BRPI0111888B1 - Método para acesso de enlace ascendente rápido por estações móveis gsm gprs/edge engajadas no modo de transferência de pacote de protocolo de voz sobre internet - Google Patents

Description

MÉTODO PARA ACESSO DE ENLACE ASCENDENTE RÁPIDO POR ESTAÇÕES MÓVEIS GSM GPRS/EDGE ENGAJADAS NO MODO DE TRANSFERÊNCIA DE PACOTE DE PROTOCOLO DE VOZ SOBRE INTERNET CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção relaciona-se genericamente à transmissão de dados em um sistema GPRS/EDGE' e, em particular, a presente invenção relaciona-se ao estabelecimento de uma transferência de dados de pacote de enlace ascendente em um sistema GPRS/EDGE utilizando um acesso múltiplo de sentido de portadora indireta com reconhecimento dirigido.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO 0 Serviço de Rádio de Pacote Geral (GPRS do Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM) e Dados Aprimorados para Evolução Global (EDGE) têm a intenção de permitir ao assinante do serviço a capacidade de enviar e de receber dados no modo de transferência de pacote ponta-a-ponta sem utilizar recursos da rede no modo comutado por circuito. GPRS e EDGE permitem a utilização eficiente dos recursos de rádio e de rede quando as características de transmissão de dados são (1) com base em pacote, (ii) intermitentes e não periódica, (iii) possivelmente freqüente, com pequenas transferências de dados, por exemplo, menos de 500 octetos, ou (iv) possivelmente infreqüente, com grandes transferências de dados, por exemplo, mais de várias centenas de quilobytes. As aplicações de usuários podem incluir browsers da Internet, correio eletrônico e assim por diante.

Esforços estão atualmente sendo realizados para ainda desenvolver as especificações do European Telecommunications Standards Institute (ETSI - Instituto de Normas de Telecomunicações da Europa) , GPRS e EDGE para suportar o conceito de linha de fiação do protocolo de voz sobre Internet (VoIP). Este esforço inclui a capacidade de uma estação móvel terminar e originar uma chamada VoIP como um ponto terminal na Internet. A definição atual para GPRS e EDGE suporta o conceito tanto de um ambiente de rádio comutado por pacote como um ambiente de rede comutada por pacote, isto é, a abstração de pacote da Internet é levada até a interface de ar na forma de recursos de rádio acessíveis intermitentemente com base na disponibilidade dos recursos de rádio e a demanda para o intercâmbio de dados do usuário. A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma transferência de dados de pacote completa em um ambiente de rádio GPRS/EDGE. Como está ilustrado na Figura 1, a comutação de pacote no ambiente de rádio é alcançada utilizando o conceito de transferência de dados de pacote 100, referido como "fluxo de bloco temporário" (TBF). 0 fluxo de bloco temporário 100, que inclui uma fase de estabelecimento de transferência de dados 102, uma fase de transferência de dados 104, e uma fase de decomposição da transferência de dados 106, é considerado como a unidade básica do intercâmbio de dados dentro do ambiente GPRS/EDGE. Como resultado, o fluxo de bloco temporário 100 pode ser considerado conceitualmente como seus três componentes, a fase de estabelecimento de transferência de dados 102, a fase de transferência de dados 104, e a fase de decomposição da transferência de dados 106, ocorrendo seqüencialmente no tempo. É compreendido que o espaço de tempo para o estabelecimento de um fluxo de bloco temporário para GPRS varia, e é dependente das condições do canal, da disponibilidade de recursos de rádio, do congestionamento da rede e assim por diante.

Embora GPRS e EDGE foram especificados com o objetivo de intercambiar dados de usuário com base em pacote, a aplicação para a maioria desse intercâmbio de dados não é de natureza de tempo real. Voz sobre IP apresenta vários desafios para o domínio GPRS/EDGE, um dos quais é a disponibilidade da capacidade de transferência de dados na direção do enlace ascendente. Por exemplo, quando o usuário VoIP móvel fala ao telefone, é necessário que seja estabelecido um fluxo de bloco temporário na direção do enlace ascendente assim que possível. No entanto, o tempo necessário pelo GPRS e EDGE para estabelecer esse fluxo de bloco temporário de enlace ascendente é proibitivo quando comparado com o retardo de giro máximo geralmente aceito para a telefonia de voz, que é de 125 ms. Ademais, a telefonia VoIP exigiria a adição de outros mecanismos que permitiríam que as camadas de rádio tenham conhecimento do tipo de informação que elas estão portando em qualquer tempo dado.

Em particular, a quantidade de tempo necessária para a fase de estabelecimento da transferência de dados 104 provou ser excessivamente longa, resultando em problemas associados tanto com o tempo de giro ida-e-volta, e a produtividade, como uma função da redução do ciclo de trabalho necessário para estabelecer um reconhecimento nas camadas superiores (rede), por exemplo, a camada de transporte.

