СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТОВ ДАННЫХ В СИСТЕМЕ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ СИСТЕМА МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Изобретение относится к способу передачи пакетов данных в системе мобильной радиосвязи, а также к соответствующей системе мобильной радиосвязи.

В системах мобильной радиосвязи, таких как GSM (Глобальная система мобильной связи) и UNTS (Универсальная мобильная телекоммуникационная система) данные и пакеты данных передаются из стационарной сети посредством передающих станций через интерфейс радиосвязи к приемным станциям. На фиг.1 схематично и упрощенно представлена обычная система UMTS. Стационарная сеть CN посредством линий передачи данных Iu связана с UTRAN (Универсальная наземная сеть доступа к радиосвязи). Система UTRAN состоит из нескольких подсистем RNS (Подсистема сети радиосвязи), которые соответственно имеют линию передачи данных Iu к стационарной сети CN. С каждой из линий передачи данных Iu соединен контроллер RNC (контроллер сети радиосвязи), который вновь посредством соединений Iub соединен с множеством базовых станций В. С каждой станцией В могут быть соотнесены (например, посредством секторных антенн) несколько ячеек системы мобильной радиосвязи. Интерфейс между системой UTRAN и пользовательским устройством UE, которое в системе GSM называется мобильной станцией, реализуется посредством интерфейса Uu с помощью соединения радиосвязи. Контроллеры RNC различных подсистем RNS, как правило, связаны через дополнительный интерфейс Iur. Этот дополнительный интерфейс Iur необходим для так называемой передачи обслуживания (смены ячейки).

Во время гибкой смены ячейки пользовательское устройство UE одновременно связано, по меньшей мере, с двумя базовыми станциями В, которые могут быть подчинены соответственно различным контроллерам RNC. Так как для обмена данными между пользовательским устройством UE и стационарной сетью требуется только соединение Iu, поток данных контролируется только одним контроллером RNC, называемым обслуживающим RNC (SRNC). Если обе базовые станции В подчинены различным контроллерам RNC, то только один из контроллеров RNC является контролером SRNC, в то время как второй контроллер определяется как "дрейфовый" RNC (DRNC). Контроллер, определяемый как DRNC, осуществляет свою передачу данных от стационарной сети CN через дополнительный интерфейс Iur и тем самым через контроллер SRNC.

В каждом контроллере RNC осуществляется управление соединением (RLC) с помощью запоминающего устройства (ЗУ) RS, в котором кроме пакетов данных запоминается, какие пакеты данных передавались, должны вновь передаваться или еще должны быть переданы. Однако при гибкой передаче обслуживания (смене ячейки) эта информация статуса передачи данных сохраняется только в контроллере SRNC. Посредством подобного ЗУ US для информации статуса и пакетов данных, пользовательское устройство UE также располагает сохраненной информацией о том, какие данные успешно декодированы, и для каких данных требуется повторная передача. При успешном декодировании данных пользовательское устройство UE посылает подтверждение ACK в процедуру управления соединением RLC соответствующего контроллера RNC. Если декодирование безуспешно, то вместо этого посылается сообщение неподтверждения NACK.

В то время как при гибкой передаче обслуживания одновременно существует соединение пользовательского устройства UE, по меньшей мере, с двумя базовыми станциями В, при жесткой передаче обслуживания соединение от одной базовой станции В передается на вторую базовую станцию В только тогда, когда соединение с первой базовой станцией В перед этим завершилось. Как и в случае гибкой передачи обслуживания, эта передача соединения может происходить как между базовыми станциями В одного и того же контроллера RNC, так и между базовыми станциями В разных контроллеров RNC. Во всяком случае, после жесткой передачи обслуживания должно происходить согласование сохраненной информации статуса передачи данных между пользовательским устройством UE и соответствующим контроллером RNC, и в необходимом случае содержимое ЗУ прежнего контроллера RNC должно передаваться к новому контроллеру RNC. Это согласование информации статуса передачи данных требует времени и замедляет восстановление передачи данных после жесткой передачи обслуживания. Поэтому невозможно достичь высоких скоростей передачи данных.

