CN1242893A - 传播延迟控制的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在蜂窝通信网络中的基地收发信机台(BTS)(30)与互通功能(IWF)(40)之间保持同步的方法。该方法利用在IWF(40)与BTS(30)之间的同步程序,使IWF(40)知道在IWF(40)与BTS(30)之间的传播延迟(36)。该IWF(40)利用这个信息适配延迟(36)。使得从基地收发信机台(30)获得时,正确的顺序是分开的上行线路。IWF(40)还利用同步数据控制从IWF(40)到BTS(30)的传输,使得在BTS(30)以正确的顺序接收帧数和时隙。

Description

传播延迟控制的方法
本发明涉及在电信系统的传送网络中的传播延迟，更具体地说，通过将外部节点同步到同步空中接口来控制在传送网络中的传播延迟的方法。
在蜂窝通信网络中，经过诸如互通功能(IWF)或在相关传送网络上的分组控制单元(PCU)和基地收发信机台(BTS)，将同步的空中接口与诸如PLMN，PSTN，ISDN，或分组数据网络等外部节点互连。然而，IWF与基地收发信机台之间的分离将引起这些设备之间的传送网络上的传播延迟。这些延迟产生了该传送网络上传输的数据的拼段问题。对于一些小区只使用单一业务信道的传送网络来说，必须减小这些延迟。对于使用多于一个业务信道的传送网络，这些延迟必须减小，并且必须确定在该系统中的独立的延迟变化，以使还原发送的数据流。
一种用于克服在固定蜂窝网络中的不同子信道上的独立时间延迟的方法包括了，在移动台上使用终端适配功能(TAF)，和与子信道存贮器结合的多帧结构的使用。使用在CCITT V.110帧中的冗余控制位产生一个带内信号。将一位用于每个多帧结构，将三位用于子信道编号。这个顺序解决了高达(n-1)/2(其中：在顺序中所用的位数)V.110帧的延迟变化。然而，这种方法有若干缺点。
只从一个算法延迟不能确定最大子信道延迟变化。在子信道可独立传输的传送网络中可产生显著的延迟变化。而且，在误码率可能很高的空中接口上传输带内信令。在空中接口上的错误率和多帧结构的长度将造成长的同步和再同步时间。还有一个虚假检测的危险。此外，对于高速电路变换数据的应用已产生了每个这些建议的方案，但对于诸如GPRS等其它类型的实施还未提供办法。因此，需要另一些解决方案。
本发明用保持在蜂窝通信网中的第一节点与第二节点之间同步的方法解决了上述和其它问题，所述第一节点最好包括基地收发信机台(BTS)，所述第二节点最好包括互通功能(IWF)或分组控制单元(PCU)。首先，将上行线路同步帧从基地收发信机台发送到互通功能。这将使该IWF发送下行线路同步帧给BTS。该下行线路同步帧包括在同步BTS与IWF之间的连接中使用的下行线路同步数据。当该BTS接收到该下行线路同步数据(SeqD)时，该BTS用相关的调整帧数下行线路(aFNd)标注该接收的SeqD，并可确定在这些下行线路同步帧与该空中接口之间的时间界限。
将带有aFNd的SeqD，该时间界限和其它上行线路同步数据在上行线路同步帧中发送到互通功能。在该互通功能的上行线路同步数据的接收启动发送给IWF的帧的分开顺序的确定。
该分开顺序的确定包括确定来自具有相同调整帧数上行线路(aFNu)和上行线路顺序号的不同子信道的帧的相位。该确定的相位给出了该公开顺序。
一旦该互通功能从该上行线路同步帧接收了下行线路同步信息，则可确定每个单独子信道在下行线路方向的延迟。将这些延迟用于管理在下行线路方向上的传输，使得在BTS以增加的下行线路顺序号序接收帧数和时隙。
可监视在基地收发信机台与互通功能之间的通信线路，以确定是否在上行线路和下行线路方向上都保持了同步。如果在下行线路方向上失去了同步，则重新启动上述的同步程序以便恢复同步。
为了更全面地了解本发明，请参看下面结合附图的详细描述，其中：
图1表示将数据流分离到一组子信道的图；
图2表示在GPRS系统内产生的延迟；
图3是传输网络的表示；
图4是获得在基地收发信机台与互通功能之间的信号同步的同步信号和程序的示意图；
图5是表示V.110上行线路同步帧；
图6是表示V.110下行线路同步帧；
图7是在基地收发信机台执行的同步程序的流程图；
图8是在互通功能上执行的同步程序的流程图；
图9是再同步程序的流程图。
现在参看附图，更具体地说参看图1，这表示在一组数据子信道35上单数据流10的传输。在移动台15始发该单数据流10。将该数据流10分为一组时隙20，经同步空中接口25将它们发送到基地收发信机台30。在基地收发信机台(BTS)30接收该数据流10，并经一组分立的子信道35送到互通功能(IWF)40。该组分立子信道35的每个包括有独立的延迟36、它影响经传输网络45的时隙20的传输。
