FI110646B - Radiolinkkiverkko ja menetelmä lisäpalveluiden siirtämiseksi radiolinkkiverkossa - Google Patents

Description

1 110646

Radiolinkkiverkko ja menetelmä lisäpalveluiden siirtämiseksi radiolinkkiverkossa

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää lisäpalve-5 luiden siirtämiseksi liitteenä olevan patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaisessa radiolinkkiverkossa.

Esillä oleva keksintö koskee myös radiolinkkiverk-koa lisäpalveluiden siirtämiseksi liitteenä olevan patenttivaatimuksen 4 johdannon mukaisesti.

10 Radiolinkit ovat nykyään yleinen tapa puhe- ja da- tainformaation siirtämiseksi. Radiolinkit kytketään usein siten, että syntyy täydellisiä siirtoverkkoja, joissa on useita kokonaisuuteen kuuluvia linkkejä. Liikenne nousee esimerkiksi keskuksesta ja radiolinkkiverkko jakelee puhe-15 linliikenteen tilaajia kohti peräkkäin yhä tiuhemmin silmukoidussa linkkiverkossa. Muihin tavallisiin sovellutuksiin kuuluu matkapuhelintekniikka, jossa radiolinkkiä käytetään jakeluun etäisille tai luoksepääsemättömästi sijaitseville tukiasemille (esim. korkeille paikoille tai 20 kaupunkialueille, joihin on vaikeaa tai kallista käyttää olemassa olevia maayhteyksiä). Kun operaattori valitsee radiolinkin käytön kaupallisia liikenteensiirtotarpeitaan varten (esim. data- tai puhelinliikenne tilaajien ja ope-: raattorin välillä), hänellä on myös tarve siirtää lisäpal- 25 veluita, eli informaatiota joka liittyy esim. laitteiden tai palveluiden käyttötukeen ja datakanaviin hänen omien tilojen välistä kommunikointia varten.

Syynä siihen, ettei näitä lisäpalveluita sisällytetä tavalliseen kaupalliseen liikenteeseen on, että stan-30 dardi sille kuinka tämän tyyppinen informaatio tulee si- ·.*·· säilyttää, puuttuu usein, ja että laitteet, joita tarvit- täisiin jokaisessa radiolinkkipäätteessä kaupallisen lii-.·· kenteen ja lisäpalveluiden erottamiseen, ovat liian kal- liitä. Seurauksena tästä on, että kaikki modernit radio-.. 35 linkit sisältävät erilliset kanavat lisäinformaation siir- 2 110646 tämiseksi, normaalisti 1-3 ylimääräistä puhe/datakanavaa ja kanavat käyttötuki-informaation, kuten hälytysten ja muun valvontainformaation, siirtämistä varten.

Nykypäivän radiolinkkijärjestelmissä radiolinkki-5 jänteen kummassakin päässä on päätteet. Kussakin radio-linkkipäätteessä on liittimet palvelukanavien (esim. puhelin), datakanavien ja valvontalaitteiden kytkemistä varten. Näiden päätepisteiden lisäksi on olemassa myös liittimet kaupallista liikennettä ja teholähdettä varten.

10 Päätteissä on myös tilaa terminointiyksiköille, jotka sovittavat lisäpalvelut fyysisesti ja sähköisesti siirtojär-j estelmään/radiolinkkiin.

Jos radiolinkkijänteet on sijoitettu lähelle toisiaan muodostaen verkkojen ketjuja, lisäpalvelut tulee 15 kytkeä erillisellä radiolinkkipäätteiden välisellä kaapeloinnilla, jotta informaatio kyettäisiin jakelemaan seu-raavaan radiolinkkijänteeseen.

Nykyisin käytetyissä radiolinkkijärjestelmissä on useita haittoja: 20 - jopa paikoissa, joissa palveluita ei käytetä, lisäpalvelut tulee terminoida kaikissa radioiinkkipäät-teissä niiden siirtämiseksi seuraavaan radioiinkkipäättee-seen erillisellä kaapeloinnilla. Tämä merkitsee lisäkustannusta koko järjestelmälle.

