ES2597704T3 - 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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ES2597704T3
ES2597704T3 ES12153596.7T ES12153596T ES2597704T3 ES 2597704 T3 ES2597704 T3 ES 2597704T3 ES 12153596 T ES12153596 T ES 12153596T ES 2597704 T3 ES2597704 T3 ES 2597704T3
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Gunnar Mildh
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Abstract

Un método realizado por una estación móvil para un cambio de estación base, transfiriendo la estación base comunicaciones de paquetes conmutados entre la estación móvil y un nodo de soporte, el cambio de estación base es de tipo sin pérdidas que permite un cambio de estación base sin pérdidas de comunicaciones de paquetes conmutados en modo no reconocido entre la estación base y el nodo de soporte, caracterizado porque el método comprende la etapa de enviar al nodo de soporte un mensaje que proporciona el estado del número de secuencia de enlace descendente para todos los flujos de paquetes sometidos a traspaso de paquetes conmutados sin pérdidas tras la llegada a una célula de destino.

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 especificamente 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 Fisica, TS 25.322 v3.5.0 del 3GPP, 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
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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,
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 Especificaciones 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 lu, 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 lu 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 envia 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 Asincrono, 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 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 Asincrono, ABM, y proporciona un servicio fiable con entrega en orden.
La solicitud de patente europea EP 1318691 describe un metodo para informar al SGSN sobre una operacion de cambio de celula de la estacion movil en el GPRS.
La solicitud internacional de patente WO 03032672 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 internacional de patente WO 0079808 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.
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La solicitud internacional de patente WO 02085048 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 envfa 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 EE.UU. US 20010019544 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 temporal en respuesta a una actualizacion de area de encaminamiento entre los SGSN.
La solicitud de patente europea EP 1345463 revela el almacenamiento temporal de paquetes TCP en un nodo movil durante el traspaso. Tambien el documento WO 03/107693 describe un metodo que proporciona transmision sin perdidas sin cargar a un usuario para los mismos datos multiples veces.
La figura 2 ilustra esquematicamente algunos elementos de red implicados en el traspaso de paquetes conmutados. Un SGSN de origen <<SGSN de origen>> conectado a un GSN pasarela <<GGSN>> soporta trafico de datos a una estacion movil <<MS>> a traves de un subsistema de estacion base de origen <<BBS de origen>>. 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 de destino <<BBS de destino>> soportado por un SGSN de destino <<SGSN de destino>>.
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 celula, por ejemplo los servicios de habla. Para traspaso con perdidas los datos de enlace descendente se duplican tfpicamente por el SGSN de origen y se envfan tanto al BSS de origen para transmision adicional a la estacion movil en la celula actual, como al SGSN de destino <<SGSN de destino>>.
El lado de destino (BSS/SGSN) puede o bien descartar los datos reenviados hasta que la MS ha indicado su presencia en la celula de destino o bien, a ciegas, enviar los datos sin informacion disponible de si la MS esta presente o no en la celula de destino. En caso de enviar los datos a ciegas, se ha ordenado a la estacion movil realizar el traspaso y se ha sincronizado hacia la celula de destino, 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 los 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 los paquetes de datos enviados al BSS de origen desde el SGSN de origen se descarten en el BSS de origen cuando una estacion movil se traspasa desde el BSS de origen al BSS de destino. Las perdidas tambien se produciran si por ejemplo los paquetes de datos enviados a la MS a traves del SGSN de destino y el BSS de destino 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 caracterfsticas tfpicas de un traspaso sin perdidas se basan actualmente en los 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 de origen al SGSN de destino. El SGSN de destino almacena temporalmente los datos de enlace descendente hasta que la estacion movil ha indicado su presencia en la celula de destino. 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 los mensajes de senalizacion del traspaso permitiendo el conocimiento preciso de donde se deberfa reanudar la transmision de datos despues del traspaso.
