NO326345B1 - Flerkanals-hoyhastighetsdataoverforing - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår høyhastighets flerkanal-datatjenester (HSCSD, high-speed multichannel data services) på et radiogrensesnitt for et mobilkommunikasjonssystem.

I mobiltelekommunikasjonssystemer av typen med tidsdelt multiaksess (TDMA, time division multiple access) foregår tidsdelt kommunikasjon på radiostrekningen i suksessive TDMA-rammer, hvor hver av disse består av flere tidsluker. I hver tidsluke sendes en kort informasjonspakke som en radiofrekvent skur som har en endelig varighet og som består av et sett av modulerte biter. Tidslukene benyttes hovedsakelig til å overføre styringskanaler og trafikk-kanaler. På trafikk-kanalene sendes det tale og data. På styringskanalene utføres det signalering mellom en basestasjon og mobile abonnentstasjoner. Et eksempel på et TDMA-radiosystem er det pan-europeiske mobilkommunikasjonssystemet GSM (Global System for Mobile Communications).

I vanlige TDMA-systemer tildeles hver mobilstasjon en trafikk-kanal for da-ta- eller taleoverføring. Således kan f .eks. GSM-systemet ha opptil åtte parallelle forbindelser til forskjellige mobilstasjoner på en og samme bærebølge. Den maksimale dataoverføringshastighet på en trafikk-kanal er begrenset til et relativt lavt ni-vå, i samsvar med tilgjengelig båndbredde og den kanalkoding og feilkorrigering som benyttes i overføringen, f.eks. i GSM-systemet til 12 kbit/s, 6 kbit/s eller 3,6 kbit/s.

Et digitalt mobilkommunikasjonssystem benytter typisk flere forbindelses-typer som kan oppdeles i to kategorier: transparente og ikke-transparente forbindelser. På en transparent forbindelse overføres data gjennom en trafikkanal i mobilkommunikasjonssystemet på en transparent måte, hvilket betyr at feilkorrigering på radiostrekningen utføres bare ved å anvende kanalkoding. I GSM-systemet er kanalkodingen av type «Fremad Feil-Korrigering» (FEC, Forward Error Correction). En ikke-transparent forbindelse bruker i tillegg til kanalkoding en ytterligere protokoll hvor dataoverføringen over trafikk-kanalen gjentas dersom dataene ikke blir mottatt korrekt på den andre siden. I GSM-systemet er denne kom-munikasjonsprotokollen «Radio-ForbindelsesProtokoll» (RLP, Radio Link Protocol), som benyttes mellom en terminal-adapter på en mobilstasjon MS og en samtrafikk-funksjon IWF (Interworking Function), som typisk er i en mobiltjeneste-sentral MSC (mobile services switching center). RLP er en balansert (HDLC-type) dataoverføringsprotokoll med en rammestruktur. Feilkorrigering ved hjelp av RLP er basert på gjenutsendelse av rammer som er ødelagt på trafikk-kanalen. Det finnes en annen protokoll, «Lag 2-Relé» (L2R, Layer 2 Relay), over RLP. I hervær-ende patentsøknad omtales den funksjonelle del av TAF eller IWF som utfører disse protokollene, som en L2R/RLP-enhet.

I en tilstand med normal dataoverføring pakker L2R/RLP-enheten brukerdata inn i protokoll-dataenheter (PDU, protocol data units) som er 200 biter lange og som sendes i 240-bit RLP-rammer Qver radiogrensesnittet til en andre L2R/RLP-enhet. Hvis det ikke er noen data eller annen informasjon som skal overføres mellom de to L2R/RLP-enhetene, kan det anvendes diskontinuerlig sending (DTX). DTX refererer til en metode som reduserer sending over radiostrekningen til et minimum (dvs. sendingen avbrytes) under pauser i dataoverføringen. Målet er å redusere senderens effektforbruk, noe som er svært viktig for mobilstasjonene, og å redusere det totale interferensnivået på radiostrekningen, hvilket har en virkning på systemets kapasitet. DTX fungerer uavhengig for oppadgående og nedadgående retning. Mobilkommunikasjonsnettet kan enten tillate eller forby bruk av

DTX.

I normal L2R/RLP-drift er PDU-ene muligens bare delvis fylt, fordi anvend-elsen kan begrense den maksimale brukerhastighet til et nivå under den maksimale hastighet på en trafikk-kanal. PDU-ene kan være fulle hvis den faktiske bruker-datahastighet på terminalgrensesnittet er tilstrekkelig høy, eller hvis L2R/RLP-bufferet har nok brukerdata, på grunn av forsinkelser forårsaket av gjenutsendelse eller annen opphopning, til å fylle en PDU fullstendig. Det er også mulig, avhengig av implementeringen, å foretrekke fulle PDU-er fremfor delvis fulle PDU-er. Dette kan oppnås ved å bruke en timer eller en teller til å forsinke litegrann byggingen av en PDU inntil det er nok data tilgjengelig (f.eks. i en buffer) for å bygge en full PDU, eller inntil byggingen av en PDU, om enn bare en delvis full PDU, ikke kan forsinkes mer. Timeren kan ha en typisk verdi av størrelsesorden 20 ms, med andre ord repetisjonsperioden for TDMA-rammer. Timer-verdien bør være relativt kort for ikke å introdusere ytterligere dataoverføringsforsinkelser.

