MÉTODOS DE PROGRAMAÇÃO DE TEMPOS DE TRANSMISSÃO DE UM OU MAIS BLOCOS DE RADIOCHAMADA GPRS EM UMA CÉLULA DE UM
SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE CELULAR E DISPOSITIVO DE
COMUNICAÇÃO
Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a um sistema de comunicação de celular que compreende unidades móveis de comunicação.
Fundamentos Da Invenção [002] São conhecidos sistemas de comunicação nos quais os usuários do sistema possuem terminais móveis. Estes terminais podem comunicar-se entre si através da infra-estrutura de uma "rede móvel". Esta rede inclui estações base, que são unidades transmissoras e receptoras centrais de rádio. As estações base estão ligadas entre si pela rede. Um terminal pode também comunicar-se com uma rede telefônica tradicional de linha fixa através da rede móvel. Um sistema de pacotes de rádio pode funcionar deste modo. [003] Um terminal estabelece um link de comunicação com uma estação base através de um sinal de rádio e comunica-se por este link. Um terminal comunica-se normalmente por um link de rádio estabelecido com a estação base que propicia o sinal mais forte, isto sendo geralmente a estação base que está mais próxima do terminal móvel naquele instante. [004] Tipicamente, um percurso de comunicação dentro do sistema descrito acima consiste em um primeiro link bidirecional de rádio entre um primeiro terminal móvel e uma primeira estação base próxima. A partir da primeira estação base, o link de comunicação pode tipicamente conectar-se ainda através de um sistema de linha fixa a uma outra, segunda estação base. A segunda estação base irá se comunicar por um segundo link bidirecional de rádio com um segundo terminal móvel. Portanto, é possível esta comunicação bidirecional entre os terminais móveis. [005] Sistemas de comunicação tais como aqueles descritos acima operam de acordo com padrões internacionalmente aceitos. Um padrão recente para tais sistemas é o padrão GSM do European Telecommunications Standards Institute (Instituto Europeu de Padrões de Telecomunicações) (ETSI) número 05.02. A versão 6.3.0 deste padrão tornou-se disponível recentemente. Este padrão refere-se a redes de comunicação e terminais móveis que podem comunicar-se utilizando links de comunicação comutados por circuitos (CS) e/ou links de comunicação comutados por grupo de pacotes (GPRS). [00 6] Um sistema de comunicação de acordo com o padrão ETSI GSM 05.02 permite a permuta de comunicação de voz e/ou dados entre terminais móveis. Além disso, este sistema de comunicação permite que terminais móveis de diferentes sofisticações operem dentro do mesmo e também prevê a rede móvel sendo capaz de operar em até três modos diferentes. Estes modos de rede denominam-se "Modo de Rede 1", "Modo de Rede 2" e "Modo de Rede 3", respectivamente. [007] Os três "modos de rede" nos quais a rede pode operar possuem algumas similaridades, mas diferem em vários aspectos. Para as finalidades da invenção, é importante considerar como uma estação base estabelece um link de comunicação com um terminal móvel em cada um dos três diferentes modos. [008] Em todos os três modos de rede, um link de comunicação iniciado pela rede móvel é estabelecido pela estação base mediante a radiotransmissão de um sinal que o terminal móvel recebe. O sinal usado para estabelecer um link de comunicação é denominado sinal de "radiochamada". Quando um terminal móvel recebe e reconhece um sinal de radiochamada destinado ao mesmo, o terminal móvel sabe que está estabelecido um link de comunicação com a estação base. Para o terminal móvel receber um sinal de radiochamada, o terminal deve saber com antecedência quando ligar o seu rádio receptor para "escutar" um sinal de radiochamada destinado àquele terminal. Diz-se que o terminal móvel está em "modo inativo" quando está esperando para ser acionado por rádio pela rede. [009] Os terminais móveis utilizados em um sistema de comunicação construído de acordo com o padrão GSM 05.02 podem ter um dos três níveis de capacidade. Estes são como segue: (I) Terminais Móveis Classe A [010] Um terminal Classe A é capaz de comunicação com uma estação base da rede móvel utilizando, simultaneamente, links tanto comutados por circuitos como GPRS. Isto significa que o usuário do terminal Classe A pode, por exemplo, falar com outro usuário por um link de comunicação comutado por circuito e, simultaneamente, transmitir um arquivo de dados por um link GPRS.
