FI120434B - Solun uudelleenvalinta solukkoverkkopohjaisessa pakettiviestinnässä - Google Patents

Description

Solun uudelleenvalinta solukkoverkkopohjaisessa pakettivies-tinnässä

Keksinnön ala

Keksintö liittyy datapakettiviestintään ja erityisemmin solun uudel-5 leenvalintaan solukkoverkkopohjaisessa pakettiviestinnässä.

Keksinnön tausta

Eräs matkaviestinjärjestelmissä tarjottava erityispiirre on ryhmäviestintä. Ryhmäviestintää on perinteisesti toteutettu yhteiskäyttöisissä matkaviestinverkoissa, kuten PMR-verkoissa (Professional tai Private Mobile Radio), kulo ten TETRA (Terrestrial Trunked Radio), jotka ovat pääosin ammattikäyttäjien ja viranomaisten käyttöön tarkoitettuja erityisradiojärjestelmiä. Ryhmäviestintä on nyt tulossa käytettäväksi myös yleisissä matkaviestintäverkoissa. Uusia paket-tipohjaisia ääni- ja dataryhmäpalveluita kehitetään solukkoverkkoja varten, erityisesti GSM/GPRS/UMTS -verkkoevoluutiossa, jossa lähestymistapa perus-15 tuu ideaan ryhmäviestintäpalvelun tarjoamisesta pakettipohjaisena käyttäjä- tai sovellustason palveluna siten, että alla oleva solukkoverkko ainoastaan tarjoaa perusyhteydet (eli IP-yhteydet) käyttäjäpäätelaitteiden ja ryhmäviestintäpalvelun ryhmäviestintäsovellusten välillä. Kun tätä lähestymistapaa sovelletaan suoraviestintään (”push-to-talk”-viestintä), käytetään tästä konseptista yleisesti 20 nimitystä PoC-verkko (push-to-talk over cellular).

Ryhmäpuhelu perustuu yleisesti ”push-to-talk, release-to-listen” -toiminnon omaavassa ryhmä-ääniviestinnässä puhelimessa olevan painikkeen (PTT; push-to-talk -kytkin) käyttämiseen kytkimenä: Painamalla PTT:tä käyttäjä ilmoittaa halunsa puhua ja käyttäjälaite lähettää palvelupyynnön verkolle. Verk-25 ko joko hylkää pyynnön tai allokoi pyydetyt resurssit ennalta määrättyjen kriteerien pohjalta, kuten resurssien saatavuus, pyytävän käyttäjän prioriteetti, jne. Samaan aikaan muodostetaan yhteys myös kaikille muille aktiivisille käyttäjille tietyssä tilaajaryhmässä. Sen jälkeen kun ääniyhteys on muodostettu, pyytävä käyttäjä voi puhua ja muut käyttäjät kuunnella kanavalla. Kun käyttäjä 30 vapauttaa PTT:n, käyttäjälaite signaloi vapautussanoman verkolle ja resurssit vapautetaan. Täten resurssit on varattu ainoastaan varsinaisen puhetapahtuman tai puheenvuoron ajaksi sen sijaan, että varattaisiin resurssit ’’puhelua” varten.

Ongelmana PoC-toteutuksessa on käyttäjäpäätelaitteen solun uu-35 delleenvalinta ryhmäpuhelun aikana, tai erityisemmin puheyksikön siirron aika- 2 na. GPRS-verkossa solun uudelleenvalinnat tyypillisesti tapahtuvat yhtenään käyttäjäpäätelaitteen liikkuessa. Kun käyttäjäpäätelaite vaihtaa lähdesolusta kohdesoluun, on ilmeistä, että datansiirto käyttäjäpäätelaitteelle ja -Itä katke aa. PoC-puheyksiköt ovat tyypillisesti lyhyitä, mutta erittäin tärkeitä toimittaa, ja 5 jos solun uudelleenvalinta tapahtuu puheyksikön siirron aikana, puheyksikkö-data tyypillisesti katoaa.

Solun uudelleenvalintaprosessi voidaan suorittaa matkaviestimen avustamana solunvaihtona (MACC; Mobile Assisted Cell Change) tai verkon avustamana solunvaihtona (NACC; Network Assisted Cell Change). NACC on 10 siinä mielessä tehokkaampi, että se minimoi datansiirron katkoajan käyttäjä-päätelaitteen vaihtaessa lähdesolusta kohdesoluun, tyypillisesti muutamaan kymmeneen millisekuntiin, kun taas MACC:ssä katkoaika voi olla useita sekunteja, jolloin puheyksikön häviämisen todennäköisyys on paljon suurempi.

Kaikki GPRS-päätelaitteet tai kaikki GPRS-verkot eivät kuitenkaan 15 tue NACC:tä. NACC vaatii varsin monimutkaisen ja standardoidun signalointi-prosessin, ja siten kaikki päätelaitevalmistajat ja verkko-operaattorit eivät halua sitä toteuttaa. NACC:llä on lisäksi negatiivinen vaikutus verkon kuormitukseen, sillä datansiirto lähdesoluun toistetaan myös kohdesoluun kunnes todellinen datansiirtovastuu on vaihdettu kohdesoluun.

20 Näin ollen on tarve yksinkertaisemmalle ja yleisesti sovellettavissa olevalle menetelmälle PoC-puheyksikön siirron keskeyttämisen välttämiseksi tai ainakin minimoimiseksi. Yhtäläinen tarve on missä tahansa muussa sovelluksessa tai palvelussa, jossa on toivottavaa välttää keskeytyksiä pakettidatan siirrossa solunvaihdon takia.

