FI105985B - Menetelmä tunnistaa ilmarajapinnan verkkokerroksen protokollatietoyksikkö solukkoradioverkossa - Google Patents

Description

, 105985

Menetelmä tunnistaa ilmarajapinnan verkkokerroksen proto-kollatietoyksikkö solukkoradioverkossa

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on menetelmä tunnistaa ilmarajapinnan verk-5 kokerroksen (network layer) protokollatietoyksikkö (protocol data unit) solukko-radioverkossa, joka verkkokerros käsittää yhteydenhallinta-alikerroksen (connection management sublayer) ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen (mobility management sublayer), joka protokollatietoyksikkö käsittää otsikon (header), joka otsikko käsittää protokolladiskriminaattorin (protocol discrimi-10 nator), ja osa protokolladiskriminaattorin arvoista on varattu yhteydenhallinta-alikerroksen ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen protokollatietoyksiköiden tunnistukseen.

Keksinnön tausta

Yllä kuvattua järjestelyä voidaan käyttää GSM-järjestelmässä. 15 GSM-järjestelmän pohjalta jatkokehitetyissä uusissa järjestelmissä, esimerkiksi UMTS:ssä (Universal Mobile Telephone System) ongelmaksi muodostuu se, että uusia alikerroksia lisättäessä joudutaan lisäämään uusia kenttiä protokol-latietoyksikköön uusien alikerrosten protokollatietoyksiköiden tunnistamiseksi. Tämä aiheuttaa protokollatietoyksiköiden koon kasvamista.

20 Keksinnön lyhyt selostus • f «

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän toteuttava laitteisto siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on tunnus- • · · omaista, että ainakin yhtä protokolladiskriminaattorin varaamattomista arvoista 25 käytetään radioverkkoalikerroksen (radio network sublayer) protokollatietoyk- • · · siköiden tunnistukseen.

' "*· Keksinnön kohteena on lisäksi solukkoradioverkko, käsittäen tuki- • « · * .·[·. asemajärjestelmän, ja tukiasemajärjestelmään ilmarajapinnan kautta yhtey- • · · 'M, dessä olevan tilaajapäätelaitteen, tunnistusvälineet tunnistaa ilmarajapinnan • « 30 verkkokerroksen protokollatietoyksikkö käsittelemällä protokollatietoyksikön käsittämän otsikon käsittämää protokolladiskriminaattoria, joissa tunnistusväli- « · neissä osa protokolladiskriminaattorin arvoista on varattu verkkokerroksen kä-sittämien yhteydenhallinta-alikerroksen ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen protokollatietoyksiköiden tunnistukseen.

2 105985

Solukkoradioverkolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että tunnistusvälineet on sovitettu käyttämään ainakin yhtä protokolladiskriminaat-torin varaamattomista arvoista radioverkkoalikerroksen protokollatietoyksiköi-den tunnistukseen.

5 Keksinnön kohteena on edelleen solukkoradioverkon ilmarajapin- nan verkkokerroksen protokollatietoyksikkö, joka verkkokerros käsittää yhtey-denhallinta-alikerroksen ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen, joka protokolla-tietoyksikkö käsittää otsikon, joka otsikko käsittää protokolladiskriminaattorin, ja osa protokolladiskriminaattorin arvoista on varattu yhteydenhallinta-10 alikerroksen ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen protokollatietoyksiköiden tunnistukseen.

Protokollatietoyksikölle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että ainakin yksi protokolladiskriminaattorin varaamattomista arvoista on varattu radioverkkoalikerroksen protokollatietoyksiköiden tunnistukseen.

15 Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patentti vaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu siihen, että protokolladiskriminaattorin arvoista muutamaa ei ole GSM:ssä varattu mihinkään käyttöön, joten niitä voidaan käyttää jatkokehityksessä uusien protokollatietoyksiköiden tunnistamiseen.

20 Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelmällä saavutetaan useita etuja. Protokollatietoyksikköön ei tarvitse tunnistamisen mahdollistami- • · seksi lisätä uusia kenttiä, jolloin sen koko ei kasva. Siten säästetään arvok-: kaan ilmarajapinnan radiokapasiteettia. Muutokset ovat myös yhteensopivia .. ’:' GSM-spesifikaatioiden kanssa.

* « • · t ]·;·. 25 Kuvioiden lyhyt selostus • · ·

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: I” Kuvio 1 esittää esimerkkiä solukkoradioverkon rakenteesta; • * •y* Kuvio 2 esittää lähetinvastaanottimen rakennetta; : V: 30 Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisia protokollapinoja;

Kuvio 4A esittää protokollatietoyksikön rakennetta;

Kuvio 4B esittää otsikon rakennetta; . . Kuvio 5 esittää protokolladiskriminaattorin arvoja;

Kuvio 6 esittää protokollatietoyksikköä tilaajapäätelaitteessa käsit-35 televän ohjelman rakennetta.

3 105985

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Viitaten kuvioon 1 selostetaan tyypillinen keksinnön mukaisen solukkoradioverkon rakenne. Kuvio 1 sisältää vain keksinnön selittämisen kannalta oleelliset lohkot, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että tavanomai-5 seen solukkoradioverkkoon sisältyy lisäksi muitakin toimintoja ja rakenteita, joiden tarkempi selittäminen ei tässä ole tarpeen. Esimerkeissä kuvataan TDMA.ta (Time Division Multiple Access) käyttävä solukkoradioverkko siihen kuitenkaan rajoittumatta. Keksintöä voidaan käyttää GSM-pohjaisissa solukko-radioverkoissa, joilla tarkoitetaan järjestelmiä, jotka ainakin osittain pohjautuvat 10 GSM-järjestelmän spesifikaatioihin. Eräs esimerkki on UMTS (Universal Mobile Telephone System).

