FI106996B - Menetelmä tehonkäytön indikoimiseksi pakettivälitteisessä tiedonsiirtojärjestelmässä - Google Patents

Description

1 106996

Menetelmä tehonkäytön indikoimiseksi pakettivälitteisessä tiedonsiirto-järjestelmässä

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 1 joh-5 danto-osan mukaiseen menetelmään. Keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 8 johdanto-osan mukaiseen tiedonsiirtojärjestelmään. Keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 9 johdanto-osan mukaiseen langattomaan viestimeen. Keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 10 johdanto-osan mukaiseen menetelmään. Keksintö 10 kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 11 johdanto-osan mukaiseen tiedonsiirtojärjestelmään. Keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 12 johdanto-osan mukaiseen langattomaan viestimeen.

Termillä "langaton tiedonsiirtojärjestelmä" tarkoitetaan yleisesti mitä ta-15 hansa tiedonsiirtojärjestelmää, joka mahdollistaa langattoman tiedonsiirtoyhteyden langattoman viestimen (MS, Mobile Station) ja järjestelmän kiinteiden osien välillä langattoman viestimen käyttäjän liikkuessa järjestelmän toiminta-alueella. Tyypillinen langaton tiedonsiirtojärjestelmä on yleinen maanpäällinen matkaviestinverkko PLMN (Public Land 20 Mobile Network). Valtaosa langattomista tiedonsiirtojärjestelmistä tämän hakemuksen tekemisen aikaan kuuluvat ns. toisen sukupolven matkaviestinjärjestelmiin, joista esimerkkinä mainittakoon laajalti tun-!; ;* nettu piirikytkentäinen (Circuit Switched) GSM-matkaviestinjärjestelmä :t ;* (Global System for Mobile Telecommunications). Nyt esillä oleva kek- v.; 25 sintö soveltuu erityisesti kehitteillä oleviin matkaviestinjärjestelmiin. Ί : Esimerkkinä tällaisesta matkaviestinjärjestelmästä käytetään tässä se- :Λ: lostuksessa GPRS-järjestelmää (General Packet Radio Service), jonka :T: standardointi tällä hetkellä on käynnissä. On selvää, että keksintöä voi daan soveltaa myös muissa matkaviestinjärjestelmissä (UMTS, 3G).

.·*·. 30 » · .···. Nykyaikaisissa solukkoverkkoon perustuvissa yleisissä matkaviestin- T* verkoissa (PLMN, Public Land Mobile Network) järjestelmä koostuu tunnetusti useista järjestelmää käyttävistä matkaviestimistä (MS, Mobile ' Station), kuten matkapuhelimista, ja kiinteästä tukiasemajärjestelmästä 35 (BSS, Base Station Subsystem). Tämä tukiasemajärjestelmä käsittää .’···’. tavallisesti useita tukiasemia (BTS, Base Transceiver Station), jotka ovat jakautuneet maantieteelliselle alueelle ja kukin tukiasema palvelee solua, joka käsittää ainakin osan tästä maantieteellisestä alueesta.

2 106996

Esimerkiksi GSM-järjestelmässä tiedonsiirtolaitteiden, kuten matkaviestimen ja tukiaseman välinen tiedonsiirto yhdellä loogisella radiokanavalla tapahtuu nopeudella 9,6 kbit/s. GSM-järjestelmään perustuva paket-5 tivälitteinen eli pakettikytkentäinen (Packet Switched) GSM GPRS-jär-jestelmä (General Packet Radio Service) tehostaa tiedonsiirtoa, sillä samaa loogista radiokanavaa voivat käyttää useat eri matkaviestintilaajat. Esimerkiksi matkaviestimen ja tukiaseman välillä tapahtuu tiedonsiirtoa vain tarvittaessa eikä looginen radiokanava ole varattuna vain 10 yhden matkaviestimen ja tukiaseman välistä tiedonsiirtoa varten. Järjestelmässä vallitsee matkaviestimen ja GPRS-järjestelmän välillä ns. virtuaalinen tiedonsiirtoyhteys.

Yleinen pakettiradiopalvelu GPRS on GSM-matkaviestinjärjestelmään 15 kehitteillä oleva uusi palvelu. GPRS-järjestelmän toiminnallinen ympäristö käsittää yhden tai useamman aliverkkopalvelualueen (subnetwork service area), jotka on yhdistetty GPRS-runkoverkoksi (backbone network). Aliverkko käsittää lukuisia tukisolmuja (SN, Support Node), joista tässä selityksessä käytetään esimerkkinä palvelevia GPRS-tukisolmuja 20 (SGSN, Serving GPRS Support Node), jotka on liitetty matkaviestinverkkoon (tyypillisesti liityntäyksikön välityksellä tukiasemaan) siten, että ne voivat tarjota pakettivälityspalveluita langattomille viestimille tu-kiasemien (solujen) välityksellä. Matkaviestinverkko tarjoaa pakettikyt-.'. : kentäisen informaation välityksen tukisolmun ja langattoman viestimen 25 välillä. Eri aliverkot on puolestaan liitetty GPRS yhdyskäytävätukisolmu-jen (GGSN, GPRS Gateway Support Node) välityksellä ulkoiseen tieto-verkkoon, esimerkiksi yleiseen kytkentäiseen tietoverkkoon (PSDN, v.: Public Switched Data Network). GPRS-palvelu mahdollistaa siis paketoi ' timuotoisen informaation välityksen langattoman viestimen ja ulkoisen 30 tietoverkon välillä, jolloin matkaviestinverkon tietyt osat muodostavat : V: kytkeytymisverkon (access network).

« ♦ • · 4 • · « • · · .·. GPRS-palveluiden käyttämiseksi langaton viestin suorittaa ensin verk- • · · *;[;* koon sisäänkirjautumisen (GPRS attach), jolla langaton viestin ilmoittaa :·<·: 35 olevansa valmis pakettidatan välitykseen. Sisäänkirjautuminen muo- ·:··· dostaa loogisen linkin langattoman viestimen ja tukisolmun SGSN vä- :*·; lille mahdollistaen lyhytsanomien välityksen (SMS, Short Message

Services) GPRS-verkon kautta, hakupalvelut (paging) tukisolmun 3 106996 kautta, ja saapuvasta pakettidatasta ilmoittamisen langattomalle viestimelle. Langattoman viestimen sisäänkirjautumisen yhteydessä muodostaa tukisolmu vielä liikkuvuuden hallintatoiminnon (MM, Mobility Management) sekä suorittaa käyttäjän tunnistuksen. Tiedon lähettämi-5 seksi ja vastaanottamiseksi suoritetaan pakettidataprotokollan (PDP, Packet Data Protocol) aktivointi, jolla langattomalle viestimelle määritetään pakettidatayhteydessä käytettävä pakettidataosoite, jolloin langattoman viestimen osoite on tiedossa yhdyskäytävätukisolmussa. Si-säänkirjautumisessa muodostetaan siis tiedonsiirtoyhteys langattomaan 10 viestimeen, tukisolmuun ja yhdyskäytävätukisolmuun, jolle yhteydelle määritetään protokolla (esim. X.25 tai IP), yhteysosoite (esim. X.121-osoite), palvelun laatutaso ja verkon palvelurajapintalohkon tunniste (NSAPl, Network Service Access Point Identifier). Langaton viestin aktivoi pakettidatayhteyden aktivointipyyntösanomalla (Activate PDP 15 Context Request), jossa langaton viestin ilmoittaa väliaikaisen loogisen linkin tunnuksen (TLLI, Temporary Logical Link Identity), pakettidatayhteyden tyypin, osoitteen, vaaditun palvelun laatutason, verkon palvelurajapintalohkon tunnisteen, ja mahdollisesti myös kytkeytymispisteen nimen (APN, Access Point Name).