25 Keksinnön lyhyt selostus

Nyt on kehitetty parannettu menetelmä ja menetelmän toteuttava laitteisto, jotka kiertävät yllä mainitun epäkohdan. Keksinnön erilaiset aspektit sisältävät menetelmän ja tilaajalaitteen, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön erilaisia suoritusmuotoja on 30 kuvattu epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksintö perustuu ideaan, että solukkoverkon käyttäjäpäätelaittees-sa, joka päätelaite sisältää sovelluksen, joka käyttää solukkoverkon pakettira-diopalvelua kantopalveluna, suoritetaan solun uudelleenvalinta siten, että kun käyttäjäpäätelaite havaitsee tarpeen solun vaihdolle, ensin tarkastetaan, onko 35 mainitussa sovelluksessa aktiivista datapaketin siirtoa; ja vasteena aktiivisen datapaketin siirron havaitsemiselle, viivästytetään solun uudelleenvalinnan 3 aloittamista siten, että onnistuneen datapaketin siirron todennäköisyys huomattavasti kasvaa.

Erään suoritusmuodon mukaisesti viivästytetään solun uudelleenvalinnan alkamista tilapäisesti laajentamalla palvelevan solun ja kohdesolun väli-5 sen radiosignaalitason sallittavaa poikkeamaa.

Erään suoritusmuodon mukaisesti viivästytetään solun uudelleenvalinnan alkamista tilapäisesti estämällä radiokanavaa pyytävän viestin lähettäminen kohdesolun tukiasemalle.

Erään suoritusmuodon mukaisesti monitoroidaan radiosignaalilaa-10 tua mittavaa liipaisinparametriarvoa ennalta määritetyn solun uudelleenvalinnan kynnysarvon suhteen ja jos vallitseva liipaisinparametrin arvo on pienempi kuin kynnysarvo aktiivisen datapakettisiirron aikana, eli signaali on liian heikko, pakotetaan solun uudelleenvalintaprosessi alkamaan.

Erään suoritusmuodon mukaisesti mainittu liipaisinparametri toteu-15 tetaan ajastimena, joka käynnistetään viivästyksen ohella, jolloin solun uudelleenvalintaprosessi pakotetaan alkamaan kun ajastin umpeutuu.

Erään suoritusmuodon mukaisesti uudelleenmuokataan tilapäisesti laajennettua palvelevan solun ja kohdesolun välisen radiosignaalitason sallittavaa poikkeamaa takaisin oletusarvoon sen jälkeen kun solun uudelleenvalinta 20 on aloitettu. PoC-puheyksikön siirron tapauksessa, kun aktiivisen PoC-puheyk-sikön siirto on päätetty, tilapäisesti laajennettu radiosignaalitason sallittava poikkeama voidaan asettaa takaisin oletusarvoon

Keksintö ja sen suoritusmuodot tarjoavat erilaisia etuja. Mitä tulee PoC-palveluun, keksinnön eräs huomattava etu on, että useimmiten siirron kat-25 keamiset ja datan häviämiset vältetään kokonaan PoC-palvelussa solun uudelleenvalinnan aikana. Eräs lisäetu on, että liipaisuprosessi, vaikkakin joissakin harvinaisissa tapauksissa se voi aiheuttaa liipaisimen poistamaan joitakin PoC-datapaketteja, silti varmistaa, että solunvaihtoa ei ikinä viivytetä liian kauan siten, että palvelevan solun signaalin voimakkuus tulisi liian heikoksi, ja siten tur-30 haan vähentäisi palvelun laatua.

Vielä keksinnön eräs lisäetu on, että se voidaan toteuttaa täysin käyttäjäpäätelaitteessa, päätelaitteen radioresurssien hallintaa (RRM) ohjaavana sovelluksena tai piirteenä, ja näin ollen se on näkymätön verkolle. Niinpä keksintö ei vaadi mitään standardoitua verkko-operaatiota tai monimutkaista 35 toteutusta verkkoelementeissä. Täten lisäetuna on, että se ei vaadi mitään sig- 4 nalointia käyttäjäpäätelaitteen ja verkon välillä, jolloin verkkoon ei kohdistu ylimääräistä signalointikuormaa.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin edullisten 5 suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten liitettyihin piirroksiin, joista: kuvio 1 havainnollistaa PoC-verkkojärjestelyn peruskonseptia; kuvio 2 havainnollistaa PoC-verkkotoimintoja yksityiskohtaisemmin GSM/GPRS-verkon yhteydessä; kuvio 3 on vuokaavio, joka havainnollistaa keksinnön erilaisia suori-10 tusmuotoja; ja kuvio 4 on yksinkertaistettu lohkokaavio keksinnön mukaisesta tilaajalaitteesta UT.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Nyt esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa mihin tahansa paketti-15 välitteiseen solukkoverkkoon, ja se on erityisen edullinen solukkojärjestelmissä, jotka perustuvat GPRS-tyyppiseen pakettiradiopalveluun. Lisäksi keksintöä voidaan soveltaa myös järjestelmissä, joissa osa datansiirrosta, esimerkiksi PoC-viestintäjärjestelmän tiedonsiirto, tapahtuu piirikytkentäisen yhteyden välityksellä. Alla olevat edulliset suoritusmuodot kuvataan käyttäen GSM/UMTS -20 järjestelmien GPRS-pakettiradiopalvelun yli kuljetettavaa PoC-palvelua esimerkkeinä rajoittamatta keksintöä pelkästään näihin järjestelmiin. Lisäksi IP-puhe (Voice over IP; VoIP) on mainittu ainoastaan esimerkkinä IP-pohjaisesta puheviestintämenetelmistä, jotka ovat sovellettavissa järjestelmään.

