SE518607C2 - Sätt, anordning och kommunikationsnät för undvikande av kollisioner vid radiokommunikation - Google Patents

Description

518 607 2 för att stödja fler talanvändare än talkanalerna i en tidsupp- delad bärvåg kan hantera. I detta fall tilldelas en mobilsta- tion en kanal, t.ex. en talkanal då tal alstras och då talet slutar släpps kanalen så att en mobilstation ej onödigtvis reserverar kapacitet utan kanalen blir ledig för användning för andra syften, t.ex. för överföringar för andra mobilstationer i cellen. PRMA-protokollet används i cellulära mobilkommunika- tionssystem för kommunikation mellan en mobilstation och en basstation. Kommunikationslänken från en mobilstation till en basstation kallas upplänk och kommunikationslänken från en bas- station till en mobilstation kallas nedlänk.

De kända mobilkommunikationssystem som baseras på tidsdelad multipelåtkomst (TDMA) utnyttjar vanligtvis antingen TDD (Time Division Duplex) eller FDD (Frequency Division Duplex). I ett system som utnyttjar TDD utförs både upplänks- och nedlänks- överföringar vanligtvis med samma frekvens med tidsuppdelning, dvs vid olika tidpunkter. Överföringen av information sker i tidsluckan i en s.k. TDMA-ram, vilket innebär att en mobil- station sänder i upplänken i t.ex. en tidslucka och basstatio- nen sänder i nedlänken i en annan tidslucka. I flera kommunika- tionssystem som baseras på kretskoppling åstadkommes tidsupp- delning t.ex. genom tilldelning av en viss tidslucka i en ram till en viss mobilstation för både upplänks- och nedlänkskommu- nikation och genom fördröjning av upplänksramen med t.ex. ett par tidsluckor jämfört med nedlänksramen, vilket resulterar i att samma tidsluckor i upplänksramen och nedlänksramen ej över- lappar varandra. Ett sådant system beskrives i publikationerna EP 564 429 och US 5 444 698. I denna typ av system är upplänks- och nedlänkskommunikationen beroende av varandra, vilket inne- bär att tidsluckor för en mobilstation tilldelas i par för upplänk och nedlänk, med andra ord alltid samtidigt för både sändnings- och mottagningsluckan. Det kan på så sätt till- försäkras, att inga kollisioner sker mellan upplänks- och nedlänksöverföringarna. Å andra sidan ger denna typ av procedur ineffektivt utnyttjande av resurser. Om dessutom tilldelning eller reservering av tidsluckor för en viss mobilstation sker symmetriskt, innebär det att en mobilstation sänder och mottar i lika många tidsluckor i upplänken och i nedlänken. 518 607 3 Å andra sidan är system kända, såsom det system som baseras på PRMA-protokollet och GSM-GPRS (General Packet Radio Service) som beskrivs mer i detalj nedan, i vilka upplänks- och nedlänksöverföringarna sker oberoende av varandra, vilket innebär att en mobilstation tilldelas separat en överförings- tidslucka för upplänkskommunikation och separat en mottagnings- tidslucka för nedlänkskommunikation, helt oberoende av var- andra.

I ett system som utnyttjar ovannämnda frekvensdelningsduplex (FDD) utförs upplänks- och nedlänksöverföringarna vid olika frekvenser. I ett system av denna typ kan sändning och mottag- ning ske samtidigt. Ã andra sidan finns det system, såsom GSM, som utnyttjar både tidsuppdelning och frekvensuppdelning, vilket innebär att även om sändningen och mottagningen sker vid olika frekvenser sker de ej samtidigt.

Ett problem i system, i vilka upplänks- och nedlänksöverföring- arna sker oberoende av varandra, är kollisioner, vilket innebär att upplänks- och nedlänksöverföringarna överlappar varandra. I system som utnyttjar oberoende upplänks- och nedlänksöverfö- ringar vet ej basstationen vilken mobilstation som sänder i upplänken samtidigt då basstationen bör sända ett paket i ned- länken. Denna typ av situation visas i fig. 1, i vilken ned- länks- och upplänksöverföringarna sker oberoende av varandra och i figuren, i den mittersta TDMA-ramen, har upplänken och nedlänken samtidig kommunikation till och från samma mobil- station, vilket resulterar i en kollision och att åtminstone den ena överföringen förloras. I exempelvis det ovan beskrivna paketradiosystemet som utnyttjar upplänks- och nedlänksöverfö- ringar oberoende av varandra, bildas paketen vid ögonblick som är nästan omöjliga att förutsäga. Likaledes kan de paket som sänds av basstationen anlända till mobilstationen helt oförut- sägbart. I detta fall kan upplänks- och nedlänksöverföringarna kollidera, vilket resulterar i förlust av data i åtminstone ena riktningen. Kollisioner kan ske mellan olika dataströmmar eller mellan paket i samma förbindelse, om t.ex. en mobilstation kvitterar den föregående överföringen, varigenom kvitteringen i upplänken och nästa överföring i nedlänken kan kollidera. Det n una» n 518 607 4 finns ett sätt att undvika denna typ av kollisioner, vid vilket en mobilstation efter varje sändning väntar på kvitteringen från basstationen före dess nästa sändning. Det är dock möjligt att det under mobilstationens nästa upplänkssändning förekommer en samtidig sändning från basstationen till mobilstationen i nedlänken. Ett annat alternativ för att undvika kollisioner skulle vara att förse en mobilstation med två sändare/mottagare (transceivers). Detta är dock ej önskvärt till följd av kostnad och storlek. En basstation är vanligtvis försedd med flera sändare/mottagare och detta är inte ett problem, utan det verkliga problemet ligger i mobilstationer försedda med en sändare/mottagare, vilka, till följd av den använda lösningen, ej kan sända och motta helt samtidigt och sålunda ej klarar av en helt dubbelriktad förbindelse.

