FI104875B

FI104875B - Tiedonsiirtomenetelmä solukkoradioverkon tukiasemajärjestelmässä

Info

Publication number: FI104875B
Application number: FI973486A
Authority: FI
Inventors: Jukka Peltola
Original assignee: Nokia Networks Oy
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 2000-04-14
Also published as: FI973486A0; WO1999011032A3; AU8865498A; WO1999011032A2; FI973486A

Description

104875

Tiedonsiirtomenetelmä solukkoradioverkon tukiasemajärjestelmässä

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on tiedonsiirtomenetelmä solukkoradioverkon 5 tukiasemajärjestelmässä, joka tukiasemajärjestelmä käsittää ainakin yhden tukiaseman ja yhden tukiasemaohjaimen, jossa tukiaseman ja tukiasemaohjaimen välillä siirretään kaksisuuntaisesti piirikytkentäistä dataa piirikytkentäsiirto-yhteydessä, ja piirikytkentäisen datan siirrosta vapaassa piirikytkentäsiirtoyh-teydessä siirretään pakettikytkentäistä dataa ja pakettikytkentäsignalointia.

10 Keksinnön tausta

Solukkoradioverkoissa lisääntyy piirikytkentäisen puheen ja datan siirron lisäksi pakettikytkentäisen datan siirron tarve. Uusia ratkaisuja on kehitetty mahdollistamaan olemassaolevien solukkoradioverkkojen muuttaminen siten, että niissä mahdollisimman edullisesti ja tehokkaasti mahdollistuisi pa-15 kettisiirto.

GPRS (General Packet Radio Service) on uusi GSM-pohjainen palvelu, jossa ilmarajapinnan piirikytkennästä vapaata kapasiteettia käytetään pakettisiirtoon.

Eräänlaiseksi pullonkaulaksi jää tukiaseman ja tukiasemaohjaimen 20 välisen pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtäminen. Ratkaisuksi on ehdotettu erillistä tiedonsiirtoyhteyttä siirron toteuttamiseksi. Ratkaisu ei kuitenkaan ole kovin houkutteleva operaattoreille, koska se aihe-:· uttaa pysyviä käytön lisäkustannuksia.

Koska piirikytkentäsignalointi suoritetaan erityistä signalointikana-25 vaa käyttäen, niin on myös ehdotettu, että pakettisiirto ja pakettikytkentäsig-nalointi suoritettaisiin käyttäen kyseisen signalointikanavan vapaata kapasiteettia. Kyseistä signalointikanavaa voidaan nimittää esimerkiksi LAPD-kanavaksi käytetyn protokollan mukaan. Ongelmana on kuitenkin se, että yleensä yhtä lähetinvastaanotinta eli kahdeksaa liikennekanavaa kohti on 30 käytössä yksi 16 kbitin/s LAPD-kanava, eikä mainitusta kapasiteetista juurikaan jää kapasiteettia käytettäväksi pakettisiirtoon ja pakettikytkentäsignaloin-tiin. Myös sellaisia ratkaisuja on olemassa, joissa esimerkiksi viiden lähetin-vastaanottimen signalointi kuljetetaan yhdessä 64 kbitin/s kanavassa. Vaikka LAPD-kanavalla ei olisikaan piirikytkentäsignalointia käynnissä ei sen kapasi-35 teetti kuitenkaan olisi kovin suuri.

2 104875

Eräs mahdollisuus olisi kasvattaa kyseisen LAPD-kanavan nopeutta 16 kbitistä/s 64 kbittiin/s, tällöin pakettisiirron kapasiteetti olisi ehkä 50 kbit/s. Ongelmaksi muodostuvat kuitenkin jälleen kustannukset: operaattorille aiheutuu ratkaisusta pysyviä ja kiinteitä, pakettisiirron käytöstä riippumattomia lisä-5 kuluja. Pahimmassa tapauksessa operaattorin siirtoon käyttämä 2 Mbitin/s PCM-linkki on niin täynnä, että esitetty kapasiteetin kasvatus edellyttäisi uuden PCM-linkin käyttöönottoa. Tämä on kalleuden lisäksi hankalaa.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän 10 toteuttava laitteisto siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että piirikytkentäsiirtoyhteydessä dataa siirretään transkoodausta varten muodostetuissa TRAU-kehyksissä (Transcoder and Rate Adapter Unit).