Kuvio 1 havainnollistaa PoC-verkkojärjestelyn yleiskonseptia. Ku-25 viossa 1 on matkaviestinverkon päälle toteutettu pakettipohjainen ryhmävies-tintäjärjestelmä 100, jossa ohjaustason toiminnot CPF (Control Plane Functions) ja käyttäjätason toiminnot UPF (User Plane Functions) on eriytetty toisistaan. Alla oleva matkaviestinverkko käsittää runkoverkon CN (Core Network) ja radiopääsyverkon RAN (Radio Access Network) radioyhteyden tarjoamiseksi 30 käyttäjäpäätelaitteille UT1 - UT3 (User Terminal). Solukkoverkko voi perustua mihin tahansa toisen, kolmannen, tai sen jälkeisen sukupolven matkaviestinverkkoon, kuten GSM/GPRS-verkkoon tai UMTS (3GPP) -verkkoon. Radio-pääsyverkko RAN voidaan myös toteuttaa langattomana lähiverkkona WLAN. PoC-verkkojärjestelyn alla käytettävän langattoman verkon tyyppi ja rakenne ei 35 kuitenkaan sinänsä ole olennainen PoC-palvelun toteutuksen kannalta, kun- 5 hän pakettidatayhteys on käytettävissä langattomalle verkolle langattoman verkon kautta. Näin ollen PoC-palvelun kantopalveluna voidaan käyttää mitä tahansa pakettivälitteistä langatonta verkkoa.

Termillä ’’ryhmä” viitataan tässä yhteydessä mihin tahansa kaksi tai 5 useampia käyttäjiä käsittävään loogiseen ryhmään, jotka voivat osallistua samaan ryhmäviestintään, esim. puhepuheluun. PMR-järjestelmissä viestintäryh-män jäsenet kuuluvat usein samaan organisaatioon, mutta yleisissä matkaviestinverkoissa, kuten PoC-palvelussa, myös yksityishenkilöt voivat perustaa omia viestintäryhmiään. Yksi käyttäjä voi luonnollisesti olla useamman kuin yh-10 den viestintäryhmän jäsen.

Ryhmäviestintäjärjestelmä 100 voidaan toteuttaa yhden tai useamman palvelimen käsittämänä palvelinjärjestelmänä. Palvelinjärjestelmään suunnattu tilaajaviestintä tyypillisesti reititetään välityspalvelimen (proxy) kautta, koska PoC-palvelu ei tyypillisesti mahdollista vertaisviestintää (peer-to-15 peer) päätelaitteiden ja palvelimeen välillä. Käsitteellisesti ryhmäviestintäpal-velinjärjestelmä voi käsittää ohjaustason toiminnot CPF ja käyttäjätason toiminnot UPF, jotka tarjoavat pakettimoodipalvelinsovellukset, jotka kommunikoivat käyttäjäpäätelaitteiden UT ryhmäviestintäasiakassovelluksen (-sten) kanssa viestintäverkon tarjoamien IP-yhteyksien kautta. Tähän viestintään kuuluu sig-20 nalointipaketteja ja ääni- tai dataviestintäpaketteja.

Käyttäjätason toiminnon (-tojen) UPF tehtävänä on data- tai äänipa-kettien jakaminen käyttäjäpäätelaitteille niiden ryhmäjäsenyyksien ja muiden asetusten mukaisesti. UPF lähettää edelleen liikennettä ainoastaan CPF:n ohjelmoimien validien yhteyksien välillä. Puheviestintä voi perustua VoIP- ja/tai 25 RTP-protokollaan (Real Time Protocol). Tulisi huomioida, että data- tai puheliikenteeseen liittyvä käyttäjätason toiminta ei ole olennaista nyt esillä olevalle keksinnölle. Tyypillisesti perustoimintaan kuitenkin kuuluu, että kaikki data- tai puhepaketit lähettävältä käyttäjältä reititetään UPF:lle, joka sitten toimittaa pa-kettiliikenteen kaikille ryhmän vastaanottaville käyttäjille käyttäen sopivaa tek-30 nilkkaa, kuten joukkolevitystä (multicasting) tai monitäsmälähetystä (multi-unicasting).

CPF-toimintaan kuuluu ryhmäviestinnän ohjaustason hallinta. Tähän voi kuulua esimerkiksi käyttäjäaktiviteetin hallinta ja loogisten käyttäjätason yhteyksien luominen ja poistaminen käyttäen sopivaa ohjausprotokollaa, kuten 35 esimerkiksi SIP:iä (Session Initiation Protocol). Käyttäjä voi myös suorittaa ryhmä liittymistä ja ryhmästä poistumista CPF:llä käyttäen ohjaussignalointia, 6 esim. SIP-protokollaa. CPF myös suorittaa käyttäjärekisteröintiä ja autentikoin-tia.

Ryhmäviestintäpalvelinjärjestelmään 100 voi myös kuulua tilaaja-ja ryhmähallintatoiminto SGMF (Subscriber and Group Management Function) ti-5 laaja- ja ryhmädatan hallinnoimiseksi. Se voi myös tarjota erityisiä työkaluja ja rajapintoja, joita tarvitaan tilaaja- ja ryhmäprovisiointiin. Järjestelmä 100 voi myös sisältää rekisterin REG kaiken provisioidun datan tallentamiseksi ryhmä-viestintäjärjestelmässä.

Ryhmäviestintäpalvelinjärjestelmään 100 voi lisäksi kuulua läsnäolo-10 palvelutoiminnallisuus (PresS), jota voidaan tarjota infrastruktuuripuolella läs-näolopalvelimen PS toimesta. Käyttäjäpäätelaitteet puolestaan käsittävät läs-näoloasiakassovellukset. Tyypillisesti läsnäolopalvelua voidaan pitää kotiym-päristöpalveluna, jossa kotiympäristö hallitsee käyttäjien laitteiden läsnäoloin-formaatiota, palveluita ja palvelumediaa, jopa verkkovierailtaessa. Läsnäoloin-15 formaatio on joukko attribuutteja, jotka määrittävät läsnäoloinformaation tarjoajien senhetkisiä ominaisuuksia, kuten tila tai vaihtoehtoinen viestintäosoite. Käyttäjän laitteen läsnäoloinformaatiota voidaan toimittaa viestintäryhmän muihin käyttäjälaitteisiin.

