CN1108722C - 在移动分组通信系统中实现自动重发请求的方法 - Google Patents

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Abstract

在使用时隙预留ALOHA协议的蜂窝移动分组数据通信系统中，通过为传输到移动台或从移动台传输出的每一个数据帧分配一临时帧标识(TFI)来提供自动重发请求功能。在一个小区内的同时帧传输序列中，分配的TFI是唯一的，TFI可以基于发送到移动台的数据帧中的信息分配，也可以基于先导于向移动台发送的数据帧之前的信道预留消息中的信息分配。TFI也可以基于先导于从移动台发送出的数据帧之前的信道预留消息中的信息分配，一个小区内，在当前传送帧序列中分配的TFI是唯一的。在所有属于一具体帧的数据块中都包含TFI，其中一个数据块是组成ARQ的一数据单元。发生传输错误时将重传的部分数据帧只包括由所用的ARQ协议类型决定的数据块(如，选则重发或重发N个)，不需要增加一首块来识别移动台。发送到不同移动台的帧所包含的数据块可以基于TFI在下行链路上复用。移动台在随机接入申请时可以包含TFI已经分配指示。

Description

在移动分组通信系统中实现自动重发请求的方法
背景
申请人的发明涉及应用预留时隙ALOHA类协议的移动分组无线系统，是具体涉及自动重发请求(ARQ)系统。
在移动分组无线通信系统中，一个基站(BS)通过一个或多个共享分组无线信道同多个移动台(MS)通信。此类移动分组无线系统被描述于授予Felix的美国专利No.4,887,265及第38届IEEEVehicular Techno1ogy会议的会议论文集第414～418页(1998年6月)K.Felix所注论文《数字蜂窝系统中的分组交换》中。类似的系统被描述于Goodman的专利，美国专利No.4,916,691及《蜂窝数字分组数据(CDPD)系统规范》的第一卷“系统概述”，版本1.0(1993年7月19日)。欧洲全球移动通信系统(GSM)在下列论文中有所描述，P.Decker，“Packet Radio in GSM”(GSM中的分组无线)，Tech，DOC.SMG 4 58/93，欧洲通信标准机构(ETSI)，(Feb.12，1993)；P.Decker等人的，“为GSM建议的通用分组无线业务”，AachenUniversity of Technology(Oct.13，1993)；J.Hamalainen等人的“GSM网上的分组数据”，Teeh.DOC.SMG 1238/93，ETSI(Sept.28，1993)；及Beeson等的欧洲专利No.0544 464。
下行链路(BS到MS)业务由BS控制以避免竞争，但是为了访问BS，MS使用随机多址将不可避免地导致上行链路业务(MS到BS)的竞争。在两个方向上，每一数据分组都有必要包含唯一指出和BS通信的MS的一个标识(也就是标识MS是数据分组的接收者还是数据分组的发送者)。希望这种标识有助于实现有效的无线协议而产生很少的额外开销并且在各种情况下不易出错。
移动分组无线通信系统可以有一个单一的优化信道用于分组数据，也就是说分组传输和随路控制信令都在同一信道中传输。另一方面，无线通信系统也可以是中继多信道系统。
中继多信道移动分组无线通信系统被描述于美国专利申请No.08/354,874，1994年12月9日提交，专利人为L.Billstrm等人，专利名为“在数字TDMA蜂窝系统中提供分组数据通信的设备和移动台”，及相应瑞典专利申请No.9304119-2，1993年11月10日提交，这两者在此被联合引用.在文章“暂时GPRS系统概念”，Tech.DOC.SMG GPRS17/94，ETSI(1994年5月)，其中“GPRS”代表通用分组无线业务。
