ES2396205T5 - Cambio de estación base sin pérdidas de comunicaciones de paquetes conmutados en modo no reconocido entre una estación móvil y un nodo de soporte - Google Patents

Cambio de estación base sin pérdidas de comunicaciones de paquetes conmutados en modo no reconocido entre una estación móvil y un nodo de soporte Download PDF

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Description

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descripcion
Cambio de estacion base sin perdidas de comunicaciones de paquetes conmutados en modo no reconocido entre una estacion movil y un nodo de soporte
Campo tecnico de la invencion
La presente invencion se refiere a las comunicaciones. Mas especialmente se refiere a las comunicaciones de datos por paquetes sobre enlaces radio y al cambio de estacion base. Concretamente se refiere al traspaso de estacion base de comunicaciones de paquetes conmutados en GPRS (Sistema General de Radio por Paquetes) y comunicaciones UMTS (Sistema Universal de Telecomunicaciones Moviles).
Antecedentes y descripcion de la tecnica relacionada
Los Servicios de Radio por Paquetes ofrecen comunicaciones de paquetes conmutados sobre enlaces radio por ejemplo en GPRS y UMTS. Los datos se desensamblan y se transmiten en paquetes o Unidades de Datos de Protocolo (PDU). En la recepcion, las PDU se vuelven a ensamblar.
La figura 1 ilustra las capas de protocolo para el modo A/Gb de GERAN (Red de Acceso Radio GSM-EDGE) y se explicaran en algo de detalle mas adelante. Todas las funciones relacionadas con la transferencia de Unidades de de Datos de Protocolo de capa de Red, N-PDU, se llevaran a cabo de una forma transparente por las entidades de la red GPRS.
Proyecto de Cooperacion de 3a Generacion (3GPP): Grupo de Especificaciones Tecnicas GERAN, Sistema digital de telecomunicaciones celulares (Fase 2+); Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS); Descripcion general de la interfaz radio del GPRS; Etapa 2 (Version 4), TS 43.064 V4.3.0 del 3GPP, Francia, febrero de 2002, proporciona la descripcion general para las funciones de capas inferiores de la interfaz radio de GPRS y EGPRS (GPRS MeJorado), Um. En la segunda parte GPRS se refiere tanto a GPRS como EGPRS cuando no se establezca espedficamente de otro modo. Una estacion movil/base GPRS es una estacion movil/base compatible con GPRS con capacidades adicionales para rasgos y esquemas de modulacion y codificacion mejorados del protocolo de acceso radio mejorado. El soporte de eGpRS es opcional para la estacion movil y la red.
Proyecto de Cooperacion de 3a Generacion (3GPP): Red de Acceso Radio GSM/GERAN del Grupo de Especificaciones Tecnicas; Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS); Interfaz Estacion Movil (MS) - Sistema de Estacion Base (BSS); Protocolo de Control de Enlace Radio/Control de Acceso al Medio (RLC/MAC) (Version 4), TS 44.060 V4.8.0 del 3GPP, Francia, septiembre de 2002, especifica los procedimientos usados en la interfaz radio para el Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS), capa de Control de Acceso al Medio/Control de Enlace Radio, MAC/RLC. La funcion RLC/MAC soporta dos modos de operacion:
- operacion no reconocida; y
- operacion reconocida.
La seccion 9.3 describe la operacion durante la transferencia del bloque de datos de RLC. La operacion en modo reconocido de RLC, RLC-AM, usa la retransmision de los bloques de datos de RLC para lograr alta fiabilidad. La operacion en modo no reconocido de RLC, RLC-UM, no utiliza la retransmision de los bloques de datos de RLC.
Proyecto de Cooperacion de 3a Generacion (3GPP): Red de Acceso Radio del Grupo de Especificaciones Tecnicas, Procedimientos de Capa F^sica, TS 25 322 v3.5.0 de 3G, Francia, diciembre de 2000, especifica tres servicios de transferencia de datos de control de enlace radio, RLC:
- servicio de transferencia de datos transparente,
- servicio de transferencia de datos no reconocido, y
- servicio de transferencia de datos reconocido
Las subsecciones 4.2.1.1 y 4.2.1.2 describen entidades de modo transparente y entidades de modo no reconocido. Una diferencia de los dos modos reside en la gestion del sobredimensionamiento de cabecera del paquete.
En modo transparente no se anade o quita sobredimensionamiento de cabecera mediante el RLC. En la subseccion 4.2.1.3 se describe una entidad de modo reconocido, entidad AM (ver figura 4.4 de la Especificacion Tecnica del 3GPP). En el modo reconocido se usa la peticion de repeticion automatica, ARQ. La subcapa de RLC proporciona funcionalidad ARQ acoplada estrechamente con la tecnica de transmision radio usada.
Proyecto de Cooperacion de 3a Generacion (3GPP): Red Central del Grupo de Especificaciones Tecnicas; Sistema digital de telecomunicaciones celulares (Fase 2+); Estacion Movil (MS) - Nodo de Soporte GPRS de Servicio (SGSN); Protocolo de Convergencia Dependiente de Subred (SNDCP) (Version 5), TS 44.065 v5.1.0 de 3G, Francia, septiembre de 2003, proporciona una descripcion del Protocolo de Convergencia Dependiente de Subred, SNDCP,
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para el GPRS. La entidad SNDCP realiza multiplexacion de datos que vienen de diferentes fuentes para ser enviadas usando el servicio proporcionado por la capa de LLC (Control de Enlace Logico),
Proyecto de Cooperacion de 3a Generacion (3GPP): Red Central del Grupo de Especificadones Tecnicas; Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS); Protocolo de Tunelizacion de GpRS (GTp) a traves de la interfaz Gn y Gp (Version 5), TS 29.060 V5.8.0 del 3GPP, Francia, diciembre de 2003, define la segunda version del GTP usado en:
- las interfaces Gn y Gp del GPRS;
- las interfaces Iu, Gn y Gp del UMTS.
Dentro de GPRS (y UMTS) la interfaz Gn es una interfaz entre Nodos de Soporte GPRS (GSN) dentro de una PLMN y la interfaz Gp es una interfaz entre Nodos de Soporte GPRS (GSN) de diferentes PLMN. En UMTS la interfaz Iu es una interfaz entre el RNC y la Red Central.
