JP4505167B2

JP4505167B2 - Method and apparatus for identifying quality of service for communication between a mobile station and a packet radio communication network

Info

Publication number: JP4505167B2
Application number: JP2001524393A
Authority: JP
Inventors: バラチャンドラン、クマール
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: WO2001020946A1; WO2001020946A9; DE10084984T1; AU6905400A; JP2003509983A; DE10084984B3; MY125299A; CN1177507C; CN1399854A

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、無線通信装置及び方法に関し、特に、無線チャネルでデータの送受信をする装置及び方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
公共の無線電話システムは、加入者に対して無線電話通信を提供するために広く使用されている。例えば、移動通信用の広域システム（ＧＳＭ）は、１９９０年代の早期からサービスを行っている。このＧＳＭシステムの設計及び動作は、当業者に公知であり、ここで更に記載する必要はないであろう。
【０００３】
ＧＳＭシステムは、無線パケットデータの通信を容易にするために拡大されている。特に、一般的なパケット無線サービス（ＧＰＲＳ）は、無線チャネルを介してパケットデータ通信を容易にするように設計されている。ＧＰＲＳシステムは、例えば、「ＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ（Ｐｈａｓｅ２＋）；ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）；ＳｅｒｖｉｃｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ；Ｓｔａｇｅ２（ＧＳＭ０３．６０ｖｅｒｓｉｏｎ５．２．０）」なる名称でヨーロッパ電気通信規格協会（ＥＴＳＩ）公報ＧＳＭ０３．６０Ｖ．５．２．０１９９７−１で開示されており、この開示は、本願に援用する。ＧＰＲＳの設計及び動作は、当業者に公知であって、ここで更に記載する必要はないであろう。
【０００４】
強化ＧＰＲＳ（ＥｎｈａｎｃｅｄＧＰＲＳ：ＥＧＰＲＳ）及びＧＳＭ展開用強化データレート（ＥｎｈａｎｃｅｄＤａｔａＲａｔｅｓｆｏｒＧＳＭＥｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＥＤＧＥ）のようなＧＰＲＳの拡張は、今や、マルチメディアデータとパケットをベースにした音声との高速通信を容易にするために設計されつつあり、一方、インターネットプロトコル（ＩＰ）のような外部ネットワークプロトコルとの強化両立性を可能とする。ＥＧＰＲＳシステムとＥＤＧＥシステムは、例えば、「ＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ（Ｐｈａｓｅ２＋）；ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）；ＭｏｂｉｌｅＳｔａｔｉｏｎ（ＭＳ）−ＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ（ＢＳＳ）ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＲａｄｉｏＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ／ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ／ＭＡＣ）ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＧＳＭ０４．６０Ｖｅｒｓｉｏｎ６．２．０Ｒｅｌｅａｓｅ１９９７）」なる題名のＧＳＭ０４．６０Ｖ６．２．０（１９９８−１０）及び「ＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ（Ｐｈａｓｅ２＋）；ＣｈａｎｎｅｌＣｏｄｉｎｇ（ＧＳＭ０５．０３Ｖｅｒｓｉｏｎ８．０．０Ｒｅｌｅａｓｅ１９９９）」なる題名のＧＳＭ０５．０３Ｖ８．０．０（１９９９−０７）に記載されている。これらの開示は、ここに援用する。ＥＧＰＲＳとＥＤＧＥの設計及び動作は、当業者に公知であって、ここで更に記載する必要はないであろう。
【０００５】
図１は、ＧＰＲＳアーキテクチャの全ブロック線図である。図１に示したように、ＧＰＲＳアーキテクチャは、無線電話リンクを使用するＧＰＲＳネットワークと通信する複数の移動局（ＭＳ）を有している。ＭＳは、移動端末（ＭＴ）と端末装置（ＴＥ）を有している。ＴＥとＭＴは、２つの別々のブロックとしてここに示してあるが、それらは、単一の携帯可能なハウジング内で共有要素を使用して実現してもよい。Ｕｍアクセスポイントは、移動アクセス用に使用され、Ｒ基準点は、メッセージの発生または受信に使用される。ＧＰＲＳ間インターフェースＧｐは、メッセージ交換のため２つの別々のＧＰＲＳネットワークを接続する。Ｇｉ基準点は、ＧＰＲＳネットワークをパケットデータネットワーク（ＰＤＮ）または他のネットワークに接続する。幾つかの異なるパケットデータに対し１個以上のＧＰＳＲネットワークインターフェースまたは他のネットワークが存在してもよい。これらのネットワークは、所有権とＸ．２５、ＴＣＰ／ＩＰなどのような通信プロトコルの両方で異なってもよい。
【０００６】
図２は、ＧＰＲＳ論理アーキテクチャの全体図である。図２に示すように、ＧＰＲＳは、２つのネットワークノード、サービスＧＰＲＳサポートノード（ＳＰＳＮ）及びゲートウエイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）の追加によりＧＳＭ構造で論理的に実現される。ＧＧＳＮは、パケットデータプロトコルアドレスの評価に原因して、パケットデータネットワークによりアクセスされるノードである。それは、付属ＧＰＲＳのユーザ用のルーチング情報を含む。ＳＧＳＮは、ＭＳに役立つノードである。付属ＧＰＲＳでは、ＳＧＳＮは、例えば、移動性及びＭＳ用の安全性に関する情報を含む移動性管理状況を確立する。ＭＳは、無線電話リンクを使用して複数の基地局装置（ＢＳＳ）と通信する。ＧＰＲＳ論理アーキテクチャの他の詳細は、上記のＧＳＭ０３．６０に見られるであろうから、ここでは更に記載する必要はないであろう。
【０００７】
図３は、ＧＰＲＳシステムの送信平面を示す。図３に示すように、送信平面は、フロー制御、誤り検出、誤り補正、及び誤り回復のような関連する情報転送制御手続きと共に、ユーザ情報転送を行う層状プロトコル構造を有している。下に存在する無線インターフェースからのネットワークサブシステムプラットホームの送信平面の独立は、Ｇｂインターフェースを介して保存してもよい。図３に示すように、ＭＳとＢＳＳとの間の主層２（Ｌ２）インターフェースは、無線リンク制御／媒体アクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）ブロックを通る。ＲＬＣ部は、無線資源に関連した制御機構へのアクセスを行う。ＭＡＣ部により、物理層へのアクセスが可能である。図３の送信平面と、ＲＬＣ／ＭＡＣブロックは、上記のＧＳＭ０３．６０及びＧＳＭ０４．６０で定義されている。
【０００８】
回路切り替えＧＳＭ装置が、ＥＧＰＲＳ及び／またはＥＤＧＥのようなパケット切り替えサービスアーキテクチャに発展するに従って、それぞれの音声通信、処理データ通信またはマルチメディア通信を発生する音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーション（それらの組み合わせを含む）を移動端末が実行できることが望ましい。また、ＧＰＲＳネットワーク及び／または、パケット化データとしてのＰＤＮのような他のネットワークへの音声通信、処理データ通信またはマルチメディア通信を効果的に通信することも望ましい。不幸にして、これらの音声通信、処理データ通信またはマルチメディア通信を適切なサービス品質（Ｑｏｓ）で提供することは困難であるかもしれない。
【０００９】
ユニバーサルモバイルテレフォンシステム（ＵＭＴＳ）に基づくネットワークは、音声電話を含む種々のサービスアプリケーションのための種々のサービス品質を提供することができる。しかし、これは、インターネットプロトコル（ＩＰ）を使用するネットワークでは困難であるかもしれない。ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）またはＥＧＰＲＳ無線アクセスネットワーク（ＥＲＡＮ）にインターフェースするネットワークは、メディアゲートウエイ及びメディア制御の機能性を実現するサーバを介して適切なサービス品質を提供しようとするであろう。
【００１０】
不幸にして、無線リンクの変化する条件に従って、無線ネットワーク内の取り決めたサービス品質を適用させることは困難であるかもしれない。別の言い方をすれば、外部ネットワークで動作するアプリケーションとサービスは、例えば、最終区分部の輸送に使用される無線リンクからは独立していることが望ましい。また、ＧＰＲＳネットワーク及び／または他のネットワークが、移動局で実行される種々のアプリケーションに対し適切なサービス品質を提供することに関連した全てのニュアンスを知っていると期待することは、不合理かもしれない。別の言い方をすれば、インターネットのような外部ネットワークから提供されるサービスは、移動局のニーズの知識を有することを要求されるべきではない。
【００１１】
暗黙のフロー分類のような技術を使用して適切なサービス品質を提供することが知られている。これらの技術では、加入者のユーザプロフィールは、フローの特性に関する仮定と組み合わせてもよい。例えば、周期的に発生するＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰトラフィックは、リアルタイムフローを意味するものであってもよい。不幸にして、使用されるアプリケーションの遅延感度のような一部のパラメータは、暗黙の技術を使用しては容易にアクセスできないかもしれない。また、無線リンクの特性についての情報を提供するために明白なフロー分類を使用することも可能である。
【００１２】
上記の技術は、無線リンクをサービス品質の考慮内に入れてもよいが、それらは、音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションを実行する移動局に対し適切なサービス品質を提供するには不適当であろう。更に、暗黙技術は、音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションに対し、サービス品質の必要性の正確な決定は行わず、これらのアプリケーションを区別することはできない場合がある。
【００１３】
（発明の概要）
従って、本発明の目的は、無線チャネルでデータの送受信の改良になる装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、移動局とパケット無線通信ネットワークとの間の通信のための所望のサービス品質の正確な評価を可能にすることである。
本発明の更に他の目的は、移動局が、受け入れ可能なサービス品質で音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションを実行できるようにすることである。
【００１４】
