатенации) PDU, выполненный с возможностью: агрегировать блоки пакетных данных (PDU), ассоциированные с одним или более устройствами связи машинного типа в сетевом окружении универсальной системы мобильной связи (UMTS); сцеплять (конкатенировать) агрегированные PDU, ассоциированные с одним или более устройствами MTC, в PDU Iu; и

осуществлять мультиплексную передачу PDU Iu, включающего в себя сцепленные PDU, по Iu-PS интерфейсу.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает блок-схему примерной универсальной системы мобильной связи (UMTS) для передачи данных связи машинного типа (МТС) через Iu-PS интерфейс в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг.2 представляет собой блок-схему последовательности операций, показывающую примерный способ установления однонаправленного канала радиодоступа (RAB) между устройством MTC и контроллером радиосети (RNC), в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг.3 представляет собой блок-схему последовательности операций, показывающую примерный способ передачи данных MTC через интерфейс Iu-PS, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг.4 представляет собой схематичное представление примерного кадра инициализации управления в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг.5 показывает блок-схему RNC, показывающую различные компоненты для реализации вариантов осуществления настоящего изобретения.

Чертежи, описанные в этом описании, представлены только с целью иллюстрации и не предназначены для того, чтобы каким-либо образом ограничить объем настоящего описания.

Описание вариантов осуществления

Настоящее изобретение предоставляет способ и устройство для передачи данных связи машинного типа (MTC) через Iu интерфейс в сетевом окружении универсальной системы мобильной связи (UMTS). В нижеследующем подробном описании вариантов осуществления изобретения делаются ссылки на сопровождающие чертежи, которые являются частью этого описания и на которых в качестве примера показаны конкретные варианты осуществления, в которых изобретение может быть применено на практике. Эти варианты осуществления описаны достаточно подробно для того, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники применять на практике настоящее изобретение, и должно быть понятно, что другие варианты осуществления могут быть использованы, и что могут быть внесены изменения без отступления от объема настоящего изобретения. Следовательно, нижеследующее подробное описание, не следует рассматривать в качестве ограничения, и объем настоящего изобретения определяется только прилагаемой формулой изобретения.

Фиг.1 показывает блок-схему примерной UMTS для передачи данных MTC через Iu-PS интерфейс, в соответствии с одним вариантом осуществления. На Фиг.1 UMTS 100 включает в себя устройства 102A-N MTC, Узел В 104, контроллер радиосети (RNC) 106, и базовую сеть 110. Устройства 102A-N MTC и Узел В 104 соединены через беспроводную линию связи (не показана). RNC 106 и базовая сеть 110 соединены через Iu-PS интерфейс 112. Следует принять во внимание, что Узел В и RNC 106 являются частью универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN). Для примера, только один Узел В показан как часть UMTS 100. Однако специалисты в данной области техники могут понять, что в UMTS 100 может быть более одного Узла B. Кроме того, каждый Узел B выполнен с возможностью поддержки устройств MTC и/или унаследованных устройств. RNC 106 включает в себя модуль 108 сцепления (конкатенации) PDU, функционирующий с возможностью эффективной передачи данных MTC через Iu-PS интерфейс 112, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Предположим, что RNC 106 принимает один или более PDU, содержащих данные с пакетной коммутацией (PS) от устройств MTC 102A-N (например, датчиков или интеллектуальных измерителей) через Узел В 104. Например, устройства MTC 102A-N могут собрать данные о событии, ассоциированные с неким событием, и ретранслировать данные о событии RNC 106 для связи с приложением, запущенным в базовой сети 110.

При примерном функционировании модуль 108 сцепления (конкатенации) PDU сохраняет PDU, принятые от устройств 102A-N MTC в течение некоторого периода времени. В некоторых вариантах осуществления, элемент 114 базовой сети (например, обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN)) может инструктировать модуль 108 сцепления PDU сохранять PDU, ассоциированные с устройством 102A MTC или группой устройств 102A-N MTC на основе предопределенных критериев. Предопределенный критерий может быть основан на идентификаторе группы, ассоциированном с устройствами 102A-N MTC, идентификаторе RAB, условии перегрузки Iu-PS интерфейса 112, периоде времени, приоритете агрегированных PDU и так далее. В этих вариантах осуществления, модуль 108 сцепления PDU агрегирует принятые PDU, основываясь на инструкциях, и сцепляет агрегированные PDU, полученные от устройств 102A-N MTC в PDU Iu. Соответственно, модуль 108 сцепления PDU осуществляет мультиплексную передачу PDU Iu, включающего в себя сцепленные PDU, на SGSN 114 через Iu-PS интерфейс 112. Этапы процесса, выполняемые модулем 108 сцепления PDU в восходящей линии связи, более подробно описаны на Фиг.3.