Kuvio 2 havainnollistaa yllä mainittuja toimintoja yksityiskohtaisem-20 min GSM/GPRS-verkon yhteydessä. Kuviossa 2 esitetään vain joitakin GSM/GPRS-verkkoon kuuluvia verkkoelementtejä. GSM/GPRS-verkko käsittää myös lukuisan joukon muita verkkoelementtejä, joiden kuvaaminen keksinnön ymmärtämisen kannalta ei tässä yhteydessä ole tarpeen.

Kuviossa 2 kuvataan ainoastaan kaksi GSM-verkon radiopääsyverk-25 koa RAN1 ja RAN2 (Radio Access Network). Jokainen radiopääsyverkko käsittää ainakin yhden tukiasemaohjaimen BSC (Base Station Controller) ja kuhunkin tukiasemaohjaimeen BSC kytkettyjä tyypillisesti useita tukiasemia BTS (Base Transceiver Station), missä tukiasemaohjain BSC kontrolloi jokaisen siihen kytketyn tukiaseman BTS radiotaajuuksia ja kanavia. Matkaviestinverkon käyt-30 täjäpäätelaitteet UT (User Terminal) on kytketty ainakin yhteen tukiasemaan BTS radiotaajuuskanavan kautta.

Tukiasemaohjaimet BSC on puolestaan liitetty sekä piirikytkentäiseen (CS; circuit-switched) GSM-runkoverkkoon että pakettivälitteiseen (PS; packet-switched) GPRS-verkkoon, joista vain jälkimmäistä kuvataan tässä yh-35 teydessä tarkemmin. Pakettivälitteistä yhteyttä varten BSC on lisäksi kytketty pakettiohjausyksikköön (PCU; Packet Control Unit). PCU on kytketty palvelu- 7 solmuun SGSN (Serving GPRS Support Node) Gb-rajapinnan kautta kantopo-lun ja signalointirajapinnan tarjoamiseksi PCU:n ja SGSN:n välillä. Kun PCU vastaanottaa käyttäjäpäätelaitteelle UT tarkoitettuja datapaketteja, PCU tallentaa vastaanotetun datan käyttäjä/BTS-spesifiseen puskuriin PCU:ssa. Sitten 5 PCU välittää datan käyttäjäpäätelaitteelle UT hakemalla tallennettujen datapakettien datan puskurista ja välittämällä datapaketit UT:lle BSC:n ja lähde -BTS:n kautta. Jos PCU on hylännyt joitakin käyttäjäpäätelaitteelle UT tarkoitettuja datapaketteja, PCU pyytää SGSN:ää lähettämään nämä paketit uudestaan.

10 Palvelusolmujen SGSN lisäksi GPRS-järjestelmä voi käsittää useita yhdyskäytäväsolmuja GGSN (Gateway GPRS Support Node). Yhteen yhdys-käytäväsolmuun GGSN on tyypillisesti kytketty useita palvelusolmuja SGSN. Molemmat solmut SGSN ja GGSN toimivat matkaviestimen liikkuvuutta tukevina reitittiminä, jotka ohjaavat matkaviestinjärjestelmää ja reitittävät datapaket-15 teja matkaviestimiin niiden sijainnista ja käytetystä protokollasta riippumatta. Palvelusolmu SGSN on radioverkon UTRAN kautta yhteydessä käyttäjä päätelaitteeseen UT. Palvelusolmun SGSN tehtävänä on havaita pakettiradioyhteyk-siin kykenevät matkaviestimet palvelualueellaan, lähettää ja vastaanottaa datapaketteja kyseisiltä matkaviestimiltä sekä seurata matkaviestimien sijaintia pal-20 velualueellaan. Pakettiradiopalveluihin liittyvät ja tilaajaspesifistä pakettidata-protokollasisältöä käsittävät tietueet tallennetaan myös kotitilaajapalvelimeen HSS (Home Subscriber Server).

Yhdyskäytäväsolmu GGSN toimii yhdyskäytävänä GPRS-pakettira-diojärjestelmän ja ulkoisen dataverkon PDN (Packet Data Network) välillä. Ul-25 koisia dataverkkoja voivat olla esimerkiksi Internet, X.25-verkko tai yksityinen lähiverkko. GGSN voi myös olla kytketty suoraan yksityiseen yritysverkkoon tai isäntään, kuten kuvion 2 tapauksessa SIP-välityspalvelimen (SIP proxy) kautta PoC-viestintäpalvelinjärjestelmään. Yhdyskäytäväsolmun GGSN ja palvelusolmun SGSN välillä siirrettävät datapaketit ovat aina GTP-protokollan (Gateway 30 Tunneling Protocol) mukaisesti kapseloituja. Yhdyskäytäväsolmu GGSN sisältää myös matkaviestinten PDP-osoitteet (Packet Data Protocol) ja reititysinfor-maation, eli SGSN-osoitteet. Reititystietoa käytetään siten datapakettien linkittämiseen ulkoisen dataverkon ja palvelusolmun SGSN välillä. Yhdyskäytävä-solmun GGSN ja palvelusolmun SGSN välinen verkko on IP-protokollaa 35 (IPv4/IPv6, Internet Protocol, versio 4/6) käyttävä verkko.

8

Sinänsä tunnettu GSM/GPRS-verkko tarjoaa siten IP-pohjaisen viestintäinfrastruktuurin, jonka päällä PoC-palvelu toteutetaan PoC-ryhmävies-tintäpalvelinjärjestelmän ja käyttäjäpäätelaitteissa sijaitsevien PoC-asiakasso-vellusten välisenä datansiirtona. GGSN on liitetty SlP-välityspalvelimen kautta 5 PoC-ryhmäviestintäpalvelinjärjestelmään, missä SIP-välityspalvelin reitittää VolP-paketteja käyttäjäpäätelaitteiden UT ja PoC-ryhmäviestintäpalvelinjärjes-telmän välillä.