Solukkoradioverkko käsittää tyypillisesti kiinteän verkon infrastruktuurin eli verkko-osan, ja tilaajapäätelaitteita 150, jotka voivat olla kiinteästi sijoitettuja, ajoneuvoon sijoitettuja tai kannettavia mukanapidettäviä päätelaitteita. 15 Verkko-osassa on tukiasemia 100. Useita tukiasemia 100 keskitetysti puolestaan ohjaa niihin yhteydessä oleva tukiasemaohjain 102. Tukiasemassa 100 on lähetinvastaanottimia 114. Tyypillisesti tukiasemassa 100 on yhdestä kuuteentoista lähetinvastaanotinta 114. Esimerkiksi TDMA-radiojärjestelmissä yksi lähetinvastaanotin 114 tarjoaa radiokapasiteetin yhdelle TDMA-kehykselle, siis 20 tyypillisesti kahdeksalle aikavälille.

Tukiasemassa 100 on ohjausyksikkö 118, joka ohjaa lähetinvastaan-:.v ottimien 114 ja multiplekserin 116 toimintaa. Multiplekserillä 116 sijoitetaan :,· i useiden lähetinvastaanottimen 114 käyttämät liikenne- ja ohjauskanavat yh- delle siirtoyhteydelle 160.

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

• ·

Kuviossa 2 kuvataan tarkemmin yhden lähetinvastaanottimen 114 ra- • · ·;·* 30 kenne. Vastaanotin 200 käsittää suodattimen, joka estää halutun taajuuskais- :V: tan ulkopuoliset taajuudet. Sen jälkeen signaali muunnetaan välitaajuudelle tai suoraan kantataajuudelle, jossa muodossa oleva signaali näytteistetään ja ' . kvantisoidaan analogia/digitaalimuuntimessa 202. Ekvalisaattori 204 kompen- ! ! soi häiriöitä, esimerkiksi monitie-etenemisen aiheuttamia häiriöitä. Demodu- • · * ’· 35 laattori 206 ottaa ekvalisoidusta signaalista bittivirran, joka välitetään demulti- plekserille 208. Demultiplekseri 208 erottelee bittivirran eri aikaväleistä omiin loogisiin kanaviinsa. Kanavakoodekki 216 dekoodaa eri loogisten kanavien bit- 4 105985 tivirran, eli päättää onko bittivirta signalointitietoa, joka välitetään ohjausyksikölle 214, vai onko bittivirta puhetta, joka välitetään 240 tukiasemaohjaimen 102 puhekoodekille 122. Kanavakoodekki 216 suorittaa myös virheenkorjausta. Ohjausyksikkö 214 suorittaa sisäisiä kontrollitehtäviä ohjaamalla eri yksik-5 köjä. Purskemuodostin 228 lisää opetussekvenssin ja hännän kanavakoode-kista 216 tulevaan dataan. Multiplekseri 226 osoittaa kullekin purskeelle sen aikavälin. Modulaattori 224 moduloi digitaaliset signaalit radiotaajuiselle kantoaallolle. Tämä toiminto on analoginen luonteeltaan, joten sen suorittamisesta tarvitaan digitaali/analogia-muunninta 222. Lähetin 220 käsittää suodattimen, 10 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 ohjata keskitetysti jostain muualta, esimerkiksi tukiasemaohjaimesta 102. Syntetisaattori 212 luo tarvitut taajuudet esimerkiksi jänniteohjatulla oskillaattorilla.

15 Kuviossa 2 esitettävällä tavalla voidaan lähetinvastaanottimen raken ne jakaa vielä radiotaajuusosiin 230 ja digitaaliseen signaalinkäsittelyproses-soriin ohjelmistoineen 232. Radiotaajuusosiin 230 kuuluvat vastaanotin 200, lähetin 220 ja syntetisaattori 212. Digitaaliseen signaalinkäsittelyprosessoriin ohjelmistoineen 232 kuuluvat ekvalisaattori 204, demodulaattori 206, de- 20 multiplekseri 208, kanavakoodekki 216, ohjausyksikkö 214, purskemuodostin 228, multiplekseri 226 ja modulaattori 224. Analogisen radiosignaalin muun-; tamiseksi digitaaliseksi signaaliksi tarvitaan analogia/digitaalimuunnin 202, ja • I · : .·. vastaavasti digitaalisen signaalin muuntamiseksi analogiseksi signaaliksi digi- ” ’; ’ taali/analogia-muunnin 222.

25 Tukiasemaohjain 102 käsittää ryhmäkytkentäkentän 120 ja ohjaus- yksikön 124. Ryhmäkytkentäkenttää 120 käytetään puheen ja datan kytken- • · *·* * tään sekä yhdistämään signalointipiirejä. Tukiaseman 100 ja tukiasemaohjai men 102 muodostamaan tukiasemajärjestelmään (Base Station System) 126 kuuluu lisäksi transkooderi 122. Transkooderi 122 sijaitsee yleensä mahdol- • » · 30 lisimman lähellä matkapuhelinkeskusta 132, koska puhe voidaan tällöin siir-tokapasiteettia säästäen siirtää solukkoradioverkon muodossa transkooderin '···. 122 ja tukiasemaohjaimen 102 välillä. UMTS-järjestelmässä tukiasemaohjainta • · 102 voidaan nimittää RNC:ksi (Radio Network Controller).