在当前蜂窝无线通信系统中，无线信道使用调频无线载波信号，许多这样的系统中使用的频率为800兆赫兹。在TDMA蜂窝无线电话系统中，每个无线信道被分成一系列时隙，每一个时隙传输从一个数据源(如，数字计算机)发出信息脉冲串。例如在GSM系统的每一个时隙中传送114比特，其中主要部分是要发送的信息，包括纠错编码比特，其它部分是用于诸如同步目的的保护时间和额外开销信令。其它系统在每一时隙中传输其它数目的比特，(如，在北美使用的先进数字移动电话业务(D-AMPS)系统中每一时隙传324比特)，这些差异并不是本专利申请人发明应用的限制条件。
这些时隙在一预定的持续时间内被组成连续的TDMA帧。如在GSM类系统中一帧包含8个时隙。能同时共享无线信道的不同用户数和在每一TDMA帧中包含的时隙数有关。通常最大用户数是每一TDMA帧中包含的时隙数，但是一个用户被分配到一个帧中多于一个时隙是可能的。分配给同一用户的相继时隙，可以是无线载波上的相邻时隙或不相邻时隙，被看作分配给用户的一逻辑信道。
为了更好地理解此专利申请人发明的结构和运作，通信系统被看作至少有三层。层一(L1)是物理层，用于定义物理通信信道参数，如无线频段，载波调制特性等。层二(L2)定义在物理信道(L1)的约束内精确传输信息所需技术，如纠错和检错等。层3(L3)定义在L2数据链路层上透明传输信息的规程。
由于每一个TDMA时隙拥有一特定的固定信息承载容量，所以每一次发送只是L3消息的一部分。在上行链路方向，多个移动台基于竞争机制试图占用信道资源，同时多个移动台侦听在下行链路方向从系统发出的L3消息。在所知系统中，任何L3消息必须由发送完整L3消息所需的TDMA信道数承载。
如图1，一通过GSM类空中接口传输的数据分组通常包含用户数据部分和层3头部分L3H。这样的分组通常经过加密后被按格式填入包含信息域和帧头FH的帧中.帧之后被分割成所需数目的数据块。每个数据块包含一个块头BH，一信息域和BCS域，并且每一块在连续的TDMA帧中被分四次发送.
如图2所示，典型帧头FH包含48比特用于携带下列信息：MS标识(32比特或4个八比特组)由八比特组为单位表示的帧长度，(十个比特或一个八比特组加2比特)，帧类型(3比特)，移动/静止标识(1比特)，和一帧序列号(两比特)。通过设置帧类型比特为预定值如111可以扩展帧头。可以理解为图2只是给出一个可行的例子，其它很多用法是可能的。
控制消息如信道预留消息和应答消息占用两个时隙，而随机接入请求和预留接入应答为一时隙消息。下面会详细讨论这些消息。
值得注意的是通过空中接口传输的每一帧包含唯一的MS标识号码，通常在帧头(如图1)。在“通常”的GSM中，此MS的唯一全球标识号码是国际移动用户标识(IMSI)。一些系统使用IMSI标识加密业务，在这种情况下使用特定本地区域LA内有意义的临时移动用户标识(TMSI)。在此LA外，TMSI和本地区域标识号码联合使用，以维护标识的确定性，参见《欧洲数字蜂窝通信系统(Phase 2)；移动无线接口层3规范》，GSM 04.08，版本4.9.0第4.3.1节，  ETSI TC-SMG(1994年7月)。虽然可以在帧头中应用其它类型的MS完整标识(如，类似TMSI的CDPD标识)，此处假定为TMSI。
因为TMSI可长达4个八比特组并且帧本身被分割成多个数据块，如每块都包含TMSI将产生更多的额外开销，也就是说每块都携带相同的地址信息量。在发生差错之后的块重传时也存在此种情况。因此只有在完整帧或部分数据帧的第一块中携带完整的MS标识。所以在重传时，为了提供MS完整标识，一附加的首块必须加到将被重传的部分帧中。这本身增加就了不需要的额外开销。
概述
根据申请人发明的一个方面，在使用预留时隙ALOHA协议的移动分组数据通信系统中实现ARQ的一种方法包括为传输到一移动台的每一数据帧分配一临时帧标识(TFI)的步骤。一小区内在当前同时帧传送序列中分配的TFI是唯一的，可以根据送到移动台的数据帧中的信息分配也可以根据在传送到移动台的数据帧之前的信道预留消息中的信息分配TFI。
