FI107864B - Menetelmä ja järjestelmä virhekriittisen, ei-reaaliaikaisen datan häviämisen estämiseksi eräissä solunvaihtotilanteissa - Google Patents

Description

107864 ►

Menetelmä ja järjestelmä virhekriittisen, ei-reaaliaikaisen datan häviämisen estämiseksi eräissä solunvaihtotilanteissa

Keksintö koskee yleisesti liikkuvan päätelaitteen ja pakettivälitteisen verkon välisen 5 tiedonsiirron järjestämiseen käytettäviä protokollarakenteita. Erityisesti keksintö koskee sellaisten rakenteiden optimaalista koostumusta yhtäältä tietyissä solunvaihtotilanteissa esiintyvän tietyn tyyppisten tietojen häviämisen riskin pienentämiseksi ja toisaalta monimutkaisuuden vähentämiseksi.

Kuvassa 1 on esitetty tunnetut dataprotokollapinot, joita sovelletaan pakettivälittei-10 sissä yhteyksissä, joiden toisessa päässä on matkaviestin (MS) ja joissa tiedonsiirto tapahtuu GPRS-verkossa (General Packet Radio Service) tukiasema-alijärjestelmän (BSS), SGSN-solmun (Serving GPRS Support Node) ja GGSN-solmun (Gateway GPRS Support Node) välityksellä. Protokollakerrokset, joissa vastinoliot ovat matkaviestimessä ja tukiasema-alijärjestelmässä, ovat GSM-solukkoradiojärjestelmää 15 hyödyntävä fyysinen kerros 101, MAC-kerros (Media Access Control) 102 ja RLC-kerros (Radio Link Control) 103, jota toisinaan pidetään vain MAC-kerroksen 102 osana - sen vuoksi osat on kuvassa erotettu katkoviivalla. Protokollakerrokset, joissa vastinoliot ovat tukiasema-alijärjestelmässä ja SGSN-solmussa, ovat Llbis-kerros 104, verkkopalvelukerros 105 ja BSS GPRS-protokollakerros (BSSGP) 106.

20 Kerrokset, joissa vastinoliot ovat matkaviestimessä ja SGSN-solmussa, ovat LLC-kerros (Logical Link Control) 107 ja SNDCP-kerros (SubNetwork Dependent Con- • · • vergence Protocol) 108. On huomattava, että kuvassa 1 on esitetty vain data- tai • · · 7 I käyttäjätason protokollat; täydelliseen protokollien kuvaukseen sisältyisivät myös / L3MM (Layer 3 Mobility Management) ja SMS (Short Message Services) -lohkot • · · '·]·* 25 LLC-kerroksen 107 päällä rinnan SNDCP-kerroksen 108 kanssa. Lisäksi tunnetaan : istunnon hallinta (SM) ja radioresurssien hallinta (RR) -oliot, joita ei ole sijoitettu LLC-kerroksen yläpuolelle. SGSN- ja GGSN-solmun rajapinnassa sijaitsevat L..: Layer 1 (LI) -kerros 109, Layer 2 (L2) -kerros 110, ensimmäinen intemetprotokol- *’**: lakerros (IP) 111, UDP/TCP-kerros (User Datagram Protocol/Transport Control 30 Protocol) 112 ja GTP-kerros (GPRS Tunneling Protocol) 113. Matkaviestimen ja • · · TL* GGSN-solmun välissä on X.25-kerros 114 ja toinen intemetprotokollakerros 115.

’*:** Matkaviestimessä sijaitseva sovelluskerros 116 on yhteydessä vastinolioon, joka si- • · ·.: * jaitsee esimerkiksi toisessa matkaviestimessä tai jossakin muussa päätelaitteessa.

• · · • · • « • · · 2 107864

Tulevaisuuden UMTS-järjestelmän (Universal Mobile Telecommunication System) suunnitelmissa on ehdotettu samanlaisten protokollarakenteiden käyttöä matkaviestimien, radioverkko-ohjainten (RNC) ja pakettivälitteisten verkkojen palvelusolmu-jen väliseen tiedonsiirtoon; ainoastaan laitteiden, kerrosten ja protokollien nimityk-5 set olisivat hieman erilaisia. Kuvan 1 kaltaisille protokollarakenteille on tyypillistä, että kullakin kerroksella on omat tarkasti määritellyt tehtävänsä sekä tarkasti määritelty rajapinta seuraavan ylemmän ja alemman kerroksen kanssa. Tiedonsiirtoon osallistuvissa laitteissa on osoitettava tietty määrä muistia ja prosessointikapasiteettia kerrosrakenteen hallintaan ja kunkin kerroksen tehtävien suorittamiseen. Siksi on 10 selvää, että mitä monimutkaisempi kerrosprotokollarakenne, sitä monimutkaisempi tarvittava ohjelmisto- ja laitteistototeutus. Monimutkaisuus on epäedullista, sillä se lisää suunnittelu- ja valmistuskustannuksia ja kasvattaa suunnitteluvirheiden mahdollisuutta. Lisäksi, akkukäyttöisten liikkuvien päätelaitteiden kohdalla jatkuvana tavoitteena on vähentää virrankulutusta ja pienentää fyysistä kokoa, jolloin yksinker-15 taisempi protokollakerrosrakenne olisi edullisempi.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena onkin toteuttaa menetelmä ja järjestelmä, jotka toteuttaisivat tunnettujen tiedonsiirtoprotokollajäijestelyjen tehtävät mutta yksinkertaisemmalla protokollarakenteella.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan korvaamalla protokollarakenteen tietyt osat siten, 20 että tiettyjen tietojen siirto keskeytetään tilapäisesti solunvaihdon ajaksi.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että se käsittää vaiheet, jois- • · · • · 1 : .· sa • ♦ » · · • · · .·. · - ainakin yksi aktiivinen ei-reaaliaikainen matkaviestimen ja matkaviestinjärjestel- • · · män kiinteiden osien välinen tietoliikenneyhteys keskeytetään, • · · • · ·«# ν' · 25 - suoritetaan solunvaihto ensimmäisestä verkkoyhteydestä toiseen verkkoyhteyteen, ja • · · • » • · II! -jatketaan keskeytettyä ei-reaaliaikaista tietoliikenneyhteyttä.