Una interfaz Gb es una interfaz entre un SGSN (Nodo de Soporte GPRS de Servicio) y un BSC (Controlador de Estacion Base). Una interfaz A es una interfaz entre el BSC y el MSC (Centro de Conmutacion de Servicios Moviles).
El Protocolo de Tunelizacion de GPRS, GTp, es el protocolo entre los Nodos de Soporte GPRS, GSN, en la red troncal UMTS/GPRS. El GTP permite paquetes multiprotocolo para ser tunelizados a traves de la Troncal UMTS/GPRS entre los GSN y entre el SgSn (GSN de Servicio) y la UTRAN (Red Universal de Acceso Radio Terrestre).
Proyecto de Cooperacion de 3a Generacion (3GPP): Red Central del Grupo de Especificaciones Tecnicas; Estacion Movil - Nodo de Soporte GPRS de Servicio (MS-SGSN); especificacion de la capa de Control de Enlace Logico (LLC); (Version 4), TS 44.064 V4.3.0 del 3GPP, Francia, marzo de 2002, define el protocolo de la capa de Control de Enlace Logico, LLC, a ser usada para transferencia de datos por paquetes entre la Estacion Movil, Ms, y el Nodo de Soporte GPRS de Servicio, sGsN. LLC abarca desde la MS al SGSN. LLC se preve para uso tanto con transferencia de datos reconocida como no reconocida.
LLC soporta dos modos de operacion:
- operacion igual a igual no reconocida, LLC-UM, y
- operacion igual a igual reconocida, LLC-AM.
En una operacion no reconocida la entidad de enlace logica puede iniciar transmisiones a una entidad igual sin el establecimiento anterior de una conexion logica con la entidad igual. LLC no garantiza la entrega en orden. LLC puede detectar errores en una trama recibida, y, dependiendo de si la trama se envfa en modo protegido o no, o bien descartar o bien entregar la trama erronea. No se definen procedimientos de recuperacion de errores en la capa LLC. Los protocolos de capa superior se pueden usar para proporcionar fiabilidad, si es necesario. Este modo de operacion se conoce como Modo Desconectado Asmcrono, ADM.
Con la operacion reconocida un enlace de datos equilibrado implica dos entidades de participacion, y cada entidad asume la responsabilidad de la organizacion de su flujo de datos y de los procedimientos de recuperacion de errores asociados con las transmisiones que origina. Cada entidad opera tanto como una fuente de datos como un colector de datos en un enlace equilibrado, que permite a la informacion fluir en ambas direcciones. Este modo de operacion se conoce como Modo Equilibrado Asmcrono, ABM, y proporciona un servicio fiable con entrega en orden.
La Solicitud de Patente Europea EP1318691 describe un metodo para informar al SGSN sobre una operacion de cambio de celda de la estacion movil en el GPRS.
La Solicitud de Patente Internacional WO03032672 revela un metodo de optimizacion de procedimientos de traspaso en GPRS que comprende el SGSN antiguo enviando la respuesta de identificacion directamente al SGSN nuevo.
La Solicitud de Patente Internacional W00079808 reivindica un metodo de reduccion del tiempo de retardo para una estacion movil que se traspasa desde un SGSN antiguo a un SGSN nuevo durante una llamada que maneja una carga util en tiempo real en una red de telecomunicaciones radio de paquetes conmutados GPRS que comprende el acortamiento del intervalo de interrupcion de Actualizacion de Area de Encaminamiento entre los sGsN y la implementacion de requisitos de baja latencia y la formacion de trafico de paquetes.
La Solicitud de Patente Internacional W002085048 describe un procedimiento de traspaso para uso en una red GPRS, que reduce la necesidad de volver a secuenciar en el SgSn. El SGSN antiguo env^a un mensaje al GGSN (GSN Pasarela) que requiriere detener la transmision de datos. Los datos en el SGSN antiguo, para transmision a la MS, se transfieren al sGsN nuevo y la transmision desde el GGSN se recupera cuando se completa el traspaso. El GGSN entonces transmite los datos al nuevo SGSN.
En la Solicitud de Patente de U.S. US20010019544 se permite al GGSN y al SGSN terminar las transacciones en curso antes de mover el contexto al nuevo SGSN. El primer (antiguo) SGSN esta funcionando como un anclaje
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temporal en respuesta a una actualizacion de area de encaminamiento entre Ios SGSN.
La Solicitud de Patente Europea EP1345463 revela el almacenamiento temporal de paquetes TCP en un nodo movil durante el traspaso. Tambien la W003/107693 describe un metodo que proporciona transmision sin perdidas sin cargar a un usuario para Ios mismos datos multiples veces.
La figura 2 ilustra esquematicamente algunos elementos de red implicados en el traspaso de paquetes conmutados. Un SGSN fuente <<SGSN fuente>> conectado a un GSN pasarela <<GGSN>> soporta trafico de datos a una estacion movil <<MS>> a traves de un subsistema de estacion base fuente <<BBS fuente>>. Un cambio de estacion base se puede iniciar, por ejemplo segun se mueve la estacion movil, hacia una estacion base de un subsistema de estacion base objetivo <<BBS obJetivo>> soportado por un SGSN objetivo <<SGSN obJetivo>>.
En la tecnica anterior el tipo de perdida de traspaso de paquetes conmutados se usa para servicios que requieren retardo corto pero que permiten alguna perdida de datos en el cambio de celda, por ejemplo Ios servicios de habla. Para traspaso con perdidas Ios datos de enlace descendente se duplican tfpicamente por el SGSN fuente y se env^an tanto al BSS fuente para transmision adicional a la estacion movil en la celda actual, como al SGSN objetivo <<SGSN objetivo>>.
El lado objetivo (BSS/SGSN) puede o bien descartar Ios datos reenviados hasta que la MS ha indicado su presencia en la celda objetivo o bien, a ciegas, enviar Ios datos sin informacion disponible de si la MS esta presente o no en la celda objetivo. En caso de enviar Ios datos a ciegas, se ha ordenado a la estacion movil realizar el traspaso y se ha sincronizado hacia la celda objetivo, el flujo de datos de enlace descendente esta ya en curso y la estacion movil puede comenzar inmediatamente el flujo de datos de enlace ascendente. No se requiere reconocimiento de Ios datos recibidos, ni en el enlace ascendente ni en el enlace descendente.
