CZ298449B6

CZ298449B6 - Zpusob rozvrhování paketu a pozemní sít s rádiovým prístupem pro UMTS

Info

Publication number: CZ298449B6
Application number: CZ20021391A
Authority: CZ
Inventors: Ehrstedt@Björn; Hyväkkä@Jouko; Lignell@Charles; Göran Schultz@Carl; Soderstrom@Raul; Henrik Andreas Wager@Stefan; Matinmikko@Reijo; Peisa@Janne; Pulkkinen@Osmo; Wigell@Thomas
Original assignee: Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ)
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2007-10-10
Also published as: EP1222830B1; ATE364973T1; GB9924764D0; AR027870A1; DE60035210T2; US6901065B1; MY126589A; AU1022001A; DE60035210D1; CN1382358A; AU769214B2; CZ20021391A3; PL354615A1; TW502519B; CN1146289C; JP3977642B2; RU2263415C2; JP2003512791A; CA2387957C; GB2355623A

Abstract

Popsán je zpusob rozvrhování paketu pro prenos pres vzduchové rozhraní univerzálního mobilního telekomunikacního systému (UMTS) pozemní síte s rádiovým prenosem (UTRAN) v prípade, kde dvojice radicurádiové síte (RNC) pracuje jako oddelený obslužnýa rídicí RNC pro mobilní terminál. Tento zpusob zahrnuje: vyslání z rídicího RNC do obslužného RNC pridelených rozvrhovacích priorit spolecne s velikostmi paketu, akceptovanými pro prenos s temito prioritami prostrednictvím rídicího RNC; a následné vyslání z obslužného RNC do rídicího RNC paketu s velikostmi akceptovanými obslužným RNC spolecne s príslušnými pridelenými prioritami. Popsána je rovnež UMTS pozemní sít s rádiovým prístupem (UTRAN),zahrnující množství vzájemne propojených radicu rádiové síte (RNC). Když mobilní terminál má oddelený obslužný a rídicí RNC, je rídicí RNC usporádán pro vyslání do obslužného RNC velikostí paketu, akceptovaných pro prenos rídicím RNC, spolecne s pridelenými príslušnými prioritami. Obslužný RNC je usporádán pro vyslání do rídicího RNC datových paketu, majících velikosti akceptované obslužným RNC, spolecne s príslušnými pridelenými prioritami.

Description

Způsob rozvrhování paketů a pozemní síť s rádiovým přístupem pro UMTS

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu rozvrhování paketů pro přenos přes vzduchové rozhraní UMTS pozemní sítě s rádiovým přenosem (UTRAN) v případě, kde dvojice řadičů rádiové sítě (RNC) pracuje jako oddělený obslužný a řídicí RNC pro mobilní terminál. Vynález se rovněž týká UMTS pozemní sítě s rádiovým přístupem (UTRAN), zahrnující množství vzájemně propojených řadičů rádiové sítě (RNC).

Dosavadní stav techniky

Evropský institut pro standardizaci v oblasti telekomunikací (ETSI) se v současnosti nachází v procesu standardizace nové sady protokolů pro mobilní telekomunikační systémy. Tato sada protokolů je souhrnně známá jako univerzální mobilní telekomunikační systém (UMTS). Obr. 1 schematicky ilustruje UMTS síť 1, která zahrnuje jádro 2 sítě a UMTS pozemní síť s rádiovým přístupem (UTRAN) 3. UTRAN 3 zahrnuje množství řadičů 4 rádiové sítě (RNC), z nichž každý je spřažen se sadou sousedních základnových přijímacích a vysílacích stanic (BTS) 5. Každá BTS 5 je odpovědná za danou geografickou buňku a řídicí RNC 4 je odpovědný za směrování uživatelských a signalizačních dat mezi touto BTS 5 a jádrem 2 sítě. Všechny z RNC 4 jsou vzájemně spolu spřaženy. Obecné zásady pro UTRAN 3 jsou uvedeny v technické specifikaci TS 25.401 V2.0.0 (1999-09) projektu spolupráce třetí generace, ETSI.