Sumario de la invencion
De acuerdo con la invencion se proporciona un traspaso sin perdidas mejorado segun se establece en las reivindicaciones anexas.
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 los 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
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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.
De acuerdo con la invencion, se proporciona un metodo realizado por una estacion movil de acuerdo con la reivindicacion 1 y se proporciona una estacion movil de acuerdo con la reivindicacion 5.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 ilustra las capas de protocolo para el modo A/Gb de GERAN (Red de Acceso acuerdo con la tecnica anterior.
La figura 2 ilustra esquematicamente algunos elementos de red implicados en el traspaso de
La figura 3 ilustra un esbozo de un diagrama de senalizacion asociado con un traspaso de con un modo de la invencion.
Descripcion de realizaciones preferidas
Para manejar el traspaso de servicios de paquetes que requieren un minimo de perdida de paquetes es posible actualmente operar tanto los 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 los 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 plano de control, y por lo tanto entrega menos ancho de banda disponible para la carga util del plano de usuario.
Los servicios de secuenciamiento de hoy en dia se implementan normalmente operando el RLC en modo reconocido y el LLC/SNDCP en modo no reconocido, lo 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 celula 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 celula de radio tanto dentro de la GERAN como entre la GERAN y la UTRAN.
Para minimizar el retardo potencial y el sobredimensionamiento adicional que provocaria si se operan los protocolos LLC/SNDCP en modo reconocido, para todos los flujos de paquetes sometidos a traspaso de paquetes conmutados, traspaso de PS, sin perdidas y para cumplir con los principios usados para transferencia de datos sin perdidas en UTRAN, se identifican las siguientes implementaciones:
- nuevo modo de operacion para SNDCP
- gestion de estado de enlace descendente con/sin asistencia del BSS de origen, y
- gestion de estado de enlace ascendente con/sin asistencia del BSS de origen.
Preferiblemente, estan combinados. La perdida de paquetes durante el traspaso se minimiza sin requerir a los 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 Envio 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
Radio GSM-EDGE), de
paquetes conmutados. PS ejemplo de acuerdo
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mantendra un numero de Secuencia de Envfo de N-PDU y de Recepcion y tambien los 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 reenvia desde el SGSN de origen al SGSN de destino de manera que un motor de SNDCP iniciado en el SGSN de destino pueda mantener la continuidad del numero de secuencia con el motor de SNDCP usado en el SGSN de origen. El numero de secuencia de la N-PDU de enlace descendente y los numeros de la T-PDU del GTP de enlace descendente se proporcionan junto con cada N-PDU reenviada desde el SGSN de origen al SGSN de destino.
Gestion del estado del enlace descendente con asistencia del BBS de origen
Los datos de LLC de enlace descendente almacenados temporalmente en el BSS de origen 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 envia el mensaje de comando de traspaso de PS a la MS se puede borrar y enviar de vuelta un mensaje de estado al SGSN de origen diciendo cuantas PDU de LLC fueron borradas para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas.
Alternativamente, el mensaje de estado enviado desde el BSS de origen al SGSN de origen podria proporcionar partes de las PDU de LLC borradas, 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 de origen y transmitidas al BSS de origen como las PDU de LLC segmentadas o bien se devolveran explicitamente al SGSN de origen o bien se referenciaran de tal forma que permita al SGSN de origen 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 de origen se reenvian entonces en un mensaje al SGSN de destino. Tras la llegada de la MS a la celula de destino el SGSN de destino 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 de destino se basa en el numero de secuencia usado por el SGSN de origen y se incluye en la cabecera de cada N-PDU enviada desde el SGSN de destino.
Para esta implementacion se requiere que el SGSN de origen soporte almacenamiento temporal de las N-PDU si las N-PDU de enlace descendente van a ser reenviadas al SGSN de destino en su orden correcto o el BSS de origen envia un mensaje de estado que no contiene las PDU de LLC completas. Si el SGSN de destino puede aceptar las N-PDU que estan fuera de servicio y el mensaje de estado enviado por el BSS de origen contiene las PDU de LLC completas entonces el SGSN de origen no necesita soportar almacenamiento temporal de las N-PDU.