Ett av ändamålen med denna uppfinning är att förhindra kolli- sioner mellan överföringar i upplänken och i nedlänken. Detta åstadkommes i ett tidsdelat system vid tvåvägskommunikation genom att man detekterar den tidslucka som används i den första kommunikationsriktningen och genom att man i beroende av detek- teringen, för den andra kommunikationsriktningen väljer en sådan tidslucka som inte överlappar den tidslucka som används i den första kommunikationsriktningen.

Detta kan enligt en utföringsform av uppfinningen åstadkommas genom att man förfar så, att om en mobilstation själv vet att den är en typ som ej kan sända och motta samtidigt (en sådan mobilstation kallas i denna beskrivning enkel mobilstation eller en av halvduplextyp), detekterar den t.ex. i signalering- en för upprättande av virtuell förbindelse vilka tidsluckor som kommer att användas i nedlänken och väljer som sin upplänks- lucka en lucka, som ej överlappar den tidslucka som används i nedlänken. I detta fall sänder mobilstationen till nätet en kanalbegäran i en sådan tidslucka som ej överlappar nedlänks- tidsluckan som en indikator att den som upplänkstidslucka önskar den tidslucka begäran sändes i och informerar samtidigt nätet att den är en "enkel" mobilstation. Den kan dessutom in- formera om antalet erfordrade tidsluckor, om detta är mer än en. Som en kvittering av kanalreserveringen ger nätet i ned- 1 8 607 - länken den mottagningstidslucka som skall användas för upp- länkskommunikation. Nätet, t.ex. en basstation, väljer före- trädesvis respektive nedlänkstidslucka så att den ej överlappar upplänkstidsluckan. Om överlappning av någon anledning skulle ske, kan mobilstationen inte utnyttja den tilldelade tidsluckan utan den bör ånyo detektera vilka tidsluckor som används i ned- länken och sända en ny kanalbegäran. Om kanalreserveringssigna- leringen koncentreras i de gemensamma kontrollkanalerna i en viss tidslucka och trafiken sker i olika tidsluckor, kan mobil- stationen vid en kanalbegäran indikera de tidsluckor den kan använda i upplänken. I detta fall kan nätet, t.ex. en bassta- tion, reservera en av de indikerade kanalerna som möjlig att använda av mobilstationen för sändningen från mobilstationen.

Uppfinningen kan enligt en annan utföringsform utföras genom att man förfar så, att nätet (t.ex. en nätstödnod eller en bas- station), då det mottar en överföring från en upplänk, från överföringen läser mobilstationens identitet och på så sätt detekterar vilken tidslucka som används i upplänken (den tids- lucka i vilken upplänksöverföringen mottogs) och för nedlänks- överföringen till mobilstationen väljer en tidslucka, som inte överlappar upplänksöverföringen. Nätet informerar mobilstatio- nen om nedlänkstidsluckan och mobilstationen använder automa- tiskt som upplänkstidslucka den tidslucka, i vilken den första överföringen mottogs.

Sättet enligt uppfinningen, av vilket två utföringsformer be- skrivits ovan, kan utföras med en anordning som används vid tidsdelad tvåvägskommunikation, vilken anordning innefattar organ för detektering av den tidslucka som används i den första kommunikationsriktningen och organ för väljande av tidsluckan för den andra kommunikationsriktningen, i beroende av detekte- ringen, på sådant sätt att den inte överlappar den första tids- luckan.

Uppfinningen är särskilt användbar för kommunikation, vid vilken upplänks- och nedlänksöverföringarna sker oberoende av varandra. s nano 518 607 2.; 6 Sättet enligt uppfinningen kännetecknas av vad som anges i den kännetecknande delen av patentkrav 1.

Anordningen, mobilstationen resp. telekommunikationsnätet enligt uppfinningen kännetecknas av vad som anges i den känne- tecknande delen av patentkrav 8, 11 och 16.

Uppfinningen beskrivs nedan i detalj och hänvisningar görs till bifogade ritningar, på vilka Fig. 1 visar tidsdelad kommunikation i upplänken och i ned- länken och förekomsten av en kollision, Fig. 2 visar uppbyggnaden av ett telekommunikationsnät med dataöverföring vid GSM-GPRS-paketradiotjänster, Fig. 3 visar ett exempel på signaleringen då en mobilstation loggar in på nätet, Fig. 4 visar utförandet av en mobilstation enligt uppfinningen i form av ett blockschema, Fig. 5 visar utförandet av en basstation enligt uppfinningen i form av ett blockschema, och Fig. 6 visar utförandet av en stödnod enligt uppfinningen i form av ett blockschema.

För att bättre förstå uppfinningen beskrivs, under hänvisning till fig. 2 och 3, en tidigare känd paketradiotjänst, vid vilken upplänks- och nedlänksöverföringarna sker oberoende av varandra och vid vilken en kollisionsrisk sålunda föreligger.

Beskrivningarna gäller även som utföringsformer av uppfinningen då tillämpningsmiljön för uppfinningen företrädesvis liknar dessa. En paketradiotjänst, GSM-GPRS (General Packet Radio Service) under utveckling för GSM-mobilradiosystemet används som exempel. GPRS är en ny GSM-tjänst som erbjuder paketradio- tjänst för GSM-abonnenter. GPRS reserverar radioresurser endast då det finns något att sända, vilket möjliggör delning av samma 518 607 7 resurser av samtliga mobilstationer i beroende av deras behov.