Keksinnön kohteena on lisäksi solukkoradioverkon tukiasemajär-15 jestelmä, joka käsittää ainakin yhden tukiaseman ja yhden tukiasemaohjaimen, jotka tukiasema ja tukiasemaohjain ovat sovitettuja siirtämään välillään kaksisuuntaisesti piirikytkentäistä dataa piirikytkentäsiirtoyhteydessä, ja tukiasema ja tukiasemaohjain ovat sovitettuja siirtämään välillään pakettikytkentäistä dataa ja pakettikytkentäsignalointia piirikytkentäisen datan siirrosta va-20 paassa piirikytkentäsiirtoyhteydessä.

Tukiasemajärjestelmälle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että tukiasemajärjestelmä on sovitettu piirikytkentäsiirtoyhteydessä siirtämään dataa transkoodausta varten muodostetuissa TRAU-kehyksissä (Transcoder Γ and Rate Adapter Unit).

25 Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patentti vaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu siihen, että ilmarajapinnassa tapahtuvan siirron adaptiivisuutta piirikytkentäisen ja pakettikytkentäisen datan siirron välillä hyödynnetään myös tukiaseman ja tukiasemaohjaimen välisessä Abis-·; 30 rajapinnassa. Kun ilmarajapinnassa on vapaita kanavia pakettisiirtoon, niin samanaikaisesti myös Abis-rajapinnassa on vapaata kapasiteettia piirikytkentäsiirtoyhteydessä käytettäväksi pakettisiirtoon ja pakettikytkentäsignalointiin.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelmällä saavutetaan useita etuja. Piirikytkentäisen datan siirrosta vapaa kapasiteetti voidaan hyö-35 dyntää optimaalisesti. Tukiaseman ja tukiasemaohjaimen välille ei tarvita lisää uutta tiedonsiirtokapasiteettia, joten verkon operaattori säästää investointi- 3 104875 ja/tai käyttökustannuksissa. Keksinnön mukaisesti toimittaessa päästään jäljempänä esiteltävällä tavalla selvästi suurempaan siirtonopeuteen kuin LAPD-kanavaa käyttäen. Siirtoyhteys on luotettava, koska synkronointi on jo varmistettu ennen siirron aloitusta.

5 Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 esittää solukkoradioverkkoa lohkokaaviona;

Kuvio 2 esittää yhden lähetinvastaanottimen rakennetta; 10 Kuvio 3 esittää Abis-rajapinnan kanavia;

Kuvio 4 esittää TRAU-kehyksen rakennetta;

Kuvio 5 esittää normaalia piirikytkentäistä puhelua;

Kuvio 6 esittää pakettikytkentäistä tiedonsiirtoa.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus 15 Viitaten kuvioon 1 selostetaan tyypillinen keksinnön mukaisen so lukkoradioverkon rakenne ja sen liittymät kiinteään puhelinverkkoon ja paketti-siirtoverkkoon. Kuvio 1 sisältää vain keksinnön selittämisen kannalta oleelliset lohkot, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että tavanomaiseen solukkoradioverkkoon sisältyy lisäksi muitakin toimintoja ja rakenteita, joiden tarkempi 20 selittäminen ei tässä ole tarpeen. Keksintö soveltuu käytettäväksi perus-GSM-solukkoradioverkoissa ja siitä jatkokehitetyissä verkoissa, esimerkiksi GSM1800- ja GSM1900-jäijestelmissä. Edullisimmin keksintöä käytetään :·. GSM-järjestelmän 2+-vaiheen pakettisiirrossa eli GPRS.ssa (General Packet

Radio Service).

25 Solukkoradioverkko käsittää tyypillisesti kiinteän verkon infrastruktuu rin eli verkko-osan, ja tilaajapäätelaitteita 150, jotka voivat olla kiinteästi sijoitettuja, ajoneuvoon sijoitettuja tai kannettavia mukanapidettäviä päätelaitteita. Verkko-osassa on tukiasemia 100. Useita tukiasemia 100 keskitetysti puoles-- taan ohjaa niihin yhteydessä oleva tukiasemaohjain 102. Tukiasemassa 100 30 on lähetinvastaanottimia 114. Tyypillisesti tukiasemassa 100 on yhdestä kuuteentoista lähetinvastaanotinta 114. Yksi lähetinvastaanotin 114 tarjoaa radio-kapasiteetin yhdelle TDMA-kehykselle, siis tyypillisesti kahdeksalle aikavälille.

