FI103462B - Suurinopeuksinen datasiirto matkaviestinverkoissa - Google Patents

Description

103462

Suurinopeuksinen datasiirto matkaviestinverkoissa

Keksinnön kohteena on suurinopeuksinen datasiirto digitaalisissa matkaviestinverkoissa.

5 Aikajakomonikäyttötyyppisissä (TDMA) radiotieto- liikennejärjestelmissä liikennöinti radiotiellä on aika-jakoinen tapahtuen peräkkäin toistuvissa TDMA-kehyksis-sä, joista kukin muodostuu useasta aikavälistä. Kussakin aikavälissä lähetetään lyhyt informaatiopaketti äärelli-10 sen kestoisena radiotaajuisena purskeena, joka muodostuu joukosta moduloituja bittejä. Aikavälejä käytetään pääasiassa siirtämään ohjauskanavia ja liikennekanavia. Liikennekanavilla siirretään puhetta ja dataa. Ohjaus-kanavilla suoritetaan merkinantoa tukiaseman ja liikku-15 vien tilaaja-asemien välillä. Eräs esimerkki TDMA-ra- diojärjestelmästä on yleiseurooppalainen matkaviestin-järjestelmä GSM (Global System for Mobile Communications) .

Muita monipääsymenetelmiä ovat esimerkiksi koodi-20 jakomonipääsy (CDMA) ja taajuusjakomonipääsy (FDMA).

CDMA-järjestelmässä kanavat erotellaan toisistaan hajoi-tuskoodeilla ja FDMA-järjestelmissä kullakin kanavalla on oma kantoaaltotaajuus.

. Perinteisissä matkaviestinjärjestelmissä kullekin 25 liikkuvalle asemalle osoitetaan liikennöintiä varten yksi liikennekanava datan- tai puheensiirtoa varten (single channel access). Esimerkiksi GSM-järjestelmässä voi olla samalla kantoaallolla parhaimmillaan kahdeksan rinnakkaista yhteyttä eri liikkuville asemille. Maksimi 30 datansiirtonopeus yhdellä liikennekanavalla rajoittuu käytettävissä olevan kaistanleveyden ja siirrossa käytettyjen kanavakoodauksen ja virheenkorjauksen mukaan suhteellisen alhaiseksi, esim. GSM-järjestelmässä 9,6 kbit/s tai 12 kbit/s. GSM-järjestelmässä on lisäksi va-35 liitävissä ns. puolennopeuden (maks. 4,8 kbit/s) liiken- 2 103462 nekanava alhaisille datankoodausnopeuksille.

Digitaalisiin matkaviestinjärjestelmiin ollaan määrittelemässä suurinopeuksista piirikytkettyä datapalvelua HSCSD. HSCSD perustuu useamman kuin yhden liiken-5 nekanavan rinnakkaiseen käyttöön yhtä datapuhelua varten. Suurinopeuksinen datasignaali jaetaan lähetyspäässä radiotien yli siirtämisen ajaksi näihin rinnakkaisiin liikennekanaviin (alikanaviin) ja kootaan jälleen vastaanottopäässä. Näin voidaan tarjota datansiirtopalve-10 luita, joissa siirtonopeus on varattujen liikennekanavi-en määrästä riippuen jopa 8-kertainen tavanomaiseen siirtonopeuteen verrattuna. Esimerkiksi GSM-järjestel-mässä kaksi rinnakkaista liikennekanavaa antaa 2x9,6 kbit/s siirtonopeuden, joka on riittävä esim 14,4 kbit/s 15 modeemille tai telekopiolaitteelle. Kuusi rinnakkaista liikennekanavaa antaa jo mahdollisuuden 64 kbit/s siirtonopeuteen. Tällainen monikanavainen datasiirto on kuvattu esim. suomalaisessa patenttihakemuksessa 942190.

Rinnakkaisten liikennekanavien käytössä on kui-20 tenkin ongelmana kuinka jaetaan datavirta rinnakkaisten liikennekanavien välillä ja synkronisoidaan rinnakkaisista liikennekanavista vastaanotetun datan uudelleen kokoaminen. Tämä johtuu siitä, että datayksiköt, kuten datakehykset, voivat tulla alikanavista eri järjestyk-25 sessä kuin ne on lähetetty, koska siirtoviiveet eri ali-kanavissa eivät välttämättä ole yhtäsuuret. Jotta vastaanottava osapuoli pystyy palauttamaan alikanavista vastaanotetun datan oikeaan järjestykseen, datayksiköt on numeroitava. Suomalainen patenttihakemus 945817 esit-: 30 tää erään tällaisen numerointimekanismin.