Gestion de estado de enlace descendente sin asistencia del BSS de origen
En esta realizacion el SGSN de origen 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 de destino.
Los almacenadores temporales del BSS de origen 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 de origen envia el mensaje de comando de traspaso de PS a la MS. El BSS de origen envia el mensaje de comando de traspaso de PS a la MS. A partir de entonces envia un mensaje de estado de vuelta al SGSN de origen 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 la celula de destino, la MS no envia 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 de destino no tiene opcion excepto usar los numeros de secuencia de las N-PDU de Envfo estimados proporcionados por el SGSN de origen. Esto puede provocar al SGSN de destino 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.
De acuerdo con la invencion, tras la llegada a la celula de destino, la MS envia 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 de destino tendra conocimiento exacto en cuanto a que N-PDU de enlace descendente para comenzar a enviar cada flujo de paquetes. El SGSN de destino borra todas las N-PDU de enlace descendente reenviadas del SGSN de origen que se reconocen implicitamente por el estado del numero de secuencia de enlace descendente proporcionado por la MS tras la llegada a la celula de destino.
La realizacion requiere que el SGSN de origen soporte almacenamiento temporal N-PDU dado que un conjunto minimo de N-PDU de enlace descendente bajadas al BSS de origen se deben almacenar temporalmente para cada
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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 de origen
Cuando el BSS de origen recibe el mensaje de comando de traspaso de PS desde el SGSN de origen 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 de origen que indica que no se enviaran mas PDU de LLC de enlace ascendente a el. El SGSN de origen 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 de destino. Despues de la notificacion al SGSN de origen, el BSS de origen 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 celula de destino de la siguiente N-PDU de enlace ascendente que no fue reconocida por las capas inferiores en la celula antigua. Esta N-PDU deberia corresponder siempre a la siguiente NPDU de enlace ascendente esperada por el SGSN de destino para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas.
Alternativamente, el mensaje de comando de traspaso de PS no puede incluir un informe ACK/NACK de RLC o cualquier otra indicacion del estado de enlace ascendente que la MS podria usar para determinar el numero de secuencia N-PDU de Envio para los flujos de paquetes sometidos a traspaso de PS sin perdidas. La MS iniciara por lo tanto la transmision de enlace ascendente tras la llegada a la celula de destino a partir de la que se estima la siguiente N-PDU de enlace ascendente que no fue reconocida por las capas inferiores en la celula antigua (de origen). En este caso la primera N-PDU enviada por la MS en la nueva celula no puede corresponder a la siguiente N-PDU de enlace ascendente esperada por el SGSN de destino. No obstante, dado que el numero de secuencia de las N-PDU se incluye en la cabecera de cada PDU de SN-UNITDATA usada para transmitir cada N-PDU el SGSN de destino sera capaz de quitar cualquier duplicacion.
Para ambas alternativas el BSS de origen se considera que ha proporcionado asistencia al SGSN de origen en que se envia un mensaje de estado. El mensaje indica que el BSS de origen ha detenido el reconocimiento de paquetes de RLC en el enlace ascendente y que no seran reenviadas mas PDU de LLC de enlace ascendente a el.