Datahastighetene i dagens mobilkommunikasjonsnett er imidlertid ikke til-strekkelige for de nye høyhastighetsdatatjenestene. En løsning er foreslått for å innføre høyere datahastigheter for mobilkommunikasjonssystemer i søkerens samtidig foreliggende PCT-søknad W095/31878: to eller flere parallelle trafikk-kanaler (subkanaler) benyttes på radiostrekningen for én høyhastighets dataforbindelse. Høyhastighetsdatasignalet fordeles til de parallelle subkanalene på sendesiden for sending over radiostrekningen, og kombineres så på mottakersiden. På denne måten er det mulig å tilveiebringe dataoverføringstjenester som, avhengig av antallet tildelte trafikk-kanaler, har en overføringshastighet på opptil åtte ganger den konvensjonelle datahastigheten. I GSM-systemet oppnås f.eks. den totale bruker-dataovefrøringshastighet 19,2 kbit/s med to parallelle subkanaler. Dette prinsippet omtales også som en flerluke-kanalteknikk. Høyhastig-hetsdatatjenester som oppnås på denne måten, omtales som HSCSD-tjenester (High Speed Circuit Switched Data services).

Dersom bruker-datahastigheten i en HSCSD-tjeneste er lavere enn den maksimale kapasitet for radioforbindelse-protokollen, kan det bygges delvis fylte PDU-er som sendes over radiogrensesnittet i RLP-rammene. Det er også mulig at noen subkanaler fører fulle PDU-er i sine RLP-rammer, og at noen subkanaler av og til fører delvis fulle eller tomme PDU-er i sine RLP-rammer.

For mobilstasjonen kan denne ineffektive bruken av overføringskapasitet føre til et unødvendig høyt effektforbruk, oppvarming av RF og andre elementer, og muligens en mer kompleks planlegning av mottaking, sending og nabocelle-overvåking enn nødvendig for den aktuelle bruker-datahastigheten.

For radiogrensesnittet fører dette til en økt interferens, enten i oppadgående eller nedadgående retning, eller begge retninger. For basestasjonen og i WF er ikke reduksjon av kompleksitet så viktig som for MS.

Den tidligere kjente implementering av DTX og den noe forsinkede bygging av PDU-er kan bedre situasjonen noe, men ikke fullstendig. DTX benyttes hovedsakelig i tilfeller hvor det ikke er noe i det hele tatt som skal sendes. Når noen data må sendes (mer lav hastighet), og sendingen bare krever en brøkdel av den tildelte båndbredden, strekker ikke konvensjonell DTX til.

Et formål for foreliggende oppfinnelse er en diskontinuerlig sending som er egnet for flerkanals, høyhastighets dataforbindelser.

Dette formålet oppnås gjennom en fremgangsmåte for høyhastighets data-overføring i et digitalt mobilkommunikasjonssystem, hvilken fremgangsmåte omfatter de trinn å etablere en ikke-transparent dataforbindelse med et antall parallelle subkanaler tildelt på radiogrensesnittet, hvilket antall bestemmes av en spesifikk, maksimal overføringskapasitet; å motta brukerdata fra et terminal-grensesnitt med en varierende bruker-datahastighet; å sende brukerdata over den ikke-transparente dataforbindelsen i datarammer ved å anvende en kommunikasjonsprotokoll som erkjenner korrekt mottatte datarammer og sender på nytt defekte datarammer; å bufre datarammer som skal sendes i et sende-bufferlager 63; og å lagre den sendte datarammen i sende-bufferlageret for en mulig gjenutsendelse inntil en erkjennelse mottas fra mottakersiden og å bestemme den faktiske bruker-datahastigheten på terminalgrensesnittet. Fremgangsmåten kjennetegnes ved å bestemme et minimumsantall av subkanaler, hvilket antall bestemmes av den faktiske brukerdatahastigheten; å sende brukerdata i datarammer bare via spesifikke subkanaler som i antall tilsvarer det nevnte minimumsantall av subkanaler; å avbryte sending eller å aktivere diskontinuerlig sending på hver overflødig subkanal som er tildelt til forbindelsen; å overvåke oppfyllingsnivå i sende-bufferlageret; å fortsette sending eller deaktivering av diskontinuerlig sending på minst én av de nevnte overflødige subkanaler dersom sende-bufferlagerets oppfyllingsnivå når en første terskelverdi; og å avbryte sending eller reaktivere diskontinuerlig sending på minst én av de nevnte overflødige subkanaler dersom sende-bufferlagerets oppfyllingsnivå avtar til et andre terskelnivå.

Oppfinnelsen angår også et digitalt mobilkommunikasjonssystem som omfatter en datasender MS.TAF med en sendebuffer 63, en datamottaker hvor datasenderen og datamottakeren kan kobles sammen ved hjelp av en flerekanals-, ikke-transparent, krets-svitsjet dataforbindelse, som har parallelle subkanaler allokert på et radiogrensesnitt, hvor antallet av de allokerte subkanaler bestemmes av en spesifikk maksimumsoverføringskapasitet. Systemet omfatter også en kommunikasjonsprotokoll RLP støttet på dataforbindelsen hvor data overføres over dataforbindelsen i datarammer slik at datarammer som mottas korrekt, erkjennes, og mottatte datarammer som er defekte, gjenutsendes. Sendebufferen er egnet til å bufre datarammene som skal sendes, og lagrer de sendte datarammene inntil det mottas en erkjennelse av vellykket mottaking. Datasenderen MS.TAF.IWF er innrettet for å overvåke den faktiske brukerdatahastigheten og sendebufferens oppfyllingsnivå. Oppfinnelsen kjennetegnes ved at datasenderen er innrettet for å sende brukerdata i datarammer hovedsakelig via spesifikke av de allokerte subkanalene. Antallet av de spesifikke subkanaler tilsvarer det minimale antall av subkanaler som er nødvendige for den faktiske brukerdatahastigheten og for å avbryte sending eller aktivere diskontinuerlig sending på eventuelle gjenværende allokerte subkanaler som ikke tilhører til nevnte spesifikke subkanaler, dersom ikke flere enn nevnte minimum antall av subkanaler er nødvendige i henhold til oppfyllingsnivå i sendebufferen.