• · · k : Keksintö kohdistuu myös matkaviestimeen, joka on jäljestetty suorittamaan edellä kuvatun menetelmän mukainen solunvaihto.

• · • · · ;1; 30 Keksintöön liittyy läheisesti havainto, että monissa protokollarakenteissa tiettyjen 3 107864 taan hieman lisäviiveitä sen matkalla lähettävästä laitteesta vastaanottavaan laitteeseen, mainitut tietyt protokollakerrokset voidaan kokonaan korvata keskeyttämällä tilapäisesti datan lähetys solunvaihdon alkaessa ja jatkamalla normaalia toimintaa onnistuneen solunvaihdon jälkeen.

5 Tekniikan tason kuvauksen yhteydessä esitetyssä GPRS-esimerkissä keskeytys-jatkamis -mekanismilla korvattava protokollakerros on LLC-kerros. On huomattava, että RLC-keiros pystyy suorittamaan kaikki vaadittavat normaaliin toimintaan liittyvät virheenkoijaustehtävät radiorajapinnassa, ja LLC-kerroksen merkitys on lähinnä liittynyt tukiasemaohjainten (BSC) välisiin solunvaihtoihin, joissa virhekriittiselle 10 (mutta ei viivekriittiselle) datalle on tarvittu datan häviämisen estävää mekanismia. Ehdotetussa UMTS-järjestelmässä samanlainen tarve on ollut radioverkko-ohjainten (RNC) tai SGSN-solmujen (joita usein nimitetään kolmannen sukupolven SGSN-solmuiksi, 3GSGSN) välisissä solunvaihdoissa. Jos tämä tarve eliminoidaan keskeyttämällä tilapäisesti mainitun virhekriittisen datan lähetys kokonaan siksi ajaksi, 15 jona datan häviämistä voisi muuten tapahtua, LLC-kerroksen virheenkorjaustoimin-not tulevat tarpeettomiksi.

LLC-kerroksella on myös ollut vuonohjaukseen liittyviä tehtäviä. Keksinnön mukaisesti RLC-kerros voi huolehtia kaikesta matkaviestimen ja tukiasemaohjaimen tai radioverkko-ohjaimen (tai yleensä radiopääsyverkon) välisestä vuonohjauksesta, ja 20 radiopääsyverkon ja ydinverkon välisen rajapinnan vuonohjauksessa voidaan käyt-tää paikallisia vuonohjausmekanismeja. UMTS-jäijestelmässä viimemainittu raja- .. . pinta tunnetaan nimellä Iu-rajapinta.

• · · • · • · : Keksinnölle tunnusomaiset uudet ominaisuudet on esitetty yksityiskohtaisesti ohei- sissa patenttivaatimuksissa. Itse keksintöä, sen rakennetta ja toimintaperiaatetta sa-25 moin kuin keksinnön muita tavoitteita ja etuja on kuitenkin selostettu seuraavassa • · . · :·. eräiden nimenomaisten suoritusmuotojen avulla ja viitaten oheisiin piirustuksiin.

Kuva 1 esittää tunnettuja protokollapinoja GPRS-toteutuksessa, • · t • · ··· - .*·*. Kuva 2 esittää tunnettua LLC-kerroksen toimintamallia, • · · ♦ : Kuva 3 esittää toimintamallia, joka keksinnön mukaan korvaisi LLC-kerroksen, • · · • · *Γ 30 Kuva 4 esittää keksinnön mukaista protokollapinojäijestelyä, • · • · · • ♦ * • · « · .*··. Kuvat 5a-5c esittävät keksinnön mukaista radioverkko-ohjaimien välistä, SGSN- solmun sisäistä solunvaihtoa, 107864 4

Kuvat 6a-6c esittävät keksinnön mukaista radioverkko-ohjaimien ja SGSN-solmujen välistä solunvaihtoa, ja

Kuvat 7a ja 7b esittävät tekniikan tason mukaisen menetelmän ja keksinnön mukaisen menetelmän vertailua.

5 Seuraavassa selostetaan keksinnön soveltuvuutta tunnetun GPRS-järjestelmän yhteydessä. Esitetyt keksinnön esimerkinomaiset suoritusmuodot eivät kuitenkaan rajoita keksinnön soveltuvuutta mihinkään tiettyyn järjestelmään. Keksinnön taustan valaisemiseksi selostetaan ensin eräitä GPRS-järjestelmän tunnettuja piirteitä.