20

Ensiksikin tiedonsiirtoverkon häiriötön toiminta ja toiseksi käytettävissä olevien resurssien tehokas hyödyntäminen on mahdollista vain, mikäli esimerkiksi tukiasemien lähetyksessä tehotasoja käytetään mahdolli-simman optimaalisella tasolla. Tämän lisäksi vaatimuksena on matka-: 25 viestimien pidentyvät toiminta-, valmius- ja puheajat tehonlähteen la- :: : taamisien välillä, mikä erityisesti aiheuttaa vaatimuksia matkaviestimen tehonkulutukselle oman toimintansa ohjaamiseksi. Siirtyminen uuden •v!: sukupolven tiedonsiirtopalvelujen, erityisesti pakettikytkentäisten tie- :T: donsiirtoverkkojen käyttöön kuitenkin edellyttää, että käyttäjän saamat 30 palvelut eivät huonone nykyisiin piirikytkentäisiin tiedonsiirtoverkkoihin verrattuna. Kuitenkin, esimerkiksi pakettikytkentäisissä tiedonsiirtover-. koissa, tämän tavoitteen täyttäminen on useista, seuraavassa kuvatta vista syistä hyvin ongelmallista.

• · · # * * 35 GPRS-järjestelmän perusideana on käyttää pakettikytkentäistä resurssi.: sien varausta, jolloin resursseja, esim. looginen radiokanava tiedonsiir- toa varten, varataan kun dataa ja informaatiota on tarpeen lähettää ja vastaanottaa. Tällöin käytettävissä olevien verkon ja resurssien käyttöä 4 106996 optimoidaan ja käytetään mahdollisimman tehokkaasti esim. GSM-tek-niikkaan verrattuna. GPRS on suunniteltu tukemaan sovelluksia, jotka hyödyntävät epäjatkuvaa ja ajoittain suuriakin tietomääriä käsittäviä tiedonsiirtoja. GPRS-järjestelmässä kanavien varaus suoritetaan nopeas-5 ti, tavallisesti 0,5—1,0 sekunnissa ja kanavien varaus on hyvin joustavaa, esimerkiksi kutakin langatonta viestintä varten voidaan varata kanavalla 1—8 aikajaksoa eli aikaväliä (Time Slot) yhden TDMA-kehyk-sen puitteissa, eli samalla 1—8 loogista kanavaa. Samoja resursseja voidaan jakaa useammalla aktiiviselle langattomalle viestimelle sekä 10 uplink-tiedonsiirto (uplink eli tiedonsiirto matkaviestimeltä tukiasemalle) ja downlink-tiedonsiirto (downlink eli tiedonsiirto tukiasemalta matkaviestimelle) voidaan varata erikseen käyttäjille. GPRS-järjestelmä myös tukee tavallisesti käytettyjä tiedonsiirtoprotokollia, kuten TCP/IP-proto-kollaa. Kussakin aikavälissä lähetetään informaatiopaketti äärellisen 15 kestoisena radiotaajuisena purskeena (Burst), joka muodostuu joukosta moduloituja bittejä. Aikavälejä käytetään pääasiassa ohjauskanavina ja liikennekanavina. Liikennekanavilla siirretään puhetta ja dataa ja ohja-uskanavilla suoritetaan merkinantoa tukiaseman BTS ja langattomien viestimien MS välillä.

20

Huomattavimmat erot GSM- ja GPRS-järjestelmien välillä on se, että pakettiperustainen tiedonsiirto, jolloin radiokanavat eivät ole varattuna yhtä langatonta viestintä varten. Solukkojärjestelmään perustuvassa !: : GPRS-järjestelmässä resursseja ovat tiedonsiirtoon käytetyt radiokana- 25 vat (PDCH, Packet Data Channel). Yleiseen ohjaukseen käytettyä sig- •' ·; nalointia suoritetaan sitä varten käyttöön varatulla PCCCH- ohjauska- ':'': navalla (Packet Common Control Channel).

• * » I * • * · « ·

Tarkemmin PDCH-kanavat on jaettu loogisiin radiokanaviin kehysra-30 kenteen avulla (Multiframe), joka käsittää toistuvasti lähetettävät 52 :Y: TDMA-kehystä, jotka on jaettu edelleen 12 lohkoon (Radio Block), jotka on kukin jaettu 4 kehykseen, ja 4 ylimääräistä kehystä (Idle Frame). [· Lohkot on järjestyksessä nimitetty lohkoiksi BO—B11 kuvan 4 mukai- :·|·: sesti. Kuvassa 4 on ylimääräiset kehykset lisäksi ilmaistu merkinnällä X.

35 Downlink-tiedonsiirrossa näitä voidaan käyttää signalointiin ja uplink-·:··· tiedonsiirrossa USF-arvolla viitataan näihin aikaväleihin, jolloin esimer- kiksi matkaviestin voi suorittaa informaatiota (Access Burst). TDMA-termillä (Time Division Multiple Access) viitataan sinänsä tunnettuun 5 106996 fyysisen radiokanavan jakamiseen aikatasossa loogisiin radiokanaviin. Lohkot jakaantuvat vielä tarkemmin seuraaviin osiin: MAC-otsikko (Medium Access Control Header), RLC-datalohko (Radio Link Control Data Block) tai RLC/MAC-ohjauslohko (RLC/MAC Control Block) ja 5 BCS-lohko (Block Check Sequence). Useat RLC-radiolinkkikerroksen RLC-datalohkot muodostavat LLC-siirtoyhteyskerroksen LLC-tason (Logical Link Control). RLC-datalohko sisältää RLC-otsikon (RLC-Header) ja RLC-datan (RLC Data). MAC-otsikko selostetaan myöhemmin tarkemmin ja se käsittää esimerkiksi USF-kentän (Uplink State 10 Flag).

LLC-, RLC- ja MAC-termeillä viitataan myös tiedonsiirrossa käytetyn OSI-mallin (Open Structured Interface) mukaisen protokollarakenteen tasoihin (Protocol Layer). Tunnetun RLC/MAC (Radio Link 15 Control/Media Access Control) kerroksen toiminnot ovat tarpeen LLC-kerroksen ja langattoman viestimen välissä. LLC-kerroksen ja RLC/MAC-kerrosten välistä rajapintaa nimitetään RR-rajapinnaksi. LLC-kerroksen yläpuolella ovat tunnetut GPRS liikkuvuuden hallinta-toiminnot, SNDCP-toiminnot ja lyhytsanomapalvelutoiminnot. 20 RLC/MAC-taso (Medium Access Control) on selostettu tarkemmin GSM standardispesifikaatiossa 04.60. Vastaavasti SNDCP-taso on selostettu tarkemmin GSM standardispesifikaatioissa 04.65 ja 03.60, LLC-taso on selostettu tarkemmin GSM standardispesifikaatioissa 04.64 ja 03.60.

i I i MAC:tä käytetään radiokanavien jakamiseen langattomien viestimien 25 välillä sekä fyysisen radiokanavan allokoimiseen langattomalle viestimelle tarpeen mukaan lähetystä ja vastaanottoa varten. RLC-lohko 1 : huolehtii mm. resurssien varaamisen pyynnöstä matkaviestinverkkoon v.: päin lähetettäville paketeille.