Til slutt omfatter oppfinnelsen også en datasender MS, TAF, IWF for dataoverføring over en flerkanal-, ikke-transparent dataforbindelse i et digitalt, mobilt kommunikasjonssystem, hvor denne flerkanalsdataforbindelsen har parallelle underkanaler allokert til et radiogrensesnitt, hvor antallet av disse allokerte subkanalene bestemmes av en spesifikk, maksimal overføringskapasitet, og hvor denne dataoverføringen på denne flerkanalstilkoblingen har en kommunikasjonsprotokoll med hvilken data overføres over denne flerkanalsdataforbindelsen i datarammer slik at mottatte, defekte datarammer sendes om igjen. Datasenderen omfatter et sendebuffer for å bufre datarammene som skal sendes, og er innrettet til å overvåke den aktuelle brukerdatahastigheten og oppfyllingsnivået i sendebufferen. Datasenderen kjennetegnes ved at den er innrettet for å bestemme et minimumsantall av subkanaler som er nødvendig for overføring ved den aktuelle brukerdatahastigheten, og for å sende brukerdata i datarammer via dette minimumsantallet av de spesifikke av disse allokerte subkanalene og for å avbryte overføring eller for å aktivisere diskontinuerlig sending på mulige gjenstående enkelte eller flere av disse allokerte subkanalene som ikke tilhører nevnte spesifikke subkanalene, dersom ikke flere enn dette minimumsantallet av subkanaler er nødvendige ut fra oppfyllingsnivået i sendebufferen.

For øvrig defineres oppfinnelsen gjennom de vedføyde patentkravene.

Den grunnleggende idé ved foreliggende oppfinnelse er å sende rammer i radioforbindelsesprotokollen (RLP) selektivt bare spesifikke subkanaler dersom den maksimale dataoverføringskapasitet som er tildelt til dataforbindelsen, ikke er nødvendig. Dette er viktig, fordi innfelling (interleaving) på radiogrensesnittet sprer en RLP-ramme over atskillige TDMA-rammer. Hvis RLP-rammene ble sendt over vilkårlig valgte subkanaler uten noen konsistens, ville mange, eller kanskje alle tildelte subkanaler være konstant «aktive». I samsvar med foreliggende oppfinnelse konsentreres sendinger på bare spesifikke subkanaler, mens de andre subkanalene som er tildelt til forbindelsen ikke fører noen sending i det hele tatt, eller de anvender subkanal-spesifikk DTX. De direkte fordeler ved et lavere antall aktive subkanaler innbefatter redusert effektforbruk for senderen, færre problemer med temperatur og en enklere taktstyring for mottaking, sending og måling av nabo-celler. I tillegg vil interferensnivået i mobilkommunikasjonsnettet bli lavere, siden antallet unødvendige sendinger på radiogrensesnittet blir lavere.

Det nødvendige minimumsantall av subkanaler kan bestemmes ved å overvåke datastrømmen inn i sende-bufferlageret, dvs. den faktiske bruker-datahastigheten. Dessuten, ved å overvåke mengden av bufrede data, er det mulig å bestemme hvorvidt det vil bli nødvendig med flere aktive subkanaler enn det nevnte minimumsantallet, og å øke og minske dynamisk antallet subkanaler som er i bruk. Datamengden som nevnes ovenfor, kan representeres ved f.eks. datahastighet, bufferlager-status, antall PDU-er eller RLP-rammer osv. Bestemmelse av antallet subkanaler som benyttes, samt vektlegginger for forskjellige subkanaler kan baseres på forskjellige matematiske og statistiske variabler for mengden av inngangsdata og bufrede data, idet slike variabler f.eks. er øyeblikksverdi, en fast gjennomsnittsverdi, en bevegelig gjennomsnittsverdi, eller en annen statistisk variabel (geometrisk middel, median osv.). Dette tillater at styringsprosessen reagerer på en styrt måte på plutselige, langsomme midlertidige eller langtidsfor-andringer i overføringens kapasitetskrav og tilgjengelighet. Slike endringer kan bevirkes av f.eks. en overlevering, dårlig dekning (midlertidig eller over lang tid), en anmodning om dataoverføring, beordret gjenutsendelse av ødelagte data, til-deling av nye subkanaler til forbindelsen, fjerning av subkanaler fra forbindelsen og forandringer i radiogrensesnittets kanalkoding.

Det finnes forskjellige måter for å velge de subkanaler som dataoverføring skal fortsettes på. Én av utførelsene av oppfinnelsen utnytter en subkanal-pre-feranseliste som organiserer subkanalene i samsvar med prinsipper slik som: (1) en rekkefølge basert på posisjonen av subkanaler i en TDMA-ramme, (2) en forut-bestemt rekkefølge som avhenger av det totale antall subkanaler på forbindelsen, (3) en rekkefølge som skal «forhandles om» i løpet av forbindelsen, eller (4) en vilkårlig rekkefølge. Selv en vilkårlig rekkefølge er fordelaktig dersom den holdes lik gjennom varigheten av flere TDMA-rammer.

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives i nærmere detalj ved hjelp av de foretrukne utførelsene, med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor

fig. 1 illustrerer en del av et mobilkommunikasjonssystem som foreliggende oppfinnelse kan anvendes på i en enkeltkanal-, ikke-transparent forbindelse,

fig. 2 er et blokkdiagram som illustrerer de funksjonelle enheter i en enkeltkanal-, ikke-transparent GSM-trafikk-kanal på forskjellige protokoll-nivåer,

fig. 3 viser en L2R PDU,

fig. 4 viser en RLP-ramme,

fig. 5 illustrerer en del av et GSM-mobilkommunikasjonssystem som oppfinnelsen kan anvendes på i en flerkanal-, ikke-transparent forbindelse, og

fig. 6 er et blokkdiagram som illustrerer et arrangement med en HSCSD-forbindelse i samsvar med oppfinnelsen.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes på høyhastighets dataoverføring i digitale mobilkommunikasjonssystemer som benytter forskjellige multiaksess-metoder, slik som TDMA eller CDMA. I forskjellige multiaksess-metoder varierer det fysiske begrepet «trafikk-kanal», som primært defineres av en tidsluke i TDMA-systemer, en spredningskode i CDMA-systemer, en radiokanal i FDMA-systemer, en kombinasjon av disse osv. Det grunnleggende begrep i foreliggende oppfinnelse er imidlertid uavhengig av typen trafikk-kanal og av den multiaksess-metode som benyttes.