Dagens vanliga kretskopplade nät i GSM-systemet har utformats för kretskopplade talöverföringar. Huvudmålet med GPRS-tjänsten är att utföra förbindelsen mellan en mobilstation och ett publikt datanät med användande av kända protokoll, såsom TCP/IP, X.25 och CLNP. Det finns dock en förbindelse mellan den paketförmedlade GPRS-tjänsten och GSM-systemets kretskopplade tjänster. En fysisk kanals resurser kan återanvändas och viss signalering kan vara gemensam. Tidsluckor kan reserveras i samma bärvåg för användning vid den kretskopplade tjänsten och för den paketförmedlade GPRS-tjänsten.

Fig. 2 visar telekommunikationsnätförbindelser vid den paket- förmedlade GPRS-tjänsten. För GPRS-tjänsterna är huvudelementet i nätets infrastruktur en GPRS-stödnod, en s.k. GSN (GPRS-stöd- nod). Det är en mobilitetsrouter som åstadkommer förbindelsen och samverkan mellan olika datanät, t.ex. till det publika paketdatanätet PSPDN (Public Switched Packet Data Network) via förbindelsen Gi eller till en annan operatörs GPRS-nät via för- bindelsen Gp, mobilitetshantering medelst GPRS-register via förbindelsen Gr och vidarebefordring av datapaket till mobil- stationer oberoende av deras placering. Fysiskt kan en GPRS- stödnod GSN integreras i ett MSC (Mobile Switching Center) eller kan den vara ett separat nätelement baserat i arkitektu- ren för datanätrouters. Användardata passerar direkt genom för- bindelsen Gb mellan stödnoden GSN och basstationsystemet BSS, som består av basstationer BTS och basstationkontrollenheter BSC, men mellan stödnoden GSN och mobilomkopplingsstationen MSC finns signaleringsförbindelsen Gs. I fig. 2 representerar de heldragna linjerna mellan block datatrafik och representerar de streckade linjerna signalering. Fysiskt kan datat passera transparent genom mobilomkopplingsstationen MSC. Radiogräns- snittet mellan basstationen BTS och mobilstationen MS markeras med hänvisningsbeteckningen Um. Hänvisningsbeteckningarna Abis och A representerar gränssnittet mellan basstationen BTS och basstationkontrollenheten BSC resp. mellan basstationkontroll- enheten BSC och mobilomkopplingsstationen MSC, som är en signa- leringsförbindelse. Hänvisningsbeteckningen Gn representerar förbindelsen mellan samma operatörs olika stödnoder. Stödnoder- 518 607 8 na är vanligtvis uppdelade till nätportsstödnoder GGSN (Gateway GSN) och betjänings- eller hemstödnoder SGSN (Serving GSN), så- som framgår av fig. 2.

Fig. 3 visar i form av ett pilmönster ett exempelfall med olika steg då en mobilstation loggar in i ett nät då nämnda MS är aktiv. Inledningsvis synkroniseras mobilstationen och GPRS- nätet vilket görs på liknande sätt som vid det vanliga krets- kopplade GSM-mobilnätet. Då en mobilstation önskar logga in för paketradiodrift, exempelvis användande GRPS-tjänster, påbörjar den en viss inloggningsprocedur, en s.k. GRPS-inloggnings- process. Inledningsvis sänder mobilstationen MS till bas- stationsystemet en kanalbegäran för radiotrafik (steg 1). Bas- stationsystemet BSS kvitterar begäran (steg 2), varefter mobil- stationen MS till basstationsystemet BSS sänder en begäran för pakettjänst (steg 3). Efter detta kontrolleras giltigheten i mobilomkopplingsstationen MSC och utbyts krypteringsnycklar (steg 4) mellan mobilstationen MS och nätet, vilket tidigare är känt genom GSM-systemet. Därefter sänder mobilstationen MS till den paketbetjänande stödnoden SGSN (steg 5) en begäran om in- loggning till pakettjänsten. Denna begäran innefattar bl.a. mobilabonnentens autentiserings- och parameterinformation för kryptering. Den betjänande stödnoden SGSN utför adressbegäran- processen för förbindelsestödnoden GGSN (steg 6). Den betjänan- de stödnoden SGSN sänder inloggningsbegäran till pakettjänster till förbindelsestödnoden GGSN (steg 7), som registrerar mobil- stationens MS position genom uppdatering av routingtabellen (steg 8) och svarar på inloggningsbegäran (steg 9). I detta steg bekräftar den betjänande stödnoden SGSN till mobilstatio- nen MS dess inloggning till pakettjänsterna (steg 10) och till- delar mobilstationen MS identiteten för en temporär logisk länk TLLI som skall användas som en adress vid dataöverföringarna mellan mobilstationen MS och den betjänande stödnoden SGSN.

Denna TLLI används för identifiering av mobilstationen MS i det trådlösa gränssnittet Um. Bekräftelsemeddelandet vid inlogg- ningen från den betjänande stödnoden SGSN till mobilstationen MS innehåller vanligtvis även identifieringen av mobilstationen och identiteten för cellen (i vilken mobilstationen befinner sig). Vad gäller steg 10 är det tidigare känt från kretskopplad 518 607 9 teknologi att en mobilstation tilldelas en viss kanal eller en viss tidslucka i en TDMA-ram som skall användas för sändning och mottagning, vilket innebär att upplänks- och nedlänkskana- lerna tilldelas i par. Vid GSM-GPRS-pakettjänsten informerar en betjänande stödnod SGSN mobilstationen MS om en eller flera nedlänkskanaler för användning vid nedlänkskommunikationen.