25 - kaapeloinnista tulee mutkikas, koska kaikki pal velut tarvitsevat erilliset johtimet radiolinkkipäätteiden välillä. Informaatio jaetaan usein useisiin päätteisiin, mikä tekee asennustyön mutkikkaammaksi ja lisää kaapeloin-tivirheiden riskiä.

30 - asennetussa radiolinkkiverkossa on vaikeaa yhdis- tää uusia palveluita, koska sekä radiolinkkipäätteet että niiden välinen kaapelointi tulee muuttaa.

,··· Haitoista huolimatta kaikki tunnetut radiolinkit käyttävät tätä menetelmää lisäpalveluiden siirtämiseen, .. 35 terminoimiseen ja jakeluun.

3 110646

Lisäpalveluiden (ja kaupallisen liikenteen) siirtämiseksi radiolinkkijänteen yli aika- tai taajuusjakoa käytetään siten, että kunkin lisäpalvelun informaatio käyttää yhden erillisen kanavan. Jos esimerkiksi tulee 5 siirtää useita palvelukanavia puhe- tai datainformaatiota varten, kullekin kanavalle varataan oma kiinteä aikaväli radioiinkkipäätteiden välisestä informaatiovirrasta. Vaihtoehtoisesti ne voidaan taajuusmoduloida kaupallisen liikenteen "päälle". Tämä järjestelmä sisältää muiden seik-10 kojen ohella seuraavat haitat: - radiolinkkiasemia täydentävien muutosten välttämiseksi kukin radiolinkkiasema varustetaan yhdellä tai useammalla kanavalla lisäpalveluita varten riippumatta siitä, käytetäänkö niitä määrätyssä palvelussa vai ei.

15 Tästä seuraa tarpeettoman kallis ja mutkikas tuote.

- siirtojärjestelmän kiinteästä kanavajaosta seuraa usein, että käytettävissä olevilla kanavilla on riittämätön kapasiteetti tai että ne ovat väärää tyyppiä.

- määrätyt lisäpalvelutyypit, esimerkiksi data- tai 20 käyttötuki-informaatio, ovat epäjatkuvaa tyyppiä, so. in- ···: formaatio saapuu katkonaisesti. Informaatiokeskeytyksiä ei kuitenkaan voida käyttää, koska jokainen palvelu käyttää erillistä, pysyvästi varattua kanavaa.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on sen vuoksi 25 tarjota lukumääriltään ja tyypeiltään vaihtelevien lisä- ! palveluiden siirto radiolinkkiverkossa ilman tarvetta li sätä radiolinkkipäätteiden normaalia laitteistoa. Tämän keksinnön avulla päätteiden välistä kaapelointia voidaan myös yksinkertaistaa, eikä sitä ole tarpeen muuttaa sil-30 loinkaan kun lisäpalveluiden määrää lisätään. Lisäksi kek-sinnöstä seuraa, että radiolinkkijärjestelmän aika- ja/tai : taajuusaluetta käytetään tehokkaamalla tavalla.

,···’ Mainittu tavoite saavutetaan esillä olevan keksin- nön mukaisesti, jota kuvaavat ominaisuudet määritellään .. 35 liitteenä olevassa patenttivaatimuksessa 1.

4 110646

Mainittu tavoite saavutetaan myös esillä olevan keksinnön mukaisella radiolinkkijärjestelmällä, jota kuvaavat ominaisuudet määritellään liitteenä olevassa patenttivaatimuksessa 4.

5 Keksintö tullaan nyt kuvaamaan toteutusesimerkillä ja tarkastelemalla oheisia piirroksia, joissa:

Kuvio IA esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta kanava-allokoinnista.

Kuvio IB esittää aikajakoisesti, kuinka lisäpalve-10 lut käyttävät yhteiskanavaa.

Kuvio 2 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta radiolinkkiverkosta.

Keksintö tullaan nyt kuvaamaan yksityiskohtaisemmin sovellutusesimerkin avulla.

15 Keksinnön pääominaisuutena on, että verkon läpi siirrettävät lisäpalvelut kootaan yhteiskanavaan. Radiolinkki jänteen yli tapahtuvaa siirtoa varten kanava voidaan aikajakaa (kiinteät aikavälit siirrossa), taajuus jakaa tai siirtää muulla tavalla. Kuviossa IA on esitetty esi-20 merkki aikajaetusta siirrosta.