• · · • · ♦ • · · 30 Monikäyttöä varten (Multiple Access) downlink-tiedonsiirrossa siirrettä-vän datan otsikkotiedoissa käytetään TFI-tunnistetta (Temporary Flow • ·

Identifier). Kukin RLC-otsikko käsittää TFI-tunnisteen ja samaa tunnis- ’·. tetta käytetään osoittamaan ne lohkot, jotka kuuluvat tiedonsiirtoon ha- • · · - luttuun matkaviestimeen. GPRS-järjestelmän mukaisesti kaikki langat- 35 tomat viestimet, jotka odottavat niille lähetettävää dataa niille yhteisesti ·:>·; varatulta kanavalta, vastaanottavat myös kaikki kehysrakenteen lohkot RLC-lohkoineen, tulkitsevat saadun informaation sekä sen mukana TFI-tunnisteen ja vasta tämän jälkeen suodattavat pois lohkot joilla on 6 106996 väärä TFI-tunniste. Koko GPRS-järjestelmän toiminnan kannalta on ehdottoman tärkeää, että downlink-tiedonsiirron ohjauslohkojen tiedot vastaanotetaan mahdollisimman virheettömästi. Muutoin järjestelmän kapasiteettia käytetään turhaan tietojen uudelleenlähetykseen ja oh-5 jauslohkojen virheellinen vastaanotto aiheuttaa ongelmia resurssien hallinnassa. Tunnetun tekniikan mukaisesti TFI-tunnisteella voi olla 128 eri arvoa, joten 128 eri matkaviestintä voi kuunnella siirtotilassa (Transfer State) ollessaan radiokanavaa ja odottaen niille osoitettua informaatiota.

10

Uplink-tiedonsiirrossa monikäyttö on toteutettu siten, että langaton viestin tarvitsee luvan tiedonsiirtoon määrättyä lohkoa (Radio Block) käyttäen. Tämä lupa voidaan GPRS-järjestelmässä antaa usealla eri tavalla, kuten tarkkailemalla vastaavia, mutta downlink-tiedonsiirrossa 15 käytettyjä lohkoja tiedonsiirron aktivoimiseksi luvan saavuttua, tai tiedonsiirtoyhteyden alussa matkaviestimelle ilmaistaan ne lohkot, jotka on tarkoitettu tätä matkaviestintä varten. GPRS-järjestelmässä resursseja voidaan varata myös yhtä langatonta viestintä varten (Fixed Allocation), mutta tämä kiinteä resurssi voidaan myös varata johonkin 20 toiseen matkaviestimeen tarkoitettua tiedonsiirtoa varten ilmoittamatta tästä alkuperäiselle matkaviestimelle.

Edellä kuvatussa tunnetun tekniikan mukaisessa tilanteessa on kuitenkin ongelmana se, että viestin käyttää runsaasti tehoa turhaan tilan-: ·' 25 teessä, jossa se ei varsinaisesti käytä tehoa tiedonsiirtoon vaan tarkkai- v.: lee downlink-tiedonsiirtoa. Tämä tarkkailu tapahtuu sitä silmällä pitäen, että siirrettävä informaatio käsittää lohkoja, jotka kuuluvat kyseiselle ·* V: matkaviestimelle tarkoitettuun dataan.

« « · • · · 30 Kanavan varauksessa tiedonsiirron alussa matkaviestimelle ilmaistaan bittikartan avulla ne määrätyt lohkot, joiden aikana lähettäminen ja vastaanottaminen on mahdollista. Tällöin tiedonsiirrossa on tiedonsiir- « · · *· toyhteys tukiaseman ja määrätyn langattoman viestimen välillä. Langa- ton viestin pyytää resursseja tukiasemalta esimerkiksi PRACH-kana-

< < I

35 valla (Packet Random Access Channel) PCR-viestin (Packet Channel ....: Request) avulla ja matkaviestimelle varatut resurssit uplink-tiedonsiirtoa varten ilmaistaan PIA-viestin avulla (Packet Immediate Assignment). PIA-viesti käsittää listan käytettävistä PDCH-kanavista ja käytettävän 106996 USF-kentän arvon. Yksilöllinen TFI-tunniste määrätään ja se liitetään kuhunkin tiedonsiirrossa käytettyyn RLC-datalohkoon. Käytettäessä SDCCH-koodausta (Coding Scheme) USF-kenttä sisältää 3 bittiä jokaisen downlink-tiedonsiirrossa käytetyn lohkon (Radio Block) alussa.

5 Näin ollen uplink-tiedonsiirron multipleksoinnissa voidaan käyttää 8 eri USF-kentän arvoa. PCCCH-kanavalla (Packet Common Control Channel) yhtä USF-arvoa voidaan käyttää osoittamaan uplink-tiedon-siirrossa käytetty PRACH-kanava (USF=FREE) ja muita USF-arvoja voidaan käyttää varaamaan uplink-tiedonsiirto 7 eri matkaviestintä 10 varten. USF-arvo osoittaa seuraavaan uplink-tiedonsiirron lohkoon ja USF-arvoa lähetetään jatkuvasti downlink-tiedonsiirron yhteydessä.

Digitaalisissa TDMA-järjestelmissä, kuten GSM-järjestelmässä, matkaviestin mittaa jatkuvasti palvelevan tukiaseman ja viereisten tukiase-15 mien radiokanavien signaalien voimakkuutta. Matkaviestin mittaa toistuvasti signaalien voimakkuutta ja lähettää palvelevalle tukiasemalle mittausraportin radiokanavien signaalien voimakkuuden tasosta. Tämän mittausraportin matkaviestin lähettää loogisella SACCH-ohjauska-navalla (Slow Associated Control Channel). GSM-standardin mukai-20 sesti mittausraportti käsittää esimerkiksi tiedot palvelevan tukiaseman ja jopa kuuden viereisen tukiaseman signaalin voimakkuuden tasosta. Verkko-operaattori tekee päätöksen kanavanvaihdosta ja solunvalin-, y, nasta mm. perustuen mittausraporttiin, mutta myös tukiasemassa suori- «v. tetaan mittauksia matkaviestimen signaalin voimakkuudesta. Myös pal- \ : 25 velevan tukiaseman havaitessa tiedonsiirtoon käytetyn radiokanavan ' \ signaalin voimakkuuden olevan asetetun kynnysarvon alle, voidaan | / suorittaa kanavanvaihto ja uuden solun valinta, missä käytetään hy- ;·*’·: väksi matkaviestimen lähettämää mittausraporttia. Liikennöinti siirre- : tään esimerkiksi sen uuden solun tukiaseman radiokanavalle, jonka ra- 30 diokanavan signaali taso on voimakkain. Tällöin kanavanvaihdon yhtey-:V: dessä tiedonsiirto siirtyy matkaviestimen ja tämän uuden tukiaseman :T: väliseksi uudella radiokanavalla. Matkaviestimen lähettämän mittausra- portin avulla voidaan myös palvelevassa tukiasemassa havaita, mikäli jonkin viereisen solun tukiaseman signaalin taso on suurempi kuin pal- 35 velevan tukiaseman signaalin taso, jolloin päätös uuden solun valin-·:·! nasta voidaan tehdä myös pelkästään tämän tiedon avulla. Päätöksiä uuden solun valinnasta tarvitaan myös tiedonsiirrosta aiheutuvan kuormituksen ohjaamiseksi toiselle tukiasemalle.

8 106996

Tyypillisesti tukiaseman tekemät mittaukset ovat liittyneet uplink-tie-donsiirrossa käytetyn tehon ohjaukseen (Power Control), taajuuksien käytön suunnitteluun ja resurssien priorisointiin. Matkaviestimen teke-5 mät mittaukset ovat tyypillisesti liittyneet downlink-tiedonsiirrossa käytetyn tehon ohjaukseen (Power Control), solun valintaan tai solun vaihtamiseen (Handover). Tehon ohjauksella tarkoitetaan esimerkiksi sitä lähetystehoa, jota matkaviestin käyttää radiosignaalin lähettämiseksi tukiasemalle.

