FI100571B - Asynkroninen datansiirtomenetelmä ja -järjestely - Google Patents

Description

100571

Asynkroninen datansiirtomenetelmä ja -järjestely

Keksinnön kohteena on asynkroninen datansiirto tietoliikennejärjestelmässä, erityisesti tapauksessa, 5 jossa liikennekanavan maksimidatanopeus on yhtä suuri kuin yksi käyttäjädatanopeus pääterajapinnassa.

Matkaviestinjärjestelmillä tarkoitetaan yleisesti erilaisia tietoliikennejärjestelmiä, jotka mahdollistavat henkilökohtaisen langattoman tiedonsiirron tilaajien 10 liikkuessa järjestelmän alueella. Tyypillinen matkaviestinjärjestelmä on maanpinnalle rakennettu yleinen matkaviestinverkko PLMN (Public Land Mobile Network). PLMN käsittää matkaviestinverkon palvelualueelle sijoitettuja kiinteitä radioasemia (tukiasemia), joiden radiopeitto-15 alueet (solut) muodostavat yhtenäisen solukkoverkon.

Tukiasema tarjoaa solussa radiorajapinnan (ilmarajapin-nan), jonka kautta matkaviestin voi kommunikoida PLMN:n kanssa. Koska matkaviestimet voivat liikkua verkossa ja niillä on pääsy (access) PLMN-verkkoon minkä tahansa 20 tukiaseman kautta, PLMN-verkkoihin on kehitetty monimutkaisia ratkaisuja matkaviestintilaajien tilaajatietojen hallintaan, autentikointiin, sijainninhallintaan, hand-overeihin (tukiaseman vaihto puhelun aikana), jne. Lisäksi niihin on kehitetty tukemaan tavanomaisten puhepu- ··· · 25 heluiden (puhepalvelu) lisäksi muun informaation siir- • · : toa, kuten data, telefax, videokuva, jne. Nämä uudet • I» v : palvelut ovat vaatineet merkittävän määrän kehitystyötä sekä uusia ratkaisuja verkoissa.

Toinen matkaviestinjärjestelmien osa-alue ovat 30 s a t e 11Ϊ i tt ipoh j ais et matkaviestinpalvelut. Satelliitti- järjestelmässä radiopeitto aikaansaadaan, maanpinnalle • · · ’ sijoitettujen tukiasemien sijasta, satelliiteilla, jotka ... ovat maata kiertävällä radalla ja välittävät radiosig- : naaleja matkaviestinten (tai käyttäjäpäätteiden UT) ja .'. : 35 maa-asemien LES (Land Earth Station) välillä. Satellii- 2 100571 tin keila muodostaa maanpinnalle peittoalueen, solun. Yksittäisten satelliittien peitot järjestetään muodostamaan yhtenäinen peitto siten, että matkaviestin on aina ainakin yhden satelliitin peittoalueella. Tarvittavien 5 satelliittien määrä riippuu halutusta peitosta. Täydellinen peitto maapallon pinnalle voisi vaatia esim. 10 satelliittia.

Tilaajien liikkuvuus edellyttää satelliittimatka-viestinjärjestelmissä samantyyppisiä ratkaisuja kuin 10 PLMN-verkoissa, ts. matkaviestintilaajien tilaajatietojen hallintaa, autentikointia, sijainninhallintaa, hand-overeita, jne. Lisäksi niiden tulisi tukea samantyyppisiä palveluita kuin PLMN:t.

Eräs tapa toteuttaa nämä vaatimukset satelliitti-15 matkaviestinjärjestelmissä on käyttää valmiita PLMN- verkkojen ratkaisuja. Periaatteessa tämä lähestymistapa on hyvin suoraviivainen, koska pelkistetysti satelliittijärjestelmää voidaan rinnastaa matkaviestinjärjestelmän tukiasemajärjestelmään, jolla on erilainen radiora-20 japinta. Toisin sanoen on mahdollista käyttää perinteistä PLMN-verkon infrastruktuuria, jossa tukiasemajärjes-telmä(t) on satelliittijärjestelmä. Tällöin sama verkkoinfrastruktuuri voisi periaatteessa jopa sisältää sekä perinteisiä PLMN-tukiasemajärjestelmiä että satelliitti- ♦ ♦· · 25 "tukiasemajärjestelmiä".

• · : PLMN-infrastruktuurin ja satelliittijärjestelmän ·»« : yhteensovittamisessa on kuitenkin monia käytännön ongel mia. Eräs hakijan havaitsema ongelma liittyy siihen, että PLMN-verkon liikennekanava ja satelliittijärjestel-30 män "radiorajapinnan" liikennekanava eroavat merkittä-västi toisistaan. Tarkastellaan esimerkkiä, jossa PLMN- • · · *;* ’ verkko on yleiseurooppalainen digitaalinen matkaviestin- järjestelmä GSM (Global System for Mobile Communication) : ja satelliittimatkaviestinjärjestelmä on Inmarsat-P, . . : 35 jota ollaan juuri kehittämässä.

li 100571 > 3 GSM-järjestelmän liikennekanava tukee datansiirtoa käyttäjänopeuksilla 2400, 4800, 7200 ja 9600 bit/s. Tulevaisuudessa suurinopeuksiset datapalvelut (HSCSD =

High speed circuit switched data), joissa käytetään kah-5 ta tai useampaa liikennekanavaa radiorajapinnassa (multi-slot access), tukevat myös suurempia käyttäjänopeuk-sia (14400 bit/s, 19600 bit/s,...). Yhden liikenne- kanavan muodostama datayhteys on V.110-nopeussovitettu. V.llO-yhteys on alunperin ISDN-teknologiaa (Integrated 10 Services Digital Network) varten kehitetty digitaalinen siirtokanava, joka sovittautuu V.24-rajapintaan. V.110-kehyksissä siirretään molempiin suuntiin käyttäjädatan lisäksi myös päätelaiterajapinnan statusinformaatiota (V.24 liitännän ohjaussignaaleja), kuten CT105 (RTS=rea-15 dy to send), CT108 (DTR=data terminal ready), CT106 (CTS=clear to send), CT107 (DSR=data set ready) ja CT109 (CD=Data carrier detect). Lisäksi monikanavaisessa transparentissa HSCSD-datapalvelussa on lisäksi tarpeen siirtää alikanavien välistä synkronointi-informaatiota.