Kuviossa on esitetty aikaväli 1. Tämän aikavälin : “ aikana siirretään useita kaupallisen liikenteen kanavia 2, .kun taas väli 3 varataan lisäpalveluiden yhteiskanavaksi. .·. Kuvio IB esittää aikavälin 3 ajan suhteen laajen- ,* 25 nettuna. Esitetyn esimerkin mukaisesti kolmesta eri lisä palvelusta peräisin oleva informaatio, merkintöinä 4, 5 ja 6, siirretään tämän aikavälin aikana.

Keksinnölle on lisäksi ominaista, että yhteiskanavaa ei allokoida etukäteen millekään erityiselle palvelu-30 tyypille, vaan kaikki lisäpalvelutyypit voivat käyttää • · ·.*· sitä. Erilaisista lisäpalveluista peräisin oleva informaa- ,, tio muunnetaan sen vuoksi paketeiksi, jotka kootaan yhteen yhteiskanavaan ja jotka siirretään sen jälkeen radiolink-, kijänteen kautta. Tästä aiheutuu seuraavia etuja aiemmin , . 35 tunnettuihin järjestelmiin verrattuna: 5 110646 - täytyy toteuttaa vain yksi siirtojärjestelmä riippumatta siitä, kuinka monta lisäpalvelua tullaan käyttämään ja minkä tyyppisiä ne ovat, - koska lisäpalveluiden siirtokanava on yhteinen 5 resurssi, yksi tai useampia palveluita voi käyttää sitä itiaksimaalisesti kyseessä olevasta tarpeesta riippuen. Näin radiolinkin käyttö muodostuu tehokkaammaksi.

- jos palvelu tulee ottaa mukaan tai poistaa, mitään siirtojärjestelmän uudelleensuunnittelua ei tarvita.

10 Myöskään myöhemmin tulevat palvelut, joilla on tuntemattomat vaatimukset, eivät vaadi rakenteen muuttamista niin kauan kuin vapaata kapasiteettia on käytettävissä yhteisessä siirtokanavassa.

Lisäksi keksinnön mukaisesti lisäpalveluita ei ter-15 minoida jokaisessa radiolinkkiasemassa, vaan sen sijaan vain niissä pisteissä joissa niitä käytetään. Tämä tarkoittaa, että tapauksissa joissa radiolinkkiasemat on yhdistetty kiinteällä johtoverkolla, kaikki yhteiskanavan lisäpalvelut voidaan siirtää yhdessä kaapeloinnissa, joka 20 kytkeytyy kaikkiin asennuspaikalla oleviin radiolinkki-;'· päätteisiin. Näin ollen informaatio siirretään yhteisen kaapeloinnin läpi sopivaan vastaanottimeen radiolinkki jän-

I I

teen yli siirtämistä varten, seuraavan yhteisen kaapeloinnin kautta jne., kunnes se on saavuttanut oikean vastaan- » » *. 25 ottajan. Vasta sitten lisäpalvelu sovitetaan oikeaan loo- , ; giseen, sähköiseen ja fyysiseen muotoon kutakin käyttäjää ‘ varten. Tällä tavalla saavutetaan useita etuja, esim.

- lisäpalvelujen terminointi suoritetaan vain paikoissa joissa palvelua käytetään, mikä säästää kussakin 30 päätteessä muutoin välttämättömiä laitekustannuksia.

·,'* - Kaapeloinnista tulee yhtenäinen ja yksinkertai- : ’ nen, koska tarvitaan vain yksi fyysinen yhteys kaikkien ^.’r* lisäpalveluiden siirtämiseen.

- Järjestelmä on yksinkertainen muunnella, koska • > · , , 35 fyysiseen kaapelointiin ei tarvita mitään muutoksia jos 6 110646 palvelun terminointipistettä halutaan muuttaa, informaatio vain uudelleenohjataan uuteen kohteeseen.