Mobilstationen MS bekräftar att den är redo för pakettjänstför- bindelsen (steg 11), efter vilket utbytet av krypteringspara- metrar för pakettjänster utförs mellan mobilstationen MS och den betjänande stödnoden SGSN (steg 12). Efter detta går mobil- stationen in i vilomod och kanalen släpps (steg 13).

Vid användning erhåller mobilstationen omedelbart kanalen då den har något att sända, dvs då den till nätet (basstationen) sänder en kanalbegäran i form av en PRA-skur (PRA - Packet Random Access), vilken även kan kallas kanalreserveringsskur.

En mobilstation kan sända en kanalreserveringsbegäran PRA i en logisk reserveringskanal (en s.k. PRA-kanal) i en tidslucka som är reserverad för detta syfte. Nätet kvitterar begäran genom att till mobilstationen sända en paketkvitteringsskur PAG (PAG - Packet Access Grant).

De ovan beskrivna stegen som visas i fig. 3 specificeras i GSM- GPRS-tjänstspecifikationen GSM 04.60 och är i sig kända för fackmän inom teknikområdet. I ett system såsom det som visas i fig. 3 sker upplänksöverföringarna från en mobilstation MS till en basstation BTS och nedlänksöverföringarna från en basstation BTS till en mobilstation MS oberoende av varandra och kollisio- ner kan ske mellan upplänks- och nedlänksöverföringarna.

För att undvika kollisioner i ett mobilkommunikationssystem vid en första utföringsform av uppfinningen förfar man så, att om en mobilstation själv vet att den är av den typ som inte kan sända och motta samtidigt, med andra ord är en "enkel" mobil- station, informerar den nätet om sin förmåga att kommunicera (halvduplex/duplex) då den loggar in på nätet, med andra ord informerar den om att den är en "enkel" mobilstation. I det föregående exemplet på GSM-GPRS-pakettjänsten kan en mobilsta- tion ge denna information till en betjänande stödnod SGSN i 518 607 steg 5, dvs i samband med GPRS-inloggningsbegäran. Denna in- formation kan exempelvis vara en eller flera bitar enligt vilka basstationen BTS eller stödnoden SGSN identifierar mobilstatio- nen som en "enkel" mobilstation.

Om en mobilstation MS förflyttar sig in i området för en annan stödnod SGSN, sänder den till denna nya stödnod SGSN en begäran om routinguppdatering (såsom i fig. 3, steg 5) och därifrån vidarebefordras informationen till förbindelsestödnoden GGSN (se steg 7), vilken uppdaterar informationen (se steg 8) och sänder ett svar till mobilstationen (se steg 9 och 10) som en kvittens på uppdateringen av routingtabellen. I detta fall måste mobilstationen ånyo, då den begär routinguppdateringen, informera om att den är en "enkel" mobilstation. Denna typ av information kan också inkludera informationen om hur många tidsluckor som begärs.

Då en mobilstation har identifierats som en "enkel" mobil- station, vet basstationen BTS eller stödnoden SGSN att den skall tilldelas en viss mottagningstidslucka för kommunikation i nedlänken för att undvika en situation, i vilken mobilstatio- nen, då den senare har något att sända, sänder en kanalbegäran PRA i en sådan tidslucka, att en kollision sker med en överfö- ring i nedlänken. Detta kan hända i steg 10 i det i fig. 3 visade exemplet då stödnoden SGSN bekräftar mobilstationens inloggning till pakettjänster.

Om en mobilstation MS förflyttar sig in i området för en annan stödnod SGSN och den till denna nya stödnod SGSN har sänt en begäran om routinguppdatering, såsom beskrivits ovan, mottar den från den nya stödnoden SGSN, tillsammans med en bekräftelse på begäran om routinguppdatering (se fig. 3, steg 10), informa- tionen om den tidslucka som skall användas i nedlänken.

Då en mobilstation MS har något att sända, detekterar den t.ex. från kontrollkanaler (vilka för fackmän är tidigare kända genom t.ex. GSM-GPRS-systemet) med användande av en åtkomstkontroll- algoritm MAC (Media Access Control) en eller flera tidsluckor, i vilka den tilldelas en sändningsordning. Dessutom känner 518 607 11 mobilstationen redan sedan inloggningsprocessen till den eller de tidsluckor som har tilldelats för överföringarna i ned- länken. Utgående från detekteringen sänder mobilstationen MS till nätet en kanalbegäran PRA i en sådan tidslucka som inte överlappar den tidslucka som används i nedlänken. Som en indi- kering på att den som upplänkstidslucka önskar samma tidslucka som begäran sändes i, informerar den nätet om att den är en "enkel" mobilstation. Dessutom kan den informera om antalet er- fordrade tidsluckor i det fall fler än en behövs. Antalet tids- luckor i upplänken behöver inte vara samma som i nedlänken, utan mobilstationen kan t.ex. reservera tre tidsluckor i upp- länken och begära två tidsluckor i nedlänken.

Om signalering om kanalbegäran sker centralt i de gemensamma kontrollkanalerna i en viss tidslucka och trafik i andra tids- luckor kan en mobilstation MS vid en begäran om kanalreserve- ring PRA indikera de tidsluckor den kan använda i upplänken.