これら及び他の目的は、移動局とパケット無線通信ネットワークとの間の通信のための方法及び装置により本発明により提供することができる。移動局は、パケット化データとして、この移動局によりパケット無線通信ネットワークに通信される音声通信、処理データ通信またはマルチメディア通信を発生する音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーション及びこれらの組み合わせを実行する。本発明によれば、所望のサービス品質は、好ましくは、パケット無線通信ネットワークの性能特性とは独立に、移動局で実行される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションに基づいて移動局で特定される。この特定されたサービス品質は、移動局からパケット無線通信ネットワークに送られる。次に、通信は、その特定されたサービス品質及びパケット無線通信ネットワークの特性に基づいて、移動局で確立してもよい。
【００１５】
サービス品質は、なるべく、遅延感度及び誤り率の少なくとも一方を含むことが望ましい。サービス品質は、移動局で実行される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションにより特定してもよく、及び／または移動局で実行される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションのユーザによって指定されてもよい。
【００１６】
本発明は、移動局がこの音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションを実行する時、無線アクセスネットワークも、また他のネットワークも、一般的には、移動局で実行されるアプリケーションの特定の種類についての知識を有していないという実感から生じる。しかし、移動局は、実行するアプリケーションについての知識を有しているので、この移動局で実行されるアプリケーションに基づいて、パケット無線通信ネットワークに対し所望のサービス品質を送ることができる。好ましくは、パケット無線通信ネットワークの性能特性とは独立であるこの特定されたサービス品質は、移動局との通信を確立するために使用することができる。
【００１７】
例えば、音声電話アプリケーションは、約１００ミリ秒の一方向終端間遅延のような厳しい遅延要件を有してもよい。このことは、無線リンクでの遅延は、なるべく６０ｍｓ以下にすべきことが望ましいということを意味する。一方、ビデオ会議アプリケーションは、良好な性能のためにより長い遅延を代わりに受け入れてもよい。このようなアプリケーションは、約２００ｍｓないし５００ｍｓの遅延を受け入れることができよう。この情報は、一般的には、無線アクセスネットワークにとって、または移動局で実行されるアプリケーション用のコアネットワークにとっては利用可能ではない。しかし、本発明によれば、移動局で実行される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションに基づいて、移動局のためのサービス品質は、移動局により特定してもよい。
【００１８】
本発明は、移動局（ＭＳ）と、強化された一般的なパケット無線サービス（ＥｎｈａｎｃｅｄＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ：ＧＰＲＳ）無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）との間での通信に特に好都合であろう。ＭＳは、それぞれの音声通信、処理データ通信またはマルチメディア通信を生じる音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションを実行する端末装置（ＴＥ）を有している。ＭＳは、パケットデータとしてＥＧＰＲＳＲＡＮに対し、音声通信、処理データ通信またはマルチメディア通信を送る移動端末（ＭＴ）を有してもいる。本発明によれば、ＴＥは、このＴＥで実行される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションに基づいて、ＴＥとＥＧＲＰＳＲＡＮとの間の通信のためのサービス品質を特定する。その特定されたサービス品質は、ＴＥからＭＴに送られる。その特定されたサービス品質は、次に、ＭＴからＥＧＰＲＳＲＡＮに送られる。通信は、その特定された通信品質とＥＧＰＲＳＲＡＮの特性に基づいて、ＭＳとＥＧＰＳＲＡＮとの間に確立してもよい。
【００１９】
好適な実施例では、サービス品質アプリケーションは、ＴＥのユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）層で動作し、ＴＥで実行される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションによるサービス品質の特定を可能にする。ＴＥとＭＴとの間のＲ基準点までソケットをベースにした延長部は、終点間プロトコル（ＰＰＰ）リンク層を使用して、ＴＥからＭＴへその特定された通信品質を送るために使用してもよい。サービス品質アプリケーションは、Ｕｍアクセスポイントを使用して、ＭＳからＥＧＰＲＳＲＡＭまでその特定された通信品質を送るために、ＭＴのＵＤＰ層で動作してもよい。従って、ソケットをベースにしたアプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）により、無線アクセスネットワークでサービス品質の制御が可能となる。移動局と音声無線通信ネットワークとの間の音声通信、処理データ通信またはマルチメディア通信の改良になる通信を行うことができよう。
【００２０】
（好適な実施例の詳細な説明）
本発明を、本発明の好適な実施例を示した添付図面に関して更に詳しく以下説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具体化してもよく、ここに記載した実施例に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、この開示が全く完全で、当業者に本発明の範囲を充分に伝えるようにするために実施例は提供される。類似の数字は、本願に亘り同様な要素を示す。
【００２１】
当業者により理解されるように、本発明は、方法、システム（装置）またはコンピュータプログラムの製品として具体化してもよい。従って、本発明は、完全にハードウエアの実施例、完全にソフトウエアの実施例またはソフトウエア及びハードウエアの態様を組み合わせた実施例の形を取ってもよい。
【００２２】
本発明の種々の態様は、ブロック線図及びフローチャート表示を含む次の図面で詳細に示す。なお、各ブロック及びブロックの組み合わせは、コンピュータプログラムの命令により実現することができる。これらのコンピュータプログラムの命令は、プロセッサまたは他のプログラム可能なデータ処理装置で実行される命令が、ブロックで特定された機能を実行するための手段を製造するようなマシーンを作るために、前記のプロセッサまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に提供してもよい。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータが読み取り可能なメモリに記憶した命令が、フローチャートブロックで特定された機能を実施する命令手段を含む製品を生成するような特定の仕方でプロセッサまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に指示して機能させることができるコンピュータが読み取り可能なメモリに記憶させてもよい。
【００２３】
従って、図示のブロックは、その特定の機能を実施する手段の組み合わせ、その特定の機能を実施するステップの組み合わせ、及び、その特定の機能を実施するプログラム命令をサポートする。また、図示の各ブロック及び図示のブロックの組み合わせは、その特定の機能またはステップを実施する専用のハードウエアをベースとするコンピュータ装置または専用のハードウエア及びコンピュータ命令の組み合わせにより実施することができる。
【００２４】
本発明は、端末装置で実施される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションが、ＵＤＰにより担持されたソケットをベースにしたインターフェースを使用して移動端末から拡張無線アクセスネットワークアプリケーション（ＥＲＡＮＡＰ）層に対するキーパラメータを、特定できるアプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）を提供することができる。パラメータは、端末装置で実施される音声、データ処理またはマルチメディアの各アプリケーションに基づいて移動端末からのサービス品質の表示を含むことができる。特定されたサービス品質は、遅延感度、誤り率、チャネルから決められる所望の音質及び／または他のパラメータを含むことができる。サービス品質の仕様は、例えば、ＥＧＰＲＳ移動局のＲ基準点を使用して端末装置から移動端末へのＰＰＰリンクを介して端末装置から移動端末へ送ってもよい。これにより、サービス品質は、融通性が大きく提供することができる。
【００２５】
例えば、リアルタイムＩＰサービスの遅延要件は、一般的にはアクセスされるアプリケーションまたはサービスに依存して変わる。音声遅延要件は、一般的には厳しいものである。特に、一方向終端間遅延は、約１００ｍｓである必要があろう。従って、無線リンクでの遅延は、４０ｍｓ以下であることが好ましい。一方、ビデオストリームは、更に緩やかな遅延要件を有してもよく、低速デジタルビデオ会議の会期は、一方向リンクの場合、２００ｍｓないし５００ｍｓの遅延に耐えることができる。ビデオ会議に関連した音声ストリームは、同様な遅延を被る可能性がある。フレーム誤り率（ＦＥＲ）要件は、一般的には、ビデオストリーム及び音声の場合に類似していて、すなわち、約１％ＦＥＲである。
【００２６】
ホワイトボーディングまたは会議期間のような協調的なアプリケーションの場合の遅延は、約３００ｍｓないし５００ｍｓのビデオストリームの場合と類似している。世界的なウェブに関するメディアコンテンツの場合の単方向ストリームは、行き先における表現バッファの有限なメモリにより課される要件以外の特定の遅延要件を一般的には有してはいない。しかし、フレーム誤り要件は、依然として、約１％であると予想される。将来のアプリケーションは、同様なまたはそれ程厳密ではないフレーム誤り率で実現されよう。しかし、特定のアプリケーションについてのより低いフレーム誤り率の必要は存在しよう。
【００２７】
本発明は、ＧＰＲＳネットワークと他のネットワークが、端末装置で動作するアプリケーションの知識を一般的には持たないという実感から生じるものである。しかし、移動端末は、端末装置で動作するアプリケーションと密接に関連している。従って、本発明により、移動端末は、なるべく、パケット無線通信ネットワークの性能特性とは独立に、端末装置で実行される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションに基づいて移動局のためのサービス品質を特定することができる。サービス品質は、遅延感度及び／または誤り率を直接特定することにより特定してもよい。または、サービス品質は、無線アクセスネットワークに対して、マルチメディアアプリケーション、ビデオ会議、または音声電話アプリケーションのような端末装置で実行されるアプリケーションの種類を送ることにより特定してもよい。サービス品質を特定する他の従来技術も使用してよい。
【００２８】
サービス品質を特定する好適な技術により、端末装置で実行されるアプリケーションは、無線アクセスネットワークの要求を明確にすることができる。従って、例えば、端末装置は、この端末装置で実行するアプリケーションに基づいてインターリーブの深さを選択してもよい。一実施例では、４ビット符号を、ＧＰＲＳネットワークで利用可能な種々のインターリーブオプションに割り当ててもよい。テーブル１は、インターリーブの深さの選択を特定するために使用される１組の可能な４ビット符号を特定する。
【００２９】
【表１】