Assim, o que é necessário é um método para permitir que a estação móvel estabeleça mais rapidamente uma transferência de dados de pacote de enlace ascendente em um ambiente GPRS/EDGE.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

Os recursos da presente invenção que se acredita serem novos estão apresentados com particularidade nas reivindicações apensas. A invenção, juntamente com outros objetos é vantagens da mesma, pode ser melhor compreendida ao fazer referência à descrição seguinte, tomada em conjunto com os desenhos acompanhantes, nas várias figuras das quais números de referência iguais identificam elementos iguais, e em que: A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma transferência de dados de pacote completa em um ambiente de rádio. A Figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema GPRS de acordo com a presente invenção. A Figura 3 é um diagrama esquemático da modificação do fluxo de dados do usuário à medida que o fluxo de dados do usuário passa através de camadas especificadas de um sistema GPRS. A Figura 4 é um diagrama esquemático de uma estrutura multiquadro para canais de dados de pacote. A Figura 5 é um diagrama de fluxo de dados de dados orientados para fluxo transmitidos entre uma estação móvel e uma rede.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA VERSÃO PREFERIDA A presente invenção é relacionada para permitir que estações móveis estabelecem mais rapidamente uma transferência de dados de pacote de enlace ascendente em um sistema GPRS/EDGE utilizando um acesso múltiplo de sentido de portadora indireta com reconhecimento dirigido (ICSMA/DA), pelo qual a estação móvel seria notificada de quando um recurso de transmissão não está em uso, permitindo à estação móvel transmitir neste recurso apenas se uma transferência de enlace descendente está em andamento e depois reconhecer o acesso da estação móvel diretaraente para o meio. A Figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema GPRS de acordo com a presente invenção. Como está ilustrado na Figura 2, um sistema GPRS 200 inclui uma estação móvel 202 que envia e recebe dados de pacote de uma aplicação de Internet 204 para uma aplicação de Internet remota 206 através de um sistema de estação base 208. Embora um único sistema de estação base 208 e de estação móvel 202 é ilustrado na Figura 2, é compreendido que o sistema GPRS 200 inclui múltiplos números de sistemas de estação base e de estações móveis. A estação móvel 202 inclui um subsistema GPRS/EDGE 210 para processar as mensagens de sinalização recebidas do sistema de estação base 208, e os sinais recebidos da aplicação de Internet 204 através das camadas de transporte e de rede 212. O subsistema GPRS/EDGE 210 inclui uma camada de controle de acesso de meio (MAC) 211, e acrescenta cabeçalho para o protocolo de convergência/divergência de sub-rede (SNDCP), e controle de enlace lógico (LLC). Uma unidade de controle de protocolo 214, inclui uma camada de controle de acesso médio 213, e é acoplada ou contida dentro do sistema de estação base 208, e faz interface com o subsistema GPRS/EDGE 210 da estação móvel 202, e com a aplicação de Internet 206 através das camadas de transporte e de rede 216. As camadas de transporte de Internet 212 e 216 incluem uma camada de protocolo de controle de transmissão (TCP) 218 cujo TCP pacotiza os dados de usuário orientados ao fluxo, e uma camada de protocolo de Internet (IP) 220 que designa um endereço aos dados pacotizados. A Figura 3 é um diagrama esquemático da modificação de um fluxo de dados de usuário à medida que o fluxo de dados do usuário passa através de camadas especificadas de um sistema GPRS. Como é ilustrado na Figura 3, o fluxo de dados do usuário de comprimento infinito é modificado à medida que o fluxo de dados do usuário passa através do sistema GPRS 200. Por exemplo, como é ilustrado nas Figuras 2 e 3, à medida que o fluxo de dados do usuário passa através da camada de protocolo de controle de transmissão 218, e uma camada RLC, o fluxo de dados é dividido em um pacote TCP 222 que inclui uma carga 224 que é de 536 octetos de comprimento e um pacote de cabeçalho de protocolo de controle de transmissão 226 que é de 20 octetos de comprimento, dando ao pacote TCP 222 um comprimento total de 556 octetos. À medida que o pacote TCP 222 passa subseqüentemente através da camada de protocolo de Internet 220, um cabeçalho de protocolo de Internet de 20 octetos adicional 228 é apenso ao pacote TCP 222, formando um pacote IP 230 tendo um comprimento total de 576 octetos. Um cabeçalho SNDCP de quatro octetos adicionais 232 é apenso ao pacote IP 230, formando um pacote SNDCP 234 tendo um comprimento total de 580 octetos, e um cabeçalho de controle de enlace lógico de quatro octetos adicionais 236 é apenso ao pacote SNDCP 234 formando um pacote de controle de enlace lógico 238 tendo um comprimento total de 584 octetos. Como resultado, o fluxo de dados do usuário tem um comprimento total de 584 octetos quando o fluxo de dados sai do controle de enlace lógico. A seguir, o controle de enlace de rádio divide o pacote de controle de enlace lógico de 584 octetos 238 dentro de um certo número de blocos de dados de controle de enlace de rádio, o número exato dos quais depende do esquema de codificação de canal utilizado. Por exemplo, em um esquema de codificação de canal CS-1, o número de blocos de controle de enlace de rádio necessários é igual a (comprimento do quadro LLC/comprimento da carga RLC)+(comprimento do quadro LLC/comprimento da carga RLC MOD) , o que, para o quadro de controle de enlace lógico de 584 octetos é igual a 31 blocos de controle de enlace de rádio. Em um esquema de codificação de canal CS-2, o número de blocos de controle de enlace de rádio necessários é igual a (comprimento de quadro LLC/comprimento de carga RLC)+(comprimento de quadro LLC/comprimento de carga RLC MOD) , que, para o quadro de controle de enlace lógico de 584 octetos é igual a 21 blocos de controle de enlace de rádio. A Figura 4 é um diagrama esquemático de uma estrutura multiquadro para canais de dados de pacote. Supondo uma perfeita cronogramação de um bloco de controle de enlace de rádio transmitido em cada período de bloco disponível por uma única transferência de sulco de tempo, a produtividade bruta pode ser calculada com base no comprimento de tempo necessário para enviar um certo número de blocos de dados de controle de enlace de rádio. Como é ilustrado na Figura 5, um canal de controle de dados de pacote é organizado como um multiquadro 260 tendo 52 quadros 262 e 12 blocos de dados B0-B11, em que cada bloco de dados B0-B11 é distribuído por quatro quadros de acesso múltiplo de divisão por tempo (TDMA) . Um quadro "desocupado" ou de "busca" 264 localizado após cada três blocos de dados, permite que a estação móvel efetue medições de sinal de célula adjacente, sincronização e verificação da situação de sincronização em células adjacentes, medições de interferência, e assim por diante. Cada bloco de dados B0-Bll é composto de quatro quadros, cada um dos quais tem um período de quadro f igual a 4,61538 milisegundos, e um período de bloco b que é igual a 18,4616 milisegundos, enquanto cada quadro desocupado 264 tem um período de quadro desocupado I que é igual ao período de quadro f, ou 4,61538 milisegundos. O período total da estrutura multiquadro 260 do canal de dados de pacote é igual a 240 mi1i segundo s. 0 comprimento de tempo necessário TR para enviar um certo número de blocos de dados de controle de enlace de rádio Nb é calculado utilizando a equação seguinte: Tr = (Nbxb) + ( (Nb/3) xf) EQ. 1 enquanto a produtividade dos dados brutos Rd é calculada utilizando a equação seguinte: Rd = (número de cargas de octetos/TR) x8 EQ. 2 Utilizando as Equações 1 e 2, o tempo necessário para enviar todos os blocos de controle de enlace de rádio em um quadro de controle de enlace lógico em um esquema de codificação CS-1 (isto é, 31 blocos) é igual a 0,618462. A produtividade é o número de octetos de carga (584) dividido pelo tempo necessário para enviá-los mais a sua despesa (0,618462) vezes 8 bits por octeto, que é igual a 7.000 bits/segundo. Em termos de uma análise de despesa do esquema de codificação CS-1, a produtividade teórica é aproximadamente igual a 9.050 bits/segundos. A despesa da cronogramação, isto é, o fato de que há quadros desocupados que impedem a cronogramação de todos blocos consecutivos reduz a produtividade efetiva por 4/52 para aproximadamente 8.861 bits/segundo. A despesa dos cabeçalhos de controle de enlace de rádio, isto é, três octetos por bloco, reduz a produtividade efetiva por 3/22 para aproximadamente 7.652 bits/segundo. A despesa do cabeçalho de controle de enlace lógico, quatro octetos, reduz a produtividade efetiva por 4/584 para aproximadamente 7.599 bits/segundo. Finalmente, a despesa do cabeçalho SNDCP, de 4 octetos, reduz a produtividade efetiva por 4/580 para aproximadamente , e a despesa do conjunto de protocolo de Internet, isto é, cabeçalhos TCP e IP, reduz a produtividade efetiva por 40/576 para aproximadamente 7.000 bits/segundo.