10 GPRS-järjestelmässä matkaviestimien on jatkuvasti oltava valmiina tyypillisesti hyvin lyhytkestoista pakettimuotoista tiedonsiirtoa varten. Tämä tiedonsiirto kestää tyypillisesti noin 5 ms tai jopa 5 s kerrallaan. Tällöin matkaviestimen on nopeasti siirryttävä ns. lepotilasta (Idle 15 Mode) ns. siirtotilaan (Transfer Mode). Tunnetun tekniikan mukaisesti GSM-järjestelmässä mittauksien tekeminen ja mittausraportin lähettäminen vie tyypillisesti noin 1 sekunnin. Tukiasema tyypillisesti laskee useiden mittausten keskiarvon ja se vie noin 2 sekuntia. Tämän lisäksi mittaustuloksien välittäminen matkaviestimelle vie noin 0,5 sekuntia, 20 joten kumulatiivinen viipymä on useita sekunteja. GPRS-järjestelmän tiedonsiirrossa (TBF, Temporary Block Flow) välitettävät IP-tietopaket-tien (Internet Protocol), eli osoitetietoja ja informaatiota käsittävien pakettien välittäminen kestää tyypillisesti noin 8—40 kehyksen ajan. Tun-!; netun tekniikan mukaisesti raportteja lähetetään 104 TDMA-kehyksen 25 välein (Report Period), mikä kestää siis noin 480 ms. Tästä on seu-rauksena se, että jo tiedonsiirtoa aloitettaessa käytetyn tehotason on ‘1,,: oltava mahdollisimman edullinen tiedonsiirron onnistumisen ja halutun •VV laatutason (QoS, Quality of Service) kannalta.

• · · • · · • « » 30 Ongelmana on kuitenkin se, että GPRS-järjestelmässä käytetyt matka- :Y; viestimet eivät niissä käytettyjen akkujen rajallisen kapasiteetin takia • · .·:·. saisi käyttää liian suuria tehotasoja. Liian suurien tehotasojen käyttö johtaa lyhentyneeseen akun kestoon ja siten myös puheajan kestoon. Nykyaikaisten GSM-järjestelmästä tunnettujen GSM-puhelimien yhtey-35 destä ovat pitkät, jopa useita vuorokausia kestävät valmiusajat lataus-ten välissä.

«« · 9 106996

Solun valintaa varten matkaviestin ylläpitää tietoja käytetyn fyysisen radiokanavan vastaanotetusta signaalin voimakkuudesta keskiarvon avulla. Signaalin voimakkuus mitataan dBm-yksiköissä. Keskiarvoista-minen perustuu ainakin viiteen radiokanavasta 3—5 s aikana otettuun 5 näytteeseen. GPRS-järjestelmän toteuttaman monikäytön (Multiple Access) yhteydessä tästä seuraa kuitenkin se ongelma, että matkaviestimen on ensin tutkittava edellä kuvatulla tavalla, kuuluuko downlink-tiedonsiirrossa lähetetty datalohko sille, ja vasta tämän jälkeen voidaan mittaustiedot sisällyttää keskiarvoon. Koska matkaviesti-10 men on tulkittava datalohko ensin oikein tarkistusta varten, on tästä seurauksena se, että mittaustulokset antavat todellista tilannetta parempia tuloksia. Matkaviestin suorittaa jatkuvasti mittauksia esimerkiksi käyttämällään PDCH-kanavalla tai BCCH-kanavalla.

15 Kun kaksi eri tukiasemaa käyttävät tiedonsiirtoon yhtä tai useampaa samalla taajuusalueella toimivaa radiokanavaa, on näiden tukiasemien ja samalla solujen välinen maantieteellinen etäisyys oltava riittävä, jotta ne eivät häiritsisi toisiaan. Tukiaseman signaalin voimakkuus hyvin etäällä tukiasemasta on vaimenemisen ja ympäristön vaikutuksesta ta-20 vallisesti niin alhainen, että tiedonsiirto ei ole mahdollista. Jotta matkaviestinverkko kuitenkin palvelisi matkaviestintilaajiaan tehokkaasti, voidaan edellä esitettyjen samoja radiokanavia käyttävien tukiasemien väliin niitä erottamaan sijoittaa yksi tai useampi uutta solua palveleva |‘ tukiasema, joka käyttää edellä esitetyistä tukiasemista poikkeavia ra- 25 diokanavia. Tunnetun tekniikan mukaisissa analogisissa FDMA-järjes- \v telmissä (Frequency Division Multiple Access), kuten AMPS (Advanced

Mobile Phone Service) ja NMT (Nordic Mobile Telephone), on käytetty :Y: edellä esitetyn mukaista toimintatapaa, jolloin kullekin radiokanavalle on varattu oma taajuuskaistansa, eli muodostuu ns. fyysinen radioka-30 nava. TDMA-järjestelmissä (Time Division Multiple Access), kuten D-AMPS, GSM ja JDC/PDC on käytetty edellä esitetyn mukaista toiminta-. tapaa fyysisen radiokanavan jakamiseksi aikatasossa loogisiin radioka naviin. Esimerkiksi digitaalisessa GSM-järjestelmässä fyysinen radio- • · . kanava on jaettu kahdeksaan loogiseen radiokanavaan.

O 35 Käytettävissä olevat resurssit on yhä lisääntyvän matkaviestimien käy-tön takia käytettävä tehokkaasti hyväksi. Tässä yhteydessä käytetyn « · ' * tehon, erityisesti tiedonsiirrossa käytetyn lähetystehon säätö on tär- 10 106996 keässä asemassa. Jotta solujen fyysisten radiokanavien taajuuksien jakaminen eri soluille (Frequency Reuse) oli mahdollisimman tehokasta, on myös saman radiokanavan toisen solun vastaavaan radiokanavaan aiheuttama häiriö oltava mahdollisimman vähäinen, mitä voidaan kuva-5 ta C/l-parametrin avulla (C/l, Carrier/lnterference Ratio). GSM-järjes-telmään perustuvan GPRS-järjestelmän käytön lisääntyessä pitkälle optimoiduissa GSM-verkoissa on tehonsäätö entistäkin tärkeämpää, jotta taajuuksien uudelleenjakoa eri solujen kesken lisääntyneiden häiriöiden takia voitaisiin välttää. Tässä yhteydessä on selvää, että alhai-10 semmat tehotasot pienentävät häiriöitä ja samalla solun kokoja voidaan pienentää. Tällöin käytettävissä olevaa kapasiteettia saadaan lisättyä matkapuhelintilaajien palvelemiseksi. Käytännössä häiriöiden minimointi tarkoittaa mahdollisimman alhaisten tehotasojen käyttöä kaikissa tilanteissa. Kutakin solua varten määritellään tätä varten haluttu QoS-15 palvelutaso ja mittauksien perusteella määritetään vaadittava tehotaso laatutason ylläpitämiseksi.

Tehonsäätöä voidaan menestyksellisesti soveltaa erityisesti käytettäessä järjestelmässä taajuus hyppelyä (Frequency Hopping). GPRS-jär-20 jestelmässä downlink-tiedonsiirrossa tehonsäätöä käytetään vain PDCH-kanavilla, joita ei käytetä PBCCH ja PCCCH-kanavina, ja joita ei ole jaettu BCCH-kanavan taajuudelle. Taajuushyppely mahdollistaa vie-rekkäisten solujen riippumattoman tehonsäädön ja siten käytettävät te-hot voidaan asettaa mahdollisimman matalalle. Mikäli käytetään yksit-: 25 täistä taajuutta, ei solun alueella tiedonsiirrossa käytettyjen tehojen ar- v\ voa voi laskea laskematta samalla viereisten solujen käyttämiä tehota- * I I I « [ / soja. Tämä johtuu siitä, että matkaviestimen tiedonsiirron yhteydessä **.v on varmistettava tietty minimiarvo C/l-parametrille.