该互通功能40将该组时隙20重组合到自移动台15发送的始发数据流10中。不幸的是，由于发生在传输网络45上的时间延迟36使这个重组合过程复杂化了。在传输网络45上的延迟是由于可能为基地收发信机台30与互通功能40之间的各个时隙20所遵从动不同发送路径造成的。
现在参看图2，这表示可利用本发明的另一实施方案，将数据分组在单子信道35上通过传输网络45从分组控制单元(PCU)46发送到基地收发信机台30。如前所述，单子信道35包括互连PCU46到BTS30的子信道上的特定延迟量36。然后，在单时隙20中经同步空中接口35将该数据分组从BTS30发送到每个移动台10。
现在参看图3，这里更详细地表示在移动台10，基地收发信机台30和互通功能40或PCU46之间的传输网络45。随着公用陆地移动通信网中用户应用的进一步发展，引入了大量的高容量非话音数据业务。这种业务包括如TSGSM02.02和TSGSM02.03中定义的电路交换数据业务，以及其它GSM相位2+业务，包括传真发送，高速电路交换数据(HSCSD)，高速调制解调器连接，和通常分组无线电业务(GPRS)。结果，开发了称为互通功能(IWF)40的电信组件，使来自诸如连接PSTN 50的一个电信网络到服务PLMN的传输和协议适配。可将该IWF40共同设置在服务于指定地理区域的一个特定的移动变换中心(MSC)，或可作为一个分立的电信节点来实施。将IWF40连接到代码转换器/速率适配器单元(TRAU)55。再将TRAU55连接到为位于该服务MSC覆盖区中的移动台15提供无线电覆盖的大量基地收发信机台(BTS)30。
将IWF40和TRAU55之间建立的通信线路70称为移动通信系统的全球系统(GSM)中的一个“A-接口”，并采用国际电报电话协商委员会(CCITT)V.110格式化帧，来格式化它们之间的用户数据。该通信线路70每信道能够传输16Kbps数据，同时，传输携带9.6Kbps用户数据有效负载的5ms CCITT V.110帧。将其余的带宽用于同步和控制数据传送，以便于在服务的IWF40与TRAU55之间的9.6Kbps用户数据有效负载的传输。
将在TRAU 55和服务BTS 30之间建立的通信线路75称为在GSM规范中的“A-BIS”接口。根据规定在BTS 30与TRAU 55之间格式化的话音和数据帧的GSM 08.60规范，当该TRAU位于距该BTS很远时，该A-BIS接口75提供16Kbps数据速率，同时传输GSM 08.60格式20ms数据帧。通过使用根据GSM 08.60规范格式化的“TRAU帧”在BTS30的信道编解码器单元(CCU)80与TRAU55之间传输数据。在这些帧中，包括和发送话音/数据，同步模式和与控制数据相关的TRAU。结果，在该16Kbps数据之外，只有13.5Kbps用于传输用户数据，将剩余的带宽用于传输其间的同步和控制数据。TRAU55执行必要的代码转换和速率适配，以方便在该IWF40与BTS30之间的用户数据的传输。
现在参看图4，这是表示用于同步外部节点(IWF或PCU)到BTS30上的同步空中接口的各种信号和程序的示意图。为了下面描述的目的，将描述在IWF40和BTS30之间的程序。然而，可将该程序等同地应用在通常分组无线电系统(GPRS)的PCU与BTS之间。该方法依靠对空中接口的同步，和通过引入在IWF40与BTS30之间的同步程序来解决可变的独立延迟的问题。该方法使IWF40知道在该IWF与BTS30之间的传播延迟。由IWF利用这个信息来适配该延迟，当从BTS 30获得时正确的数据流顺序是分开的上行线路。
当呼叫被设立而未接收数据时，BTS 30用空闲数据将TRAU帧发送到IWF40。将这些帧标识为V.110上行线路同步帧78，并将它们表示在图5中，将所有的在CCITT V.110帧中的E，S，X和数据位(85，90，95，100)在上行线路方向量为二进制1。在IWF40将此解释为空闲数据，因为在透明方式中在V.110帧的E1，E2，和E3位中表示的数据速率是未定义的，而在非透明方式中，未发现无线线路协议(RLP)帧。将这个事实用于定义在BTS30与IWF40之间的信令通路。在每个空闲CCITTV.110帧中，将该调整的帧数目上行线路(aFNu)105调整到在相应的信道编码块中的最后接收的脉串，包括模数残余数(modulo)104和时隙(TS)107信息。将属于同一信道编码块的所有的CCITT V.110帧在该上行线路方向以顺序号(Sequ)115来标明，以便达到一个CCITT V.110帧的分辨率。还包括下行线路信息109。