Yleinen pakettiradiopalvelu (GPRS) on uusi palvelu GSM-järjestelmässä ja yksi Eu-10 roopan tietoliikennestandardointijäqestön (ETSI) GSM 2+ -vaiheen standardointityön kohteista. GPRS:n toimintaympäristö käsittää yhden tai useamman aliverkko-palvelualueen, jotka GPRS-runkoverkko liittää toisiinsa. Aliverkko käsittää joukon pakettidatapalvelusolmuja (SN), joita tässä kutsutaan SGSN-solmuiksi (Serving GPRS Support Node), joista kukin on liitetty matkaviestinjärjestelmään siten, että se 15 voi tarjota pakettipalvelua liikkuville datapäätteille useiden tukiasemien, so. solujen, välityksellä. Välittävä matkaviestinverkko taijoaa pakettivälitteistä datasiirtoa tuki-solmun ja liikkuvien datapäätteiden välillä. Eri aliverkot on puolestaan GGSN-solmujen (Gateway GPRS Support Node) välityksellä liitetty ulkoiseen dataverkkoon, esimerkiksi yleiseen kytkentäiseen dataverkkoon (PSDN). Siten GPRS-palve-20 lu mahdollistaa pakettidatasiirron liikkuvien datapäätteiden ja ulkoisten dataverkko-: jen välillä, kun matkaviestinjärjestelmän kyseeseen tulevat osat toimivat pääsyverk- : V kona.

• · * · · • · » j Voidakseen saada GPRS-palveluja matkaviestimen tulee ensin tiedottaa läsnäolos- • · * 1/ taan verkolle suorittamalla GPRS-kiinnittyminen. Tämä toimenpide mahdollistaa • · 0 25 sen, että matkaviestin voi saada lyhytsanomapalveluja (SMS) GPRS-verkon kautta, *·* * hakuja SGSN-solmun kautta sekä ilmoituksia saapuvasta GPRS-datasta. Tarkemmin sanoen, kun matkaviestin kiinnittyy GPRS-verkkoon GPRS-kiinnittymisproseduurin « · · avulla, SGSN luo liikkuvuuden hallinta -kontekstin (MM-kontekstin). SGSN suorit-··· v taa myös käyttäjän tunnistuksen GPRS-kiinnittymisproseduurissa. Lähettääkseen ja : 30 vastaanottaakseen GPRS-dataa matkaviestimen on aktivoitava pakettidataosoite, jota **··’ se haluaa käyttää, pyytämällä PDP-kontekstin (Packet Data Protocol) aktivointi- • · *.** proseduuria. Tällä toimenpiteellä matkaviestin tehdään tunnetuksi vastaavalle • « : GGSN-solmulle, mikä mahdollistaa kommunikoinnin ulkoisten dataverkkojen kans- sa. Tarkasti ottaen PDP-konteksti luodaan matkaviestimessä, GGSN-solmussa ja 35 SGSN-solmussa. PDP-kontekstissa määritellään erilaisia datasiirtoparametrejä kuten • ·· 5 107864 PDP-tyyppi (esimerkiksi X.25 tai IP), PDP-osoite (esimerkiksi X. 121-osoite), palvelun laatu (QoS) sekä NSAPI-tunnus (Network Service Access Point Identifier). Matkaviestin aktivoi PDP-kontekstin erityisellä Activate PDP Context Request -sanomalla, jossa se ilmoittaa TLLI:n, PDP-tyypin, PDP-osoitteen, vaaditun palve-5 lun laadun ja NSAPLn, sekä mahdollisesti APN-nimen (Access Point Name).

Palvelun laatu määrittelee, miten pakettidatayksikköjä (PDU) käsitellään, kun niitä siirretään GPRS-verkossa. Esimerkiksi PDP-osoitteille määritellyt palvelun laadut ohjaavat lähetysjäijestystä, puskurointia (PDU-jonot) ja PDU-yksikköjen hylkäystä SGSN- ja GGSN-solmuissa, erityisesti ruuhkatilanteissa. Siten erilaiset palvelun 10 laadut ilmenevät loppukäyttäjille erilaisina päästä-päähän -viiveinä, bittinopeuksina ja hävinneiden PDU-yksikköjen määrinä.

Nykyisellään GPRS-palvelussa sallitaan vain yksi palvelun laatu kullekin PDP-kon-tekstille. Päätelaitteella on tyypillisesti vain yksi IP-osoite, joten perinteisesti se voi pyytää vain yhtä PDP-kontekstia. On kuitenkin olemassa tunnustettu tarve muokata 15 olemassa olevia järjestelmiä siten, että yhteen PDP-kontekstiin voisi sisältyä datavir- toja, jotka eivät edellytä samaa palvelun laatua. Jotkin datavirrat saattavat esimerkiksi liittyä sähköpostiin, joka sietää pitkiäkin vasteaikoja. Jotkin toiset sovellukset, esimerkiksi interaktiiviset sovellukset, taas eivät siedä viiveitä ja edellyttävät hyvin suurta suoritustehoa. Nämä erilaiset vaatimukset näkyvät palvelun laadussa. Viivei-20 den sietämättömyyteen täytyy yleensä liittyä suhteellisen hyvä virheiden sieto; vas-taavasti erittäin virhekriittisen sovelluksen on siedettävä pitkiäkin viiveitä, sillä on ... mahdotonta ennustaa, kuinka monta uudelleenlähetystä tarvitaan vaaditun korkean j f virheettömyyden saavuttamiseksi. Mikäli palvelun laatuvaatimus ylittää PLMN-ver- ♦ · · j kon kyvyt, PLMN-verkko neuvottelee palvelun laadun niin lähelle vaadittua palve- *.**: 25 lun laatua kuin mahdollista. Matkaviestin joko hyväksyy neuvotellun palvelun laa- • · ; dun tai deaktivoi PDP-kontekstin.