20 Liikennekanavalla käytetään kanavakoodausta, jolla pyritään vähentämään siirtovirheiden vaikutusta. Kanavakoodaus ja yllä mainittu lisäinformaatio nostavat bit-tinopeuden radiorajapinnassa suuremmaksi kuin varsinainen käyttäjänopeus. Käyttäjänopeuksia 2400, 4800 ja 9600 ··· · 25 bit/s vastaavat radiorajapinnan nopeudet ovat 3600, 6000 • · : ja 12000 bit/s.

*·· V · Satelliittijärjestelmässä Inmarsat-P vaatimuksena on, että yhdessä liikennekanavassa voidaan siirtää stan- ·*·.. dardit datanopeudet aina 4800 bit/s asti (esim. 1200, 30 2400, 4800 bit/s) ja että standardit datanopeudet, jotka ovat suurempia kuin 4800 bit/s (esim. 9600,14400, 19200 • « · *·* bit/s, jne), voidaan siirtää käyttäen useita rinnakkai- siä liikennekanavia, kuten GSM-järjestelmän HSCSD-palve-lussa.

.·. : 35 Inmarsat-P-satelliittijärjestelmässä yhden lii- 4 100571 kennekanavan datanopeus radiorajapinnassa on enintään 4800 bit/s, mikä on sama kuin käyttäjädatanopeus 4800 bit/s pääterajapinnassa. Kahta liikennekanavaa käyttävässä datapalvelussa datanopeus radiorajapinnassa on 5 sama kuin käyttäjädatanopeus 9600 bit/s pääterajapinnassa. Ongelma syntyy kuitenkin siitä, että käyttäjädatan lisäksi myös yllä kuvattu pääterajapinnan statusinfor-maatio sekä mahdollinen alikanavien välinen synkronointi-informaatio tulisi siirtää radiorajapinnan yli. Tämän 10 vuoksi satelliittijärjestelmän radiorajapinnassa käyttä mä protokolladatayksikkö, ts. kehysrakenne, täytyy määritellä kuljettamaan yllä mainittu ohjaus- ja synkronointi-informaatio radiorajapinnan yli. Eräs tapa voisi olla käyttää suoraan GSM-järjestelmän ratkaisua, ts.

15 V.110-pohjaista kehysrakennetta, myös satelliittijärjestelmän radiorajapinnassa. Tämä olisi kuitenkin hyvin raskas ratkaisu, joka merkittävästi pienentäisi käytettävissä olevia käyttäjädatanopeuksia. Yksi liikennekana-va ei voisi tukea käyttäjädatanopeutta 4800 bit/s, koska 20 V.110-kehysrakenne ja pääterajapinnan status-informaatio nostavat todellisen datanopeuden suuremmaksi kuin 4800 bits/s. Tämän vuoksi suurin standardi käyttäjädatanopeus yhdellä liikennekanavalla olisi 2400 bit/s. Samasta syystä kahden liikennekanavan datapalvelu ei voisi tukea ··· · 25 käyttäjänopeutta 9600 bit/s, vaan suurin standardi käyt- : täjädatanopeus olisi 4800 bit/s (tai joissakin järjes- • · · ; telmissä 7200 bit/s). Vastaava käytettävissä olevien datanopeuksien pieneneminen esiintyisi myös datapalvelu . luissa, jotka käyttävät useampia kuin kahta liikenne- 30 kanavaa. Tällainen ratkaisu, jossa overhead-informaatio aiheuttaa merkittävän kapasiteetin menetyksen, ei olisi • · · tyydyttävä ratkaisu.

Samanlainen ongelma voi esiintyä myös liitettäessä PLMN-verkkoihin muun tyyppisiä radiorajapintoja, ku-35 ten johdottomia puhelinjärjestelmiä.

I; 5 100571

Esillä olevan keksinnön päämääränä on ratkaisu, joka tukee asynkronisten datamerkkien sekä pääterajapin-nan statusinformaation ja mahdollisen muun ohjaus- tai synkronointi-informaation siirtämisen transparentin lii-5 kennekanavan läpi, jonka datanopeus on yhtä suuri kuin käyttäj ädatanopeus pääteraj apinnassa.

Tämä saavutetaan asynkroninen datansiirtomenetel-mällä pääterajapinnan asynkronisten datamerkkien ja statusinformaation sekä mahdollisen muun ohjaus- tai synk-10 ronointi-informaation siirtämiseksi liikennekanavan tai liikennekanavien joukon läpi tietoliikennejärjestelmässä. Menetelmälle on tunnusomaista, että A) lähetyspäässä: poistetaan asynkronisten datamerkkien välistä en-15 naita määrätty määrä alkubittejä ja loppubittejä, ketjutetaan asynkroniset datamerkit, joilta alkuja loppubitit puuttuvat, sekä mainittu pääterajapinnan statusinformaatio sekä mahdollinen muu ohjaus- tai synkronointi-informaatio protokolladatapaketiksi, joka alkaa 20 alkubitillä ja päättyy loppubitillä, suoritetaan protokollapaketille asynkronisesta-synkroniseen-muunnoksen mukaiset käsittelyt, lähetetään käsitelty protokolladatapaketti vas-taanottopäähän mainitun synkronisen liikennekanavan tai ··· · 25 liikennekanavien joukon kautta, • · · : B) vastaanottopäässä • · · V ' erotetaan protokolladatayksiköstä asynkroniset datamerkit, pääterajapinnan statusinformaatio sekä mah-!' dollinen muu ohjaus- tai synkronointi-informaatio, :*·*; 3 0 lisätään datamerkkeihin alkubitit ja loppubitit.