Luonteenomaista kehitteillä olevissa HSCSD-rat-kaisuissa on, että alikanavissa siirrettävät datayksiköt ovat vakiomittaisia. Esimerkiksi GSM-järjestelmän ei-läpinäkyvissä (ei-transparenteissa) palveluissa datayk-35 sikkö on radiolinkkiprotokollan (RLP) 240-bittinen RLP- 3 103462 kehys.GSM-järjestelmän läpinäkyvässä (transparentissa) palvelussa datayksikkö on riisuttu ITU-T V.llO-kehys. Käyttäjädata, esim. telekopiokoodit, pakataan RLP-kehys-ten informaatiokenttään tai V.110-kehyksessä käyttäjä-5 datalle varattuihin hitteihin. Ei-transparentissa tapauksessa vastaanottava osapuoli järjestää alikanavista vastaanotetun datan oikeaan järjestykseen RLP-kehysnume-roiden perusteella. Transparentissa tapauksessa käytetään datayksiköihin ja/tai alikanaviin liittyvää nume-10 rointia. Kuvio 4 havainnollistaa vakiomittaisten datayk-siköiden siirtoa kolmikanavaisen (chl,ch2,ch3) siirtoyhteyden yli käyttäen kehysnumerointia 1-6.

Joissakin tapauksissa datayksiköt joudutaan optimoimaan esimerkiksi jotta pystytään hyödyntämään ra-15 diorajapinnan nopeus mahdollisimman tehokkaasti käyttä-jädatasiirtoon. Esimerkiksi GSM-järjestelmän jossakin transparentissa palvelussa voidaan joutua kokonaan luopumaan V.110-kehysrakenteesta suuremman käyttäjäda-tanopeuden hyväksi. Tällöin päätelaiterajapinnan statuk-20 set ja HSCSD:n ohjausinformaatio (esim. datayksiköiden numerointi) joudutaan siirtämään käyttäjädatan redun-danttisissa osissa. Tällöin joudutaan helposti siihen, että alikanavissa siirrettävät datayksiköt ovat vaihte-levän pituisia. Kuvio 5 havainnollistaa vaihtelevan pi-25 tuisten datayksiköiden siirtoa kolmikanavaisen siirtoyhteyden yli.

Tähän liittyvä ongelma on se, että sinä aikana, kun maksimipituista datayksikköä siirretään yhden ali-kanavan kautta, ehditään muiden alikanavien kautta siir-30 tää suuri joukko lyhyitä datayksiköitä. Jotta vastaanottaja kykenee palauttamaan alikanavista vastaanotetut datayksiköt oikeaan järjestykseen, täytyy datayksiköiden numeroinnin (numerointibitit) numeroavaruuden olla riittävän suuri. Epäkohtana tässä on se, että numerointibit-35 tien määrän kasvaessa, käyttäjädatabittien määrä piene- 4 103462 nee, ts. siirron hyötysuhde huononee.

Lyhyet datayksiköt aiheuttavat myös muita ongelmia. Jos rinnakkaisten alikanavien välinen siirtoviive on erisuuri ja datayksiköiden pituus siirtoviivetole-5 ranssiin nähden pieni (esim. datayksikön pituus on pienempi kuin kaksi kertaa siirtoviivetoleranssi), joudutaan datayksiköiden numeroavaruutta kasvattamalla varmistamaan, että vastaanottava osapuoli pystyy palauttamaan datayksiköiden oikean järjestyksen. Seurauksena on 10 jälleen siirron hyötysuhteen heikkeneminen.

Keksinnön päämääränä on parantaa datasiirron hyötysuhdetta, kun siirretään vaihtelevapituisia tai lyhyitä datayksiköitä rinnakkaisten liikennekanavien läpi.

Keksinnön kohteena on menetelmä suurinopeuksista 15 datansiirtoa varten digitaalisessa matkaviestinjärjes telmässä, menetelmän käsittäessä vaiheet allokoidaan matkaviestimelle ainakin kaksi rinnakkaista liikennekanavaa, liitetään datayksiköihin lähetyspäässä järjestys-20 numerointi, lähetetään datayksiköt, joihin on liitetty järjestysnumerointi, allokoitujen liikennekanavien kautta vastaanottopäähän, : palautetaan vastaanottopäässä datayksiköiden jär- 25 jestys mainitun järjestysnumeroinnin mukaiseksi. Mene telmälle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että ketjutetaan lyhyitä datayksiköitä datalohkoiksi, lähetetään kukin datalohko kokonaisuutena liiken-nekanavan kautta.

30 Keksinnössä ketjutetaan peräkkäisiä lyhyitä da tayksiköitä datalohkoksi, joka lähetetään kokonaisuudessaan (pilkkomatta) yhden alikanavan kautta, kun datayksiköt ovat vaihtelevan mittaisia tai datayksiköiden pituus on pieni suhteessa rinnakkaisten liikennekanavien 35 siirtoviiveiden väliseen maksimieroon. Kun datayksiköt 5 103462 ovat vaihtelevan mittaisia, pitkät datayksiköt lähetetään ilman ketjuttamista varustettuna omalla datayksik-könumerolla. Datalohkon pituus on edullisesti samaa suu-. ruusluokkaa kuin pitkien datayksiköiden, niin että siir- 5 rettävät kokonaisuudet olisivat mahdollisimman saman mittaisia. Toisaalta siirtoviiveiden kannalta dataloh-koista on edullista tehdä mahdollisimman pitkiä, jotta rinnakkaisien alikanavien siirtoviiveiden eron vaikutus numeroavaruuteen saadaan eliminoiduksi tai minimoiduksi. 10 Tarvittava numeroavaruus pienenee lyhentäen numerointiin käytettävää koodisanaa. Täten myös hyötysuhde paranee, koska siirrettävien overhead-bittien määrä pienenee.

Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa data-lohkolle annetaan vain yksi datayksikkönumero. Vastaan-15 ottava osapuoli voi tunnistaa datalohkon rajat esimer kiksi siten, että jokaisen datalohkon ensimmäinen da-tayksikkö sisältää datalohkon datayksikkönumeron. Kun datalohko sisältää peräkkäisiä datayksiköitä, datayksiköt tulevat automaattisesti oikeaan järjestykseen vas-20 taanottopäässä. Tarvittava numeroavaruus pienenee ja siten myös numerointiin käytettävä koodisana lyhenee edelleen. Koska ketjutetussa datalohkossa siirretään datayksikkönumero vain kertaalleen eikä erikseen jokaisessa lohkon datayksikössä, siirrettävien overhead-bit-25 tien määrä vähenee edelleenkin.

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa datalohkon jokainen datayksikkö sisältää datayksikkönumeron. Tällöin datalohkoon ei välttämättä tarvitse ketjuttaa peräkkäisiä datayksiköitä. Tässä suoritusmuodossa siirret-30 tävien bittien määrä on kuitenkin suurempi kuin edellisessä suoritusmuodossa.

Keksintöä selitetään seuraavassa ensisijaisten suoritusmuotojen avulla viitaten oheisiin piirroksiin, joissa 35 kuvio 1 on lohkokaavio, joka havainnollistaa GSM- 6 103462 suositusten mukaista konfiguraatiota datansiirtoa varten, kuvio 2 havainnollistaa suurinopeuksista datansiirtoa kahdessa TDMA-aikavälissä radiotiellä; 5 kuvio 3 havainnollistaa verkkoarkkitehtuuria, joka tukee monen liikennekanavan suurinopeuksista datasiirtoa matkaviestimen MS ja Verkkosovittimen IWF välillä GSM-järjestelmässä; kuviot 4 ja 5 havainnollistavat tasamittaisten ja 10 vastaavasti vaihtelevamittaisten datayksiköiden jakamis ta lähetyspäässä Tx moneen rinnakkaiseen liikenne-kanavaan ch0-ch3 ja kokoamista jälleen vastaanottopäässä Rx.

kuvio 6 esittää keksinnön mukaisesti modifioidun 15 FILL-kentän normaalissa telekopiodatamoodissa NFD, kuvio 7 havainnollistaa vaihtelevamittaisten datayksiköiden keksinnön mukaista jakamista lähetyspäässä Tx moneen rinnakkaiseen liikennekanavaan ch0-ch3 ja kokoamista jälleen vastaanottopäässä Rx, 20 kuvio 8 on vuokaavio, joka havainnollistaa erästä keksinnön mukaista lähetysmenetelmää.

Keksintöä voidaan soveltaa missä tahansa matkaviestinjärjestelmässä, joka tukee monikanavaista da-tasiirtoa matkaviestimen ja matkaviestinverkon välillä. 25 Matkaviestinjärjestelmä ja sen kanavarakenne voi perustua mihin tahansa monipääsymenetelmään, kuten TDMA, CDMA tai FDMA.

Erityisen sopiva esillä oleva keksintö on datan-siirtosovelluksissa yleiseurooppalaisessa digitaalisessa 30 matkaviestinjärjestelmässä GSM (Global System for Mobile Communications) sekä muissa GSM-pohjaisissa järjestelmissä, kuten DCS1800 (Digital Communication System), sekä USA:n digitaalinen solukkojärjestelmä PCS (Personal Communication System). Keksintöä tullaan alla kuvaamaan 35 käyttäen esimerkkinä GSM-matkaviestinjärjestelmää. GSM- 7 103462 järjestelmän rakenne ja toiminta ovat alan ammattimiehen hyvin tuntemia ja määritelty ETSIn (European Telecommunications Standards Institute) GSM-spesifikaatioissa. Lisäksi viitataan kirjaan "GSM-System for Mobile Com-5 munication", M. Mouly ja M. Pautet, Palaiseau, France, 1992; ISBN :2-9507190-0-7.

Toinen sovelluskohde on perinteisen, esim. GSM-pohjaisen matkaviestinjärjestelmän ja siihen "tukiasemajärjestelmänä" liitetyn satelliittijärjestelmän, kuten 10 Inmarsat-P, yhdistelmä.

GSM-järjestelmän perusrakenne, joka on esitetty pelkistetysti kuviossa 1, muodostuu kahdesta osasta: tukiasemajärjestelmä BSS ja verkkoalijärjestelmä (NSS). BSS ja matkaviestimet MS kommunikoivat radioyhteyksien 15 kautta. Tukiasemajärjestelmässä BSS kutakin solua palvelee tukiasema BTS. Joukko tukiasemia on kytketty tukiasemaohjaimeen BSC, jonka toimintona on ohjata radiotaajuuksia ja kanavia, joita BTS käyttää. BSCt on kytketty matkaviestinkeskukseen MSC. Tietyt MSCt on kyt-20 ketty muihin tietoliikenneverkkoihin, kuten yleinen pu helinverkko PSTN, ja sisältävät yhdyskäytävätoiminnot näihin verkkoihin lähteviä ja niistä tulevia puheluita varten. Nämä MSCt tunnetaan gateway-MSCeinä (GMSC).