• «· • · · • · ·

Nykyinen GPRS-palvelun laatuprofiili sisältää viisi parametriä: palveluprioriteetti, ... viiveluokka, luotettavuus, keskimääräinen bittinopeus ja huippubittinopeus. Palve- ;;; luprioriteetti määrittelee tiettyyn PDP-kontekstiin kuuluville paketeille jonkinlaisen ~ · * *y* 30 prioriteetin. Viiveluokka määrittelee kontekstiin kuuluvien datapakettien siirrolle : keskimääräisen ja maksimiviiveen. Luotettavuus puolestaan määrittelee käytetäänkö :***: LLC- ja RLC-kerroksissa kuitattavia vai kuittaamattomia palveluja. Lisäksi se ·»· . \ määrittelee, käytetäänkö kuittaamattoman palvelun tapauksessa suojattua toimintani/ tapaa, sekä pitäisikö GPRS-runkoverkon käyttää TCP- vai UDP-protokollaa PDP- * · '···* 35 kontekstiin kuuluvien datapakettien siirrossa. Lisäksi nämä muuttuvat palvelun laa- 6 107864 tuparametrit on kuvattu LLC-kerroksen käytettävissä oleville neljälle palvelun laatutasolle.

Kuvassa 2 on esitetty tunnetun LLC-protokollakerroksen 201 (vastaa kuvan 1 lohkoja 107) toimintamalli. Lohko 202 edustaa tunnettuja alemman kerroksen 5 (RLC/MAC) toimintoja, jotka sijaitsevat matkaviestimen MS protokollapinon LLC-kerroksen 201 alapuolella. Vastaavasti lohko 203 edustaa tunnettuja alemman kerroksen (BSSGP) toimintoja, jotka sijaitsevat LLC-kerroksen 201 alapuolella SGSN-solmussa. LLC-kerroksen 201 ja RLC/MAC-kerroksen 202 välistä rajapintaa nimitetään RR-rajapinnaksi, ja LLC-kerroksen 201 ja BSSGP-kerroksen 203 välistä raja-10 pintaa nimitetään BSSGP-rajapinnaksi.

LLC-kerroksen yläpuolella sijaitsevat tunnetut GPRS-liikkuvuudenhallintatoiminnot 204 (L3MM), SNDCP-toiminnot 205 sekä lyhytsanomapalyelutoiminnot 206. Kullakin näistä lohkoista on yksi tai useampi rajapinta LLC-kerroksen 201 kanssa, joilla se liittyy LLC-kerroksen eri osiin. Loogisten linkkien hallintayksiköllä 207 on 15 LLGMM-ohjausrajapinta (Logical Link - GPRS Mobility Management) lohkon 204 kanssa. Liikkuvuuden hallintatiedot on reititetty lohkon 204 ja LLC-kerroksen ensimmäisen loogisen linkkiyksikön 208 välisen LLGMM-datarajapinnan kautta. Toinen 209, kolmas 210, neljäs 211 ja viides 212 looginen linkkiyksikkö liittyvät lohkoon 205 vastaavien rajapintojen kautta; kunkin loogisen linkkiyksikön käsittelemän 20 palvelun laadun (QoS) mukaisesti rajapinnat on nimetty QoS 1, QoS 2, QoS 3 ja . QoS 4. LLC-kerroksen kuudes looginen linkkiyksikkö 213 liittyy lohkoon 206 .. . LLSMS-rajapinnan (Logical Link - Short Message Services) kautta. Ensimmäisen • · · | 208, toisen 209, kolmannen 210, neljännen 211, viidennen 212 ja kuudennen 213 : loogisen linkkiyksikön SAPI-tunnisteet ovat vastaavasti 1, 3, 5, 9, 11 ja 7. Kukin • * **.*·: 25 niistä liittyy LLC-kerroksen sisällä kanavointilohkoon 214, joka käsittelee RR-raja- • · v pinnan kautta lohkolle 202 ja siitä edelleen kohti matkaviestintä kulkevia yhteyksiä :T: sekä BSSGP-rajapinnan kautta lohkolle 203 ja siitä edelleen kohti SGSN-solmua kulkevia yhteyksiä. Kanavointilohkon 214 ja matkaviestimen suunnassa sijaitsevan ;. alemman kerroksen lohkon 202 välistä yhteyttä voidaan nimittää ” siirtoputkeksi”.

• · · • · ·;·' 30 Kuva 3 esittää keksinnön mukaista järjestelyä, jossa LLC-kerros on tehty täysin tar- : peettomaksi. Ylemmät kerrokset käsittävät MM/RR-osan 301 tunnettuun liikkuvuu- den ja radioresurssien hallintaan, SMS-osan 303 lyhytsanomiin liittyvän datan käsit- * · · . *. telemiseksi, sekä osan 302’ vastaanotetun ja lähetettävän datan käsittelemiseksi mui- • · * den toimintojen edellyttämällä tavalla. ’’Paikallinen” multipleksomti/demultiplek- • * *·♦·’ 35 sointi suoritetaan ylemmissä kerroksissa lohkoissa 304-308 siten, että MM/RR-osan 7 107864 301 ja alempien kerrosten välisille ohjaustiedoille on vain yksi siirtoputki, SMS-osan 303 ja alempien kerrosten välisille lyhytsanomiin liittyville tiedoille yksi siirtoputki, ja kullekin muu toiminnallisuus -osan 302 ja alempien kerrosten väliselle palvelun laatuluokalle yksi siirtoputki. Multipleksointi on esitetty kuvassa 3 tapah-5 tuvaksi erillisissä toimintalohkoissa; se voi kuitenkin kuulua luonnollisena osana esimerkiksi yhteen tai useampaan muu toiminnallisuus -osan 302 toimintoon.

