CN1842197B - 在分组无线网络中为移动站分配无线电资源的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在分组无线电系统中，尤其在GPRS系统中向移动站分配无线电资源以进行上行链路传输的方法，在所述方法中，网络具有至少两种向移动站分配无线电资源的可选方式，在第一分配方式中，使用由下行链路码块传送的上行链路状态标志来分配无线电资源，在第二分配方式中，在单独的信令消息中分配无线资源，所述信令消息用于指示被移动站用于进行上行链路传输的上行链路无线电码块；其特征在于，在使用所述第二分配方式时，(i)所述网络预留至少一个未被分配给任何移动站的上行链路状态标志；以及(ii)所述网络在与所述单独的信令消息所指示的上行链路无线电码块相对应的下行链路码块中，使用所述未被分配的上行链路状态标志。

Description

在分组无线网络中为移动站分配无线电资源的方法
本申请是由诺基亚电信公司于1998年3月25日申请的、申请号为98800379.1、发明名称为“在分组无线网络中为移动站分配无线电资源的方法”一案的分案申请。
技术领域
本发明一般涉及分组无线系统，尤其涉及一种提供分组无线网络，最好是移动站分组无线网络，例如GPRS中上行和下行之间独立性的方法和装置。
背景技术
GPRS(通用分组无线业务)是GSM系统中的一种新业务，它是ETSI(欧洲电信标准委员会)的GSM阶段2+中的标准化目标。GPRS工作环境包括一个或多个子网业务区，通过GPRS骨干网连接在一起。子网包括多个分组数据业务节点，此处将其称为GPRS支持节点(或代理)，每个GPRS支持节点连接到GSM移动网，从而能够通过多个基站，即小区向移动数据终端设备提供分组数据业务。中间移动网在支持节点和移动数据终端设备之间提供电路交换或分组交换数据传输。不同的子网则连接到外部数据网，例如到PSPDN(公用分组交换数据网)。因此，GPRS业务能够在移动数据终端设备和外部数据网之间提供分组数据传输，由GSM网络充当接口网络。
参看图1，示出了GPRS网络的典型方案。应当理解，GPRS系统中的体系结构没有GSM系统那样成熟。因此，所有GPRS术语应当理解成描述性的，而不是限制性的。充当移动数据终端的典型移动站包括移动网的移动站MS和通过数据接口连接到所述MS的便携式个人计算机PC。移动站可以例如是芬兰Nokia Mobile Phones生产的Nokia 2110。移动站可以通过芬兰Nokia Mobile Phones生产的PCMCIA类型的Nokia蜂房数据卡，连接到带有PCMCIA卡插槽的任意便携式个人计算机PC。PCMCIA卡向PC提供支持电信应用协议，例如CCITT X.25或PC上使用的Internet协议接口点。移动站也可以提供支持PC应用所用协议的直接接口点。另一种可能是将移动站MS和计算机PC集成在单个实体中，在该实体中应用软件具有支持它所用协议的接口点。这种包括集成计算机的移动站的一个例子是Nokia Communicator 9000，它也由芬兰Nokia Mobile Phones生产。
在典型的GSM网络中网元BSC和MSC众所周知。图1所示方案包括GPRS业务的单个服务GPRS支持节点(SGSN)。该支持节点在网络中完成特定分组无线业务操作。这种操作包括移动站MS在系统中登记或移出该系统，更新移动站MS的路由寻址区域以及将数据分组寻址到它们正确的目的地。在本申请范围内，需要广义理解术语’数据’，它是指数字无线系统中发送的任意信息。这种信息可以包括编码成数字形式的话音、计算机间数据业务量、电传数据以及短的程序代码序列等等。SGSN节点可以位于基站BTS、基站控制器BSC或者移动业务交换中心MSC，它也可以单独位于所有这些网元之外。SGSN节点和基站控制器BSC之间的接口称为Gb接口。一个基站控制器BSC控制的区域称为基站子系统(BSS)。上行是指从移动站MS到网络的方向，下行是指相反方向。