Transkooderi 122 muuntaa yleisen puhelinverkon ja radiopuhelin-:, * · · 35 verkon 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. Ohjausyksik- 5 105985 kö 124 suorittaa puhelunohjausta, liikkuvuuden hallintaa, tilastotietojen keräystä ja signalointia.

UMTS-järjestelmässä käytetään lWU:a 190 (Interworking Unit) tukiasemajärjestelmän 126 sovittamiseksi toisen sukupolven GSM-matkapuhelin-5 keskukseen 132 tai toisen sukupolven pakettisiirtoverkon tukisolmuun 180. Kuvion 1 mukaisesti voidaan tiiaajapäätelaitteesta 150 muodostaa piirikytkentäinen yhteys yleiseen puhelinverkkoon (PSTN = Public Switched Telephone Network) 134 kytkettyyn puhelimeen 136 matkapuhelinkeskuksen 132 välityksellä. Solukkoradioverkossa voidaan käyttää myös pakettikytkentäistä yhteyt-10 tä, esimerkiksi GSM-järjestelmän 2+-vaiheen pakettisiirtoa eli GPRS:a (General Packet Radio Service). Pakettisiirtoverkon 182 ja IWU.n 190 välisen yhteyden luo tukisolmu 180 (SGSN = Serving GPRS Support Node). Tukisol-mun 180 tehtävänä on siirtää paketteja tukiasemajärjestelmän ja porttisolmun (GGSN = Gateway GPRS Support Node) 184 välillä, ja pitää kirjaa tilaajapää-15 telaitteen 150 sijainnista alueellaan.

IWU 190 voi olla fyysisesti erillinen laite kuten kuviossa 1, tai sitten se voidaan integroida osaksi tukiasemaohjainta 102 tai matkapuhelinkeskusta 132. Kuten kuviosta 1 nähdään pakettisiirtoa käytettäessä dataa ei välttämättä siirretä transkooderin 122 lävitse IWU:n 190 ja ryhmäkytkentäkentän 120 vä-20 Iillä, silloin kun siirrettävälle datalle ei saa tehdä transkoodausta.

Porttisolmu 184 yhdistää julkisen pakettisiirtoverkon 186 ja paketti-siirtoverkon 182. Rajapinnassa voidaan käyttää internet-protokollaa tai X.25-: protokollaa. Porttisolmu 184 kätkee kapseloimalla pakettisiirtoverkon 182 si- ··· säisen rakenteen julkiselta pakettisiirtoverkolta 186, joten pakettisiirtoverkko • ·»· 25 182 näyttää julkisen pakettisiirtoverkon 186 kannalta aliverkolta, jossa olevalle !·:·. tilaajapäätelaitteelle 150 julkinen pakettisiirtoverkko voi osoittaa paketteja ja • · · jolta voi vastaanottaa paketteja.

Pakettisiirtoverkko 182 on tyypillisesti yksityinen internet-protokollaa • · käyttävä verkko, joka kuljettaa signalointia ja tunneloitua käyttäjän dataa. Ver- • · ···* 30 kon 182 rakenne voi vaihdella operaattorikohtaisesti sekä arkkitehtuuriltaan että protokolliltaan internet-protokollakerroksen alapuolella.

• · :***: Julkinen pakettisiirtoverkko 186 voi olla esimerkiksi maailmanlaajui nen internet-verkko, johon yhteydessä oleva päätelaite 188, esimerkiksi palve-[ ] lintietokone, haluaa siirtää paketteja tilaajapäätelaitteelle 150.

*· 35 Matkapuhelinkeskukseen 132 on yhteydessä käytönvalvontakeskus (OMC = Operations and Maintenance Center), jonka välityksellä radiopuhelin- 6 105985 järjestelmän toimintaa ohjataan ja valvotaan. Käytönvalvontakeskus 132 on tyypillisesti melko tehokas tietokone erityisine ohjelmistoineen. Ohjaus voi myös kohdistua järjestelmän yksittäisiin osiin, koska järjestelmän eri osien välillä kulkeviin tiedonsiirtoyhteyksiin voidaan sijoittaa ohjaustiedon siirtoon tarvit-5 tavia ohjauskanavia.

Lisäksi verkon asennusta ja käytön valvontaa suorittavalla henkilöstöllä voi olla käytössä yksittäisten verkkoelementtien hallintaan esimerkiksi kannettava tietokone hallintaohjelmistoineen 140 (EM = Element Manager). Kuvan esimerkissä laite 140 on kytketty tukiaseman 100 ohjausyksikössä 118 10 olevaan tiedonsiirtoporttiin, ja sillä voidaan valvoa ja ohjata tukiaseman 100 toimintaa, esimerkiksi tarkastella tukiaseman toimintaa säätelevien parametrien arvoja ja muuttaa niitä.

Tilaajapäätelaitteen 150 rakenne voidaan kuvata kuvion 2 lähetin-vastaanottimen 114 rakenteen kuvausta hyödyntäen. Tilaajapäätelaitteen 150 15 rakenneosat ovat toiminnollisesti samat kuin lähetinvastaanottimen 114. Lisäksi tilaajapäätelaitteessa 150 on duplex-suodatin antennin 112 ja vastaanottimen 200 sekä lähettimen 220 välissä, käyttöliittymäosat ja puhekoodekki. Pu-hekoodekki liittyy väylän 240 välityksellä kanavakoodekkiin 216.