申请人发明的另一方面，在使用预留时隙ALOHA协议的移动分组数据通信系统中实现ARQ的方法包括为从移动台发送出的每一个数据帧分配TFI的步骤。TFI依据在从移动台发出的数据帧之前的信道预留帧中的信息分配，在一小区内在当前同时帧传送序列中所分配的TFI是唯一的。
TFI被包含在属于某一帧的每一块内，块为ARQ所基于的数据单元。在发生传输差错时将被重传的部分数据帧中只包含由所用的ARQ协议类型确定的块，(如，选择重传及重传N块)，无需增加用于识别移动台的首块。属于发送到不同移动实体的帧的数据块可以基于TFI在下行链路方向上复用。在随机接入请求中，移动台可以包含TF2已经分配的指示。
应用本申请的发明，一数据帧传输的首块可能出差错，而后续块仍可以被正确接收，并能正确和特定的帧和特定的移动台相联系。在由于来自移动台的一差错应答消息导致的不完整帧传送情况下，如果基站发送携带传输被破坏的帧的TFI的消息，通信将会重新开始，(即通过重新传输上一次传输的首块)。在由于来自基站的差错应答导致不完整帧传送的情况下，如果移动台在接收到信道预留后发送一随机接入请求及被破坏传输帧的TFI，通信将会被重新建立，例如通过重新发送上次传输的首块。
附图简述
本专利申请人的发明参考通过例子给出的实施例在以下详细描述，并且在相应的图中作了说明。它们是：
图1说明数据分组的块和帧结构；
图2阐述帧头的结构；
图3A，3B阐述块头的结构；
图4A，4B给出通过空中接口的移动发起(MO)分组帧传输的消息序列；
图4C，4D，4E给出通过空中接口的移动终结(MT)分组传输的消息序列；
图5给出随机接入请求消息的结构；
图6给出短应答消息的结构；
图7说明有分组数据功能的GSM类通信系统；
图8说明图7所示系统的协议结构；
图9说明另一种拥有分组数据功能的GSM类通信系统。
详细描述
TDMA的结构及在第一次随机访问中允许一定程度的时钟错位的需求导致本专利申请人在此申请所描述的GSM类分组通信系统中选择预留时隙ALOHA类协议。然而本专利申请人的发明可以应用到其它系统平台。
依据专利申请人的发明，一个唯一的临时帧标识TFI被分配给每一个要发送的帧。TFI在进行数据传送的特定小区中具有本地特性。换句话说，分配给一个帧的特定TFI依赖于进行数据传输的小区，并且有别于在此小区中当前分组传输中其它所使用的TFI。一帧中的每一数据块包含同样的TFI，也就是说，TFI唯一分配给数据块所属于的特定帧，且必须重传的块包含它们的原始TFI。可以理解为TFI基本上取代起始包含在要传输的块中的TMSI和帧序列号FN的组合。
依据本专利申请人的发明，每一数据块包含用于指明块在帧中相对位置的块序列号码，专利申请人对于块序列号和TFI的组合明确识别在一特定帧中的一特定块。通过此种途径，专利申请人的发明提供一种无需在每一重传帧中包含首块的ARQ协议。应该理解为虽然此描述集中于选择ARQ，但是本专利申请人的发明可以应用到其它类型的ARQ协议，如“回退N，继续”ARQ协议，“回退N，继续”ARQ协议描述于F.Halsall的，《数据通信，计算机网络与OSI》，Addison-Wesley出版公司1989年。
因此，依据专利申请人的发明及图3A，3B所示。块头通常包括TFI(8比特)，块序列号(5比特)，块类型(2比特)，及-询问/结束比特。一帧中的首块块头(图3A)最好还包括一些随机访问尝试(例如4比特)，附加八比特组中的剩余比特可以应用于其它目的。在所示的例子中，首块中块头的长度为24比特(3个字节)，后续块的块头长度为16比特(3个字节)(图3B)。
TFI的分配与释放是网络侧介质访问层管理提供的管理业务。TFI域的最小长度由一个小区中可能同时传输的分组数目决定。当前认为8比特可很好地地平衡容量与额外开销，但是其它平衡当然可能达到。TFI值能被连续重复使用，用于区分后续分组传输与先前分组传输。