Uživatelská a signalizační data mohou být přenášena mezi RNC a mobilním terminálem (označovaným v UTRAN jako uživatelská vybavení (UE)) s použitím nosných rádiového přístupu (RAB). Obvykle je mobilnímu terminálu přidělena jedna nebo více nosných rádiového přístupu (RAB), z nichž každá je schopná přenášet tok uživatelských a signalizačních dat. RAB jsou mapovány na příslušných logických kanálech. Ve vrstvě řízení přístupu k médiím (MAC) je dále sada logických kanálů mapována na transportní kanály, kteiých jsou dva typy: „společný“ transportní kanál, který je sdílen různými mobilními terminály a „přidělený“ transportní kanál, který je přidělen jednomu mobilnímu terminálu. Jedním typem společného kanálu je kanál dopředného přístupu (FACH). Základní charakteristikou FACH je to, že je možné vysílat jeden nebo více paketů o pevné velikosti v přenosovém časovém intervalu (10, 20, 40, nebo 80 ms). Ovšem v kterémkoliv jednom daném časovém intervalu musí mít všechny z přenášených paketů stejnou délku. Několik transportních kanálů (například kanálů FACH) je potom dále mapováno ve fyzické vrstvě na sekundární veřejný řídicí fyzický kanál (S-CCPCH) pro přenos přes vzduchové rozhraní mezi BTS a mobilním terminálem.

Když se mobilní terminál registruje s RNC přes BTS, tento RNC působí alespoň zpočátku jako jak obslužný tak i řídicí RNC pro mobilní terminál. RNC řídí rádiové zdroje vzduchového rozhraní a rovněž ukončuje vrstvu 3 rozpoznávání (protokol řízení rádiových zdrojů (RRC)), přičemž směruje data sdružená s mobilním terminálem přímo na a z jádra sítě. Obr. 2 ilustruje model protokolu pro transportní kanál FACH, když obslužný a řídicí RNC splývají, přičemž Uu označuje rozhraní mezi UTRAN a mobilním terminálem (UE), a lub označuje rozhraní mezi RNC a NodeB (kde NodeB je zobecnění BTS). Mělo by být patrné, že entita MAC (MAC-c) v RNC přenáší MAC-c paketové datové jednotky (PDU) do odpovídající MAC-c entity stejné úrovně v mobilním terminálu s použitím služeb entity FACH rámcového protokolu (FACH PP) mezi RNC a NodeB. Entita FACH FP přidává informace záhlaví k MAC-c PDU pro vytvoření FACH FP PDU, které jsou transportovány do NodeB přes spojení AAL2 (nebo jiný přenosový mechanismus). Spolupracující funkce v NodeB předává FACH rámec, přijatý entitou FACH FP, a do entity PHY.

-1 CZ 298449 B6

Nyní je možné uvažovat situaci, která vzniká, když mobilní terminál opouští oblast pokrytou RNC, se kterým je tento terminál zaregistrován, a vstupuje do oblasti pokiyté druhým RNC. Podle UTRAN protokolů RRC zůstává ukončený v prvním RNC, zatímco terminál přebírá výhodu buňky a společného transportního kanálu druhého RNC. První RNC tedy zůstává jako obslužný RNC se spojením na jádro sítě, zatímco druhý RNC se stává řídicím RNC. Řídicí RNC ovládá NodeB, kde je umístěn mobilní terminál, a zejména logické zdroje (transportní kanály) v tomto NodeB. V tomto scénáři je řídicí RNC označován jako „driftový“ RNC (řídicí RNC bude rovněž pracovat jako obslužný RNC pro mobilní terminály, registrované s tímto RNC). Termín „driftový“ lze vysvětlit následovně: Když je uživatelské vybavení předáno do buňky sdružené s jiným podsystémem rádiové sítě, řekne se o něm, že bylo driftováno. Řídicí spojení rádiových zdrojů ale stále probíhá s obslužným řadičem rádiové sítě. Driftový RNC působí jako přepínač, který směřuje informace mezi obslužným RNC a uživatelským vybavením. Model protokolu pro FACH transportní kanál, když jsou obslužný a řídicí RNC odděleny, je ilustrován na obr. 3. Mělo by být patrné, že je vytvořeno nové rozhraní Iur mezi obslužným a řídicím RNC. Iur FACH FP je použito pro spolupráci veřejné MAC (MAC-c) v řídicím RNC s přidělenou MAC (MAC-d) v obslužném RNC.