То же самое справедливо в отношении скорости передачи данных при быстром выборе ячейки радиосвязи, с которой пользовательское устройство UE хотело бы установить соединение. Пользовательское устройство UE имеет набор возможных ячеек радиосвязи для выбора того, через какую из них может быть установлено соединение со стационарной сетью CN. Пользовательское устройство UE определяет теперь ячейку радиосвязи с наилучшими свойствами и сигнализирует по восходящей линии связи, в какой ячейке ему было бы желательно получить обслуживание. Этот принцип определяется как быстрый выбор ячейки (FCS). Если происходит смена выбранной ячейки при соединении, то в процедуре быстрого выбора ячейки FCS проявляется та же проблема, что и при жесткой передаче обслуживания. Согласование сохраненной информации статуса передачи данных должно и в процедуре FCS осуществляться так, как описано в предыдущем абзаце. Поэтому высокие скорости передачи данных невозможны и в процедуре FCS.

Перспективные мобильные системы связи будут требовать высоких скоростей передачи данных и должны их поддерживать. Примером может служить система HSDPA (Пакетный доступ по высокоскоростной прямой линии связи), которая в настоящее время обсуждается Исследовательской Группой 3GPP (Проект партнерства для создания систем 3-го поколения) для системы UTRA FDD и TDD (Универсальная наземная система радиодоступа дуплексного режима с временным разделением и с частотным разделением). Для достижения высоких скоростей передачи данных управление передачей данных переносится от контроллера RNC в базовые станции В, то есть в базовых станциях предусматривается дополнительное ЗУ BS, которое сохраняет пакеты данных и информацию статуса передачи данных. Таким путем экономится время, так как при управлении передачей данных исключается канал передачи между контроллером RNC и базовыми станциями В. Также с использованием этого нового ЗУ BS в базовых станциях В жесткая передача обслуживания осуществляется, как описано выше. Предложения для этого содержатся, например, в сообщении компании Моторола по случаю заседания #18/00 Рабочей Группы TSG-RAN 2 в Эдинбурге, 15-19 января 2000, озаглавленном "Fast Cell Selection and Handovers in HSDPA" ("Быстрый выбор ячейки и смена ячеек в HSDPA") (R2-A010017). Как описано выше, передача данных возобновляется, когда новая базовая станция В проинформирована о статусе передачи данных, то есть когда содержимое ЗУ прежней базовой станции В перенесено в новую базовую станцию В. Эта синхронизация информации статуса между прежней и новой базовыми станциями В происходит по соединению Iub контроллера RNC, в необходимом случае еще и через дополнительный интерфейс Iur и/или посредством пользовательского устройства UE через интерфейс радиосвязи. Граничные условия для системы HSDPA определяются, таким образом, посредством конечного времени, которое требуется для передачи содержимого ЗУ прежней станции В (пакетов данных и состояния передачи пакетов данных) в ЗУ BS новой базовой станции В.

В ЕР 0695053 А описана передача обслуживания для сотового компьютерного устройства, осуществляемая от прежней базовой станции к новой базовой станции. Статус по протоколу передачи данных сообщается новой базовой станции либо посредством соответствующей информации сотового компьютерного устройства, либо информации от прежней базовой станции, либо комбинации обоих видов информации.

В DE 10017062 А1 описан способ функционирования сети мобильной радиосвязи, при котором при смене соединения мобильной станции от первой базовой станции ко второй базовой станции передается специфическая для соединения информация от первого вышестоящего сетевого узла ко второму вышестоящему сетевому узлу, чтобы после смены соединения продолжить передачу блоков данных к мобильной станции из текущего состояния.

В основе изобретения лежит задача создать способ, с помощью которого при изменении ячейки, соотнесенной с пользовательским устройством UE (жесткая передача обслуживания или быстрый выбор ячейки), может быть обеспечена более высокая скорость передачи данных, по сравнению с тем, что обеспечивалось до сих пор.