Tukiasemassa 100 on ohjausyksikkö 118, joka ohjaa lähetinvastaan-ottimien 114 ja multiplekserin 116 toimintaa. Multiplekserillä 116 sijoitetaan 35 useiden lähetinvastaanottimen 114 käyttämät liikenne- ja ohjauskanavat yh- 4 104875 delle siirtoyhteydelle 160. Siirtoyhteyden 160 rakenne on tarkasti määritelty, ja sitä kutsutaan Abis-rajapinnaksi. Siirtoyhteys 160 toteutetaan tyypillisesti käyttäen 2 Mbit/s yhteyttä, eli PCM-linkkiä (Pulse Coded Modulation), joka tarjoaa 31 x 64 kbit/s siirtokapasiteetin, aikavälin 0 ollessa varattu synkronoin-5 tiin. Myöhemmin kuvioiden 3 ja 4 yhteydessä käsitellään tarkemmin Abis-rajapinnan rakennetta ja siirtoyhteyden toteutusta.

Tukiaseman 100 lähetinvastaanottimista 114 on yhteys antenniyksik-köön 112, jolla toteutetaan kaksisuuntainen radioyhteys 170 tilaajapäätelait-teeseen 150. Myös kaksisuuntaisessa radioyhteydessä 170 siirrettävien kelo hysten rakenne on tarkasti määritelty, ja sitä kutsutaan ilmarajapinnaksi.

Tilaajapäätelaite 150 voi olla esimerkiksi normaali GSM-matkapuhelin, ja siihen voidaan lisäkortilla liittää esimerkiksi kannettava tietokone 152, jota voidaan käyttää pakettisiirrossa pakettien tilaamiseen ja käsittelyyn.

Kuviossa 2 kuvataan tarkemmin yhden lähetinvastaanottimen 114 ra-15 kenne. Vastaanotin 200 käsittää suodattimen, joka estää halutun taajuuskaistan ulkopuoliset taajuudet. Sen jälkeen signaali muunnetaan välitaajuu-delle tai suoraan kantataajuudelle, jossa muodossa oleva signaali näytteiste-tään ja kvantisoidaan analogia/digitaalimuuntimessa 202. Ekvalisaattori 204 kompensoi häiriöitä, esimerkiksi monitie-etenemisen aiheuttamia häiriöitä. 20 Demodulaattori 206 ottaa ekvalisoidusta signaalista bittivirran, joka välitetään demultiplekserille 208. Demultiplekseri 208 erottelee bittivirran eri aikaväleistä omiin loogisiin kanaviinsa. Kanavakoodekki 216 dekoodaa eri loogisten kanavien bittivirran, eli päättää onko bittivirta signalointitietoa, joka välitetään ohjausyksikölle 214, vai onko bittivirta puhetta, joka välitetään tukiasemaohjai-:·. 25 men 102 puhekoodekille 122. Kanavakoodekki 216 suorittaa myös virheenkor jausta. Ohjausyksikkö 214 suorittaa sisäisiä kontrollitehtäviä ohjaamalla eri yksikköjä. Purskemuodostin 228 lisää opetussekvenssin ja hännän kanavakoo-dekista 216 tulevaan dataan. Multiplekseri 226 osoittaa kullekin purskeelle sen aikavälin. Modulaattori 224 moduloi digitaaliset signaalit radiotaajuiselle kan-30 toaallolle. Tämä toiminto on analoginen luonteeltaan, joten sen suorittamisesta tarvitaan digitaali/analogia-muunninta 222. Lähetin 220 käsittää suodattimen, jolla kaistanleveyttä rajoitetaan. Lisäksi lähetin 220 kontrolloi lähetyksen ulos-tulotehoa. Syntetisaattori 212 järjestää tarvittavat taajuudet eri yksiköille. Syntetisaattorin 212 sisältämä kello voi olla paikallisesti ohjattu tai sitä voidaan 35 ohjata keskitetysti jostain muualta, esimerkiksi tukiasemaohjaimesta 102. Syntetisaattori 212 luo tarvitut taajuudet esimerkiksi jänniteohjatulla oskillaattorilla.

5 104875

Tukiasemaohjain 102 käsittää ryhmäkytkentäkentän 120 ja ohjausyksikön 124. Ryhmäkytkentäkenttää 120 käytetään puheen ja datan kytkentään sekä yhdistämään signalointipiirejä. Tukiaseman 100 ja tukiasemaohjaimen 102 muodostamaan tukiasemajärjestelmään (Base Station Subsys-5 tem) kuuluu lisäksi transkooderi eli puhekoodekki eli TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit) 122. Transkooderi 122 sijaitsee yleensä mahdollisimman lähellä matkapuhelinkeskusta 132, koska puhe voidaan tällöin siirtokapasiteettia säästäen siirtää solukkoradioverkon muodossa transkooderin 122 ja tukiasemaohjaimen 102 välillä.