Keksinnön kohteena on myös järjestely päätera ja- • · · pinnan asynkronisten datamerkkien ja statusinformaation sekä mahdollisen muun ohjaus- ja synkronointi-informaa-tion siirtämiseksi liikennekanavan tai liikennekanavien 6 100571 joukon läpi tietoliikennejärjestelmässä. Järjestely käsittää asynkroninen-synkroninen-muunnosta hyväksikäyttävän siirtoprotokollan, jossa mainitun liikennekanavan tai liikennekanavien joukon yli siirretään protokollada-5 tayksikköjä, joista kukin sisältää yhteisen alkubitin ja yhteisen loppubitin välissä ketjutettuna ennaltamäärätyn määrän pääterajapinnan asynkronisia datamerkkejä, joilta alku- ja loppubitit on poistettu, sekä mainitun päätera-japinnan statusinformaation sekä mahdollisen muun oh-10 jaus- tai synkronointi-informaation.

Kun asynkronisia merkkejä siirretään synkronisen liikennekanavan läpi tarvitaan asynkroninen-synkroninen muunnos lähetyspäässä. Tämä muunnos määrittelee nopeus-sovituksen, alinopeuskäsittelyn ja ylinopeuskäsittelyn.

15 Alinopeuskäsittely tarkoittaa, että ylimääräisiä loppu- bittejä (STOP) lisätään asynkronisten merkkien väliin ennen lähetystä. Ylinopeuskäsittely tarkoittaa, että STOP-bittejä poistetaan silloin tällöin asynkronisten merkkien välistä ennen lähetystä. Tällainen muunnos on 20 määritelty esim. ITU-T suosituksessa V.14, joka asettaa myös rajat alinopeudelle ja ylinopeudelle.

Keksinnössä pääterajapinnan statusinformaation sekä muun mahdollisen ohjaus- tai synkronointi-informaation siirto toteutetaan tätä synkroninen-asynkroninen ··· · 25 muunnosta hyväksikäyttäen. Aluksi asynkronisten merkkien • · : välistä poistetaan niin monta alkubittiä (START) ja lop- • · · V · pubittiä (STOP), kuin käytetyn synkroninen-asynkroninen- muunnoksen spesifikaatiot sallivat. Asynkroniset merkit, joilta START- ja STOP-bitit puuttuvat ketjutetaan. Pää- « ;*{ · 30 terajapinnan statusinformaatio sekä mahdollinen muu oh- .*. jaus- tai synkronointi-informaatio ketjutetaan näiden • · · ketjutettujen datamerkkien kanssa. Ketjutetuille asynkronisille datamerkeille, statusinformaatiolle sekä mahdolliselle muulle ohjaus- ja synkronointi-informaatiolle 35 annetaan yhteinen START-bitti ja yhteinen STOP-bitti.

I: 7 100571 Näin muodostettuun uuteen protokolladatayksikköön PDU sovelletaan standardeja alinopeus- ja ylinopeuskäsitte-lyjä, ts. protokolladatayksiköiden välistä voidaan poistaa STOP-bittejä tai sinne voidaan lisätä ylimääräisiä 5 STOP-bittejä. Samoin tähän uuteen protokolladatayksikköön sovelletaan standardia nopeussovitusta, ts. protokolladatayksiköiden väliin voidaan lisätä STOP-bittejä. Protokolladatayksiköt lähetetään synkronisen liikenne-kanavan yli vastaanottimelle. Vastaanotin synkronoituu 10 START-bitteihin ja suorittaa lähettimen operaatioihin nähden käänteiset operaatiot. Toisin sanoen vastaanotin erottaa protokolladatayksiköstä asynkroniset datamerkit, pääterajapinnan statusinformaation sekä mahdollisen muun ohjaus- ja synkronointi-informaation. Tämän jälkeen vas-15 taanotin lisää START- ja STOP-bitit datamerkkeihin ja sovittaa statusinformaation pääterajapintaan. Jos kyseessä on monikanavaista yhteyttä käyttävä suurinopeuksinen siirto mainittu muu ohjaus- tai synkronointi-informaatio sisältää kanavien välistä synkronointitietoa.

20 Tällöin vastaanotin, START-bitteihin synkronoitumisen jälkeen, erottaa tämän informaation kyetäkseen palauttamaan eri kanavista vastaanotettujen databittien järjestyksen.

Keksinnön ansiosta overhead-informaatio, joka ··· · 25 siirretään poistettujen alku- ja loppubittien sijasta, • · : ei lisää siirrettävien bittien määrää, joten liikenne- • · · v · kanavan datanopeus voi olla sama kuin käyttäjädatanopeus pääterajapinnassa. Suurinopeuksisessa datasiirrossa da-tayhteys voi käsittää kahden tai useamman liikenne- t .·*.·. 30 kanavan joukon, jolloin liikennekanavien joukon koko- naisdatanopeus voi olla sama kuin käyttä jädatanopeus • · · pääterajapinnassa.

Keksintöä selitetään seuraavassa ensisijaisten suoritusmuotojen avulla viitaten oheisiin piirroksiin, 35 joissa 8 100571 kuvio 1 on lohkokaavio, joka havainnollistaa GSM-suositusten mukaista konfiguraatiota datansiirtoa varten, kuvio 2 esittää v.110-kehysrakenteen, 5 kuvio 3 on lohkokaavio, joka havainnollistaa yleisesti keksinnön taustalla olevaa ongelmaa, joka liittyy liikennekanavaan, jonka datanopeus on sama kuin käyttäjädatanopeus, kuvio 4 on lohkokaavio, joka kuvaa Inmarsat-P-10 satelliittijärjestelmän liittämistä tukiasemajärjestelmänä GSM-pohjaiseen matkaviestinjärjestelmään, kuvio 5 esittää tavanomaisen asynkronisen merkkijonon, kuviot 6 ja 7 havainnollistavat keksinnön mukai-15 sen protokolladatayksikön muodostamista.

Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa asynkroniseen datasiirtoon minkä tahansa liikennekanavan läpi, jonka datanopeus on yhtäsuuri kuin käyttäjäda-tanopeus pääterajapinnassa. Suurinopeuksisessa datasiir-20 rossa datayhteys voi käsittää joukon rinnakkaisia lii- kennekanavia, jolloin liikennekanavien kokonaisda-tanopeus on yhtäsuuri kuin käyttäjädatanopeus pääteraja-pinnassa. Keksinnön ensisijaiset suoritusmuodot tullaan kuvaamaan käyttäen esimerkkinä GSM-pohjäisen matkaviesti · 25 tinjärjestelmän ja siihen "tukiasemajärjestelmänä" lii- • · : tetyn satelliittijärjestelmän Inmarsat-P välistä yhteis- « i« * toimintaa. Keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus rajoittaa näihin järjestelmiin.

