JP3248724B2 - セル式無線システムにおけるパケットデータ転送 - Google Patents

セル式無線システムにおけるパケットデータ転送

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JP3248724B2 JP50593994A JP50593994A JP3248724B2 JP 3248724 B2 JP3248724 B2 JP 3248724B2 JP 50593994 A JP50593994 A JP 50593994A JP 50593994 A JP50593994 A JP 50593994A JP 3248724 B2 JP3248724 B2 JP 3248724B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、デジタルセル式無線システムにおけるパケ
ットデータの転送に関する。
先行技術 進歩したデジタルセル式システムは、一般に、データ
用途のための回路スイッチ式データチャンネルを提供す
る。良く知られたように、回路スイッチ式接続は非常に
確立し難いものである。更に、接続が解除されるまで、
システム容量の少なくとも１つのトラヒックチャンネル
をその回路スイッチ式接続に割り当てねばならない。こ
れらの理由で、回路スイッチ式のデータ接続は、システ
ムの１つの転送チャンネルの転送容量を比較的長時間に
わたって連続して必要とするような用途に主として適し
ている。転送用の回路スイッチ式チャンネルの割り当て
は、システムに適した用途の典型例である。
多くのデータ用途には、ランダムに生じる低い転送需
要と、（仮想）転送接続を連続的に開いた状態に保つ必
要性とが含まれる。回路スイッチ式接続はこのような目
的には適していない。というのは、セル式システムのリ
ソースが不当に予約され、それ故、サービスの実施が高
価なものになり過ぎるからである。
又、進歩したデジタルセル式システムは、短いメッセ
ージのサービスも備えている。短いメッセージは、デー
タサービスにおいて、少量のデータを転送するのに使用
される。例えば、GSMシステムでは、短いメッセージの
送信は、従来のセル設定手順に類似しており、即ち非常
に困難な信号事象である。それ故、経済的なデータ接続
の確立への短いメッセージの適用が制限される。
データ用に実施された公知のパケットスイッチ式無線
システムがある。このようなシステムは、データ接続用
として個別ネットワーク資本を必要とする。このような
近代的なセル式システムは、データ用途に有用な機能を
備えているので、これらの機能を用いて経済的なデータ
接続を形成するのが効果的である。
発明の要旨 本発明の目的は、デジタルセル式システムに適用され
るものであって、公知のセル式ネットワークサービスよ
りも著しく経済的にデータ接続を与える新規なパケット
転送解決策を提供することにより、上記問題を解決する
ことである。
本発明の１つの概念は、デジタルセル式無線システム
においてユーザデータをパケット形態で転送する方法で
あって、上記システムは移動無線ステーションと無線通
信するためのベースステーションを備え、各ベースステ
ーションは全ての移動無線ステーションにより共有され
た少なくとも１つの組織チャンネルを含むものであり、
上記ベースステーションから移動ステーションへページ
を送り、上記移動ステーションからベースステーション
へ接続要求を送り、そしてチャンネル割り当てを移動ス
テーションに送って、別のチャンネル上に実際の接続を
確立するものに係る。本発明による方法は、通常の接続
確立を生じない変更されたページングメッセージを発生
し；この変更されたメッセージにユーザデータをパケッ
ト形態で加え；そしてこの変更されたメッセージを通常
のページングメッセージとインターリーブして組織チャ
ンネルに送るという段階を含むことを特徴とする。
本発明の別の概念は、デジタルセル式無線システムの
ための移動ステーションであって、上記システムはこの
移動無線ステーションと無線通信するためのベースステ
ーションを備え、各ベースステーションは、全ての移動
無線ステーションにより共有された少なくとも１つの組
織チャンネルを含むもので、上記ベースステーションか
ら移動ステーションへページを送り、上記移動ステーシ
ョンからベースステーションへ接続要求を送り、そして
チャンネル割り当てを移動ステーションに送って、別の
チャンネル上に実際の接続を確立するというものに係
る。本発明による移動ステーションは、通常のページン
グメッセージとインターリーブして組織チャンネルに送
られるが通常の接続確立を生じない変更されたページン
グメッセージにおいてベースステーションからユーザデ
