СПОСОБ И УСТРОЙСТВО В СИСТЕМЕ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ ДВУНАПРАВЛЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАННЫХ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству в узле системы мобильной связи. Более конкретно оно относится к механизму двунаправленного распределения.

Уровень техники

В Партнерском проекте 3 поколения (3GPP) версия 5 стандарт широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов (WCDMA) расширен с помощью высокоскоростного совместно используемого канала нисходящей линии связи (HS-DSCH) (также известного как высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи HSDPA), где выделение радиоресурсов также осуществлялось в узле B. Узел B - это функция в рамках сети универсальной системы мобильной связи (UMTS), которая предоставляет физический канал радиосвязи между пользовательским оборудованием и сетью системы мобильной связи. Наряду с передачей и приемом данных по радиоинтерфейсу, узел B также применяет коды, которые требуются для того, чтобы описывать каналы в системе множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). Другие функции HS-DSCH, которые введены в узле B, помимо зависимой от радиоресурсов диспетчеризации, - это гибридный запрос на автоматическую повторную передачу (H-ARQ) и быстрая повторная передача. Канал HS-DSCH предназначен для передачи услуг типа Интернет-протокола (IP), и несколько абонентских устройств совместно используют общие физические ресурсы по радиоинтерфейсу. Даже несмотря на то, что основные принципы проектирования HS-DSCH не были направлены на поддержку речевых услуг или других услуг приложений реального времени, свойства физического уровня радиоресурсов HS-DSCH показали также, что они очень подходят для того, чтобы удовлетворять потребности услуг приложений реального времени, к примеру, услуг трафика "речь-по-IP" (VoIP).

В 3GPP версия 99 мобильность обрабатывается контроллером радиосети (RNC) с помощью абонентских устройств. Абонентское устройство отправляет отчет по измерениям, указывающий, какие соты (или узлы B) имеют хороший радиоканал, измеренный посредством контрольного сигнала. RNC принимает этот отчет об измерениях, устанавливает надлежащие радиоканалы в соответствующих узлах B и указывает абонентским устройствам, что они должны переключать прием на эти новые радиоканалы. Кроме того, в 3GPP версии 99 абонентские устройства могут выполнять одновременный прием от нескольких сот параллельно (макроразнесение). Это предоставляет свободный от прерываний переход, когда абонентское устройство перемещается из одной соты в другую в рамках системы мобильной связи, без какого-либо разрыва связи. Тем не менее, макроразнесение невозможно при использовании HS-DSCH. В HS-DSCH абонентские устройства вместо этого уходят из старого радиоканала до того, как повторно устанавливают соединение посредством нового радиоканала в новой соте. Время переключения от старой соты на новую соту может приводить к прерыванию приема и потока данных.

Пакеты данных, которые должны передаваться в пользовательские устройства, отправляются в потоке от RNC к узлу B, где пакеты данных временно сохраняются, к примеру, в буфере, при этом ожидая диспетчеризации. Когда RNC принимает решение о том, что абонентское устройство должно сменить соту, RNC должен отправлять пакеты данных в другом потоке в новый узел B. Хотя RNC командует абонентскому устройству сменить соту, RNC не может знать точно, какие пакеты данных отправлены в абонентское устройство до тех пор, пока абонентское устройство не уйдет из старой соты, и поэтому не может знать точно, с какого места в потоке пакетных данных он должен начинать передавать в новой соте. Таким образом, RNC не может знать, с какого места он должен начать отправлять данные в новый узел B вместо старого. Если RNC отправляет данные слишком рано в новый узел B, время прерывания будет больше, чем необходимо, а если RNC отправляет данные слишком поздно, пакеты без необходимости удаляются.

Чтобы удостовериться в том, что прерывание минимально возможное, и пакеты данных без необходимости не удаляются, RNC может убедиться, что буферы в узле B постоянно имеют пользовательские данные, чтобы передавать в абонентское устройство. Чтобы удовлетворить это, в данной области техники существуют другие технологии для того, чтобы выполнять двунаправленное распределение и отправлять одни пакеты пользовательских данных как в новый, так и в старый узел B параллельно в ходе очень короткой переходной фазы, пока выполняется передача обслуживания.