【００３０】
従って、端末装置は、この端末装置で実行されるアプリケーションに基づいて所望のインターリーブの深さ選択用の符号を選択してもよい。同様に、端末装置は、４ビット符号点を特定することによって、この端末装置で実行されるアプリケーションに基づいて特定の符号化機構を選択してもよい。テーブル２は、コーディングを特定するために使用することができる４ビット符号の１実施例を示す。
【００３１】
【表２】

【００３２】
ターボ符号は、当業者に公知であって、例えば、「ＮｅａｒＳｈａｎｎｏｎＬｉｍｉｔＥｒｒｏｒ−ＣｏｒｒｅｃｔｉｎｇＣｏｄｉｎｇａｎｄＤｅｃｏｄｉｎｇ：Ｔｕｒｂｏ−Ｃｏｄｅｓ（１）ｂｙＢｅｒｒｏｕ、ｅｔａｌ．、ＩＥＥＥ、ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１９９３」なる題名の刊行物に記載されている。
【００３３】
本発明は、ＥＧＰＲＳ無線アクセスネットワーク（ＥＧＰＲＳＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ：ＥＲＡＮ）で使用してもよい。図４は、ＥＲＡＮ用の全アーキテクチャについて示す。図４に示したように、ＥＲＡＮ機能統一体は、３個の機能部、すなわち、無線ネットワーク制御機能部（ＲＮＣＦ）、無線ネットワークゲートウエイ（ＲＮＧＷ）及び基地局トランシーバ（ＢＴＳ）を有している。基地局トランシーバは、ＧＳＭ０３．６０で定義されたものに機能的には等価であってもよい。ＥＲＡＮは、リアルタイムのＩＰに基づくアプリケーションをサポートすることができる。ＩｕＰ‘ｓのインターフェースは、２つの平面、すなわち、ＩｕＰＳ’−ｕと示したユーザ平面とＩｕＰＳ’−ｃとして示した制御平面を有している。ユーザ平面インターフェースは、エンハンストサービングＧＰＲＳサポートノード（Ｅ−ＳＧＳＮ）とＲＮＧＷとの間にある。制御平面は、Ｅ−ＳＧＳＮとＲＮＣＦとの間をインターフェースする。
【００３４】
図５は、ＥＲＡＮ基準アーキテクチャのブロック線図である。ＥＲＡＮ基準アーキテクチャは、コアネットワークと無線アクセスネットワーク機能部とを別々の要素に完全に分割することができる。ＥＲＡＮ基準アーキテクチャは、例えば、ＥＲＡＮとＵＭＴ地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）の両方のための全てのアクセスネットワーク用のＧＰＲＳに基づいて、１つの共通パケット切り替え符号ネットワークを提供することもできる。
【００３５】
図６は、ＥＧＰＲＳシステム用のユーザ平面プロトコルを示す。Ｒ９９ＲＬＣ／ＭＡＣ層とＲ２０００ＲＬＣ／ＭＡＣ層は、ＭＡＣ層手続きのみで異なってもよい。サブネットワーク依存集中プロトコル（ＳｕｂＮｅｔｗｏｒｋＤｅｐｅｎｄｅｎｔＣｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅＰｒｏｔｏｃｏｌ：ＳＮＤＣＰ）と論理リンク制御（ＬｏｇｉｃａｌＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ：ＬＬＣ）層は、レリーズ９９リンク層のサブレーヤとして取り扱ってもよい。無線資源管理統一体（ＲａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＥｎｔｉｔｙ）は、図示のユーザ平面スタックの各々に共通である。従って、無線資源は、共通プールから引き出してもよい。図示の全てのリンク層は、共通のリンク層管理統一体（ＬｉｎｋＬａｙｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔＥｎｔｉｔｙ：ＬＬＭＥ）を使用して管理してもよい。より高度の層プロトコルに対するＬＬＭＥインターフェースは、動的割り当てのネットワーク層サービスアクセスポイント識別子（ＮＳＡＰＩ）であってもよく、より低い層に対するそのインターフェースは、一時的論理リンク部（ＴｅｍｐｏｒａｒｙＬｏｇｉｃａｌＬｉｎｋＩｄｅｎｔｉｔｙ：ＴＬＬＩ）と共にリンク層ＳＡＰＩである。
【００３６】
最善努力論理リンク制御（ＢｅｓｔＥｆｆｏｒｔ−ＬｏｇｉｃａｌＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ：ＢＥ−ＬＬＣ）層は、最善努力のトラフィック場合のリンク層のオーバヘッドを減少し、オプションのプロトコルとデータ圧縮でＩＰデータグラムの未確認応答の転送を行う。ＢＥ−ＬＬＣ層は、単一のタイムスロット動作に制限されるフローのためのユーザ平面において、なるべく、（ヘッダ圧縮後）透明であることが望ましい。最小のオーバヘッドは、多重スロット動作を可能にするために加えてもよい。リアルタイム論理リンク制御（ＲＴ−ＬＬＣ）層により、プロトコル圧縮のＩＰ／ＵＤＰまたはＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰデータの転送が可能である。この層は、終端間ＩＰ接続性のあるリアルタイムフローを運ぶことができる。ヘッダ圧縮後、ユーザ平面で透明性があるオプションの単一スロットも提供することができる。
【００３７】
ＥＧＰＲＳ回路坦持体を介する最適化音声転送（ＯｐｔｉｍａｌＶｏｉｃｅＴｒａｎｓｆｅｒｏｖｅｒＥＧＰＲＳｃｉｒｃｕｉｔｂｅａｒｅｒ：ＯＶＥ）のオプション／ＧＳＭ回路坦持体を介する最適化音声転送（ＯｐｔｉｍａｌＶｏｉｃｅＴｒａｎｓｆｅｒｏｖｅｒＧＳＭｃｉｒｃｕｉｔｂｅａｒｅｒ：ＯＶＧ）のオプションにより、ＥＧＰＲＳ回路坦持体またはＧＳＭ回路坦持体のいずれかを使用するアダプティブマルチレート（ＡＭＲ）音声の最適化転送が可能となる。これらの回路坦持体は、低速スピーチの搬送のため単一のタイムスロットの一時的フロー識別子（ＴＦＩ）を提供することができる。
【００３８】
図７は、本発明による移動局の端末装置及び移動端末のためのプロトコルスタックを示す。図示のように、音声アプリケーション５１０、データアプリケーション５２０及びマルチメディアアプリケーション５３０のそれぞれは、端末装置のＥＤＰ層５４０のアプリケーション層で実行される。音声アプリケーション５１０、データアプリケーション５２０またはマルチメディアアプリケーション５３０のそれぞれも、ＵＤＰ層５４０のアプリケーション層で実行されることが好ましい。サービス品質アプリケーション５５０は、移動端末のＵＤＰ層５７０のアプリケーション層で動作するオブジェクト資源ブローカ（ＯＲＢ）５６０とインターフェースする。オブジェクト資源ブローカ５６０は、ＥＧＰＲＳ無線アクセスネットワークアプリケーション部（ＥＲＡＮＡＰ）５８０とインターフェースする。従って、アプリケーション５１０、５２０、５３０は、ＯＲＢ５６０を使用して特定の要件を取り決めることができる。ソケットをベースにしたインターフェースを使用して、アプリケーションは、ＭＴで動作するＥＲＡＮＡＰに対してＦＥＲ及び／またはフローについての遅延要件を知らせる。ＥＲＡＮＡＰは、これらの要件を特定の要求に変換することができるとともに関連する通信チャネルについて再度ネゴシエーション手続きを開始することができる。
【００３９】
例えば、アプリケーションが２０ｍｓの伝送細分性を有し、大きな認識品質損失なしで無線ネットワークで１００ｍｓまでの遅延に耐えることができる場合、４個ないし５個のプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）に亘り、データ部を斜めにインターリーブする要求をＥＲＡＮに送ってもよい。無線ネットワーク制御機能部（ＲＮＣＦ）は、１００ｍｓ間インターリーブ遅延のための特性を変更することができる。他のユーザのためのトレードオフは、この連続伝送中でチャネルの開放前に遅延が存在するということであってもよい。
【００４０】
または、あるいは更に、ＯＲＢ５６０は、性能要件を取り決めるために使用することができる。例えば、０．１％のパケット誤り率の必要があるかもしれない。マルチメディアアプリケーション５１０ないし５３０は、所望の性能を提供するためにサービス品質アプリケーション５５０を介してＯＲＢ５６０とチャネルコーディング及びインターリービングを取り決めることができる。
【００４１】
値段決めは、異なるサービス品質に関連して変わるであろうし、適切な課金は、提供されるサービス品質により開始してもよい。従って、カスタマイズしたサービス品質を提供する特殊化無線アクセス坦時体のネゴシエーションは、無線資源の使用の原因であるフローのための請求手続きの変更を開始することができる。この請求を行う１つの技術は、