De acuerdo con las soluciones de la tecnica anterior, las perdidas de datos ocurriran, por ejemplo, cuando Ios paquetes de datos enviados al BSS fuente desde el SGSN fuente se descarten en el BSS fuente cuando una estacion movil se traspasa desde el BSS fuente al BSS objetivo. Las perdidas tambien se produciran si por ejemplo Ios paquetes de datos enviados a la MS a traves del SGSN objetivo y el BSS objetivo experimentan un retardo que es menor que el retardo asociado con la MS que procesa el comando de traspaso y que adquiere la sincronizacion.
El tipo sin perdidas de traspaso de paquetes conmutados, traspaso de PS, se usa para servicios que son sensibles a las perdidas de datos pero pueden aceptar un cierto retardo. Las caractensticas tfpicas de un traspaso sin perdidas se basan actualmente en Ios protocolos de RLC y LLC reconocidos y el protocolo SNDCP que funciona en el modo reconocido. Durante el traspaso de PS el flujo de datos de enlace descendente se reenvfa desde el SGSN fuente al SGSN objetivo. El SGSN objetivo almacena temporalmente Ios datos de enlace descendente hasta que la estacion movil ha indicado su presencia en la celda objetivo. La capa SNDCP tanto en la MS como el sGsN asigna el numero de envfo de la N-PDU a cada N-PDU enviada y mantiene el numero de Recepcion de la N-PDU para cada N-PDU recibida para cualquier servicio de paquetes bidireccional dado. Cuando se realiza un traspaso de tal servicio el numero de la siguiente N-PDU de enlace ascendente y enlace descendente esperado se intercambia entre la MS y el SGSN en Ios mensajes de senalizacion del traspaso permitiendo el conocimiento preciso de donde se debena reanudar la transmision de datos despues del traspaso.
Resumen de la invencion
De acuerdo con la invencion se proporciona un metodo mejorado realizado en una estacion movil sometida al cambio de estacion base que provoca un traspaso sin perdidas segun se establece en la reivindicacion 1 anexa. Se proporciona una estacion movil correspondiente segun se establece en la reivindicacion 4 anexa.
El traspaso para el cual las perdidas de datos pueden aparecer se conoce como traspaso con perdidas. Para las comunicaciones de datos por paquetes con requisitos de retardo estrictos el traspaso con perdidas de acuerdo con la tecnica anterior no siempre es factible debido a su retardo adicional impuesto causado por reconocimientos y retransmisiones. El retardo introducido particularmente por la capa de protocolo LLC en el modo reconocido afecta las operaciones de capas superiores, por ejemplo Ios servicios basados en TCP con un deterioro del flujo de datos resultante debido al control de congestion TCP que interpreta erroneamente el retardo adicional como congestion de canal. En la actualidad la unica solucion de traspaso de paquetes conmutados ofrecida para aplicaciones sensibles al retardo, cuando se excluye el LLC-AM, es traspaso con perdidas. El traspaso de paquetes conmutados sin perdidas se puede lograr solamente, de acuerdo con la tecnica anterior, operando LLC/SNDCP en modo reconocido, el cual aumentara el sobredimensionamiento de cabecera, anadira retardo y reducira el flujo de datos total.
Consecuentemente, hay una necesidad de reducir el retardo de transferencia de datos y la senalizacion de control, sin correr el riesgo de perdidas de paquetes debidas al traspaso de paquetes conmutados.
Es consecuentemente un objetivo de la presente invencion reducir el retardo de transferencia de datos sin perdidas de paquetes debidas al traspaso.
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Breve descripcion de Ios dibujos
La figura 1 ilustra las capas de protocolo para el modo A/Gb de GERAN (Red de Acceso Radio GSM-EDGE), de acuerdo con la tecnica anterior.
La figura 2 ilustra esquematicamente algunos elementos de red implicados en el traspaso de paquetes conmutados.
La figura 3 ilustra un esbozo de un diagrama de senalizacion asociado con un traspaso de PS ejemplo de acuerdo con un modo de la invencion.
Descripcion de las realizaciones preferentes
Para manejar el traspaso de servicios de paquetes que requieren un mmimo de perdida de paquetes es posible actualmente operar tanto Ios protocolos RLC como el LLC/SNDCP en modo reconocido. No obstante esto no es deseable ya que con estos dos protocolos que funcionan en modo reconocido se introducira una cierta cantidad de retardo siempre que la retransmision se determine que sea necesaria en cualquiera de estas capas. El retardo introducido especialmente cuando aparece la retransmision en la capa de LLC puede impactar en el funcionamiento de capas mas altas, por ejemplo para servicios basados en TCP en Ios que se usa una pila de protocolos que consta de TCP/IP/SNDCP/LLC/RlC, con el resultado neto que es una reduccion mayor en el flujo de datos que temporalmente se experimenta por el servicio de paquetes afectado. Este retardo adicional impondra una calidad de servicio reducida segun se percibe por el usuario. Ademas, operar estos dos protocolos en modo reconocido provocara aumento del sobredimensionamiento usado para funciones en el piano de control, y por Io tanto entrega menos ancho de banda disponible para la carga util del piano de usuario.
Los servicios de secuenciamiento de hoy en dfa se implementan normalmente operando el RLC en modo reconocido y el LLC/SNDCP en modo no reconocido, Io cual permite eliminar el potencial de problemas de retardo serios como se describio anteriormente. No obstante, este planteamiento tiene el problema de no ser capaz de soportar servicio de paquetes sin perdidas para el caso en que la movilidad de la MS implica un cambio de celda de radio/estacion base y SGSN.
El traspaso de estacion base de paquetes conmutados de acuerdo con la invencion esta asociado con el cambio de celda de radio tanto dentro de la GERAN como entre la GERAN y la UTRAN.