10 Transkooderi 122 muuntaa yleisen puhelinverkon ja solukkoradiover kon välillä käytettävät erilaiset puheen digitaaliset koodausmuodot toisilleen sopiviksi, esimerkiksi kiinteän verkon 64 kbit/s muodosta solukkoradioverkon johonkin muuhun (esimerkiksi 13 kbit/s) muotoon ja päinvastoin. Ohjausyksikkö 124 suorittaa puhelunohjausta, liikkuvuuden hallintaa, tilastotietojen kerä-15 ystä ja signalointia.

Kuten kuviosta 1 nähdään niin ryhmäkytkentäkentällä 120 voidaan suorittaa kytkentöjä (kuvattu mustilla palloilla) sekä yleiseen puhelinverkkoon (PSTN = Public Switched Telephone Network) 134 matkapuhelinkeskuksen 132 välityksellä että pakettisiirtoverkkoon 142. Yleisessä puhelinverkossa 134 20 tyypillinen päätelaite 136 on tavallinen tai ISDN-puhelin (Integrated Services Digital Network).

Pakettisiirtoverkon 142 ja ryhmäkytkentäkentän 120 välisen yhteyden luo tukisolmu 140 (SGSN = Serving GPRS Support Node). Tukisolmun 140 tehtävänä on siirtää paketteja tukiasemajärjestelmän ja porttisolmun (GGSN = :· 25 Gateway GPRS Support Node) 144 välillä, ja pitää kirjaa tilaajapäätelaitteen 150 sijainnista alueellaan.

Porttisolmu 144 yhdistää julkisen pakettisiirtoverkon 146 ja paketti-siirtoverkon 142. Rajapinnassa voidaan käyttää intemet-protokollaa tai X.25-protokollaa. Porttisolmu 144 kätkee kapseloimalla pakettisiirtoverkon 142 si-30 säisen rakenteen julkiselta pakettisiirtoverkolta 146, joten pakettisiirtoverkko . ‘142 näyttää julkisen pakettisiirtoverkon 146 kannalta aliverkolta, jossa olevalle tilaajapäätelaitteelle 150 julkinen pakettisiirtoverkko voi osoittaa paketteja ja jolta voi vastaanottaa paketteja.

Pakettisiirtoverkko 142 on tyypillisesti yksityinen intemet-protokollaa 35 käyttävä verkko, joka kuljettaa signalointia ja tunneloitua käyttäjän dataa. Verkon 142 rakenne voi vaihdella operaattorikohtaisesti sekä arkkitehtuuriltaan että protokolliltaan internet-protokollakerroksen alapuolella.

6 104875

Julkinen pakettisiirtoverkko 146 voi olla esimerkiksi maailmanlaajuinen intemet-verkko, johon yhteydessä oleva päätelaite 148, esimerkiksi palvelintietokone, haluaa siirtää paketteja tilaajapäätelaitteelle 150.

Kuviossa 3 kuvataan Abis-rajapinnan 160 kanavia, eli loogisia ka-5 navia, joita käytetään tukiaseman 100 ja tukiasemaohjaimen 102 välisessä kaksisuuntaisessa tiedonsiirrossa. Tukiasema 100 käsittää esimerkissä kaksi lähetinvastaanotinta 114. Koska yksi lähetinvastaanotin 114 tarjoaa radioka-pasiteetin kahdeksalle ilmarajapinnan aikavälille, niin kuvion 3 esimerkissä on kaksi kertaa kahdeksan liikennekanavaa TO, T1, ..., T7, kukin kapasiteetiltaan 10 16 kbit/s. Tyypillisesti ensimmäisen lähetinvastaanottimen 114 aikaväliä 0 ei käytetä puheen siirtoon, koska BCCH-ohjauskanava (Broadcast Control Channel) lähetetään kyseisessä aikavälissä. Abis-rajapinnassa 160 kyseinen kanava TO kuitenkin allokoidaan vaikkei sitä käytetäkään. Kummallekin lähe-tinvastaanottimelle 114 on käytössä yksi 16 kbit/s signalointikanava S1, S2. 15 Signalointikanavia S1, S2 voidaan nimittää myös LAPD-kanaviksi.