GSM-matkaviestinjärjestelmän rakenne ja toiminta 30 ovat alan ammattimiehen hyvin tuntemia ja määritelty ETSIn (European Telecommunications Standards Institute) • · · * GSM-spesifikaatioissa. Lisäksi viitataan kirjaan "GSM-System for Mobile Communication", M. Mouly ja M. Pautet, : Palaiseau, France, 1992; ISBN:2-9507190-0-7. GSM-pohjai- : 35 siin matkaviestinjärjestelmiin kuuluvat DCS1800 (Digital i.

9 100571

Communication System) sekä USA:n digitaalinen solukko-järjestelmä PCS (Personal Communication System).

GSM-suositusten mukaista konfiguraatiota datasiirtoa varten on havainnollistettu kuviossa 1. GSM-5 matkaviestinjärjestelmän perusrakenne on esitetty kuviossa 1. GSM-rakenne käsittää kaksi osaa: tukiasemajärjestelmä BSS ja verkkoalijärjestelmä (NSS). BSS ja matkaviestimet MS kommunikoivat radioyhteyksien kautta. Tukiasemajärjestelmässä BSS kutakin solua palvelee tu-10 kiasema BTS (ei esitetty). Joukko tukiasemia on kytketty tukiasemaohjaimeen BSC (ei esitetty), jonka toimintona on ohjata radiotaajuuksia ja kanavia, joita BTS käyttää.

BSS:t on kytketty matkaviestinkeskukseen MSC. Tietyt MSC:t on kytketty muihin tietoliikenneverkkoihin, kuten 15 yleinen puhelinverkko PSTN ja ISDN.

GSM-järjestelmässä datayhteys muodostetaan matkaviestimen MS päätesovittimen TAF (Terminal Adaptation Function) ja matkaviestinverkossa (yleensä MSC:ssä) olevan Verkkosovittimen IWF (Interworking Function) välil-20 le. Tämä yhteys on GSM-verkossa datasiirrossa V.110-no-peussovitettu, V.24-rajapintoihin sovittuva, UDI-koodat-tu digitaalinen full-duplex -yhteys. Tässä yhteydessä V.llO-yhteys on alunperin ISDN-teknologiaa (Integrated Services Digital Network) varten kehitetty digitaalinen ;‘V 25 siirtokanava, joka sovittautuu V.24-rajapintaan ja tar- • · · ·;;/ joaa mahdollisuuden myös V.24-statuksien (ohjaussignaa- *·' * lien) siirtoon. CCITT:n suositus V. 110-nopeussovitetulle yhteydelle on esitetty julkaisussa CCITT Blue Book:- • "·· V.110. CCITT: n suositus V. 24-ra japinnalle on esitetty : 30 julkaisussa CCITT Blue Book:V.24. Ei-transparenteissa #.j·. datapalveluissa GSM-yhteydellä käytetään lisäksi ra- • · ·

diolinkkiprotokollaa RLP. TAF sovittaa matkaviestimeen MS kytketyn datapäätteen TE mainitulle GSM V.110 datayhteydelle, joka muodostetaan yhtä tai useampaa liiken-35 nekanavaa (HSCSD) käyttävän fyysisen yhteyden yli. IWF

10 100571 käsittää nopeussovittimen, joka sovittaa GSM V.110-da-tayhteyden V.24-rajapintaan sekä datamodeemin tai toisen nopeussovittimen riippuen siitä jatketaanko yhteyttä PSTNiään vai ISDN:ään. ISDN-verkon protokollat voivat 5 olla esim. V.110 tai V.120. ISDN- tai PSTN-verkossa datayhteys muodostetaan esimerkiksi toiselle datapäätteel-le TE. MS:n ja TE:n välistä V.24-rajapintaa kutsutaan tässä pääterajapinnaksi. Vastaava pääterajapinta on myös IWF:ssä samoinkuin toisella datapäätteellä TE ISDN- tai 10 PSTN-verkossa.

GSM-järjestelmän liikennekanava tukee datansiirtoa käyttäjänopeuksilla 2400, 4800, 7200 ja 9600 bit/s. Tulevaisuudessa suurinopeuksiset datapalvelut (HSCSD =

High speed circuit switched data), joissa käytetään kah-15 ta tai useampaa liikennekanavaa radiorajapinnassa (mul ti-slot access), tukevat myös suurempia käyttäjänopeuk-sia (14400 bit/s, 19600 bit/s,...). V.110-kehyksissä siirretään molempiin suuntiin käyttäjädatan lisäksi myös päätelaiterajapinnan statusinformaatiota (V.24 liitännän 20 ohjaussignaaleja), kuten CT105 (RTS=ready to send), CT108 (DTR=data terminal ready), CT106 (CTS=clear to send), CT107 (DSR=data set ready) ja CT109 (CD=Data carrier detect). Lisäksi monikanavaisessa transparentissa HSCSD-datapalvelussa on tarpeen siirtää alikanavien vä- ·· · 25 listä synkronointi-informaatiota. Liikennekanavalla käy- • · : tetään kanavakoodausta, jolla pyritään vähentämään siir- • · · : tovirheiden vaikutusta. Kanavakoodaus ja yllä mainittu lisäinformaatio nostavat bittinopeuden radiorajapinnassa suuremmaksi kuin varsinainen käyttä jänopeus. Käyttä- ; 30 jänopeuksia 2400, 4800 ja 9600 bit/s vastaavat radiora- .•# japinnan nopeudet ovat 3600, 6000 ja 12000 bit/s.

• · · ’·* V.110 yhteydellä datansiirtoon käytettävä kehys- rakenne on esitetty kuviossa 2. Kehys on 80-bittinen.