现在回去参考图4，当将对于透明的或不透明的数据的呼叫建立请求从BTS30发送到IWF40时，该IWF40开始发送称为V.110下行线路同步帧115(图6)的同步模式到BTS30，以便取得在IWF40与该空中接口之间的同步。该V.110下行线路同步帧115由置为二进制1的V.110帧的所有数据位116和都为关断的所有状态位117组成。对于每个V.110下行线路同步帧115还包括的是8位下行线路顺序号(SeqD)118。最后，将E1，E2和E3位119置为二进制1。当将它们在IWF40与BTS30之间发送时，以增加的子信道顺序将该V.110下行线路同步帧115映射到A-接口。
一旦BTS30从IWF40接收了该V.110下行线路同步帧115，则执行在118一般地标明的并在图7中更充分表示的处理步骤。在步骤117该BTS30用相关的帧数下行线路(aFNd)标志该下行线路顺序号(SeqD)118，并在步骤120从TRAU55中的第一V.110下行线路同步帧115抽出该下行线路顺序号(SeqD)118。采用这个信息，在步骤125计算在该空中接口与该下行线路同步帧115之间的时间界限(Td)并在步骤130用与该下行线路顺序号相关的调整的帧数下行线路(aFNd)将其存贮。将该aFNd定义为调整到在发送的相应信道编码块中的第一脉冲串。该aFNd充当该下行线路序号的时间标记。在步骤135在上行线路方向发送这个信息向V.110上行线路同步帧78中的IWF40，作为下行线路信息109。
当接收该上行线路同步帧78时，该IWF40执行如136一般指定的并在图8中更充分描述的几个步骤。在透明方式中，当在步骤140该IWF40接收该上行线路信息(aFNu，SeqU和Td)时，在步骤45可计算V.110帧的分开顺序。通过确定来自具有相同aFNu和SeqU的不同子信道的帧的相位来完成这个任务。首先将具有较大相位差的帧公开。一旦把相位确定，在步骤150以增加的时隙顺序将该V.110帧公开。
当该IWF40在步骤135接收该下行线路信息(aFNd，SeqD，Td和Ts)时，在步骤160把这个信息用于计算每个子信道在下行线路方向上的延迟。通过将每个子信道延迟一个必要的量来完成这个任务，使得该同样的aFNd和Ts以增加的顺序提供SeqD的增加值。这个延迟与IWF40和BTS30之间的缓存延迟对应。通过将在步骤161上从IWF40发送到BTS30的信号延迟这个量。该IWF可与该空中接口同步，并且该BTS可以增加的TS顺序接收信号。
在同步透明方式，不用Td，因为该IWF40不能控制在A-BIS接口上的TRAU帧的相位，以达到在块水平之下的分辨率。在异步透明模式可将Td用于控制该TRAU帧。在非透明模式，将Td用于调整RLP帧的相位，以便将BTS30中的下行线路缓存器延迟减少到15ms。如果在IWF40中为一个子信道产生的缓存延迟超过20ms，则通过以不同的TS顺序和超越该产生的缓存延迟来映射RLP帧可以20ms步子减少该延迟。
现在参看图9，这是描述在失步情况下的程序的流程图。询问步骤170确定是否在上行线路或下行线路方向上失去了同步。如果在该下行线路方向上失去了同步，则在步骤175该BTS30开始发送V.110上行线路同步帧78。在步骤180由IWF40检测该发送的上行线路同步帧78，在步骤185以上述的方式再启动该同步程序。如果在该上行线路方向上失去了同步，则在步骤190该IWF40通过该BTS30。然后在步骤175该BTS30再启动该同步程序。
尽管在附图中表示了并在上面的详细描述中描述了本发明的方法和设备的最佳实施例，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，可有大量的重新配置，修改和替代，都不偏离由下面的权利要求书所限定和提出的本发明的精神。

Claims (29)

1.一种用于同步在用蜂窝通信系统中的传输网络的空中接口所连接的第一节点和第二节点之间的数据流传输的方法，该方法包括步骤：
a)从该第二节点向第一节点发送包括上行线路同步数据的上行线路
  同步帧；
b)响应所述上行线路同步帧的接收，从第一节点向第二节点发送包
  括下行线路同步数据的下行线路同步帧。
c)确定对于来自上行线路同步数据的发送数据流的时隙的分开顺
  序；和
d)根据该确定的分开顺序分开所述数据流。
2.根据权利要求1的方法还包括步骤：
在第一节点接收在上行线路同步帧中的下行线路信息；
从该下行线路信息确定子信道的延迟；和