Tunnetun tekniikan mukaisesti pakettikytkentäinen siirto Abis-rajapinnassa 160 suoritettaisiin joko käyttäen signalointikanavia S1.S2 sellaisenaan tai laajennettuna 64 kbittiin/s. Toinen mahdollisuus olisi dedikoida pa-kettisiirtoyhteydelle oma siirtotiensä tai käyttää mahdollisesti PCM-linkissä ole-20 vaa vapaata kapasiteettia. Haittoina olisivat jo aiemmin mainitut hidas siirtonopeus, lisäkapasiteetin aiheuttamat kulut, tai jopa uuden PCM-linkin aiheuttamat suuret kustannukset.

Ilmarajapinnassa 170 pakettisiirtoon käytetään piirikytkentäisestä siirrosta vapaita aikavälejä. Pakettisiirtoon kapasiteetti varataan dynaamisesti, 25 eli tiedonsiirtopyynnön tullessa mikä tahansa vapaa kanava voidaan allokoida pakettisiirron käyttöön. Järjestely on luonteeltaan joustava, jolloin piirikytkentäisillä yhteyksillä on etusija pakettisiirtoyhteyksiin nähden. Tarvittaessa piirikytkentäinen siirto kumoaa pakettikytkentäisen siirron, eli pakettisiirron käytössä oleva aikaväli annetaan piirikytkentäisen siirron käyttöön. Näin voidaan 30 menetellä, koska pakettisiirto sietää hyvin tällaisia keskeytyksiä: siirtoa vain : jatketaan toisella käyttöön allokoitavalla aikavälillä. Järjestely voidaan toteut taa myös siten, ettei piirikytkentäiselle siirrolle anneta mitään ehdotonta prioriteettia, vaan sekä piirikytkentäiset että pakettikytkentäiset siirtopyynnöt palvellaan niiden tulojäijestyksessä.

35 Keksinnön mukaisesti ilmarajapinnan 170 varauksen dynaamisuutta hyödynnetään myös Abis-rajapinnassa 160. Kun ilmarajapinnassa 170 on ai- 7 104875 kaväli vapaana piirikytkentäisestä siirrosta, niin myös vastaavasti Abis-rajapinnassa 160 on kyseistä aikaväliä vastaava kapasiteetti piirikytkentäsiirto-yhteydessä vapaana piirikytkentäisestä siirrosta. Abis-rajapinnan 160 vapaata piirikytkentäsiirtoyhteyden kapasiteettia käyttäen voidaan siten siirtää paketti-5 kytkentäistä dataa ja pakettikytkentäsignalointia kaksisuuntaisesti tukiaseman 100 ja tukiasemaohjaimen 102 välillä. Ilmarajapintaa 170 mukaillen myös Abis-rajapinnassa 160 pakettikytkentäinen siirto on luonteeltaan joustavaa: tarvittaessa piirikytkentäinen siirto kumoaa pakettisiirron.

Oletetaan esimerkiksi, että kuviossa 3 lihavoidulla kehyksellä ympä-10 röidyt aikavälit eli ensimmäisen lähetinvastaanottimen TRX1 aikavälit T1, T2, T3, T5 ja T7 sekä toisen lähetinvastaanottimen TRX2 aikavälit TO ja T3 ovat varattuja piirikytkentäisen yhteyden käyttöön. Loppukapasiteetti eli TRX1:ssä kolme aikaväliä ja TRX2:ssa kuusi aikaväliä ovat vapaita käytettäväksi pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtoon. Maksimissaan lä-15 hetinvastaanottimessa 114 voisi tietenkin olla kaikki eli kahdeksan aikaväliä vapaana pakettisiirtoon. Kapasiteetti olisi tällöin teoriassa 8x16 kbit/s eli 128 kbit/s. Käytännössä kapasiteetti on hieman vähemmän johtuen segmentointiin ja kokoamiseen tarvittavista aikaväleihin lisättävistä identifiointitiedoista (esimerkiksi transaktiotunnistetiedoista ja sekvenssinumerosta).

20 Kuviossa 4 kuvataan miten tyypillisesti Abis-rajapinnassa aikavälien tiedot sijoitetaan transkoodausta varten muodostettuihin TRAU-kehyksiin (Transcoder and Rate Adapter Unit). Tilaajapäätelaitteessa 150 koodataan 20 ms puheen sisältävät 260 bittiä siten, että tärkeimmät 50 la-luokan bittiä ja 132 Ib-luokan bittiä konvoluutiokoodataan. Lisäksi niihin lisätään virheenkorjaus-·’ ' 25 bittejä, jolloin saadaan yhteensä 378 bittiä. Näihin 378 bittiin lisätään vähem män tärkeät ll-luokan 78 bittiä. Näin saadaan yhteensä 456 bittiä, jotka periaatteessa mahtuisivat neljään radiopurskeeseen. Varmuuden vuoksi ne kuitenkin levitetään kahdeksaan radiopurskeeseen 57 bitin alilohkoina. Kukin purske lähetetään 577 mikrosekunnin välein.