: Edelleen kuvioon 1 viitaten, GSM-järjestelmässä « 25 datayhteys muodostetaan matkaviestimen MS verkkopäätteen TAF (Terminal Adaptation Function) ja matkaviestinverkossa olevan Verkkosovittimen IWF (Interworking Function) välille. Tämä yhteys on GSM-verkossa datasiirrossa V.110-nopeussovitettu, V.24-rajapintoihin sovittuva, 30 UDI-koodattu digitaalinen full-duplex -yhteys. Tässä yh- * teydessä V.llO-yhteys on alunperin ISDN-teknologiaa (Integrated Services Digital Network) varten kehitetty digitaalinen siirtokanava, joka sovittautuu V. 24-rajapin-taan ja tarjoaa mahdollisuuden myös V. 24-statuksien (oh-35 jaussignaalien) siirtoon. CCITT:n suositus V.110-nopeus- 8 103462 sovitetulle yhteydelle on esitetty julkaisussa CCITT Blue Book:V.110. CCITTrn suositus V.24-rajapinnalle on esitetty julkaisussa CCITT Blue Book:V.24. TAF sovittaa matkaviestimeen MS kytketyn datapäätteen TE mainitulle 5 GSM V.110 datayhteydelle, joka muodostetaan yhtä tai useampaa liikennekanavaa (HSCSD) käyttävän fyysisen yhteyden yli. IWF käsittää nopeussovittimen, joka sovittaa GSM V.110-datayhteyden V.24-rajapintaan sekä datamodee-min tai toisen nopeussovittimen riippuen siitä jatke-10 taanko yhteyttä PSTN:ään vai ISDNrään. ISDN-verkon protokollat voivat olla esim. V.110 tai V.120. ISDN- tai PSTN-verkossa datayhteys muodostetaan esimerkiksi toiselle datapäätteelle TE. MS:n ja TE:n välistä V.24-raja-pintaa kutsutaan tässä pääterajapinnaksi. Vastaava pää-15 terajapinta on myös IWF:ssä samoinkuin toisella data-päätteellä TE ISDN- tai PSTN-verkossa. Päätelaitteiden TE välillä käytetty protokolla voi olla esim. ITU-T suosituksen X.25 mukainen HDLC-protokolla tai telekopiosiirrossa ITU-T T.30 mukainen protokolla.

20 GSM-järjestelmän liikennekanava tukee datansiirtoa käyttäjänopeuksilla 300, 1200, 1200/75, 2400, 4800, 7200 ja 9600 bit/s. Tulevaisuudessa suurinopeuksiset datapalvelut (HSCSD = High speed circuit switched data), ,: joissa käytetään kahta tai useampaa liikennekanavaa ra- 25 diorajapinnassa (multi-slot access), tukevat myös suurempia käyttäjänopeuksia (14400 bit/s, 19600 bit/s,...). Tulevaisuudessa myös yksittäisen kanavan käyttäjä-datanopeutta voidaan nostaa optimoimalla kanavakoodausta ja/tai nopeussovituksia. V.110-kehyksissä siirretään mo-30 lempiin suuntiin käyttäjädatan lisäksi myös päätelaite-rajapinnan statusinformaatiota (V.24 liitännän ohjaussignaaleja) , kuten CT105 (RTS=request to send), CT108 (DTR=data terminal ready), CT106 (CTS=clear to send), CT107 (DSR=data set ready) ja CT109 (CD=Data carrier 35 detect). Lisäksi monikanavaisessa transparentissa HSCSD- 9 103462 datapalvelussa on lisäksi tarpeen siirtää alikanavien välistä synkronointi-informaatiota, kuten alla tarkemmin selitetään. Liikennekanavalla käytetään kanavakoodausta, jolla pyritään vähentämään siirtovirheiden vaikutusta.

5 Kanavakoodaus ja yllä mainittu lisäinformaatio nostavat bittinopeuden radiorajapinnassa suuremmaksi kuin varsinainen käyttäjänopeus. Käyttäjänopeuksia 2400 ja sitä pienemmät, sekä 4800 ja 9600 bit/s vastaavat radiorajapinnan nopeudet ovat 3600, 6000 ja 12000 bit/s.

10 Perinteisissä matkaviestinjärjestelmissä kullekin liikkuvalle asemalle osoitetaan liikennöintiä varten yksi liikennekanava datan- tai puheensiirtoa varten.

Monikanavaisessa suurinopeuksisessa piirikytke-tyssä datasiirrossa (HSCSD) datayhteyttä varten varataan 15 kaksi tai useampi rinnakkaista liikennekanavaa radiotiellä. Hakijan aikaisemmassa FI-patenttihakemuksessa 942190 on esitetty menettely, jossa matkaviestimelle MS, joka tarvitsee suurempinopeuksista datasiirtoa kuin yksi liikennekanava kykenee tarjoamaan, osoitetaan kaksi tai 20 useampia aikavälejä samasta TDMA-kehyksestä. Tämän proseduurin tarkempien yksityiskohtien osalta viitataan kyseiseen patenttihakemukseen. GM-järjestelmän radiorajapinnassa käytetyt kanavarakenteet on määritelty tar-: kemmin ETSI/GSM-suosituksessa 05.02.