V obou scénářích ilustrovaných na obr. 2 a obr. 3 je důležitou úlohou entity MAC-c rozvrhování paketů (MAC PDU) pro přenos přes vzduchové rozhraní. Pokud by nastal případ, že všechny pakety, přijaté entitou MAC-c, by měly stejnou prioritu (a stejnou velikost), pak by rozvrhování bylo jednoduše věcí řazení do fronty přijímaných paketů a jejich vysílání na bázi sekvence první přijatý je prvním odeslaným. UMTS ale definuje rámec, ve kterém může být různým RAB přidělena různá jakost služeb (QoS). Pakety odpovídající RAB, které byla přidělena vysoká QoS, by měly být přenášeny přes vzduchové rozhraní jako vysoce prioritní, zatímco pakety odpovídající RAB, které byla přidělena nízká QoS, by měly být přenášeny přes vzduchové rozhraní jako pakety s nízkou prioritou. Priority jsou určovány v MAC entitě (MAC-c nebo MAC-d) na základě parametrů RAB.

UMTS se vyrovnává s problémem priorit vytvořením sady front pro každý FACH v řídicím RNC. Tyto fronty jsou sdruženy s příslušnými prioritními úrovněmi. Je také definován algoritmus pro výběr paketů z front takovým způsobem, aby pakety ve frontách s vyšší prioritou (v průměru) byly zpracovány rychleji než pakety ve frontách s nižší prioritou. Povaha tohoto algoritmu je složitá v důsledku té skutečnosti, že kanály FACH, které jsou vysílány na stejném fyzickém kanálu, nejsou vzájemně na sobě nezávislé. Přesněji je tedy definována sada kombinací transportního formátu (TFC) pro každý S-CCPCH, kde každá TFC zahrnuje přenosový časový interval, velikost paketů a celkovou velikost přenosu (indikující počet paketů v přenosu) pro každý FACH. Algoritmus musí pro kanály FACH zvolit TFC, která odpovídá jedné z TFC, které jsou přítomné v uvedené sadě TFC.

Možný problém vzniká tam, kde řídicí RNC je driftovým RNC. Problém je pak způsoben tím, že entita MAC-d existuje v obslužném RNC, přičemž je to právě MAC-d entita, která přiděluje priority paketům na základě algoritmu pro rozvrhování paketů, který je použit v tomto RNC (když pracuje jako řídicí RNC). Přidělené priority a velikosti paketů ale nemusejí být přizpůsobené algoritmu pro rozvrhování paketů, který je použit vdriftovém RNC. Pakety, přijaté v driftovém RNC z obslužného RNC, tudíž nemusí být v souladu s vhodnou prioritou.

Podstata vynálezu

Podle prvního aspektu předkládaného vynálezu je navržen způsob rozvrhování paketů pro přenos přes vzduchové rozhraní UMTS pozemní sítě s rádiovým přenosem (UTRAN) v případě, kde dvojice řadičů rádiové sítě (RNC) pracuje jako oddělený obslužný a řídicí RNC pro mobilní terminál. Podstata vynálezu přitom spočívá v tom, že tento způsob zahrnuje:

vyslání z řídicího RNC do obslužného RNC přidělených rozvrhovacích priorit společně s velikostmi paketů, akceptovanými pro přenos s těmito prioritami prostřednictvím řídicího RNC; a

-2CZ 298449 B6 následné vyslání z obslužného RNC do řídicího RNC paketů s velikostmi akceptovanými obslužným RNC společně s příslušnými přidělenými prioritami.