Para minimizar el retardo potencial y el sobredimensionamiento adicional que provocana si se operan Ios protocolos LLC/SNDCP en modo reconocido, para todos Ios flujos de paquetes sometidos a traspaso de paquetes conmutados, traspaso de PS, sin perdidas y para cumplir con Ios principios usados para transferencia de datos sin perdidas en UTRaN, se identifican Ios siguientes escenarios:
- nuevo modo de operacion para SNDCP
- gestion de estado de enlace descendente con/sin asistencia del BSS fuente, y
- gestion de estado de enlace ascendente con/sin asistencia del BSS fuente.
EIIos estan preferentemente combinados. La perdida de paquetes durante el traspaso se minimiza sin requerir a Ios protocolos LLC/SNDCP que operen en modo reconocido durante una sesion de transferencia de datos entera. Por ello las tasas de datos de usuario mas altas se logran durante la sesion de transferencia de datos entera.
Nuevo modo de operacion para SNDCP
El protocolo SNDCP se modifica para soportar un nuevo modo de operacion en que opera tanto con numeros de secuencia de Envfo de N-PDU como de Recepcion combinados con el protocolo LLC que opera en el modo no reconocido. Esto supone que las entidades de protocolo SNDCP en la estacion movil y en la red cada una mantendra un numero de Secuencia de Envfo de N-PDU y de Recepcion y tambien Ios numeros de secuencia de enlace ascendente y enlace descendente de la T-PDU del GTP para cada flujo de paquete sometido a traspaso de PS sin perdidas. Esta informacion del numero de secuencia se reenvfa desde el SGSN fuente al SGSN objetivo de manera que un motor de SNDCP iniciado en el SGSN objetivo pueda mantener la continuidad del numero de secuencia con el motor de SNDCP usado en el SGSN fuente. El numero de secuencia de la N-PDU de enlace descendente y Ios numeros de la T-PDU del GTP de enlace descendente se proporcionan junto con cada N-PDU reenviada desde el SGSN fuente al SGSN objetivo.
Gestion del estado del enlace descendente con asistencia del BBS fuente
Los datos de LLC de enlace descendente almacenados temporalmente en el BSS fuente que aun no se han enviado a o reconocidos por la estacion movil (en la capa de RLC) en el momento de tiempo cuando el BSS movil env^a el mensaje de comando de traspaso de PS a la MS se puede borrar y enviar de vuelta un mensaje de estado al SGSN fuente diciendo cuantas PDU de LLC fueron borradas para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas.
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Alternativamente, el mensaje de estado enviado desde el BSS fuente al SGSN fuente podna proporclonar partes de las PDU de LLC, por ejemplo la cabecera de LLC, o incluso las PDU de LLC completas. Esto supone que las PDU de SN-UNITDATA bajadas previamente al LLC en el SGSN fuente y transmitidas al BSS fuente como las PDU de LLC segmentadas o bien se devolveran expUcitamente al SGSN fuente o bien se referenciaran de tal forma que permita al SGSN fuente determinar que N-PdU no se han enviado a la MS, es decir que N-PDU enteras se han reconocido por la MS en la capa de rLc.
Los numeros de secuencia N-PDU de Envfo determinados por el SGSN fuente se reenvfan entonces en un mensaje al SGSN objetivo. Tras la llegada de la MS a la celda objetivo el SGSN objetivo puede comenzar a transmitir la siguiente N-PDU de enlace descendente esperada por la Ms para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas. La MS puede detectar duplicaciones de las N-PDU de enlace descendente dado que el numero de secuencia usado en el SGSN objetivo se basa en el numero de secuencia usado por el SGSN fuente y se incluye en la cabecera de cada N-PDU enviada desde el SGSN objetivo.
Para este escenario se requiere que el SGSN fuente soporte almacenamiento temporal de las N-PDU si las N-PDU de enlace descendente van a ser reenviadas al SGSN objetivo en su orden correcto o el BSS fuente env^a un mensaje de estado que no contiene las PDU de LLC completas. Si el SGSN objetivo puede aceptar las N-PDU que estan fuera de servicio y el mensaje de estado enviado por el BSS fuente contiene las PDU de LLC completas entonces el SGSN fuente no necesita soportar almacenamiento temporal de las N-PDU.
Gestion de estado de enlace descendente sin asistencia del BSS fuente
En este escenario el SGSN fuente solamente puede estimar los numeros de secuencia de N-PDU de Envfo en base al atributo de retardo (con suficiente margen anadido) asociado con cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas y reenviar estas estimaciones al SGSN objetivo.
Los almacenadores temporales del BSS fuente tienen datos de LLC de enlace descendente aun no enviados a o reconocido por la estacion movil (en la capa de RLC) en el instante de tiempo cuando el BSS fuente env^a el mensaje de comando de traspaso de PS a la MS. El BSS fuente env^a el mensaje de comando de traspaso de PS a la MS. A partir de entonces env^a un mensaje de estado de vuelta al SGSN fuente que indica solamente que ha sido enviada a la MS un mensaje de comando de traspaso de PS (es decir no se incluye el estado del enlace descendente en el mensaje).
Si tras la llegada a de la celda objetivo, la MS no envfa a la red un mensaje que proporciona el estado del numero de secuencia de enlace descendente para todos los flujos de paquetes sometidos a traspaso de PS sin perdidas, el SGSN objetivo no tiene opcion excepto usar los numeros de secuencia de las N-PDU de Envfo estimados proporcionados por el SGSN fuente. Esto puede provocar al SGSN objetivo enviar multiples N-PDU de enlace descendente ya recibidas por la MS. No obstante, la MS puede detectar de nuevo las duplicaciones de las N-PDU de enlace descendente dado que el numero de secuencia se incluye en la cabecera de cada PDU de SN-UNITDATA usada para transitar cada N-PDU.
Si tras la llegada a la celda objetivo, la MS envfa a la red un mensaje que proporciona el estado del numero de secuencia de enlace descendente para todos los flujos de paquetes sometidos a traspaso de PS sin perdidas, el SGSN objetivo tendra conocimiento exacto en cuanto a que N-PdU de enlace descendente para comenzar a enviar cada flujo de paquetes. El SGSN objetivo borra todas las N-PDU de enlace descendente reenviadas del SGSN fuente que se reconocen implfcitamente por el estado del numero de secuencia de enlace descendente proporcionado por la MS tras la llegada a la celda objetivo.