Denna typ av information kan vara 8 bitar och om det finns 8 kanaler, eller egentligen tidsluckor i en TDMA-ram, såsom i GSM-systemet, avser varje bit en kanal. Bitvärdet "O" kan indi- kera en kanal som mobilstationen ej önskar och bitvärdet "1" kan indikera en kanal som mobilstationen önskar använda för kommunikation i upplänken. Alternativt kan informationen vara 4 bitar då en bit indikerar att den är "enkel" och tre bitar indikera ordningsnumret (0-7 i binär form) för den lucka i vilken mobilstationen kan motta. Därefter tilldelar nätet mobilstationen en lämplig kanal för sändning i upplänken. Data- kanalerna i nedlänken lämpade för den aktuella mobilstationen MS måste ha överenskommits redan vid inloggningen (fig. 3). Nu kan nätet, t.ex. basstationen BTS, reservera för mobilstatio- nens sändningar en av de kanaler som önskats av mobilstationen.

Vid bekräftelsen av kanalbegäran tilldelar nätet tidsluckan för kommunikation i nedlänken. Nätet, t.ex. nätstödnoden SGSN eller basstationen BTS, väljer företrädesvis respektive tidslucka i nedlänken så att den inte överlappar tidsluckan i upplänken. Om överlappning av någon anledning skulle förekomma, skulle inte mobilstationen MS kunna utnyttja den tilldelade tidsluckan utan skulle vara tvungen att sända en ny kanalbegäran PRA. n. o :en 12 En mobilstation har organ för detektering av den tidslucka som används i nedlänken och organ för val av tidsluckan i upp- länken, i beroende av detekteringen, så att den inte överlappar den tidslucka som används i nedlänken. Denna del av utförandet av en mobilstation beskrivs mer i detalj senare i denna be- skrivning.

För att undvika kollisioner förfar man i mobilkommunikations- systemet vid en annan utföringsform av uppfinningen på så sätt, att nätet (t.ex. en nätstödnod SGSN eller en basstation BTS) vid mottagning av en sändning från en mobilstation MS i upp- länken läser från sändningen mobilstationens autenticitet och detekterar på så sätt den tidslucka som används i upplänken och väljer för överföringen i nedlänken en sådan tidslucka som inte överlappar upplänksöverföringen.

I samband med kanalbegäran PRA i upplänken från en mobilstation MS läser en basstation BTS från kanalbegäranskuren PRA mobil- stationens autenticitet och detekterar på så sätt den tidslucka som används i upplänken och väljer för överföring i nedlänken till den aktuella mobilstationen en tidslucka, som inte över- lappar upplänksöverföringen. Basstationen BTS kvitterar nämnda paketbegäran i kanalbegäran PRA med en kvittering PAG, vid vilken den informerar mobilstationen MS om den tidslucka som skall användas. För utförandet av denna andra utföringsform uppvisar nätet, t.ex. en basstation BTS, organ för detektering av den tidslucka som används i upplänken och organ för val av nedlänkstidsluckan, i beroende av detekteringen, så att tids- luckan i nedlänken inte överlappar den tidslucka som används i upplänken. En basstation kan t.ex. ha en referenstabell, i vilken den uppdaterar tidsluckorna i upplänken och nedlänken för olika mobilstationer. Utförandet av en basstation beskrivs för denna del mer i detalj senare i denna beskrivning.

I fallet av ett system i vilket fler än en tidslucka används i upplänken och nedlänken väljer nätet samtliga tidsluckor i ned- länken så att de inte överlappar tidsluckorna i upplänken. 518 607 =:;;§§;.;' 13 Då ovanstående första och andra utföringsform jämförs uppvisar de den skillnaden att en basstation vid den andra utförings- formen på något sätt måste identifiera en mobilstation, dvs motta dess autenticitet (verklig, temporär eller annan identi- fiering). Detta skulle kunna utgöra ett problem. I exempelvis den 87 bitar långa kanalbegäranskuren eller åtkomstskuren, som innefattar endast 36 ej kanalkodade bitar för information, finns inget rum för identifikationsnumret eller -koden för mobilstationen. I detta fall kan inte en basstation BTS veta utifrån den mottagna PRA-skuren vilken av mobilstationerna inom dess område som har sänt skuren.

En mobilstation vid den första utföringsformen och en bassta- tion vid den andra utföringsformen kan välja en sådan tidslucka för överföring i upplänken resp. för överföring i nedlänken som inte överlappar, eftersom mobilstationen har synkroniserats med nätet, vilket tidigare nämnts, vilket är den första åtgärden efter att en mobilstation har slagits på. Dessutom innefattar en mobilstation en tidskrets, såsom vid de kända system som baseras på TMDA-teknologi, medelst vilken mobilstationen känner till den exakta tidsanpassningen av upplänkens och nedlänkens tidsluckor.

I det följande kommer en utföringsform av en mobilstation MS enligt uppfinningen att beskrivas under hänvisning till fig. 4.

Sändningsdelen har en buffert 20, i vilken det data som skall sändas sparas. Bufferten 20 har en kontrollförbindelse till kanalbegäranformaren (eller PRA-formaren) 21 (PRA - Packet Random Access), som känner mobilstationens kapacitet, dvs huru- vida den klarar av förbindelser i full duplex eller halv duplex. Då datat har sparats i bufferten 20 sänder den en kontrollsignal till PRA-formaren 21, vilken därefter bildar en kanalbegäran för en PRA-sändning. Om mobilstationen är av typen halv duplex, bildar PRA-formaren en sådan paketkanalbegäranskur PRA som innefattar information om att mobilstationen är en "enkel" mobilstation och antalet eventuellt begärda tidsluckor.

Bildande av en kanalbegäran och PRA-formaren är tidigare kända för fackmän inom teknikområdet. För utföringsformen enligt upp- finningen adderas bitar till PRA-skuren i PRA-formaren 21 för 518 607 14 att addera ovannämnda information till skuren. Skuren är i samtliga fall en grupp bitar som formas i PRA-formaren 21.