としてパケットを伝送する費用を計算することである。ここで、

は、伝送の基本コストであり、

は、フローのために使用されるサービス品質に独特の乗数であり、

は、無線資源の使用のためのパケットあたりの固定コストである。
【００４２】
図８は、本発明による移動局とＧＰＲＳネットワークとの間の通信のための動作を示すフローチャートである。ブロック６１０で示すように、端末装置は、音声アプリケーション５１０、データアプリケーション５２０またはマルチメディアアプリケーション５３０を開始する。ブロック６２０で、アプリケーションは、サービス品質アプリケーション５５０に対するサービス品質を特定する。この代わりに、または、更に、サービス品質アプリケーション５５０は、ブロック６３０で端末装置のユーザから、特定されたサービス品質を受け入れてもよい。サービス品質のユーザ仕様は、以下に詳細に記載する。
【００４３】
図８の記載を続けるに、ブロック６４０でサービス品質アプリケーション５５０は、例えば、ソケットをベースにしたＲインターフェースとオブジェクト資源ブローカ５６０を使用して、特定されたサービス品質を移動端末に送る。ブロック６５０で、移動端末は、ＥＲＡＮＡＰ５８０を使用してＧＰＲＳＲＡＮに特定されたサービス品質を通信する。ＧＲＰＳＲＡＮは、次に、ブロック６６０でサービス品質及びＧＰＲＳＲＡＮの性能特性に基づいて、音声アプリケーション、データアプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションとの通信を確立する。
【００４４】
図９Ａと９Ｂは、それぞれ、８位相シフトキーイング（８ＰＳＫ）モード及びガウス最小シフトキーイング（ＧＭＳＫ）モードそれぞれにおけるＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳシステム用のＲＬＣ／ＭＡＣブロックの実施例を示す。チャネルコーディングの後、ＲＬＣ／ＭＡＣブロックは、ＧＳＭ時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）フレーム構造で各々が８個のスロットを有する４個のフレームに亘り分布された（インターリーブされた）４個のタイムスロットに亘る。符号化したデータは、一般的には、これらの４個のタイムスロットに亘りインターリーブされる。達成可能な符号化率は、８ＰＳＫの場合１／１２と１／５の間で、ＧＭＳＫの場合１／４ないし１／２で変化することができる。ＲＬＣ／ＭＡＣブロックは、アップリンクチャネルの状態を移動端末が検出することができるアップリンク状態フラグ（ＵＳＦ）フィールドを有している。ペイロードタイプ（ＰＴ）フラグは、リアルタイムトラフィックの種類を識別する。一時的なフロー識別子（ＴＦＩ）フィールドは、データの所属する一時的なブロックフローを識別する。パワー減少（ＰＲ）フィールドは、次のＲＬＣ／ＭＡＣブロックでＢＣＣＨに関するパワーの減少を示す。コーディング及びパンクチャリング（ＣＰＳ）フィールドは、チャネル符号化プロトコルを示す。暗号化表示子（Ｋ）は、暗号化が行われているかどうかを示す。ＣＲＣは、巡回冗長チェックフィールドである。ＲＬＣ／ＭＡＣブロックフィールドは、当業者に公知であり、ここでは更に詳細に記載する必要はないであろう。
【００４５】
次に図１０に関し、本発明の一例を記載する。３６個のオクテットよりなるデータユニットは、図９Ａまたは図９ＢのＲＬＣ／ＭＡＣヘッダと連結のために回旋式に符号化されていると仮定する。ＲＬＣ／ＭＡＣブロックのこれら３６個のオクテットの分布は、ＲＡＢについて取り決められたインターリービングに依存して変わる。例えば、図１０に示したように、３６個のオクテットよりなる２個のデータユニットは、図９Ａまたは図９ＢのＲＬＣ／ＭＡＣブロックの形成より前に斜め方向にインターリーブしてもよい。または、インターリーブは、ブロック指向であってもよい。通信のためのインターリーブの特性は、エラーのネゴシエーション後の通信について、ＲＬＣ／ＭＡＣ環境に記憶してもよく、無線リンクを介してシグナリングする必要はない。
【００４６】
図８に関して上記したように、ブロック６３０で、本発明は、アプリケーション５１０ないし５３０による仕様の代わりに、または、この仕様の他にサービス品質のユーザ仕様も考慮している。図１１Ａと図１１Ｂは、サービス品質のユーザ仕様を可能にする移動局のマンマシーンインターフェース（ＭＭＩ）を示す。図１１Ａは、移動局９００を示し、この移動局９００は、それ自体に表示したサービス品質スライダ９２０を有するタッチスクリーンディスプレイ９１０を有している。図１１Ｂは、移動局９００のディスプレイ９１０のそれぞれアップボタン９３０とダウンボタン９４０を示す。移動局９００の設計の他の態様は、当業者に公知であるので、ここでは更に記載する必要はないであろう。
【００４７】
従って、ユーザは、ボタン、スライド制御または他の公知のユーザインターフェースを使用して、所望のサービス品質を動的に特定することができる。ユーザが選択することができるプリミティブは、より少ない、または、より多くの遅延のような一般的事項に基づいてもよい。他の制御は、より良い、または、より悪い品質を特定することによって、認識された音声アプリケーションまたはビデオアプリケーションの性質を制御するために使用してもよい。ユーザの選択事項は、ベンダイアグラムまたは他の試みを用いて、ネットワークから利用可能な特性にマッピングしてもよい。例えば、ユーザ入力は、インターリービングの４０ｍｓをインターリービングの８０ｍｓに変化させる命令に変換してもよい。次に、データ部分は、再度ネゴシエーション手続きが実行された後に適切にインターリービングしてもよい。
【００４８】
１つのインターリーブ計画から他のインターリーブ計画への変更は、一時的なフロー中断を可能にするダミーフレームの挿入、及びＲＬＣ／ＭＡＣ層における一時的なブロックフロー（ＴＢＦ）の再度の確立により達成してもよい。あるいはまた、変更は、移譲手続きを使用して達成してもよい。１つの符号化機構から他の符号化機構への変更は、他の標準的なリンク適用手続きを使用して達成してもよい。サービス品質の規定を使用することの１つは、無線資源に対しより廉価なアクセスを可能にするより低いデータ速度が利用できるように、性能を制限することであろう。従って、ユーザは、サービス品質及びサービスのコストに対する制御も与えられよう。
【００４９】
サービス指向の観点から、ＩＰをベースにした輸送ネットワークは、ネットワーク資源を要求する特定のアプリケーションに関して完全に気づかない場合がある。別の言い方をすると、全てのデータは、ＩＰをベースにした輸送ネットワークで等しく扱われよう。しかし、不幸にして、音声、データまたはマルチメディアのような端末装置で実行される特定のアプリケーションは、受け入れ可能な性能について異なるサービス品質を必要とする可能性がある。本発明によれば、移動局は、端末装置で実行される音声アプリケーション、データ処理アプリケーションまたはマルチメディアアプリケーションに基づいて、サービス品質を特定することができるので、無線アクセスネットワーク及び／または他のネットワークは、実行されるアプリケーションの知識なしに受け入れ可能なサービス品質を提供することができる。
【００５０】
図面及び明細書において、本発明の代表的で好適な実施例が開示され、特定の用語が使用されたが、これらは、単に一般的記述的な意味のみで使用されており、限定を意図するものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した通りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＲＰＳシステムの全ブロック線図。
【図２】ＧＲＰＳシステムの論理アーキテクチャを示す。
【図３】ＧＲＰＳシステムの伝送平面のための従来のプロトコルスタックを示す。
【図４】ＥＧＰＲＳ無線アクセスネットワーク（ＥＲＡＮ）用の全アーキテクチャを示す。
【図５】ＥＲＡＮ基準アーキテクチャのブロック線図である。
【図６】ＥＧＰＲＳシステム用のユーザ平面プロトコルを示す。
【図７】本発明の実施例による移動局の端末装置及び移動端末に関するプロトコルスタックを示す。
【図８】本発明の実施例による移動局とＧＰＲＳネットワークとの間の通信の動作を示すフローチャートである。
【図９Ａ】８位相シフトキーイング（８ＰＳＫ）モードにおけるＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ用のＲＬＣ／ＭＡＣブロックの例を示す。
【図９Ｂ】ガウス最小シフトキーイング（ＧＭＳＫ）モードにおけるＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ用のＲＬＣ／ＭＡＣブロックの例を示す。
【図１０】本発明の実施例による特定されたサービス品質に基づくインターリービングを変更する例を示す。
【図１１Ａ】本発明の実施例によるサービス品質のユーザ仕様を可能にする移動端末用のマンマシーンインターフェースを示す。
【図１１Ｂ】本発明の実施例によるサービス品質のユーザ仕様を可能にする移動端末用のマンマシーンインターフェースを示す。[0001]
(Field of Invention)
The present invention relates to a wireless communication apparatus and method, and more particularly to an apparatus and method for transmitting and receiving data on a wireless channel.
[0002]
(Background of the Invention)
Public wireless telephone systems are widely used to provide wireless telephone communications to subscribers. For example, the Global System for Mobile Communications (GSM) has been in service since the early 1990s. The design and operation of this GSM system is known to those skilled in the art and need not be described further here.
[0003]
The GSM system has been expanded to facilitate communication of wireless packet data. In particular, the general packet radio service (GPRS) is designed to facilitate packet data communication over a radio channel. The GPRS system is, for example, “Digital Cellular Communications System (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Service Description (SSM 2.0.SI in the Standard 2 of the GSM03.5 standard)”. ) GSM 03.60V. 5.2.01997-1, the disclosure of which is incorporated herein by reference. The design and operation of GPRS is known to those skilled in the art and need not be described further here.
[0004]
GPRS extensions, such as Enhanced GPRS (Enhanced GPRS) and Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE), now enable high-speed communication with multimedia data and packet-based voice. While being designed for ease, it enables enhanced compatibility with external network protocols such as the Internet Protocol (IP). The EGPRS system and the EDGE system are, for example, “Digital Cellular Communications System (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station (MS) -Base Station. / MAC) protocol (GSM04.60 Version 6.2.0 Release 1997) ”GSM04.60 V6.2.0 (1998-10) and“ Digital Cellular Communications System (Phase 2+); Are described in the annel Coding (GSM05.03 Version 8.0.0 Release 1999) "is the title GSM05.03 V8.0.0 (1999-07). These disclosures are incorporated herein by reference. The design and operation of EGPRS and EDGE are known to those skilled in the art and need not be described further here.
[0005]
FIG. 1 is a full block diagram of the GPRS architecture. As shown in FIG. 1, the GPRS architecture has a plurality of mobile stations (MS) that communicate with a GPRS network using a radiotelephone link. The MS has a mobile terminal (MT) and a terminal device (TE). Although TE and MT are shown here as two separate blocks, they may be implemented using a shared element within a single portable housing. The Um access point is used for mobile access and the R reference point is used for generating or receiving messages. The GPRS-to-GPRS interface Gp connects two separate GPRS networks for message exchange. The Gi reference point connects the GPRS network to a packet data network (PDN) or other network. There may be one or more GPSR network interfaces or other networks for several different packet data. These networks are owned and owned by X. 25, may be different for both communication protocols such as TCP / IP.
[0006]
FIG. 2 is an overall view of the GPRS logical architecture. As shown in FIG. 2, GPRS is logically implemented in a GSM structure with the addition of two network nodes, a service GPRS support node (SPSN) and a gateway GPRS support node (GGSN). The GGSN is a node that is accessed by the packet data network due to the evaluation of the packet data protocol address. It contains routing information for users of attached GPRS. SGSN is a useful node for MS. In the attached GPRS, the SGSN establishes a mobility management status including information on mobility and safety for MS, for example. The MS communicates with a plurality of base station devices (BSS) using a radiotelephone link. Other details of the GPRS logical architecture will be found in GSM 03.60 above, and need not be described further here.