在本申请中，术语’标准提案’是指ETSI GPRS标准提案，尤其是3.64以及它的补充提案，尤其是Tdoc SMG2 GPRS 174/97。GPRS系统的一个原则是采用的上行和下行容量应当彼此无关。参看图2，描述了按照标准提案的无线资源方案中对理解本发明相当重要的一个区域。通过空中接口Um的业务量在OSI模型的物理层生成的块中转发。每个物理块具有4个GSM信息串(共456比特)的时长，它们在一个物理信道上连续发送。物理块所承载的数据量取决于所采用的信道编码，已为此定义4种不同的编码方法，即CS-1，…，CS-4。但是对理解本发明而言，不同编码方法并不重要。
参看图3，针对移动终端连接描述了无线资源分配。一般认为标准提案第6.6.4.4条款代表了现有技术。后面将结合图4描述消息字段，例如TFI和USF。在图3中，时间从上向下进行。该图的右侧，消息旁边示出了可以在其上发送消息的所述逻辑信道。但是，所用信道对理解本发明而言并不重要。
在步骤3-1中，移动站在随机接入信道PRACH或RACH上发送信道分配请求“分组信道请求”。在信道分配请求中，移动站可以要求网络分配给它一个或两个时隙。在步骤3-2中，网络可以在“分组接入指派信道”上指派一个接入(立即分配)。在步骤3-3中，移动站发送LLC帧，LLC帧被转发给SGSN以通知SGSN移动站已进入’就绪’状态。
无线资源的分配(例如在步骤3-2中)涉及例如网络将标识符TFI和USF分配给移动站。移动站可以使用分配给它的一个或两个时隙发送数据，或者可以使用分配给它的无线资源请求更多的资源。我们假定通过“立即分配”消息分配给移动站的资源不够，在步骤3-4中网络发送“分组资源分配”消息。
“分组资源分配”消息包括例如分配给该连接的TFI标识符；网络用于发送分组的分组数据信道PDCH列表(位图形式)；以及移动站用以确认接收RLC块(分配给移动站的USF所指示的信道)的“分组相关控制信道”PACCH。此外，该消息可以包括例如与定时增长以及功率控制相关的信息。
在分配了无线资源之后，移动站在步骤3-5中发送数据分组给网络。在步骤3-6中，网络给出接收数据分组的肯定或否定确认“分组确认/否认”。图3中的’N次’意味着只要网络还有需要发送的分组，则重复虚线下的步骤3-5和3-6。
下面参照图4详细描述其中采用的无线电码块和字段。每个无线电码块包括三个部分：MAC头、RLC块以及块校验序列BCS。MAC头(字节1)包括例如上行状态标志USF、类型字段T以及功率控制字段PC。类型字段T的值0表示一个RLC数据块，而值1表示RLC/MAC控制块。
RLC数据块(其中T＝0)包括RLC头和RLC信息字段。RLC头(字节2到3)表示例如该块相对于序列中其它块的位置(BSN＝块序列号)。此外，RLC头包括分配数据和LLC帧数据。扩展的比特字段E表示是否正使用可选的扩展字节4。按照标准提案，在数据块中字段S/P的使用方式如下：如果所述比特处于轮询状态’P’，则移动站发送接收块确认(Ack/Nack)。下行块中采用临时流标识字段TFI标记接收移动站。因为预留一个值用于所有移动站都接收的通用传输，所以分配给TFI字段的7个比特可以用于表示127个移动站(27＝128)。
在下行块中，USF字段用以提供发送相应上行块所需的与具体移动站相关的授权。这样在下行块中，USF字段提供了上行计数器块的标识符。USF字段包括3个比特，即它可以得到8个不同的值。分配一个USF字段值给接收分组的移动站，以指示移动站用以确认接收无线电码块的上行块。同时，移动站可以表示它希望使用单独的上行数据链路。
如果在步骤3-4中，预留所有上行无线资源，网络在几秒(按照标准提案为6秒)之内无法分配无线资源给移动站，则网络发送轮询消息(例如MAC分组轮询)，移动站则响应以“随机接入信息串”。这能够确保例如获知移动站定位所需的定时增长，即使移动站同时在移动。
总之，网络具有两种向移动站发送与具体块相关的授权以进行传输的可选方式：
方式1：使用下行块所承载的上行计数器码块标识符USF；或者
方式2：使用单独的信令消息(例如MAC分组轮询)分配移动站应当使用的无线电码块。
前述方案的一个问题在于，如果采用方式2，则相应下行块仍然包括一个可以分配给移动站的USF标识符。因为USF标识符仅具有有限数量的可能值(即8个不同值)，所以会出现所有可能的USF标识符都分配给了不同移动站的情况。在这种情况下，无法使用上述分配方式2，尽管在其它情况下它的使用是不可缺少的。