Koska esillä oleva keksintö liittyy solukkoradioverkossa käytettävien 20 protokollien käsittelyyn, niin seuraavaksi selostetaan kuvioon 3 liittyen esi-merkki tarvittavien protokollapinojen toteuttamisesta. Kuviossa 3 vasemman-puoleisin protokollapino on tilaajapäätelaitteessa 150 sijaitseva protokollapino, i :': Seuraava protokollapino sijaitsee tukiasemajärjestelmässä 126. Kolmas proto- ··· kollapino sijaitsee IWU:ssa 190. Oikeanpuoleisin protokollapino sijaitsee mat-

• M I

25 kapuhelinkeskuksessa 132. Tilaajapäätelaitteen 150 ja tukiasemajärjestelmän välistä radioyhteydellä 170 toteutettua ilmarajapintaa 170 voidaan nimittää myös Um-rajapinnaksi. Tukiasemajärjestelmän 126 ja matkapuhelinkeskuksen '...m 132 välistä rajapintaa 162 nimitetään A-rajapinnaksi. Tukiasemajärjestelmän 126 ja IWU:n välillä on lu-rajapinta 300.

• · ·;·' 30 Protokollapinot on muodostettu ISO:n (International Standardization :V: Organization) OSI-mallin (Open Systems Interconnection) mukaisesti. OSI- mallissa protokollapinot jaetaan kerroksiin. Kerroksia voi olla seitsemän. Kus-sakin laitteessa 150, 126, 190, 132 oleva kerros viestii toisessa laitteessa ole-. . van kerroksen kanssa loogisesti. Ainoastaan alimmat, fyysiset kerrokset viesti- '· " 35 vät toistensa kanssa suoraan. Muut kerrokset käyttävät aina seuraavan, alemman kerroksen tarjoamia palveluita. Viestin on siis fyysisesti kuljettava 7 105985 pystysuunnassa kerroksien välillä, ja ainoastaan alimmassa kerroksessa viesti kulkee vaakasuunnassa kerrosten välillä.

Varsinainen bittitason tiedonsiirto tapahtuu alinta (ensimmäistä) eli fyysistä kerrosta Layer 1 käyttäen. Fyysisessä kerroksessa määritellään me-5 kaaniset, sähköiset ja toiminnalliset ominaisuudet fyysiseen siirtotiehen liittymiseksi. Ilmarajapinnassa 170 fyysinen kerros toteutetaan GSM:ssä TDMA-tekniikkaa käyttäen.

Seuraava (toinen) kerros eli siirtoyhteyskerros käyttää fyysisen kerroksen palveluita luotettavan tiedonsiirron toteuttamiseksi huolehtien esimer-10 kiksi siirtovirheiden korjauksesta.

Ilmarajapinnassa 170 siirtoyhteyskerros jakautuu RLC/MAC-aliker-rokseen ja LLC-alikerrokseen. RLC/MAC-alikerroksessa (Radio Link Cont-rol/Medium Access Control) RLC-osan tehtävänä on huolehtia siirrettävän datan segmentoinnista ja kokoamisesta. Lisäksi RLC-osa kätkee fyysisen ker-15 roksen radioyhteyden 170 laadunvaihtelut ylemmiltä kerroksilta. MAC-osa allokoi ja vapauttaa liikennekanavat radiobearereille. LLC-alikerros kontrolloi datavuota toisen ja kolmannen kerroksen välisessä rajapinnassa. LLC-kerros siirtää saamansa datavuon radioyhteyttä 170 pitkin tarjotun palvelun laatutason edellyttämiä virheen havaitsemis- ja korjaustasoja käyttäen. Myös sellai-20 nen toteutus on mahdollinen, jossa jäljempänä esiteltävä radioverkkoalikerros kommunikoi suoraan RLC/MAC-alikerroksen kanssa.

Y:.: Kolmas kerros eli verkkokerros tarjoaa ylemmille kerroksille riippu- • · · mattomuuden tiedonsiirto- ja kytkentätekniikoista, joilla hoidetaan päätelaittei- ;:· den välinen yhteys. Verkkokerros huolehtii esimerkiksi yhteyden muodostuk- I’·.. 25 sesta, ylläpidosta ja purusta. GSM:ssä verkkokerrosta nimitetään myös signa- lointikerrokseksi. Sillä on kaksi päätehtävää: viestien reititys (routing), ja useiden itsenäisten yhteyksien mahdollistaminen samanaikaisesti kahden entitee-·.. tin välillä.

j ·

Tavallisessa GSM-järjestelmässä verkkokerroksessa ovat yhtey-·.··’ 30 denhallinta-alikerros CM (connection management), liikkuvuudenhallinta-ali- v!: kerros MM (mobility management), ja radioresurssienhallinta-alikerros (radio resource management).

Radioresurssienhallinta-alikerros vastaa taajuusspektrin hallinnasta . . ja järjestelmän reaktioista muuttuviin radio-olosuhteisiin. Lisäksi se vastaa hy- • ’·’ 35 vätasoisen kanavan ylläpidosta, esimerkiksi huolehtimalla kanavanvalinnasta, kanavan vapauttamisesta, mahdollisista taajuushyppelysekvensseistä, tehon- 8 105985 säädöstä, ajanvirityksestä, tilaajapäätelaitteen mittausraporttien vastaanotosta, ajastuksen edistämistekijän (timing advance) säädöstä, salauksen asetuksista ja yhteysvastuun vaihdosta solujen välillä. Tämän alikerroksen viestien-siirto tapahtuu tilaajapäätelaitteen 150 ja tukiasemaohjaimen 102 välillä.