ータをパケット形態で受け取る手段を備えたことを特徴
とする。
セル式無線システムでは、固定のネットワークは、一
般に、特定の移動ステーションとの接続を確立すべきと
きには、移動認識が設けられた接続確立要求をベースス
テーションを経て特殊な組織チャンネル（制御チャンネ
ルとも称する）上に送信する。次いで、実際のスピーチ
又はデータ接続の確立が試みられる。これに対応して、
移動ステーションが接続を確立したいときは、移動ステ
ーションが接続確立要求をセル式無線システムの組織チ
ャンネルの１つに送り、その結果、システムは、実際の
信号送信が行われる専用の通話特定チャンネルを移動ス
テーションに割り当てる。特定のベースステーションの
場所（セル）内の全ての移動ステーションは、同じ共通
の組織チャンネルを使用し、それを聴取する。組織チャ
ンネルが回路スイッチ式接続として割り当てられること
は決してない。というのは、組織チャンネル上では、回
路スイッチ式接続を確立するのに必要な制御信号の送信
しか行われないからである。
本発明によりユーザデータをパケット形態で転送する
ことは、セル式無線システムの接続確立要求に指定され
た組織チャンネルに適用される既存の接続確立手順に基
づいている。従って、データ転送は回路スイッチ式接続
を必要とせず、転送されるべきデータは、標準的なメッ
セージとインターリーブされる。
本発明において、パケット転送に使用されるメッセー
ジは、メッセージの形式を変更し（適当なフィールドに
おいて）そしてデータフィールドを加えることにより標
準的なページングメッセージを変更することによって得
られる。従って、パケットメッセージの基本的な形態
は、標準的なページングメッセージと同様であり、移動
ステーションは、ページングメッセージを受け取って処
理するのと同様にそのメッセージを受け取って処理する
ことができる。これは、移動ステーション及びネットワ
ークに僅かな変更を加えるだけで本発明を実施できるよ
うにする。移動認識は、移動ステーションがそれにアド
レスされたメッセージを識別できるようにし、その後、
メッセージ形式の識別子は、受け取ったメッセージがパ
ケットメッセージであるか通常のページングメッセージ
であるかを指示する。移動ステーションは、従来のセル
式ネットワークサービスに常時アクセスできるように保
たれる一方、パケットデータを受け取る準備が常にでき
ている。パケット転送を使用しない他の移動ステーショ
ンは、それらにアドレスされたページのみに従うので、
パケット転送に気付かない。従って、本発明によるパケ
ット転送は制御チャンネルの元の動作と両立し、パケッ
ト転送を使用しないセル式ネットワークの移動ステーシ
ョンにとって透過的である。換言すれば、セル式無線ネ
ットワークは、制御チャンネル上のデータ転送が従来の
機能と並列にデータ転送する新たな方法をもたらすこと
以外は、通常そうであるように動作する。「回路スイッ
チ式」接続とは異なり、組織チャンネルは特定の移動ス
テーションのデータ転送には割り当てられず、多数の移
動ステーションはデータをチャンネル上に同時に転送す
ることができる。更に、同じ組織チャンネル上で全ての
通常の接続確立信号送信も行われる。
システムの観点から、これは、組織チャンネルに、そ
れ自身の制御信号送信に充分な容量がないように負荷を
かけ、ページを待ち行列に入れるか又は拒絶することに
なることを意味する。これは、ダウンリンクトラヒック
においてパケット転送よりも制御信号送信に優先順位を
与えることにより容易に回避することができる。
要約すれば、本発明は、セル式システム内の通常の移
動ステーションに、組織チャンネルを経て送られる通常
の接続要求をデータパケットとインターリーブすること
により、セル式システムの組織チャンネル上で実現され
る付加的なパケット転送機能を設けることができるよう
にする。本発明のパケット転送は、接続要求の衝突強度
がシステムの負荷の程度と共に増加するという点のみに
おいて他の移動ステーションに対し非透過的である。換
言すれば、同じセル式システムは、本発明によるパケッ
ト転送を用いた移動ステーションと、本発明によるパケ
ット転送に気付かない移動ステーションの両方をサポー
トできる。従って、本発明によるパケット転送は、既存
の移動ステーションの動作に干渉することなく、サービ
スを与えるセル式ネットワークに追加することができ
る。本発明は、アドレスされた移動ステーションの現在
位置エリア内のみにある移動ステーションへアドレスさ
れるパケットを送信することにより、セル式ネットワー
クの従来の移動管理を利用する。接続の正確なルート決
めにより、システムがより効率的に使用される（容量が
増加される）。