De modo similar, o tempo necessário para enviar todos os blocos de controle de enlace de rádio em um quadro de controle de enlace lógico (isto é, 21 blocos) em um esquema de codificação CS-2 é igual a 0,42 segundo, e a produtividade é o número de octetos de carga (584) dividido pelo tempo necessário para enviá-los mais sua despesa (0,42) vezes 8 bits por octeto, que é igual a 10.209 bits/segundo. A produtividade teórica no canal a CS-2 é aproximadamente igual a 13.400 bits/segundo. A despesa de cronogramação, isto é, o fato de que há quadros desocupados que impedem a programação de todo bloco consecutivo reduz a produtividade efetiva por 4/52 para aproximadamente 12.369 bits/segundo. A despesa dos cabeçalhos de controle de enlace de rádio, isto é, três octetos por bloco, reduz a produtividade efetiva por 3/32 para aproximadamente 11.209 bits/segundo. A despesa do cabeçalho de controle de enlace lógico, quatro octetos, reduz a produtividade efetiva por 4/584 para aproximadamente 11.132 bits/segundo. Finalmente, a despesa do cabeçalho SNDCP, quatro octetos, reduz a produtividade efetiva por 4/580 para aproximadamente 11.055 bits/segundo, e a despesa do conjunto de protocolo Internet, isto é, os cabeçalhos TCP e IP, reduz a produtividade efetiva por 40/576 para aproximadamente 10.209 bits/segundo. A Figura 5 é um diagrama de fluxo de dados de um dado orientado por fluxo transmitido entre uma estação móvel e uma rede. Como é ilustrado nas Figuras 2 e 5, quando dados orientados por fluxo 213 são transmitidos da aplicação de Internet remota 206 para a estação móvel 202 durante um período de enlace descendente 300 para enviar dados ao longo de um enlace descendente, os dados são primeiro divididos em pacotes na camada TCP 218, e dados um endereço na camada IP 22 0 da camada de transporte e de rede 216, e enviado para a unidade de controle de protocolo 214 do sistema de estação base 208 como um pacote TCP/IP 302.