30 Kanavakoodekissa 216 kerätään kahdeksasta peräkkäisestä purs- * keesta yhteen lähetetyt puhebitit. Konvoluutiokoodaus puretaan ja alkuperäi set 260 puheen sisältävää bittiä sijoitetaan TRAU-kehykseen.

TRAU-kehyksen sanan 0 bittien 0-15 arvot ovat aina nollia, jotta peräkkäiset TRAU-kehykset erotetaan toisistaan. Jokaisen seuraavan sanan 1-35 19 vähiten merkitsevä 0-bitti on aina synkronointibitti, jonka arvo on 1.

8 104875

Alkuperäiset ilmarajapinnasta vastaanotetut 260 bittiä sijoitetaan TRAU-kehyksen sanojen 2-18 bitteihin 1-15 ja sanan 19 bitteihin 1-5.

Lisäksi kanavakoodekissa 216 asetetaan sanassa 1 biteissä 1-15 ja sanassa 19 biteissä 6-11 sijaitsevien kontrollibittien C1-C21 arvot. Samoin ka-5 navakoodekissa 216 asetetaan sanassa 19 biteissä 12-15 sijaitsevat ajastus-bitit T1-T4.

Keksinnön mukaiseen pakettisiirtoon ovat käytettävissä kuviossa 4 P-kirjaimella merkityt 260 bittiä. Tästä olisi aikaisemmin esitetyllä tavalla käytettävissä ehkä 240 bittiä eli 30 tavua käytettävissä hyötykuorman siirtoon. 10 Tästä saadaan jo edellämainittu 12 kbit/s siirtonopeus yhtä aikaväliä kohti.

Pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtoon voitaisiin myös käyttää rakenteeltaan optimoituja kehyksiä. Tällöin saavutettaisiin hieman suurempi siirtonopeus. Toisaalta käytettäessä standardeja TRAU-kehyksiä keksinnön mukaisen ratkaisun yhteensopivuus olemassaolevien tu-15 kiasemajärjestelmien kanssa on parempi.

Seuraavaksi tarkastellaan kuvioiden 5 ja 6 yhteydessä miten keksinnön mukainen tukiasemajärjestelmä toimii. Kuvioissa 5 ja 6 kuvatut kaikki rakenneosat esiintyvät kuviossa 1 ja ovat selitettyjä sen yhteydessä, joten selostusta ei enää tässä toisteta.

20 Kuviossa 5 kuvataan kuinka tilaajapäätelaitteen 150 ja yleisen pu helinverkon päätelaitteen 136 välille luodaan piirikytkentäinen siirtoyhteys. Kuvioissa kuvataan vahvennetulla viivalla miten data kulkee järjestelmän läpi il-marajapinnassa 170, antennista 112 lähetinvastaanottimeen 114 ja sieltä mul-tiplekserissä 116 multipleksattuna piirikytkentäsiirtoyhteyttä 160 pitkin ryhmä-25 kytkentäkenttään 120, jossa on muodostettu kytkentä transkooderiin 122 menevään ulostuloon, ja sieltä edelleen matkapuhelinkeskuksessa 132 tehdyn kytkennän kautta yleiseen puhelinverkkoon 134 kytkettyyn päätelaitteeseen 136. Tukiasemassa 100 ohjausyksikkö 118 ohjaa multiplekseria 116 siirron suorittamisessa, ja tukiasemaohjaimessa 102 ohjausyksikkö 124 ohjaa ryhmä-30 kytkentäkenttää 120 oikean kytkennän suorittamiseksi. Data kulkee transpa-• rentisti kanavakoodekista 216 transkooderiin 122 kaksisuuntaisesti, jolloin muodostuu synkronoinnin takaava kontrollisilmukka.