図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を詳細に説
明する。
図１は、本発明による方法が適用されるセル式無線シ
ステムの一部分を概略的に示す図である。
図２は、GSMシステムにおける51のTDMAフレームの異
なるスーパーフレーム構成でTDMAチャンネル組織を示し
た図である。
図３は、GSMシステムにおける通常の接続確立手順を
示す信号図である。
図４は、本発明のデータ転送用に変更されたGSMペー
ジング要求メッセージを示す図である。
図５は、ベースステーションの構成を示す図である。
図６は、移動ステーションの構成を示す図である。
好ましい実施例の詳細な説明 本発明による方法は、デジタルTDMA（時分割マルチプ
ルアクセス）セル式無線システムの制御チャンネルに適
用できる。この方法は、全ヨーロッパデジタル移動無線
システムGSM及び他の同様のデジタルシステム、例え
ば、DCS1800及びPCN（パーソナルコミュニケーションネ
ットワーク）に適用したときに特に効果的である。以
下、本発明の好ましい実施例をGSMシステムに適用する
ものとして説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。
図１は、GSMセル式無線システムの一部分を概略的に
示している。このセル式無線システムにおいて、システ
ムによりカバーされるエリアは無線セルに分割される。
２つのベースステーションコントローラBSC1及びBSC2
は、デジタル通信リンク12によって移動交換機MSCに接
続されている。更に、ベースステーションBTS1、BTS2及
びBTS3、BTS4がデジタル通信リンク11によって各々ベー
スステーションコントローラBSC1及びBSC2に接続されて
いる。各BSC及びこれにより制御されるベースステーシ
ョンは、ベースステーションシステムBSSを形成する。
単一のベースステーションBTSの無線カバーエリアは、
通常、単一の無線セルを形成する。各ベースステーショ
ンBTS1ないしBTS4は、所定の固定数の物理的無線チャン
ネルを有する。GSMシステムの構成及び特性は、参考と
してここに取り上げるGSM仕様書に詳細に説明されてい
る。本発明にとって重要な幾つかの特徴のみについて以
下に説明する。
TDMA（時分割マルチプルアクセス）システムにおいて
は、信号（物理的チャンネル）は、論理的なチャンネル
が転送される多数のタイムスロット（GSMでは８個のタ
イムスロット）を各々含むTDMAフレームで構成される。
論理的なチャンネルは、セルに存在する移動無線ステー
ションMSとで設定されるべき通話のためのトラヒックチ
ャンネルと、セルに存在する移動無線ステーションMSと
信号通信するための制御チャンネルとを備えている。GS
Mシステムでは、１つのスーパーフレームが51又は26のT
DMAフレームより成る。図２は、ベースステーションBTS
から移動無線ステーションMS（移動電話のような）への
送信方向（ダウンリンク）と、移動無線ステーションMS
からベースステーションBTSへの逆方向（アップリン
ク）とにおいて無線経路を経て使用される種々の種類の
制御チャンネルスーパーフレームを示している。
本発明にとって重要な論理チャンネルは、共通制御チ
ャンネルCCCHを備えている。ページングにおいて、固定
のネットワークは移動ステーションMSのページングを行
い、ネットワークにコンタクトするようにMSに警告す
る。このため、MSCは、ベースステーションシステムBSS
に、ページングチャンネルPCHにページを送信するよう
に指令し、このチャンネルはCCCHチャンネルの１つであ
る。移動ステーションMSがページを受け取るか又は通話
を開始しようとするときには、移動ステーションは、こ
れもCCCHチャンネルの１つであるランダムアクセスチャ
ンネルRACHに接続要求を送る。この接続要求に応答し
て、ベースステーションシステムBSSは、アクセス許可
チャンネルAGCHにチャンネル割り当てを送る。
図３は、ベースステーションシステムBSSが移動加入
者ステーションMSのページングを行うときに無線経路を
経て転送されるメッセージを示している。BSSは、PCHに
ページング要求メッセージを送ることによって移動ステ
ーションをページングする。ページング要求を受け取る
と、移動ステーションMSは、RACHにチャンネル要求メッ
セージを送ることにより信号チャンネルを要求する。現
在接続要求が既に送られたページング要求メッセージに
関連していることに気付かないベースステーションシス
テムBSSは、チャンネル要求メッセージを受け取ると、
即時割り当てメッセージをAGCHに送ることにより、移動
ステーションMSに対して信号チャンネル（SDCCH）を割