Эта задача решается с помощью способа согласно пункту 1 и системы мобильной радиосвязи по пункту 7 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствующем изобретению способе для передачи пакетов данных от первой передающей станции к мобильной принимающей станции в системе мобильной радиосвязи, устанавливается соединение между первой передающей станцией и приемной станцией через вторую передающую станцию, и первые пакеты данных передаются от первой передающей станции ко второй передающей станции для передачи к приемной станции. Информация о тех первых пакетах данных, которые были безуспешно переданы через вторую передающую станцию к приемной станции, определяется во второй передающей станции и/или в приемной станции. Эта информация дает, таким образом, информацию статуса передачи данных. Осуществляется переключение соединения на третью передающую станцию, и после переключения соединения вторые пакеты данных передаются от первой передающей станции к третьей передающей станции, и оттуда к приемной станции. Информация о тех первых пакетах, которые были безуспешно переданы через вторую передающую станцию к приемной станции, только после передачи вторых пакетов данных передаются в первую передающую станцию и/или третью передающую станцию. Этот способ позволяет при смене соединения, как это происходит при передаче обслуживания (смене ячейки) или быстром выборе ячейки, сразу же передавать пакеты данных, без того, чтобы третья передающая станция и/или первая передающая станция имели сведения об успешной или безуспешной передаче перед этим пакетов данных, то есть располагали информацией статуса передачи данных, определенной второй передающей станцией или приемной станцией. Соответствующий изобретению способ может обеспечить более высокие скорости передачи данных при смене соединения, по сравнению с тем, как это было возможным, когда перед продолжением передачи данных сначала передавалась информация статуса передачи данных от второй передающей станции к третьей передающей станции и/или к первой передающей станции. Этот способ особенно пригоден для передачи данных с высокими скоростями передачи данных, такими как в системе пакетного доступа с высокоскоростной прямой линией связи (HSPDA).

В первом варианте осуществления изобретения способ реализуется в сотовой системе мобильной связи. Здесь первая передающая станция является контроллером, вторая и третья передающие станции являются базовыми станциями, а приемная станция является пользовательским устройством.

Второй вариант осуществления изобретения реализует способ в специальной сети (также называемой самоорганизующейся сетью). В такой специальной сети, то есть в сети связи, которая может быть образована исключительно мобильными станциями, первая передающая станция является мобильной станцией или станцией доступа. Под станцией доступа понимается стационарная станция, которая обеспечивает доступ к стационарной сети. Вторая и третья передающие станции, а также приемная станция являются мобильными станциями.

Предпочтительно вторые пакеты данных не совпадают ни с одним из первых пакетов данных. Таким путем гарантируется то, что никакие пакеты данных не передаются несколько раз. Это дополнительно способствует повышению скорости передачи данных при смене соединения.

В альтернативном варианте осуществления изобретения вторые пакеты данных совпадают с теми из первых пакетов данных, которые хотя и передавались от первой передающей станции ко второй передающей станции, но не до переключения соединения от второй передающей станции к приемной станции. За счет такого выполнения сразу же при переключении соединения предаются пакеты данных, которые пользовательское устройство должно было получить уже во время передачи данных посредством первой предающей станции. Эти пакеты данных поступают в пользовательское устройство только однократно и еще перед тем, как третья передающая станция узнает статус передачи данных. При этом еще более повышается скорость передачи данных.

Целесообразными являются, те из первых пакетов данных, которые хотя и были переданы от первой передающей станции ко второй передающей станции, однако передавались не перед переключением соединения от второй станции к приемной станции, определять на основании предполагаемой длительности передачи от первой передающей станции к второй передающей станции или к приемной станции. На основании предполагаемой длительности передачи, то есть на основании времени, которое требуется пакету данных, чтобы после передачи посредством первой передающей станции быть принятым второй передающей станцией или приемной станцией, первая передающая станция может указать, какие пакеты данных не смогут никоим образом попасть в приемную станцию, хотя они были отосланы перед осуществлением смены соединения от первой передающей станции. Эти пакеты данных могут затем передаваться от третьей передающей станции, не требуя, чтобы эта передающая станция располагала информацией статуса передачи данных.

Система мобильной радиосвязи оснащена необходимыми компонентами для осуществления способа. Изобретение ниже описано на примерах выполнения, иллюстрируемых чертежами, на которых показано следующее:

фиг.1 - система UMTS, соответствующая предшествующему уровню техники;

фиг.2 - фрагмент соответствующей изобретению сотовой системы мобильной радиосвязи;

фиг.3-7 - процесс передачи данных при смене соединения;

фиг.8 - другой вариант осуществления соответствующей изобретению системы мобильной радиосвязи в форме специальной (самоорганизующейся) сети.