(II) Terminais Móveis Classe B [011] Um terminal Classe B é apenas capaz de comunicação com uma estação base por um link comutado por circuito ou por um link GPRS de cada vez. Isto significa que o usuário do terminal Classe B não pode falar com outro usuário por um link de comunicação comutado por circuito e simultaneamente transmitir um arquivo de dados por um link GPRS. [012] Quando um terminal Classe B estiver em modo inativo, a rede pode enviar radiochamadas para o terminal móvel para comunicação comutada por circuito ou GPRS.
(III) Terminais Móveis Classe C [013] Um terminal Classe C é apenas capaz de comunicação com uma estação base por um link GPRS. [014] Um tipo adicional de terminal móvel pode também estar presente no sistema de comunicação. Estes são terminais móveis que podem apenas receber canais CCCH e que não têm capacidade para receber sinais GPRS. [015] Em seguida, é importante compreender como a rede transmite um sinal de radiochamada para um terminal móvel de acordo com o padrão ETSI GSM 05.02. [016] A rede móvel pode enviar uma radiochamada para um terminal móvel em um dentre dois tipos de canal. As estações base da rede móvel podem radiotransmitir um sinal em um canal de controle denominado como Canal de Controle Comum ou canal "CCCH". Um canal CCCH é o canal de controle padrão usado em redes GSM do estado da técnica para estabelecer um link de comunicação entre a estação base e um terminal móvel. Contudo, as estações base podem radiotransmitir um sinal em um canal de controle denominado Canal de Controle Comum de Pacotes ou canal "PCCCH". 0 canal PCCCH é um canal fisico que foi criado recentemente para redes GPRS. 0 canal PCCCH pode servir diversas finalidades, das quais o envio de radiochamadas de terminais GPRS é apenas uma. Notavelmente, não é obrigatório que uma célula GPRS tenha canais PCCCH. Se uma célula não tiver canais PCCCH, então a estação base na célula envia radiochamadas para um terminal GPRS pelo canal "CCCH". [017] A Figura 1 ilustra quatro canais CCCH de acordo com o padrão GSM 05.02. Estes canais são rotulados CCCH(0)-CCCH(3). [018] A definição de um canal fisico em GSM é que ele compreende uma frequência, que pode mudar de valor ou "pular", e um intervalo de tempo. Cada um dos quatro canais mostrados na Figura 1 representa, portanto, uma sequência de sinais transmitidos que podem na verdade ser transmitidos em diferentes frequências. [019] O número de blocos de radiochamadas comutadas por circuitos disponíveis em cada canal de controle (CCCH) é definido como N. Na Figura 1, N=512. [020] O sinal CCCH é feito de diversos quadros múltiplos. Na disposição da Figura 1, este número é 64. Cada quadro múltiplo contém oito blocos de radiochamada, fazendo o total de N=512. [021] É mostrado na Figura 1 que cada bloco compreende 4 intervalos de tempo. Os sinais juntos nos quatro intervalos de tempo em qualquer um dos blocos compõem o bloco de radiochamada comutado por circuito. Embora mostrados consecutivamente na Figura 1, os quatro intervalos de tempo de um bloco de radiochamada são na verdade provavelmente radiodifundidos em quatro intervalos de tempo identicamente numerados em quatro grupos consecutivos de oito intervalos de tempo. Em cada tal grupo de oito intervalos de tempo, os outros sete intervalos de tempo no grupo não se referem a este bloco de radiochamada. Cada um destes grupos de oito intervalos de tempo é na realidade um quadro. [022] O uso dos canais de controle de acordo com a disposição do estado da técnica do padrão GSM 05.02 necessita agora ser considerado. De acordo com esta disposição do estado da técnica, os terminais móveis em uma célula são atribuídos blocos de radiochamada consecutivamente. A cada uma das primeiras 512 estações móveis pode ser atribuído um bloco de radiochamada no canal CCCH(O), uma vez que o mesmo pode conter 512 blocos. Vide Figura 1. Se existirem, por exemplo, 1.000 terminais móveis, então os 512 terminais serão