Oktetti 0 sisältää binäärisiä nollia, kun taas oktetti 5 . : 35 sisältää binäärisen ykkösen, jota seuraa seitsemän E- 11 100571 bittiä. Oktetit 1-4 ja 6-9 sisältävät binäärisen ykkösen bittipaikassa 1, statusbitin (S- tai X-bitti) bittipaikassa 8 sekä 6 databittiä (D-bitit) bittipaikoissa 2-7.

Bittien lähetysjärjestys on vasemmalta oikealle ja yl-5 häältä alas. Kehyksessä on siten 48 bittiä D1-D48 käyt-täjädataa. Bittejä S ja X käytetään siirtämään datan-siirtotilassa kanavaohjausinformaatiota, joka liittyy databitteihin. Neljää statusbittiä SI, S3, S6 ja S8 käytetään siirtämään CT108 (Data Terminal Ready) matkavies-10 timeltä MS verkkosovittimelle IWF sekä siirtämään CT107-statussignaali verkkosovittimelta IWF matkaviestimelle MS. Kahta statusbittiä S4 ja S9 käytetään siirtämään CTl05-statussignaali matkaviestimeltä MS verkkosovittimelle IWF sekä siirtämään CT109-statussignaali verk-15 kosovittimelta IWF matkaviestimelle MS. Kahta X-status-bittiä käytetään siirtämään CT106-statussignaali tai lä-hetyksensynkronointi tai vuonohjausinformaatiota sovit-timien välillä. Kun päätelaitteet ovat X.21-pääte-laitteita, S-bitit siirtävät X.21 ohjausinformaatiota.

20 Matkaviestimessä MS on määritelty suodatusproseduuri CT106 ja CT109 statuksien ja X.21-indikaation vastaanottamiseksi.

Osa V.110-kehyksen ohjausbiteistä on lisäksi määritelty uudelleen siten, että niissä siirretään synk- 1‘γ 25 ronointi-informaatiota, jota tarvitaan useaa rinnakkais- • · · : ta liikennekanavaa käyttävän datansiirron hallinnassa.

• · · ·.· · Tätä monikanavaista datansiirtoa ja siihen liittyvää synkronointia on kuvattu mm. patenttihakemuksessa FI945817. Koska HSCSD-palvelussa lähetetään käytännössä :*·*; 30 sama statustieto useiden rinnakkaisten liikennekanavien kautta datansiirtotilassa, kunkin liikennekanavan kehyk- • · · *;* ’ sissä on "ylimääräisiä" redundanttisia statusbittejä, '·;· joiden poisjättäminen ei vaikuta toistuvien statusbit- : tien lukumäärään eikä siten myöskään statussignaalien 35 bittivirhesuhteeseen. Esim. kahden rinnakkaisen kanavan 12 100571 tapauksessa siirretään kaksinkertainen määrä statusbit-tejä, joista puolet on siten redundanttisia. Näitä re-dundanttisia statusbittejä voidaan alikanavien väliseen synkronointiin kanava- ja kehysnumeroinnilla, joka siir-5 retään kehyksissä. Statusbitit tähän tarkoitukseen voidaan valita monella tavalla. Esimerkiksi bittejä SI, S4 ja S6 voidaan käyttää kanavanumerointiin ja yhtä X-bi-teistä 1-bittiseen kehysnumerointiin kanavan sisällä.

On huomattava, että edellä kuvatut V.110-kehyksen 10 statusbitit ovat vain esimerkki pääterajapinnan sta-tusinformaatiosta ja muusta informaatiosta, joka normaalisti täytyisi siirtää V.110-kehyksissä tai muissa kehyksissä liikennekanavan läpi. Keksinnön kannalta ei kuitenkaan ole olennaista mitä käyttäjädatan lisäksi 15 siirrettävä statusinformaatio tai mahdollinen muu ohjaus-ja synkronointi-informaatio tarkalleen ottaen on. Keksintö soveltuu yleisemmin kaiken tällaisen overhead-in-formaation siirtämiseen.

GSM-järjestelmän liikennekanavassa on siten va-20 rattuna ylimääräistä kapasiteettia tarvittavan status-ja synkronointi-informaation siirtämiseen käyttäjädatan lisäksi. Ongelmia syntyy, kun GSM-radiorajapinnan sijasta käytetään jotakin muuta radiorajapintaa, jonka liikennekanavan datanopeus on sama kuin käyttäjädatanopeus ;·. 25 pääterajapinnassa, esim. 4800 bit/s, kuten kuvion 3 loh- • · · '·’· : kokaavio havainnollistaa yleisellä tasolla. Liikenne- • · · *.* * kanavalla ei ole ylimääräistä kapasiteettia, jolla voi taisiin siirtää muuta informaatiota 4800 bit/s datan : '.. lisäksi. Käytännössä datanopeus liikennekanavalla jou- 30 duttaisiin laskemaan 2400 bit/s:iin.

Käytännön esimerkki järjestelmästä, jossa Inmar- • · · ' sat-P-satelliittijärjestelmä on liitetty tukiasemajär jestelmänä GSM-pohjäiseen matkaviestinjärjestelmään, on esitetty kuvion 4 lohkokaaviossa. Inmarsat-satelliitti-35 järjestelmässä radiopeitto aikaansaadaan, maanpinnalle i.

13 100571 sijoitettujen tukiasemien sijasta, satelliiteilla, jotka ovat maata kiertävällä radalla ja välittävät radiosignaaleja matkaviestinten MS (tai käyttäjäpäätteiden UT) ja maa-asemien LES (Land Earth Station) välillä. Satel-5 liitin keila muodostaa maanpinnalle peittoalueen, solun. Yksittäisten satelliittien peitot järjestetään muodostamaan yhtenäinen peitto siten, että matkaviestin MS on aina ainakin yhden satelliitin peittoalueella. Tarvittavien satelliittien määrä riippuu halutusta peitosta.