25 Seuraavassa proseduuria kuvataan kuvioon 2 viita ten vain eräänä tapana suorittaa moneen rinnakkaiseen liikennekanavaan perustuvaa suurinopeuksista datansiirtoa radiojärjestelmässä. On kuitenkin huomattava, että keksinnön kannalta on oleellista vain, että monta rin-30 nakkaista liikennekanavaa käsittävä siirtoyhteys on muodostettu. Liikennekanavat voivat siten perustua muihinkin monipääsymenetelmiin, kuten CDMA ja FDMA.

Kuviossa 2 on esitetty esimerkki, jossa matkaviestimelle MS osoitetaan peräkkäiset aikavälit 0 ja 1 35 samasta TDMA-kehyksestä. Suurinopeuksinen datasignaali 10 103462 DATAIN, joka halutaan siirtää radiotien yli, jaetaan jakajassa 82 tarvittavaan määrään pienempinopeuksisia datasignaaleja DATA1 ja DATA2. Jokaiselle pienem-pinopeuksiselle datasignaalille DATA1 ja DATA2 suorite-5 taan erikseen kanavakoodaus, lomitus, purskeen muodostus ja modulointi 80 ja vastaavasti 81, minkä jälkeen kukin datasignaali lähetetään radiotaajuisena purskeena omassa aikavälissään 0 ja vastaavasti 1. Kun pienempinopeuksi-set datasignaalit DATA1 ja DATA2 on erikseen siirretty 10 radiotien yli, niille suoritetaan vastaanottopäässä erikseen demodulointi, lomituksen purku ja kanavadekoo-daus 83 ja vastaavasti 84, minkä jälkeen signaalit DATA1 ja DATA2 yhdistetään yhdistäjässä 85 jälleen vastaanottopäässä alkuperäiseksi suurinopeuksiseksi signaaliksi 15 DATAOUT.

Kuvio 3 on lohkokaavio, joka havainnollistaa GSM-verkon laitteistokonfiguraatiota, joka toteuttaa tällaisen monta rinnakkaista liikennekanavaa käyttävän datasiirron. Kuvion 3 lohkojen 80, 81, 83 ja 84 toiminnot, 20 ts. kanavakoodaus, lomitus, purskeenmuodostus ja modulointi sekä vastaavasti demodulointi, lomituksen purku ja kanavadekoodaus sijaitsevat kiinteän verkon puolella edullisesti tukiasemalla BTS. Edellä kuvattu TDMA-kehys : lähetetään siten tukiaseman BTS ja matkaviestimen MS

25 välillä radiorajapinnassa Radio I/F. Tukiasemalla BTS on erillinen rinnakkainen käsittely jokaiselle aikavälille. Sen sijaan kuvion 2 jakaja 82 ja yhdistäjä 85 voivat tarpeen mukaan sijoittua kiinteässä verkossa tukiasemasta BTS erilleen muuhun verkkoelementtiin, jolloin pie-30 nempinopeuksiset datasignaalit DATA1 ja DATA2 siirretään tämän verkkoelementin ja tukiaseman välillä kuten normaalien liikennekanavien signaalit. GSM-järjestelmässä tämä liikennöinti tapahtuu ETSI/GSM-suosituksen 08.60 mukaisissa TRAU-kehyksissä tukiaseman BTS ja erityisen 35 transkooderiyksikön TRCU (Transcoder/Rateadapter unit) 11 103462 välillä. Keksinnön kannalta myöskään TRAU-kehykset ja niihin liittyvä siirto eivät ole olennaisia, koska keksintö liittyy datasiirron suorittamiseen ja synkronointiin koko useaa rinnakkaista liikennekanavaa käyttävän 5 datayhteyden yli, ts. jakajan 82 ja yhdistäjän 85 välillä .

Suurinopeuksinen datavirta DATAIN on jaettava rinnakkaisiin transparentteihin liikennekanaviin siten, että datavirran uudelleenkokoaminen vastaanottopäässä on 10 mahdollista. Hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa 945817 on esitetty ratkaisu, jossa datayksiköt varustetaan lähetyspäässä Tx kehys- ja/tai kanavanumeroinnilla, jonka avulla datayksiköt voidaan koota takaisin alkuperäiseen järjestykseen vastaanottopäässä Rx.

15 Perinteisesti datayksiköt, esim. V.110- tai RLP- kehykset, ovat olleet vakiomittaisia, kuten kuvion 4 yhteydessä selitettiin. Tällöin datayksiköiden numerointiin ei liity erityisiä ongelmia. Joissakin erikoistapauksissa datayksiköt voivat olla vaihtelevan mittaisia 20 tai hyvin lyhyitä, kuten kuviossa 5 on havainnollistettu, jolloin myös datayksiköiden numerointiin liittyy aikaisemmin kuvattuja ongelmia.