Modifieringen eller adderingen av informationen utförs genom att man formar en skur som skiljer sig något från en vanlig skur avseende den adderade informationen. Enligt utförings- formen enligt uppfinningen kan dessutom sändningen av PRA- skuren utföras i en tidslucka i vilken dataöverföringskollisio- ner undviks. Databitarna i PRA-skuren FEC-felkodas (FEC - Forward Error Correction) i felkodningsenheten 22 och de vidarebefordras till omkopplaren 23. Data vidarebefordras till omkopplaren 23 även från bufferten 20, från vilken paket som skall sändas tas för paketsändning och FEC-felkodning (FEC - Forward Error Correction) i den andra felkodningsenheten 24 och förs till inflätningsenheten 25, i vilken datat inflätas för sändning. Omkopplaren 23 befinner sig i läge A då datapaket sänds och i läge B då kanalbegäranskuren PRA sänds. Ena änden av omkopplaren 23 är inrättad att dessutom tillhandahålla data till modulator- och sändningsenheten 26, i vilken datat module- ras och sänds i en eller flera skurar till det trådlösa gräns- snittet. PRA-formaren 21 tillhör som en del av MAC-enheten (MAC - Multiple Access Control eller Media Access Control, som inte visas separat i figuren) som styr mobilstationens paket- radiodrift. MAC-kontrollenheten begär som tidslucka i upplänken en sådan tidslucka, som inte överlappar den tidslucka som an- vänds i nedlänken och styr PRA-skuren som skall sändas till en upplänkstidslucka som den själv valt.

I mottagningsdelen mottas och demoduleras en skur i mottag- nings- och demoduleringsenheten 27, vilken dessutom är förbun- den med en andra omkopplare 28, vilken, då den befinner sig i läge C, mottar skurar innehållande datapaket, för vilka skurar uppflätning utförs i en enhet 29 och feldetektering och -korrigering utförs i FEC-felkorrigeringsenheten 30, från vilken de mottagna datapaketen sparas i en andra buffert 31 för ytterligare behandling. Då mobilstationen i skuren för paket- kanalbegäran PRA har sänt informationen om sin "enkla" typ, förblir den väntande på ett meddelande om paketbegärankvittens PAG med omkopplaren 28 i läge D. Även då en mobilstation väntar på meddelanden som kommer i kontrollkanaler (kontrolltids- 518 607 luckor) befinner sig i allmänhet omkopplaren i läge D. PAG- meddelandet innehåller informationen om den eller de tidsluckor som tilldelats mobilstationen i upplänken. PGA-meddelandeskuren felsöks och -korrigeras på motsvarande sätt i en andra FEC- felkorrigeringsenhet 32, från vilken den förs till PAG-tolkaren 33, vilken företrädesvis är en detektor som läser det mottagna meddelandet och anger huruvida det innehöll kanalreserverings- information. PAG-tolkaren 33 styr sändningsdelens buffert 20 och då kanalreserveringen anländer börjar mobilstationen sända data från bufferten 20 i den tilldelade tidsluckan. Även PAG- tolkaren 33 är en del av MAC-kontrollenheten. I fig. 4 visas även en ARQ-enhet 34 för bildande av en automatisk återsänd- ningsbegäran ARQ (Automatic Retransmission reQuest) för sänd- ning och för behandling av en automatisk återsändningsbegäran som mottas i en mottagningsskur. ARQ-enheten 34 är valfri be- roende på det använda pakettjänstprotokollet och har ingen större betydelse för uppfinningen.

I det följande kommer en utföringsform av en basstation BTS enligt uppfinningen att beskrivas under hänvisning till fig. 5.

Sändningsdelen har en buffert 40, i vilken det data som skall sändas sparas. Bufferten 40 har en kontrollförbindelse till PP- formaren (PP - Packet Paging) 41. Paketsökning, PP, används för att informera en mobilstation om en paketöverföring som skall sändas till mobilstationen. Data som kommer från ett fast nät, t.ex. Internet, kommer till en betjänande stödnod SGSN, som överför datat för sändning till mobilstationen MS. Paketen från stödnoden SGSN anländer i bufferten 40 i en basstation BTS (eller ett basstationsystem BSS). Då datat har sparats i bufferten 40, sänder den en kontrollsignal till PP-formaren 41, som nu bildar ett paketsökningsmeddelande till mobilstationen.

Paketsökningsmeddelandet PP FEC-felkodas (FEC - Forward Error Correction) (eller faltningskodas) i felkodningsenheten 42 och det vidarebefordras till omkopplaren 43. Data vidarebefordras till omkopplaren 43 även från bufferten 40, från vilken paket som skall sändas förs för paketsändning och FEC-felkodas (FEC - Forward Error Correction) i den andra felkodningsenheten 44 och förs till inflätningsenheten 45, i vilken datat inflätas för sändning. Omkopplaren 43 befinner sig i läge E då datapaket 518 607 16 sänds och i läge F då paketsökningsmeddelandet PP sänds. Ena änden av omkopplaren 43 är inrättad att dessutom tillhandahålla data till modulator- och sändningsenheten 46, i vilken datat moduleras och sänds i en eller flera skurar till ett trådlöst gränssnitt. Då den virtuella förbindelsen upprättas (i GPRS- inloggningssteget (Fig. 3)) har mobilstationen informerat stöd- noden SGSN att den är en "enkel" mobilstation, vilket innebär att den inte kan motta i vilken slumpmässig tidslucka som helst. Stödnoden SGSN vet sålunda att den skall sända paket endast i lämpliga kanaler och i paketen meddelar den de lämp- liga tidsluckorna till basstationen BTS/basstationsystemet BSS, så att basstationsystemet vet att det skall sända paketsök- ningsmeddelandet PP i en sådan tidslucka som mobilstationen lyssnar efter. Då paketsökningsmeddelandet PP har sänts till mobilstationen MS, kan basstationen BTS vid den överenskomna tidpunkten sända data till mobilstationen MS på den överens- komna kanalen (med andra ord med den överenskomna frekvensen i den överenskomna tidsluckan).