Výhodně informace, vyslané z řídicího RNC do obslužného RNC, zahrnují sadu přidělených priorit, z nichž každá má jednu nebo vícero přidružených velikostí paketů, pro každý z typů logických kanálů pro mapování na transportní kanál v řídicím RNC.

Výhodně uvedené informace zahrnují takovou sadu pro každý typ logického kanálu pro mapování na transportní kanál v řídicím RNC.

Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se vyšle nový seznam velikostí paketů a priorit z řídicího RNC do obslužného RNC pro nahrazení starého seznamu následně po změně v okolnostech v řídicím RNC.

Výhodně se nový seznam priorit a velikostí paketů přijímá v obslužném RNC prostřednictvím entity přiděleného řízení přístupu k médiím (MAC-d).

Výhodně se nový seznam vysílá do obslužného RNC ve zprávě aplikační části podsystému rádiové sítě (RNSAP).

Výhodně se paket, přijatý v řídicím RNC, umístí do fronty pro přenos na kanálu dopředného přístupu (FACH), přičemž tato fronta odpovídá prioritní úrovni sdružené s paketem a s velikostí paketu.

Podle vynálezu je rovněž navržena UMTS pozemní síť s rádiovým přístupem (UTRAN), zahrnující množství vzájemně propojených řadičů rádiové sítě (RNC), jejíž podstata podle vynálezu spočívá v tom, že když mobilní terminál má oddělený obslužný a řídicí RNC, je řídicí RNC uspořádán pro vyslání do obslužného RNC velikostí paketů, akceptovaných pro přenos řídicím RNC, společně s přidělenými příslušnými prioritami, a obslužný RNC je uspořádán pro vyslání do řídicího RNC datových paketů, majících velikosti akceptované obslužným RNC, společně s příslušnými přidělenými prioritami.

Ve výhodném provedení UMTS pozemní sítě s rádiovým přístupem podle vynálezu jsou příslušné přidělené priority spojeny s akceptovanými velikostmi paketů.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 schematicky ilustruje UMTS síť zahrnující jádro sítě a UTRAN;

Obr. 2 ilustruje model protokolu pro FACH transportní kanál, když obslužný a řídicí RNC sítě UTRAN podle obr. 1 vzájemně spolu splývají;

Obr. 3 ilustruje model protokolu pro FACH transportní kanál, když jsou obslužný a řídicí RNC sítě UTRAN podle obr. 1 navzájem oddělené;

Obr. 4 znázorňuje vývojový diagram ilustrující způsob rozvrhování paketů pro přenos v řídicím RNC sítě UTRAN podle obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Obecná struktura sítě UMTS byla již popsána výše ve spojení s odkazy na schematickou ilustraci podle obr. 1. Modely protokolů pro FACH transportní kanál byly již rovněž popsány ve spojení s odkazy na obr. 2 a obr. 3 pro případy, ve kterých obslužný RNC a řídicí RNC buď splývají nebojsou oddělené.

-3 CZ 298449 B6

Při uvazování scénáře ilustrovaného na obr. 3, ve kterém mobilní terminál komunikuje s jádrem sítě systému UMTS přes oddělený obslužný a řídicí (nebo driftový) RNC uvnitř UTRAN, jsou pakety signalizačních a uživatelských dat, určené pro mobilní terminál, přijímány v entitě MACd obslužného RNC z jádra sítě a jsou „mapovány“ na logické kanály, jmenovitě na přidělený 5 řídicí kanál (DCCH) a přidělený provozní kanál (DTCH). Entita MAC-d konstruuje MAC jednotky obslužných dat (SDU), zahrnující úsek užitečného obsahu, obsahující data logického kanálu, a záhlaví MAC, obsahující, kromě jiných informací, identifikátor logického kanálu.