Nyt, käyttäjäpäätelaitteen UT toimiessa ja liikkuessa matkaviestin-järjestelmässä, se voi kokea heikennystä radiotaajuussignaaliolosuhteissa tai 10 verkkokuormitusolosuhteissa ensimmäisen (eli palvelevan) tukiaseman BTS1 tarjoamien viestintäpalveluiden suhteen. Seurauksena UT voi havaita tarpeen solun uudelleenvalinnalle, Solun uudelleenvalintaprosessi tyypillisesti aloitetaan, kun ainakin yksi signaalilaatua mittaava parametri putoaa ennalta määritetyn kynnysarvon alle, eli joko radiosignaali on liian heikko tai se sisältää olen-15 naisen kohinakomponentin. Solun uudelleenvalinnan aikana UT päättää hylätä ensimmäisen solun ja siirtyä toisen tukiaseman BTS2 palvelemaan toiseen (eli naapurin tai kohteen) soluun.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti nyt, ennen radiolinkin muodostamista toiselle tukiasemalle BTS2 ja solunpäivitysviestin lähettämistä 20 SGSN:lle, käyttäjäpäätelaite, edullisesti sen radioresurssienhallintaosa (RRM), tarkastaa, onko PoC-palvelu aktiivinen ja onko aktiivista PoC-puheyksikön siirtoa joko yläsuuntaan (UL; uplink) tai alasuuntaan (DL; downlink). Jos käyttäjä-päätelaite UT havaitsee, että käynnissä on aktiivinen PoC-puheyksikön siirto, se muokkaa tilapäisesti solun uudelleenvalintaprosessin Hipaisevaa kynnysar-25 voa alempaan arvoon ja näin ollen viivyttää solunvalintaa. Kun palvelevan solun ja kohdesolun välisen radiosignaalitason sallittua poikkeamaa kasvatetaan useilla desibeleillä (dB), solun uudelleenvalintaprosessia ei aloiteta vielä, ja aktiivinen PoC-puheyksikön siirto voidaan edullisesti suorittaa loppuun.

Solunvaihtoa edullisesti viivästytetään kunnes PoC-puheyksikkö on 30 onnistuneesti siirretty joko yläsuunnassa tai alasuunnassa. Seuraavaksi voidaan lähettää kanavapyyntöviesti toiselle tukiasemalle BTS2 ja solun uudelleenvalintaprosessi voidaan aloittaa ilman mitään ei-toivottua siirron katkeamisia ja datan katoamisia PoC-palvelussa.

Voi kuitenkin tapahtua tilanne, jossa aktiivinen PoC-puheyksikön 35 siirto kestää pitkän aikaa ja/tai käyttäjäpäätelaitteen UT ja ensimmäisen tukiaseman BTS1 välisen radiolinkkisignaalin signaalitaso heikkenee hyvin nope- 9 asti. Tämänkaltaista tilannetta varten käyttäjäpäätelaitteessa edullisesti toteutetaan liipaisin, jolloin liipaisin pakottaa solun uudelleenvalintaprosessin alkamaan ennen kuin ensimmäisen tukiaseman BTS1 signaalitaso muuttuu liian heikoksi. Sen mukaisesti liipaisimen toiminta mahdollistetaan liipaisinparamet-5 rillä, joka mittaa signaalinlaatua. Liipaisinparametrillä on myös tietty (toinen) kynnysarvo ja kun signaalin laatu putoaa tämän arvon alle, liipaisin aktivoidaan. Liipaisinparametrikynnysarvo on luonnollisesti matalampi arvo kuin yllä mainittu kynnysarvo solun uudelleenvalintaprosessin aloittamiseksi.

Erään suoritusmuodon mukaisesti liipaisinparametri voidaan myös 10 toteuttaa ajastimena. Niinpä, kun käyttäjäpäätelaite UT estää kanavapyyntö-viestin lähetyksen, ajastin käynnistetään ja vaikka PoC-puheyksikön siirto on edelleen aktiivinen ajastimen umpeutuessa, ajastin mahdollistaa liipaisimen poiskytkemisen, ja solun uudelleenvalintaprosessi pakotetaan alkamaan.

Sen jälkeen kun aktiivinen PoC-puheyksikön siirto on suoritettu lop-15 puun tai liipaisin on pakotettu aloittamaan solun uudelleenvalintaprosessin, käyttäjäpäätelaite UT muuttaa uudelleen solun uudelleenvalintaprosessin aikaansaavaa kynnysarvoa takaisin oletusarvoon.

Erään suoritusmuodon mukaisesti solun uudelleenvalintaprosessin lykkääminen ei välttämättä vaadi kynnysarvojen muuttamista. Lykkääminen 20 voidaan suorittaa esim. niin, että havaittaessa tarve solun uudelleenvalinnalle, jos käyttäjäpäätelaite UT havaitsee, että käynnissä on aktiivinen PoC-puheyksikön siirto, se estää kanavapyyntöviestin lähettämisen toiselle tukiasemalle BTS2 ja näin ollen viivyttää solun vaihtoa. Solun uudelleenvalintaprosessin aloittamista viivästytetään kunnes aktiivinen PoC-puheyksikön siirto on suori-25 tettu loppuun tai liipaisin pakotetaan aloittamaan prosessi.

Keksinnön suoritusmuodon mukaista prosessia voidaan kutsua ’’viivästytetyksi solun uudelleenvalinnaksi PoC:lle”, eli DCRP (Delayed Cell Reselection for PoC). Kuten yllä olevasta on ilmeistä, DCRP tarjoaa huomattavan e-dun siinä, että PoC-palvelussa vältetään useimmissa tapauksissa kokonaan 30 siirron katkeamiset ja datan katoamiset. Joissakin harvoissa tapauksissa puhe-yksiköt voivat kestää riittävän kauan niin, että liipaisimen ohjaama pakotettu solun uudelleenvalintaprosessi leikkaa osan PoC-datapaketeista, mutta todennäköisyys tämänkaltaiselle tapahtumalle on erittäin pieni. Toisaalta, liipaisin-prosessi varmistaa, että solunvaihtoa ei viivästytetä liian kauan siten, että pal-35 velevan solun signaalinvoimakkuus tulisi liian heikoksi ja näin tarpeettomasti heikentäisi palvelun laatua.