Este escenario requiere que el SGSN fuente soporte almacenamiento temporal N-PDU dado que un conjunto mmimo de N-PDU de enlace descendente bajadas al BSS fuente se deben almacenar temporalmente para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas. La cantidad de N-PDU almacenadas temporalmente para un flujo de paquetes dado se puede determinar mediante, por ejemplo, el atributo de retardo asociado con ese flujo de paquetes.
Gestion de estado de enlace ascendente con asistencia del BSS fuente
Cuando el BSS fuente recibe el mensaje de comando de traspaso de PS desde el SGSN fuente detendra en un punto del tiempo el reconocimiento de paquetes de RLC en el enlace ascendente. Cuando esto ocurre enviara un mensaje de estado al SGSN fuente que indica que no se enviaran mas PDU de LLC de enlace ascendente a el. El SGSN fuente puede determinar entonces los numeros de secuencia de las N-PDU de Recepcion para todos los flujos de paquetes de enlace ascendente sometidos a traspaso de PS sin perdidas y los incluye en un mensaje al sGsN objetivo. Despues de la notificacion al SGSN fuente, el BSS fuente enviara el mensaje de comando de traspaso de PS a la Ms.
El mensaje de comando de traspaso de PS puede contener un informe de ACK/NACK de RLC hasta la fecha que permite a la MS determinar que N-PDU se han recibido completamente por la red. La MS iniciara la transmision de enlace descendente tras la llegada a la celda objetivo de la siguiente N-PDU de enlace ascendente que no fue reconocida por las capas inferiores en la celda antigua. Esta N-PDU debena corresponder siempre a la siguiente N-
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PDU de enlace ascendente esperada por el SGSN objetlvo para cada flujo de paquetes sometldo a traspaso de PS sln perdldas.
Alternatlvamente, el mensaje de comando de traspaso de PS no puede Inclulr un Informe ACK/NACK de RLC o cualquler otra Indlcaclon del estado de enlace ascendente que la MS podna usar para determlnar el numero de secuencla N-PDU de Envfo para los flujos de paquetes sometldos a traspaso de PS sln perdldas. La MS Inlclara por lo tanto la transmlslon de enlace ascendente tras la llegada a la celda objetlvo a partlr de la que se estlma la slgulente N-PDU de enlace ascendente que no fue reconoclda por las capas Inferlores en la celda antlgua (fuente). En este caso la prlmera N-PDU envlada por la MS en la nueva celda no puede corresponder a la slgulente N-PDU de enlace ascendente esperada por el SGSN objetlvo. No obstante, dado que el numero de secuencla de las N-PDU se Incluye en la cabecera de cada PDU de SN-UNITDATA usada para transmltlr cada N-PDU el SGSN objetlvo sera capaz de qultar cualquler dupllcaclon.
Para ambas alternatlvas el BSS fuente se consldera que ha proporclonado aslstencla al SGSN fuente en que se envfa un mensaje de estado. El mensaje Indlca que el BSS fuente ha detenldo el reconoclmlento de paquetes de RLC en el enlace ascendente y que no seran reenvladas mas PDU de LLC de enlace ascendente a el.
Gestion de estado de enlace ascendente sin asistencia del BSS fuente
El mensaje de comando de traspaso de PS se puede envlar desde el SGSN fuente al BSS fuente e Incluye el Numero de secuencla de la N-PDu de Recepclon con que la MS debena Inlclar la transmlslon dentro de la celda objetlvo para cada flujo de paquetes de enlace descendente sometldo a traspaso sln perdldas. Esta Informaclon del numero de secuencla se proporclona por el SGSN fuente sln conferlr con el BsS fuente en cuanto a sl ha detenldo o no el reconoclmlento de datos de RLC en el enlace ascendente. Por lo tanto, las PDU de LLC de enlace ascendente adlclonales se pueden reconocer medlante el BSS fuente anterior al mensaje de comando de traspaso de PS que se envfa a la MS y por lo tanto puede provocar un confllcto con el numero de secuencla de la N-PDu de Envfo segun se ve por la MS. En este caso la MS debe aceptar slempre la Informaclon del numero de secuencla de enlace ascendente proporclonada en el mensaje de comando de traspaso de PS sobre la Informaclon del numero de secuencla de enlace ascendente derlvada de la operaclon de rLc local. Esto slgnlflca que la MS debe almacenar temporalmente slempre algunas N-PDu de enlace ascendente que ya han sldo conflrmadas de acuerdo con el RLC. La cantldad de estas N-PDu que necesltan ser almacenadas temporalmente se espera que sea pequeno.
Se deflne un modo de segulmlento de secuenclas, STM, para SNDCP. En STM, las entldades SNDCP en el SGSN y en la MS haran slempre el segulmlento de los numeros de secuencla de las N-PDu de enlace ascendente y enlace descendente que corresponden al SNDCP en LLC-AM. Ademas, en los numeros de secuencla de las G-PDU de enlace ascendente y enlace descendente asoclados con las N-PDu de enlace ascendente y enlace descendente se graban los que corresponden al SNDCP en LLC-AM. Tamblen, en las entldades SNDCP del STM en el SGSN y en la MS haran uso de las PDU de SN-UNITDATA que corresponden al SNDCP en LLC-UM y el SNDCP mantendra la contlnuldad del numero de secuencla cuando el traspaso de PS ocurre a traves del SGSN.
Un caso adlclonal es cuando el comando de traspaso de PS envlado a la MS no Incluye nlngun numero de N-PDu de Recepclon para cualqulera de los flujos de paquetes de enlace ascendente sometldos al traspaso de PS sln perdldas. En este caso la MS usara su conoclmlento local del estado de enlace ascendente el cual puede conduclr a una N-PDu de enlace ascendente dupllcada que se envfa por la MS en la celda nueva (objetlvo). Dado que esta dupllcaclon se borrara por el SGSN objetlvo, dado que la contlnuldad del numero de secuencla de la N-PDu se soporta a traves de las SgSN, ello no sera un problema.
La flgura 3 Ilustra un esbozo de un dlagrama de senallzaclon asoclado con un ejemplo de traspaso de PS. En el ejemplo el LLC opera en modo no reconocldo LLC-UM, Incluso sl la Invenclon es apllcable tamblen en modo reconocldo, LLC-AM.