• · · • · · • · « 30 GPRS-järjestelmässä tukiaseman downlink-tiedonsiirrossa käytetyn te-:V: hon ohjaukselle asettaa vaatimuksia se seikka, että kaikki datalohkot saattavat eräissä tlanteissa käsittää kahdelle eri matkaviestimelle osoitettua informaatiota. Tämä informaatio käsittää ensimmäiselle mat- • · · kaviestimelle suunnatun varsinaisen datalohkon lisäksi toiselle matka-'··/ 35 viestimelle tarkoitetun USF-informaation. Tällöin esiintyy tarvetta vaih- ·.··: taa lähetystehon aivoa tätä toista matkaviestintä varten kesken käyn- nissä olevaa downlink-tiedonsiirtoa (TBF). Tämä on aiheuttanut ongelmia, koska tehotasojen muutos ei ole ollut ennustettavissa. Tämän 106996 lisäksi voi olla joukko muita matkaviestimiä, jotka odottavat juuri niille osoitettuja downlink-tiedonsiirron datalohkoja ja siten kuluttavat tarpeettomasti teholähteensä kapasiteettia. Tämän lisäksi matkaviestimillä ei ole saatavilla tietoja siitä, aiheutuuko vastaanotetun signaalin tasossa 5 muutos liikkuvan matkaviestimen ympäristössä tapahtuvasta muutoksesta tai tukiaseman aiheuttamasta lähetystehon muutoksesta.

Monikäytön perusideana GPRS-verkossa on, että matkaviestimen on mahdollista vastaanottaa kaikki se informaatio, jonka palveleva tuki-10 asema lähettää. Vastaanotetuista RLC-lohkoista matkaviestin selvittää sille osoitetun datan. Tunnetuissa matkaviestimissä eräänä tunnettuna tekniikkana voidaan mainita ns. AGC-menetelmä (Adaptive Gain Control), jonka tehtävänä on seurata ympäristön langattomalle tiedonsiirrolle aiheuttamia vaikutuksia. Näistä vaikutuksista mainittakoon hei-15 jastuksien, häipymien ja vaimenemisen aiheuttamat vaikutukset. Ennakoivassa AGC-menetelmässä (Predictive AGC) ohjauksen suorittamiseksi seurataan sekä hitaita muutoksia, esimerkiksi matkaviestimen liikkumisesta aiheutuvia muutoksia, sekä nopeita muutoksia, jotka aiheutuvat esimerkiksi ympäristön aiheuttamista häipymistä. Ennakoi-20 vassa AGC-menetelmässä vastaanotetun signaalin taso pyritään asettamaan matkaviestimen vastaanottimelle sisäänsyöttöä varten refe-renssitasolle, joka vastaa käytetyn matkaviestimessä käytetyn vahvistimen sopivaa referenssitasoa. Oletuksena lisäksi on, että vastaanote-: tun signaalin taso ei muutu vastaanoton aikana liikaa ja muutos aiheu- 25 tuu lähinnä signaalin häipymisestä. Tämän takia vastaanottimen dy-naaminen alue on tyypillisesti määritelty noin 15 dB referenssitason ; : yläpuolelle ja 20 dB referenssitason alapuolelle ulottuvaksi. Tässä yh- • · v.: teydessä on kuitenkin muistettava, että GPRS-järjestelmässä kehyksien V*: (Burst) välinen ero vastaanotetun signaalin voimakkuudessa voi olla 30 30 dB riippuen siitä, mihin matkaviestimeen tiedonsiirto on osoitettu. Näin tapahtuu erityisesti tilanteessa, kun käynnissä oleva downlink-tiedon- • · ; siirto keskeytyy johonkin toiseen matkaviestimeen osoitetun korkeam- *·. man prioriteetin omaavan tiedonsiirron takia. Muina vaihtoehtona ovat *;];* esimerkiksi erilaisten ohjausviestien, kuten kuittausviestin 35 (Acknowledgement) lähettäminen toiselle matkaviestimelle uplink-tie-<:*<: donsiirtoa varten.

« · 106996

Vastaanottoon vaikuttavana tekijänä on lisäksi se, että voimassaolevien GPRS-järjestelmän spesifikaatioiden mukaan pakettien siirtotilassa (Packet Transfer Mode) oleville matkaviestimille on lähetettävä yksi RLC-lohko multiframe-rakenteessa, jonka lohkon paikkaa ei ole määri-5 telty tarkemmin. Tämä aiheuttaa erityisesti sen ongelman, että matkaviestin ei tiedä, mikä lohko on tarkoitettu sille. Tällöin tehon ohjaaminen vahvistuksen asettamiseksi referenssitasoa varten on vaikeaa puuttuvan datan takia.

10 Kun käytetään AGC-menetelmää ja downlink-tiedonsiirron tehonoh-jausta tiedonsiirron keskeytyessä jatkuvasti, ei kaikkien datalohkojen vastaanotto virheettömästi matkaviestimessä siten olekaan mahdollista. Tästä on seurauksena se, että myös osa matkaviestimelle tarkoitetuista datalohkoista menetetään.

15

Kun ollaan siirtymässä tilaan, jossa tiedonsiirrossa välitetään paketteja ei tiedonsiirtoverkolla ole keinoja sopivan lähetystehon valitsemiseksi. Lähetystehojen pitäisi olla mahdollisimman alhaisia sekä samankana-van (Co-Channel Interference) häiriöiden välttämiseksi että tehonkäy-20 tön optimoimiseksi. Tunnetun tekniikan mukaisesti tehonsäädössä toimitaan siten, että tiedonsiirto aloitetaan tapahtuu kyseisen solun suurimmalla sallitulla lähetysteholla, jonka jälkeen tehoa nopeasti vä-hennetään vastaanotettujen mittausraporttien antamien tietojen avulla. ;vf Lähetystehon muutoksiin liittyy kuitenkin asetettu suurin sallittu muutos : 25 lähetystehossa, joka on esimerkiksi 2 dB. Tämän avulla estetään lähe- v\ tystehon tarpeeton oskillointi, mikä myös osaltaan pienentää samanka- | / navan (Co-Channel) ja viereisenkanavan (Adjacent Channel) häiriöitä.

:.v Piirikytkentäisessä GSM-järjestelmässä lähetystehon ohjaus tapahtuu v : 2dB askelissa 60 ms välein, kun säätöalue on 30 dB. Myös GPRS-jär- 30 jestelmässä askel voi olla 2dB. Mainittakoon tässä yhteydessä, että : V: välitettävien pakettien pituuden vaihdellessa yhdestä satoihin lohkoihin, :*··; niin tällöin tiedonsiirtoon käytetään lyhimmillään 18,46 ms ja pisimmil- lään yli sekunnin. Mittaustuloksia kuitenkin käsitellään aikaisemmin ku- • · * *y* vatulla tavalla ja myös viiveistä aiheutuvat ongelmat on esitetty aikai- 35 semmin.

··*: Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää huomattava pa rannus tunnettuun tekniikkaan tiedonsiirtoverkon ja matkaviestimien 13 106996 luotettavan vastaanoton varmistamiseksi Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että matkaviestimiä informoidaan tiedonsiirtoverkon aiheuttamista tehotasojen muutoksista. Keksintö perustuu myös siihen ajatukseen, että matkaviestimelle ilmaistaan sille tarkoitettu informaatio 5 etukäteen. Keksintö perustuu lisäksi siihen ajatukseen, että vastaanotettava informaatiolohko käsittää myös vakioidulla tehotasolla ja vakioidulla hetkellä lähetetyn informaatiolohkon.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esi-10 tetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle tiedonsiirtojärjestelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle langattomalle viestimelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 9 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön 15 mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista myös se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle tiedonsiirtojärjestelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 11 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle langattomalle viestimelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty 20 oheisen patenttivaatimuksen 12 tunnusmerkkiosassa.

Nyt esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja tunnetun .! : tekniikan mukaisiin menetelmiin ja järjestelmiin verrattuna.

25 Keksinnön etuna on erityisesti myös se, että se ennakoivaa AGC-me- : ” netelmää voidaan soveltaa luotettavammin ja tehokkaammin. Tämä ai- + · heutuu erityisesti siitä, että matkaviestin tietää suoritetussa tiedonsiir- v ·* rossa käytetyn tehotason ja lisäksi matkaviestimelle ilmoitetaan seuraa- vaksi tiedonsiirrossa käytetty tehotaso, esimerkiksi offset-arvon avulla.