[0007]
FIG. 3 shows the transmission plane of the GPRS system. As shown in FIG. 3, the transmission plane has a layered protocol structure that performs user information transfer along with related information transfer control procedures such as flow control, error detection, error correction, and error recovery. The independence of the network subsystem platform's transmission plane from the underlying radio interface may be preserved via the Gb interface. As shown in FIG. 3, the main layer 2 (L2) interface between the MS and the BSS goes through a radio link control / medium access control (RLC / MAC) block. The RLC unit accesses a control mechanism related to radio resources. The MAC unit can access the physical layer. The transmission plane of FIG. 3 and the RLC / MAC block are defined in GSM03.60 and GSM04.60 above.
[0008]
As circuit switched GSM devices evolve into packet switched service architectures such as EGPRS and / or EDGE, voice applications, data processing applications or multimedia applications that generate respective voice communications, processing data communications or multimedia communications (these It is desirable that the mobile terminal can execute (including a combination of It is also desirable to effectively communicate voice communication, processing data communication or multimedia communication to a GPRS network and / or other networks such as PDN as packetized data. Unfortunately, it may be difficult to provide these voice communications, processing data communications or multimedia communications with an appropriate quality of service (QoS).
[0009]
Networks based on the Universal Mobile Telephone System (UMTS) can provide different quality of service for different service applications, including voice calls. However, this may be difficult in a network that uses the Internet Protocol (IP). A network that interfaces to a UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) or EGPRS Radio Access Network (ERAN) will attempt to provide adequate quality of service through a server that implements media gateway and media control functionality.
[0010]
Unfortunately, it may be difficult to apply the negotiated quality of service within the wireless network according to the changing conditions of the wireless link. In other words, it is desirable that the applications and services operating on the external network are independent of, for example, the radio link used for the transport of the final section. It may also be unreasonable to expect that the GPRS network and / or other networks know all the nuances associated with providing appropriate quality of service for various applications running on the mobile station. unknown. In other words, services provided from external networks such as the Internet should not be required to have knowledge of the needs of mobile stations.
[0011]
It is known to provide appropriate quality of service using techniques such as implicit flow classification. In these techniques, the subscriber's user profile may be combined with assumptions about the characteristics of the flow. For example, periodically generated RTP / UDP / IP traffic may mean a real-time flow. Unfortunately, some parameters, such as the delay sensitivity of the application used, may not be easily accessible using implicit techniques. It is also possible to use explicit flow classification to provide information about the characteristics of the radio link.
[0012]
Although the above techniques may take the radio link into quality of service considerations, they are not sufficient to provide adequate quality of service for mobile stations running voice applications, data processing applications or multimedia applications. Would be appropriate. Furthermore, implicit technology does not make an accurate determination of quality of service needs for voice applications, data processing applications or multimedia applications and may not be able to distinguish between these applications.
[0013]
(Summary of Invention)
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for improving data transmission / reception over a wireless channel.
Another object of the present invention is to allow an accurate assessment of the desired quality of service for communication between a mobile station and a packet radio communication network.
Yet another object of the present invention is to enable a mobile station to execute a voice application, a data processing application or a multimedia application with an acceptable quality of service.
[0014]
These and other objects can be provided by the present invention by a method and apparatus for communication between a mobile station and a packet radio communication network. The mobile station executes, as packetized data, a voice application, a data processing application or a multimedia application that generates voice communication, processing data communication, or multimedia communication that is communicated by the mobile station to a packet radio communication network, and a combination thereof. To do. According to the present invention, the desired quality of service is preferably determined at the mobile station based on the voice application, data processing application or multimedia application running on the mobile station, independently of the performance characteristics of the packet radio communication network. Is done. This specified quality of service is sent from the mobile station to the packet radio communication network. Communication may then be established at the mobile station based on the identified quality of service and packet wireless communication network characteristics.
[0015]
It is desirable that the quality of service includes at least one of delay sensitivity and error rate as much as possible. Quality of service may be specified by voice application, data processing application or multimedia application running on the mobile station and / or specified by the user of voice application, data processing application or multimedia application running on the mobile station May be.
[0016]
The present invention relates to a radio access network and other networks, generally when a mobile station executes this voice application, data processing application or multimedia application, generally a particular type of application executed on the mobile station. Arise from the fact that they have no knowledge of However, since the mobile station has knowledge about the application to be executed, it is possible to send a desired quality of service to the packet radio communication network based on the application executed by the mobile station. Preferably, this identified quality of service, which is independent of the performance characteristics of the packet radio communication network, can be used to establish communication with the mobile station.
[0017]
For example, a voice telephony application may have stringent delay requirements such as a one-way end-to-end delay of about 100 milliseconds. This means that it is desirable that the delay in the radio link should be 60 ms or less. On the other hand, video conferencing applications may instead accept longer delays for good performance. Such an application could accept a delay of about 200 ms to 500 ms. This information is generally not available for radio access networks or for core networks for applications running on mobile stations. However, according to the present invention, the quality of service for the mobile station may be specified by the mobile station based on the voice application, data processing application or multimedia application executed on the mobile station.
[0018]