10

Kannattaa huomioida, että DCRP voidaan toteuttaa kokonaan käyt-täjäpäätelaitteessa, päätelaitteen radioresurssienhallintaa (RRM) ohjaavana sovelluksena tai piirteenä, ja se näin ollen on näkymätön verkolle. Niinpä DCRP ei vaadi mitään standardoitua verkko-operaatiota tai monimutkaista to-5 teutusta verkkoelementeissä. Täten DCRP ei vaadi mitään signalointia käyttä-jäpäätelaitteen ja verkon välillä, jolloin verkkoon ei kohdistu ylimääräistä signa-lointikuormaa.

Kun aktiivinen PoC-siirto on päätetty tai solun uudelleenvalintapro-sessi on pakotettu alkamaan ja mahdollisesti muokattu kynnysarvo on asetettu 10 oletusarvoon, solun uudelleenvalintaprosessi voi jatkua ennalta tunnetun prosessin mukaisesti. Niinpä tunnetussa matkaviestimen avustamassa solunvaih-toprosessissa (MACC) käyttäjäpäätelaite UT lähettää kanavapyyntöviestin (Channel Request) toiselle tukiasemalle BTS2 ja muodostaa langattoman vies-tintälinkin BTS2:n kanssa. Käyttäjäpäätelaite UT, lähettäessään kanavapyyntö-15 viestin, välittää solunpäivitysviestin (Cell Update) SGSN:lle toisen tukiaseman BTS2 kautta. SGSN havaitsee solunpäivitysviestin perusteella, että käyttäjä-päätelaite UT on aloittanut solun uudelleenvalinnan ja välittää FLUSH_LL -viestin PCU:lle, joka tyhjentää (flush) käyttäjä/BTS1 -spesifisen puskurin. Lisäksi PCU, vasteena FLUSH_LL -viestin vastaanottamiselle, ohjaa ensim-20 mäistä tukiasemaa BTS1 lopettamaan datan lähetyksen käyttäjäpäätelaitteelle UT ja myös päättämään viestintäresurssien allokoimisen käyttäjäpäätelaitteelle UT.

PCU kuittaa FLUSH_LL -viestin vastaanottamisen välittämällä FLUSH_LL_ACK -viestin SGSN:lle, joka puolestaan lähettää uudelleen mah-25 dolliset PCU:lle välitetyt paketit, joita ei ole vastaanotettu käyttäjäpäätelaittees-sa UT, eli PCU:n käyttäjä/BTS1 -spesifiseen puskuriin tallennetut ja FLUSH_LL -viestin mukaan poistetut datapaketit. Sitten PCU tallentaa uudel-leenlähetetyt datapaketit käyttäjä/BTS1 -spesifiseen puskuriin seuraavaa siirtoa varten käyttäjäpäätelaitteelle UT BTS2:n kautta.

30 Yllä kuvattu aiemmin tunnettu kanavapyynnön lähettämisestä toisel le tukiasemalle BTS2 alkava solun uudelleenvalintaprosessi on ainoastaan yksi esimerkki siitä, kuinka solun vaihto voidaan suorittaa ja on sellaisenaan nyt esillä olevan keksinnön alueen ulkopuolella. Alan ammattilainen ymmärtää, että on useita tapoja toteuttaa matkaviestimen avustamassa solunvaihtoproses-35 sissa tarvittavat toiminnot ja että todellinen datansiirto on aina riippuvainen verkosta.

11 DCRP:n vaiheita on edelleen havainnollistettu viitaten kuvion 3 vuo-kaavioon. Käyttäjäpäätelaite UT ensin havaitsee tarpeen solun uudelleenvalinnalle (300), esim. heikon signaalinvoimakkuuden takia. Sitten käyttäjäpäätelaite UT tarkastaa, onko aktiivista PoC-puheyksikön siirtoa joko yläsuuntaan tai 5 alasuuntaan (302). Jos aktiivista PoC-puheyksikön siirtoa ei havaita, käyttäjä-päätelaite UT muodostaa yhteyden kohdesolun tukiasemalle (312), esimerkiksi lähettämällä kanavapyyntöviestin BTS2:lle. Jos käyttäjäpäätelaite UT kuitenkin havaitsee aktiivisen PoC-puheyksikön siirron, se viivyttää solunvaihtoa (304), esimerkiksi laajentamalla sallittavaa radiosignaalin poikkeamatasoa tai estä-10 mällä kanavapyyntöviestin lähettämisen.

Kun solun vaihtoviive on asetettu, käyttäjäpäätelaite UT aloittaa jatkuvasti monitoroida (306) liipaisinparametriä, joka mittaa signaalin laatua suhteessa kynnysarvoon, joka pakottaa solun uudelleenvalintaprosessin alkamaan. Käyttäjäpäätelaite UT myös jatkuvasti tarkastaa, onko aktiivinen PoC-15 puheyksikön siirto päätetty (308). Jos aktiivista PoC-puheyksikön siirtoa ei enää ole, käyttäjäpäätelaite voi muodostaa yhteyden kohdesolun tukiasemaan (312). Jos käyttäjäpäätelaite UT kuitenkin havaitsee, että PoC-puheyksikön siirto on edelleen aktiivinen, käyttäjäpäätelaite UT tarkastaa, onko signaalin laadun vallitseva liipaisinparametriarvo alempi kuin solun uudelleenvalintapro-20 sessin alkamisen pakottava kynnysarvo (310). Jos vallitseva liipaisinparametriarvo on pienempi kuin kynnysarvo, eli signaalista on tullut liian heikko, solun uudelleenvalintaprosessi pakotetaan alkamaan ja käyttäjäpäätelaite muodostaa yhteyden kohdesolun tukiasemaan (312). Uudelleen, jos vallitseva liipaisinparametriarvo on edelleen suurempi kuin kynnysarvo, käyttäjäpäätelaite jatkaa 25 liipaisinparametriarvon monitoroimista (306).