一种可能方案可以是增加USF字段以包括多于3个比特。这样，问题将变得不再突出。另一种方案可以是一个单独的信息字段(＝a比特)指示是否正采用USF标识符。这些方案至少存在一个问题，即通过信道编码对USF字段进行了强有力的保护，从而使用(CS-1编码)的带宽多达网络信息容量的4倍。这种额外负荷减少了净荷业务量的可用容量。
发明内容
本发明首先基于问题的检测，它是标准提案之外的一个假推理。除了问题的检测之外，本发明的目的是提供一种解决上述问题的机制。
根据本发明的一个方面，提供了一种在分组无线电系统中，尤其在GPRS系统中向移动站分配无线电资源以进行上行链路传输的方法，在所述方法中，网络具有至少两种向移动站分配无线电资源的可选方式，
在第一分配方式中，使用由下行链路码块传送的上行链路状态标志(USF)来分配无线电资源，
在第二分配方式中，在单独的信令消息中分配无线资源，所述信令消息用于指示被移动站用于进行上行链路传输的上行链路无线电码块；
其特征在于，在使用所述第二分配方式时，
(i)所述网络预留至少一个未被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)；以及
(ii)所述网络在与所述单独的信令消息所指示的上行链路无线电码块相对应的下行链路码块中，使用所述至少一个未被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在分组无线电系统中，尤其在GPRS系统中向移动站分配无线电资源以进行上行链路传输的方法，在所述方法中，网络具有至少两种不同的向移动站分配无线电资源的可选方式，
在第一分配方式中，使用由下行链路码块传送的上行链路状态标志(USF)来分配无线电资源，
在第二分配方式中，在单独的信令消息中分配无线资源，所述信令消息用于指示被移动站用于进行上行链路传输的上行链路无线电码块；
其特征在于，在使用所述第二分配方式时，
(i)所述网络预留至少一个没有被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)；以及
(ii)所述至少一个没有被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)用于指示由所述单独的信令消息所指示的上行链路无线电码块，在没有单独授权的情况下，所述上行链路码块不能由任何移动站(MS)用于传输。
在本发明中，所述网络预留(至少)一个USF标识符不分配给移动站。此外，或者
所述网络按照方式2在对应于预留码块的下行链路码块中使用所述USF标识符；或者
单独确定至少一个USF标识符值，所述值表示一个预留的上行链路码块。在没有单独授权的情况下，不允许移动站使用预留码块进行传输。
附图说明
下面结合附图，针对优选实施例详细描述本发明，在附图中
图1的框图说明了与本发明相关的分组无线系统的元件；
图2说明了本发明涉及的协议层；
图3说明了无线资源的分配；以及
图4说明了在无线路径上传输的码块的结构。
具体实施方式
按照本发明的第一实施例，网络预留(至少)一个USF标识符不分配给移动站，并且按照方式2在对应于预留码块的下行链路码块中使用所述USF标识符。
按照本发明的第二实施例，单独确定至少一个USF标识符值，所述值表示一个预留的上行链路码块。在没有单独授权的情况下，不允许移动站使用预留码块进行传输。
发送这种单独授权的适当机制在相关芬兰专利申请’Allocation ofcontrol channel in packet radio network’中公开，该相关专利申请与本申请由同一申请人在同一日期提交。按照所述相关专利申请，上行资源的分配与可能的USF标识符无关。而是由移动站在接收到下行链路码块后的预定时间之后，发送上行传输，在该下行链路码块中所述轮询域处于轮询状态。如果移动站发送上行传输，则相应下行链路码块中的USF标识符应当是一个没有分配给移动站的USF标识符，从而避免了移动站发送的传输中出现冲突。上行资源并不是按照标准提案那样通过USF标识符来分配。而是由移动站在接收到置位了下行P比特的码块后的预定时间之后，发送上行传输。预定时间最好是一个固定的时间段。这可以通过下述方式容易地实现：移动站在该活跃P比特之后，等待固定数量的码块，然后进行上行传输。
网络没有分配给移动站的USF标识符的最适当的数量是1。这使得按照标准提案的方式可以使用的USF标识符的数量最大。