La senallzaclon de la flgura 3 se Inlcla por una MS que tlene uno o mas flujos de paquetes en curso sometldos a traspaso de PS sln perdldas cuando el BSS fuente determlna que un traspaso de PS se requlere <<1>>. El RLC esta operando en modo reconocldo, el LLC esta operando en modo no reconocldo y el SNDCP esta operando en modo de segulmlento de secuencla, STM. Por ello la numeraclon de secuencla de las N-PDu se gestlona como sl el LLC estuvlera operando en modo reconocldo. Por lo tanto las entldades de SNDCP en la MS y la red tlenen que gestlonar dos parametros de secuencla para cada flujo de paquetes sometldo a traspaso de PS sln perdldas, los numeros de secuencla de las N-PDu de Envfo y de las N-PDu de Recepclon.
En el SNDCP del STM usara las PDU de SN-UNITDATA como con el LLC-UM. Para cada flujo de paquetes sometldo a traspaso de PS sln perdldas el SGSN almacena temporalmente un conjunto de N-PDu de enlace descendente que refleja el atrlbuto de retardo asoclado con ese flujo de paquetes. Como ejemplo no excluslvo las N- PDU reclbldas desde la GGSN se almacenan temporalmente durante la ejecuclon de los ultlmos 500 ms.
El BSS fuente env^a un mensaje de Traspaso de PS Requerldo <<2>> al SGSN fuente.
El SGSN fuente env^a un mensaje de Petlclon de Traspaso de PS Preparado al SGSN objetlvo <<3>>.
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El SGSN objetivo env^a un mensaje de Peticion de Traspaso de PS <<4>> al BSS objetivo. El BSS objetivo preasigna recursos de radio, si estan disponibles, a los flujos requeridos y env^a un mensaje de Reconocimiento de Peticion de Traspaso de PS <<4'>> de vuelta al SGSN objetivo.
El SGSN objetivo env^a un mensaje de Respuesta de Traspaso de PS Preparado al SGSN fuente <<5>>. Este mensaje indica que el SGSN ahora esta listo para recibir datos de enlace descendente reenviados desde el SGSN fuente. Cuando el SGSN fuente recibe el mensaje de Respuesta de Traspaso de PS Preparado <<5>>
- detiene el envfo de datos de enlace descendente al BSS fuente,
- envfa el mensaje de Comando de Traspaso de PS <<6>> al BSS fuente que contiene entre otras cosas el numero de Secuencia de Recepcion de la N-PDU de la siguiente N-PDU de enlace ascendente que se espera sea recibida para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas,
- inicia el reenvfo al SGSN objetivo de todas las N-PDU de enlace descendente almacenadas temporalmente recibidas de la GGSN anterior a la llegada del mensaje de Respuesta de Traspaso de PS Preparado desde el SGSN objetivo, e
- inicia el reenvfo al SGSN objetivo las N-PDU de enlace descendente recibidas de la GGSN despues de la llegada del mensaje de Respuesta de Traspaso de PS Preparado desde el SGSN objetivo <<9>>.
Cada N-PDU de enlace descendente reenviada al SGSN objetivo <<9>> contiene un numero de secuencia de las N- PDU de Envfo asociado y un numero de secuencia del GTP. El SGSN objetivo inicia el almacenamiento temporal de las N-PDU de enlace descendente reenviadas hasta que la MS indica su presencia <<7>> en la celda objetivo enviando un mensaje de Traspaso de PS Completo al sGsN objetivo <<7>>, <<10>>.
Cuando el BSS fuente recibe el Comando de Traspaso de PS <<6>>
- detiene inmediatamente la recepcion y el reconocimiento de datos en el enlace ascendente;
- detiene la transmision de datos de enlace descendente hacia la MS pero puede terminar la transmision en una PDU de LLC Umite sin esperar un reconocimiento;
- envfa un mensaje de Contexto del BSS de Reenvm, el mensaje que no incluye informacion en la cual se han descartado las PDU-LLC de enlace descendente almacenadas temporalmente;
- envfa un Comando de Traspaso de PS <<7>> a la MS ordenando a la MS a una nueva celda objetivo; el mensaje que incluye el numero de secuencia (de enlace ascendente) de la N-PDU de Recepcion de la siguiente N-PDU esperada a ser recibida como se ve por el SGSN fuente para cada flujo de paquetes sometido al traspaso de PS sin perdidas;
Cuando la MS se ha reconfigurado a sf misma y adquirido la sincronizacion en la nueva celda, envfa un mensaje de Traspaso de PS Completo al BSS objetivo <<7'>>. Este mensaje incluye el numero de secuencia de la siguiente N- PDU de enlace descendente esperada a ser recibida (segun se ve por la MS) para cada flujo de paquetes de enlace descendente sometido al traspaso de PS sin perdidas.
El BSS fuente entonces envfa un mensaje de Contexto BSS de Reenvfo <<8>> al SGSN fuente que indica que el BSS ha ordenado la MS a la nueva celda. El mensaje comprende no enviar informacion de estado del almacenador temporal del que el SGSN fuente podna hacer uso para determinar el estado preciso de las N-PDU de enlace descendente transmitidas antes de iniciar el reenvfo de datos al SGSN fuente.
Tras recibir el mensaje de Contexto de BSS de Reenvfo <<8>>, el SGSN fuente determina los valores siguientes para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas y reenvfa esta informacion al SGSN objetivo en el mensaje de Contexto SRNS de Reenvfo <<9>>:
- El numero de secuencia de Envfo de la N-PDU de enlace descendente para la siguiente N-PDU de enlace descendente a ser enviada a la MS,
- El numero de secuencia de la GTP-U de enlace descendente para la siguiente GTP-U T-PDU de enlace descendente a ser transmitida al SGSN objetivo,
- El numero de secuencia de Recepcion de la N-PDU de enlace ascendente para la siguiente N-PDU de enlace ascendente a ser recibida desde la MS, y
- El numero de secuencia de la GTP-U de enlace ascendente para la siguiente GTP-U T-PDU de enlace ascendente a ser enviada desde el SGSN objetivo al GGSN.