对于一移动发起(MO)分组传输，BS指定TFI作为信道预留规程的一部分并在信道预留命令ChRe中发送此TFI到MS。对于一移动终结(MT)分组传输来说，BS在帧的首块中传送移动台的TMSI和分配给特定帧的TFI。TMSI作为帧头FH的一部分发送，而TFI作为块头BH的一部分发送。通过此种方法，MS被通知为当前帧发送使用的TFI。
目前倾向于在通过空中接口传输的帧的每一数据块中，无论上行链路还是下行链路，使用相同的TFI，用于明确标识此特定帧。在预约好的上行链路传输中，每一传输块中都包含TFI不是严格必须的，但是包含TFI可以增加协议的可靠性。
一应用本专利申请人发明的典型无线链路协议是选择重发ARQ类协议。选择重发ARQ意味着只有出错的块被重传。图4A-4E给出的基本应用场景对于本领域的一般技术人员是充分的，下面的描述基于被作为参考的前面引用的专利申请。
在使用预留时隙ALOHA类协议的GSM类分组通信系统中，MS在允许时在上行链路分组数据信道(PDCH)上发送一随机访问请求Ra来开始一分组传输。这个所谓的随机访问子信道由标为“空闲”(表示为图4A-4E所示USF＝f)或在PDCH下行链路上标为“预留”(表示为图4A  4E所示的USF＝R)的上行链路状态标识(USF)决定，如图5所示，随机访问请求Ra使用和在普通GSM中相同类型的访问数据，包含5比特随机数用于提供MS的初始标识和下面要描述的其它信息。
图4A-4E说明通过空中接口用于移动发起(MO)和移动终结(MT)分组传输的消息序列。图4A顶部给出了从编号为1到51的时隙索引。
如图4A所示，在MO方向的分组传输起始于移动台发送一随机访问请求Ra。MS检查USF是否为f，如果是，MS在下一个相邻时隙传送随机接入请求。如USF＝R，MS通常要等待直到USF＝f，并随机地选择预定数目的后续时隙，并且如果USF仍为空闲则在所选的时隙中发送随机访问请求。
来自系统的对这样的随机访问请求的通常响应是BS发送一信道预留命令ChRe，为上行链路传送一变长数据分组预留时隙(USF＝R)，信道预留命令ChRe在PDCH下行链路上发送，并且通常包含一请求参考和一时间提前量。请求参考信息的目的是通过提供在访问请求Ra中使用的随机接入信息和从中接收到访问请求的TDMA帧的帧号FN，模42432来寻址特定的MS。(参《欧洲数字蜂窝通信系统》(Phase2)；“移动无线接口层3规范”，QSM 04.08，版本4.9.0，第10.5.2.3节，ETSITC-SMG(1994年7月))。如系统不响应移动台的随机访问请求Ra，MS经一随机放弃时间后重新申请。
在MS于预留时隙中发送一数据帧后，如果整个数据帧被正确接收BS发送一肯定应答消息ACK。图4所示例子中，MS发出的数据帧包括4个块，或16次突发(时隙16到31)。如果接收帧时有差错，BS发送占用2个突发的否定应答Nack，作为Nack的响应MS仅将差错块作为部分帧重发。如图4B所示，帧的第三块(时隙24-27)发生差错，引起在时隙34，35由系统发送的Nack消息，于是MS在时隙40～43重传第三块，系统在46，47时隙传送Ack消息。
参见图4C-4E，MT方向上的分组传输起始于系统在PDCH下行链路方向上发送的寻呼消息。为了节省无线频谱，寻呼被限定在最小可能小区组内，这些小区基于本地区域(LA)，移动台的当前所处小区位置计录及MS的子模式。寻呼消息可能包含在PDCH上行链路方向为MS响应寻呼消息的预留访问时隙。当从MS收到寻呼响应后，系统发送一数据帧到MS。在某些情况下，如当MS所处小区位置在很大程度上是知道的，在MT方向发送的数据作为“立即数据”被直接发送而不经过提前寻呼消息。此种情况如图4C-4E所示。