The present invention may be particularly advantageous for communication between a mobile station (MS) and an enhanced general packet radio service (GPRS) radio access network (RAN). The MS includes a terminal device (TE) that executes a voice application, a data processing application, or a multimedia application that generates a respective voice communication, processing data communication, or multimedia communication. The MS also has a mobile terminal (MT) that sends voice communications, processed data communications or multimedia communications to the EGPRS RAN as packet data. According to the present invention, the TE specifies the quality of service for communication between the TE and the EGRPS RAN based on a voice application, a data processing application or a multimedia application running on this TE. The identified quality of service is sent from the TE to the MT. The identified quality of service is then sent from the MT to the EGPRS RAN. Communication may be established between the MS and the EGPS RAN based on the identified communication quality and EGPRS RAN characteristics.
[0019]
In the preferred embodiment, the quality of service application operates at the user datagram protocol (UDP) layer of the TE and enables quality of service identification by voice, data processing or multimedia applications running on the TE. A socket-based extension to the R reference point between TE and MT is used to send the specified communication quality from TE to MT using the end-to-end protocol (PPP) link layer. Also good. A quality of service application may operate at the UDP layer of the MT to send its specified communication quality from the MS to the EGPRS RAM using a Um access point. Therefore, service quality can be controlled in a radio access network by a socket-based application program interface (API). Communications that improve voice communications, processing data communications or multimedia communications between the mobile station and the voice radio communications network could be performed.
[0020]
Detailed Description of the Preferred Embodiment
The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments of the invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, the examples are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Similar numbers indicate similar elements throughout the application.
[0021]
As will be appreciated by those skilled in the art, the present invention may be embodied as a method, system (apparatus) or computer program product. Accordingly, the present invention may take the form of an entirely hardware embodiment, an entirely software embodiment or an embodiment combining software and hardware aspects.
[0022]
Various aspects of the invention are illustrated in detail in the following figures, including block diagrams and flowchart displays. Each block and the combination of blocks can be realized by an instruction of a computer program. These computer program instructions are used to create a machine in which instructions executed by a processor or other programmable data processing device produce a means for performing the functions specified in the block. It may be provided to a processor or other programmable data processing device. These computer program instructions may be processor or other programmable in a particular manner such that instructions stored in a computer readable memory produce a product that includes instruction means for performing the functions specified in the flowchart blocks. The data processing device may be stored in a computer-readable memory that can be instructed to function.
[0023]
Thus, the illustrated block supports a combination of means for performing that particular function, a combination of steps for performing that particular function, and a program instruction that implements that particular function. Also, each block shown and combinations of blocks shown may be implemented by a dedicated hardware-based computer device or combination of dedicated hardware and computer instructions that perform that particular function or step.
[0024]
The present invention provides a voice application, data processing application or multimedia application implemented in a terminal device from a mobile terminal to an extended radio access network application (ERANAP) layer using a socket-based interface carried by UDP. An application program interface (API) can be provided in which key parameters can be specified. The parameters can include an indication of quality of service from the mobile terminal based on voice, data processing or multimedia applications implemented at the terminal device. The identified quality of service may include delay sensitivity, error rate, desired sound quality determined from the channel and / or other parameters. The quality of service specification may be sent from the terminal device to the mobile terminal via a PPP link from the terminal device to the mobile terminal using the R reference point of the EGPRS mobile station, for example. As a result, the service quality can be provided with great flexibility.
[0025]
For example, latency requirements for real-time IP services typically vary depending on the application or service being accessed. Voice delay requirements are generally strict. In particular, the one-way end-to-end delay may need to be about 100 ms. Therefore, the delay in the radio link is preferably 40 ms or less. On the other hand, the video stream may have a more lenient delay requirement, and the duration of the low-speed digital video conference can withstand a delay of 200 ms to 500 ms for a one-way link. Audio streams associated with video conferencing can suffer similar delays. Frame error rate (FER) requirements are generally similar to those for video streams and audio, ie, about 1% FER.
[0026]
The delay for collaborative applications such as whiteboarding or conference duration is similar to that for a video stream of about 300 ms to 500 ms. Unidirectional streams in the case of global web-related media content generally do not have specific delay requirements other than those imposed by the finite memory of the representation buffer at the destination. However, the frame error requirement is still expected to be about 1%. Future applications will be realized with similar or less stringent frame error rates. However, there may be a need for lower frame error rates for specific applications.
[0027]
The present invention arises from the realization that GPRS networks and other networks generally do not have knowledge of applications running on terminal devices. However, mobile terminals are closely related to applications that run on terminal devices. Thus, according to the present invention, the mobile terminal can, as much as possible, provide the quality of service for the mobile station based on the voice application, data processing application or multimedia application executed on the terminal device, independently of the performance characteristics of the packet radio communication network. Can be specified. Quality of service may be specified by directly specifying delay sensitivity and / or error rate. Alternatively, the quality of service may be specified by sending the type of application running on the terminal device, such as a multimedia application, video conferencing, or voice telephone application, to the radio access network. Other conventional techniques for identifying quality of service may also be used.
[0028]
With a suitable technique for identifying the quality of service, the application executed on the terminal device can clarify the requirements of the radio access network. Therefore, for example, the terminal device may select the depth of interleaving based on an application executed on the terminal device. In one embodiment, a 4-bit code may be assigned to various interleaving options available in the GPRS network. Table 1 identifies a set of possible 4-bit codes that are used to specify the choice of interleaving depth.
[0029]
[Table 1]