10 Täydellinen peitto maapallon pinnalle voisi vaatia esim.

10 satelliittia. Kuviossa 4 on esitetty selkeyden vuoksi vain yksi maa-asema LES, yksi satelliitti SAT sekä yksi matkaviestin MS. Maa-asema LES on kytketty GSM-verkon MSCrhen samalla tavoin kuin tukiasemajärjestelmä BSS 15 kuviossa 1. Myös GSM-protokollat MSC:n ja LES:in välillä ovat samat kuin kuviossa 1 MSC:n ja BSS:n välillä (GSM V.110). Samoin myös pääterajapinta ja sen protokollat (asynkroninen START/STOP) samoin kuin kiinteän verkon protokollat (ISDN V.110/V.120 tai PSTN 3.1 kHz audio) 20 ovat samat kuin kuviossa 1. Erona on se, että kuviossa 4 GSM V.llO-yhteys ei olekaan käytössä koko välillä MSC-MS vaan radiorajapinnassa LES-MS on käytössä Inmarsat-pro-tokollat ja liikennekanavat.

Radiorajapinnan muodostaa kaksisuuntainen satel-25 liittiradioyhteys matkaviestimen MS ja maa-aseman LES

φ · · :·* ; välillä. Satelliittijärjestelmän yksiköiden SAT, LES ja V · MS tarkka rakenne tai toiminta sen paremmin kuin ra diorajapinnan tarkat spesifikaatiotkaan eivät ole esillä : '. olevan keksinnön kannalta oleellisia. Keksintö ei vaadi 30 muutoksia itse satelliittijärjestelmään, jonka tarkat * .j. tiedot ovat saatavissa Inmarsat-spesifikaatioista. Kek- ♦ · · * sinnön kannalta on oleellinen vain radiorajapinnan yli muodostetun liikennekanavan kapasiteetti. Inmarsat-P-järjestelmän liikennekanavan maksimidatanopeus on 4800 35 bit/s, mikä aiheuttaa kuvion 3 yhteydessä yleisesti ku- 14 100571 vatun ongelman: pääterajapinnan statuksia ei voida välittää liikennekanavan läpi, kun käyttäjädatanopeus 4800 bit/s.

Keksinnön mukaista ratkaisua, jolla voidaan 5 siirtää myös pääterajapinnan statusinformaatio pudottamatta käyttäjädatanopeutta pienemmäksi kuin 4800 bit/s, kuvataan seuraavassa viitaten kuvioihin 5-7.

Asynkronisessa siirrossa pääterajapinnan asynkroniset datamerkit (DATA) on varustettu alkubiteillä 10 START ja loppubiteillä STOP, kuten kuviossa 5 on havainnollistettu.

Kun asynkronisia merkkejä siirretään synkronisen liikennekanavan läpi, tarvitaan asynkroninen-synkroninen muunnos lähetyspäässä. Tämä muunnos määrittelee nopeus-15 sovituksen, alinopeuskäsittelyn ja ylinopeuskäsittelyn.

Alinopeuskäsittely tarkoittaa, että ylimääräisiä loppu-bittejä (STOP) lisätään asynkronisten merkkien väliin ennen lähetystä. Ylinopeuskäsittely tarkoittaa, että STOP-bittejä poistetaan silloin tällöin asynkronisten 20 merkkien välistä ennen lähetystä. Tällainen muunnos on määritelty esim. ITU-T suosituksessa V.14, joka asettaa myös rajat alinopeudelle ja ylinopeudelle.

Keksinnössä V.24 pääterajapinnan statusinformaation sekä muun mahdollisen ohjaus- tai synkronointi-in-25 formaation siirto toteutetaan tätä asynkroninen-syn- • · : kroninen muunnosta hyväksikäyttäen. Tarkastellaan ensin • · · ·.· · uplink-siirtosuuntaa matkaviestimeltä MS maa-asemalle LES. Aluksi MS vastaanottaa pääterajapinnasta kuvion 5 mukaisia asynkronia merkkejä sekä statussignaalit. MS 30 poistaa asynkronisten merkkien 1-N välistä niin monta alkubittiä (START) ja loppubittiä (STOP) kuin käytetyn • · φ ’·* * asynkroninen-synkroninen-muunnoksen spesifikaatiot sal livat. Tällä menettelyllä vapautetaan bittipaikkoja (lasketaan hyötysignaalin datanopeutta) overhead-infor-35 maation lisäämistä varten. Sitten MS ketjuttaa asyn- li 15 100571 kroniset merkit 1-N, joilta START- ja STOP-bitit puuttuvat, kuvion 6 mukaisesti. Tämän jälkeen pääterajapinnan statusinformaatio sekä mahdollinen muu ohjaus- tai synkronointi-informaatio, ns. OVERHEAD INFO, ketjutetaan 5 näiden ketjutettujen datamerkkien kanssa. Overhead-in-formaation bittien määrä on sellainen, että se voidaan siirtää poistettujen START- ja STOP-bittien vapauttamalla siirtokapasiteetilla, määrä Ketjutetuille asynkronisille datamerkeille sekä statusinformaatiolle sekä mah-10 dolliselle muulle ohjaus- ja synkronointi-informaatiolle annetaan yhteinen START-bitti ja yhteinen STOP-bitti, jolloin muodostuu kuvion 7 mukainen uusi protokollada-tayksikkö PDU. Tähän PDUrhun sovelletaan standardeja alinopeus-ja ylinopeuskäsittelyjä samalla tavoin kuin yksittäi-15 seen datamerkkiin. Toisin sanoen kuvion 7 mukaisten pro-tokolladatayksiköiden PDU välistä voidaan poistaa STOP-bittejä tai sinne voidaan lisätä ylimääräisiä STOP-bit-tejä. Samoin tähän uuteen protokolladatayksikköön PDU sovelletaan standardia nopeussovitusta, ts. protokolla-20 datayksiköiden väliin voidaan lisätä STOP-bittejä. MS lähettää käsitellyt protokolladatayksiköt PDU satelliittijärjestelmän synkronisen liikennekanavan tai liikenne-kanavien joukon läpi (satelliitin SAT kautta) maa-asemalle LES.