I mottagningsdelen mottas och demoduleras vid mottagning en skur i mottagnings- och demoduleringsenheten 47, som dessutom är förbunden med en andra omkopplare 48, som i läge G mottar skurar som innehåller datapaket, för vilka skurar uppflätning utförs i en enhet 49 och feldetektering och -korrigering utförs i FEC-felkorrigeringsenheten 50, från vilken de mottagna data- paketen sparas i en annan buffert 51 för ytterligare behand- ling. Då basstationen förväntar sig motta från mobilstationen MS en kanalreserveringsskur, PRA, eller andra kontrollmeddelan- den, befinner sig omkopplaren 48 i läge H och vid andra tid- punkter i läge G, då data förväntas. De mottagna kontrollmedde- landena felindikeras och korrigeras på motsvarande sätt i en andra FEC-felkorrigeringsenhet 52, från vilken de vidarebeford- ras till behandlingsenheten 53, vilken även kan innefatta en funktion för bildande av en automatisk återsändningsbegäran ARQ (Automatic Retransmission reQuest) för sändning och för behand- ling av en automatisk återsändningsbegäran som mottas i en mot- tagningsskur. ARQ-funktionen 53 är valfri beroende på använt pakettjänstprotokoll och är inte nödvändig för uppfinningen.

Behandlingsenheten 53 styr bufferten 40 och vidarebefordrar in- 518 607 17 formation till stödnoden SGSN och då kanalbegäran PRA anländer sänder basstationen BTS i de överenskomna tidsluckorna till mobilstationen MS en kvittering på paketbegäran PAG. Basstatio- nen BTS sänder informationen om reserveringen av nedlänken i paketsökningskanalen PP. Basstationen BTS mottar datapaketöver- föringar som vidarebefordras till stödnoden SGSN för ytterliga- re vidarebefordring i telekommunikationsnätet till exempelvis Internet.

I det följande kommer en utföringsform av en stödnod SGSN enligt uppfinningen att beskrivas under hänvisning till fig. 6.

Data som anländer från ett fast datanät 59, t.ex. Internet, till stödnoden SGSN behandlas i dataprocessorn 60 och sparas i bufferten 61. Dataprocessorn 60 frågar signaleringsprocessorn 62 vart paketet skall sändas och signaleringsprocessorn 62 söker i ett lägesbibliotek 63, vilket kan vara utfört som en referenstabell sparat i minnet, informationen i vilken kanal paketet skall sändas till den aktuella mobilstationen MS.

Signaleringsprocessorn 62 vidarebefordrar informationen om tidsluckan till dataprocessorn 60, som vidarebefordrar det datapaket som skall sändas från bufferten 61 till basstationen BTS i korrekt kanal och adderar till det informationen om den tidslucka, i vilken datat skall överföras till mobilstationen i det trådlösa gränssnittet.

Denna uppfinning minskar risken för kollisioner i ett kommuni- kationsnät, och helst förhindras de helt, särskilt i ett kommu- nikationsnäts mobilkommunikationssystem, i tidsdelad tvåvägs- kommunikation i den radioväg i vilken meddelanden överförs i upplänken i en tidslucka och i nedlänken i en annan tidslucka, oberoende av varandra. Uppfinningen underlättar i ett ovannämnt kommunikationssystem användningen av en mobilstation som inne- fattar en sändare/mottagare, varvid kollisionsrisken förblir liten eller till och med helt elimineras.

Ovan har beskrivits utföringsformer av uppfinningen med exempel på sättet, anordningen och systemmiljön för anordningarna. För en fackman inom teknikområdet är det självklart att uppfinning- en ej begränsas till detaljerna vid ovannämnda utföringsformer 518 607 18 och att uppfinningen även kan utföras på annat sätt utan att man avviker från uppfinningsidén. De visade utföringsformerna skall betraktas som informativa men ej begränsande. Möjlig- heterna att utföra och använda uppfinningen begränsas sålunda endast av bifogade patentkrav. Sålunda täcks de olika alterna- tiven för utförande av uppfinningen såsom definierade av patentkraven inklusive ekvivalenta utföringar av uppfinningen.

Claims (17)

5 1 8 6 0 7 gi: gg; _ 19 Patentkrav

1. Sätt att undvika kollisioner i ett telekommunikations- nät vid tidsdelad tvåvägskommunikation, vid vilket meddelanden sänds i en första kommunikationsriktning i en första kanal från en mobilstation (MS) till en basstation (BTS), meddelanden sänds i en andra, motsatt kommunikations- riktning i en andra kanal från basstationen (BTS) till mobil- stationen (MS), de första och andra kanalerna för mobilstationen (MS) allokeras av basstationen (BTS) oberoende av varandra, och åtminstone en tillåten kanal som skall användas av mobilstationen (MS) som den första kanalen meddelas mobil- stationen (MS), k ä n n e t e c k n a t a v att då ett meddelande mottas av basstationen (BTS) från mobilstationen (MS) detekteras nämnda första kanal som används i den första kommunikationsriktningen av basstationen (BTS) genom detekte- ring av mobilstationens (MS) identitet utifrân meddelandet som mottages från mobilstationen (MS), väljs, som nämnda andra kanal, baserat på detektering- en, en sådan kanal av basstationen (BTS) som inte överlappar nämnda första kanal, och meddelas den andra kanalen till mobilstationen (MS).