- On yksinkertaista yhdistää lisäpalveluita ilman että vaikutetaan asennuksen muihin osiin, koska olemassa 5 olevaa siirtojärjestelmää voidaan käyttää ilman muutoksia uuden palvelun terminointipisteitä asennettaessa.

- Jos radiolinkkiverkko on suunniteltu siten, että lähtöpisteen ja päätepisteen välillä on olemassa redun-dantteja (vaihtoehtoisia) reittejä, näitä voidaan käyttää 10 turvallisen siirtopalvelun tarjoamiseen vaatimatta lisälaitteita verkon redundanttista kytkentää varten, koska informaation reitykseen valittu strategia voi reitittää informaation varareittejä pitkin tunnettujen menetelmien avulla.

15 Keksinnön tarkempaa selittämistä varten kuvataan nyt toteutus, jossa keksintöä on sevellettu kahden analogisen lisäpalvelun, sellaisen kuin huoltopuhelimet, siirtämiseen.

Kuvattaessa informaation siirtoa verkoissa käyte- 20 tään usein yleisesti tunnettua OSI-mallia (Open Systems Interconnection), joka sisältää seisemän eri kerrosta. Seuraavassa esimerkissä käsitellään kolmea alinta kerrosta. Selvyyden vuoksi nämä kolme kerrosta kuvataan sen vuoksi lyhyesti.

25 Ylimmässä näistä kolmesta kerroksesta, verkkoker roksessa, sijaitsevat kaikki toiminteet, jotka koskevat datan jakelua (reititys), siirtoyhteyden laadun ja kapasiteetin valvontaa ja ohjausta, varakanavia jne.. Verkkokerros tarjoaa myös lisäpalveluille päätepisteiden välisen 30 siirtojärjestelmän.

Seuraavan kerroksen, siirtoyhteyskerros, tarkoitus on tarjota verkkokerrokselle siirtokanava siirtovälineen .·' läpi. Siirtoyhteyskerroksen tyypillisiä toiminteita on ____ synkronointi, datakenttien rajoitus, yhteyksien muodosta- • · 35 minen ja vapautus, virheen ilmaisu ja vuonohjaus.

7 110646

Alin taso, fyysinen kerros, määrittelee siirtovälineen (esim. kaapeli, radiolinkki) päätepisteiden kytkennän (mekaanisesti ja sähköisesti), datan esitysmuodon, virhetarkastukset jne.

5 Kuviossa 2 on esitetty kaaviomaisesti kolme eri radiolinkkiasemaa, joiden merkinnät ovat 7, 8 ja 9. Asemien 7 ja 8, joiden oletetaan sijaitsevan verrattain lähellä toisiaan, informaatio siirretään kiinteässä johto-verkossa, kun taas asemien 8 ja 9 välinen siirto suorite-10 taan radioyhteyden kautta.

Fyysisessä kerroksessa 11 mainittu huoltopuhelin ("lisäpalvelu") kytketään terminointiyksiköiden kautta. Terminointiyksiköt sovittavat liitetyn lisäpalvelun fyysisesti ja sähköisesti siirtojärjestelmään. Koska lisäpal-15 velu on analoginen puhekanava, mikä tarkoittaa jatkuvaa datavuota, terminointiyksiköt pilkkovat jatkuvan vuon digitaaliseksi 12 muuntamisen jälkeen ja siirtävät ne "paketteina" verkkokerroksessa olevaan reititystoiminteeseen 13. Vastaanottosuunnassa paketit, niiden tultua vastaan-20 otetuiksi, muunnetaan jatkuvaksi analogiseksi informaatio- vuoksi. Jatkuvat datavuot muodostaville palveluille, terminointiyksiköt, sen lisäksi että ne sovittavat informaation fyysisesti käyttäjän ottoihin ja antoihin, myöskin sovittavat pakettien koon ja siirtonopeuden ennenkuin ne .·. 25 siirretään eteenpäin reititystoiminteeseen.