Несмотря на то, что на Фиг.1 показано, что модуль 108 сцепления PDU располагается в RNC 106, можно предвидеть, что базовая сеть 110 также может иметь модуль 108 сцепления PDU. Например, когда модуль 108 сцепления PDU расположен в SGSN 114, модуль 108 сцепления PDU может сцеплять PDU, предназначенные для одного или нескольких устройств 102A-N MTC, в PDU Iu и осуществлять мультиплексную передачу PDU Iu, содержащего сцепленные PDU, RNC 106 через Iu-PS интерфейс 112. В одном варианте осуществления модуль 108 сцепления PDU сцепляет агрегированные PDU и осуществляет мультиплексную передачу сцепленных PDU через Iu интерфейс, основываясь на указании перегрузки, ассоциированной с Iu-PS интерфейсом 112.

На Фиг.2 представлена ​блок-схема 200 последовательности операций, показывающая способ установления однонаправленного канала радиодоступа (RAB) между устройством 102A MTC и RNC 106 в соответствии с одним вариантом осуществления. На этапе 202 устройство 102A MTC посылает запрос активации контекста протокола пакетных данных (PDP) управления сеансом (SM) вместе с указанием вызова для передачи данных PS на RNC 106 через Узел В 104. Например, запрос активации контекста PDP SM посылается в сообщении прямой передачи управления радиоресурсами (RRC). В одном варианте осуществления указание вызова для передачи данных PS может позволить модулю 108 сцепления PDU агрегировать PDU, полученные от устройства 102A MTC или группы устройств 102A-N MTC, и повторно использовать существующий RAB для мультиплексной передачи агрегированных PDU через Iu-PS интерфейс 112. В таком случае устройства 102A-N MTC группируются вместе, и назначается идентификатор RAB, ассоциированный с существующим RAB, для сцепления агрегированных PDU, основываясь на идентификаторе RAB. В одном варианте осуществления уникальный RFCI и ассоциированные подпотоки, соответствующие идентификатору RAB, выделяются каждому из устройств 102A-N MTC так, что множество RFCI представляют множество устройств MTC в одном и том же RAB. В еще одном варианте осуществления множество подпотоков по всем RFCI, соответствующим идентификатору RAB, выделяются каждому из устройств 102A-N MTC.

На этапе 204 RNC 106 ретранслирует запрос активации контекста PDP SM вместе с указанием повторного использования RAB в сообщении прямой передачи части приложений сети радиодоступа (RANAP) к SGSN 114. На этапе 206 RNC 106 отправляет устройству 102A MTC сообщение установления однонаправленного радиоканала. На этапе 208, после успешного установления однонаправленного радиоканала, устройство 102A MTC отправляет RNC 106 сообщение о завершении установления однонаправленного радиоканала. На этапе 210 SGSN 114 отправляет RNC 106 сообщение подтверждение активации контекста PDP SM, не выполняя процедуру установления однонаправленного канала Iu-PS. На этапе 212, RNC 106 пересылает сообщение подтверждение активации контекста PDP SM на устройство 102A MTC.

Фиг.3 - блок-схема последовательности операций, отображающая примерный способ обмена данными MTC через Iu-PS интерфейс 112 в соответствии с одним вариантом осуществления. На этапе 302, одно из устройств 102A-N MTC инициирует вызов для передачи данных PS с RNC 106 через Узел В 104. Вызов для передачи данных PS может быть инициирован посредством отправки на RNC 106 сообщения запроса на обслуживание. Сообщение запроса на обслуживание может указывать, что устройства 102A-N MTC намерены передавать данные PS с помощью базовой сети 110 во время вызова для передачи данных PS. В качестве альтернативы RNC 106 может определить, что есть вызов от устройства 102A MTC через канал произвольного доступа (RACH) по причине вызова или указания управления линией радиосвязи (RLC)/ управления доступом к среде (MAC).

На этапе 304 RNC 106 отправляет сообщение подтверждение в ответ на инициирование вызова для передачи данных PS. На этапе 306 каждое из устройств 102A-N MTC посылает PDU, содержащие данные PS, на RNC 106. На этапе 308 RNC 106 агрегирует PDU, принятые от устройств 102A-N MTC в течение предопределенного периода времени. Предопределенный период времени может быть сообщен одним из устройств 102A-N MTC в ответ на сообщение подтверждение или задан RNC 106.

На этапе 310 RNC 106 сцепляет агрегированные PDU в PDU Iu, основываясь на идентификаторе RAB, назначенном устройствам 102A-N MTC во время установления однонаправленного радиоканала. На этапе 312 RNC 106 осуществляет мультиплексную передачу PDU Iu, содержащего сцепленные PDU, на SGSN 114 через Iu-PS интерфейс 112 по одному RAB, ассоциированному с назначенным идентификатором RAB. На этапе 314, SGSN 114 разделяет PDU, сцепленные в PDU Iu, для дальнейшей обработки данных PS.