:***: 30 Keksinnön avulla tiedonsiirrosta saadaan ennustettavampaa, mikä • ·« .···. mahdollistaa myös piirikytkentäisen GSM-järjestelmän yhteydestä tun- nettujen vastaanottimien arkkitehtuurirakenteiden käytön. Perinteisesti • · ’···[ GSM-järjestelmässä toimivan vastaanottimien suunnittelussa on voitu olettaa, että signaalilähde eli tukiasema on muuttumaton. Tällöin ainoa 35 tehtävä on ollut ympäristön vaikutuksien signaaliin (vaimentuminen, taajuussiirtymä, viivehaje) ennustaminen signaalin vastaanottamiseksi. Keksinnön mukaisesti ilmaistaessa käytetty tukiaseman käyttämä teho-taso, voidaan nyt GPRS-järjestelmän tiedonsiirrossa erottaa matka- 14 106996 viestimessä se, että onko vastaanotetussa signaalissa tapahtunut muutos johtunut tukiasemasta vai ympäristön muutoksista.

Tunnetusti nykyisten GPRS-spesifikaatioiden (GSM 05.08) mukaan ai-5 nakin yksi lohko kehysrakenteen (Multiframe) tiedonsiirrossa on lähetettävä kullekin siirtotilassa olevalla matkaviestimelle ja riittävällä lähetys-teholla, mikä kuitenkin monimutkaistaa tiedonsiirtoverkon toimintaa. Tarkoituksena on matkaviestimen eri parametrien (ajoitus, taajuus, vahvistus) virittäminen referenssiä käyttäen. Kuitenkaan tämän refe-10 renssilähetyksen käyttö ei ole mahdollista, koska matkaviestimet eivät tiedät lähetyksen ajankohtaa, paikkaa ja käytettyä tehotasoa. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti tämä järjestetään siten, että tiedonsiirrossa käytetyn lohkoista koostuvan kehysrakenteen jokin lohko, edullisesti ensimmäinen lohko (Radio Block BO, kuva 4) lähete-15 tään samalla teholla kuin PBCCH-kanava, tai BCCH-kanava, jos PBCCH-kanava ei ole käytössä. Näin voidaan keksinnön mukaisesti löytää referenssitaso, jolla kuuntelua on suoritettava luotettavan vastaanoton takaamiseksi.

20 PDCH-kanavan käsittäessä 12 lohkoa, niin maksimissaan 96 matkaviestimille voidaan lähettää lohko kehyksen aikana (single slot). Tämä tarkoittaisi kuitenkin sitä, että noin 92% matkaviestimen vastaanottoon käyttämästä tehosta käytetään turhaan. Käytännössä arvo (96) on kui-tenkin vielä huomattavasti pienempi, koska lohkoja ja kapasiteettia i » < 25 käytetään muuhunkin tiedonsiirtoon, kuten signalointiin, ja koska :<v useimmat GPRS-matkaviestimet tukevat multislot-tiedonsiirtoa. Seu- rauksena on, kuten aikaisemmin on esitetty, että langattomat viestimet •V.: kuluttavat teholähteensä kapasiteettia turhaan muutamien lohkojen :T: vastaanottamiseksi kehyksen aikana.

30 ;y« Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin piirustuksiin, joissa: • · :«y kuva 1 esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista protokollapinoa, 35 erityisesti GPRS-järjestelmän protokollapinoa, < tilli < I « « I « • « • 4 15 106996 kuva 2 esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista lohkon rakennetta, erityisesti GPRS-järjestelmän lohkon (Radio Block) rakennetta, 5 kuva 3 esittää keksinnön mukaista lohkon rakennetta, erityisesti GPRS-järjestelmän downlink-tiedonsiirrossa käytettyä RLC/MAC-lohkon rakennetta, ja kuva 4 esittää tunnetun tekniikan mukaista kehysrakennetta, erityi-10 sesti GPRS-järjestelmän kehysrakennetta kuva 5 esittää erästä edullista järjestelmää, jossa keksintöä voidaan soveltaa, 15 kuva 6a—6c esittävät keksinnön eräiden muiden edullisten suoritusmuotojen mukaista lohkojen rakennetta, erityisesti GPRS-järjestelmän downlink-tiedonsiirrossa käytettyä RLC/MAC-lohkojen rakennetta.

20 Kuvassa 1 esitetty GPRS-järjestelmän protokollapino on tarkemmin selostettu esimerkiksi GSM standardispesifikaatioissa 03.60, sekä GPRS-järjestelmän Radio Block -lohkon rakenne on selostettu tar-. , , kemmin GSM standardispesifikaatiossa 05.02.

I I

: 25 Kuvassa 5 on esitetty tiedonsiirtoverkon yhteyksiä pakettikytkentäises- v,t' sä GPRS-palvelussa. Verkon infrastruktuurin pääelementti GPRS-pal- | veluja varten on GPRS-tukisolmu, ns. GSN (GPRS Support Node). Se \v on liikkuvuusreitittäjä joka toteuttaa kytkennän ja yhteistyöskentelyn eri « · ·

♦ dataverkkojen välillä, esim. yleiseen pakettidataverkkoon PSPDN

30 (Public Switched Packet Data Network) yhteyden Gi kautta tai toisen :Y: operaattorin GPRS-verkkoon yhteyden Gp kautta, liikkuvuuden hallin- taa GPRS-rekisterien kanssa yhteyden Gr välityksellä ja datapakettien välittämisen langattomille viestimille MS niiden sijainnista riippumatta.

• · · *;*;* Fyysisesti GPRS-tukisolmu GSN voidaan integroida matkapuhelinkes- 35 kuksen kanssa MSC (Mobile Switching Center) tai se voi olla erillisenä ·:··: verkkoelementtinä perustuen dataverkkoreitittäjien arkkitehtuuriin.

Käyttäjädata kulkee suoraan tukisolmun GSN ja tukiasemista BTS ja tukiasemaohjaimista BSC muodostuvan tukiasemajärjestelmän BSS

16 106996 välillä yhteyden Gb kautta, mutta tukisolmun GSN ja matkapuhelinkeskuksen MSC välillä on signalointiyhteys Gs. Kuvassa 3 yhtenäiset viivat lohkojen välillä kuvaavat dataliikennettä (eli puheen tai datan siirtoa digitaalisessa muodossa) ja katkoviivat signalointia. Fyysisesti data voi 5 kulkea transparentisti matkapuhelinkeskuksen MSC kautta. Radiorajapinta langattoman viestimen MS ja kiinteän verkon välillä kulkee tukiaseman BTS kautta ja on merkitty viitteellä Um. Viitteet Abis ja A kuvaavat rajapintaa tukiaseman BTS ja tukiasemaohjaimen BSC välillä ja vastaavasti tukiasemaohjaimen BSC ja matkapuhelinkeskuksen MSC 10 välillä, joka on signalointiyhteys. Viite Gn kuvaa yhteyttä saman operaattorin eri tukisolmujen välillä. Tukisolmut on tavallisesti jaettu yhdys-tukisolmuihin GGSN (Gateway GSN) ja palveleviin eli kotitukisolmuihin SGSN (Serving GSN) kuten kuviossa 3 on esitetty. GSM-järjestelmä on aikajakomonikäyttötyyppinen (TDMA, Time Division Multiple Access) 15 järjestelmä, jossa liikennöinti radiotiellä on aikajakoinen tapahtuen peräkkäin toistuvissa TDMA-kehyksissä, joista kukin muodostuu useasta (kahdeksasta) aikavälistä. Kussakin aikavälissä lähetetään informaatiopaketti äärellisen kestoisena radiotaajuisena purskeena, joka muodostuu joukosta moduloituja bittejä. Aikavälejä käytetään pääasiassa 20 ohjauskanavina ja liikennekanavina. Liikennekanavilla siirretään puhetta ja dataa ja ohjauskanavilla suoritetaan merkinantoa tukiaseman BTS ja langattomien viestimien MS välillä.