Kuten aiemmin mainittiin, reitystoiminne 13 on verkkokerroksen keskeinen toiminne. Sen tarkoitus on muiden muassa reitittää paketit sopivan reitin kautta kohteisiinsa. Tämän toiminteen sisällä voi myös olla alitoimin-30 teitä, joiden tarkoitus on taata, että terminointiyksik-öille toimitetaan oikea määrä dataa (vuonohjaus), että vältetään radiolinkin tukehtuminen informaatioon ylikuorman tapauksessa, ja että siirtovirheet pysyvät määrätyllä ____ tasolla. Toiminne myös kokoaa muista (tässä mainitsemat- 8 110646 tornista) lisäpalveluista peräisin olevat paketit yhteen varatulle kanavalle, joka on lisäpalveluille yhteinen.

Reititystoiminne reitittää lisäpalveluista peräisin olevat paketit paikalliseen informaatioväylään (LIB), da-5 tayhteyskerrokseen 14 ja fyysiseen kerrokseen 15, jotka siirtävät informaation kaapeloinnin 10 kautta radiolinkki-asemaan 8. Paikallisen informaatioväylän LIB tarkoitus on kuljettaa lisäpalveluista peräisin oleva informaatio ra-diolinkkiasemien välillä samaan paikkaan. LIB:n kuljettama 10 informaatio saapuu pakettien muodossa, joiden sisällön määrää paketin lähettänyt palvelu. LIB:iin sisältyy toiminteita, joilla päästään fyysiseen väylään, joilla paketit siirretään yhdelle tai useammalle vastaanottajalle, joilla odotetaan kuittauksia ja joilla huolehditaan mah-15 dollisista uudelleenlähetyksistä. Voidaan myöskin sisällyttää sellaisia toiminteita kuin suurien pakettien pilkkominen useiksi pienemmiksi, vikojen ilmaisu ja poistaminen, vuonohjaus ja algoritmit ylikuorman välttämiseksi. LIB voidaan toteuttaa standardoidun väylän, esim. IEEE 20 802.3 (Ethernet) tai IEEE 802.5 (Token-Ring), avulla.

Samalla tavalla kuin radiolinkkiasema 7, radio-linkkiaseman 8 reititystoiminne 18 siirtää paketit LIB:stä radioinformaatioväylälle RIB. RIB:n datayhteyskerros 19 ja fyysinen kerros 20 siirtävät lisäpalvelun paketit radioyh-25 teyden 21 kautta RIB:n fyysiseen kerrokseen 22 ja datayh-teyskerrokseen 23 radiolinkkiasemassa 9.

Radioinformaatioväylän RIB tarkoitus on kuljettaa lähettimeltä tuleva data yhteen tai useampaan vastaanottimeen ja vastaanottaa ja lähettää informaatio edelleen. 30 RIB tyypillisesti käyttää noin 5 % radiolinkin kokonais-siirtokapasiteetista. Kaikki kanavan läpi siirrettävät lisäpalvelut käyttävät sitten tätä resurssia.

RIB on transparentti siirrettävän informaation suhteen, mikä tarkoittaa että RIB ei vaikuta informaatioon 35 tai muuta sitä. Käyttäjä voi sen vuoksi ottaa käyttöön 9 110646 uusia palveluita ja asentaa niitä. Siirtoyhteyskerros pakkaa verkkokerrokselta tulevan informaation paketeiksi, lisää radiojänteen mahdollisesti tarvitseman informaation (osoite, ohjausinformaatio, tarkistussumma jne.) ja siir-5 tää paketin fyysiseen kerrokseen.

Fyysisessä kerroksessa paketin alku ja loppu ilmaistaan osoittimilla, vaihtoehtoisesti uniikeilla bitti-kuvioilla tai jollakin muulla sopivalla menetelmällä.

RIB:n fyysinen kerros jakelee siirretyn datavuon 10 bitit pisteisiin, jotka on allokoitu tämän tyyppiselle informaatiolle, ja se sisältää toiminteet jotka tarvitaan siirretyn informaation palauttamiseen ennalleen vastaanot-timessa. Vastaanottimessa lisäpalveluihin liittyvä informaatio erotetaan muusta informaatiosta. Jos siirretään 15 useista lisäpalveluista peräisin olevaa informaatiota, muiden terminoitavien lisäpalveluiden erotus tehdään vastaavalla tavalla, kun taas jäljelle jäävät lisäpalvelut ohjataan edelleen seuraavalle radiolinkkiasemalle.