Como é ilustrado nas Figuras 3 e 5, durante o período de enlace descendente 300, o pacote TCP/IP 302 inclui despesa associada ao pacote de controle de enlace lógico 238 e o pacote SNDCP 234, e é suposto que para cada pacote TCP/IP 302, há um pacote de controle de enlace lógico correspondente 238 e também um pacote SNDCP 234. As ações associadas à transmissão da informação pela interface de ar têm início quando um quadro de controle de enlace lógico contendo a informação do usuário na forma de um transporte encapsulado/rede/pacote SNDCP entra na unidade de controle de protocolo 214 do sistema de estação base 208.

Como é ilustrado nas Figuras 2 e 5, supondo que a estação móvel 202 está acampada na rede no modo desocupado de pacote, quando apropriado, o sistema de estação base 208 inicia uma seqüência de estabelecimento de um período de estabelecimento de enlace descendente 224 ao enviar uma solicitação de radiochamada de pacote 215 para o subsistema GPRS/EDGE 210 da estação móvel 202. Em resposta, após receber uma rajada de acesso aleatório 217 do subsistema GPRS/EDGE 210, a unidade de controle de protocolo 214 envia uma mensagem de designação imediata 219 e uma mensagem de enlace descendente de pacote 221, detalhando os parâmetros da designação, por exemplo, sobre qual canal a transferência ocorreria, quando a transferência iniciaria, e assim por diante. A unidade de controle de protocolo 214 envia uma série de blocos de dados de controle de enlace de rádio 226 para o subsistema GPRS/EDGE 210 após receber uma mensagem de confirmação de controle de pacote 222 do subsistema GPRS/EDGE 210.

Dependendo da disponibilidade de blocos cronogramados, a mensagem de solicitação de radiochamada de pacote 215 pode exigir de 81 a 1.721 ms, seguida de uma rajada de acesso aleatório 217 da estação móvel 102, que tipicamente requer 9,6 ms. A mensagem de designação imediata 219 contém uma hora inicial que pode variar de 37 ms a 3 minutos no futuro, mas tipicamente varia de 13 a 25 períodos de quadro TDMA, ou 60 a 115 ms. Sinalização adicional associada ao intercâmbio de mensagem de designação de enlace descendente de pacote 221 e uma mensagem de reconhecimento de controle de pacote 222 são incluídas no período de estabelecimento de enlace descendente 224. Supõe-se, portanto, que o período de estabelecimento de enlace descendente 224 pode ser igual a um tempo inicial, que é, de fato, o que é observado em um sistema real. Como resultado, o tempo necessário para o período de estabelecimento do enlace descendente 224 é um mínimo de aproximadamente 849 ms, um máximo de aproximadamente 2.643 ms e uma média de aproximadamente 1.746 ms.

Após o tempo inicial ter sido atingido, a unidade de controle de protocolo 218 envia ao subsistema GPRS/EDGE 210 um fluxo de bloco temporário contendo blocos de dados de controle de enlace de rádio 226. Uma vez o subsistema GPRS/EDGE 210 recebeu todos os blocos de enlace descendentes, o subsistema GPRS/EDGE 210 monta, processa e transmite um único pacote de dados 228 para a camada IP 220 das camadas de transporte e de rede 212, que então envia o pacote de dados 22 8 para a camada TCP 218 das camadas de transporte e de rede 212.

Supondo recursos de rádio perfeitamente disponíveis de modo que os dados podem ser enviados em cada bloco de enlace descendente cronogramado em um único sulco de tempo, o tempo para transmitir todos os blocos durante o período de transferência de dados 225 para uma carga de dados de usuário de 536 octetos é aproximadamente igual a 0,618462 segundos para um esquema de codificação CS-1, e 0,420 segundos para um esquema de codificação CS-2. 0 fluxo de bloco temporário de enlace descendente termina após um último bloco de dados de controle de enlace de rádio ser enviado se o envio do controle de enlace de rádio na unidade de controle de protocolo 214 não tiver mais dados a serem enviados e um cronômetro controlador de enlace de rádio T3192 expirar antes do controle de enlace de rádio receber mais dados a serem enviados do controle de enlace lógico, que é o caso quando uma transmissão de protocolo de controle de transmissão inicia no modo "controle de congestionamento" (início lento). O fluxo de bloco temporário é sempre decomposto após o blocos que compõem o primeiro pacote de protocolo de controle de transmissão são transmitidos, fazendo com que o fluxo de bloco temporário de enlace descendente incorra a despesa do fluxo do bloco temporário ser estabelecida novamente para os blocos subseqüentes. A camada TCP 218 das camadas de transporte e de rede 212 efetua a verificação de redundância e faz uma determinação de que o pacote de dados 22 8 foi recebido adequadamente. A camada IP 220 das camadas de transporte e de rede 212 então inclui os dados de pacote em uma saída orientada ao fluxo 230 para a aplicação da Internet 204 e emite uma mensagem de confirmação de TCP (TCP ACKJ212 para a camada TCP 218 das camadas de transporte e de rede 216 na extremidade distante do circuito virtual. A mensagem TCP ACK 232 é processada pelas camadas SNDCP/LLC e RLC como anteriormente, mas na direção do enlace ascendente. A controladora de enlace de rádio do subsistema GPRS/EDGE 210 das camadas de transporte remoto e de rede 216 recebe um pacote TCP/IP/SNDCP/LLC contendo a mensagem TCP ACK 232, mas não pode iniciar uma seqüência de estabelecimento que corresponde a um período de estabelecimento de enlace ascendente 234 para a transmissão da mensagem TCP ACK 232 até um cronômetro de controle de enlace de rádio T3192 da unidade de controle de protocolo 114 ter expirado. Como resultado, um fluxo de bloco temporário de enlace descendente que corresponde ao período de enlace descendente 300 que porta o pacote TCP/IP 302 que foi inicialmente enviado, precisa ser decomposto completamente antes do período de enlace ascendente 234 para que o estabelecimento da mensagem TCP ACK 323 possa começar.