Когда пользовательские данные реального времени, такие как VoIP, передаются, поток пользовательских данных имеет пакеты данных, так называемые блоки протокольных данных (PDU), поступающие на регулярной основе от приложения, к примеру, каждые 20 мс. Для приложений реального времени приложение требует наличия блоков PDU последовательно и в рамках определенного периода времени, иначе они непригодны. Следовательно, можно иметь таймер времени "жизни", работающий во всех буферах, и если данные становятся слишком старыми, они отбрасываются даже до того, как отправлены. Для HS-DSCH имеется такая функция, включенная в узел B. Помимо этого, поскольку это услуга реального времени, нет необходимости или возможности включать повторные передачи управления радиосвязью (RLC) посредством работы RLC в режиме с подтверждением приема (AM), так что RLC управляется в режиме без подтверждения приема (UM) либо в транспортном режиме (TM). При использовании HS-DSCH применимо только RLC UM. RLC UM добавляет собственный порядковый номер, так что можно обнаруживать, есть ли потерянные PDU в радиоинтерфейсе. В случае работы RLC UM по HS-DSCH проверка порядкового номера выполняется в абонентском устройстве.

При использовании RLC UM для услуги реального времени PDU приложений инкапсулируются в RLC UM PDU с помощью сегментации/конкатенации и добавления порядкового номера. К примеру, RLC PDU1 ассоциативно связан с порядковым номером SN5 (PDU1-SN5), RLC PDU2 ассоциативно связан с порядковым номером SN6 (PDU2-SN6), RLC PDU3 ассоциативно связан с порядковым номером SN7 (PDU3-SN7), RLC PDU4 ассоциативно связан с порядковым номером SN8 (PDU4-SN8) и т.д., а в общем, RLC PDUN ассоциативно связан с порядковым номером SNx (разумеется, N может быть равно x).

В случае подвижности от старого узла B к новому узлу B текущая обработка в приемном устройстве RLC UM в рамках абонентского устройства может приводить к длинным прерываниям потока данных. Это может быть проиллюстрировано посредством следующего сценария. Абонентское устройство перемещается из старой соты в новую соту в то время, когда поток из трех RLC UM PDU должен быть отправлен из базовой сети (CN) посредством RNC в абонентское устройство. Двунаправленное распределение используется для того, чтобы ограничивать прерывание, и RNC оценивает то, изменение должно произойти, когда PDU1-SN5, PDU2-SN6, PDU3-SN7 отправляются, поэтому PDU 1-3 отправляются и к старому узлу B, и к новому узлу B. Например, старый узел B управляет так, чтобы отправлять PDU 1-2 в абонентское устройство до того, как абонентское устройство уходит из старого узла B. Абонентское устройство затем уходит из старого узла B и настраивается на радиоканал нового узла B. После этого новый узел B продолжает отправлять все PDU 1-3, ожидающие в буфере, которые не имеют таймера времени "жизни", который истек. Если ни один из таймеров не истек, новый узел B продолжает с PDU, которые он имеет в своем буфере, и отправляет их в абонентское устройство. В этом примере он отправляет PDU 1-3.

Проблема состоит в том, что поскольку абонентское устройство уже приняло PDU с SN5 и SN6, оно интерпретирует прием PDU-SN5 снова как индикацию того, что оно потеряло все PDU с порядковым номером 7, 8, 9..., до максимального порядкового номера и PDU с порядковыми номерами 0, 1, 2, 3, 4, т.е. абонентское устройство полагает, что порядковый номер циклически замкнулся, и абонентское устройство теперь принимает следующий цикл порядковых номеров. Правила в протоколе RLC гласят, что абонентское устройство должно интерпретировать принимаемый PDU, ассоциативно связанный с тем же или меньшим порядковым номером, что предыдущий принятый PDU, как циклически замкнутый, т.е. что принимается новый цикл PDU и промежуточные PDU потеряны. Для RLC UM порядковый номер составляет 7 битов, так что максимальный порядковый номер равен 128.