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda åtminstone en tillåtna kanal för användning av mobilstationen som den första kanalen meddelas mobilstationen (MS) genom att den kanal som skall användas som den andra kanalen meddelas.

3. Sätt enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t a v att, för kommunikation mellan basstationen (BTS) och flera mobilstationer (MS), ett register över kanalerna i de första och andra kommunikationsriktningarna för varje enskild mobilstation (MS) uppdateras. 5 1 8 6 0 7 šïï* šffš - - IÄÉÉ? '- 20

4. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att mobilstationen (MS) informerar telekommunikationsnätet om mobilstationens (MS) kommunikationskapacitet.

5. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att de första och andra kanalerna innefattar en tidslucka.

6. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att de första och andra kanalerna innefattar flera tidsluckor.

7. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den första kanalen innefattar ett annat antal tidsluckor än den andra kanalen.

8. Mobilstation (MS) för tidsdelad tvåvägskommunikation med en basstation (BTS) i ett telekommunikationsnät, varvid nätmeddelanden sänds i en första kommunikationsriktning i en första kanal från en basstation (BTS) till en mobilstation (MS) och meddelanden sänds i en andra, motsatt kommunikationsrikt- ning i en andra kanal från mobilstationen (MS) till basstatio- nen (BTS) och i vilket nät de första och andra kanalerna allo- keras oberoende av varandra, vilken mobilstation innefattar organ för kommunikation i den första kommunikations- riktningen i den första kanalen, och organ för kommunikation i den andra kommunikationsrikt- ningen i den andra kanalen, k ä n n e t e c k n a d a v att mobilstationen inne- fattar organ (21) för att informera telekommunikationsnätet om mobilstationens (MS) kommunikationskapacitet för att ge nätet en indikering att mobilstationen kan antingen kommunicera i den första kanalen och den andra kanalen endast vid olika tidsperioder eller kommunicera samtidigt i den första kanalen och den andra kanalen.

9. Mobilstation enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k - n a d a v att de första och andra kanalerna innefattar åtminstone en tidslucka. 518 607 ;::= 21

10. Mobilstation enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k - n a d a v att mobilstationen innefattar organ (21) för att informera basstationen (BTS) om antalet tidsluckor som erford- ras för en kanal.

11. Anordning (BTS) för tidsdelad tvåvägskommunikation med en mobilstation (MS) i ett telekommunikationsnät, varvid nät- meddelanden sänds i en första kommunikationsriktning i en första kanal från en mobilstation (MS) till en basstation (BTS), meddelanden sänds i en andra, motsatt kommunikations- riktning i en andra kanal från basstationen (BTS) till mobil- stationen (MS) och i vilket nät de första och andra kanalerna för mobilstationen (MS) allokeras oberoende av varandra, vilken anordning innefattar organ för kommunikation i den första kommunikations- riktningen i den första kanalen, organ för kommunikation i den andra kommunikationsrikt- ningen i den andra kanalen, och organ (41, 62) för meddelande av åtminstone en tillåten kanal som skall användas av mobilstationen (MS) som den första kanalen, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen inne- fattar organ (53, 60) för detektering av nämnda första kanal som används i den första kommunikationsriktningen genom detek- tering av mobilstationens (MS) identitet utifrån meddelandet mottaget från mobilstationen (MS), organ (41, 62, 63) för val som nämnda andra kanal, baserat på detekteringen, för den andra kommunikationsrikt- ningen, av en kanal som inte överlappar nämnda första kanal, och organ (41, 62, 63) för meddelande av den andra kanalen till mobilstationen (MS).

12. Anordning enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k n a d a v att den är en basstation (BTS).

13. Anordning enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k n a d a v att den är ett basstationssystem (BSS) innefattande åtmin- o o u :sou 5 1 8 6 0 7 ïšš :ffš - - = 22 stone en basstation (BTS) och en basstationstyrenhet (BSC).

14. Anordning enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k n a d a v att den är en telekommunikationsnätstödnod (GSN).

15. Anordning enligt patentkrav 11, k å n n e t e c k n a d a v att de första och andra kanalerna innefattar åtminstone en tidslucka.

16. Telekommunikationsnät innefattande en stödnod (SGSN), en basstation (BTS) och en mobilstation (MS) i ett mobilnät, vilket telekommunikationsnät innefattar för tidsdelad tvåvägs- kommunikation organ för kommunikation i telekommunikationsnätet i en första kommunikationsriktning i en första kanal, organ för kommunikation i telekommunikationsnätet i en andra kommunikationsriktning i en andra kanal, organ (62, 63) för allokering av de första och andra kanalerna för mobilstationen (MS) oberoende av varandra, och organ (41, 62) för meddelande av åtminstone en tillåten kanal som skall användas av mobilstationen (MS) som den första kanalen, k ä n n e t e c k n a t a v organ (53, 60) för detektering av nämnda första kanal som används i den första kommunikationsriktningen genom detek- tering av mobilstationens (MS) identitet utifrån ett meddelande mottaget från mobilstationen (MS), organ (21, 33) för val som nämnda andra kanal, baserat på detekteringen, för den andra kommunikationsriktningen, av en kanal som inte överlappar nämnda första kanal, och organ (41, 62, 63) för meddelande av den andra kanalen till mobilstationen (MS).

17. Nät enligt patentkrav 16, k å n n e t e c k n a t a v att de första och andra kanalerna innefattar åtminstone en tidslucka.