Por exemplo, quando do recebimento da mensagem TCP ACK 232, o subsistema GPRS/EDGE 210 envia uma rajada de acesso de solicitação de canal 236 à unidade de controle de protocolo 214, que responde ao enviar uma mensagem de designação imediata 238. 0 subsistema GPRS/EDGE 210 então envia uma mensagem de solicitação de recurso de pacote 240 à unidade de controle de protocolo 214 solicitando recursos para um fluxo de bloco temporário. A unidade de controle de protocolo 214 responde com uma mensagem de designação de enlace ascendente de pacote 242, que é confirmada pelo subsistema GPRS/EDGE 210 em uma mensagem de confirmação de controle de pacote 244. Os blocos de dados 246 contendo a mensagem TCP ACK 232 e a decomposição são então transmitidos do sistema GPRS/EDGE 210 à unidade de controle de protocolo 214 durante um período de transferência de dados de confirmação 248. A unidade de controle de protocolo 214 então transmite os blocos de dados 246 para as camadas de transporte e de rede 216 em uma mensagem de confirmação de TCP 3 04. Como resultado, o período de estabelecimento de enlace ascendente 234 e o período de transferência de dados de confirmação 248 formam um período de enlace ascendente 306 que é necessário para a mensagem de confirmação de TCP 232 atingir a camada de transporte e de rede 216 na mensagem de confirmação de TCP correspondente 304. Uma vez a mensagem TCP ACK necessária é recebida pelas camadas de transporte e de rede 216, um próxima mensagem de pacote de dados TCP/IP 250 é enviada das camadas de transporte e de rede 216 para o subsistema GPRS/EDGE 210 através da unidade de controle de protocolo 214 . O período necessário para o estabelecimento inicial do período de estabelecimento de enlace ascendente 234 é dependente de componentes como a ocorrência periódica de um canal de acesso aleatório (RACH), o tempo inicial enviado em uma mensagem de designação imediata 238, e o tempo inicial enviado em uma mensagem de designação de enlace ascendente de pacote 242. A ocorrência periódica de um canal de acesso aleatório pode variar de 41 a 217 períodos de tempo TDMA, supondo um caso de 41 períodos de quadro, ou 190 ms. O tempo inicial enviado na mensagem de designação imediata 23 8 pode variar de 9 períodos de quadro TDMA a 3 minutos, mas é tipicamente de 9 a 25 períodos de quadro TDMA, ou 42 a 115 ms, enquanto o tempo inicial enviado em uma mensagem de designação de enlace ascendente de pacote 242 pode variar de 9 períodos de quadro TDMA a 3 minutos, mas é tipicamente ao redor de 20 períodos de TDMA, ou 92 ms. Como resultado, o estabelecimento inicial do período de estabelecimento de enlace ascendente 234 é tipicamente um mínimo de aproximadamente 320 ms, um máximo de aproximadamente 480 ms, e uma média de aproximadamente 320 ms. Isto supera o retardo ponta-a-ponta máximo geralmente aceito de 125 milisegundos. A mensagem TCP ACK 232 tem um comprimento de 40 octetos, que combinado com a despesa tanto do cabeçalho de controle de enlace lógico 236 como o cabeçalho SNDCP 232 é igual a 48 octetos. Supondo recursos de rádio perfeitamente disponíveis de modo que os dados podem ser enviados em cada bloco de enlace descendente cronogramado em um único sulco de tempo, o tempo para transmitir todos os blocos de dados 246 durante o período de transferência de dados de confirmação 24 8 para uma carga TCP/IP ACK de 40 octetos é igual a 60 ms (3 blocos de dados RLC) para o esquema de codificação CS-1, e 37 ms (2 blocos de dados RLC) para o esquema de codificação CS-2.

A estação móvel 202 recebe o direito de transmitir no enlace ascendente ao utilizar quer um modo de acesso de controle de médio (MAC) de alocação de sulco de tempo dinâmico ou um modo de acesso de controle de médio de alocação de sulco de tempo fixo. A Figura 6 é um diagrama esquemático de uma alocação de sulco de tempo dinâmica para o controle de acesso de meio. Como é ilustrado na Figura 6, na alocação de sulco de tempo dinâmica, a estação móvel 300 recebe um controle de enlace de rádio de enlace descendente/bloco de controle de controle de acesso de meio (RLC/MAC) 302 de uma estação base 304 que inclui um endereço especial, referido como o sinalizador de estado de enlace ascendente (USF) 306, juntamente com dados RLC/MAC 308. Se o USF 306 (uma quantidade de 3 bits) é idêntico ao de um USF designado à estação móvel 300, então a estação móvel 300 tem o direito de transmitir no próximo quadro de acesso múltiplo de divisão por tempo (TDMA). Um bloco de dados endereçado a uma segunda estação móvel 310 pode conter informação USF para a estação móvel 300. A Figura 7 é um diagrama esquemático de uma alocação de sulco de tempo fixo para o controle de acesso de meio. Como é ilustrado na Figura 7, na alocação de sulco de tempo fixo, a estação móvel 312 recebe periodicamente um tempo inicial e um mapa de bits 314 de uma estação base 316, representando uma base e um recuo de sulcos de tempo futuros nos quais a estação móvel deve transmitir. Desta forma, a estação móvel 312 é informada de quando o fluxo de bloco temporário tem início e recebe o mapa de bits 314 que representa sulcos de tempo em que a estação móvel 312 deve transmitir em relação ao tempo inicial, de modo que a estação móvel 312 transmite nos sulcos de tempo designados pelo tempo inicial e o mapa de bit de alocação. A presente invenção utiliza um campo USF tanto para o modo MAC de alocação fixa como dinâmica, quando a estação móvel não está engajada em fluxo de bloco temporário de enlace ascendente, embora o valor USF seja dado um significado diferente, como é descrito abaixo. A presente invenção inclui um mecanismo para evitar colisão (CA) que utiliza o endereço USF já presente no bloco de controle RLC/MAC para permitir a criação rápida de um fluxo de bloco temporário de enlace ascendente, quando já houver um fluxo de bloco temporário de enlace descendente em andamento. Como o valor USF é recebido por múltiplas estações móveis no recurso de rádio, a designação do valor USF serve como uma trava indireta no recurso.