RLC/MAC-kerros sijaitsee suoraan ylempien kerrosten alapuolella kuvassa 3. Se suorittaa tunnetut RLC/MAC-toiminnot kullekin tietovirralle, jolle on olemassa yhteys senja ylempien kerrosten välillä. MAC-toiminnot käsittävät proseduurit yhteis-10 ten radiokanavien jakamiseksi matkaviestinten välillä sekä yhteyskohtaisten radiokanavien allokoinnin ja allokointien purkamisen. RLC-toiminnot käsittävät RLC-lohkojen kokoamisen ja purkamisen, virheellisten RLC-lohkojen havaitsemisen sekä virheellisten lohkojen uudelleenlähetysjäijestelyt tarvittaessa. UMTS-järjestelmässä RLC-yksikkö on yksisuuntainen ja varattu yhdelle tietovirralle, jolloin protokollara-15 kenteen laajasti tulkittu RLC-kerros sisältää RLC-yksikköparin kullekin aktiiviselle tietovirralle. Eri tietovirtoihin kuuluvien RLC-lohkojen multipleksointi ja demul-tipleksointi tapahtuvat fyysisessä kerroksessa, jota edustaa lohko 315 kuvassa 3. Hajaspektrijärjestelmässä on edullista multipleksoida kaikki samaan liikkuvaan päätelaitteeseen liittyvät tietovirrat yhteen koodikanavaan. UMTS-jäijestelmän julkais-20 tuista standardeista tunnetaan fyysinen kerros, joka soveltuu suorittamaan lohkon 315 edustamat toimenpiteet.

• · · « * · ... Kuva 3 on sinänsä sovellettavissa vain matkaviestimeen, koska korkeamman tason • » · \ i kerrosten alapuolella on RLC/MAC-kerros. On kuitenkin helppo yleistää kuvan 3 • * · · järjestely siten, että korkeamman tason kerrosten alapuolella voi olla BSSGP-kerros, 25 jolloin jäqestelyä voidaan soveltaa SGSN-solmuun. Myös tällöin fyysisessä kerrok- • · sessa on oltava tisämultipleksointi/demultipleksointiaste, kuten lohko 315 kuvassa 3.

• ·· • · * • · ·

Kuvassa 4 on esitetty kuvan 1 tunnettuun jäijestelyyn verrannollinen keksinnöllinen ... protokollapinojen rakenne. Huomattakoon, että matkaviestimessä tai SGSN-solmus- ΓΓΓ sa ei ole LLC-kerrosta, matkaviestimen ja radiopääsyverkon (RAN) välinen fyysi- *:** 30 nen kerros on korvattu UMTS-jäijestelmän fyysisellä kerroksella 401, radiopääsy- verkon ja SGSN-sohnun välinen BSSGP-kerros on korvattu vastaavalla UMTS-jär-

:*[*: jestelmän kerroksella, joka alustavasti tunnetaan RANGP-kerroksena 402 (RAN

. [. GPRS Protocol), ja MAC-, RLC-, SNDCP-, verkkopalvelu- ja Llbis-kerroksia on • * · [II.* mukautettu edellä kuvan 3 yhteydessä esitettyjen suuntaviivojen mukaisesti.

• * ·· · 8 107864

Seuraavassa selostetaan eräitä solunvaihtotilanteita, joissa matkaviestin ja verkko soveltavat keksinnön mukaista periaatetta, jonka mukaisesti virhekriittinen tiedonsiirto keskeytetään tilapäisesti. Kuvassa 5a on esitetty tilanne, jossa matkaviestimellä 501 on makrodiversiteettiyliteys kahteen radioverkko-ohjaimeen (RNC) siten, että 5 ensimmäinen radioverkko-ohjain 502 on nk. palveleva radioverkko-ohjain ja toinen radioverkko-ohjain 503 on nk. ajelehtiva radioverkko-ohjain. Näiden kahden radioverkko-ohjaimen välistä rajapintaa kutsutaan Iur-rajapinnaksi. Palvelevalta radioverkko-ohjaimelta 502 on yhteys SGSN-solmuun 504 nk. Iu-rajapinnan yli, ja SGSN-solmulta on yhteys GGSN-solmuun 505. Yksi kuvan 5 järjestelyn yleistys on 10 tapaus, jossa toinen radioverkko-ohjain on ’’uusi” palveleva radioverkko-ohjain riippumatta siitä, oliko se ensin ajelehtiva radioverkko-ohjain vai ei. Ajelehtivat radioverkko-ohjaimet liittyvät vain makrodiversiteettiin; ellei makrodiversiteettiä sovelleta, jäqestelmässä on ’’vanha” palveleva radioverkko-ohjain ja ’’uusi” palveleva radioverkko-ohjain (tai, toisen sukupolven jäijestelmissä, ’’vanha” tukiasema-alijärjes-15 telmä ja ’’uusi” tukiasema-alijäijestelmä), jotka kumpikin tarjoavat hyvin vähän samanaikaista palvelua matkaviestimelle.

Kuvassa 5b joko matkaviestin 501 tai jokin verkkolaite siinä radiopääsyverkossa (ei esitetty kuvassa), jossa palveleva radioverkko-ohjain 502 sijaitsee, havaitsee, että matkaviestimen ja palvelevan radioverkko-ohjaimen välinen suora yhteys heikkenee 20 ratkaisevasti tai on katkennut jolloin solunvaihto toiseen radioverkko-ohjaimeen 503 on välttämätön. Keksinnön mukaisesti solunvaihto aloitetaan pyytämällä kaik- :··: kia sellaisia aktiivisia palveluja tilapäisesti keskeytettäväksi, jotka edellyttävät suur- ·1·1. ta virheettömyyttä ja sietävät pitkiä viiveitä. GPRS-tyyppisessä järjestelyssä palvelu- • · ϊ .·. jen tilapäinen keskeyttäminen edellyttäisi kokonaisten PDP-kontekstien keskeyttä- .·. · 25 mistä, koska PDP-kontekstilla voi olla vain yksi palvelun laatu (QoS). UMTS-tyyp- • · · pisessä järjestelyssä riittää, että tilapäinen keskeytys koskee sellaisia tietovirtoja, *..] joiden palvelun laatu sallii (viiveensieto) tilapäisen keskeytyksen ja jopa vaatii (vir- • · · *·1 1 heettömyys) sitä. Yleispätevyyden säilyttämiseksi käytetään tässä tilapäisesti kes keytettävistä olioista ilmaisua ’’palvelu”. On edullisinta määritellä etukäteen joissa-30 kin teknillisissä määrittelyissä tai standardeissa raja-arvo joko vaadittavalle virheet- • · · tömyydelle tai sallituille viiveille tai molemmille siten, että vain sellaiset aktiiviset : palvelut keskeytetään, joiden vaadittava virheettömyys tai sallittu viive tai molem- mat ylittävät raja-arvon tai raja-arvot.