[0030]
Therefore, the terminal device may select a code for selecting a desired depth of interleaving based on an application executed on the terminal device. Similarly, the terminal device may select a specific encoding mechanism based on an application executed on the terminal device by specifying a 4-bit code point. Table 2 shows one example of a 4-bit code that can be used to specify the coding.
[0031]
[Table 2]

[0032]
Turbo codes are known to those skilled in the art, for example, "Near Shannon Limit Error-Coding Coding and Decoding: Turbo-Codes (1) by Berrou, et al., IEEE, International Communications, publication 93," Conferred ", Conf It is described in the thing.
[0033]
The present invention may be used in an EGPRS Radio Access Network (ERAN). FIG. 4 shows the overall architecture for ERAN. As shown in FIG. 4, the ERAN functional unit has three functional units, namely, a radio network control functional unit (RNCF), a radio network gateway (RNGW), and a base station transceiver (BTS). The base station transceiver may be functionally equivalent to that defined in GSM 03.60. ERAN can support real-time IP-based applications. The IuP's interface has two planes: a user plane denoted as IuPS'-u and a control plane denoted as IuPS'-c. The user plane interface is between the enhanced serving GPRS support node (E-SGSN) and the RNGW. The control plane interfaces between E-SGSN and RNCF.
[0034]
FIG. 5 is a block diagram of the ERAN reference architecture. The ERAN standard architecture can completely divide the core network and the radio access network function into separate elements. The ERAN reference architecture may also provide one common packet switching code network, for example based on GPRS for all access networks for both ERAN and UMT Terrestrial Radio Access Network (UTRAN).
[0035]
FIG. 6 shows a user plane protocol for the EGPRS system. The R99RLC / MAC layer and the R2000RLC / MAC layer may be different only in the MAC layer procedure. The SubNetwork Dependent Concentration Protocol (SNDCP) and the Logical Link Control (LLC) layer may be treated as a sublayer of the Release 99 link layer. A Radio Resource Management Entity is common to each of the illustrated user plane stacks. Accordingly, radio resources may be drawn from the common pool. All the link layers shown in the figure may be managed using a common link layer management entity (LLME). The LLME interface for the higher layer protocol may be a dynamically assigned network layer service access point identifier (NSAPI), and the interface for the lower layer is a Temporary Logical Link Identity (TLLI). Together with the link layer SAPI.
[0036]
The Best Effort-Logical Link Control (BE-LLC) layer reduces link layer overhead for best-effort traffic and forwards unacknowledged transmission of IP datagrams with optional protocol and data compression. Do. The BE-LLC layer should be as transparent as possible (after header compression) in the user plane for flows limited to single time slot operation. Minimal overhead may be added to allow multi-slot operation. The real-time logical link control (RT-LLC) layer enables transfer of protocol-compressed IP / UDP or IP / UDP / RTP data. This layer can carry real-time flows with end-to-end IP connectivity. An optional single slot that is transparent in the user plane after header compression can also be provided.
[0037]
Optimized voice transfer over EGPRS circuit carrier (Optimal Voice Transfer over EGPRS circuit bearer: OVE) option / Optimized voice transfer over GSM circuit carrier option Optimized transfer of adaptive multi-rate (AMR) speech using either an EGPRS circuit carrier or a GSM circuit carrier is possible. These circuit carriers can provide a temporary flow identifier (TFI) for a single time slot for carrying low speed speech.
[0038]
FIG. 7 shows a mobile station terminal device and a protocol stack for the mobile terminal according to the present invention. As illustrated, each of the voice application 510, the data application 520, and the multimedia application 530 is executed in the application layer of the EDP layer 540 of the terminal device. Each of the voice application 510, the data application 520, or the multimedia application 530 is also preferably executed in the application layer of the UDP layer 540. The quality of service application 550 interfaces with an object resource broker (ORB) 560 that operates in the application layer of the UDP layer 570 of the mobile terminal. Object resource broker 560 interfaces with EGPRS Radio Access Network Application Part (ERANAP) 580. Thus,

applications

510, 520, 530 can negotiate specific requirements using ORB 560. Using a socket-based interface, the application informs ERANAP running on MT of the delay requirements for FER and / or flow. ERANAP can translate these requirements into specific requests and can initiate the negotiation procedure again for the associated communication channel.
[0039]
For example, if an application has a transmission granularity of 20 ms and can withstand a delay of up to 100 ms in a wireless network without significant loss of recognition quality, the data part spans 4 to 5 protocol data units (PDUs). May be sent to the ERAN. The radio network control function unit (RNCF) can change the characteristics for the interleave delay for 100 ms. The tradeoff for other users may be that there is a delay before the channel is released during this continuous transmission.
[0040]
Alternatively or additionally, the ORB 560 can be used to negotiate performance requirements. For example, a 0.1% packet error rate may be necessary. Multimedia applications 510-530 can negotiate channel coding and interleaving with ORB 560 via quality of service application 550 to provide the desired performance.
[0041]
Pricing will vary in relation to different quality of service, and appropriate billing may be initiated by the quality of service provided. Thus, specialized radio access carrier negotiations that provide customized quality of service can initiate a change in billing procedure for the flow that is responsible for the use of radio resources. One technique for making this claim is