MS在一预留的访问时隙中发送应答消息来响应“立即数据”。应答消息可以为所有块均被正确接收后的短(一次突发)Ack消息(见图4C)，也可以为不是所有块均被正确接收时的短(一次突发)Nack消息(见图4D，4E)。如图6所示，短Nack消息至少为较小的分组(可达7个块)包含指明差错块的比特映射和一应答标识(图6所示ACK)。如果应答标识被设为一预定的值如1，则所有的块被准确无误接收。如比特映射中的某一比特被设为一预定的值如1，表示相应的块中发生差错。如图4D所示情况下，帧包含4个块，其中第三块被不正确接收，MS发送的短Nack消息中的ACK标识被设为0且和比特映射使系统重发第三块。
对于较长的分组(多于7个数据块)，短Nack消息指示系统更长(两个突发)的完整否定应答消息Nack需要信道预留。此种情况可以通过以下方法实现，设想比特映射表中的所有比特为指示无差错的值，即0，同时设置ACK标识的值为0以指明差错发生。在图4E中，第8，9及10块被不正确接收，系统被用一保留消息ChRe响应一移动台的短Nack消息(全0)，该预留消息ChRe指明用于包括帧中所有块的整个比特映射表的长(两次突发)Nack的保留时隙。
两次突发应答消息结构包含TFI，Ack/Nack指示符，和差错接收块的列表(比特映射表)。在下行链路方向，两次突发应答消息还包含用于重发的信道预留。MS在分配的时隙中发送长(两次突发)Nack消息并用此消息指示系统需要重传块8，9及10是有必要的。无论是短的还是长否定应答消息，由没有应答的块组成的部分帧被系统重发只到从MS接收到肯定应答消息。
所以依据本专利申请人的发明，每一完整帧或部分帧的发送都跟随一应答消息，在需要时应答消息包含它所指的哪个帧的TFI和差错块的列表。因为一次突发Ack/Nack消息仅在一预留时隙中发送，所以发送移动台被间接标识而不需要在一次突发的Ack/Nack消息中包含TFI。由没有应答的重传块组成的部分帧将被发送直到收到肯定应答，也就是说直到收到一不包含差错块列表的应答消息。
即使通信在短时间内被打断TFI仍然保持有效。如，当一差错应答消息由BS发送，MS可通过发送通知BS TFI已经被分配的随机访问请求消息Ra来重新建立通信。如图5所示，随机访问请求消息Ra包含一八比特组，其中一些比特(5个)携带标识MS的伪随机数，一比特(图5中RETR)指明起始/重发请求，一比特(图5中SING)指明是否MS趋于仅在上行链路方向传送一单一块，另外一比特(图5中PRIO)指明优先级。伪随机数用于区分来自不同移动台的访问请求。起始/重发申请指明TFI已被分配。
当MS收到BS为响应随机接入消息Ra而发送的信道预留消息ChRe时，MS通过重新表述其TFI标识来重发不完整帧的传送(如重发不完整帧的首块)，接着BS通过发送和前次传输中出错的消息相同的应答消息来继续帧的传输。以这种方式运行有显著好处。在未完成帧传输(例如，丢失来自BS的确认消息)而和BS重建通信联系的情况下，只要说明被中断传输的帧的TFI就足够了。(例如通过重传上一次传输的第一块)。
一帧被通过空中接口成功传输之后，也就是说收到一肯定应答响应之后，网络层管理实体可以释放TFI值，此TFI可以被其它过程再使用。当连续多次丢失从MS发来的响应或MS漫游到其它小区时也会发生TFI值释放过段。
值得注意的是和其它系统相比，本专利申请人的发明为一通信系统提供许多优点，TFI是在帧通过空中接口传输过程中用来替换TMSI和帧序列号FN的组合的一短标识。另外，TFI和块序列标识的组合可以明确识别发送到MS或从MS发出的帧中的一数据块。并且除了通过使用TFI作为每一块数据头的一部分，无需在每个重发部分帧中用于完整标识MS的附加首块。更值得注意的是，通过在一帧中的每一块中包含TFI，即使在一帧的第一数据块不能被正确接收的情况下，后续数据块仍然可以被正确接收并能被正确判断属于哪个帧和哪个MS。