• ♦ • · ·

Valittujen aktiivisten palvelujen tilapäisen keskeytyksen jälkeen verkko muodostaa • φ · · . · 1 ·. 35 uuden yhteyden Iu-rajapinnan yli toisen radioverkko-ohj aimen 503 ja SGSN-solmun • · · 504 välille. Keskeyttämättömien palvelujen tiedonsiirto voi samaan aikaan jatkua.

9 107864

Tyypillisesti ainakin yhdessä tiedonsiirtoon osallistuvista laitteista on joitakin RLC-tason puskureita, jotka on tyhjennettävä ennen kuin toinen radioverkko-ohjain voidaan nimetä palvelevaksi radioverkko-ohjaimeksi. Kuvan 5c esittämä tilanne voi syntyä vasta kun kaikki sellaiset puskurit on tyhjennettyjä uusi yhteys Iu-rajapinnan 5 yli toisen radioverkko-ohjaimen ja SGSN-solmun välille on muodostettu. Keskeytetyt palvelut voidaan silloin vapauttaa niin, että tiedonsiirto niillä voi jatkua normaalisti. Kuvassa 5c toinen radioverkko-ohjain 503 on palveleva radioverkko-ohjain ja vanha yhteys Iu-rajapinnan yli ensimmäisen radioverkko-ohjaimen 502 ja SGSN-solmun 504 välillä on purettu.

10 Kuvassa 5 c on oletettu, että solunvaihtoon ei liittynyt matkaviestimen 501 ja ensimmäisen radioverkko-ohjaimen 502 välisten suorien yhteyksien täydellistä katkeamista. Niinpä radioverkko-ohjainten välistä yhteyttä Iur-rajapinnan yli ei pureta ja ensimmäinen radioverkko-ohjain jatkaa toimintaansa ajelehtivana radioverkko-ohjaimena. Ennemmin tai myöhemmin, varsinkin jos matkaviestin jatkaa liikettään, joka 15 johti sen ja ensimmäisen radioverkko-ohjaimen välisten suorien yhteyksien huononemiseen, näiden suorien yhteyksien laatu putoaa alle hyväksyttävän rajan, jolloin ne puretaan kokonaan ja radioverkko-ohjainten välinen yhteys Iur-rajapinnan yli lopetetaan.

Kuvat 6a-6c esittävät solunvaihtotilannetta, jossa uusi radioverkko-ohjain toimii uu-20 den SGSN-solmun alaisuudessa. Solunvaihto on siis tässä tapauksessa radioverkko-ohjainten ja SGSN-solmujen välinen solunvaihto. Tässä on oletettu, että Iur-rajapin-ta on olemassa myös sellaisten radioverkko-ohjainten välillä, jotka toimivat eri • · · ; ♦* SGSN-solmujen alaisuudessa; tämä ei ole keksinnön vaatimus, sillä keksintö toimii • # · : yhtä hyvin ilman mitään yhteyksiä radioverkko-ohjainten välillä. Kuva 6a vastaa 25 kuvaa 5a sillä ainoalla erolla, että toinen radioverkko-ohjain 601 kuuluu toisen • · V.: SGSN-solmun 602 piiriin. Jossain vaiheessa havaitaan taas, että solunvaihto ensim- :T: mäiseltä radioverkko-ohjaimelta toiselle radioverkko-ohjaimelle on välttämätön.

Aluksi virhekriittiset, viivesietoiset PDP-kontekstit keskeytetään tilapäisesti kuten .**·. edellä selostettiin. Kuvan 6b mukaisesti ohjausvastuu säilyy ensimmäisellä radio- ··· * .···. 30 verkko-ohjaimella 502 ja ensimmäisellä SGSN-solmulla 504 sen ajan, jonka matka- '* viestimeltä kestää rekisteröityä toisen SGSN-solmun 602 alaisuuteen ja viimemaini- ·'·: i tulta muodostaa uusi GTP-yhteys GGSN-solmuun 505. Ensimmäinen SGSN-solmu • ·· 504 myös lähettää kaikki siirrettäviin yhteyksiin liittyvät tiedot toiselle SGSN-sol- : mulle 602, mitä kuvastaa nuoli kuvassa 6b. Tämän jälkeen ohjausvastuut voidaan ·♦· · .··*. 35 siirtää toiselle radioverkko-ohjaimelle 601 ja toiselle SGSN-solmulle 602, kuten ku vassa 6c on esitetty, ja keskeytetyt PDP-kontekstit voidaan jälleen aktivoida. Jos 10 107864 matkaviestimen ja ensimmäisen radioverkko-ohjaimen 502 välillä on yhä käyttökelpoisia suoria yhteyksiä ja radioverkko-ohjainten välillä on toimiva Iur-rajapinta, ensimmäinen radioverkko-ohjain voi pysyä ajelehtivana radioverkko-ohjaimena.