Tukiaseman lähetystehoa (BTS Output Power) ohjataan seuraavasti. 25 Lohkoilla, jotka sisältävät PPCH- tai PAGCH-kanavan ja PBCCH- tai '' PTCCH-kanavan tietoja tukiasema käyttää vakiolähtötehoa, joka voi « « I C < \ olla BCCH-kanavan (Broadcast Control Channel) lähtötehoa alempi.

:;ί·; BCCH-kanavalla välitetään pakettitiedonsiirtoon liittyvää yleistä infor- •V ·* maatiota. Tunnetun tekniikan mukaisesti PCCCH-kanavan tehon muu- 30 tos suhteessa BCCH-kanavaan on ilmaistu (Pb parametri) ja lähetetty •*V: PBCCH-kanavalla. Nyt PBCCH-kanavan puuttuessa Pb asetetaan nollaksi.

• · • · ·

Muissa tapauksissa tehonsäätöä voidaan käyttää downlink-tiedonsiir-35 rossa. Keksinnön mukaisesti matkaviestimiä, jotka kuuntelevat PDCH-kanavaa, informoidaan PDCH-kanavan lähetystehon muutoksesta käyttäen lohkon MAC-otsikkoon muodostettavan PR-kentän (Power Reduction) avulla. On kuitenkin huomattava, että tukiaseman lähetys- 17 106996 tehoa saadaan muuttaa vain datalohkojen lähettämisen jälkeen, koska PR-kenttä määritellään vain MAC-otsikon RLC-datalohkoon.

Kuvassa 3 on esitetty vielä tarkemmin GSM-spesifikaatioiden 04.60 5 mukainen downlink-tiedonsiirron RLC-datalohko siihen lisättyine PR-kenttineen, joka on merkitty alleviivattuna. RRBP-kentän (Relative Reserved Block Period) bittikuvio ilmaisee sen yksittäisen uplink-loh-kon, jota matkaviestin käyttää PACKET CONTROL ACKNOWLEDGEMENT tai PACCH lohkon lähettämiseen tiedonsiirto-10 verkkoon. Jos RRBP-kenttä vastaanotetaan osana RLC/MAC-lohkoa, joka käsittää RLC/MAC- ohjauslohkon, lähettää matkaviestin PACKET CONTROL ACKNOWLEDGEMENT lohkon määrätyssä uplink-tiedon-siirron lohkossa.

15 PT-kenttä (Payload Type) ilmaisee onko kyseessä oleva RLC/MAC-lohko RLC/MAC-ohjauslohko vai RLC-datalohko. FBI-kenttä (Final block indicator) ilmaisee TBF-tiedonsiirron viimeisen RLC-datalohkon. TFI-kenttä toimii tunnisteena osoittamaan mihin TBF-tiedonsiirtoon PLC-datalohko kuuluu. Aikaisemmin tässä selostuksessa esitettiin, että 20 palveltujen matkaviestimien määrä on tavallisesti alhaisempi kuin 96 kpl. Matkaviestimien tehonkäytön kannalta resurssien ja käytössä olevan kapasiteetin varaaminen olisi pikemminkin suoritettava 1—3 matkaviestintä varten yhtä PDCH-kanavaa kohden downlink-tiedonsiirros-sa, mikä johtaa maksimissaan 8—24 matkaviestimeen kutakin kanto-' 25 aaltoa (fyysinen radiokanava) kohden. Tämä tarkoittaa sitä, että useimpien matkaviestimien tukiessa multislot-allokointia, riittävä TFI-,. kentän arvojen osoittama määrä olisi 32 kpl, mikä samalla olisi kuiten- kin riittävä tehokkaan radiotien resurssien käytön kannalta ja toisaalta v ; matkaviestimet vastaanottaisivat informaatiota suurimman osan ajasta, 30 jonka ne käyttävät radiokanavan kuunteluun. Tästä on seurauksena se, :Y: että TFI-kentän pituus voidaan supistaa tunnetusta 7 bitistä 5 keksin- . :Y: nön myötä, sillä 5 bittiä käsittävän bittikuvion avulla voidaan ilmaista 32 eri arvoa välillä 0—31. Vapautuvat 2 bittiä voidaan nyt käyttää keksin-*:*;* nön mukaista PR-kenttää varten. Vastaavalla tavalla uplink-tiedonsiir- •; 35 ron RLC-datalohkon TFI-kenttä voidaan supistaa 5 bittiä käsittäväksi.

• I

Eräänä vaihtoehtona on myös S/P- (Supplementary/Polling) tai RRBP-kenttien bittien käyttäminen, mutta downlink-tiedonsiirron tehonsäädön 106996 18 kannalta haittapuolena olisi tällöin se, että muutokset eivät olisi mahdollisia näitä kenttiä polling-toiminnan ilmaisuun käytettäessä. Kuvissa 6a—6c on esitetty keksinnön muita edullisia suoritusmuotoja PR-kentän sijoittamiseksi. Eri suoritusmuodot mahdollistavat 32, 64 tai 128 TFI-5 arvoa. Kuvan 6c esittämässä vaihtoehtossa kentät on järjestetty siten, että sallitaan 32 eri TFI-arvoja, 2dB tehotason indikointi downlink-tie-donsiirrolle ja RRBP-kenttä puuttuu. Tällöin kuittaus (acknowledgement) on järjestetty tapahtuvaksi aina edullisesti 2 lohkoa polling-toiminnon jälkeen eli vakioidusti ja mahdollisimman nopeasti. 10 Tiedonsiirron optimoimiseksi tämä on järkevää ja sillä ei olisi vaikutuksi järjestelmän toimivuuteen. Otsikossa voidaan käyttää vain yhtä bittiä osoittamaan onko polling-toimintoa pyydetty vai ei.

Edullisesti tehotasot ilmaistaan suhteessa tunnettuun tehotasoon, jol-15 loin GPRS-järjestelmän ollessa kyseessä käytetään BCCH-kanavaa. PBCCH-kantoaalto ei ole käytettävissä jatkuvasti, mutta BCCH-kanto-aalto on jatkuvasti seurattavissa. Tällöin PDCH-kanavan tehon pieneneminen voitaisin ilmaista samoin kuin PBCCH-kanavalla Pb-paramet-rin avulla. PR-kenttä (Power Reduction) ilmaisee PDCH-kanavan seu-20 raavan RLC-lohkon lähettämiseen käytetyn tehon vähenemisen (Power level reduction) verrattuna PBCCH-kanavaan. Väheneminen ilmaista esimerkiksi seuraavan taulukon 1 mukaisesti.

I <

Bitti 2 Bitti 1__Tehon vähentyminen_ Q__0 0—6 db vähemmän kuin PBCCCH-taso 0 __1 8—14 db vähemmän kuin PBCCCH-taso .v# 1__0 16—22 db vähemmän kuin PBCCCH-taso 1 1 24—30 db vähemmän kuin PBCCCH-taso • · ·

Taulukko 1 25 • · · E-bitti (Extension) ilmaisee, että RLC-otsikko sisältää lisäksi informaa-v : tiota, joka käsittää lisäoktetin (bitit 1—8). BSN-kenttä (Block Sequence

Number) ilmaisee kunkin TBF-tiedonsiirron kunkin RLC-datalohkon

I X

järjestyksen 7 bitin avulla. M-bitti (More) yhdessä E-bitin ja Ll-kentän 30 (Length Indicator) kanssa käytetään rajaamaan TBF-tiedonsiirron LLC-kehyksiä. M- ja E-bitin esiintyessä samassa oktetissa voidaan niillä yh-'· V teisesti (bittikuvio 00) ilmaista, että matkaviestimen on jätettävä huo- 19 106996 miotta RLC/MAC-lohkon kaikki kentät paitsi USF-kenttä. Esillä olevan keksinnön myötä tällä ilmaistaan lisäksi se, että myös RT-, RRBP- ja S/P-kentät on huomioitava. S/P-kenttä ilmaisee onko RRBP-kenttä validi vai ei.