Entita MAC-d předává tyto MAC SDU do entity FACH rámcového protokolu (FP). Tato entita 10 přidává další FACH FP záhlaví ke každé MAC SDU, přičemž toto FACH FP záhlaví obsahuje prioritní úroveň, která byla přidělena k MAC SDU entitou řízení rádiových zdrojů (RRC). RRC je informována o dostupných prioritních úrovních, společně s identifikací jedné nebo vícero akceptovaných velikostí paketů pro každou prioritní úroveň, následně po vstupu mobilního terminálu do oblasti pokrytí driftového RNC. V tomto okamžiku řídicí RNC vydává zdrojovou 15 žádost do driftového RNC. Přesněji je touto žádostí žádost o veřejný (společný) transportní kanál, mající následující podobu:

Informační prvek	Odkaz	Typ
Typ zprávy		M
ID transakce		M
D-RNTI		M
Id buňky		M
Indikátor žádosti o transportní nosnou		M

kde „M“ označuje povinné pole

Driftový RNC reaguje na přijetí zdrojové žádosti vrácením zprávy odezvy (RNSAP), označované jako odezva veřejného transportního kanálu, která má následující podobu:

-4CZ 298449 B6

Informační prvek	Odkaz	Typ
Typ zprávy		M
ID transakce		M
Informace veřejného transportního kanálu
Indikátor priority CTCH		M
Velikost úvodního okna CTCH		M
Velikost datového rámce CTCH
Velikost datového rámce		M
Adresa transportní vrstvy		O
Identita propojení		0
Kód DL sdružování kanálů		0

kde „M“ opět označuje povinné pole a „O“ označuje volitelné pole.

RNSAP zpráva obsahuje seznam priorit akceptovaných driftovým RNC, společně s identifikací jedné nebo vícero přijatelných velikostí paketů pro každou prioritu. Takový seznam může být vyslán pro každý typ logického kanálu, ačkoliv takový případ není nutnou podmínkou. Seznam priorit je vyslán do každé MAC-d entity spojené s MAC-c entitou v driftovém RNC. Například tedy seznam může definovat, že pro SDU mající prioritu 1 může MAC-d entita použít velikosti paketů 80 nebo 320 bitů. Pokud je seznam priorit a velikostí paketů vytvořen pro každý typ logického kanálu, obsahuje RNSAP zpráva, použitá pro přenos seznamu, identifikátor typu logického kanálu přímo po informacích veřejného transportního kanálu.

Seznam priorit a velikostí paketů je obvykle vyslán z driftového RNC do obslužného RNC, když mobilní terminál prvně vstupuje do oblasti pokrytí nového RNC, zatímco je předtím registrován s jiným RNC. Aktualizovaný seznam může být předáván mezi driftovým RNC a obslužným RNC, když se terminál pohybuje mezi buňkami nového RNC, aby se aktualizovaly priority dostupné v nové BTS. Mělo by být rovněž zřejmé, že aktualizovaný seznam může být vyslán dokonce i když mobilní terminál zůstává uvnitř dané buňky v důsledku změněných okolností, jako jsou změny v úrovních provozu v buňce nebo změněné uspořádání zdrojů rádiové sítě.

RRC zkoumá přijatou RNSAP zprávu a provádí jakoukoliv potřebnou změnu uspořádání entity MAC-d. Navíc probíhá změna uspořádání entity řízení rádiové linky (RLC) (která se nachází nad vrstvou MAC-d v obslužném RNC a je odpovědná za segmentaci dat).