Изобретение описывается ниже на примере системы UMTS. Разумеется, изобретение может применяться и для других систем Мобильной радиосвязи. В особенности это относится к системам GSM, самоорганизующимся сетям (см. фиг.8) и системам мобильной радиосвязи четвертого поколения.

На фиг.1-8 одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

В показанном на фиг.2 фрагменте системы UMTS показаны первая, вторая и третья передающие станции показаны в виде контроллера RNC, первой базовой станции В1 и второй базовой станции В2. Имеется соединение между приемной станцией в форме пользовательского устройства UE и первой базовой станцией В1 посредством канала передачи 1. Посредством этого соединения первые пакеты DPm данных передаются из стационарной сети CN через интерфейсы Iu и Inb1 к пользовательскому устройству UE. Контроллер RNC имеет ЗУ, обозначенное как RS. Базовые станции В1, В2 с ЗУ, обозначенным как BS, и пользовательское устройство UE с ЗУ, обозначенным как US, содержат процессор Р, с помощью которого может определяться описанная ниже информация I. Указанные ЗУ RS, BS и US служат для хранения пакетов данных и информации о статусе передачи данных для каждого пакета данных.

В первой базовой станции В1 переданные от контроллера RNC пакеты данных DPm сохраняются в ЗУ BS и оттуда передаются к пользовательскому устройству UE. В первой базовой станции В1 и в пользовательском устройстве UE при этом с помощью процессора Р определяется информация I, которая указывает, какие из первых пакетов данных DPm были безуспешно переданы через первую базовую станцию В1 к пользовательскому устройству UE. Тем самым эта информация I указывает для каких из первых пакетов данных DPm от пользовательского устройства UE к первой базовой станции В1 был передан сигнал NACK (неподтверждение приема), и какие из первых пакетов DPm данных, хотя и были переданы от контроллера RNC к первой базовой станции В1, но еще не были переданы к пользовательскому устройству UE. Контроллер RNC может на основе содержания своего ЗУ RS установить, какие пакеты данных он уже передал к первой базовой станции В1, а какие пакеты данных еще не были переданы от него к первой базовой станции В1.

Если качество соединения по каналу 1 передачи падает ниже минимального порогового значения, в то время как одновременно для потенциального канала 2 передачи через вторую базовую станцию В2 возможно лучшее качество соединения, то происходит изменение канала передачи, то есть переключение соединения с первой базовой станции В1 на вторую базовую станцию В2. Непосредственно после этого переключения соединения уже вторые пакеты DPm' данных от контроллера RNC передаются от второй базовой станции В2 и от нее к пользовательскому устройству UE. Эти вторые пакеты DPm' данных перед этим не передавались к первой базовой станции В1. Контроллер RNC может гарантировать это за счет того, что он на основе данных статуса передачи в своем ЗУ RS передает только вторые пакеты DPm' данных с идентификационными номерами m' из своего ЗУ RS, которые он перед этим не передавал к первой базовой станции В1. Таким способом непосредственно после смены соединения уже снова становится возможной передача данных к пользовательскому устройству UE. Только после или во время передачи этих вторых пакетов DPm' данных к пользовательскому устройству UE вторая базовая станция В2 информируется о тех из первых пакетов DPm данных, которые перед этим безуспешно передавались через первую базовую станцию В1 к пользовательскому устройству UE, то есть для которых пользовательское устройство UE послало сигнал NACK к первой базовой станции В1, или которые были сохранены в первой базовой станции В1, но еще не были переданы к пользовательскому устройству UE. Эта информация I передается от пользовательского устройства UIE через интерфейс радиосвязи и от первой базовой станции В1 через интерфейсы Iub1 и Iub2 ко второй базовой станции В2. После передачи информации I и одновременной передачи обозначенных информацией I пакетов данных через интерфейсы Iub1 и Iub2 осуществляется передача данных для этих пакетов данных и система мобильной радиосвязи возобновляет регулярную передачу данных.