り当てる。SDCCHが移動ステーションMSに割り当てられ
ると、その移動ステーションはこのチャンネルにページ
ング応答メッセージを送信し、これはページング手順を
制御するVLRへと送られる。このメッセージに基づい
て、VLRは無線接続を確立し、通話制御をMSCへ転送す
る。
前進するチャンネル要求メッセージから、移動ステー
ションMSによって開始される接続の設定は、図示された
ようになり、唯一の相違は、ページング要求メッセージ
によって与えられるインパルスなしに、MSがページを送
信することである。BSSは、種々の理由で送られたチャ
ンネル要求メッセージを区別できないが、それらに対し
て常に同様に応答する。
本発明においては、上記ページングメッセージの放送
特性及びチャンネル要求メッセージのランダムアクセス
特性が、パケット転送解決策をそれらと並列に実施する
ことによって利用される。本発明のパケット転送は、い
かなる通話設定も必要とせず、元々のサービスと両立
し、セル式システムに存在する移動ステーションはこの
新たな構成に気付かない。換言すれば、本発明は、関連
する接続を確立せずに、アドレスされたデータを単一の
パケット（TDMAタイムスロット）において転送できるよ
うな実質的に原子的な（atomaric）ユーザデータ転送概
念を実施する。移動ステーションMSへのデータ転送の一
例を以下に述べる。
移動ステーションへのデータ転送において、ベースス
テーションシステムBSSは、パケット転送に対して指定
された新たなメッセージであるパケットデータページン
グ要求メッセージをPCHに送信する。メッセージのフォ
ーマットが図４に示されている。パケットデータページ
ング要求メッセージは、ページング要求メッセージと同
じ形式であるが、主として２つの点で異なる。
１）メッセージがパケットデータ転送に専用であること
がメッセージの形式により指示される。これは、制御メ
ッセージに称専用であって制御メッセージにおけるデー
タ転送を指示するのに現在使用されていないのビットパ
ターン0010011を選択することにより行われる。
２）パケットデータページング要求メッセージは、ユー
ザデータを転送するのに使用される141オクテットの余
分なフィールドを備えている。第１のオクテットはメッ
セージの長さを指示する。
移動ステーションMSは、データパケットを受け取る
と、RACHを経てベースステーションBTSにパケットデー
タチャンネル要求メッセージを送信することにより、そ
れが首尾よく受け取られたことを確認する。このメッセ
ージは、通常のチャンネル要求メッセージを変更するこ
とにより得ることはできる。
同じセル式無線システムにおいて、移動ステーション
MSからベースステーションBTSにパケットデータを転送
することもできる。これは、本発明と同日に出願された
「セル式無線システムにおいてユーザデータをパケット
形態で転送する方法（Method for the transfer of use
r data in packet format in a cellular radio syste
m）」および「パケットデータの転送方法（Method for
the transfer of packet data）」と各々題する本出願
人のFI特許出願第923667号及び第923668号に詳細に説明
されている。
図５は特定のベースステーションBTSを示している。
このBTSは、ベースバンドインターフェイス装置７を備
え、これはベースステーションをベースステーションコ
ントローラBSCからデジタルPCMリンク11へインターフェ
イスするものである。リンク11のPCMチャンネルの幾つ
かは制御チャンネルに指示され、そしてその幾つかはト
ラヒックチャンネルに指定される。PCMチャンネルの各
々から受け取ったデジタル信号（スピーチ、データ、制
御メッセージ）は、フレームユニット６においてTDMAフ
レームに挿入され、チャンネルコード化され、インター
リーブされそしてTDMAバーストとして送信され、そして
トランシーバユニット５において所望の送信キャリアに
変調され、送信フィルタ４を経て送信アンテナANTTXに
与えられる。これと対応的に、受信アンテナANTRXで受
信されたTDMA信号は、受信フィルタ４を経てトランシー
バユニット５に送られて、受信キャリアからベースバン
ドに変調される。この信号は、次いで、検出され、イン
ターリーブ解除されそしてチャンネルデコードされ、そ
してフレームユニット６においてフレームが分解され
る。この受信されたメッセージは、その後、インターフ
ェイス７を経てPCMリンク11に送られる。送られるべき
全てのメッセージは、ベースステーションコントローラ