Kuviossa 6 on edetty tilanteeseen, jossa kuviossa 5 käytetty piiri-kytkentäsiirtoyhteys 160 on vapautunut piirikytkentäisen datan siirrosta. Ti-35 laajapäätelaitteeseen 150 on nyt kytketty kannettava tietokone 152. Vahvennettu viiva kuvaa kuinka siirrettävä data kulkee palvelintietokoneelta 148 kan- 104875 g nettavalle tietokoneelle 152. Tietoa voidaan siirtää tietysti myös päinvastaisessa siirtosuunnassa siis kannettavalta tietokoneelta 152 palvelintietokoneelle 148. Data kulkee järjestelmän läpi ilmarajapinnassa 170, antennista 112 lähe-tinvastaanottimeen 114 ja sieltä multiplekserissä 116 multipleksattuna piirikyt-5 kentäisen datan siirrosta vapaata piirikytkentäsiirtoyhteyttä 160 pitkin ryhmä-kytkentäkenttään 120, jossa on muodostettu kytkentä tukisolmuun 140 menevään ulostuloon, tukisolmusta 140 data viedään pakettisiirtoverkkoa 142 pitkin porttisolmun 144 kautta kytkeytyen julkiseen pakettisiirtoverkkoon 146 kytkeytyneeseen palvelintietokoneeseen 148.

10 Kuvioissa 5 piirikytkentäiseen siirtoon käytetään yhtä aikaväliä, ku viossa 6 sitävastoin voidaan käyttää kaikkia ilmarajapinnan 170 vapaita aikavälejä vastaavaa piirikytkentäsiirtoyhteyden 160 vapaata kapasiteettia. Aikaisemmin esitetyllä tavalla tämä voi olla organisoitu TRAU-kehyksiksi. Kuvioissa 5 ja 6 ei ole selvyyden vuoksi kuvattu tapausta, jossa siirretään samanaikai-15 sesti sekä piiri- että pakettikytkentäistä dataa. Tämä on kuitenkin täysin mahdollista ja on itseasiassa keksinnön yleisin toteutusmuoto, sillä piirikytkentäisen datan siirrosta vapaata kapasiteettia voidaan joustavasti ottaa käyttöön pakettikytkentäisen siirron tai pakettikytkentäsignaloinnin toteuttamiseksi. Myös sellainen verkko voidaan rakentaa, jossa verkossa ei siirretä ollenkaan 20 piirikytkentäistä dataa vaan ainoastaan pakettidataa. Tällöin verkon rakennetta voidaan yksinkertaistaa.

Keksinnön mukaista pakettisiirtoa käytettäessä kontrollisilmukan hallinnalle on erilaisia mahdollisia vaihtoehtoja. Yhden tukiasemaohjaimen 102 hallinnoitavana voi olla jopa esimerkiksi 380 lähetinvastaanotinta 114. Tällöin 25 täytyy hallinnoida 380 x 8 = 3040 rinnakkaista silmukkaa. Hallinta voitaisiin teoriassa antaa tukisolmun 140 tehtäväksi. Järkevämpää on kuitenkin terminoida silmukat jo tukiasemaohjaimessa 102. Eräs mahdollinen ratkaisu on sellainen että jokaista PCM-linkkiä 160 kohti tukiasemaohjaimessa 102 on erillinen prosessorikortti (ei kuvattu kuvioissa), joka kykenee käsittelemään esi-30 merkiksi 12-15 erillisen lähetinvastaanottimen 114 kontrollisilmukat. Kontrolli-silmukan hallinnan lisäksi kyseiset prosessorikortit erottelevat sitten tulevasta liikenteestä pakettidatan erilleen tukisolmulle 140 lähetettäväksi.

Kuvatulla kontrollisilmukkamenettelyllä pakettisiirron alkusynkro-nointi on hyvin helppoa, sitä ei käytännössä tarvita, koska siirtoyksiköt ovat jo 35 synkronoituja kontrollisilmukan avulla. Etuna on siten nopeampi toiminta. Lisäksi pakettisiirron luotettavuus kasvaa merkittävästi kun siirron alussa ei ole 10 104875 uhkaa alkusynkronoinnin epäonnistumisesta ja siitä johtuvasta datan korruptoitumisesta.

Edullisesti keksintö toteutetaan ohjelmallisesti, jolloin keksintö vaatii suhteellisen yksinkertaisia ohjelmistomuutoksia tarkasti rajatulle alueelle tuki-5 aseman 100 ohjausyksikköön 118 ja tukiasemaohjaimen 102 ohjausyksikköön 124. Myös ryhmäkytkentäkentän 120 täytyy olla kuvatun kaltainen mahdollistaen aikavälien kytkemisen transkooderiin 122 tai tukisolmuun 140.