Gestion de estado de enlace ascendente sin asistencia del BSS de origen
El mensaje de comando de traspaso de PS se puede enviar desde el SGSN de origen al BSS de origen e incluye el Numero de secuencia de la N-PDU de Recepcion con que la MS deberia iniciar la transmision dentro de la celula de destino para cada flujo de paquetes de enlace descendente sometido a traspaso sin perdidas. Esta informacion del numero de secuencia se proporciona por el SGSN de origen sin conferir con el BSS de origen en cuanto a si ha detenido o no el reconocimiento de datos de RLC en el enlace ascendente. Por lo tanto, las PDU de LLC de enlace ascendente adicionales se pueden reconocer mediante el BSS de origen anterior al mensaje de comando de traspaso de PS que se envia a la MS y por lo tanto puede provocar un conflicto con el numero de secuencia de la N- PDU de Envio segun se ve por la MS. En este caso la MS debe aceptar siempre la informacion del numero de secuencia de enlace ascendente proporcionada en el mensaje de comando de traspaso de PS sobre la informacion del numero de secuencia de enlace ascendente derivada de la operacion de RLC local. Esto significa que la MS debe almacenar temporalmente siempre algunas N-PDU de enlace ascendente que ya han sido confirmadas de acuerdo con el RLC. La cantidad de estas N-PDU que necesitan ser almacenadas temporalmente se espera que sea pequeno.
Se define un modo de seguimiento de secuencias, STM, para SNDCP. En STM, las entidades SNDCP en el SGSN y en la MS haran siempre el seguimiento de los numeros de secuencia de las N-PDU de enlace ascendente y enlace descendente que corresponden al SNDCP en LLC-AM. Ademas, en los numeros de secuencia de las G-PDU de enlace ascendente y enlace descendente asociados con las N-PDU de enlace ascendente y enlace descendente se graban los que corresponden al SNDCP en LLC-AM. Tambien, en las entidades 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 continuidad del numero de secuencia cuando el traspaso de PS ocurre a traves del SGSN.
Un caso adicional es cuando el comando de traspaso de PS enviado a la MS no incluye ningun numero de N-PDU de Recepcion para cualquiera de los flujos de paquetes de enlace ascendente sometidos al traspaso de PS sin perdidas. En este caso la MS usara su conocimiento local del estado de enlace ascendente el cual puede conducir a una N-PDU de enlace ascendente duplicada que se envia por la MS en la celula nueva (de destino). Dado que esta duplicacion se borrara por el SGSN de destino, dado que la continuidad del numero de secuencia de la N-PDU se soporta a traves de las SGSN, ello no sera un problema.
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La figura 3 ilustra un esbozo de un diagrama de senalizacion asociado con un ejemplo de traspaso de PS. En el ejemplo el LLC opera en modo no reconocido LLC-UM.
La senalizacion de la figura 3 se inicia por una MS que tiene uno o mas flujos de paquetes en curso sometidos a traspaso de PS sin perdidas cuando el BSS de origen determina que un traspaso de PS se requiere <<1>>. El RLC esta operando en modo reconocido, el LLC esta operando en modo no reconocido y el SNDCP esta operando en modo de seguimiento de secuencia, STM. Por ello la numeracion de secuencia de las N-PDU se gestiona como si el LLC estuviera operando en modo reconocido. Por lo tanto las entidades de SNDCP en la MS y la red tienen que gestionar dos parametros de secuencia para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas, los numeros de secuencia de las N-PDU de Envio y de las N-PDU de Recepcion.
En el SNDCP del STM usara las PDU de SN-UNITDATA como con el LLC-UM. Para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas el SGSN almacena temporalmente un conjunto de N-PDU de enlace descendente que refleja el atributo de retardo asociado con ese flujo de paquetes. Como ejemplo no exclusivo las N- PDU recibidas desde la GGSN se almacenan temporalmente durante la ejecucion de los ultimos 500 ms.
El BSS de origen envia un mensaje de Traspaso de PS Requerido <<2>> al SGSN de origen.
El SGSN de origen envia un mensaje de Peticion de Traspaso de PS Preparado al SGSN de destino <<3>>.
El SGSN de destino envia un mensaje de Peticion de Traspaso de PS <<4>> al BSS de destino. El BSS de destino preasigna recursos de radio, si estan disponibles, a los flujos requeridos y envia un mensaje de Reconocimiento de Peticion de Traspaso de PS <<4’>> de vuelta al SGSN de destino.