BSCにおいて組み立てられ、そしてベースステーションB
TSを経、無線経路を経て送られる。同様に、ベースステ
ーションBTSは、無線経路から受け取った全てのメッセ
ージをベースステーションコントローラBSCへ送り、こ
こで分解される。最も単純な場合に、本発明を実施する
のに、通常のページングメッセージに加えて、パケット
データの転送に使用されるメッセージを組み立て、分解
及び処理するようなBSCのソフトウェアが必要とされる
だけである。更に、インバウンド（内向き）及びアウト
バウンド（外向き）パケットデータが、BSCとMSC（及び
ネットワークの残り部分）との間で適当なメッセージに
おいて又はその目的で割り当てられたチャンネルを経て
送信される。しかしながら、これは本発明にとって重要
ではなく、ここでは詳細に説明しない。
図６は、本発明に用いるのに適した移動無線ステーシ
ョンMSを示している。MSは、アンテナ３と、二重フィル
タ28と、受信器21と、送信器29と、合成器27とを備えて
いる。受信方向に、A/Dコンバータ22、検出器23、イン
ターリーブ解除手段24、チャンネルデコーダ25、スピー
チコーダ26及びスピーカが受信器21と直列に接続されて
いる。送信方向に、変調器30、TDMAバースト形成手段3
1、インターリーブ手段32、チャンネルコーダ33、スピ
ーチコーダ34及びマイクロホンが送信器の前方に直列に
接続されている。スピーチコーダ34、マイクロホン、ス
ピーチデコーダ26及びスピーカは、本発明にとって重要
ではない。上記した全てのブロックは、全てのアウトバ
ウンド及びインバウンドメッセージを処理するタイミン
グ・制御ユニット35によって制御される。最も単純な場
合に、本発明を実施するには、通常のページングメッセ
ージに加えて、パケットデータの転送に使用されるメッ
セージを組み立て、分解しそして処理するソフトウェア
をユニットが備えていることが必要である。インバウン
ド及びアウトバウンドパケットの各々の行き先及びソー
スは、例えば、キーボード、ディスプレイ又は外部デー
タ端子である。しかしながら、これは本発明にとって重
要ではなく、ここでは詳細に説明しない。
添付図面及びそれに関連した説明は、本発明を単に説
明するものに過ぎない。本発明による方法の細部は、請
求の範囲内で変更することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｑ 7/30 (56)参考文献 特開 平１−274524（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−274523（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−235849（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−232349（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】デジタルセル式無線システムにおいてユー
    ザデータをパケット形態で転送する方法であって、上記
    システムは移動無線ステーションと無線通信するための
    ベースステーションを備え、各ベースステーションは全
    ての移動無線ステーションにより共有された少なくとも
    １つの組織チャンネルを含むものであり、上記ベースス
    テーションから移動ステーションへページを送り、上記
    移動ステーションからベースステーションへ接続要求を
    送り、そしてチャンネル割り当てを移動ステーションに
    送って、別のチャンネル上に実際の接続を確立するもの
    において、 通常の接続確立を生じない変更されたページングメッセ
    ージを発生し； この変更されたメッセージにユーザデータをパケット形
    態で加え；そして この変更されたメッセージを通常のページングメッセー
    ジとインターリーブして組織チャンネルに送る、 という段階を備えたことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】上記変更されたページングメッセージは、
    通常のページングメッセージとは異なるメッセージ形式
    識別子と、ユーザデータに対し通常のページングメッセ
    ージの終りに加えられるデータエリアとを備えている請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】上記ベースステーションの上記少なくとも
    １つの組織チャンネルは、ベースステーションから移動
    ステーションへページを送る第１制御チャンネルと、移