Tilanteita, joissa datayksiköt ovat vaihtelevan : mittaisia tai hyvin lyhyitä, on monia. Eräs esimerkki on 25 GSM-järjestelmän uusi kanavatyyppi, jota ollaan kehittä mässä tarjoamaan 14400 kbit/s käyttäjänopeus. Todennäköinen toteutus perustuu 14400 kbit/s radiorajapinnan nopeuteen, mikä merkitsee kehysrakenteiden optimointia radiotiellä. Transparenteissa datapalveluissa tämä mer-: 30 kitsee, että joudutaan kokonaan luopumaan V.110-kehyksi- en käytöstä datayksikköinä. Tällöin päätelaiterajapinnan statukset sekä HSCSDrn rinnakkaisten liikennekanavien numerointibitit joudutaan siirtämään käyttäjädatan re-dundanttisissa osissa. Telekopiopalvelun käyttäessä 35 T.30-suosituksen mukaista normaalia telekopiodatamoodia 12 103462 (NFD), keksinnön mukaiset datayksiköt voivat olla tele-kopiokoodirivejä ja redudantit osat voivat olla koodiri-vin täytebittejä. Tällöin datayksiköt, ts. telekopiori-vit, voivat olla vaihtelevan mittaisia, kuten alla tul-5 laan tarkemmin selittämään.

Vakiomittaisia tai vaihtelevan pituisia da- tayksiköitä voidaan pitää lyhyinä suhteessa siirtoviive-eroon ainakin silloin kun datayksikön pituus on pienempi kuin noin 2*Tdif, missä Tdlf on rinnakkaisten liikenne-10 kanavien siirtoviiveiden välinen maksimiero (ts. siirto-viivetoleranssi).

Eräs matkaviestinjärjestelmien tärkeimmistä palveluista on telekopiopalvelu. GSM-järjestelmän transparentti telekopiopalvelu on määritelty GSM-suosituksessa 15 03.45. Telekopiopalvelussa telekopiopäätelaitteen (FAX) ja matkaviestimen MS väliin on määritelty erityinen te-lekopiosovitin. Tarvittava laitteistokonfiguraatio on määritelty suosituksessa GSM 03.45 eikä sen yksityiskohdilla ole keksinnön kannalta merkitystä. Kuvioissa 1, 3, 20 4 ja 5 voidaan olettaa, että telekopiolaite FAX ja tele- kopiosovitin sisältyvät päätelaitteeseen TE ja päätelai-terajapinta on telekopiosovittimen ja MS:n välinen V.24-raj apinta.

: Telekopiopalvelun käyttäessä T.30-suosituksen mu- * 25 kaista normaalia telekopiodatamoodia (NFD) lähetettävä data sisältää rivinloppu-merkkejä EOL (End__Of_Line) , telekopiokoodattua dataa DATA sekä mahdollisia täytebittejä FILL määritellyn minimirivin pituuden varmistamiseksi, kuten kuviossa 6 on esitetty. Näitä täytebittejä : 30 voidaan pitää siirron kannalta redundantteina ja käyttää hyväksi esillä olevassa keksinnössä. Kuviossa 6 on havainnollistettu, kuinka pääterajapinnan statusinformaa-tio ja datayksiköiden numerointi voidaan sijoittaa tele-kopiokoodattujen rivien loppuun korvaamaan osa FILL-bi-35 teistä. Esimerkiksi 1-n bittiä voidaan käyttää da- 13 103462 tayksiköiden numerointiin ja mahdolliseen pääterajapin-nan statusinformaation siirtoon.

Edellä kuvattuja täytebittejä FILL ei kuitenkaan yleensä ole kaikissa telekopiokoodiriveissä NFD-moodis-5 sa. Tämä johtuu siitä, että rivit ovat datan vuoksi riittävän pitkiä eikä täytebittejä tarvita. On jopa mahdollista, että koko telekopiosivussa ei ole lainkaan täytebittejä FILL. Tämä voi johtaa tilanteeseen, jossa FILL-bittejä joudutaan lisäämään riviin ainoastaan kek-10 sinnön mukaisen numerointi-informaation siirron vuoksi.

Tällöin radiotien yli siirrettävän datan määrä kasvaa. Kuitenkin, koska telekopiolaitteet vaihtavat datavaiheesta signalointivaiheeseen jokaisen sivun lähetyksen jälkeen, tilanne voidaan helposti käsitellä puskuroimal-15 la dataa sivun siirron aikana lähettävän telekopiosovit- timen (TAF tai IWF) lähetyspuskuriin. Lähetyspuskurin sisältö puretaan sivun siirron lopussa ennenkuin telekopiolaitteet kuittaavat sivun siirron ITU-T T.30:n protokollan mukaisesti. ITU-T T.30 tarjoaa niukasti aikaa 20 tällaiseen ylimääräiseen puskurintyhjennysoperaatioon.

Jos lisättyjen numerobittien määrä on liian suuri, puhelu epäonnistuu, koska sivun loppukättely ja lähetyspuskurin tyhjennys menevät päällekkäin.

: ITU-T T.4 mukaisesti telekopiokoodattujen rivien 25 pituus voi vaihdella muutamasta bitistä tuhansiin bit-teihin. Tilanne on pahin, jos siirrettävässä kuvassa on sekaisin maksimimittaisia ja minimimittaisia rivejä. Kun monikanavaisen datayhteyden yhteen alikanavaan lähetetään maksimimittainen telekopiokoodattu rivi, ehditään 30 samanaikaisesti lähettää muissa alikanavissa suuri joukko minimimittaisia telekopiokoodattuja. Tämä vastaa kuvion 5 havainnollistamaa vaihtelevan pituisten datayksi-köiden siirtoa, kun kutakin telekopiokoodattua riviä tarkastellaan yhtenä datayksikkönä. Kuten aikaisemmin 35 kuvattiin rivinumeroinnin tai datayksikkönumeroinnin 14 103462 numeroavaruuden tulee olla riittävän suuri, jotta tele-kopiokoodatut rivit saadaan vastaanottopäässä palautettua oikeaan järjestykseen.