Pakety FACH FP jsou vysílány do odpovídající entity FACH FP stejné úrovně v driftovém RNC přes spojení AAL2. Odpovídající entita stejné úrovně vyjímá MAC-d SDU a identifikuje priority obsažené v záhlaví rámce FP. SDU a priority jsou předávány do MAC-c entity v řídicím RNC. Vrstva MAC-c je odpovědná za rozvrhování SDU pro přenos na kanálech FACH. Přesněji je každá SDU umístěna ve frontě odpovídající její prioritě a velikosti (pokud je použito 16 prioritních úrovní, bude rovněž použito 16 sad front pro každý kanál FACH, přičemž počet front v každé takové sadě závisí na počtu velikostí paketů, které jsou akceptované pro přidruženou prioritu). Jak bylo popisováno výše, SDU jsou vybírány z front pro daný kanál FACH podle nějakého předem definovaného algoritmu (tak, aby byly uspokojeny požadavky kombinace transportního formátu fyzického kanálu).

Osoby v oboru znalé snadno seznají, že na shora popisovaných provedeních je možné provádět nejrůznější modifikace, aniž by byla opuštěna podstata předkládaného vynálezu. Například shora popsané provedení vyžaduje vyslání seznamu priorit a velikostí paketů ve zprávě RNSAP.

V alternativním provedení může RNC vydávat „celkový“ seznam pokrývající všechny mobilní terminály využívající tento RNC jako driftový RNC.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob rozvrhování paketů pro přenos přes vzduchové rozhraní Univerzálního Mobilního Telekomunikačního Systému (UMTS) pozemní sítě s rádiovým přenosem (UTRAN) v případě, kde dvojice řadičů rádiové sítě (RNC) pracuje jako oddělený obslužný a řídicí RNC pro mobilní terminál, vyznačující se tím, že zahrnuje:

vyslání z řídicího RNC do obslužného RNC přidělených rozvrhovacích priorit společně s velikostmi paketů, akceptovanými pro přenos s těmito prioritami prostřednictvím řídicího RNC; a následné vyslání z obslužného RNC do řídicího RNC paketů s velikostmi akceptovanými obslužným RNC společně s příslušnými přidělenými prioritami.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že informace, vyslané z řídicího RNC do obslužného RNC, zahrnují sadu přidělených priorit, z nichž každá má jednu nebo vícero přidružených velikostí paketů, pro každý z typů logických kanálů pro mapování na transportní kanál v řídicím RNC.
3. Způsob podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se tím , že uvedené informace zahrnují takovou sadu pro každý typ logického kanálu pro mapování na transportní kanál v řídicím RNC.
4. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se vyšle nový seznam velikostí paketů a priorit z řídicího RNC do obslužného RNC pro nahrazení starého seznamu následně po změně v okolnostech v řídicím RNC.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že nový seznam priorit a velikostí paketů se přijímá v obslužném RNC prostřednictvím entity přiděleného řízení přístupu k médiím (MAC-d).
6. Způsob podle nároku 5, vyznaču j ící se tí m , že nový seznam se vysílá do obslužného RNC ve zprávě aplikační části podsystému rádiové sítě (RNSAP).
7. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že paket, přijatý v řídicím RNC, se umístí do fronty pro přenos na kanálu dopředného přístupu (FACH), přičemž tato fronta odpovídá prioritní úrovni sdružené s paketem a s velikostí paketu.
8. UMTS pozemní síť s rádiovým přístupem (UTRAN), zahrnující množství vzájemně propojených řadičů rádiové sítě (RNC), vyznačující se tím, že když mobilní terminál má oddělený obslužný a řídicí RNC, je řídicí RNC uspořádán pro vyslání do obslužného RNC velikostí paketů, akceptovaných pro přenos řídicím RNC, společně s přidělenými příslušnými prioritami, a obslužný RNC je uspořádán pro vyslání do řídicího RNC datových paketů, majících velikosti akceptované obslužným RNC, společně s příslušnými přidělenými prioritami.

-6CZ 298449 B6
9. UMTS pozemní síť s rádiovým přístupem podle nároku 8, vyznačující se tím, že příslušné přidělené priority jsou spojeny s akceptovanými velikostmi paketů.