atribuídos blocos de radiochamada no canal CCCH(0), 488 terminais adicionais serão atribuídos blocos de radiochamada no canal CCCH(l) e os canais CCCH(2) e CCCH(3) não transmitirão sinais de radiochamada para quaisquer terminais móveis, de modo que permanecem não utilizados. [023] Na prática, tanto a rede como um terminal móvel específico são capazes de calcular o bloco de radiochamada individual que a estação base usará para fazer contato com aquele terminal móvel específico. Deste modo o terminal móvel será capaz de monitorar um sinal de radiochamada no instante correto para receber qualquer sinal de radiochamada radiodifundido para o mesmo. [024] No sistema GSM, existem quatro canais CCCH que são totalmente radiodifundidos em uma frequência. Esta frequência varia de tempos em tempos, em outras palavras ela "pula". Podem existir diversos canais PCCCH em uma célula. Os canais PCCCH são transmitidos individualmente em frequências diferentes. [025] Os três modos de Rede especificados no padrão GSM 05.02 são como segue: (I) "Modo de Rede 1" [026] Neste modo, o envio de radiochamada de terminais móveis é coordenado pela rede. Todas as radiochamada comutadas por circuitos para terminais classe B são redirecionadas pela rede para dentro de blocos que são reservados para blocos de radiochamada GPRS no canal PCCCH. [027] Quando a rede está operando no modo de rede 1, qualquer terminal móvel classe B necessita apenas monitorar as posições dos blocos de radiochamada GPRS com a finalidade de detectar qualquer sinal de radiochamada destinado àquele terminal. [028] Se uma célula particular do sistema de comunicação tiver uma estação base que possa radiotransmitir um canal PCCCH, então a estação base radiodifunde todos os blocos de radiochamada comutados por circuitos e GPRS no canal PCCCH quando a rede está no modo de rede 1. (II) "Modo de Rede 2" [029] Neste modo, a célula não radiodifunde um canal PCCCH. Não existe coordenação de sinais de radiochamada ao nível da rede. [030] A operação de um terminal móvel quando a rede está em modo de rede 2 pode tomar uma de várias formas. O terminal móvel pode suportar um modo de operação denominado "SPLIT_PG_CYCLE". "SPLIT_PG_CYCLE" é um parâmetro GPRS que é usado para conhecer a posição dos sinais de radiochamada dentro do sinal radiodifundido pela estação base. Se o terminal móvel suportar SPLIT_PG_CYCLE então, quando em modo inativo, um terminal móvel classe B tem que monitorar sinais de radiochamada CS e sinais de radiochamada GPRS em duas diferentes posições no canal CCCH. Este monitoramento em diferentes posições tem complicações para a vida da batería do terminal móvel, uma vez que o terminal necessita monitorar ativamente sinais de radiochamada durante uma proporção maior do tempo. [031] Contudo, um terminal móvel pode degradar-se até um estado onde não suporte SPLIT_PG_CYCLE. O terminal móvel entra neste estado quando a rede não estiver radiotransmitindo o canal PCCCH. Neste estado, o terminal monitora os sinais de radiochamada CS e GPRS nas posições CS. (III) "Modo de Rede 3" [032] No modo de rede 3, existem normalmente 2 canais, um CCCH e um PCCCH. Contudo, não existe coordenação ao nível de rede. Um terminal classe B tem que monitorar tanto radiochamada CS no canal CCCH como radiochamada GPRS no canal PCCCH. Portanto, mais uma vez neste caso, o terminal móvel deve consumir uma maior proporção do tempo monitorando um sinal de radiochamada do que estaria no caso em que a rede está operando em modo de rede 1. [033] Quando a rede está operando em modo de rede 3, algumas células podem, na realidade, operar sem utilizar canais PCCCH. Um terminal não sabe, portanto, que canais uma célula pode propiciar quando o terminal entra na célula. [034] Finalmente, é importante considerar como um terminal móvel especifico monitora os sinais de radiochamada quando estiver em modo inativo. [035] Um terminal GPRS em modo inativo monitora um canal PCCCH. 