本专利申请人的发明使下行链路业务管理更为简单，更为灵活，频谱效率更好，原因如下：
(1)发往不同MS的帧中的数据块可以在相同的下行链路信道上复用(如，当等待从第一个MS发回的响应消息时，一些新数据块可被发送到另外一个MS，由此而充分利用下行频谱)，(2)由很多数据块组成的数据帧的下行链路传输可以被打断，如通过向其它一些MS发送控制消息，然后再接着发送。(3)如果下行业务可获得多个数据信道，同一帧中的数据块可以在不同信道上传输，并且目的MS仍能正确接收，条件是MS可以并行监视多个信息。
如上所述，专利申请人的发明可以被应用到有GSM类型结构的TDMA蜂窝无线电话系统中。在下面首先介绍的一个这样的系统中，通过充分利用当前GSM的体系结构，采用集成方式给一GSM类系统增加分组数据业务，在下面介绍的另一个这样的系统中，主要应用GSM网络的基站部分并增加用于其它网络的独立移动分组数据设施。
图7所示为增加了分组数据功能(PD)的GSM系统，其中主要的PD功能块由加黑的方框线表示。大量的基站收发器(BTS)一起完整覆盖GSM公用陆地移动网(PLMN)业务区，其中每个BTS为相应小区中的多个MS提供无线通信服务。图7仅画出了一个BTS和一个MS，MS由移动终端(MT)部分和终端设备部分(TE)组成。BTS中的功能单元为每一发送到MS的帧提供上面所述TFI分配过程，在为当前发送到其它移动站的数据帧分配的TFI值中，此TFI是唯一的。
一组BTS由一个基站控制器(BSC)控制，BTS和BSC一起组成一基站系统(BSS)。在前面描述中，BS可以被看作BTS和BSC的统称。一个或多个BSS接受一个移动业务交换中心(NSC)和一个相应的拜访位置寄存器(VLR)的服务。MSC控制来自或到其它网络的呼叫，如公用电话交换网(PSTN)，综合业务数字网(ISDN)或其它PLMN可接续入呼叫的MSC被称为网关MSC(GMSC)。一个或多个MSC服务区组成PLMN业务区。
MSC/VLR通过七号公共信道信令(CCS)网和一个归属位置寄存器(HLR)通信，七号信令已被国际电报电话咨询委员会(CCITT)现在称为国际电信联合会(ITU)的标准化组织标准化了。HLR是包含所有用户信息的数据库，其中包括用于提明用户当前(或上一次)登记的MSC/VLR的位置信息。和HLR相连的是鉴权中心(AUC)用于为HLR提供鉴权参数。为了识别用户设备，一设备识别寄存器EIR也被连到MSC。最后为了提供全网的管理功能，系统还会包含操作维护中心(OMC)。
BTS中的分组数据功能具有在需要时提供一个或多个共享PDCH的功能。在一个仅偶尔有分组数据用户访问的小区内，一PDCH可能根据用户需要被临时分配。在有连续分组数据业务需求的小区内，可半永久或动态分配一个或多个PDCH与当前负载情况适配。PDCH的分配由BSC控制。定义支持级别的信息和分配发起分组传输的PDCH在传统的GSM广播控制信道(BCCH)上广播。
一小区内在被分配的PDCH信道上的分组数据无线链路协议由BTS内的PD发送控制器控制。在至少分配了一个PDCH的BTS内，PD发送控制器和MSC之间具有用于发送或接收分组的物理连接。物理连接通常是唯一的，使用通常的节点间中继链路。
MSC/VLR中有一个PD路由器用于接续从MSC服务区发出或来自MSC服务区的分组及一个用来处理与电路模式MSC之间信令交换的PD信令控制器。PD信令控制器还处理与分组数据MS相关的控制，监视，参数存储功能。PD控制器包括处理器，内存，信令接口功能及软件。虽然PD路由器和PD信令控制器在图中被画成MSC/VLR的一部分，但是应该理解为两者中的任何一个，全部或部分都可以作为连接到MSC的外部设备被物理实现。