Yllä olevaa prosessia siis suoritetaan ja tarvittaessa toistetaan niin kauan kunnes mahdollinen PoC-puheyksikön siirto on päätetty tai solun uudelleenvalintaprosessi pakotetaan alkamaan. Jos solun uudelleenvalintaprosessia on viivästetty laajentamalla sallittavaa radiosignaalin poikkeamatasoa, poikke-30 ama-arvo voidaan tämän jälkeen asettaa uudelleen oletusarvoksi. Solun uudelleenvalintaprosessia jatketaan (314) sitten esimerkiksi yllä kuvatulla tavalla.

Kun aktiivisen PoC-puheyksikön siirto on päätetty, signaalin laatu voi olla parantunut, jolloin solun uudelleenvalintaprosessia ei lainkaan tarvita. Eräässä suoritusmuodossa ennen nykyistä vaihetta 312 voi olla lisätä rkastus-35 vaihe sen määrittämiseksi, tarvitaanko solun uudelleenvalintaprosessia PoC-puheyksikön siirron päättämisen jälkeen. Jos signaalin laatu on edelleen heik- 12 ko, prosessi voi jatkaa nykyiseen vaiheeseen 312. Vaihtoehtoisesti, jos signaalin laatu ei enää edellytä solun uudelleenvalintaa, solun uudelleenvalinta peruutetaan. Tällä suoritusmuodolla on mahdollista välttää lyhytkestoisista signaalin laadun heikennyksistä aiheutuvat solun vaihdot.

5 Keksintöä on kuvattu käyttäen PoC-palvelua esimerkkinä. Alan am mattimies ymmärtää, että keksinnön perusidea, eli viivästytetty solun vaihto, on sovellettavissa mihin tahansa muuhun sovellukseen tai palveluun, jossa on toivottavaa välttää keskeytykset pakettidatan siirrossa solun vaihdon takia. Esimerkkejä tämänkaltaisista sovelluksista ovat erilaiset multimediasuoratoistoso-10 vellukset, joissa esim. audio- ja videotiedostoja lähetetään ja vastaanottaja aloittaa datan toistamisen ennen kuin kaikki lähetetty data on vastaanotettu. Koska datan lähetys ja toisto on edullisesti niin reaaliaikaista kuin mahdollista, suoratoistosovellukset eivät tyypillisesti tarjoa mitään palautekanavaa kadonneista tai viallisista paketeista informoimiseksi. Näin ollen myös suoratoistoso-15 velluksissa on ratkaisevan tärkeää, että solun uudelleenvalintaprosessi aiheuttaa niin vähän keskeytyksiä pakettidatan siirtoon kuin mahdollista. Viivästytetty solun vaihto on sovellettavissa mihin tahansa värinäsensitiviiseen palveluun tai RTP/UDP (real-time transport protocol/user datagram protocol) -siirtoa käyttävään palveluun. Eräitä muita esimerkkejä tämänkaltaisista palveluista 20 ovat VoIP (voice over internet protocol), videojakaminen ja videopuhelin.

Esimerkkiä mahdollisesta tilaajalaitteen UT toteutuksesta on havainnollistettu kuviossa 4 esitetyssä yksinkertaistetussa lohkokaaviossa. Tilaajalaite UT käsittää RF-osan, joka sisältää lähetinvastaanottimen Tx/Rx radiotaa-juusviestinnän järjestämiseksi antennin ANT kautta verkon tukiaseman BTS 25 kanssa. Käyttöliittymävälineet UI tyypillisesti käsittävät näytön, näppäimistön, mikrofonin (pF) ja kaiuttimen (LS). Tilaajalaite UT lisäksi käsittää muistia MEM keskusprosessointiyksikössä CPU suoritettavan tietokoneohjelmakoodin tallentamiseksi. PoC-palvelun puheyksikköpyyntöjä ohjataan kytkimellä PTT (pres-sel), joka voidaan myös toteuttaa ääniaktivointina VAD (Voice Activity Detecti-30 on).

Esillä olevan keksinnön toteuttamiseksi tilaajalaite UT edullisesti käsittää välineet piirikytkentäisen yhteyden ja pakettivälitteisen yhteyden muodostamiseksi solukkojärjestelmän kautta; mainittua solukkoverkon pakettiradio-palvelua kantopalveluna käyttävä sovelluksen; välineet solun vaihdon tarpeen 35 havaitsemiseksi; välineet sen tarkastamiseksi, onko mainitussa sovelluksessa aktiivista datapaketin siirtoa; ja välineet solun uudelleenvalinnan alkamisen vii- 13 västyttämiseksi siten, että onnistuneen datapaketin lähettämisen todennäköisyys kasvaa.

Tulisi ymmärtää, että kuviossa 4 havainnollistetut lohkot ovat toiminnallisia lohkoja, jotka voidaan toteuttaa useilla erilaisilla piirikonfiguraatioilla.

5 Esimerkiksi CPU:n toiminnot voi olla hajautettuna useille yksiköille. Nyt esillä olevan keksinnön toiminta liittyy pääosin UT:n CPU-osaan ja peruskeksintö voidaan toteuttaa esimerkiksi UT:n ohjausohjelman ohjelmamuutoksina. Keksintö toteutetaan edullisesti ohjelmamuokkauksena käyttäjäpäätelaitteen radio-resurssien hallintajärjestelmään (RRM), joko suoraan tai erillisenä RRM:n toi-10 mintaa ohjaavana ohjelmana. RRM on ohjelmalla toteutettu signalointiprotokol-laentiteetti, joka ohjaa käyttäjäpäätelaitteen UT ja tukiaseman BTS välisen ra-diokantopalvelun radioresurssien hallintaa.