5 Liikkuvuudenhallinta-alikerros MM huolehtii tilaajapäätelaitteen käyt täjän liikkumisesta aiheutuvat seuraukset, jotka eivät suoraan liity radioresurs-sienhallinta-alikerroksen toimintaan. Kiinteän verkon puolella tämä alikerros huolehtisi käyttäjän valtuuksien tarkastamisesta ja verkkoon kytkemisestä. Solukkoradioverkoissa tämä alikerros siten tukee käyttäjän liikkuvuutta, rekiste-10 röitymistä ja liikkumisen aiheuttaman datan hallintaa. Lisäksi tämä alikerros tarkastaa tilaajapäätelaitteen identiteetin ja sallittujen palveluiden identiteetit. Tämän alikerroksen viestiensiirto tapahtuu tilaajapäätelaitteen 150 ja matkapuhelinkeskuksen 132 välillä.

Yhteydenhallinta-alikerros CM hallitsee kaikkia piirikytkentäisen pu-15 helun hallintaan liittyviä toimintoja. Näistä toiminnoista huolehtii puhelunhal-lintaentiteetti, lisäksi muille palveluille esimerkiksi SMS:lle (Short Message Service) on omat entiteettinsä. Yhteydenhallinta-alikerros ei havaitse käyttäjän liikkumista. Niinpä GSM-järjestelmässä yhteyshallinta-alikerroksen toiminnat on lähes suoraan peritty kiinteän verkon puolelta ISDN:stä (Integrated Servi-20 ces Digital Network). Puhelunhallintaentiteetti perustaa, ylläpitää ja vapauttaa * '··' puhelut. Sillä on omat proseduurinsa tilaajapäätelaitteen 150 aloittamille ja sii- :.i.: hen päättyville puheluille. Tämänkin alikerroksen viestiensiirto tapahtuu tilaa- « · i.i i japäätelaitteen 150 ja matkapuhelinkeskuksen 132 välillä.

UMTS:ssä GSM:n normaalissa fyysisessä kerroksessa käytetty 25 TDMA-tekniikka korvataan laajakaistaisella CDMA-tekniikalla (Code Division

Multiple Access), laajakaistaisella TDMA-tekniikalla, tai laajakaistaisella CDMA- ja TDMA-tekniikoiden yhdistelmällä. Tällöin GSM:n radioresurssienhal-linta-alikerrosta ei voida uudelleenkäyttää UMTS:ssä, vaan se korvataan vas- • · taavat palvelut ylöspäin tarjoavalla radioverkkoalikerroksella RNL. Radioverk- "·’ 30 koalikerros voidaan jakaa RBC (Radio Bearer Control)- ja RRC (Radio Re- * · v,: source Control) -alikerroksiin, mutta se voidaan myös pitää yhtenä kokonai- suutena. Yhtenä kokonaisuutena pidettäessä sitä voidaan nimittää RRC-alikerrokseksi. Mikäli jakoa alikerroksiin käytetään, niin RRC-alikerros huolehtii . . esimerkiksi solun tietojen yleislähetyksestä (broadcasting), hausta (paging), ' * 35 tilaajapäätelaitteen 150 mittaustulosten käsittelystä ja kanavanvaihdoista (handover). RBC-alikerroksessa huolehditaan loogisen yhteyden muodostami- 9 105985 sesta, tällöin määritellään esimerkiksi radiobearerin bittinopeus, bittivirhesuhde ja se onko kyseessä paketti- vai piirikytkentäinen siirto.

Tilaajapäätelaitteessa 150 tarvitaan liikkuvuudenhallinta- ja radio-verkkoalikerroksien välille UAL (UMTS Adaptation Layer) -alikerros, jossa 5 muutetaan ylemmän liikkuvuudenhallinta-alikerroksen primitiivit alemman radioverkko -alikerroksen primitiiveiksi. UAL-kerros mahdollistaa usean eri liikku-vuudenhallinta-alikerroksen (esimerkiksi GPRS.n ja GSM:n liikkuvuudehallinta-alikerroksien) sovituksen yhdelle radioverkkoalikerrokselle.

Tukiasemajärjestelmässä 126 käsitellään verkkokerroksen aliker-10 roksista vain radioverkkoalikerrosta, yhteydenhallinta- ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksien viestit käsitellään läpinäkyvästi, eli niitä vain siirretään edestakaisin käyttäen tähän omia alikerroksia. RANAP-alikerros (Radio Access Network Application Part) tarjoaa proseduurit sekä piiri- että pakettikytkentäisten yhteyksien neuvotteluun ja hallintaan. Se vastaa GSM:n BSSAP:ia (Base Station 15 System Application Part), joka muodostuu BSSMAP:ista (Base Station System Management Part) ja DTAP:ista (Direct Transfer Application Part).

lu-rajapinnan 300 alemmat kerrokset voidaan toteuttaa esimerkiksi ATM-protokollilla (Asynchronous Transfer Mode): SAAL/SS7 (Signaling ATM Adaptation Layer I Signaling System Number 7), AAL (ATM Adaptation Layer). 20 IWU:ssa 190 on vastaavat RANAP-, SAAL/SS7-, AAL-alikerrokset ' · ·;' ja fyysinen kerros kuin tukiasemajärjestelmässäkin 126.

.i.: Lisäksi IWU:ssa 190 sekä matkapuhelinkeskuksessa 132 on

I

i BSSMAP-alikerros, jota käytetään tiettyyn tilaajapäätelaitteeseen 150 liittyvän tiedon ja tukiasemajärjestelmää 126 koskevan kontrollitiedon siirtoon IWU:n * ·.. 25 190 ja matkapuhelinkeskuksen 132 välillä.

A-rajapinnassa ensimmäinen ja toinen kerros toteutetaan käyttäen MTP- ja SCCP-alikerroksia (Message Transfer Part, Signaling Connection ,···. Control Part). Niiden rakenne on yksinkertaisempi kuin ilmarajapinnassa 170, • · koska esimerkiksi liikkuvuuden hallintaa ei tarvita.