De acordo com a presente invenção, o campo USF é reconhecido durante o fluxo de bloco temporário de enlace descendente ativo como um indicador de "disponibilidade de canal" e um "campo de confirmação dirigido". A Figura 8 é um diagrama esquemático da lógica de sinalização para estabelecer uma transferência de dados de pacote de enlace ascendente de acordo com a presente invenção. De acordo com a presente invenção, a estação móvel, quando do recebimento de blocos que compreendem um fluxo de bloco temporário de enlace descendente, examina o campo USF quando ele tiver informação a transmitir em um fluxo de bloco temporário de enlace ascendente. Se o USF fosse um valor zero, então o canal seria avaliado como "disponível" e a estação móvel, assim, pode iniciar a transmissão de sua nova informação TBF de enlace ascendente.

Em particular, como é ilustrado nas Figuras 5 e 8, enquanto a estação base 320 e a estação móvel 322 estão em um estabelecimento de fluxo de bloco temporário de enlace descendente 324 do período de estabelecimento de enlace descendente 224, que inclui a designação de um endereço USF de estação móvel, como "110", por exemplo, a estação base 32 0, através da camada de controle de acesso de meio 213, envia um endereço USF para a estação móvel 322 pelo qual a estação móvel 322 será identificada pela duração do fluxo de bloco temporário de enlace descendente para o período de transferência de dados 225 resultante do estabelecimento do fluxo de bloco temporário de enlace descendente 324, juntamente com um número de sulco de tempo de enlace ascendente contingente em que a estação móvel 322 pode transmitir. Uma vez que os dados GPRS/EDGE fluem na direção de enlace descendente no período de transferência de dados 22 5, a estação base 320, através da camada de acesso de meio 213, indica a disponibilidade do canal de enlace ascendente 326 para a estação móvel 322 ao enviar o valor USF=000. Se a estação móvel 322 tem dados para transmitir no enlace ascendente, a estação móvel 322 transmite um primeiro bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace ascendente 328 no sulco de tempo indicado pela estação base 320 como o número do sulco de tempo de enlace ascendente contingente. A estação base 320 recebe o primeiro bloco de dados de enlace ascendente 328 e sabe como associar um identificador de fluxo temporário (TFI) a um valor USF da estação móvel 322. A estação base 320 confirma o endereço USF da estação móvel 322 no bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace descendente seguinte 330 ao inserir o valor USF (que serve para endereçar indiretamente uma estação móvel) da estação móvel 322 dentro do cabeçalho do próximo bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace descendente 330. De acordo com a presente invenção, o valor USF inserido serve como uma confirmação à estação móvel que envia 322 e como uma indicação de "canal ocupado" para outras estações móveis que desejem transmitir. A estação móvel 322, através da camada de acesso de média 221, interpreta o próximo bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace descendente 330 com um valor USF localizado em um cabeçalho no início do bloco de dados de controle de enlace de rádio 330 como uma confirmação de que o primeiro bloco de dados de enlace ascendente 328 foi recebido corretamente pela estação base 320, e envia um bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente subsequente 332. Este procedimento é então continuado pela parcela restante 343 do fluxo de bloco temporário de enlace ascendente 248, até o final do fluxo do bloco temporário de enlace ascendente 248, que é indicado da maneira costumeira para a estação base 32 0 pelo procedimento de contagem regressiva os últimos blocos de dados de controle de enlace de rádio. No procedimento de contagem regressiva, a estação móvel 322, durante a transmissão dos últimos poucos blocos de dados 246, decrementa uma variável no cabeçalho dos blocos de dados 246 para informar a estação base 320 que o fluxo de bloco de dados de enlace ascendente está prestes a terminar. Este conhecimento ajuda a estação base 320 alocar para outra estação móvel.

Como resultado, de acordo com a presente invenção, a estação móvel 322, quando recebe blocos que compreendem um fluxo de bloco temporário de enlace descendente, examinaria o campo USF quando a estação móvel 322 tem informação a transmitir em um fluxo de bloco temporário de enlace ascendente. Se o USF for um valor zero, então o canal seria avaliado pela estação móvel 322 como estando "disponível", e a estação móvel 322 pode, assim, iniciar a transmissão de nova informação de fluxo de bloco temporário de enlace ascendente. A estação base 320 confirma o recebimento dos blocos de dados de enlace ascendente 320, 332, 336, 340 e assim por diante, ao enviar uma confirmação direta nos respectivos blocos de controle de enlace de rádio de enlace descendente 330, 334, 338, 342 e assim por diante.