对本领域中的技术人员而言，显然随着技术的进步，本发明的基本思想可以通过不同方式实现。因此，本发明及其实施例并不局限于上述例子，它们可以在权利要求书的范围内有所变化。

Claims (5)

1.一种在分组无线电系统中向移动站分配无线电资源以进行上行链路传输的方法，在所述方法中，网络(BSS)具有至少两种向移动站分配无线电资源的可选方式，
在第一分配方式中，使用由下行链路码块传送的上行链路状态标志(USF)来分配无线电资源，
在第二分配方式中，在单独的信令消息中分配无线资源，所述信令消息用于指示被移动站用于进行上行链路传输的上行链路无线电码块；
其特征在于，在使用所述第二分配方式时，
(i)所述网络(BSS)预留至少一个未被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)；以及
(ii)所述网络(BSS)在与所述单独的信令消息所指示的上行链路码块相对应的下行链路码块中，使用所述至少一个未被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)。
2.一种在GPRS系统中向移动站分配无线电资源以进行上行链路传输的方法，在所述方法中，网络(BSS)具有至少两种向移动站分配无线电资源的可选方式，
在第一分配方式中，使用由下行链路码块传送的上行链路状态标志(USF)来分配无线电资源，
在第二分配方式中，在单独的信令消息中分配无线资源，所述信令消息用于指示被移动站用于进行上行链路传输的上行链路无线电码块；
其特征在于，在使用所述第二分配方式时，
(i)所述网络(BSS)预留至少一个未被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)；以及
(ii)所述网络(BSS)在与所述单独的信令消息所指示的上行链路码块相对应的下行链路码块中，使用所述至少一个未被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)。
3.一种在分组无线电系统中向移动站分配无线电资源以进行上行链路传输的方法，在所述方法中，网络(BSS)具有至少两种不同的向移动站分配无线电资源的可选方式，
在第一分配方式中，使用由下行链路码块传送的上行链路状态标志(USF)来分配无线电资源，
在第二分配方式中，在单独的信令消息中分配无线资源，所述信令消息用于指示被移动站用于进行上行链路传输的上行链路无线电码块；
其特征在于，在使用所述第二分配方式时，
(i)所述网络(BSS)预留至少一个没有被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)；以及
(ii)所述至少一个没有被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)用于指示由所述单独的信令消息所指示的上行链路无线电码块，在没有单独授权的情况下，所述上行链路无线电码块不能由任何移动站(MS)用于传输。
4.一种在GPRS系统中向移动站分配无线电资源以进行上行链路传输的方法，在所述方法中，网络(BSS)具有至少两种不同的向移动站分配无线电资源的可选方式，
在第一分配方式中，使用由下行链路码块传送的上行链路状态标志(USF)来分配无线电资源，
在第二分配方式中，在单独的信令消息中分配无线资源，所述信令消息用于指示被移动站用于进行上行链路传输的上行链路无线电码块；
其特征在于，在使用所述第二分配方式时，
(i)所述网络(BSS)预留至少一个没有被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)；以及
(ii)所述至少一个没有被分配给任何移动站(MS)的上行链路状态标志(USF)用于指示由所述单独的信令消息所指示的上行链路无线电码块，在没有单独授权的情况下，所述上行链路无线电码块不能由任何移动站(MS)用于传输。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，所述网络(BSS)预留一个未被分配的上行链路状态标志(USF)。
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