0 terminal calcula qual canal está baseado no seu próprio número de Identidade Internacional de Usuário Móvel (IMSI). Este cálculo permite, na realidade, que o terminal móvel selecione um canal PCCCH, denominado "PCCCH_GROUP" daquele terminal móvel, da lista de canais PCCCH. 0 PCCCH_GROUP é simplesmente um índice na lista de canais PCCCH. [036] Considere-se agora que o terminal móvel GPRS sabe que o canal PCCCH vai monitorar os sinais de radiochamada. O terminal móvel é ainda capaz de calcular o tempo ou tempos em que é necessário monitorar sinais de radiochamada neste canal PCCCH. O terminal móvel faz isto mediante cálculo de uma variável denominada "PAGING_GROUP". A PAGING_GROUP compreende o conjunto de blocos de radiochamada, dentro do ciclo de repetição de 64 quadros múltiplos em GPRS, nos quais a rede pode radiotransmitir um sinal de radiochamada para o terminal móvel em questão. Poderá ser apenas um bloco de radiochamada na PAGING_GROUP. Contudo, em GPRS o terminal móvel pode ser radiochamado em mais do que um dos blocos de radiochamada dentro dos 64 quadros múltiplos e, em tal caso, a PAGING_GROUP identifica cada um destes blocos. Um terminal móvel especifico necessita monitorar o sinal PCCCH radiodifundido pela rede em instantes em que a estação base radiodifunde os blocos de radiochamada indicados na PAGING_GROUP. Esta atividade de monitoramento determina o valor da potência que o conjunto de circuitos do receptor do terminal móvel consome e, portanto, influencia fortemente o consumo de potência do terminal móvel e a vida da sua bateria. [037] Qualquer redução na quantidade de atividade de monitoramento que um terminal móvel deve realizar é altamente desejável, uma vez que isto aumentará a vida da bateria do terminal móvel. [038] Analogamente às variáveis PCCCH_GROUP e PAGING_GROUP explicadas acima, as variáveis CCCH_GROUP e PAGING_GROUP são definidas para terminais móveis comutados por circuitos.
Breve Descrição Dos Desenhos [039] A Figura 1 mostra a estrutura de quatro canais CCCH de radiotransmissão de acordo com o padrão ETSI GSM 05.02.
Descrição Detalhada Da Modalidade Preferida [040] A invenção compreende um método para programar os tempos de transmissão de blocos de radiochamada GPRS em uma célula do sistema de comunicações. 0 método da invenção baseia-se no método do padrão ETSI GSM 05.02. O método da invenção inclui a variável N no cálculo dos tempos de transmissão dos blocos de radiochamada GPRS. A variável N é um parâmetro dos blocos comutados por circuito radiodifundido pelo canal CCCH. Uma definição de N é dada abaixo. [041] N é o número de diferentes blocos de radiochamada CS em um canal CCCH. Mais genericamente, N é definido na seção 6.5.2 do padrão ETSI GSM 05.02 v 6.3.0. Quando usado, M é o número de diferentes blocos de radiochamada GPRS em um canal CCCH. [042] A incorporação de N no cálculo dos tempos de transmissão dos blocos de radiochamada GPRS fornece uma distribuição muito mais uniforme ao longo do tempo dos terminais móveis em relação aos blocos de transmissão disponíveis. [043] No método inventivo para programar o tempo de transmissão de um ou mais blocos de radiochamada GPRS em uma célula de um sistema de comunicação de celular, os blocos de radiochamada iniciam comunicação com um terminal móvel no sistema de comunicação de celular. O método compreende o cálculo do tempo de transmissão do bloco de radiochamada, ou os tempos de transmissões de blocos de radiochamada, dependendo de: (I) o número N que determina qual canal de controle transporta os blocos de radiochamada de um dado terminal; (II) o número M de blocos de radiochamada GPRS no canal de controle; (III) o número KC de canais de controle na célula do sistema de comunicação de celular; e (IV) o número de Identidade Internacional de Usuário Móvel (IMSI) do terminal móvel. [044] O método tem a vantagem de equilibrar a programação do tempo de transmissão dos blocos de radiochamada GPRS na célula do sistema de