На фиг.3-7 показан временной процесс передачи данных перед и сразу после переключения соединения с первой базовой станции В1 на вторую базовую станцию В2. Таблицы показывают содержание ЗУ RS, BS, US соответствующих станций в различные моменты времени. В первом столбце ("новый") ЗУ RS контроллера RNC приведены идентификационные номера тех пакетов данных, которые контроллер RNC получил из стационарной сети CN, но еще не передал к ЗУ BS первой базовой станции В1 или второй базовой станции В2. В соответствующем первом столбце ("новый") ЗУ BS первой базовой станции В1 и второй базовой станции В2 приведены идентификационные номера тех пакетов данных, которые приняты от контроллера RNC, но еще не переданы к пользовательскому устройству US. В соответствующем втором столбце ("переданный") ЗУ RS, BS приведены идентификационные номера уже переданных пакетов данных, в то время как в третьем столбце ("повторно переданный") приведены идентификационные номера тех пакетов данных, которые после приема сигнала NACK были повторно переданы. В ЗУ US пользовательского устройства UE первый столбец (АСК) указывает на то, какие пакеты данных были успешно декодированы, в то время как во втором столбце (NACK) находятся те идентификационные номера, соответствующие которым пакеты данных не были успешно декодированы и были затребованы для повторной передачи. В последующем описании обозначение "пакет данных n" означает пакет данных с идентификационным номером n.

Согласно фиг.3, контроллер RNC передает во время установления соединения по каналу 1 передачи сначала пакеты данных 1-4 ("переданный") в качестве первых пакетов DPm данных (см. фиг.2) к первой базовой станции В1. Следующие пакеты данных 5-9 ("новый") находятся еще в очереди ожидания и ожидают своей передачи. Первая базовая станция В1 уже имеет пакеты данных 1-3 в качестве переданных ("переданный"), в то время как пакет данных 4 хотя и принят, но еще не передан пользовательскому устройству UE. Пользовательское устройство UE имеет пакеты данных 1 и 3 (АСК) в качестве успешно декодированных, однако пакет данных 2 был принят с ошибками (NACK) и затребован для повторной передачи.

Для наглядности на последующих чертежах не показана еще дополнительная передача новых пакетов данных параллельно с актуализацией содержания ЗУ. Однако такая параллельная передача возможна.

На фиг.4 содержание ЗУ RS контроллера RNC осталось неизменным. После передачи сигналов АСК и сигналов NACK от пользовательского устройства UE к базовой станции В1 пакет данных 4 в первой базовой станции В1 готов к передаче, но еще не передан. Базовая станция В1 теперь информируется о том, что пакет данных 2 должен быть передан повторно ("повторно переданный"). Пользовательское устройство UE еще не приняло успешно этот пакет данных 2, так что для этого пакета вновь остается сохраненным статус "NACK". Информация о статусе "ACK" для пакетов данных 1 и 3 больше не требуется и поэтому была стерта.

Если в этом состоянии происходит передача обслуживания, то возникает ситуация, показанная на фиг.5. ЗУ первой базовой станции В1 и пользовательского устройства UE остаются неизменными. От контроллера RNC, однако, передаются новые пакеты данных 5-7 ("переданный") в качестве вторых пакетов DPm' данных (см. фиг.2) ко второй базовой станции В2 (см. там второй столбец). Вопросительные знаки в столбце второй базовой станции В2 указывают на то, что вторая базовая станция В2 к этому моменту времени не располагает информацией о процессе предшествующей передачи (канал 1 передачи на фиг.1 и 2).

Согласно фиг.6, теперь уже происходит передача пакетов данных 5-7 ("переданный") через вторую базовую станцию В2, в то время как одновременно или в продолжение этой передачи ЗУ первой базовой станции В1 и пользовательского устройства UE согласуются с второй базовой станцией В2 (синхронизация статуса). При синхронизации статуса происходит как согласование сохраненной в ЗУ BS первой базовой станции В1 информации статуса передачи данных в качестве информации I, так и передача необходимых пакетов данных. В этом примере передаются, таким образом, пакеты данных 2 и 4, а также соответствующая информация статуса (информация I) при синхронизации статуса. ЗУ пользовательского устройства UE получает при этом уже, естественно, информацию об успешной передаче пакетов данных 5 и 7, дополнительно к еще хранящейся в нем информации статуса пакета данных 2.