• · 30 Keksinnön liittyessä kolmannen kerroksen, tarkemmin radioverkko- • · \v alikerroksen, protokollatietoyksiköiden tunnistamiseen seuraavaksi kuvataan kolmannen kerroksen protokollatietoyksikön rakenne viitaten kuvioon 4A. Protokollatietoyksikkö muodostuu välttämättömästä osasta IP (Imperative ; Part) ja mahdollisesti ehdollisesta osasta NIP (Non-imperative Part). Väittä- I I · ' ' 35 mättömässä osassa IP on otsikko H ja mahdollisesti vakioinformaatioele- 10 105985 menttejä SIE (Standard Information Element). Ehdollinen osa NIP muodostuu myös vakioinformaatioelementeistä.

Kuviossa 4B kuvataan tarkemmin otsikon rakenne. Otsikko muodostuu kahdesta kahdeksan bitin mittaisesta oktetista.

5 Puolet ensimmäisestä oktetista muodostaa prototokolladiskrimini- naattorin PD, jota käytetään tunnistamaan mille protokolla-alikerrokselle viesti on osoitettu. Tukiasemajärjestelmässä 126 käsitellään radioverkkoalikerrok-selle osoitetut viestit, muut viestit käsitellään matkapuhelinkeskuksessa 132. Tilaajapäätelaite 150 tietysti käsittelee kaikki itselleen osoitetut viestit aliker-10 roksesta riippumatta.

Ensimmäisen oktetin toista puolta käytetään tarvittaessa transak-tiotunnisteena Tl (Transaction Identifier), erottamaan mahdolliset samanaikaiset useat puhelunhallintayhteydet, ja transaktiot, jotka tapahtuvat näitä samanaikaisia puhelunhallintayhteyksiä käyttäen. Tl pysyy samana koko tran-15 saktion ajan.

Toista oktettia käytetään viestityyppioktettina (Message Type Octet), määrittämään viestin toiminto. Välttämättömän ja ehdollisen osien vaki-oinformaatioelementtien lukumäärä riippuu viestityypistä.

Tarvittaessa lisätietoa protokollatietoyksikön rakenteesta on saata-20 vissa ETSI:n (European Telecommunication Standards Institute) spesifikaati-’··;* osta ETS 300 939 (August 1997, Second Edition) "Digital cellular telecommu- nications system (Phase 2+); Mobile radio interface signalling layer 3; General · Aspects (GSM 04.07 version 5.2.0)" luvusta 11 ”L3 Messages”.

Kuviossa 5 kuvataan protokolladiskriminaattorin varatut arvot. Kuvi-25 ossa on vaakariveillä vasemmalla otsikon ensimmäinen oktetti, josta normaa-listi neljä ensimmäistä bittiä muodostavat protokolladiskriminaattorin PD. Edellä mainitun ETSI.n spesifikaation mukaisesti protokolladiskriminaattorin ,·*·, arvoista on varattu arvot 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 14 ja 15 protokollatietoyksi- t « Ϊ.'.' köiden tunnistamiseen. Arvo 0 on varattu ryhmäpuhelunohjaukseen (Group "* 30 Call Control), arvo 1 broadcast-tyyppisen puhelunohjaukseen (Broadcast Call • · v.; Control), arvo 2 ensimmäinen protokolladiskriminaattori lisäpalveluille (PDSS1), arvo 3 puheluun liittyville lisäpalveluiden viesteille (Call Related SS Messages), arvo 4 toinen protokolladiskriminaattori lisäpalveluille (PDSS2), . arvo 5 liikkuvuuden hallintaviestit (Mobility Management Messages), arvo 6 I i « ' ' 35 radioresurssien hallintaviestit (Radio Resources Management Messages), ar vo 9 lyhytsanomapalvelun viesteille (SMS Messages), arvo 11 puheluun liitty- 11 105985 mättömien lisäpalveluiden viesteille (Non-call Related SS Messages), arvo 14 protokolladiskriminaattorin laajennukselle (Reserved for PD Extension), ja arvo 15 testiproseduureille (Reserved for Test Procedures).

Arvoja 7, 8, 10, 12 ja 13 ei siis ole varattu mihinkään toimintaan.

5 Keksinnön mukaisesti ainakin yhtä näistä varaamattomista arvoista käytetään radioverkkoalikerroksen protokollatietoyksiköiden tunnistamiseen.

Koska radioresurssienhallinta-alikerrosta ei käytetä UMTS:ssä voidaan myös arvoa 6 käyttää radioverkkoalikerroksen protokollatietoyksiköiden tunnistamiseen näin sovittaessa.

10 Keksintö toteutetaan edullisesti ohjelmallisesti, jolloin keksintö vaatii toimintoja tukiasemaohjaimen 102 ohjausyksikköön 124, ja tilaajapäätelaitteen 150 lähetinvastaanottimen prosessoriin 214.

Kuviossa 6 havainnollistetaan miten ohjelman mukainen käsittely suoritetaan vastaanotettaessa protokollatietoyksikkö tilaajapäätelaitteessa 15 150.

Siirtoyhteyskerrokselta Layer 2 vastaanotetaan protokollatietoyksikkö SAPI.n (Service Access Point Identifier) kautta. SAPI määrittelee siirtoyhteyskerroksen liittymän ylempiin kerroksiin, tässä siis radioverkkoalikerrokseen. Protokollatietoyksikkö välitetään sitten tunnistusvälineisiin PD, joissa tunniste-20 taan protokollatietoyksikkö sen sisältämän protokolladiskriminaattorin perus-teella.