Foreliggende oppfinnelse kan brukes i alle digitale dataoverføringssystemer på en ikke-transparent dataforbindelse som omfatter flere parallelle subkanaler (f.eks. flerluke-aksess).

Foreliggende oppfinnelse er spesielt godt egnet for anvendelser ved data-overføring i digitale TDMA- mobilkommunikasjonssystemer slik som det pan-europeiske, digitale mobilkommunikasjonssystemet GSM, DCS1800 (Digital Communi-cation System), et mobilkommunikasjonssystem i samsvar med EIA/TIA Interim Standard IS/41.3, osv. Nedenfor skal oppfinnelsen beskrives ved å benytte GSM-systemet som eksempel, men uten å begrense oppfinnelsen til dette. Fig. 1 viser svært kort den grunnleggende struktur av GSM-systemet, uten å gå nærmere inn på dets egenskaper eller andre aspekter av systemet. For en mer detaljert beskri-velse av GSM-systemet henvises det til GSM-rekommandasjonene og til «the GSM System for Mobile Communications», M. Mouly & M. Pautet, Palaiseau, Frankrike, 1992, ISBN:2-9507190-0-7.

En mobiltjeneste-sentral MSC håndterer koplingen av innkommende og ut-gående anrop. Den utfører funksjoner som ligner på funksjonene i en sentral i et offentlig telefonnett (PSTN, public switched telephone network). I tillegg til disse funksjonene utfører den også funksjoner som er karakteristiske bare for mobil-kommunikasjon, slik som administrasjon av abonnentlokasjon, sammen med nett-ets abonnement-registre (ikke vist). Mobilstasjonene MS er forbundet med sentralen MSC ved hjelp av basestasjon-systemer BSS. Basestasjonsystemet BSS består av en basestasjon-styringsenhet BSC og basestasjoner BTS.

GSM-systemet er et tidsdelt multiaksess-system (TDMA-system) hvor tidsdelt trafikk foregår på radiostrekningen i suksessive TDMA-rammer som hver består av flere tidsluker. I hver tidsluke sendes en kort informasjonspakke som en radiofrekvensskur som har en endelig varighet og som består av et sett av modulerte biter. Tidslukene brukes hovedsakelig til å sende styringskanaler og trafikk-kanaler. På trafikk-kanalene sendes det tale og data. På styringskanalene utføres det signalering mellom en basestasjon og mobile abonnentstasjoner. Kanalstruk-turer som benyttes på GSM-systemets radiogrensesnitt, er definert i nærmere detalj i GSM-rekommandasjon 05.02.1 drift i samsvar med rekommandasjonen tildeles en mobilstasjon MS i begynnelsen av et anrop en tidsluke fra en bærebølge som en trafikk-kanal (enkeltluke-aksess, Single Slot Access). MS synkroniserer seg til denne tidsluken for å sende og motta radiofrekvensskurer.

I GSM-systemet etableres en dataforbindelse mellom en mobilstasjons MS netterminal TAF (Terminal Adaptation Function, terminal-tilpasningsfunksjon) 31 og en nettadapter IF (Interworking Function) 41 i det faste nettet (vanligvis i MSC). Dataforbindelsen er en krets-svitsjet forbindelse som reserverer en (eller flere) trafikk-kanal(er) fra radiogrensesnittet for varigheten av forbindelsen. I GSM-nettet er dataforbindelsen i dataoverføring en forbindelse som er V.110 hastighetstil-passet, V.24 grensesnitt-kompatibel og av UDI-kodet, digital full dupleks dype. V.110-forbindelsen er opprinnelig en digital overføringskanal utviklet for ISDN (Integrated Services Digital Network, digitalt nett for integrerte tjenester), spesifisert i rekommandasjonen CCITT «Blue Book» V.110. Terminaladapteren TAF tilpasser en dataterminal TE forbundet med MS til V.110-forbindelsen, som i fig. 1 etableres over en krets-svitsjet forbindelse som benytter trafikk-kanal chO. Nettadapteren IWF tilpasser V.110-forbindelsen til et annet V.110-nett slik som et ISDN eller et annet GSM-nett, eller til et annet transittnett f.eks. det offentlige telefonnettet PSTN.

I tillegg anvender trafikk-kanalen kanalkoding FEC (Forward Error Gorrection) med det siktemål å redusere virkningen av overføringsfeil på radiostrekningen. GSM-systemet anvender foldingskoding (konvolveringskoding) i samsvar med GSM-rekommandasjon 05.03, og effektiviteten av denne kodingen kan illustreres med et foldingskodingsforhold X/Y, som består at X databiter er repre-sentert i kanalkodingen ved hjelp av Y kodebiter. På en fullhastighets GSM-trafikk-kanal anvendes det på bruker-datahastigheter 9,6 kbit/s, 4,8 kbit/s og 2,4 kbit/s, foldingskodingsforhold på henholdsvis Vz (punktert), 1/3 og 1/6.

Den krets-svitsjede ikke-transparente forbindelsen mellom TAF og IWF på en GSM-trafikk-kanal omfatter flere protokoll-lag.