Anterior a recibir el mensaje de Respuesta de Traspaso de PS de preparacion <<5>> el SGSN fuente estuvo almacenando temporalmente las N-PDU de enlace descendente de acuerdo con los atributos de retardo de los flujos
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de paquetes sometidos a traspaso de PS sin perdidas. Dado que el mensaje de Contexto BSS de Reenvfo <<8>> recibido desde el BSS fuente no incluye informacion de estado de enlace descendente, el SGSN fuente selecciona los valores para los dos numeros de secuencia de enlace descendente enumerados anteriormente que reflejan la N- PDU de enlace descendente almacenada temporalmente mas antigua para cada uno de los flujos de paquetes sometidos a traspaso de PS sin perdidas. Es decir, se anticipa un escenario de caso peor y se seleccionan los valores correspondientes.
Tras recibir el mensaje de Contexto de SRNS de Reenvfo, el SGSN objetivo env^a un mensaje de Reconocimiento de Contexto de SRnS de Reenvfo <<9'>> de vuelta al SGSN fuente.
Por lo tanto el BSS objetivo envfa un mensaje de Traspaso de PS Completo <<10>> al SGSN objetivo. El mensaje de Traspaso de PS Completo <<10>> incluye el numero de secuencia de la siguiente N-PDU de enlace descendente que se espera sea recibido (segun se ve mediante la MS) para cada flujo de paquetes sometidos a traspaso de PS sin perdidas.
El SGSN objetivo ahora puede comenzar a enviar los datos de enlace descendente almacenados temporalmente comenzando con la siguiente N-PDU de enlace descendente esperada por la MS para cada flujo de paquetes sometidos a traspaso de PS sin perdidas. La informacion de estado de numero de secuencia de enlace descendente proporcionada en el mensaje de Traspaso de PS Completo <<12>> permite al SGSN objetivo:
- borrar todas las N-PDU de enlace descendente reenviadas desde el SGSN fuente que se reconocen implfcitamente por la informacion de estado de numero de secuencia de enlace descendente, e
- ignorar la informacion de estado de numero de secuencia de enlace descendente proporcionada por el SGSN fuente en el mensaje de Contexto SRNS de Reenvfo <<9>>.
El SGSN objetivo envfa un mensaje de Traspaso de PS Completo <<12>> al SGSN fuente, el cual reconoce la terminacion del procedimiento de traspaso respondiendo con un mensaje de Reconocimiento de Traspaso de PS Completo <<12'>> de vuelta al SGSN objetivo. El SGSN objetivo envfa una Peticion de Actualizacion de Contexto de PDP al GGSN <<13>>. La GGSN actualiza sus campos de contexto PDP y devuelve un mensaje de Respuesta de Actualizacion de Contexto PDP <<13'>>. El SGSN inicia Procedimientos de Flujo de Paquetes para liberar recursos en el BSS fuente <<14>>. Finalmente, la MS y el SGSN objetivo realizan el procedimiento de actualizacion del area de encaminamiento <<15>>.
El ejemplo de senalizacion descrito anteriormente en relacion con la figura 3 ilustra un metodo y sistema en que el SGSn fuente dota a la MS con el numero de secuencia de la siguiente N-PDU de enlace ascendente que se espera sea recibida en el Comando de Traspaso de PS <<6>>, <<7>>. (La gestion del estado de enlace ascendente se proporciona sin procesamiento de informacion del BSS fuente.)
La MS dota preferentemente a la red con el numero de secuencia de la siguiente N-PDU de enlace descendente que se espera sea recibida en el mensaje de Traspaso de PS Completo <<7'>>, <<10>>. (La gestion del estado de enlace descendente se proporciona sin procesamiento de informacion del BSS fuente).
Las entidades SNDCP en el SGSN fuente soportan preferentemente algun almacenamiento temporal de las N-PDU de enlace descendente. El SGSN fuente entonces almacena temporalmente una cantidad de N-PDU que corresponden al atributo de retardo del flujo de paquetes asociado. Tras la terminacion de la fase de preparacion del traspaso de PS todas las citadas N-PDU almacenadas temporalmente se pueden reenviar al SGSN objetivo para asegurar que todas las N-PDU reenviadas llegan en el orden correcto. Las N-PDU de enlace descendente recibidas desde el GgSN despues de que la preparacion del traspaso de PS se completa se enviaran al SGSN objetivo despues de que se reenvfen las N-PDU de enlace descendente almacenadas temporalmente. Tras la llegada de la MS a la nueva celda, el SGSN objetivo descubre el estado de enlace descendente de los flujos de paquetes, por ejemplo a traves de la informacion proporcionada en el mensaje de Traspaso de PS Completo <<10>>, comienza la transmision de la N-PDU de enlace descendente adecuada para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas y borra todas las N-PDU de enlace descendente confirmadas impKcitamente recibidas desde el SGSN fuente.
En el STM del SNDCP, las entidades SNDCP en el SGSN objetivo se requerira que soporten algun almacenamiento temporal de las N-PDU de enlace descendente. Esto es necesario ya que la operacion sin perdidas requiere que el SGSN objetivo sea informado de la presencia de la MS en la nueva celda antes de que pueda comenzar la transmision de enlace descendente de los datos por paquetes.
El BSS fuente tambien soporta almacenamiento temporal que le permite la opcion de intentar vaciar los almacenadores temporales de enlace descendente al recibir un Comando de Traspaso de PS <<6>> desde el SGSN fuente.
En el STM del SNDCP, las entidades SNDCP en la MS se requerira almacenar temporalmente las N-PDU de enlace ascendente mas alla del punto en que sus entidades de RLC/MAC asociadas reconocen la transmision completa de cualquier PDU de LLC dada. Esto es necesario para la senalizacion ejemplo en que la gestion del estado de enlace
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ascendente se proporciona sin procesamiento de informacion del BSS fuente. Este almacenamiento temporal permite al BSS fuente la opcion de recepcion continuada de datos de enlace ascendente cuando se intentan vaciar los almacenadores temporales de enlace descendente tras la recepcion de un Comando de Traspaso de PS <<6>> desde el SGSN fuente.