comunicação de celular. [045] O canal de controle que transporta os blocos de radiochamada de um terminal é selecionado a partir de uma lista de canais de controle. O terminal é identificado pelo seu número IMSI. Na lista de canais de controle existe um número total KC de canais de controle. O índice PCCCH_GROUP identifica o canal de controle atual e o índice PCCCH_GROUP pode ser calculado utilizando a fórmula: PCCCH_GROUP = (IMSI mod 1000)mod(KC*N)div N em que o tempo de transmissão do primeiro bloco de radiochamada GPRS é calculado utilizando a fórmula: PAGING_GROUP(0) = (((IMSI mod 1000)div(KC*N))*N + (IMSI mod lOOO)mod(N)) mod M [046] Tendo calculado PAGING_GROUP(0) como acima mencionado, o tempo de transmissão de blocos de radiochamada GPRS subsequentes pode então ser calculado utilizando a fórmula: PAGING_GROUP(m) = (PAGING_GROUP(0) + funct (SPLIT_PG_CYCLE,m)) mod M com m = 0, ____ Min(M,SPLIT_PG_CYCLE)-1, onde m é o número de sequência do bloco de radiochamada subsequente ao bloco de radiochamada 0; e funct (SPLIT_PG_CYCLE,m) é uma variável definida no padrão ETSI GSM 05.02 versão 6.3.0. [047] Nos cálculos acima, N pode tomar o valor 1. O sistema de comunicação de celular pode ser um sistema de comunicação GPRS operando em modo de rede 2. [048] O método acima é particularmente vantajoso para a operação de modo de rede 2 de uma rede capaz GPRS. [049] Em outro aspecto da invenção, o inventor inventou ainda um método de intensificar a funcionalidade de terminais móveis classe B. [050] Considerem-se terminais móveis classe B operando em uma célula que está operando sob modo de rede 3. O terminal móvel deve escutar transmissões tanto comutadas por circuitos como GPRS em um canal CCCH e um canal PCCCH. [051] Contudo, os intervalos no canal CCCH e no canal PCCCH podem, efetivamente, ser transmitidos para a mesma estação móvel dentro de um tempo muito curto um do outro. Se a estação móvel necessitar de vários intervalos de tempo para sintonizar novamente entre o canal CCCH e o canal PCCCH, pode não ter tempo suficiente para fazer isto. O terminal móvel perderá, então, um intervalo de tempo no canal CCCH ou no canal PCCCH. [052] O método da invenção limita os canais PCCCH que podem ser usados pela célula em comparação com os canais PCCCH na lista de acordo com o padrão ETSI GSM 05.02. Em particular, o sistema de comunicação pode retirar da lista de possíveis canais PCCCH quaisquer canais que sejam radiodifundidos em intervalos de tempo menores do que uma certa separação minima em tempo dos intervalos de tempo usados para radiotransmitir um sinal pelo canal CCCH para o terminal móvel especifico. [053] Este aspecto da invenção refere-se, portanto, a um método de programação de tempos de transmissão de blocos de radiochamada GPRS pelos Canais de Controle Comuns por Pacotes (PCCCH) em uma célula de um sistema de comunicação de celular, os blocos de radiochamada iniciando comunicação com um terminal móvel no sistema de comunicação de celular. O método compreende em sequência: (I) radiotransmitir uma lista de potenciais canais PCCCH para os terminais móveis na célula; (II) determinar o Canal de Controle Comum (CCCH) em pelo menos um terminal móvel; (III) para o terminal móvel, remover da lista de radiotransmissão de canais PCCCH potenciais quaisquer canais PCCCH com intervalos de tempo de transmissão separados por menos do que um certo tempo mínimo t a partir do intervalo de tempo mais próximo para radiotransmitir um sinal pelo canal CCCH para o terminal móvel; (IV) selecionar o canal PCCCH do terminal móvel a partir da lista reduzida de canais PCCCH. [054] O método pode usar critérios para remover um canal PCCCH da lista de radiotransmissão que dependam também da capacidade de classe de intervalos múltiplos da lista do terminal móvel. [055] O sistema de comunicação de celular pode ser uma rede celular GPRS operando em modo de rede 3. O terminal móvel pode ser um terminal móvel GPRS classe B.