Vaikka esimerkeissä on kuvattu vain point-to-point -tyyppinen kahden osapuolen välinen pakettisiirtoyhteys, niin keksintö ei ole siihen mitenkään 10 rajoittunut, vaan alan ammattimiehelle on selvää miten kuvattua järjestelyä voidaan käyttää myös esimerkiksi point-to-multipoint -tyyppisiin yhteyksiin, joissa yksi osapuoli lähettää usealle muulle osapuolelle samanaikaisesti tietoa. Yhteyden ei myöskään tarvitse olla kaksisuuntainen: keksintö mahdollistaa kaksisuuntaiset yhteydet, mutta yhteys voi olla myös yksisuuntainen broa-15 dcast-tyyppinen, jossa lähettäjä ei saa vastaanottajalta mitään kuittausta lähetyksen vastaanottamisesta. Myös erilaiset yhdistelmät ovat mahdollisia, esimerkiksi point-to-multipoint broadcast.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan 20 sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• <

J I I

Claims

104875 11

1. Tiedonsiirtomenetelmä solukkoradioverkon tukiasemajärjestelmässä, joka tukiasemajärjestelmä käsittää ainakin yhden tukiaseman (100) ja yhden tukiasemaohjaimen (102), jossa tukiaseman (100) ja tukiasemaohjai- 5 men (102) välillä siirretään kaksisuuntaisesti piirikytkentäistä dataa piirikytken-täsiirtoyhteydessä (160), ja piirikytkentäisen datan siirrosta vapaassa piirikyt-kentäsiirtoyhteydessä (160) siirretään pakettikytkentäistä dataa ja pakettikyt-kentäsignalointia, tunnettu siitä, että piirikytkentäsiirtoyhteydessä (160) dataa siirretään transkoodausta varten muodostetuissa TRAU-kehyksissä 10 (Transcoder and Rate Adapter Unit).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakettisiirto suoritetaan GPRS:a (General Packet Radio Service) käyttäen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että piirikytkentäsiirtoyhteyttä (160) allokoidaan dynaamisesti pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtoa varten.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirron synkronointi molempiin siirtosuuntiin suoritetaan käyttäen piirikytkentäsiirtoyhteyden 20 (160) kontrollisilmukkaa tukiaseman (100) ja tukiasemaohjaimen (102) välillä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtoon käytetään rakenteeltaan standardeja TRAU-kehyksiä.

:· 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtoon käytetään rakenteeltaan optimoituja kehyksiä.

7. Solukkoradioverkon tukiasemajärjestelmä, joka käsittää ainakin yhden tukiaseman (100) ja yhden tukiasemaohjaimen (102), jotka tukiasema (100) ja tukiasemaohjain (102) ovat sovitettuja siirtämään välillään kaksisuun-’· 30 taisesti piirikytkentäistä dataa piirikytkentäsiirtoyhteydessä (160), ja tukiasema (100) ja tukiasemaohjain (102) ovat sovitettuja siirtämään välillään pakettikytkentäistä dataa ja pakettikytkentäsignalointia piirikytkentäisen datan siirrosta vapaassa piirikytkentäsiirtoyhteydessä (160), tunnettu siitä, että tukiasemajärjestelmä on sovitettu piirikytkentäsiirtoyhteydessä siirtämään dataa trans-35 koodausta varten muodostetuissa TRAU-kehyksissä (Transcoder and Rate Adapter Unit). 12 104875

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tukiasemajärjestelmä, tunnettu siitä, että tukiasemajärjestelmä on sovitettu suorittamaan pakettisiirto GPRS:a (General Packet Radio Service) käyttäen.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tukiasemajärjestelmä, t u n - 5. e 11 u siitä, että tukiasemajärjestelmä on sovitettu allokoimaan piirikytkentäisen datan siirrosta vapaata piirikytkentäsiirtoyhteyttä (160) dynaamisesti pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtoa varten.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tukiasemajärjestelmä, tunnettu siitä, että tukiasemajärjestelmä on sovitettu suorittamaan pakettikyt- 10 kentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirron synkronointi molempiin siirtosuuntiin käyttäen piirikytkentäsiirtoyhteyden (160) kontrollisilmukkaa tukiaseman (100) ja tukiasemaohjaimen (102) välillä.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tukiasemajärjestelmä, tunnettu siitä, että tukiasemajärjestelmä on sovitettu käyttämään pakettikytken- 15 täisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtoon rakenteeltaan standardeja TRAU-kehyksiä.

12. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tukiasemajärjestelmä, tunnettu siitä, että tukiasemajärjestelmä on sovitettu käyttämään pakettikytkentäisen datan ja pakettikytkentäsignaloinnin siirtoon rakenteeltaan optimoituja 20 kehyksiä.

* · 13 104875