; # 25 Maa-asema LES synkronoituu START-bitteihin ja • · · : suorittaa matkaviestimen operaatioihin nähden käänteiset • · · *.· ' operaatiot. Toisin sanoen maa-asema LES erottaa keksin nön mukaisesta protokolladatayksiköstä PDU asynkroniset { datamerkit sekä OVERHEAD-informaation (päätera japinnan 30 statusinformaation sekä mahdollisen muun ohjaus- ja synkronointi-informaation). Tämän jälkeen LES lisää START-* ja STOP-bitit datamerkkeihin ja sovittaa datamerkit samoinkuin statusinformaation ja mahdollisen muun ohjaus-tai synkronointi-informaation kuvion 2 mukaiseen V.110-·,: 35 kehykseen. Tarkemmin sanottuna datamerkit sijoitetaan 16 100571 databitteihin D1-D48 ja status- ja muu informaatio S ja X hitteihin. MS lähettää V.110-kehyksen matkaviestinkes-kukselle MSC käyttäen GSM-protokollia ja liikenne-kanavia.

5 Jos kyseessä on monikanavaista yhteyttä käyttävä suurinopeuksinen siirto, mainittu muu ohjaus- tai synkronointi-informaatio sisältää kanavien välistä synk-ronointitietoa, kuten kuvion 2 yhteydessä kuvattiin. Tällöin MSC käyttää tätä informaatiota palauttaakseen 10 eri kanavista vastaanotettujen databittien järjestyksen.

Vastakkaisessa siirtosuunnassa MSC-MS (downlink-suunta) proseduuri on käänteinen. LES vastaanottaa V.110-kehyksen, josta muodostetaan kuvion 7 mukainen PDU. Tarkemmin sanottuna LES saa kuvion 5 mukaiset data-15 merkit V.110-kehyksen databiteistä D1-D48, poistaa START-ja STOP-bitit ja ketjuttaa datamerkit kuvion 6 mukaisesti. Sitten LES ketjuttaa statusinformaation ja mahdollisen muun ohjaus- ja synkronointi-informaation, jonka se saa V. 110-kehyksen S- ja X-biteistä kuvion 6 ket-20 jutettujen datamerkkien kanssa. Sitten LES lisää ketjutetuille datamerkeille ja overhead-informaatiolle yhteisen START-bitin ja yhteisen STOP-bitin, jolloin lopputuloksena on kuvion 7 mukainen PDU. LES käsittelee PDU:ta kuten datamerkkiä ja lähettää se'n satelliittiyhteyden 25 kautta matkaviestimelle MS.

• · • · · ’· · : MS synkronoituu START-bitteihin ja suorittaa maa- • t *.* * aseman LES operaatioihin nähden käänteiset operaatiot.

Toisin sanoen MS erottaa keksinnön mukaisesta protokol- • i I '.· ladatayksiköstä PDU asynkroniset datamerkit sekä OVER- :T: 30 HEAD-informaation (pääterajapinnnan statusinformaation sekä mahdollisen muun ohjaus- ja synkronointi-informaation). Tämän jälkeen LES lisää START- ja STOP-bitit da-tamerkkeihin ja sovittaa datamerkit samoinkuin statusinformaation pääterajapintaan V.24.

35 Jos kyseessä on monikanavaista yhteyttä käyttävä i< 17 100571 suurinopeuksinen siirto mainittu muu ohjaus- tai synkronointi-informaatio sisältää kanavien välistä synk-ronointitietoa. Tällöin MS, START-bitteihin synkronoitu-misen jälkeen, erottaa tämän informaation kyetäkseen 5 palauttamaan eri kanavista vastaanotettujen databittien järjestyksen.

Kuviot ja siihen liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella oheisten patentti-10 vaatimusten hengessä ja puitteissa.

• · · · • · · I « · · • · · • · 1 • · • « • · · • · · • 1 « • · · · · • · · • · ·

Claims (12)

18 100571

1. Asynkroninen datansiirtomenetelmä pääteraja-pinnan asynkronisten datamerkkien ja statusinformaation 5 sekä mahdollisen muun ohjaus- tai synkronointi-informaation siirtämiseksi liikennekanavan tai liikenne-kanavien joukon läpi tietoliikennejärjestelmässä, tunnettu siitä, että A) lähetyspäässä: 10 poistetaan asynkronisten datamerkkien välistä en nalta määrätty määrä alkubittejä ja loppubittejä, ketjutetaan asynkroniset datamerkit, joilta alkuja loppubitit puuttuvat, sekä mainittu pääterajapinnan statusinformaatio sekä mahdollinen muu ohjaus- tai synk-15 ronointi-informaatio protokolladatapaketiksi, joka alkaa alkubitillä ja päättyy loppubitillä, suoritetaan protokollapaketille asynkronisesta-synkroniseen-muunnoksen mukaiset käsittelyt, lähetetään käsitelty protokolladatapaketti vas-20 taanottopäähän mainitun synkronisen liikennekanavan tai liikennekanavien joukon kautta, B) vastaanottopäässä erotetaan protokolladatayksiköstä asynkroniset datamerkit, pääterajapinnan statusinformaatio sekä mah-25 dollinen muu ohjaus- tai synkronointi-informaatio, • · · lisätään datamerkkeihin alkubitit ja loppubitit.

• · *·* 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että •« | ‘ · siirretään protokolladatapaketit lähetys- ja vas- < · · :: : 3 0 taanottopään välillä liikennekanavien joukon kautta, .···, siirretään liikennekanavien välinen synkronointi- • · · tieto mainitussa muussa ohjaus- ja synkronointi-informaatiossa, palautetaan eri liikennekanavien kautta vastaan- II 19 100571 otettujen databittien järjestys mainitun synkronointi -tiedon avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tietoliikennejärjestelmä on 5 matkaviestinjärjestelmä, jossa on poikkeava radiorajapinta, joka sisältää mainitun liikennekanavan tai lii-kennekanavien joukon.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu liiken- 10 nekanava on satelliittijärjestelmän liikennekanava.