    動ステーションからベースステーションへ接続要求メッ
    セージを送る第２制御チャンネルと、ベースステーショ
    ンから移動無線ステーションへ確認メッセージを送る第
    ３制御チャンネルとを備えている請求項１又は２に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】ベースステーションから移動ステーション
    へのパケットデータの転送は、 ａ）ユーザデータを含むパケットメッセージを第１制御
    チャンネルを経て移動無線ステーションへ送り、 ｂ）応答メッセージを確認として第２制御チャンネルを
    経てベースステーションへ送り、そして ｃ）転送されるべき各データパケットに対して上記段階
    ａ）及びｂ）を繰り返す、という段階を含む請求項３に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】上記セル式無線システムはデジタルGSM移
    動無線システムであり、上記第１制御チャンネルはペー
    ジングチャンネルであり、上記第２制御チャンネルはラ
    ンダムアクセスチャンネルであり、そして上記第３制御
    チャンネルはアクセス許可チャンネルである請求項１な
    いし４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】上記セル式無線システムはデジタルGSM移
    動無線システムであり、上記変更されたページングメッ
    セージは、ページング要求メッセージから形成される請
    求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】デジタルセル式無線システムのための移動
    ステーションであって、上記システムはこの移動無線ス
    テーションと無線通信するためのベースステーションを
    備え、各ベースステーションは、全ての移動無線ステー
    ションにより共有された少なくとも１つの組織チャンネ
    ルを含むもので、上記ベースステーションから移動ステ
    ーションへページを送り、上記移動ステーションからベ
    ースステーションへ接続要求を送り、そしてチャンネル
    割り当てを移動ステーションに送って、別のチャンネル
    上に実際の接続を確立するようになされた移動ステーシ
    ョンにおいて、通常のページングメッセージとインター
    リーブして組織チャンネルに送られるが通常の接続確立
    を生じない変更されたページングメッセージにおいてベ
    ースステーションからユーザデータをパケット形態で受
    け取る手段を備えたことを特徴とする移動ステーショ
    ン。
  8. 【請求項８】上記変更されたページングメッセージは、
    通常のページングメッセージとは異なるメッセージ形式
    識別子と、ユーザデータに対し通常のページングメッセ
    ージの終わりに追加されるデータエリアとを備えた請求
    項７に記載の移動ステーション。
JP50593994A 1992-08-14 1993-08-13 セル式無線システムにおけるパケットデータ転送 Expired - Lifetime JP3248724B2 (ja)

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FI923669A FI91701C (fi) 1992-08-14 1992-08-14 Menetelmä käyttäjädatan siirtämiseksi pakettimuodossa solukkoradiojärjestelmässä sekä liikkuva asema solukkoradiojärjestelmää varten
PCT/FI1993/000321 WO1994005095A1 (en) 1992-08-14 1993-08-13 Packet data transfer in a cellular radio system

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JPH07500236A JPH07500236A (ja) 1995-01-05
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AU (1) AU665454B2 (ja)
DE (1) DE69324900T2 (ja)
DK (1) DK0611502T3 (ja)
ES (1) ES2130279T3 (ja)
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