Keksinnön mukaisesti tunnistusvälineet PD on sovitettu käyttämään ί ainakin yhtä protokolladiskriminaattorin varaamattomista arvoista radioverkko- ·’· alikerroksen entiteettien käsiteltäviksi tarkoitettujen protokollatietoyksiköiden lii» 25 tunnistukseen. Kuviossa 6 nämä radioverkkokerroksen uudet tunnisteet on • · · merkitty RBC:llä ja RRC:llä. RBC ja RRC ovat nyt siis arvoltaan joitakin varaamattomista arvoista 7, 8, 10, 12 ja 13. Muut varatut arvot on merkitty kuvi-ossa Othenilla. Varatuilla arvoilla varustetut protokollatietoyksiköt välitetään *·”* kolmannen kerroksen muiden alikerrosten käsiteltäviksi, eli yhteydenhallinta- • ♦ ”·’ 30 alikerroksen CM ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen MM.

:V: Seuraavaksi radioverkkokerroksen käsiteltäviksi tunnistetuista pro- tokollatietoyksiköistä tutkitaan viestityyppi MSG TYPE, jonka perusteella tie- • · · ] . detään mitä vakioinformaatioelementtejä SIE protokollatietoyksiköstä löytyy.

. . RBC-viestit viedään transaktiovälineiden ΤΙ/BID käsiteltäviksi, ja I 1 < ' · *: 35 RRC-viestit viedään RRC-entiteetin käsiteltäväksi.

12 105985

Seuraavaksi transaktiovälineissä TI/BID käsitellään transaktiotun-nistetta. Keksinnön erään toteutusmuodon mukaan transaktiotunnistetta käytetään myös radioverkkoalikerroksessa. Mikäli tilaajapäätelaite 150 on aloittanut puhelun, niin radiobearerilla ei ole vielä ollut tunnistetta, koska sen allokoi 5 aina verkko-osa. Siksi tarvitaan erillinen transaktiotunniste, jotta voidaan liittää kukin verkon vastaus oikeaan entiteettiin. Radiobearerin järjestelyproseduu-reja (radio bearer set-up procedure) voi olla nimittäin käynnissä useita samanaikaisesti. Radiobearerin kontrollin hallintaentiteetti RBC_MGT luo kullekin järjestelyproseduurille oman kontrollientiteettinsä RBC_0, ... RBC_N. Sitten 10 kun kontrollientiteetti on vastaanottanut verkolta ensimmäisen protokollatieto-yksikön, jossa kerrotaan mikä on transaktiotunnistetta Tl vastaava radiobearerin tunniste BID (Bearer Identifier), voidaan transaktiotunniste vapauttaa, ja jatkossa transaktiovälineet TI/BID suorittavat protokollatietoyksikön lähettämisen oikealle kontrollientiteetille.

15 Radiobearerin tunniste BID sijoitetaan vakioinformaatioelementtinä protokollatietoyksikön ehdolliseen osaan. Transaktiotunniste Tl koodataan siten puoleen oktettiin, että bitti 8 on lippubitti, ja bitit 7, 6 ja 5 ovat varsinainen transaktiotunniste. Lippubitin ollessa 0 ei radiobearerin tunnisteelle BID ole vielä annettu arvoa. Lippubitin ollessa 1 protokollatietoyksikkö sisältää radio- 20 bearerin tunnisteen BID. Varsinaisen transaktiotunnisteen saadessa arvon 000 « tarkoittaa se sitä, ettei transaktiotunniste ole käytössä. Varsinaisia arvoja tran- ·' saktiotunnisteella on seitsemän: 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Tämä · : ! : asettaa siten myös rajan sille montako samanaikaista tilaajapäätelaitteen 150 aloittamaa radiobearerin järjestelyproseduuria voi olla käynnissä.

25 Tarvittaessa kontrollientiteetit ja RRC-entiteetti välittävät protokolla- tietoyksikön vielä muille verkkokerroksen alikerroksille käsiteltäväksi.

Kuvatulla menettelyllä saavutetaan se lisäetu, että lisättäessä uusia .•••j toimintoja radioverkkoalikerroksen käsiteltäväksi, niin radioverkkoalikerros tar- ,·**, vittaessa voi lukea lävitseen kulkevista mielenkiintoisista itse asiassa ylemmille "* 30 alikerroksille tarkoitetuista viesteistä tarvitsemansa tiedot. Nämä mielenkiintoi- « · :.v set viestit tunnistetaan tunnistusvälineissä PD protokolladiskriminaattorin pe- ··· rusteella.

Toinen etu saavutetaan siinä, ettei ylempien alikerrosten (liikkuvuu-,·, j denhallinta-, yhteydenhallinta-) viestejä tarvitse kuljettaa radioverkko-ali- I 4 1 35 kerroksen protokollatietoyksiköissä ilmarajapinnan ylitse, vaan radioverkko-ali-kerros voi suoraan tarkistaa protokolladiskriminaattorissa, minkä kerroksen 13 105985 käsiteltäväksi viesti kuuluu. Käytettäessä toisenlaista kuin tässä keksinnössä esitettyä tunnistusmenettelyä täytyisi ylempien alikerroksien viestit pakata ra-dioverkkoalikerroksen dataviesteiksi ennen lähettämistä ilmarajapinnan ylitse. Tämä lisäisi ainakin yhden ylimääräisen oktetin kuhunkin viestiin.