После актуализации ЗУ второй базовой станции В2, в нем находится соответственно состояние ЗУ первой базовой станции В1 (см. фиг.7), то есть пакет данных 4 в первом столбце и пакет данных 2 в третьем столбце. Также в третьем столбце находится пакет данных 6, для которого пользовательское устройство UE затребовало повторную передачу.

Согласно изобретению, сначала через вторую базовую станцию В2 передаются первые пакеты данных 5-7, прежде чем произойдет синхронизация статуса. По сравнению с этим, согласно предшествующему уровню техники, передача пакетов данных 5-7 осуществлялась бы только после синхронизации статуса.

Первая базовая станция В1 и вторая базовая станция В2 в показанном примере осуществления подчинены только одному контроллеру RNC. Однако соответствующий изобретению способ может быть перенесен на ситуацию, когда первая базовая станция В1 и вторая базовая станция В2 принадлежат различным контроллерам RNC (см. фиг.2). В этом случае при синхронизации статуса дополнительно необходим интерфейс Iur.

В другом варианте осуществления контроллер RNC знает предполагаемое время передачи пакетов данных к первой базовой станции В1 или ко второй базовой станции В2 или к пользовательскому устройству UE. Так что он может рассчитать или оценить, можно ли передать к пользовательскому устройству UE пакет данных 4 перед передачей обслуживания. Если получается, что передача, как видно из фиг.5 для пакета данных 4, не может быть осуществлена перед передачей обслуживания, то контроллер RNC может, разумеется, передать пакет данных 4 уже вместе с пакетами данных 5-7 и таким образом дополнительно повышает скорость передачи данных во время смены соединения. Этот случай представлен указанной в скобках цифрой 4 в ЗУ BS второй базовой станции В2. Предполагаемое время передачи контроллер RNC может определить из максимальной скорости передачи данных для первого пакета данных DPm от первой базовой станции В1 к пользовательскому устройству UE и из задержки в передаче первого пакета данных DPm от контроллера RNC к первой базовой станции В1. Задержка в передаче к первой базовой станции В1 известна контроллеру RNC из прежней передачи и может составлять примерно от 10 до 100 мс. Большие значения времени задержки достигаются при этом, в особенности, в том случае, когда для передачи пакетов данных требуется интерфейс Iur, то есть если в передаче данных принимают участие различные контроллеры RNC. Если, например, предполагаемое время передачи оказывается равным 100 мс, то контроллер RNC может исходить из того, что пакеты данных, которые он передал за 80 мс (100 мс за вычетом защитного интервала 20 мс в данном примере) перед передачей обслуживания к первой базовой станции В1, больше не смогут быть переданы к пользовательскому устройству UE. Эти пакеты данных контроллер RNC может сразу передать ко второй базовой станции В2 вместе с пакетами данных, еще не переданными к первой базовой станции В1.

Соответствующий изобретению способ также может применяться в специализированной (самоорганизующейся) сети, как показано на фиг.8. В этом случае первые пакеты данных DPm передаются либо от первой мобильной станции MS1, либо от станции доступа ZS к второй мобильной станции MS2 и оттуда к другой мобильной станции MS4 в качестве приемной станции. Вторые пакеты данных DPm' передаются к третьей мобильной станции MS3 и оттуда к другой мобильной станции MS4. В случае станции доступа речь идет о стационарной станции, которая (аналогично контроллеру RNC в системе UMTS) обеспечивает пользовательским станциям самоорганизующейся сети доступ к стационарной сети CN. Мобильные станции MSi имеют соответствующее ЗУ S для пакетов данных и информации статуса для передачи данных и процессор Р для определения информации I. За исключением другого обозначения передающих станций и приемной станции, процесс выполнения соответствующего изобретению способа в самоорганизующейся сети, как показано на фиг.8, идентичен примеру осуществления, описанному выше для сотовой системы (фиг.2-7).