Каждый PDU в цикле последовательности ассоциативно связан с одним номером гиперкадра (HFN), так что каждый PDU в последующем цикле последовательности ассоциативно связан с одним и тем же HFN, который возрастает в сравнении с предыдущим циклом последовательности. HFN - это самые старшие биты (MSB), а порядковый номер PDU - это самые младшие биты (LSB) порядкового номера, используемого абонентским устройством в алгоритме расшифровки, чтобы расшифровывать принимаемые PDU, если используется шифрование. Неправильная интерпретация циклического замыкания порядкового номера RLC, как описано в вышеприведенном сценарии, интерпретируется как возрастание HFN, означая то, что абонентское устройство использует ошибочный вход в алгоритм расшифровки и поэтому может не расшифровать данные корректно. Это состояние, которое может длиться оставшуюся часть соединения и поэтому может быть катастрофичным для услуги.

Сущность изобретения

Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить повышенную производительность приложений реального времени для абонентских устройств.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения задача решается посредством способа двунаправленного распределения пакетов данных реального времени в узле системы мобильной связи. Узел содержится в системе мобильной связи, причем эта система мобильной связи содержит старый узел B и новый узел B. Старый узел B и новый узел B выполнены с возможностью подключения к узлу. Система мобильной связи дополнительно содержит абонентское устройство 130, выполненное с возможностью переключения приема пакетов данных реального времени со старого узла B на новый узел B. Способ содержит этапы ассоциативного связывания первого порядкового номера с первым пакетом данных реального времени, предназначенным для отправки в старый узел B, и ассоциативного связывания второго порядкового номера с тем же первым пакетом данных реального времени, предназначенным для отправки в новый узел B. Второй порядковый номер отличается от первого порядкового номера.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения задача решается посредством устройства в узле системы мобильной связи. Узел содержится в системе мобильной связи. Система мобильной связи содержит старый узел B и новый узел B, причем старый узел B и новый узел B выполнены с возможностью соединения с узлом. Система мобильной связи дополнительно содержит абонентское устройство, выполненное с возможностью переключения приема пакетов данных реального времени со старого узла B на новый узел B. Устройство узла содержит блок двунаправленного распределения, выполненный с возможностью ассоциативного связывания первого порядкового номера с первым пакетом данных реального времени, предназначенным для отправки в старый узел B. Блок двунаправленного распределения дополнительно выполнен с возможностью ассоциативного связывания второго порядкового номера с тем же первым пакетом данных реального времени, предназначенным для отправки в новый узел B. Второй порядковый номер отличается от первого порядкового номера.

Поскольку порядковый номер, ассоциативно связанный с пакетом данных реального времени, который должен быть отправлен в новый узел B, отличается от порядкового номера, ассоциативно связанного с тем же пакетом данных реального времени, который должен быть отправлен в старый узел B, некорректного цикла обработки можно избежать, что предоставляет улучшенную производительность приложений реального времени для абонентских устройств.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно предоставляет использование услуг приложений реального времени, к примеру, VoIP, по HS-DSCH.

Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно обеспечивает двунаправленное распределение, чтобы избежать потерь данных в ходе мобильности от старого узла B к другому узлу B.

Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно предотвращает ошибочный ввод в алгоритм расшифровки вследствие некорректного цикла обработки.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - это схематичная блок-схема, иллюстрирующая систему мобильной связи.

Фиг.2 - это блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ в узле системы мобильной связи.

Фиг.3 - это схематичная блок-схема, иллюстрирующая устройство в узле системы мобильной связи.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Изобретение определяется как способ и устройство, которые могут быть использованы на практике в вариантах осуществления, описанных ниже.