Diferentemente de um verdadeiro método "de acesso aleatório", a presente invenção utiliza o canal de tráfego de dados de pacote (PDTCH) , em vez de um canal de acesso aleatório, pois a sincronização entre a estação móvel 322 e a estação base 32 0 já é conhecida. Portanto, não há necessidade do uso da "rajada de acesso" GSM encurtada especial. Como resultado, o bloco de dados do bloco de controle de enlace de rádio inicial (e portanto a informação do usuário) pode ser enviado juntamente com o procedimento de acesso de enlace ascendente ainda simplificando o acesso de enlace ascendente. O método de acesso de enlace ascendente GSM geralmente utilizado é mostrado na Figura 5 e inclui o intercâmbio de rajada de acesso de solicitação de canal 236, mensagem de designação imediata 238, solicitação de recurso de pacote 240, e designação de enlace ascendente de pacote 242. Desta forma, a presente invenção remove a necessidade deste intercâmbio. A Figura 9 é um fluxograma do acesso múltiplo de sentido de portadora indireta com confirmação dirigida em uma estação móvel, de acordo com a presente invenção. Como é ilustrado nas Figuras 8 e 9, quando do término do estabelecimento do fluxo de bloco temporário de enlace descendente 324, a estação móvel 322 determina se a estação móvel 322 tem dados disponíveis para transmitir no enlace ascendente, etapa 342. Uma vez a estação móvel 322 tenha dados a transmitir no enlace ascendente, a estação móvel 322 então determina se o estabelecimento do fluxo de bloco temporário de enlace descendente 324 foi completado, etapa 344. Se o estabelecimento do fluxo de bloco temporário do enlace descendente 324 não foi completado, a estação móvel 322 espera, etapa 340, até que o estabelecimento de fluxo de bloco temporário de enlace descendente 324 é completado.

Se o fluxo de bloco temporário de enlace descendente está completo, na etapa 344, a estação móvel 322 determina se o bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326 foi recebido, etapa 346. Se o bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326 não tiver sido recebido, o processo retorna à etapa 340 de modo que a estação móvel 322 espera até o bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326 ser recebido. Se o bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326 foi recebido, a estação móvel 322 determina se o USF contido dentro do bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326 é igual a zero, etapa 348, que indica que a estação base 32 0 indicou para a estação móvel que um canal de enlace ascendente está disponível e não está sendo utilizado por qualquer estação móvel. Se o canal de enlace ascendente está disponível, isto é, o USF contido dentro do bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326 é igual a zero na etapa 348, a estação móvel 322 envia o primeiro bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente 328 para a estação base utilizando o canal de enlace ascendente, etapa 354. Uma vez a estação móvel 322 envia o bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente 328 para a estação base 320 na etapa 354, o processo retorna para a etapa 340, e o processo continua para o próximo bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente.

Se o canal de enlace ascendente não estiver disponível, isto é, o USF contido dentro do bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326 não é igual a zero na etapa 348, a estação móvel 322 determina se o USF do bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente é igual ao identificador da estação móvel 322, que indica que a estação móvel 322 pode transferir o próximo bloco de dados. A Figura 10 é um fluxograma de acesso múltiplo de sentido de portadora indireta com confirmação dirigida em uma estação base, de acordo com a presente invenção. Como é ilustrado na Figura 10, durante o período de estabelecimento de fluxo de bloco temporário de enlace descendente, a estação base 320 determina se um canal é alocado à estação móvel 322 em um fluxo de bloco temporário de enlace ascendente, etapa 362. Se o canal já foi alocado, o processo retorna ao início, etapa 360. Se o bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente 328 não foi recebido, a estação base 320 fixa o SUF no bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326 igual a zero, etapa 370, e envia o bloco de controle de enlace de rádio de enlace descendente 326, etapa 372. O processo então retorna para a etapa 360 de modo que a estação base 320 continua a enviar uma indicação da disponibilidade do canal de enlace ascendente para a estação móvel 322 em blocos de controle de rádio de enlace descendente subseqüentes até a estação base 320 receber o bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace ascendente no sulco de tempo alocado pela estação base 320 como um número de sulco de tempo de enlace ascendente contingente.

Se a estação base 32 0 determina na etapa 3 64 que o bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente 328 foi recebido, a estação base 320 então faz uma determinação sobre se o bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente 328 tem um valor USF igual a uma estação móvel com o fluxo de bloco temporário de enlace descendente válido, etapa 366. Se o bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente 328 não tem um valor USF igual a uma estação móvel com um fluxo de bloco temporário de enlace descendente válido, o processo retorna para a etapa 370, de modo que a estação base 320 continua a enviar uma indicação da disponibilidade do canal de enlace ascendente para a estação móvel 322 em blocos de controle de rádio de enlace descendente subseqüentes até a estação base 320 receber o próximo bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace ascendente no sulco de tempo alocado pela estação base 320 como o número do sulco de tempo de enlace ascendente contingente. No entanto, se o bloco de controle de enlace de rádio de enlace ascendente 328 de fato tem um valor USF igual a uma estação móvel com um fluxo de bloco temporário de enlace descendente válido na etapa 366, a estação base 320 fixa o valor USF no bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace descendente 330 ao valor da USF na estação móvel 322. No exemplo mostrado na Figura 8, o valor USF na estação móvel 322 é "110" conforme é indicado no estabelecimento do fluxo de bloco temporário de enlace descendente 324. A estação base então envia o bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace descendente 330 com o USF igual a "110" como uma confirmação dirigida do USF da estação móvel 322. 0 processo então retorna para a etapa 360 de modo que a estação base 32 0 espera para o recebimento do bloco de dados de controle de enlace de rádio de enlace ascendente subseqüente 322 na etapa 364, e o processo continua até o fim do fluxo de bloco temporário de enlace ascendente associado indicado pelo procedimento de contagem regressiva nos vários últimos blocos de dados de controle de enlace de rádio da transferência de dados de enlace ascendente pela estação móvel 322, ou até a estação móvel 322 não mais ter dados para transmitir.