Terminalgrensesnittet mellom MS-terminaladapteren TAF og dataterminalutstyret, samt grensesnittet mellom IWF og f.eks. et audio-modem MODEM er i samsvar med CCITT V.24, og i fig. 2 er terminalgrensesnittet markert med symbo-let 12. Hva oppfinnelsen angår, er de interessante protokollene L2R (Layer 2 Relay) og RLP (Radio Link Protocol), som begge er i terminaladapteren TAF og nettadapteren IWF på begge sider av forbindelsen. I tillegg har forbindelsen, slik som illustrert i fig. 2, forskjellige typer hastighetstilpasningsfunksjoner (RA, Rate Adaptation), slik som RAV mellom TAF og en CCU-enhet (Channel Codec Unit, kanalkodek-enhet) som befinner seg i BSS, RA1 mellom CCU og IWF, RAA mellom CCU og en transkoder-enhet TRAU som er plassert i avstand fra basestasjonen, og RA2 mellom TRAU og IWF. Funksjonene med hastighetstilpasning RA er definert i GSM-rekommandasjonene 04.21 og 08.20. Kommunikasjon mellom CCU og TRAU er definert i GSM-rekommandasjon 08.60.

Informasjonen som hastighetstilpasses på radiogrensesnittet RA1' blir dessuten kanalkodet på den måte som spesifiseres i GSM-rekommandasjon 5.03, illustrert ved blokkene FEC i MC og CCU.

Foreliggende oppfinnelse angår imidlertid bare L2R/RLP-funksjonen av TAF og IWF, og kommunikasjon mellom disse. De andre ovennevnte laverelags-protokoller, funksjoner og enheter tilveiebringer bare en overføringsbane i samsvar med GSM-rekommandasjonene mellom L2R/RLP-enheter, og de er ikke av betydning for foreliggende oppfinnelse, med unntak av kanalkoding FEC. Følgelig beskrives ikke de andre funksjonene her i nærmere detalj.

L2R-funksjonalitet (Layer 2 Relaying) for ikke-transparente tegn-orienterte protokoller er definert f.eks. i GSM-rekommandasjon 07.02. L2R pakker brukerda-taene og status-informasjonen med opphav i terminalgrensesnittet i 200-bits PDU-er (Protocol Data Units) av 25 oktetters lengde, slik som den som illustreres i fig. 3. Oktettene er nummerert 0-24, idet oktett 0 sendes først. Bitene i oktetten er nummerert 1-8, idet bit 1 sendes først. I en PDU kan oktetten være en status-oktett, et tegn (høyerelagsdata) eller oppfyllingsbiter. Oktett 0 er alltid en status-oktett. En status-oktett omfatter 3 biter, SA, SB og X for status for V.24-forbindelsen, og 5 biter som indikerer antallet data-oktetter som følger etter status-oktetten, samt de spesielle indikasjoner i data-oktettene slik som tom og PDU. I fig. 3 etter-følges status-oktett 0 av 3 data-oktetter som ordet «GSM» er pakket inn i, og der-etter følger en ny status-oktett 4.

L2R PDU-ene er pakket i en ramme i samsvar med RLP-protokollen, slik som en ramme som vises i fig. 4. RLP-protokollen er spesifisert i GSM-rekommandasjon 04.22. RLP er en balansert (HDLC-type) dataoverføringsprotokoll med en rammestruktur hvor feilkorrigering er basert på gjenutsendelse av ødelagte rammer, etter ordre fra mottakersiden. RLP strekker seg fra mobilstasjonens MS terminaladapter TAF til nettadapteren IWF, som vanligvis befinner seg i MSC. Slik det vises i fig. 4, omfatter RLP-rammestrukturen et lederfelt (16 biter), et informa-sjonsfelt (200 biter) og en ramme-kontrollsekvens (frame check frequence) (24 biter). Den 200-bits L2R PDU er pakket i informasjonsfeltet. Som resultat ligger netto RLP datahastighet klart over den maksimale datahastighet på 9,6 kbit/s for en kanal, hvilket tillater et spesifikt antall gjenutsendelse uten noen senkning i den nominelle brukerhastigheten. For eksempel, dersom brukerhastigheten på terminalgrensesnittet er 9600 bit/s, og datahastigheten på radiogrensesnittet er 12 kbit/s, er den «overflødige kapasitet», avhengig av tegnstrukturen som benyttes, minst 12,5%.

Sende-bufferlageret bufrer de data som mottas fra V.24-grensesnittet, slik at data ikke vil gå tapt selv om MS ikke er i stand til å sende dem øyeblikkelig over radiogrensesnittet. Et mottakingsbufferlager bufrer data som overføres til V.24-grensesnittet slik at data som mottas fra en trafikk-kanal ikke vil gå tapt, selv om de ikke øyeblikkelig kan fremsendes via V.24-grensesnittet til f eks terminalutstyret TE. RLP-protokollen innbefatter også en flytstyring, som benyttes for å justere oppfyllingsnivået for sende- og mottakingsbufferlagrene. Flytstyringen er spesifisert i GSM-rekommandasjon 07.02. Kriteriet som benyttes for å aktivere flytstyringen, kan være et halvfullt sende- eller mottakingsbufferlager.

Den maksimale bruker-datahastighet på en enkelt GSM-trafikk-kanal er begrenset til 0,6 kbit/s.

I høyhastighetsdatatjenester (HSCSD) tilordnes flere trafikk-kanaler til et dataanrop; med andre ord tildeles to eller flere tidsluker fra samme TDMA-ramme. Et eksempel på hvordan høyhastighets dataoverføring basert på en mengde trafikk-kanaler skal utføres, vises i søkerens samtidig eksisterende PCT-søknader W095/31878 og W096/18248. Det bør imidlertid bemerkes at hva oppfinnelsen angår, er det eneste som er av viktighet, at en flerkanal-dataforbindelse kan etableres.