MSC(PD路由器)之间可通过骨干网互连，并连接一个或多个网络互通功能(IWF)。IWF允许与外部网络互通，如Internet(即IP网)，或公用分组交换数据网(PSPDN)(即X.25网)，并由此连接固定台和MS。IWF可根据需要执行协议转换和地址翻译功能，还可能在合作的PLMN之间接续分组数据。相同PLMN内属于不同MSC服务区的MS间的分组数据可通过骨干网在各自的MSC内直接接续。为了提供路由功能，HLR通过HLR查询服务器接受来自骨干网上实体的查寻，这些功能是为分组数据网中所必需的查询功能提供的，AUC，EIR，OMC和HLR查询服务器需要时常更新以支持新类型用户，业务和设备。
在如图7所示的蜂窝分组数据PLMN中提供的基本分组数据网业务是基于标准无连接IP协议的标准无连接网络业务(数据报)。其中术语“IP协议”可以为网间协议(在TCP/IP协议包中的标准IP协议)也可以为国际标准化组织(ISO)网间协议ISO 8473。增值业务，包括组播，广播及电子邮件可通过网络应用服务器(NAS)提供，NAS连接到骨干网并且可以被IP层以上的高协议层访问。因此从分组数据通信角度看，PLMN类似一个IP网。
图8给出了协议结构，它给出了在MS和FS间通信的例子，例如连到外部IP网的一个主机。因此IWF和MSC都起IP(层3)路由器的作用，MS和FS可应用传输控制协议(TCP)，或传输协议(层4)进行端到端通信。为了在图8中给出结构图，MS的MT和TE部分集成为一个单元。
在MSC和MS之间，BTS的作用是在无线链路协议(在图8中用RL2表示)和在中继连接上用的链路协议(L2表示)之间作为链路层(层2)中继设备。BTS所处理的无线协议是上面所描述的本专利中请的ARQ类协议。和通常GSM相比，加密/解密在MS和MSC的MT部分之间进行。一个MS在第三层用一IP地址标识，在第二层用GSM标准标识，即：IMSI，或更为典型的TMSI标识。
另外一种能应用本专利申请人发明的GSM类型系统如图9所示，其中PD功能块用加黑的方框表示。图9中，只有GSM体系结构中的BSS部分用于分组数据。BTS中的PD功能几乎和图7中所示系统中的相同，BSC中的PDCH分配功能也是如此。同样BTS中的功能单元执行为发送到MS的每一个数据帧如上所述的分配一TFI的步骤并且在为当前传送到其它移动台的帧分配的TFI中，此值唯一。
如图9所示，BTS的分组数据传送连接和一分离的移动分组数据设施(MPDI)连接而不是MSC/VLR中的PD路由器。MPDI提供必要的分组路由，移动性管理，鉴权和网络管理功能。MPDI和BSS中用于分组数据的部分组成一移动分组数据系统。从GSM角度看，系统能被看作独立系统，GSM运营者可以选择将一部分无线信道容量租给分组数据系统运营者。一个既需要分组数据又需要通常的GSM业务的MS需要在每一个系统中单独预约。系统提供的分组数据业务(依赖于MPDI的功能)可以和图7所示系统提供的相同。
在图9所示系统中，MS所能获得的无线信道只有PDCH和GSM常规广播信道。因此登记，位置更新(或小区位置报告)，鉴权，及诸如此类的信令通过PDCH执行，于是用户所需的初始主控分组数据信道(MPDCH)分配，通常图7所示的GSM信令使用是无法进行的。除此特例，提供PDCH信道的功能和为图7所作描述中的一样。
MPDCH是在一小区内对在其上发起分组传输而分配的。第一个PDCH，尽管在移动到小区之前，通过使用相邻小区的PDCH在一“按需PDCH”小区内请求分配MPDCH的方法是可行的，通常MPDCH是通过系统配置来分配的。在MPDCH申请情况下，分配请求将被传送到在MPDI中的一系统实体。此系统实体之后将分配请求送到“按需PDCH”小区内的BTS，接下来小区将此请求送到BSC中的PDCH分配控制器。
常规GSM广播控制信道被以和图7中所述同样方式使用，图7所述用于定义PDCH支持级别和在小区内分配的MPDCH(通过BCCH上的信息)交替用两个小区选择标准选择小区。侦听小区广播短消息也可以使用同图7所示系统中使用方法相类似的方法实现。