Фиг.1 иллюстрирует примерный сценарий сотовой системы мобильной связи 100, содержащей узел системы мобильной связи, которым, в этом примере, является RNC 110. Система мобильной связи может подключаться к инфраструктурной сети 120, такой как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN), IP-сеть или сеть радиодоступа. Система мобильной связи 100 использует такие технологии, как, к примеру, WCDMA, HS-DSCH, усовершенствованный выделенный канал (E-DCH), усовершенствованный наземный радиодоступ в универсальной системе мобильной связи (E-UTRA), Долгосрочное развитие третьего поколения (3GLTE), Супер-3G или Новые радиотехнологии по Инициативе беспроводного мира (WINNER). Абонентское устройство 130 находится в рамках покрытия радиосредствами системы мобильной связи 100 и подключено к инфраструктурной сети 120, посредством радиоканала к первой базовой станции, который в этом примере является узел B 140. Узел B 140 обозначается как старый узел B 140, причем старый узел B ассоциативно связан с сотой, в которой абонентское устройство 130 в данный момент находится. Абонентским устройством 130 могут быть персональные цифровые устройства (PDA), "переносные" вычислительные машины или другие типы устройств, допускающие обмен данными посредством радиоресурсов. Абонентское устройство 130 принимает пакеты данных реального времени, так называемые PDU, которые передаются в абонентское устройство 130 в потоке от инфраструктурной сети 120. PDU передаются посредством RNC 110 и посредством старого узла B 140 до их отправки в абонентское устройство 130. В этом варианте осуществления RLC UM используется для услуг реального времени (протокола сегментации/конкатенации режима без приема, который включает в себя порядковый номер), но может быть также использован любой аналогичный протокол.

Пакеты данных реального времени инкапсулируются, а порядковые номера прибавляются, т.е. согласно варианту осуществления на фиг.1, PDU приложения инкапсулируются в RLC UM PDU с помощью сегментации/конкатенации и прибавления порядкового номера. Это выполняется, к примеру, посредством RNC 110, так что первый RLC PDU4 ассоциативно связан с порядковым номером SN2, второй RLC PDU5 ассоциативно связан с порядковым номером SN3, а третий RLC PDU6 ассоциативно связан с порядковым номером SN4.

Вышеупомянутые инкапсулированные PDU, PDU4, ассоциативно связанный с SN2, PDU5, ассоциативно связанный с SN3, и PDU6, ассоциативно связанный с SN4, отправляются от RNC 110 в старый узел B. Старый узел B содержит буфер 150, в котором PDU, ассоциативно связанные с соответствующими порядковыми номерами, временно хранятся, при этом ожидая диспетчеризации.

Тем не менее, абонентское устройство 130 перемещается ко второй соте в системе мобильной связи 100, причем эта вторая сота ассоциативно связана со второй мобильной станцией, такой как, к примеру, узел B, в этом примере обозначенный как новый узел B 160. Это означает, что когда абонентское устройство 130 поступает во вторую соту, оно включается, чтобы продолжить прием пакетов данных реального времени от нового узла B, когда абонентское устройство 130 информировано посредством RNC 110, чтобы начать прием от нового узла B 160 вместо старого узла B 140.

Поскольку порядковые номера RLC должны поступать друг за другом (чтобы избежать интерпретации циклического замыкания RLC SN), RNC 110 может предполагать потенциальную неопределенность во времени, связанную с PDU, когда абонентское устройство 130 переключается со старого узла B 140 на новый узел B 160. RNC 110 оценивает то, что произойдет изменение во временном диапазоне, когда PDU4 и PDU6 должны быть переданы в абонентское устройство 130, и поэтому начинает двунаправленное распределение посредством отправки PDU4, PDU5 и PDU6 в старый узел B 140 и новый узел B 160.