El SGSN de destino envia un mensaje de Respuesta de Traspaso de PS Preparado al SGSN de origen <<5>>. Este mensaje indica que el SGSN ahora esta listo para recibir datos de enlace descendente reenviados desde el SGSN de origen. Cuando el SGSN de origen recibe el mensaje de Respuesta de Traspaso de PS Preparado
- detiene el envio de datos de enlace descendente al BSS de origen,
- envia el mensaje de Comando de Traspaso de PS <<6>> al BSS de origen 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 reenvio al SGSN de destino 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 de destino, e
- inicia el reenvio al SGSN de destino 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 de destino <<9>>.
Cada N-PDU de enlace descendente reenviada al SGSN de destino <<9>> contiene un numero de secuencia de las N-PDU de Envio asociado y un numero de secuencia del GTP. El SGSN de destino inicia el almacenamiento temporal de las N-PDU de enlace descendente reenviadas hasta que la MS indica su presencia <<7>> en la celula de destino enviando un mensaje de Traspaso de PS Completo al SGSN de destino <<7>>, <<10>>.
Cuando el BSS de origen 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 limite sin esperar un reconocimiento;
- envia un mensaje de Contexto del BSS de Reenvio, el mensaje que no incluye informacion en la cual se han descartado las PDU-LLC de enlace descendente almacenadas temporalmente;
- envia un Comando de Traspaso de PS <<7>> a la MS ordenando a la MS a una nueva celula de destino; 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 de origen para cada flujo de paquetes sometido al traspaso de PS sin perdidas;
Cuando la MS se ha reconfigurado a si misma y adquirido la sincronizacion en la nueva celula, envia un mensaje de Traspaso de PS Completo al BSS de destino <<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.
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El BSS de origen entonces envfa un mensaje de Contexto BSS de Reenvio <<8>> al SGSN de origen que indica que el BSS ha ordenado la MS a la nueva celula. El mensaje comprende no enviar informacion de estado del almacenador temporal del que el SGSN de origen podria hacer uso para determinar el estado preciso de las N-PDU de enlace descendente transmitidas antes de iniciar el reenvio de datos al SGSN de origen.
Tras recibir el mensaje de Contexto de BSS de Reenvio <<8>>, el SGSN de origen determina los valores siguientes para cada flujo de paquetes sometido a traspaso de PS sin perdidas y reenvia esta informacion al SGSN de destino en el mensaje de Contexto SRNS de Reenvio <<9>>:
- el numero de secuencia de envio 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 de destino,
- 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 de destino al GGSN.
Anterior a recibir el mensaje de Respuesta de Traspaso de PS de preparacion <<5>> el SGSN de origen estuvo almacenando temporalmente las N-PDU de enlace descendente de acuerdo con los atributos de retardo de los flujos de paquetes sometidos a traspaso de PS sin perdidas. Dado que el mensaje de Contexto BSS de Reenvio <<8>> recibido desde el BSS de origen no incluye informacion de estado de enlace descendente, el SGSN de origen 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 Reenvio, el SGSN de destino envfa un mensaje de Reconocimiento de Contexto de SRNS de Reenvio <<9’>> de vuelta al SGSN de origen.
Por lo tanto el BSS de destino envfa un mensaje de Traspaso de PS Completo <<10>> al SGSN de destino. 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 de destino 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 de destino:
- borrar todas las N-PDU de enlace descendente reenviadas desde el SGSN de origen que se reconocen implicitamente 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 de origen en el mensaje de Contexto SRNS de Reenvio <<9>>.
El SGSN de destino envfa un mensaje de Traspaso de PS Completo <<12>> al SGSN de origen, 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 de destino. El SGSN de destino 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 de origen <<14>>. Finalmente, la MS y el SGSN de destino 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 de origen 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 de origen.)
La MS dota preferiblemente 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 de origen).