On mahdollista, että uusi SGSN-solmu ei pysty käsittelemään joitakin datavirtoja, 5 joiden ohjausvastuun se on saanut solunvaihdon yhteydessä. Jotta sellaiset datavirrat voidaan mukauttaa uuden SGSN-solmun ominaisuuksiin, on mahdollista suorittaa erityisiä toimenpiteitä, jotka sinänsä eivät kuulu esillä olevan keksinnön piiriin. Kun kaikki datavirrat ovat sellaisessa muodossa, että uusi SGSN-solmu pystyy käsittelemään niitä, matkaviestimen ja vanhan SGSN-solmun välinen yhteys voidaan purkaa.

10 Kuvat 7a ja 7b ovat yksinkertaistettuja vuokaavioita, jotka esittävät merkittävän eron tekniikan tason mukaisen menetelmän (kuva 7a) ja keksinnön mukaisen menetelmän (kuva 7b) välillä solunvaihdon suhteen. Kuvassa 7a kaikki eri QoS-vuot ovat aktiivisia koko solunvaihdon ajan ja LLC-kerroksen rutiineja käytetään korjaamaan virheet, joita solunvaihto aiheuttaa virhekriittisille, viivesietoisille QoS-virroille. Ku-15 vassa 7b solunvaihtoa edeltää vaihe 704, jossa valitut virhekriittiset, viivesietoiset QoS-virrat keskeytetään tilapäisesti, LLC-kerroksen rutiineja ei suoriteta ja solunvaihtoa seuraa vaihe 705, jossa virhekriittisiä, viivesietoisia QoS-virtoja jatketaan.

Keksinnön mukaista matkaviestintä ja SGSN-solmua voidaan kuvata vertailemalla kuvia 1 ja 4 kuvien 2 ja 3 avulla. On sinänsä tunnettua, että matkaviestinten ja 20 SGSN-solmujen protokollapinot toteutetaan edullisesti muistivälineisiin tallennet-tuina mikroprosessorin suorittamina tietokoneohjelmina. Esillä olevan patenttiha- • * · : V kemuksen perusteella alan ammattimies voi toteuttaa kuvien 1 ja 2 protokollaraken- • J*: teiden sijasta kuvien 3 ja 4 protokollarakenteet siten, että sellaista toteutusta hyö- dyntävät matkaviestimet ja SGSN-solmut toimivat esillä olevan keksinnön mukai-25 sesti.

• · • ·* • * · ’·* * Keksintöä on edellä selostettu viitaten pelkästään pakettivälitteisiin, ei-reaaliaikai- siin tiedonsiirtoyhteyksiin. Tilapäisen keskeyttämisen ja jatkamisen ajatusta on kui- • · « tenkin mahdollista soveltaa myös tiettyihin piirikytkentäisiin yhteyksiin. Keksinnön ··· piirikytkentäisiin yhteyksiin soveltamisen edellytyksenä on, että sellaisilla yhteyksil- : !♦. 30 lä on oltava hyvin väljät viivevaatimukset; toisen sukupolven digitaalisten solukko- [···’ radiojärjestelmien termistöä käyttäen keksintö on sovellettavissa ei-läpinäkyviin *1* piirikytkentäisiin yhteyksiin, mutta ei läpinäkyviin piirikytkentäisiin yhteyksiin nii- • · : hin liittyvien tiukkojen viivevaatimusten takia.

··· • · • ·

Claims (9)

107864

1. Menetelmä matkaviestimen solunvaihdon suorittamiseksi ensimmäiseltä verkkoyhteydeltä toiselle verkkoyhteydelle matkaviestinjägestelmässä, joka tarjoaa ei-reaaliaikaisia tietoliikenneyhteyksiä radiorajapinnan yli matkaviestinten ja matka- 5 viestinjäijestelmän kiinteiden osien välille, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa - ainakin yksi aktiivinen ei-reaaliaikainen matkaviestimen ja matkaviestinjäijestel-män kiinteiden osien välinen tietoliikenneyhteys keskeytetään tilapäisesti (704), - suoritetaan solunvaihto (702’) ensimmäiseltä verkkoyhteydeltä toiselle verkkoyh-10 teydelleja -jatketaan (705) tilapäisesti keskeytettyä ei-reaaliaikaista tietoliikenneyhteyttä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen verkkoyhteys on yhteys ensimmäisen radioverkko-ohjaimen (502) kautta matkaviestimestä (501) pakettivälitteisen datasiirtoverkon ensimmäiseen palvelevaan solmuun 15 (504) ja toinen verkkoyhteys on yhteys toisen radioverkko-ohjaimen (503) kautta matkaviestimestä (501) mainittuun ensimmäiseen palvelevaan solmuun (504), jolloin solunvaihdon suoritusvaihe käsittää vaiheet, joissa - tyhjennetään ensimmäisen verkkoyhteyden kautta kaikki siirtopuskurit, jotka mai-nitun ainakin yhden aktiivisen ei-reaaliaikaisen tietoliikenneyhteyden keskeyttämi- • · · : ’.·* 20 sen hetkellä sisältävät ensimmäisellä verkkoyhteydellä siirrettäväksi tarkoitettua da- taa, ja • · • · · • ·· - muodostetaan toisen verkkoyhteyden muodostavat loogiset yhteydet matkaviesti- t · 1/, men ja mainitun ensimmäisen palvelevan solmun välille mainitun toisen radioverk- • · · ‘ ko-ohjaimen kautta. :***: 25