Kuviossa 7 havainnollistetaan keksinnön mukaista 5 datayksiköiden siirtoa. Keksinnössä ketjutetaan peräkkäisiä lyhyitä datayksiköitä datalohkoksi, joka lähetetään kokonaisuudessaan (pilkkomatta) yhden alikanavan kautta. Esimerkiksi kuviossa 7 lohko I muodostuu N kappaleesta datayksiköitä ja lähetetään yhtenä kokonaisuu-10 tena alikanavan ch2 kautta. Vastaavasti lohko II muodostuu M kappaleesta datayksiköitä ja lähetetään yhtenä kokonaisuutena alikanavan ch3 kautta. Pitkät datayksiköt lähetetään ilman ketjuttamista varustettuna omalla da-tayksikkönumerolla. Esimerkiksi kuviossa 7 datayksikkö 1 15 on pitkä datayksikkö, joka lähetetään yksinään alikanavan chl kautta.

Datalohkon pituus on edullisesti samaa suuruusluokkaa kuin pitkien datayksiköiden, niin että siirrettävät kokonaisuudet olisivat mahdollisimman saman mit-20 täisiä. Toisaalta datalohkoista on edullista tehdä mahdollisimman pitkiä, jotta rinnakkaisien alikanavien siirtoviiveiden eron vaikutus numeroavaruuteen saadaan eliminoiduksi tai minimoiduksi. Tarvittava numeroavaruus . pienenee lyhentäen numerointiin käytettävää koodisanaa.

25 Täten myös hyötysuhde paranee, koska siirrettävien over-head-bittien määrä pienenee.

Kuvion 7 esittämässä keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa datalohkolle annetaan vain yksi datayk-sikkönumero. Esimerkiksi lohkolla I on datayksikkönumero 30 2 ja lohkolla II datayksikkönumero 3. Vastaanottava osa puoli voi tunnistaa datalohkon rajat esimerkiksi siten, että jokaisen datalohkon ensimmäinen (kuviossa 7 oikean-puolimmaisin) datayksikkö sisältää datalohkon datayksik-könumeron. Kun datalohko sisältää peräkkäisiä datayksi-35 köitä, datayksiköt tulevat automaattisesti oikeaan jär- 15 103462 jestykseen vastaanottopäässä Rx. Tarvittava numeroava-ruus pienenee ja siten myös numerointiin käytettävä koodisana lyhenee edelleen. Koska ketjutetussa datalohkossa siirretään datayksikkönumero vain kertaalleen eikä erik-5 seen jokaisessa lohkon datayksikössä, siirrettävien overhead-bittien määrä vähenee edelleenkin.

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa kunkin data-lohkon jokainen datayksikkö sisältää datayksikkönumeron. Tällöin esimerkiksi kuvion 7 datalohkon I jokainen N 10 datayksikköä sisältäisi oman datayksikkönumeron. Tällöin datalohkoon ketjutettujen datayksiköiden ei välttämättä tarvitse olla peräkkäisiä, koska datayksiköiden järjestys on osoitettu datayksikkönumeroinnilla myös lohkon sisällä. Tässä suoritusmuodossa siirrettävien bittien 15 määrä on kuitenkin suurempi kuin edellisessä suoritus muodossa. Esimerkiksi kuvion 7 lohkon siirtoon tarvitaan N-1*NB bittiä enemmän, jos jokainen datayksikkö varustetaan datayksikkönumeroinnilla (NB on datayksikkönumeron bittimäärä).

20 Kuvion 8 vuokaavio havainnollistaa erästä keksin nön mukaista tapaa suorittaa keksinnön mukainen datayksiköiden lajittelu pituuden mukaan ja lyhyiden datayksiköiden ketjutus lohkoiksi.

. Vaiheessa 81 vastaanotetaan lähettäväksi uusi da- 25 tayksikkö DU, esimerkiksi päätelaiterajapinnasta TAF: -lie. Tämän jälkeen tarkistetaan onko DU:n pituus (esim. bittien lukumäärä) suurempi tai yhtä suuri kuin ennalta määrätty datayksikön pituuden kynnysarvo TH1 (vaihe 82) . Mikäli on, DU luokitellaan pitkäksi ja sille annetaan • 30 datayksikkönumero vaiheessa 83, minkä jälkeen DU lähete tään yksinään yhteen alikanavista vaiheessa 84. Sitten proseduuri palaa vaiheeseen 81.

Mikäli DU: n pituus on pienempi kuin kynnysarvo TH1 vaiheessa 82, luokitellaan DU lyhyeksi ja lohkon 35 muodostus alkaa. Aluksi vaiheessa 85 DU:lie annetaan 16 103462 datayksikkönumero, minkä jälkeen DU sijoitetaan lohkon ensimmäiseksi.

