JPH07500236A - セル式無線システムにおけるパケットデータ転送 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 セル式無線システムにおけるパケットデータ転送穴叫の分野 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、短いメツセージのサービスも備えてい る。短いメツセージは、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、短いメツセージの送信は、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ツ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。

箕叫４ 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ジ３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 記移動ステージジ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 ージングメツセージを発生し；この変更されたメツ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ツセージを通常のページングメツセー 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、」―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、別のチャンネルに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ツ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 グメツ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−Ｅ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、標準的なメツ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ツセージは、メツセージの形式を 変更しく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ツセージを変更することによって得られる。従って、パ ケットメツセージの基本的な形態は、標準的なページングメツセージと同様であ り、移動ステーションは、ページングメツセージを受け取って処理するのと同様 にそのメツ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ツセージを識別でき るようにし、その後、メツセージ形式の識別子は、受は取ったメツセージがパケ ットメツセージであるか通常のページングメツ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」接続とは胃なり、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コ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）。

区面ｑ回里ｆ逸叫 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、６８Ｍ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、６８Ｍ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ページング要求メツセージを 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。

鉦ましい一伊のＪ細な読口Ｊ 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、ＤＣ３Ｉ ８００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６８Ｍシステムに適 用するものとして説明するか、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Ｂ５Ｃ１及びＢ５Ｃ２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ＢＴＳＩ、ＢＴＳ２及びＢＴＳ３、ＢＴＳ４がデジタル通信リンク１ １によって各々ベースステーションコントローラＢ５Ｃ１及びＢ５Ｃ２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ＢＴ ＳＩ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。６８Ｍ 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Ｍ Ｓと信号通信するための制御チャンネルとを備えている。６８Ｍシステムでは、 １つのスーパーフレームが５１又は２６のＴＤＭＡ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ＰＣ Ｈ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ツセージを示している。ＢＳ Ｓは、ＰＣＨにページング要求メツ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、Ｒ ＡＣＨにチャンネル要求メツ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ツ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、チャンネル要求メツセージを 受け取ると、即時割り当てメツセージを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。５ＤＣＣＨ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ツセージを送信し、これはページング手順を制御するＶ ＬＲへと送られる。このメツセージに基づいて、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ツセージから、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、ページング要求メツ 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ツセージを区別で蕪ない 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、上記ページングメツセージの放送特性及びチャンネル要求メ ツ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軸ｔｏｍｒｉｃ）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。

移動ステージジンへのデータ転送において、ベースステージジンシステムＢＳＳ は、パケット転送に対して指定された新たなメツセージであるパケットデータペ ージング要求メツセージをＰＣＨに送信する。メツ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ツセージは、ページング要求 メツ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）メツセージがパケットデータ転送に専用であることがメツセージの形式によ り指示される。これは、制御メツセージに専用であって制御メツセージにおける 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００１００１ １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ツセージは、ユーザデータを転送するのに 使用される１４１オクテツトの余分なフィールドを備えている。第１のオクテツ トはメツセージの長さを指示する。

とにより、それが首尾よく受け取られたことを確認する。このメツセージは、通 常のチャンネル要求メツ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（ｌｌｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｏｆ　ｕｓｅｒ　 ｄａｔａ　ｉｎ　ｐａｃｋｅｔ　ｆｏｒ＠ａｔ　ｉｎ　ａ@ｃｅｌｌｕｌ ａｒ　ｒａｄｉｏ　ｓｙｓｔｅｍ）Ｊ及び［パケットデータの転送方法（麗ｅｔ ｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒｏｆ　ｐａｃｋｅｔ　ｄａｔａ）Ｊ と各々題する本出願人のＦｌ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ヘインターフエイスす 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定 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、制御メツセージ）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モして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Ａ ＮＴ−ｘ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。この受信されたメツセ 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 れるべき全てのメツセージは、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ＢＴＳ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ツセー 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ツセージに加えて、パ ケットデータの転送に使用されるメツセージを組み立て、分解及び処理するよう なりＳＣ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）との間で適当なメツ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、ＴＤ ＭＡバースト形成手段３１、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ツ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ツ セージに加えて、パケットデータの転送に使用されるメツセージを組み立て、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。

ＦＩＧ、　３ ９．７６５４３２１ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６ フロントページの続き Ｈ０４Ｑ　７／２４ ７３０４−５に 工 ＨＯ４Ｑ　７１０４　Ａ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 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ヘページを送り、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. 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. 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ヘページを送る第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. ４．ベースステーションから移動ステーションヘ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. 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. 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. 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 ステーションヘページを送り、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. 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。