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä että ··· - · · · • · ·;·* - ensimmäinen verkkoyhteys on makrodiversiteettiyhteys, joka käsittää suoran yhte- i :": yden matkaviestimen (501) ja mainitun ensimmäisen radioverkko-ohjaimen (502) välillä sekä epäsuoran yhteyden matkaviestimen (501) ja mainitun ensimmäisen ra- ··· . \ dioverkko-ohjaimen (502) välillä mainitun toisen radioverkko-ohjaimen (503) kaut- ;:i.: 30 ta, ja • · • * ·« * 107864 - toinen verkkoyhteys on makrodiversiteettiyhteys, joka käsittää suoran yhteyden matkaviestimen (501) ja mainitun toisen radioverkko-ohjaimen (503) välillä sekä epäsuoran yhteyden matkaviestimen (501) ja mainitun toisen radioverkko-ohjaimen (503) välillä mainitun ensimmäisen radioverkko-ohjaimen (502) kautta, 5 jolloin solunvaihdon suorittamisvaihe käsittää lisäksi vaiheen, jossa makrodiversi-teettiohjaus siirretään ensimmäiseltä radioverkko-ohjaimelta (502) toiselle radioverkko-ohjaimelle (503).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen verkkoyhteys on yhteys matkaviestimestä (501) ensimmäisen radioverkko-ohjaimen 10 (502) kautta pakettivälitteisen datasiirtoverkon ensimmäiseen palvelevaan solmuun (504) ja toinen verkkoyhteys on yhteys matkaviestimestä (501) toisen radioverkko-ohjaimen (601) kautta mainitun pakettivälitteisen datasiirtoverkon toiseen palvelevaan solmuun (602), jolloin solunvaihdon suorittamisvaihe käsittää lisäksi vaiheet, joissa 15. tyhjennetään ensimmäisen verkkoyhteyden kautta kaikki siirtopuskurit, jotka mai nitun ainakin yhden aktiivisen ei-reaaliaikaisen tietoliikenneyhteyden keskeyttämisen hetkellä sisältävät ensimmäisellä verkkoyhteydellä siirrettäväksi tarkoitettua dataa, ja - muodostetaan toisen verkkoyhteyden muodostavat loogiset yhteydet matkaviesti- :· ·: 20 men ja mainitun toisen palvelevan solmun välille mainitun toisen radioverkko-ohjai- men kautta.

« · • · • · • · · ·’ 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ei-reaaliaikai- set tietoliikenneyhteydet on järjestetty tietyn protokollapinorakenteen mukaisesti • · i.:.: matkaviestimessä (MS), radiopääsyverkossa (RAN), pakettivälitteisen datasiirtover- ·*· V ·* 25 kon palvelevassa tukisolmussa (SGSN) sekä pakettivälitteisen datasiirtoverkon yh- dyskäytävätukisolmussa (GGSN), jossa protokollapinorakenteessa ··· ♦ · I" -matkaviestimen ja radiopääsyverkon vastinoliot käsittävät fyysisen kerroksen ·;·* (401), MAC-kerroksen (102’) ja RLC-kerroksen (103’), « · * · · • * · [···.’ - radiopääsyverkon ja pakettivälitteisen datasiirtoverkon palvelevan tukisolmun vas- • · 30 tinoliot käsittävät fyysisen kerroksen (104’), verldkopalvelukerroksen (105’) sekä • · : radiopääsyverkon ja pakettivälitteisen datasiirtoverkon väliseen tiedonsiirtoon tar- • · ♦ : koitetun protokollakerroksen (402), ja 107864 - matkaviestimen ja pakettivälitteisen datasiirtoverkon palvelevan tukisolmun vastinoliot käsittävät SNDCP-kerroksen (108’), joka matkaviestimessä sijaitsee heti RLC-kerroksen (103) yläpuolella ja pakettivälitteisen datasiirtoverkon palvelevassa tukisolmussa heti radiopääsyverkon ja pakettivälitteisen datasiirtoverkon väliseen 5 tiedonsiirtoon tarkoitetun protokollakerroksen (402) yläpuolella.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa toteutetaan virheenilmaisu ja virheisiin liittyvä uudelleenlähetys sekä matkaviestimen ja radiopääsyverkon välinen vuonohjaus mainitussa RLC-kerrokses-sa(103’).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen verkkoyhteys ja toinen verkkoyhteys ovat virhekriittisen datan siirtoon tarkoitettuja pakettivälitteisiä yhteyksiä.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen verkkoyhteys ja toinen verkkoyhteys ovat ei-läpinäkyviä piirikytkentäisiä yhteyksiä.

9. Matkaviestin matkaviestinjäijestelmän kiinteiden osien kanssa verkkoyhteyksi en kautta tapahtuvaa tiedonsiirtoa varten, käsittäen välineet ei-reaaliaikaisten tietoliikenneyhteyksien muodostamiseksi ja ylläpitämiseksi radiorajapinnan yli matkaviestimen ja matkaviestinjärjestelmän kiinteiden osien välillä, tunnettu siitä, että solunvaihdon suorittamiseksi ensimmäiseltä verkkoyhteydeltä toiselle verkkoyhtey- * : 20 delle mainittu matkaviestin käsittää ·· · • · · • · • · • .·. -välineet ainakin yhden aktiivisen ei-reaaliaikaisen tietoliikenneyhteyden keskeyt- ··· I .·. ; tämiseksi tilapäisesti matkaviestimen ja matkaviestinjäqestelmän kiinteiden osien välillä (704), t · • · • ·· •V ·1 2 3 -välineet solunvaihdon suorittamiseksi (702’) ensimmäiseltä verkkoyhteydeltä toi- 25 selle verkkoyhteydelle, ja ··· -välineet tilapäisesti keskeytetyn ei-reaaliaikaisen tietoliikenneyhteyden jatkamiseksi (705). • « • · · • ♦ · *·· 1 • · · • · • « »»· · 2 • · · • ♦ · 3 · ♦ ·1 • · • · • · · 107864