El ejemplo descrito en relacion con la figura 3 es solo un ejemplo. Ilustra, por ejemplo, el SGSN fuente y el SGSN objetivo como entidades separadas (traspaso de PS entre SGSN). No obstante, la invencion tambien cubre el traspaso de PS dentro del SGSN entre estaciones base. Tambien, en la figura 3 se ilustra la senalizacion para una tecnologfa de acceso radio, RAT, unica. Sin embargo, los mismos principios son validos tambien para traspaso de PS entre RAT, tal como para el traspaso de PS entre estaciones base de GERAN y UTRAN respectivamente.
La figura 4 ilustra un diagrama de bloques simplificado de una estacion movil. La estacion movil comprende medios de procesamiento << d ms>> que operan de acuerdo con uno o mas protocolos para comunicar unidades de datos de protocolo como se describio anteriormente. Los medios de recepcion <<Rms>> reciben informacion de la red de comunicaciones a la cual esta conectada la estacion movil. Los medios de recepcion estan conectados a los medios de procesamiento << d ms>> y reciben, por ejemplo, informacion de la red de comunicaciones en la siguiente unidad de datos de protocolo de enlace ascendente esperada en el traspaso. Los medios de almacenamiento temporal <<Bms>> almacenan temporalmente las unidades de datos de protocolo de enlace ascendente, N-PDU, como se describio anteriormente.
La figura 5 visualiza esquematicamente un diagrama de bloques de un nodo de soporte, tal como un Nodo de Soporte GPRS de Servicio, SGSN. El nodo de soporte comprende medios de procesamiento << d ms>> que operan
de acuerdo con uno o mas protocolos para comunicar datos de paquetes conmutados como se describio anteriormente. Los medios de recepcion <<Rsn>> reciben unidades de datos de protocolo desde una o mas estaciones moviles respectivas en la siguiente unidad de datos de protocolo de enlace descendente esperada, N- PDU. Los medios de transmision <<Tsn>> transmiten unidades de datos de protocolo a una o mas estaciones moviles que estan comunicando datos de paquetes conmutados sobre el sGsN. Los medios de almacenador temporal <<Bsn>> almacenan temporalmente las N-PDU de enlace descendente.
La figura 6 representa un diagrama de bloques esquematico de una entidad de estacion base. La entidad de estacion base comprende medios de recepcion <<Rbs>>, medios de transmision <<Tbs>> y medios de almacenador temporal <<Bbs>>. Los medios de recepcion <<Rbs>> que reciben uno o mas comandos de cambio de estacion base segun se decida por la red a la cual esta conectada la entidad de estacion base. Tambien, reciben medios de recepcion <<Rd,bs>> que no son necesariamente identicos a los medios de recepcion <<Rbs>>, reciben los datos de enlace ascendente de una o mas estaciones moviles que comunican datos de paquetes conmutados a traves de la entidad de estacion base. Los medios de transmision <Tbs>> transmiten unidades de datos de protocolo a una o mas estaciones moviles que comunican datos de paquetes conmutados a traves de la entidad de estacion base.
Una persona experta en la tecnica rapidamente entiende que las propiedades de un SGSN, un GGSN, un BSS, una estacion base o una MS son de caracter general. El uso de conceptos tales como SGSN o MS dentro de esta solicitud de patente no se pretende que limiten la invencion solamente a dispositivos asociados con estos acronimos. Se refiere a todos los dispositivos que funcionan de la misma manera, o que es obvio adaptar a la misma por una persona experta en la tecnica, en relacion con la invencion. Como ejemplo no exclusivo explfcito la invencion se refiere a un equipo movil sin un modulo de identidad de abonado, SIM, asf como a estaciones moviles que incluyen uno o mas SIM. Ademas, los protocolos y capas se refieren en estrecha relacion a terminolog^a GPRS, UMTS e Internet. No obstante, esto no excluye la aplicabilidad de la invencion en otros sistemas con otros protocolos y capas se funcionalidad similar.
La invencion no se pretende que este limitada solamente a las realizaciones descritas en detalle anteriormente. Se pueden hacer cambios y modificaciones dentro de alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

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    reivindicaciones
    1. Un metodo realizado en una estacion movil (MS) para el cambio de estacion base en una red de radio celular desde una celda fuente a una celda objetivo, en el que la red de radio celular transfiere comunicaciones de paquetes conmutados entre la estacion movil y la red, caracterizado el metodo por el paso de:
    - tras la llegada de la estacion movil a una celda objetivo, iniciar la transmision de enlace ascendente desde el siguiente paquete de enlace ascendente de la capa de red que no fue reconocido en la celda fuente.
    en el que la estacion movil recibe reconocimientos de paquetes de capas inferiores en la celda fuente desde la estacion de base fuente, y
    en el que la estacion movil inicia la transmision de enlace ascendente en la celda objetivo desde el siguiente paquete de enlace ascendente de la capa de red que no fue reconocido por las capas inferiores a la estacion movil en la celda fuente.
  2. 2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que las comunicaciones de paquetes conmutados son un flujo de paquetes sin perdidas.
  3. 3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que el cambio de estacion base implica un traspaso de paquetes conmutados sin perdidas para el flujo de paquetes sin perdidas.
  4. 4. Una estacion base (MS) adaptada para el cambio de estacion base en una red de radio celular desde una celda fuente a una celda objetivo, en la que la red radio celular esta dispuesta para transferir las comunicaciones de paquetes conmutados entre la estacion movil y la red, caracterizada la estacion movil por:
    - medios dispuestos, tras la llegada de la estacion movil a una celda objetivo, para iniciar la transmision de enlace ascendente desde el siguiente paquete de enlace ascendente de la capa de red que no fue reconocido en la celda fuente.
    en la que la estacion movil se adapta para recibir reconocimientos de paquetes de capas inferiores en la celda fuente desde la estacion de base fuente, y
    en la que la estacion movil se adapta para iniciar la transmision de enlace ascendente en la celda objetivo desde el siguiente paquete de enlace ascendente de la capa de red que no fue reconocido por las capas inferiores a la estacion movil en la celda fuente.
  5. 5. La estacion movil de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que las comunicaciones de paquetes conmutados son un flujo de paquetes sin perdidas.
  6. 6. La estacion movil de acuerdo con la reivindicacion 5, en la que el cambio de la estacion base implica un traspaso de paquetes conmutados sin perdidas para el flujo de paquetes sin perdidas.
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