Согласно настоящему изобретению, при двунаправленном распределения RNC 110 намеренно меняет данные PDU перед их передачей в новый узел B 160, с тем чтобы данные, отправляемые в новый узел B 160, отличались от данных, которые отправляются в старый узел B 140. Это делается для того, чтобы не допустить того, что абонентское устройство 130 ошибочно интерпретирует, что порядковый номер циклически замкнулся, т.е. что абонентское устройство при переключении со старого узла B 140 на новый узел B 160 вводится в заблуждение, что оно принимает следующий цикл порядковых номеров, когда это фактически не так. Намеренное изменение данных PDU перед их передачей в новый узел B может быть выполнено посредством функции в узле системы мобильной связи, такой как, к примеру, RNC 110, который вводит скольжение RLC SN из N между данными, отправляемыми в старый узел B 140 и новый узел B 160. Как проиллюстрировано на фиг. 1, порядковые номера, отправляемые в старый узел B 140, увеличиваются на один для каждого нового PDU, отправляемого в старый узел B 140. В то же время, в течение фазы, когда используется двунаправленное распределение, тот же PDU отправляется в новый узел B, но с дополнительным увеличением порядкового номера на N. В варианте осуществления на фиг.1 это выполняется так, что PDU4 ассоциативно связывается с порядковым номером SN2 и отправляется в старый узел B 140, но PDU4 вместо этого ассоциативно связывается с другим порядковым номером SN7, когда отправляется в новый узел B 160, т.е. порядковый номер увеличивается на 5, когда отправляется в новый узел B. Таким же образом PDU5 ассоциативно связывается с порядковым номером SN3 и отправляется в старый узел B 140, но PDU5 ассоциативно связывается с порядковым номером SN8, когда отправляется в новый узел B 160, т.е. порядковый номер также увеличивается на 5, когда отправляется в новый узел B, а PDU6 ассоциативно связывается с порядковым номером SN4 и отправляется в старый узел B 140, но ассоциативно связывается с порядковым номером SN9, когда отправляется в новый узел B 160, т.е. порядковый номер также увеличивается на 5, когда отправляется в новый узел B. Менее важно, насколько порядковые номера возрастают в сравнении с порядковыми номерами, ассоциативно связанными с PDU, отправляемыми в старый узел B 140, типично разность порядковых номеров между элементом, отправляемым в старый узел B 140 и в новый узел B 160, N, должна быть связана с таймером времени "жизни" в узлах B 140 и 160, т.е. если время "жизни" для PDU, отправляемого в новый узел B 160, - это T, и один PDU отправляется каждый период времени t, порядковый номер должен превышать (T DIV t). (DIV в (T DIV t) - это деление, которое дает целую часть, к примеру, 10 div 3 = 3; 9 div 3 = 3; 5 div 3 =1 и т.д.)

Тем не менее, важно то, что увеличение порядкового номера должно быть большим, чем наименьшее из двух следующих альтернатив:

предполагаемое число пакетов, которое требуется быть отправленным в старый узел B 140 до переключения, т.е. заданное время, чтобы выполнить переключение, деленное на интенсивность пакетов, и

число пакетов, которое может быть отправлено в старый узел B 140 в течение времени "жизни", т.е. время "жизни", деленное на интенсивность пакетов.

К примеру, предположим, что время переключения составляет 200 мс, время "жизни" составляет 100 мс, а интенсивность пакетов составляет 20 мс, тогда предполагаемое число пакетов, которое требуется отправить в старый узел B 140 до переключения, равно 200/20=10, а число пакетов, которое отправляется в течение времени "жизни", равно 100/20=5. Таким образом, увеличение должно быть более 5, чтобы не вызывать проблем.

Порядковый номер может быть описан как k в старом узле B 140, а как k+N в новом узле B, где N - это дополнительное увеличение порядкового номера.

Как следствие, это означает, что RNC 110 затем отправляет PDU4, ассоциативно связанный с SN9, PDU5, ассоциативно связанный с SN10, и PDU6, ассоциативно связанный с SN11, в новый узел B 160. Новый узел B 160 также содержит буфер 170, в котором PDU 2-4, ассоциативно связанные с соответствующими дифференцированными порядковыми номерами SN9-11, временно хранятся, при этом ожидая диспетчеризиции.

Как можно видеть из сценария на фиг. 1, абонентское устройство 130 принимает PDU4, ассоциативно связанный с SN2, и PDU5, ассоциативно связанный с SN3, от старого узла B 140 до переключения на прием от нового узла B 140. При переключении на прием от нового узла B 160 новый узел B начинает отправку сохраненных PDU 2-4, ассоциативно связанных с соответствующими дифференцированными порядковыми номерами SN7-9, сохраненными в буфере 170.