5

Nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Keksintöä voidaan soveltaa myös esimerkiksi UMTS-järjestelmässä (Universal Mobile Telecommunication System).

• ♦ « « « • · · ♦ · «·· « · · • · · • · · • · · • · • · · • · · ♦ · ♦ « · ♦ ♦ ♦ • « · 1 ««

Claims (12)

20 106996

1. Menetelmä solukkoverkkoon perustuvassa pakettivälitteisessä tie-5 donsiirtoverkossa (20) matkaviestimen (MS) toiminnan ohjaamiseksi, joka tiedonsiirtoverkko (20) on järjestetty informaation siirtämiseksi tukiaseman (BS) ja ainakin yhden matkaviestimen (MS) välillä radiokanavan avulla, jolloin informaation lähettämiseksi radiokanavalla käytetään asetetulla tasolla olevaa lähetystehoa, jolloin radiokanavalla lähetetään 10 tukiasemalta (BS) matkaviestimelle (MS) peräkkäisiin lohkoihin (10, BO —B11) jaettua informaatiota, tunnettu siitä, että mainittu lohko (10, BO—B11) käsittää informaatiota (PR) jonkin lähetettävän lohkon (10, BO—B11) lähetystehon tasosta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu lohko (10, BO—B11) käsittää informaatioita (PR) jonkin toisen, seuraavaksi lähetettävän lohkon (10, BO—B11) lähetystehon tasosta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että V 20 mainittu lohko (10, BO—B11) käsittää informaatioita (PR) mainitun lohkon (10, BO—B11) lähetystehon tasosta. :Y:

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1—3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuna lohkona (10, BO—B11) käytetään GPRS-järjestel- 25 män mukaista RLC-lohkoa (10, BO—B11) ja että informaatiota (PR) lä- .··1, hetystehon tasosta välitetään RLC-lohkon (10, BO—B11) MAC-otsikon ♦ · ::: avulla. • · « ··« •X/·

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lä- 30 hetystehon taso (PR) ilmaistaan mainitun MAC-otsikon jonkin oktetin (Octet 1—M) sisältämien bittien (1—8) avulla, joista biteistä ainakin osa on sinänsä tunnetusti järjestetty TFI-kenttää (TFI) varten. ♦ · · • ♦

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1—5 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että lähetystehon taso ilmaistaan erona (PR) johonkin tunnettuun referenssitasoon nähden. 21 106996

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuna referenssitasona käytetään GPRS-järjestelmän mukaista BCCH-kanavaa.

8. Tiedonsiirtojärjestelmä solukkoverkkoon perustuvan pakettivälitteisen tiedonsiirron toteuttamiseksi, joka tiedonsiirtojärjestelmä (20) on järjestetty informaation siirtämiseksi tukiaseman (BS) ja ainakin yhden matkaviestimen (MS) välillä radiokanavan avulla, jolloin informaation lähettäminen radiokanavalla on järjestetty asetetulla tasolla olevalla lä-10 hetysteholla tapahtuvaksi, ja jolloin radiokanava on järjestetty peräkkäisiin lohkoihin (10, BO—B11) jaetun informaation lähettämiseksi tukiasemalta (BS) matkaviestimelle (MS), tunnettu siitä, että tiedonsiirtojärjestelmä (20) on järjestetty myös mainitun lohkon (10, BO —B11), joka käsittää informaatiota (PR) jonkin lohkon (10, BO—B11) 15 lähetystehon tasosta, lähettämiseksi radiokanavan avulla.

9. Langaton viestin, joka on sovitettu tiedonsiirtojärjestelmässä toimivaksi, joka tiedonsiirtojärjestelmä on järjestetty solukkoverkkoon perus- ' ·: tuvan pakettivälitteisen tiedonsiirron toteuttamiseksi, ja joka tiedonsiirto- i V 20 järjestelmä (20) on järjestetty informaation siirtämiseksi tukiaseman \0 (BS) ja ainakin yhden langattoman viestimen (MS) välillä radiokanavan ·:·: avulla, jolloin informaation lähettäminen radiokanavalla on järjestetty :Y: asetetulla tasolla olevalla lähetysteholla tapahtuvaksi, ja jolloin radiokanava on järjestetty peräkkäisiin lohkoihin (10, BO—B11) jaetun 25 informaation lähettämiseksi tukiasemalta (BS) langattomalle viestimelle ..... (MS), tunnettu siitä, että langaton viestin (MS) on järjestetty myös '"f tukiaseman (BS) radiokanavalla lähettämän mainitun lohkon (10, BO— ·;·’ B11) vastaanottamiseksi, joka lohko (10, BO—B11) käsittää informaa- tiota (PR) jonkin lohkon (10, BO—B11) lähetystehon tasosta. :***: 30 • «·

10. Menetelmä solukkoverkkoon perustuvassa pakettivälitteisessä tie- ! I donsiirtoverkossa (20) matkaviestimen (MS) toiminnan ohjaamiseksi, ’· " joka tiedonsiirtoverkko (20) on järjestetty informaation siirtämiseksi tuki aseman (BS) ja ainakin yhden matkaviestimen (MS) välillä radiokana- 35 van avulla, jolloin informaation lähettämiseksi radiokanavalla käytetään asetetulla tasolla olevaa lähetystehoa, ja jolloin radiokanavalla lähetetään tukiasemalta matkaviestimelle peräkkäisiin lohkoihin (10, BO— B11) jaettua informaatiota, tunnettu siitä, että jokin toistuvasti ja 22 106996 määrätyin väliajoin lähettävä lohko (10, BO—B11) lähetetään vakioidulla lähetysteholla referenssitason muodostamiseksi.

11. Tiedonsiirtojärjestelmä solukkoverkkoon perustuvan pakettivälittei-5 sen tiedonsiirron toteuttamiseksi, joka tiedonsiirtojärjestelmä (20) on järjestetty informaation siirtämiseksi tukiaseman (BS) ja ainakin yhden langattoman viestimen (MS) välillä radiokanavan avulla, jolloin informaation lähettäminen radiokanavalla on järjestetty asetetulla tasolla olevalla lähetysteholla tapahtuvaksi, ja joka radiokanava on järjestetty 10 peräkkäisiin lohkoihin (10, BO—B11) jaetun informaation lähettämiseksi tukiasemalta (BS) matkaviestimelle (MS), tunnettu siitä, että tiedonsiirtojärjestelmä (20) on järjestetty myös jonkin toistuvasti ja määrätyin väliajoin lähetettävän lohkon (10, BO—B11) lähettämiseksi vakioidulla lähetysteholla referenssitason muodostamiseksi ja 15 matkaviestimen (MS) ohjaamiseksi.

12. Langaton viestin, joka on sovitettu tiedonsiirtojärjestelmässä toimivaksi, joka tiedonsiirtojärjestelmä on järjestetty solukkoverkkoon perustuvan pakettivälitteisen tiedonsiirron toteuttamiseksi, ja joka tiedonsiirto- V 20 järjestelmä (20) on järjestetty informaation siirtämiseksi tukiaseman (BS) ja ainakin yhden langattoman viestimen (MS) välillä radiokanavan avulla, jolloin informaation lähettäminen radiokanavalla on järjestetty :V: asetetulla tasolla olevalla lähetysteholla tapahtuvaksi, ja joka ra- diokanava on järjestetty peräkkäisiin lohkoihin (10, BO—B11) jaetun 25 informaation lähettämiseksi tukiasemalta (BS) matkaviestimelle (MS), tunnettu siitä, että langaton viestin (MS) on järjestetty myös jonkin li: toistuvasti ja määrätyin väliajoin tukiasemalta (BS) vakioidulla *:*’ lähetysteholla lähetetyn lohkon (10, BO—B11) vastaanottamiseksi langattoman viestimen (MS) referenssitason muodostamiseksi ja 30 toiminnan ohjaamiseksi. « • · • · « · · • · · « · 23 106996