Fig. 5 illustrerer en GSM-nettarkitektur som implementerer en slik dataover-føring på flere parallelle trafikk-kanaler. Fig. 5 ligner på fig. 1, med det unntak at i fig. 5 er det, mellom TAF og IWF, en krets-svitsjet, ikke-transparent forbindelse som består av N parallelle trafikk-kanaler chO-chn, hvor N=1,2,3.... I mobilstasjonen fungerer TAF som en deler som splitter høyhastighetsdatasignalet DATA INN som kommer fra dataterminalutstyret, i parallelle trafikk-kanaler chO-chn, og en kombinerer som kombinerer subsignalene som mottas fra de parallelle trafikk-kanalene chO-chn tilbake inn i et høyhastighetsdatasignal DATA UT. I den andre enden av den flerkanal-dataforbindelsen fungerer på tilsvarende måte IF som en deler som splitter det innmatede høyhastighetsdatasignalet DATA INN i parallelle trafikk-kanaler chO-chn, og en kombinerer som kombinerer subsignalene som mottas fra de parallelle trafikk-kanalene chO-chn tilbake inn i et høyhastighetsda-tasignal DATA UT.

Protokollstrukturen i fig. 2 kan også anvendes på den flerkanal-forbindel-sesarkitekturen i fig. 5.1 den foretrukne utførelse av oppfinnelsen er L2R/RLP-enheten felles for alle trafikk-kanaler som er tildelt for samme forbindelse. Blant disse fungerer RLP samtidig som den ovennevnte deler og kombinerer. Hver trafikk-kanal er imidlertid forsynt med en dedikert hastighetstilpasning (RA) og kanalkodingsfunksjoner (FEC), slik som illustrert i fig. 2. Fra synspunktet til L2R/RLP-enheten er således den flerkanal-dataforbindelsen hovedsakelig lik en énkanal-forbindelse; «overføringskanalen» mellom dem har bare høyere kapasitet enn tidligere.

HSCSD-forbindelsen kan også illustreres ved hjelp av blokkdiagrammet i fig. 6, hvor L2R og RLP-protokollfunksjonene er fordelt i separate enheter 62 og 63 i TAF/MS, og tilsvarende i enheter 64 og 65 i IWF/MSC på mottakersiden. Enheten L2R pakker dataene i L2R PDU-ene som beskrevet ovenfor. I HSCSD anvendes imidlertid lett modifiserte PDU-er; antallet biter i PDU-ene er lavere, dvs. 192. Grunnen for dette er at en vil kompensere for den avtagende bruker-datahastighet i RLP-protokollen, hvor reduksjonen forårsakes av den ekstra «overhead»-informasjon som kreves av HSCSD i RLP-rammene. Hva angår foreliggende oppfinnelse, så er forskjellen som forårsakes av HSCSD i PDU-ene og RLP-rammene ikke relevant, og skal ikke beskrives her i nærmere detalj. Uttrykk-ene PDU og RLP i denne søknaden benyttes for å vise til alle versjonene.

L2R-enheten 62 utmater PDU-ene til RLP-enhet 63. RLP-enhet 63 innfører PDU-ene i RLP-rammer, og splitter dem i subkanaler ch1-chn, hvor n er et heltall og > 2. En radio-sender/mottaker TRx utfører for hver subkanal (etter hastighetstilpasning og kanalkoding) bygging av skurer, innfelling og modulasjon, samt sending over radiogrensesnittet i en tilsvarende underkanal-tidsluke. BTS-radio-sender/mottakeren TRx mottar skurene i subkanalens tidsluker, og utfører «tiI-bakefelling» (deinterleaving) separat for hver subkanal, og fremsender (etter kanal-dekoding) RLP-rammene for hver subkanal ch1-chn til RLP-enhet 64 som kombinerer PDU-ene og mater dem til L2R-enhet 65. Mellom BTS og IWF må RLP-rammene overføres i TRAU-rammer, men dette er ikke av betydning for foreliggende oppfinnelse.

Når bruker-datahastigheten i en HSCSD-tjeneste hovedsakelig tilsvarer den maksimale kapasitet som er tildelt til forbindelsen, sendes fulle PDU-er på alle subkanaler. Hvis, som bemerket tidligere, bruker-datahastigheten i en HSCSD-tjeneste er lavere enn den maksimale kapasitet for radioforbindelse-protokollen, kan L2R-enhet 62 bygge delvis oppfylte PDU-er og sende dem over radiogrensesnittets subkanaler i RLP-rammer. Konvensjonelt har imidlertid sendingen blitt fordelt vilkårlig på alle subkanalen chO-chn, med det resultat at alle subkanaler er mer eller mindre aktive.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse bruker RLP-enheten 63, for sending av RPL-rammer, bare en spesifikk del av subkanalene ch1-chn i tilfeller hvor den maksimale dataoverføringskapasitet tildelt til forbindelsen ikke er nødvendig. På de andre, ubrukte subkanalene er det ingen sending som foregår i det hele tatt, eller de har en kanal-spesifikk DTX. Det minimale antall av subkanaler som brukes, defineres i samsvar med den faktiske bruker-datahastighet inn i L2R-enheten, og behovet for ytterligere kanaler defineres i samsvar med den bufrede datamengden. Dette skal beskrives i den eksempelvise utførelse nedenfor, og med henvisning til fig. 6.

Mengden av innmatede data, og oppfyllingsnivået i bufferlagrene i L2R-enhet 62 og RLP-enhet 63 overvåkes av en DTX-styringsenhet 61. Først antas det at den maksimale overføringskapasitet tildelt til et data-anrop er tre trafikk-kanaler, dvs. 3x9,6 kbit/s = 28,8 kbit/s. DTX-styring 61 overvåker den faktiske bruker-datahastigheten på datastrømmen inn i L2R-enhet 62. Hvis den gjennomsnittlige bruker-datahastigheten overskrider kapasiteten for to subkanaler, dvs.

19200 kbit/s, vil den minste kapasitet som er nødvendig, være tre subkanaler, dvs. det samme som den maksimale kapasitet tildelt til dataforbindelsen. Hvis dette er tilfelle, dirigerer DTX-styringen 61 RLP-enheten 63 til å sende på normal måte på alle tre subkanaler.

Det antas videre at den gjennomsnittlige bruker-datahastighet inn i L2R-enhet 62 faller under samtalen, til en verdi som er lavere enn 19,2 kbit/s, f.eks.