Sitten vastaanotetaan ketjutettavaksi uusi DU (vaihe 87). Tämän jälkeen tarkistetaan onko DU:n pituus 5 suurempi tai yhtä suuri kuin ennalta määrätty teleko-piorivin kynnysarvo TH1 (vaihe 88). Mikäli on, DU luokitellaan pitkäksi eikä lohkon muodostusta jatketa. Tällöin jo muodostettu lohko, jossa on vähintään yksi DU, lähetetään yhteen alikanavista (vaihe 89).

10 Mikäli DU: n pituus on pienempi kuin kynnysarvo TH1 vaiheessa 88, luokitellaan DU lyhyeksi ja jatketaan lohkon muodostusta. Vaiheessa 90 DU lisätään viimeiseksi lohkoon. Tämän jälkeen vaiheessa 91 tarkistetaan on lohkon pituus (esim. bitteinä) suurempi kuin kynnysarvo 15 TH1. Mikäli on, lohko todetaan riittävän pitkäksi eikä lohkon muodostusta jatketa. Tällöin jo muodostettu lohko, jossa on vähintään kaksi DU:ta ketjutettuna, lähetetään yhteen alikanavista (vaihe 92) . Sitten proseduuri palaa vaiheeseen 81.

20 Mikäli lohkon pituus on pienempi kuin kynnysarvo TH1 vaiheessa 91, lohko on vielä liian lyhyt ja lohkon muodostus jatkuu. Tällöin siirrytään vaiheeseen 87 käsittelemään uutta ketjutettavaa datayksikköä.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu 25 vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten hengessä ja puitteissa.

Claims (11)

17 103462

1. Menetelmä suurinopeuksista datansiirtoa varten digitaalisessa matkaviestinjärjestelmässä, menetelmän 5 käsittäessä vaiheet allokoidaan matkaviestimelle ainakin kaksi rin nakkaista liikennekanavaa, liitetään datayksiköihin lähetyspäässä järjestys-numerointi, 10 lähetetään datayksiköt, joihin on liitetty jär jestysnumerointi, allokoitujen liikennekanavien kautta vastaanottopäähän, palautetaan vastaanottopäässä datayksiköiden järjestys mainitun järjestysnumeroinnin mukaiseksi, 15 tunnettu siitä, että ketjutetaan lyhyitä datayksiköitä datalohkoiksi, lähetetään kukin datalohko kokonaisuutena liiken-nekanavan kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että lyhyitä datayksiköitä ketjutetaan datalohkoiksi, kun siirrettävä data on vaihte-levan pituisina datayksiköinä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lyhyitä datayksiköitä ket- 25 jutetaan datalohkoiksi, kun siirrettävä data on datayksiköinä, joilla on vakiopituus, joka on lyhyt suhteessa allokoitujen liikennekanavien siirtoviiveiden väliseen -maksimieroon.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen mene- . 30 telmä, tunnettu siitä, että varustetaan data- lohko yhdellä järjestysnumerolla tai varustetaan data-lohkon jokainen datayksikkö omalla järjestysnumerolla

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 35 lajitellaan datayksiköt suhteellisesti pidempiin 18 103462 ja suhteellisesti lyhyempiin datayksiköihin, lähetetään kukin mainituista pidemmistä datayksi-köistä erikseen järjestysnumerolla varustettuna, ketjutetaan mainitut lyhyemmät datayksiköt data-5 lohkoiksi, joiden pituus on samaa suuruusluokkaa kuin mainittujen pidempien datayksiköiden, lähetetään kukin datalohko kokonaisuutena liiken-nekanavan kautta.

6. Patenttivaatimuksen 1, 4 tai 5 mukainen mene- 10 telmä, tunnettu siitä, että ketjutetaan maini tut datayksiköt datalohkoiksi, joiden pituus on mahdollisimman suuri suhteessa allokoitujen liikennekanavi-en siirtoviive-eroon.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen mene-15 telmä, tunnettu siitä, että datayksikkö on ITU- T T.30 mukainen telekopiokoodirivi ja datayksikkönume-rointi sijoitetaan telekopiorivin täytebitteihin.

8. Digitaalinen matkaviestinjärjestelmä, jossa matkaviestin (MS) ja kiinteä matkaviestinverkko (BTS,

20 BSC, MSC) käsittävät datalähettimen (TAF,IWF,82) ja data-vastaanottimen (31,32,85), jotka kykenevät datasiirtoon radiotien yli matkaviestimelle allokoidulla liikenne-kanavalla, tunnettu siitä, että datalähettimet (31,32,82) on sovitettu lähettä-25 mään suurinopeuksinen datasignaali (DATAIN) datayksik-köinä, datalähettimet (31,32,82) on sovitettu ketjuttamaan lyhyitä datayksiköitä datalohkoiksi, datalähettimet (31,32,82) on sovitettu lähettä-30 mään kukin datalohko kokonaisuutena liikennekanavan kautta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että datayksiköt ovat vaihtele-van pituisia.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestelmä, 19 103462 tunnettu siitä, että datayksiköiden pituus on lyhyt suhteessa allokoitujen liikennekanavien siirtovii-veiden väliseen maksimieroon.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestelmä, 5 tunnettu siitä, että datayksikkö on ITU-T T.30 mukainen telekopiokoodirivi ja datayksikkönumerointi sijoitetaan telekopiorivin täytebitteihin. 20 103462