Tulisi ymmärtää, että nyt esillä oleva keksintö ei ole tarkoitettu rajattavaksi matkaviestimiin ja matkaviestinjärjestelmiin, vaan päätelaite voi olla mi-15 kä tahansa puheviestintäkyvyt omaava päätelaite. Käyttäjäpäätelaite voi olla esimerkiksi päätelaite (kuten henkilökohtainen tietokone PC), jolla on Internet-pääsy ja VolP-kyky ääniviestintää varten Internetin yli.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnöllinen konsepti voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-20 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (15)

1. Menetelmä solun uudelleenvalitsemisen suorittamiseksi solukko-verkon käyttäjäpäätelaitteessa, joka käyttäjäpäätelaite sisältää sovelluksen, joka käyttää solukkoverkon pakettiradiopalvelua kantopalveluna, joka menetel- 5 mä käsittää: havaitaan (300) tarve solun vaihdolle mainitussa käyttäjäpäätelaitteessa, tarkastetaan (302), onko aktiivista datapaketin siirtoa; ja vasteena aktiivisen datapaketin siirron havaitsemiselle, viivästyte- 10 tään (304) solun uudelleenvalinnan alkamista siten, että onnistuneen datapaketin siirron todennäköisyys kasvaa, tunnettu siitä, että käyttäjäpäätelaitteessa viivästytetään radiokanavaa pyytävän viestin lähettämistä kohdesolun tukiasemalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että viivästytetään solun uudelleenvalinnan alkamista tilapäisesti laajentamalla palvelevan solun ja kohdesolun välisen radiosignaalitason sallittavaa poikkeamaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että viivästytetään solun uudelleenvalinnan alkamista tilapäisesti estämällä radiokanavaa pyytävän viestin lähettäminen kohdesolun tukiasemalle.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 monitoroidaan (306) radiosignaalin laatua mittavaa liipaisinparamet- riarvoa ennalta määritetyn solun uudelleenvalinnan kynnysarvon suhteen; ja vasteena sille, että vallitseva liipaisinparametrin arvo on pienempi kuin kynnysarvo aktiivisen datapakettisiirron aikana, pakotetaan (312) solun uudelleenvalintaprosessi alkamaan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu liipaisinparametri toteutetaan ajastimena, joka aloitetaan viivästyksen ohella, jolloin solun uudelleenvalintaprosessi pakotetaan alkamaan kun ajastin umpeutuu.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uudelleenmuokataan tilapäisesti laajennettua palvelevan solun ja kohdesolun välisen radiosignaalitason sallittava poikkeama takaisin oletusarvoon sen jälkeen kun solun uudelleenvalinta on aloitettu.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että mainittu solukkoverkon pakettiradiopalvelua kantopalveluna käyttävä sovellus on PoC-palvelu (push-to-talk-over-cellular).

8. Tilaajalaite solukkoviestintäjärjestelmää varten, joka tilaajalaite käsittää 10 välineet pakettivälitteisen yhteyden muodostamiseksi solukkovies- tintäjärjestelmän kautta; mainittua solukkoverkon pakettiradiopalvelua kantopalveluna käyttävä sovelluksen; välineet solun vaihdon tarpeen havaitsemiseksi (300); 15 välineet sen tarkastamiseksi, onko aktiivista datapaketin siirtoa (302); ja välineet solun uudelleenvalinnan alkamisen viivästyttämiseksi (304) siten, että onnistuneen datapaketin siirron todennäköisyys kasvaa, tunnet-t u siitä, että käyttäjäpäätelaite on järjestetty viivästyttämään radiokanavaa 20 pyytävän viestin lähettämistä kohdesolun tukiasemalle.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen tilaajalaite, tunnettu siitä, että mainitut välineet solun uudelleenvalinnan alkamisen viivästyttämiseksi on järjestetty laajentamaan tilapäisesti palvelevan solun ja kohdesolun 25 välisen radiosignaalitason sallittavaa poikkeamaa.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen tilaajalaite, tunnettu siitä, että mainitut välineet solun uudelleenvalinnan alkamisen viivästyttämiseksi on järjestetty estämään tilapäisesti radiokanavaa pyytävän viestin lähet-30 täminen kohdesolun tukiasemalle.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen tilaajalaite, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää välineet radiosignaalin laatua mittavan liipaisinparametriarvon moni-toroimiseksi (306) ennalta määritetyn solun uudelleenvalinnan kynnysarvon 35 suhteen; ja välineet solun uudelleenvalintaprosessin aloittamisen pakottamiseksi (312) aktiivisen datapakettisiirron aikana, jos vallitseva liipaisinparametrin arvo muuttuu pienemmäksi kuin kynnysarvo.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tilaajalaite, tunnettu siitä, 5 että mainittu liipaisinparametri toteutetaan ajastimena, joka on järjestetty aloitettavaksi viivästyksen ohella, jolloin solun uudelleenvalintaprosessin aloittamisen pakottavat välineet aktivoidaan ajastimen umpeutuessa.

13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen tilaajalaite, tunnettu siitä, 10 että mainitut välineet solun uudelleenvalinnan alkamisen viivästyttämi-seksi on järjestetty uudelleenmuokkaamaan tilapäisesti laajennettua palvelevan solun ja kohdesolun välisen radiosignaalitason sallittava poikkeama takaisin oletusarvoon sen jälkeen kun solun uudelleenvalinta on aloitettu.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 8-13 mukainen tilaajalaite, tun nettu siitä, että mainitut välineet on toteutettu tietokoneohjelmana, joka on järjestetty toiminnalliseen yhteyteen tilaajalaitteen radioresurssienhallintaentiteetin (RRM) kanssa.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 8-14 mukainen tilaajalaite, tun nettu siitä, että mainittu solukkoverkon pakettiradiopalvelua kantopalveluna käyttävä sovellus on PoC-palvelu (push-to-talk-over-cellular).