Фиг.4 представляет собой схематичное представление примерного кадра 400 инициализации управления в соответствии с одним вариантом осуществления. В частности, кадр 400 управления включает в себя поле 402 идентификатор подпотока, и поле 404 тип PDU. Поле 402 идентификатор подпотока содержит идентификаторы подпотока, ассоциированные с подпотоком, выделенным каждому из устройств 102A-N MTC. Поле 402 идентификатор подпотока указывает соответствие между индикаторами RFCI и подпотоками, выделенными другим устройствам 104A-N MTC в пределах одного RAB. Поле 404 тип PDU указывает, сцеплены ли PDU в PDU Iu или нет.

Фиг.5 показывает блок-схему RNC 106, показывающую различные компоненты для реализации вариантов осуществления настоящего изобретения. На Фиг.5, RNC 106 включает в себя процессор 502, память 504, и постоянное запоминающее устройство 506 (ROM), приемопередатчик 508, и шину 510.

Процессор 502, как используется в настоящем описании, означает любой тип вычислительной схемы, такой как, но без ограничения, микропроцессор, микроконтроллер, микропроцессор вычисления при комплексном наборе команд, микропроцессор вычислений с сокращенным набором команд, микропроцессор системы команд сверхбольшой разрядности, микропроцессор вычислений с явным параллелизмом команд, графический процессор, процессор цифровой обработки сигналов, или любой другой тип схемы обработки данных. Процессор 502 может также включать в себя встроенные контроллеры, такие как универсальные или программируемые логические устройства или матрицы, специализированные интегральные схемы, компьютеры с одним чипом, смарт-карты, и т.п.

Память 504 может быть энергозависимой памятью и энергонезависимой памятью. Память 504 включает в себя модуль 108 сцепления PDU для агрегирования PDU, принятых от одного или более устройств 102A-N MTC, и сцепления агрегированных PDU в один PDU Iu, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Различные запоминающие носители, читаемые компьютером, могут храниться и быть доступными из элементов памяти. Элементы памяти могут включать в себя любое подходящее запоминающее устройство(а) для хранения данных и машиночитаемых команд, такое как постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство, накопитель на жестких дисках, привод для съемных носителей для работы с картами памяти, Память Memory Sticks^TM и т.п.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в сочетании с модулями, включающими в себя функции, процедуры, структуры данных, и прикладные программы, для выполнения задач или определения абстрактных типов данных или контекстов низкоуровневых аппаратных средств. Машиночитаемые команды, сохраненные на любом из вышеупомянутых носителей информации, могут быть выполнены посредством процессора 502. Например, компьютерная программа может включать в себя машиночитаемые команды, подходящие для агрегирования PDU, принимаемых из одного или более устройств 102A-N MTC, и сцепления агрегированных PDU в один PDU Iu, в соответствии с идеями и описанными в этом описании вариантами осуществления настоящего изобретения. В одном варианте осуществления компьютерная программа может содержаться на носителе информации и загружаться с этого носителя информации на накопитель на жестких дисках в энергонезависимой памяти. Приемопередатчик 508 выполнен с возможностью осуществлять мультиплексную передачу PDU Iu, включающего в себя сцепленные PDU, через интерфейс 112 Iu по одному RAB.

В различных вариантах осуществления способ и устройство, описанные на Фиг.1-4, предоставляют возможность передачи данных MTC через интерфейс Iu-PS по направлениям, и восходящей линии связи (RNC 106 к SGSN 114), и нисходящей линии связи (SGSN 114 к RNC 106). Кроме того, PDU, принятые от одного или более устройств 102A-N MTC, сцепляются в PDU Iu до мультиплексной передачи через интерфейс 112 Iu-PS, основываясь на указании перегрузки, ассоциированном с интерфейсом 112 Iu-PS. Например, SGSN 114 может отправить RNC 106 указание перегрузки для инициализации сцепления PDU. В качестве альтернативы, RNC 106 может отправить SGSN 114 указание перегрузки, что свидетельствует о необходимости сцепления PDU в PDU Iu. Специалисты в данной области техники поймут, что PDU, которые сцепляются, ассоциированы с одним устройством MTC или множеством устройств MTC, принадлежащим группе устройств MTC.

Настоящие варианты осуществления были описаны со ссылкой на конкретные примерные варианты осуществления, но очевидно, что различные модификации и изменения могут быть сделаны в этих вариантах осуществления, не отступая от более широкой сущности и объема различных вариантов осуществления. Кроме того, различные устройства, модули, устройства выбора, устройства оценки, и т.п., описанные в этом описании, могут быть обеспечены и введены в работу, используя схемы аппаратных средств, например, логическую схему на основе комплементарных металло-оксидных полупроводников, встроенное программное обеспечение, программные средства, и/или любую комбинацию аппаратных средств, встроенного программного обеспечения, и/или программных средств, реализованных на машиночитаемых носителях информации. Например, различные электрические структуры и способы могут быть реализованы, используя транзисторы, логические элементы, и электрические схемы, такие как специализированная интегральная схема.