5. Järjestely pääterajapinnan asynkronisten data-merkkien ja statusinformaation sekä mahdollisen muun ohjaus- ja synkronointi-informaation siirtämiseksi liikennekanavan tai liikennekanavien joukon läpi tietoliiken- 15 nejärjestelmässä, tunnettu siitä, että järjeste ly käsittää asynkroninen-synkroninen-muunnosta hyväksikäyttävän siirtoprotokollan, jossa mainitun liikenne-kanavan tai liikennekanavien joukon yli siirretään pro-tokolladatayksikköjä (PDU), joista kukin sisältää yhtei-20 sen alkubitin (START) ja yhteisen loppubitin (STOP) välissä ketjutettuna ennaltamäärätyn määrän pääterajapinnan asynkronisia datamerkkejä (MERKKI 1-N), joilta alkuja loppubitit on poistettu, sekä mainitun pääterajapinnan statusinformaation sekä mahdollisen muun ohjaus- tai , . 25 synkronointi-informaation (OVERHEAD INFO). • · · ••j

· 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestely, V * tunnettu siitä, että lähetin (MS,LES) on järjestetty poistamaan pääte- • t ! rajapinnan asynkronisista datamerkeistä alku- ja loppu- :*·*· 30 bitit ja ketjuttamaan ne pääterajapinnan statusinformaa- • tion sekä mahdollisen muun ohjaus- tai synkronointi-in- • · · formaation kanssa mainituiksi protokolladatapaketeiksi (PDU), joka alkaa alkubitillä ja päättyy loppubitillä, lähetin (MS,LES)on järjestetty suorittamaan pro-35 tokolladatayksiköille (PDU) asynkroninen-synkroninen- 20 100571 muunnoksen mukaiset käsittelyt sekä lähettämään proto-kolladatapaketit mainitun liikennekanavan tai liikenne-kanavien joukon kautta vastaanottimelle (LES,MS), vastaanotin (LES,MS) on sovitettu purkamaan vas-5 taanotetut protokolladatayksiköt (PDU) ja palauttamaan asynkronisiin datamerkkeihin alku- ja loppubitit.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että tietoliikennejärjestelmä on matkaviestinjärjestelmä, jossa on poikkeava ra- 10 diorajapinta, joka sisältää mainitun liikennekanavan tai liikennekanavien joukon.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittu poikkeava radiorajapinta käsittää satelliittiyhteyden.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että satelliittijärjestelmä käsittää ainakin yhden maa-aseman (LES), joka on liitetty tukiasemajärjestelmänä (BSS) matkaviestinjärjestelmän matkaviestinkeskukseen 20 (MSC) siten, että maa-aseman (LES) ja matkaviestinkes- kuksen (MSC) välillä käytetään matkaviestinjärjestelmän siirtoprotokollia ja liikennekanavia, mainittu radiorajapinta on muodostettu maa-aseman (LES) ja matkaviestimen (MS) välille satelliittitoisti- ;··.* 25 men (SAT) kautta ja käyttää satelliittijärjestelmän lii- • · · :·: : kennekanavia, ··· ·.* * mainittu pääterajapinta on matkaviestimen (MS) ja päätelaitteen (LES) välillä ja käyttää standardeja pää- • · : telaiteprotokollia.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, • 1. tunnettu siitä, että • · · • · » I.. matkaviestin (MS) on järjestetty poistamaan pää- terajapinnan asynkronisista datamerkeistä alku- ja lop-: pubitit ja ketjuttamaan ne pääterajapinnan statusinfor- 35 maation sekä mahdollisen muun ohjaus- tai synkronointi- 21 100571 informaation kanssa mainituiksi protokolladatapaketeik-si, joka alkaa alkubitillä ja päättyy loppubitillä, matkaviestin (MS) on järjestetty suorittamaan protokolladatayksiköille asynkroninen-synkroninen-muun-5 noksen mukaiset käsittelyt sekä lähettämään protokolla-datapaketit satelliittijärjestelmän liikennekanavan tai liikennekanavien joukon kautta maa-asemalle (LES), maa-asema (LES) on järjestetty purkamaan vastaanotetut protokolladatayksiköt ja palauttamaan asynkroni-10 siin datamerkkeihin alku- ja loppubitit, maa-asema (LES) on järjestetty sijoittamaan asynkroniset datamerkit sekä mainittu statusinformaatio ja mahdollinen muu ohjaus- ja synkronointi-informaatio matkaviestinjärjestelmän siirtoprotokollan mukaiseen kehyk-15 seen ja lähettämään kehyksen matkaviestinkeskukselle (MSC).

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että maa-asema (LES) on järjestetty erottamaan asyn-20 kroniset datamerkit ja pääterajapinnan statusinformaatio sekä mahdollinen muu ohjaus- tai synkronointi-informaatio matkaviestinkeskukselta (MSC) vastaanotetusta kehyksestä, joka on matkaviestinjärjestelmän protokollan mukainen, 25 maa-asema (LES) on järjestetty poistamaan asyn- • · · kronisista datamerkeistä alku- ja loppubitit ja ketjut- • · · *.* * tamaan ne päätera japinnan statusinformaation sekä mah dollisen muun ohjaus- tai synkronointi-informaation • · j V kanssa mainituiksi protokolladatapaketeiksi, joka alkaa 30 alkubitillä ja päättyy loppubitillä, maa-asema (LES) on järjestetty suorittamaan pro- • · · * tokolladatayksiköille asynkroninen-synkroninen-muunnok- sen mukaiset käsittelyt sekä lähettämään protokollayk-sikkö satelliittijärjestelmän liikennekanavan tai lii-35 kennekanavien joukon läpi matkaviestimelle (MS), 22 100571 matkaviestin (MS) on järjestetty purkamaan vastaanotetut protokolladatayksiköt ja palauttamaan asynkronisiin datamerkkeihin alku- ja loppubitit, matkaviestin (MS) on järjestetty syöttämään asyn-5 kroniset datamerkit protokolladatayksikkö sekä mainittu statusinformaatio mainitun pääterajapinnan kautta päätelaitteelle .

12. Jonkin patenttivaatimuksista 5-11 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittu muu 10 ohjaus- ja synkronointi-informaatio käsittää mainitun liikennekanavien joukon välistä synkronointi-informaatiota . • 1 1 • · • · · • · · • · « · « · · • · · • · · • · • « ♦ · 1 # • · · • · · ♦ · « i. · · • · · • · · 23 100571