Is to calculate the cost of transmitting the packet. here,

Is the basic cost of transmission,

Is a unique multiplier for the quality of service used for the flow,

Is a fixed cost per packet for the use of radio resources.
[0042]
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation for communication between a mobile station and a GPRS network according to the present invention. As indicated by block 610, the terminal device initiates a voice application 510, a data application 520 or a multimedia application 530. At block 620, the application identifies the quality of service for the quality of service application 550. Alternatively or additionally, the quality of service application 550 may accept the identified quality of service from the user of the terminal device at block 630. Service quality user specifications are described in detail below.
[0043]
Continuing with the description of FIG. 8, at block 640, the quality of service application 550 sends the identified quality of service to the mobile terminal using, for example, a socket-based R interface and an object resource broker 560. At block 650, the mobile terminal communicates the quality of service specified to the GPRS RAN using ERANAP 580. The GRPS RAN then establishes communication with the voice application, data application or multimedia application based on the quality of service and GPRSRAN performance characteristics at block 660.
[0044]
FIGS. 9A and 9B show examples of RLC / MAC blocks for GPRS / EGPRS systems, respectively, in 8-phase shift keying (8PSK) mode and Gaussian minimum shift keying (GMSK) mode, respectively. After channel coding, the RLC / MAC block is divided into 4 time slots distributed (interleaved) over 4 frames each with 8 slots in a GSM time division multiple access (TDMA) frame structure. It spans. The encoded data is typically interleaved over these four time slots. The achievable coding rate can vary between 1/12 and 1/5 for 8PSK and 1/4 to 1/2 for GMSK. The RLC / MAC block has an uplink status flag (USF) field that allows the mobile terminal to detect the status of the uplink channel. The payload type (PT) flag identifies the type of real-time traffic. The temporary flow identifier (TFI) field identifies the temporary block flow to which the data belongs. The power reduction (PR) field indicates the power reduction for BCCH in the next RLC / MAC block. The coding and puncturing (CPS) field indicates the channel coding protocol. The encryption indicator (K) indicates whether encryption is being performed. CRC is a cyclic redundancy check field. The RLC / MAC block field is known to those skilled in the art and need not be described in further detail here.
[0045]
Next, an example of the present invention will be described with reference to FIG. Assume that a data unit of 36 octets is convolutionally encoded for concatenation with the RLC / MAC header of FIG. 9A or 9B. The distribution of these 36 octets in the RLC / MAC block varies depending on the interleaving negotiated for the RAB. For example, as shown in FIG. 10, two data units of 36 octets may be interleaved diagonally before the formation of the RLC / MAC block of FIG. 9A or 9B. Alternatively, the interleaving may be block-oriented. Interleaving characteristics for communication may be stored in the RLC / MAC environment for communication after error negotiation and need not be signaled over the radio link.
[0046]
As described above with respect to FIG. 8, at block 630, the present invention also considers user specifications for quality of service instead of, or in addition to, specifications by applications 510-530. FIG. 11A and FIG. 11B illustrate a mobile station man-machine interface (MMI) that enables user specification of service quality. FIG. 11A shows a mobile station 900, which has a touch screen display 910 with a quality of service slider 920 displayed on it. FIG. 11B shows an up button 930 and a down button 940 on the display 910 of the mobile station 900, respectively. Other aspects of the design of the mobile station 900 are known to those skilled in the art and need not be described further here.
[0047]
Thus, the user can dynamically specify the desired quality of service using buttons, slide controls or other known user interfaces. The primitives that the user can select may be based on general issues such as fewer or more delays. Other controls may be used to control the nature of the recognized audio or video application by identifying better or worse quality. User preferences may be mapped to characteristics available from the network using Venn diagrams or other attempts. For example, the user input may be converted into a command that changes 40 ms of interleaving to 80 ms of interleaving. The data portion may then be appropriately interleaved after the negotiation procedure is performed again.
[0048]
The change from one interleave plan to another is achieved by inserting dummy frames that allow temporary flow interruption and re-establishing temporary block flow (TBF) at the RLC / MAC layer. Also good. Alternatively, the change may be accomplished using a transfer procedure. Changes from one encoding mechanism to another may be achieved using other standard link application procedures. One use of quality of service provisions would be to limit performance so that lower data rates are available that allow cheaper access to radio resources. Thus, the user will also be given control over quality of service and cost of service.
[0049]
From a service-oriented perspective, an IP-based transport network may not be completely aware of the specific application that requires network resources. In other words, all data will be treated equally in an IP-based transport network. Unfortunately, however, certain applications running on terminal devices such as voice, data, or multimedia may require different quality of service for acceptable performance. According to the present invention, since the mobile station can specify the quality of service based on the voice application, data processing application or multimedia application executed in the terminal device, the radio access network and / or other network can be Can provide acceptable service quality without knowledge of the application being executed.
[0050]
In the drawings and specification, there have been disclosed exemplary preferred embodiments of the invention and specific terminology has been used, but these are used in a generic and descriptive sense only and are intended to be limiting. It is not a thing. The scope of the present invention is as described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall block diagram of a GRPS system.
FIG. 2 shows the logical architecture of the GRPS system.
FIG. 3 shows a conventional protocol stack for the transmission plane of a GRPS system.
FIG. 4 shows the overall architecture for an EGPRS radio access network (ERAN).
FIG. 5 is a block diagram of an ERAN reference architecture.
FIG. 6 shows a user plane protocol for an EGPRS system.
FIG. 7 shows a mobile station terminal apparatus and a protocol stack for the mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of communication between a mobile station and a GPRS network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9A shows an example of an RLC / MAC block for GPRS / EGPRS in 8-phase shift keying (8PSK) mode.
FIG. 9B shows an example of an RLC / MAC block for GPRS / EGPRS in Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) mode.
FIG. 10 shows an example of changing interleaving based on specified quality of service according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11A illustrates a man-machine interface for a mobile terminal that enables user specification of service quality according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11B illustrates a man-machine interface for a mobile terminal that enables user specification of service quality according to an embodiment of the present invention.

Claims

Terminal equipment (TE), at least one voice application, data processing application or multimedia application, and packetized, executed at the application layer of said TE to generate respective voice communication, data processing communication or multimedia communication The mobile terminal (MT) that communicates the voice communication, the data processing communication or the multimedia communication with the enhanced general packet radio service (EGPRS) radio access network (RAN) as data, and communicates with the EGPRS RAN A mobile terminal (MS),
The TE application to obtain a desired quality of service (QoS) from the at least one voice application, data processing application or multimedia application executed at the TE application layer and at the TE application layer A QoS application configured to interface with the at least one voice application, data processing application or multimedia application running on a layer;
An object resource broker (ORB) executed in the application layer of the MT;
The ORB and the QoS application to be executed at the MT application layer and to obtain a specified QoS and translate the specified QoS into a request for specific EGPRS parameters sent to the EGPRS RAN; MS with EGPRS Radio Access Network Application Part (ERANAP) configured to negotiate the desired QoS.

The QoS application is further executed to obtain a desired QoS from the at least one voice application, data processing application or multimedia application that is executed at the application layer of the TE and independent of the performance characteristics of the EGPRS RAN. set of claim 1 wherein MS.

Said desired QoS has at least one delay sensitive and error rate, the specific EGPRS parameters have interleaving depth, according to claim 1 wherein MS.

The QoS application, the at least one voice application running on the application layer of the TE, which is also set by the user of data processing applications or multimedia applications to receive the desired QoS, according to claim 1, wherein MS.

Further comprising a socket-based R interface between the TE and the MT configured to send the desired QoS from the QoS application to the ORB using an end-to-end protocol PPP link layer. Item 1. The MS according to Item 1 .