5 Kuvion 6 yhteydessä kuvatun kaltainen ohjelmallinen käsittely to teutetaan tilaajapäätelaitteessa 150 myös lähetyssuuntaan, ja tukiasemajärjestelmässä 126 sekä lähetys- että vastaanottosuuntiin.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan 10 sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• · • * l • · · « · • · 9 • · · • ► 9 n ·: | »11 9 ' • 9 • · » 9 999 9 9 9 9 9 9 • 99 9 • · 9 · ··· 9 9 9 • · ··· 9 9 .999 9 9 9 9 9 999 9 9 9 9 9 9· 9 9 • * * >9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 · 9 9

Claims (15)

105985

1. Menetelmä tunnistaa ilmarajapinnan (170) verkkokerroksen pro-tokollatietoyksikkö solukkoradioverkossa, joka verkkokerros käsittää yhteydenhallinta-alikerroksen (CM) ja 5 liikkuvuudenhallinta-alikerroksen (MM), joka protokollatietoyksikkö käsittää otsikon (H), joka otsikko käsittää protokolladiskriminaattorin (PD), ja osa protokolladiskriminaattorin (PD) arvoista on varattu yhteydenhallinta-alikerroksen (CM) ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen (MM) proto-10 kollatietoyksiköiden tunnistukseen, tunnettu siitä, että ainakin yhtä protokolladiskriminaattorin (PD) varaamattomista arvoista käytetään radioverkkoalikerroksen (RNL) protokolla-tietoyksiköiden tunnistukseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että varatut arvot käsittävät arvot 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 14,15.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että varaamattomat arvot käsittävät arvot 7, 8, 10, 12, 13.

... 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, **”’ että otsikko (H) käsittää lisäksi transaktiotunnisteen (Tl), jota käytetään tilaaja- 20 päätelaitteen (150) aloittamassa yhteydessä.

: : 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että transaktiotunnisteena (Tl) käytetään protokolladiskriminaattorin (PD) ί' *.. käyttämätöntä puolta oktettia.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että protokollatietoyksikkö käsittää lisäksi radiobearerin tunnisteen (BID).

.···. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • · ,···. että alikerrosten ja protokollatietoyksiköiden välillä on 1:1-vastaavuussuhde.

8. Solukkoradioverkko, käsittäen • « v.: tukiasemajärjestelmän (126), ja tukiasemajärjestelmään (126) ilma- • I· 30 rajapinnan (170) kautta yhteydessä olevan tilaajapäätelaitteen (150), tunnistusvälineet (118, 124, 214) tunnistaa ilmarajapinnan (170) .·. : verkkokerroksen protokollatietoyksikkö käsittelemällä protokollatietoyksikön • »· käsittämän otsikon (H) käsittämää protokolladiskriminaattoria (PD), joissa tun-nistusvälineissä osa protokolladiskriminaattorin arvoista on varattu verkkoker-35 roksen käsittämien yhteydenhallinta-alikerroksen (CM) ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen (MM) protokollatietoyksiköiden tunnistukseen, 105985 tunnettu siitä, että tunnistusvälineet (118, 124, 214) on sovitettu käyttämään ainakin yhtä protokolladiskriminaattorin (PD) varaamatto-mista arvoista radioverkkoalikerroksen (RNL) protokollatietoyksiköiden tunnistukseen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen solukkoradioverkko, tun nettu siitä, että tunnistusvälineissä (118, 124, 214) varatut arvot käsittävät arvot 0, 1, 2, 3,4, 5, 6, 9, 11, 14, 15.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen solukkoradioverkko, tunnettu siitä, että tunnistusvälineissä (118, 124, 214) varaamattomat arvot kä- 10 sittävät arvot 7, 8,10,12,13.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen solukkoradioverkko, tunnettu siitä, että käsittää transaktiovälineet (118, 124, 214) käsitellä otsikon (H) käsittämää transaktiotunnistetta (Tl), joka on sovitettu käytettäväksi tilaaja-päätelaitteen (150) aloittamassa yhteydessä.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen solukkoradioverkko, tun nettu siitä, että transaktiovälineet (118, 124, 214) käsittelevät protokolladiskriminaattorin (PD) käyttämätöntä puolta oktettia transaktiotunnisteena (Tl).

13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen solukkoradioverkko, tunnettu siitä, että se käsittää transaktiovälineet (118, 124, 214) käsitellä pro- * * /’·. 20 tokollatietoyksikön käsittämää radiobearerin tunnistetta (BID). * · ·

14. Patenttivaatimuksen 8 mukainen solukkoradioverkko, tun- • | I nettu siitä, että tunnistusvälineet (118, 124, 214) on sovitettu asettamaan · · ;; : alikerroksien ja protokollatietoyksiköiden välille 1:1 -vastaavuussuhde.

: ’* 15. Solukkoradioverkon ilmarajapinnan (170) verkkokerroksen pro- · 25 tokollatietoyksikkö, joka verkkokerros käsittää yhteydenhallinta-alikerroksen (CM) ja f”: liikkuvuudenhallinta-alikerroksen (MM), ·’**: joka protokollatietoyksikkö käsittää otsikon (H), joka otsikko käsittää • · * protokolladiskriminaattorin (PD), 30 ja osa protokolladiskriminaattorin (PD) arvoista on varattu yhtey- • · ’·;·* denhallinta-alikerroksen (CM) ja liikkuvuudenhallinta-alikerroksen (MM) proto- ·:*·: kollatietoyksiköiden tunnistukseen, tunnettu siitä, että ainakin yksi protokolladiskriminaattorin (PD) • · varaamattomista arvoista on varattu radioverkkoalikerroksen (RNL) protokolla-35 tietoyksiköiden tunnistukseen. ie 105985