18 kbit/s. DTX-styringen 61 definerer et minste antall trafikk-kanaler for den ovennevnte gjennomsnittlige bruker-datahastighet på 18 kbit/s, dvs. to subkanaler. DTX-styringsenhet 61 dirigerer derved RLP-enhet 63 til aktivt å sende bare på to subkanaler, f.eks. på subkanalene ch1 og ch2. Sending på den tredje subkanalen ch3 vil avbrytes midlertidig, eller en diskontinuerlig sending DTX i samsvar med GSM-spesifikasjonene vil bli aktivert på den. I et slikt tilfelle sender RLP-enheten 63 til subkanal ch3, 12 oppfyllingsrammer i samsvar med GSM-rekommandasjon 04.06, post 5.4.2.3. TRX mottar disse RLP-rammene fra RLP-enheten 63, men fremsender dem bare inn på radiostrekningen i spesifikke TDMA-ramme-undergrupper, spesifisert i GSM-rekommandasjon 05.08, post 8.3. På andre tids-punkter har subkanalen ingen sending i DTX-modus.

DTX-styringen 61 fortsetter å overvåke den gjennomsnittlige bruker-datahastigheten og overvåker samtidig i det minste oppfyllingsnivået for RLP-enhetens 62 bufferlager. RLP-bufferlageret inneholder både RLP-rammene som skal sendes for første gang, og RLP-rammer som allerede er sendt, men hvor det ikke er mottatt noen erkjennelse ennå fra mottakersiden. DTX-styringen 61 kan ha f.eks. to terskelverdier for bufferlagerets oppfyllingsnivå. Når oppfyllingsnivået for RLP-bufferlageret ligger under en spesiell terskelverdi, anser DTX-styringen 61 at det foreliggende antall subkanaler er adekvat. Dersom bufferlageret fylles opp til denne terskelverdien, anser DTX-styringen 61 at det foreliggende antall subkanaler er utilstrekkelig for datasending. Dette fører til at DTX-styringen 61 deaktiverer DTX fra subkanal ch3. RLP-enhet 63 begynner å sende brukerdata i RLP-rammer på subkanal ch3 også, selv om minimumskapasiteten som tilsvarer den gjennomsnittlige bruker-datahastigheten på 18 bit/s, er to subkanaler. Som resultat begynner RLP-enhetens 63 bufferlager å tømmes. Så snart bufferlageret er tømt ned til den nedre, forutbestemte terskelverdi, anser DTX-styringen 61 at minimumskapasiteten som tilsvarer den gjennomsnittlige bruker-datahastighet, dvs. to subkanaler, er tilstrekkelig for sending. Følgelig reaktiverer DTX-styringen 61 DTX på subkanal ch3. RLP-enheten 63 begynner på nytt å sende RLP-rammer som inneholder bare brukerdata, via subkanalene ch1 og ch2. Via subkanal ch3 sendes oppfyllingsrammer.

Hvis den gjennomsnittlige bruker-datahastighet faller under 9,6 kbit/s, er minimumskapasiteten som kreves, én subkanal. I et slikt tilfelle vil DTX-modus også bli aktivert f.eks. på subkanal ch2, og brukerdata sendes bare på subkanal ch1. DTX-styringen 61 overvåker kontinuerlig bufferlagerets oppfyllingsnivå i RLP-enhet 63, og om nødvendig deaktiverer den DTX fra en eller flere subkanaler.

Hvis den gjennomsnittlige bruker-datahastighet igjen når en verdi som er høyere enn 19,2 kbit/s, tar DTX-styringen 61 på nytt alle de tildelte subkanaler ch1-ch3 i normal bruk.

Alternativt kan oppfyllingsnivået for bufferlageret i RLP-enhet 63 ha flere terskelverdier i begge retninger. Ved oppfylling av bufferlageret til en spesifikk

terskelverdi, deaktiveres DTX fra en eller flere subkanaler; når den neste terskelverdien nås, deaktiveres igjen DTX fra en eller flere subkanaler, osv. På lignende måte reaktiveres DTX på en eller flere subkanaler når bufferlageret tømmes til en terskelverdi; og når de neste terskelverdiene nås, aktiveres DTX igjen på en eller flere subkanaler, osv.

På mottakersiden fungerer BTS og IWF som normalt, med mottaking på alle subkanaler. DTX på spesielle subkanaler behandles i samsvar med GSM-rekommandasjonene.

Oppfinnelsen er mest fordelaktig når den anvendes på en MS-sending. Fremgangsmåten er også anvendbar når det sendes fra mobilkommunikasjonsnettet til mobilstasjonen, hvorved radio-interferensnivået i mobilkommunikasjonsnettet vil bli lavere.

Som bemerket ovenfor kan det anvendes forskjellige typer statistiske metoder for å bestemme bruker-datahastigheten og for å overvåke bufferlagerets oppfyllingsnivå. Også som bemerket ovenfor kan trafikk-kanalene som skal benyttes på et hvilket som helst tidspunkt, utvelges i samsvar med en spesiell preferanse-liste.