Embora uma versão em particular da presente invenção foi mostrada e descrita, modificações podem ser feitas. Portanto, pretende-se nas reivindicações apensas abranger todas essas modificações e mudanças que se enquadram dentro do verdadeiro espírito e escopo da invenção.

Claims (10)

1. Sistema de comunicação (200) incluindo uma primeira estação (202) que envia uma pluralidade de blocos de dados de enlace ascendente a uma segunda estação (208) em um fluxo de bloco temporário de enlace ascendente, e que recebe uma pluralidade de blocos de dados de enlace descendente da segunda estação em um fluxo de bloco temporário de enlace descendente, caracterizado por possuir uma unidade de controle de protocolo (214) dentro da segunda estação (208), tendo uma camada de controle de acesso de meio (213), que envia um identificador durante o estabelecimento do fluxo de bloco temporário de enlace descendente, e envia um sinalizador de estado de enlace ascendente (306) que indica disponibilidade de canal em um primeiro da pluralidade de blocos de dados de enlace descendente (302), e um subsistema de dados de pacote (210) dentro da primeira estação, tendo uma camada de controle de acesso de meio (211) , que recebe o identificador e o sinalizador de estado de enlace ascendente (306), e envia dados de enlace ascendente em um primeiro da pluralidade de blocos de dados de enlace ascendente (302) para a segunda estação (208) em resposta ao sinalizador de estado de enlace ascendente que indica a disponibilidade de canal, em que a camada de controle de acesso de meio (213) da segunda estação (208) envia uma confirmação dirigida em uma subsequente da pluralidade de blocos de dados de enlace descendente (302) em resposta ao recebimento dos dados de enlace ascendente da primeira estação (202), e a primeira estação (202) envia dados de enlace ascendente em um segundo da pluralidade de blocos de dados de enlace ascendente (302) em resposta à confirmação dirigida.

2. Sistema de comunicação (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do subsistema de dados de pacote ser um subsistema GPRS/EDGE (210) dentro da estação móvel.

3. Sistema de comunicação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da primeira estação (202) ser uma estação móvel e da segunda estação (208) ser uma estação base em um sistema de comunicação de rádio (200).

4. Sistema de comunicação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do sistema de comunicação de rádio incluir um sistema de comunicação Global System for Mobile Communication (GSM - Sistema Global para Comunicação Móvel) com Serviço de Rádio de Pacote Geral (GPRS) e Enhanced Data for Global Evolution (EDGE - Dados Aprimorados para Evolução Global).

5. Sistema de comunicação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato dos blocos de dados de enlace descendente (302) incluírem blocos de dados de controle de enlace de rádio de enlace descendente, e os blocos de dados de enlace ascendente (302) incluírem blocos de dados de controle de enlace de rádio de enlace ascendente.

6. Sistema de comunicação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de pelo menos alguns dos blocos de dados de enlace descendente e dos blocos de dados de enlace ascendente incluírem dados de voz pacotizados.

7. Método para o acesso de enlace ascendente rápido de um sistema de comunicação, incluindo uma primeira estação e uma segunda estação, o método em uma primeira estação caracterizado por determinar se a primeira estação tem dados de enlace ascendente para enviar, depois determinar se um estabelecimento de fluxo de bloco temporário de enlace ascendente foi estabelecido, se um fluxo de bloco temporário de enlace ascendente não foi estabelecido, então estabelecer um estabelecimento de fluxo de bloco temporário, receber um bloco de dados de enlace descendente incluindo um sinalizador de estado de enlace ascendente, comparar o valor do sinalizador de estado de enlace ascendente a um valor indicativo de que o canal de enlace ascendente está disponível, e a um valor que corresponde a um endereço designado à primeira estação, e se o valor do sinalizador de enlace ascendente corresponde ao endereço designado à primeira estação ou o valor do sinalizador de estado de enlace ascendente é um valor indicativo de que o canal de enlace ascendente está disponível, então enviar um bloco de dados de enlace ascendente da primeira estação para a segunda estação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de se o valor do sinalizador de estado de enlace ascendente corresponder ao endereço designado à primeira estação, quando da comparação do valor do sinalizador de estado de enlace ascendente, então incrementar para o próximo bloco de dados de enlace ascendente a ser transmitido na primeira estação após enviar um bloco de dados de enlace ascendente.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato dos blocos de dados de enlace ascendente e dos blocos de dados de enlace descendente serem recebidos através de um enlace de rádio.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato dos blocos de dados de enlace ascendente incluírem blocos de dados de controle de enlace de rádio de enlace ascendente e dos blocos de dados de enlace descendente incluírem blocos de dados de controle de enlace de rádio de enlace descendente.