Абонентское устройство 130, как упоминалось выше, принимает PDU 4-5, ассоциативно связанные с соответствующими порядковыми номерами SN2 и SN3, от старого узла B 140, а затем, когда переключилось, абонентское устройство 130 снова принимает те же PDU 4-5, но вместо этого ассоциативно связанные с соответствующими порядковыми номерами SN7 и SN8. Последовательности порядковых номеров нарушены, и это нарушение является скачком от SN3 к SN7, но поскольку нарушение не влечет за собой те же или уменьшенные порядковые номера, абонентское устройство 130 не интерпретирует его как циклическое замыкание RLC SN, т.е. что новый цикл порядковых номеров установлен для PDU. PDU4 и PDU5 дублируются, тем не менее, предусмотрен, к примеру, в случае VoIP, протокол поверх RLC в абонентском устройстве, такой как транспортный протокол реального времени (RTP), который включает в себя порядковые номера, причем упомянутый протокол может обнаруживать дубликаты и удалять их до того, как они передаются в приложение абонентского устройства 130.

Этапы настоящего способа, выполняемые посредством узла 110 системы мобильной связи, далее описываются со ссылкой на блок-схему последовательности операций, проиллюстрированную на фиг. 2.

201. Узел 110 ассоциативно связывает первый порядковый номер SN2, SN3, SN4 с первым пакетом данных реального времени PDU4, PDU5, PDU6.

202. Узел 110 передает первый пакет данных реального времени PDU4, PDU5, PDU6, ассоциативно связанный с первым порядковым номером SN2, SN3, SN4, в старый узел B 140.

203. Узел 110 ассоциативно связывает второй порядковый номер SN7, SN8, SN9 с тем же пакетом данных реального времени PDU4, PDU5, PDU6, причем второй порядковый номер отличается от первого порядкового номера.

204. Далее узел 110 передает в новый узел B тот же пакет данных реального времени PDU4, PDU5, PDU6, что и передаваемый в старый узел B 140, но ассоциативно связанный со вторым порядковым номером SN7, SN8, SN9.

Чтобы выполнить этапы настоящего способа, узел 110 системы мобильной связи содержит устройство 300, показанное на фиг. 3. Устройство 300 узла содержит блок 310 двунаправленного распределения, выполненный с возможностью ассоциативного связывания первого порядкового номера SN2, SN3, SN4 с первым пакетом данных реального времени PDU4, PDU5, PDU6, предназначенным для отправки в старый узел B 140. Блок 310 двунаправленного распределения дополнительно выполнен с возможностью ассоциативного связывания второго порядкового номера SN7, SN8, SN9 с тем же первым пакетом данных реального времени PDU4, PDU5, PDU6, предназначенным для отправки в новый узел B 160. Второй порядковый номер отличается от первого порядкового номера. Устройство 300 узла дополнительно содержит передающее устройство 320, выполненное с возможностью передачи первого пакета данных реального времени PDU4, PDU5, PDU6, ассоциативно связанного с первым порядковым номером SN2, SN3, SN4 в старый узел B 140. Передающее устройство дополнительно выполнено с возможностью передачи того же первого пакета данных реального времени PDU4, PDU5, PDU6, но ассоциативно связанного со вторым порядковым номером SN7, SN8, SN9, во второй узел B 160.

Данный механизм двунаправленного распределения может быть реализован посредством одного или более процессоров, таких как процессор 330, в устройстве 300 узла мобильной связи, проиллюстрированном на фиг. 3, наряду с компьютерной программой для выполнения функций изобретения. Программный код, упомянутый выше, также может предоставляться как компьютерный программный продукт, например, в виде носителя данных, переносящего компьютерный программный код, для осуществления настоящего способа, когда загружен в узле системы мобильной связи. Один такой носитель может быть в виде диска CD ROM. Тем не менее, это применимо к другим носителям данных, например картам памяти. Компьютерный программный код, более того, может быть предоставлен как чистый программный код на сервере и загружаться в систему мобильной связи удаленно.

Настоящее изобретение не ограничено вышеописанными предпочтительными вариантами осуществления. Различные альтернативы, модификации и эквиваленты могут быть использованы. Следовательно, вышеприведенные варианты осуществления не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения, который определяется посредством прилагаемой формулы изобретения.