相对于所确定的延迟在子信道上发送。
3.根据权利要求2的方法，其中的确定子信道延迟的步骤还包括步骤：延迟每个子信道，使得在第二节点以增加的下行线路顺序号序接收帧数和时隙。
4.根据权利要求1的方法，其中的确定该公开顺序的步骤包括步骤：确定来自具有同样上行线路帧数和上行线路顺序数的不同子信道的帧的相位。
5.根据权利要求1的方法还包括步骤：
计算在第二节点与所述空中接口之间的时间界限；和
使用该时间界限减小在第一节点与第二节点之间的延迟。
6.根据权利要求1的方法，其中，第二节点包括基地收发信机台，而第一节点包括一互通功能。
7.根据权利要求1的方法，其中，第二节点包括基地收发信机台，而第一节点包括一分组控制单元。
8.根据权利要求1的方法，其中，从第二节点向第一节点发送的步骤还包括步骤：将每个上行线路同步帧的调整的帧数上行线路调整到在对应的信道编码块中最后接收的脉冲串。
9.根据权利要求1的方法，其中，从第二节点向第一节点的发送步骤还包括步骤：将上行线路顺序数加到每个上行线路同步帧上。
10.根据权利要求1的方法，其中，从第二节点向第一节点的发送步骤还包括步骤：将下行线路信息附加到所述上行线路同步帧上。
11.根据权利要求1的方法，其中，从第一节点向第二节点的发送步骤包括步骤：将下行线路顺序数附加到下行线路同步帧上。
12.一种用于同步在用蜂窝通信系统中的传输网络的空中接口所连接的第一和第二节点之间的数据流传输的方法，该方法包括步骤：
a).从第二节点向第一节点发送上行线路同步帧，其中包括：含有上
   行线路同步数据的V.110帧，和每个包含调整的帧数上行线路和
   上行线路顺序数的上行线路同步帧；
b) 响应该上行线路同步帧的接收，从第一节点向第二节点发送下行
   线路同步帧，其中包括：含有下行线路同步数据的V.110帧，和
   每个含有下行线路顺序数的下行线路同步帧；
c) 比较来自具有相同帧数上行线路和上行线路顺序数的不同子信道
   的帧的相位，以确定对于发送数据流的分开顺序；和
d) 根据所确定的分开顺序分开该发送的数据流。
13.根据权利要求12的方法，还包括步骤：
在第二节点接收在上行线路同步帧中的下行线路信息；
从该下行线路信息确定子信道的延迟；和
根据该确定的延迟在这些子信道上发送。
14.根据权利要求13的方法，其中确定子信道的延迟的步骤还包括步骤：延迟每个子信道，使得在第二节点以增加的下行线路顺序数序接收帧数和时隙。
15.根据权利要求12的方法还包括步骤：
计算在第二节点与该空中接口之间的时间界限，和
使用该时间界限减小在第一节点与第二节点之间的延迟。
16.根据权利要求12的方法，其中第二节点包括基地收发信机台和包含互通功能的第一节点。
17.根据权利要求12的方法，其中第二节点包括基地收发信机台和含有一分组控制单元的第一节点。
18.根据权利要求12的方法，其中，从第二节点向第一节点发送的步骤还包括步骤：将上行线路顺序数加到每个上行线路同步帧上。
19.根据权利要求12的方法，其中，从第一节点向第二节点发送的步骤包括步骤：将下行线路顺序数附加到下行线路同步帧上。
20.一种用于同步在蜂窝通信系统中的传输网络的空中接口所连接的第一节点与第二节点之间的数据流传输的方法，该方法包括步骤：
自第二节点启动同步请求；
发送装置，用于响应该同步请求确定从第一节点到第二节点的定时延迟；
确定在第一与第二节点之间的定时延迟；和
响应所确定的定时延迟在第一节点控制数据流。
21.根据权利要求20的方法，其中的启动步骤还包括步骤：从第二节点向第一节点发送上行线路同步帧。
22.根据权利要求20的方法，其中，发送步骤还包括步骤：发送含有下行线路同步数据的下行线路同步帧。
23.根据权利要求20的方法，其中的确定步骤还包括步骤：
在第二节点由确定装置计算定时延迟；和
将该定时延迟送回到第一节点。
24.根据权利要求23的方法，还包括步骤：确定对于该发送数据流的时隙的分开顺序。
25.根据权利要求24的方法，其中的控制步骤包括步骤：根据所述分开顺序分开该数据流。
26.根据权利要求23的方法，还包括步骤：
从该定时延迟确定每个子信道的延迟。
27.根据权利要求26的方法，其中的控制步骤包括步骤：根据所确定的延迟发送该子信道。
28.根据权利要求20的方法，其中，第二节点包括基地收发信机台，而第一节点包括一互通功能。
29.根据权利要求20的方法，其中，第二节点包括基地收发信机台和包含一分组控制单元的第一节点。
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