PDCH上的分组传送可以根据图7所描述的原理实现。BTS中的PD传输控制功能和相应的接口功能也同样要适配到MPDI的互连要求，也就是说允许通过路由网络互连。图9所示的系统中的MS的功能基本上和图7中所示MS的功能相同，当然除图9所示系统不能应用的有关于GSM信令和PD模式等功能。
在讨论过应用于GSM类蜂窝系统的本发明的具体实施例后，应该注意本发明可用于诸如D-AMPS和PDC之类的其它TDMA蜂窝系统。尽管在这些系统中，BSC没有作为独立的功能实体，相应的基站控制器及相应的新PD功能被在MSC及基站中用分开实现。
应该理解为本专利申请人发明不限于此文中所述的具体实例。此专利申请将属于本专利申请人发明范围或主旨内的部分或任何改动视为如下定义的专利权申明保护之内。

Claims (14)

1.在使用预留时隙ALOHA协议的移动分组通信系统中，其中数据帧在基站和移动台间交换，实现自动重发请求(APQ)的方法包括步骤：
为发送到移动台的每一数据帧分配一临时帧标识(TFI)，并且在为当前传送到其它移动台的数据帧分配的TFI中此TFI是唯一的；
在被分配了TFI的数据帧的每个数据块中包括被分配的TFI；
从移动台向基站发送消息，所述消息包括TFI并且标识那些被接收的具有传输误差的数据块；
基站只重发那些被接收的具有传输误差的数据块，而不改变那些数据块的内容。
2.权利要求1所述的方法，其中TFI根据传送到移动台的数据帧中的信息分配。
3.权利要求1所述的方法，其中TFI根据在传送到移动台的数据帧之前的信道预留消息中的信息分配。
4.权利要求1所述方法，其中数据帧的第一个数据块被有错接收后，此数据帧的后续数据块仍可被正确接收并且能和相应帧及移动台正确联系起来。
5.权利要求1所述方法，进一步包括重新发起来完成数据帧传输的步骤，其中指当从移动台收到帧被错误传输的响应消息后传输被打断，重新发起帧传输的方法是基站发送一预定的包含分配给非完整数据帧的TFI的消息。
6.权利要求5所述方法，其中预定消息为非完整数据帧的第一数据块。
7.权利要求1所述方法，其中传送到不同移动台的数据帧中的数据块可以基于为相应数据帧分配的TFI在下行链路通信信道上复用。
8.在使用预留时隙ALOHA协议的移动分组通信系统中，其中数据帧在基站和移动台间交换，完成自动重发请求(ARQ)的方法包括步骤：
为每个由移动台发送出的数据帧分配一临时帧标识(TFI)，其中TFI是根据由移动台发送的数据帧之前的信道预留消息中包括的信息被分配的，并且在为同时被其它移动台发送的数据帧分配的TFI中，所述TFI是唯一的；
在TFI被分配的数据帧的每个数据块中包括被分配的TFI；
从基站向移动台发送一个消息，所述消息包括TFI并识别那些被接收的具有传输误差的数据块；和
由移动台仅重发那些被接收的具有传输误差的数据块，而不改变那些数据块的内容。
9.权利要求8所述方法，其中当一数据帧的第一数据块发生传输差错时，此帧的后续数据块仍能被正确接收并能正确和数据帧及移动台相联系。
10.权利要求7所述方法，进一步包括重新发起一非完整数据帧传输的步骤，其中移动台错误发送响应消息中断传输过程，基站发送一预定的包含为非完整数据帧分配的TFI的消息。
11.权利要求10所述方法，其中预定的消息是非完整数据帧的第一数据块。
12.权利要求7所述方法，进一步包括重新发起非完整数据帧传输的步骤，其中在基站错误传输响应消息时，基站执行下面步骤：发送一随机接入请求；接收一信道预留消息；发送一包含为非完整数据帧分配的TFI的预定消息时中断传输。
13.权利要求12所述方法，其中，预定消息为非完整数据帧的首块。
14.权利要求12所述方法，其中，移动台包括在随机访问请求中已分配TFI的指示。
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