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Las entidades SNDCP en el SGSN de origen soportan preferiblemente algun almacenamiento temporal de las N- PDU de enlace descendente. El SGSN de origen 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 de destino 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 de destino despues de que se reenvien las N-PDU de enlace descendente almacenadas temporalmente. Tras la llegada de la MS a la nueva celula, el SGSN de destino 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 implicitamente recibidas desde el SGSN de origen.
En el STM del SNDCP, las entidades SNDCP en el SGSN de destino 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 de destino sea informado de la presencia de la MS en la nueva celula antes de que pueda comenzar la transmision de enlace descendente de los datos por paquetes.
El BSS de origen tambien soporta almacenamiento temporal que le permite la opcion de intentar vaciar los almacenadores temporales de enlace descendente al recibir un Comando de T raspaso de PS <<6>> desde el SGSN de origen.
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 ascendente se proporciona sin procesamiento de informacion del bSs de origen. Este almacenamiento temporal permite al BSS de origen 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 de origen.
El ejemplo descrito en relacion con la figura 3 es solo un ejemplo. Ilustra, por ejemplo, el SGSN de origen y el SGSN de destino 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 tecnologia 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 de acuerdo con la invencion. La estacion movil comprende medios de procesamiento <<^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 <<^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, implicado en el metodo de acuerdo con la invencion. El nodo de soporte comprende medios de procesamiento <<^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 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 explicito la invencion se refiere a un equipo movil sin un modulo de identidad de abonado, SIM, asi como a estaciones moviles que incluyen uno o mas SIM. Ademas, los protocolos y capas se refieren en estrecha relacion a terminologia GPRS, UMTS e 5 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 sin salir de la invencion. Cubre todas las modificaciones dentro del alcance 10 de las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

  1. 5
    10
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    35
    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo realizado por una estacion movil para un cambio de estacion base, transfiriendo la estacion base comunicaciones de paquetes conmutados entre la estacion movil y un nodo de soporte, el cambio de estacion base es de tipo sin perdidas que permite un cambio de estacion base sin perdidas de comunicaciones de paquetes conmutados en modo no reconocido entre la estacion base y el nodo de soporte, caracterizado porque el metodo comprende la etapa de enviar al nodo de soporte un mensaje que proporciona el estado del numero de secuencia de enlace descendente para todos los flujos de paquetes sometidos a traspaso de paquetes conmutados sin perdidas tras la llegada a una celula de destino.
  2. 2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el mensaje de estado enviado al nodo de soporte comprende informacion sobre cuantas unidades de datos de protocolo de control de enlace logico, PDU de LLC, se han borrado.
  3. 3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque el mensaje de estado proporciona parte de una o mas PDU de LLC borradas.
  4. 4. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado porque el mensaje de estado proporciona la cabecera de una o mas PDU de LLC borradas.
  5. 5. Una estacion movil configurada para el cambio de estacion base, en la que la estacion base esta dispuesta para transferir comunicaciones de paquetes conmutados entre la estacion movil y un nodo de soporte, y el cambio de estacion base es de tipo sin perdidas que permite un cambio de estacion base sin perdidas de comunicaciones de paquetes conmutados en modo no reconocido entre la estacion movil y el nodo de soporte, caracterizada porque la estacion movil comprende medios para enviar al nodo de soporte un mensaje que proporciona el estado del numero de secuencia de enlace descendente para todos los flujos de paquetes sometidos a traspaso de paquetes conmutados sin perdidas tras la llegada a una celula de destino.
  6. 6. La estacion movil de acuerdo con la reivindicacion 5, en la que el mensaje de estado enviado al nodo de soporte comprende informacion sobre cuantas unidades de datos de protocolo de control de enlace logico, PDU de LLC, se han borrado.
  7. 7. La estacion movil de acuerdo con la reivindicacion 6, en la que el mensaje de estado proporciona parte de una o mas PDU de LLC borradas.
  8. 8. La estacion movil de acuerdo con la reivindicacion 7, en la que el mensaje de estado proporciona la cabecera de una o mas PDU de LLC borradas.
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