Figurene og forklaringen som angår disse, er bare ment å illustrere foreliggende oppfinnelse. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan variere i sine detaljer innen omfanget av de vedføyde kravene.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for høyhastighetsdataoverføring i et digitalt mobilkommunikasjonssystem, hvilken fremgangsmåte omfatter de trinn å etablere en ikke-transparent dataforbindelse med et antall parallelle subkanaler (ch0...chn) tildelt på et radiogrensesnitt, hvilket antall bestemmes av en spesifikk maksimumsoverføringskapasitet; motta brukerdata fra et terminalgrensesnitt (V.24) med en varierende brukerdatahastighet; sende brukerdata over den ikke-transparente dataforbindelsen i datarammer ved å anvende en kommunikasjonsprotokoll (RLP) som erkjenner datarammer som er mottatt korrekt og som gjenutsender defekte datarammer; bufre datarammer som skal sendes, i en sendebuffer (63); lagre den sendte datarammen i sendebufferen (63) for en eventuell gjenutsendelse, inntil en erkjennelse mottas fra mottakersiden; bestemme den faktiske brukerdatahastigheten på terminalgrensesnittet; karakterisert ved at et minimumsantall av subkanaler bestemmes, hvilket antall bestemmes av den faktiske brukerdatahastigheten; brukerdata sendes i datarammer via spesifikke subkanaler som i antall tilsvarer det nevnte minimumsantall av subkanaler; sendingen avbrytes eller diskontinuerlig sending aktiveres på hver overflø-dig underkanal som er tildelt forbindelsen; sendebufferens (63) oppfyllingsnivå overvåkes; henholdsvis sending fortsettes eller diskontinuerlig sending deaktiveres på minst én av de overflødige subkanalene hvis sendebufferens (63) oppfyllingsnivå når en første terskelnivå; og henholdsvis sending avbrytes eller diskontinuerlig sending reaktiveres på minst én av de overflødige subkanaler dersom sendebufferens (63) oppfyllingsnivå avtar til et andre terskelnivå.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved følgende trinn: å forandre dynamisk antallet av de tildelte subkanaler i samsvar med sendebufferens oppfyllingsnivå (63).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved følgende trinn: å sende brukerdata gjennom alle tildelte subkanaler (chO...chn) dersom minimum antall subkanaler overensstemmer med antallet av subkanaler som er tildelt dataforbindelsen.

4. Digitalt mobilkommunikasjonssystem omfattende en datasender (MS, TAF) med en sendebuffer (63); en datamottaker (IWF); idet datasenderen og datamottakeren kan kobles sammen ved hjelp av en flerekanals-, ikke-transparent, krets-svitsjet dataforbindelse, hvilken flerkanals-dataforbindelse har parallelle subkanaler allokert på et radiogrensesnitt, hvor antallet av de allokerte subkanaler bestemmes av en spesifikk maksimumsoverføringskapa-sitet; en kommunikasjonsprotokoll (RLP) støttet på dataforbindelsen hvor data overføres over dataforbindelsen i datarammer slik at datarammer som mottas korrekt, erkjennes, og mottatte datarammer som er defekte, gjenutsendes, hvilken sendebuffer er egnet til å bufre datarammene som skal sendes, og lagrer de sendte datarammene inntil det mottar en erkjennelse av vellykket mottaking, datasenderen (MS) innrettet for å overvåke den faktiske brukerdatahastigheten og sendebufferens (63) oppfyllingsnivå, karakterisert ved at datasenderen (MS) er innrettet for å sende brukerdata i datarammer hovedsakelig via spesifikke av de allokerte subkanalene, idet antallet av de spesifikke subkanaler tilsvarer det minimale antall av subkanaler som er nødvendige for den faktiske brukerdatahastigheten og for å avbryte sending eller aktivere diskontinuerlig sending på eventuelle gjenværende en eller flere allokerte subkanaler som ikke tilhører til nevnte spesifikke subkanaler, dersom ikke flere enn nevnte minimum antall av subkanaler er nødvendige i henhold til oppfyllingsnivå i sendebufferen (63).

5. System ifølge krav 4, karakterisert ved at datasenderen er en terminaladapter (TAF) i en mobilstasjon (MS), og datamottakeren er en nettadapter (IWF) i et mobilkommunikasjonsnett.

6. System ifølge krav 4, karakterisert ved at datasenderen er en nettadapter (IWF) i mobilkommunikasjonsnettet, og datamottakeren er en terminaladapter (TAF) i en mobilstasjon.

7. Datasender (MS, TAF, IWF) for dataoverføring over en flerkanal-, ikke-transparent dataforbindelse i et digitalt, mobilt kommunikasjonssystem, hvori denne flerkanalsdataforbindelsen har parallelle underkanaler allokert til et radiogrensesnitt, hvor antallet av disse allokerte subkanalene bestemmes av en spesifikk, maksimal overføringskapasitet, og hvor denne dataoverføringen på denne flerkanalstilkoblingen har en kommunikasjonsprotokoll (RLP) med hvilken data overføres over denne flerkanalsdataforbindelsen i datarammer slik at mottatte, defekte datarammer sendes om igjen, omfatter denne datasenderen (MS, TAF, IWF) et sendebuffer (63) for å bufre datarammene som skal sendes, og er denne datasenderen (MS, TAF, IWF) innrettet til å overvåke den aktuelle brukerdatahastigheten og oppfyllingsnivået i sendebufferen (63), karakterisert ved at datasenderen (MS, TAF, IWF) er innrettet for å bestemme et minimumsantall av subkanaler som er nødvendig for overføring ved den aktuelle brukerdatahastigheten, og datasenderen (MS, TAF, IWF) er innrettet for å sende brukerdata i datarammer via dette minimumsantallet av de spesifikke av disse allokerte subkanalene og for å avbryte overføring eller for å aktivisere diskontinuerlig sending på mulige gjenstående enkelte eller flere av disse allokerte subkanalene som ikke tilhører nevnte spesifikke subkanalene, dersom ikke flere enn dette minimumsantallet av subkanaler er nødvendige ut fra oppfyllingsnivået i sendebufferen (63).

8. Datasender ifølge krav 7, karakterisert ved at datasenderen (MS,TAF, IWF) er innrettet til å gjenoppta overføring eller deaktivere diskontinuerlig sending på minst en av disse gjenværende subkanalene dersom flere enn dette minimumsantallet av subkanaler er nødvendig ut fra oppfyllingsnivået i sendebufferen (63)

9. Datasender ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at datasenderen er en terminaladapter (TAF) i en mobilstasjon (MS).

10. Datasender ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at datasenderen er en nettverksadapter (IWF) i et mobilt kommunikasjonsnettverk.