Radiolinkkiasemassa 9 sijaitseva reititystoiminne 20 24 reitittää lisäpalveluiden informaatiopaketit edelleen aseman terminointiyksiköihin, joissa ne muunnetaan 25 analogiseen muotoon ja jossa ne sovitetaan 26 fyysisesti ja sähköisesti siten, että lisäpalvelu (huoltopuhelin) voi-daan kytkeä.

25 Keksintö on kuvattu toteutusesimerkillä, jossa on käsitelty vain yhtä lisäpalvelua. Kuvauksesta on kuitenkin ilmeistä, että keksintöä voidaan soveltaa myös useiden lisäpalveluiden tapauksessa.

Keksinnön muut toteutukset ovat tietysti mahdolli-30 siä liitteenä olevien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

1. Menetelmä muun liikenteen siirtämiseksi kaupallisen liikenteen ohella radiolinkkiverkossa, jossa infor-5 maatio siirretään useilla kanavilla (2) ja joka sisältää useita radiolinkkiasemia (7, 8, 9), joka muu liikenne on useista lisäpalveluista peräisin olevan informaation muodossa, tunnettu siitä, että - mainitut lisäpalvelut siirretään yhteiskanavalla 10 (3), joka voi siirtää eri tyyppisiä lisäpalveluita, - lisäpalveluista peräisin oleva informaatio siirretään yhteiskanavalla lähtöpisteen ja päätepisteen välillä ilman, että se terminoidaan välillä olevissa radiolink-kiasemissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että - kustakin mainitusta lisäpalvelusta peräisin oleva informaatio pilkotaan, sen jälkeen kun se on sovitettu fyysisesti ja sähköisesti radiolinkkiverkkoon, paketeiksi, 20. erilaisista lisäpalveluista peräisin olevat pa ketit siirretään yhteiskanavalla (3) eri aikavälien (4, 5, 6. aikana.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25. tapauksissa, joissa radiolinkkiasemat (7, 8) on yhdistetty kiinteällä johtoverkolla, yhteiskanavan (3) siirto suoritetaan paikallisen informaatioväylän kautta, joka käyttää radiolinkkiasemille yhteistä kaapelointia (10).

4. Radioiinkkiverkko, jossa informaatio siirretään useilla kanavilla (2) ja joka sisältää useita radiolinkki-asemia (7, 8, 9) ja jossa radiolinkkiverkossa siirretään myös useiden lisäpalveluiden muodossa olevaa muuta liikennettä, tunnettu siitä, että • · 11 110646 - radiolinkkiverkkoon on järjestetty terminointi-yksiköitä (11, 12), jotka jokaisen lisäpalvelun lähtöpisteessä sovittavat lisäpalvelusta peräisin olevan informaation fyysisesti ja sähköisesti radiolinkkiverkkoon ja jot- 5 ka pilkkovat sen paketeiksi, - ohjaustoiminne (13), joka kokoaa erilaisista lisäpalveluista peräisin olevat paketit yhteen yhteiskanavalle (3), on järjestetty jokaiseen radiolinkkiasemaan, - yhteiskanava (3) on järjestetty olemaan soveltuva 10 käytettäväksi eri tyyppisten lisäpalveluiden siirrossa, - lisäpalveluiden päätepisteissä lisäterminointi- yksiköt (25, 26) on järjestetty muuntamaan informaatio käyttäjille soveltuvaan fyysiseen ja sähköiseen muotoon.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen radiolinkkiverk-15 ko, tunnettu siitä, että - erilaisista lisäpalveluista peräisin olevat paketit siirretään yhteiskanavalla (3) eri aikavälien (4, 5, 6) aikana.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen radiolink-20 kiverkko, tunnettu siitä, että - tapauksissa, joissa radiolinkkiasemat (7, 8) on yhdistetty toisiinsa kiinteällä johtoverkolla, yhteiskanavan (3) siirto radiolinkkiasemien välillä tapahtuu paikallisen informaatioväylän kautta, joka on järjestetty käyt- 25 tämään radiolinkkiasemille yhteistä kaapelointia (10). 110646