WO2004032541A1 - Procédé et dispositif de gestion d'établissement de liaisons descendantes dans un réseau de communications à commutation de paquets - Google Patents

Procédé et dispositif de gestion d'établissement de liaisons descendantes dans un réseau de communications à commutation de paquets Download PDF

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WO2004032541A1
WO2004032541A1 PCT/FR2003/002829 FR0302829W WO2004032541A1 WO 2004032541 A1 WO2004032541 A1 WO 2004032541A1 FR 0302829 W FR0302829 W FR 0302829W WO 2004032541 A1 WO2004032541 A1 WO 2004032541A1
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mobile station
bss
network
access
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PCT/FR2003/002829
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English (en)
Inventor
Francois Duhamel
Didier Lacroix
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Evolium S.A.S
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access

Definitions

  • the invention relates to the field of cellular packet switched communications networks and in particular the downlink data transfer (or “downlink”) within such networks.
  • Cellular networks such as those of the GPRS type, generally comprise a radio access network, also called BSS (for "Base Station System”), responsible, in particular, for managing the allocation of resources or logical channels (such as radio link channels) for establishing links with mobile stations, such as mobile phones.
  • BSS Base Station System
  • two types of links (or access) can be established: one downlink (or “downlink”), from the BSS to the mobile station, and the other ascendant (or “uplink”) from the mobile station to the BSS.
  • the mobile station When the mobile station is responsible for establishing the link (or access), it must make a request for ascending access to the BSS. " When the BSS is responsible for establishing the link (or access), it automatically allocates" downlink "resources to the mobile station.
  • connection establishment procedures following upward or downward access requests, generally do not pose any difficulty, under normal operating conditions.
  • the mobile station can receive from the BSS two different sets of instructions (or “ assignments ”) which designate two links associated with resources which may be incompatible and therefore prevent data exchange.
  • a first set of instructions is in fact transmitted by the BSS with its request for downlink access, while a second set of instructions is transmitted by the BSS after having received its request for ascending access from the mobile station.
  • the BSS must then implement complex procedures to resolve the situation and make available unnecessarily allocated resources.
  • the invention therefore aims to remedy this drawback.
  • a radio access network or BSS
  • a packet-switched communications network such as for example those of the GPRS type, and mobile stations.
  • downlink data transfer is understood here to mean the establishment of a two-way link (downlink and upward) on the initiative of the radio access network. Consequently, “upward data transfer” is understood to mean the establishment of a two-way link (upward and downward) at the initiative of a mobile station.
  • This method is characterized by the fact that it consists in transmitting to a mobile station using the radio access network (or BSS), in the presence of a data transfer request descending to this mobile station, a request connection establishment, such as a paging request, and reception by the radio access network of a response to this request, such as a paging response, transmitted by the mobile station, to be established , still using the radio access network, a downlink access (or link) by means, for example, of a “downlink assignment”, so as to allow data transmission to this mobile station.
  • a request connection establishment such as a paging request
  • reception by the radio access network of a response to this request such as a paging response, transmitted by the mobile station, to be established , still using the radio access network
  • a downlink access (or link) by means, for example, of a “downlink assignment”, so as to allow data transmission to this mobile station.
  • the request for connection establishment comprises commands requesting from the mobile station that it addresses to the radio access network a request for upward access (or link) (such as "uplink access"), and secondly, when we receives this request, network resources are allocated, for example by means of an uplink assignment, to establish the uplink access (or link) and allow the mobile station to transmit on this uplink access its response to the request connection establishment.
  • the uplink access request generated by a mobile station, allows the radio access network to locate this mobile station.
  • the radio access network Once in possession of the elements characterizing the position of the mobile station (such as the cell identifier and the "timing advance value"), and a reference identifier (such as a "random reference” provided by the mobile station in its request for ascending access) the radio access network has the information necessary to establish ascending access.
  • the elements characterizing the position of the mobile station such as the cell identifier and the "timing advance value”
  • a reference identifier such as a "random reference” provided by the mobile station in its request for ascending access
  • the response for example a “paging response” to include a communication identifier specific to the mobile station, such as its TLLI, known to the communications network. Once extracted, this communication identifier then allows the radio access network to have the information necessary to establish the downlink access (or link).
  • the request for connection establishment is preferably generated by the radio access network or by a service server, such as an SGSN, of the communications network, coupled to the radio access network.
  • the invention also provides a device for managing downlink data transfers between a radio access network of a packet switched communications network and mobile stations.
  • This device is characterized by the fact that it comprises management means capable, when they receive a request for transfer of data descending to a mobile station, to order the transmission to this mobile station, by means of the access network.
  • radio of a connection establishment request, then the establishment of a downlink access (or link) consecutive to the reception of a response to this request, transmitted by the mobile station.
  • the management means are arranged to order the radio access network to generate a connection establishment request requesting the mobile station which it addresses to the network of 'radio access an ascending access (or link) request.
  • This request for ascending access is in fact intended to allow the radio access network to allocate network resources to establish the ascending access (or link) which in turn allows the mobile station to transmit its response to the connection establishment request.
  • the invention further provides radio access network equipment, such as a network node (or controller) (also called BSC for "Base Station Controller”), or else a control unit coupled to one or more nodes. (or controllers) and responsible for managing packet transfers, equipped with a management device of the type presented above.
  • a network node also called BSC for "Base Station Controller”
  • BSC Base Station Controller
  • this equipment is capable of deducing from the upward access request (or link) generated by a mobile station, the position of this mobile station.
  • the equipment Once in possession of the elements characterizing the position of the mobile station (such as the cell identifier and the "timing advance value"), and a reference identifier (such as a "random reference" provided by the mobile station in its request for ascending access) the equipment has the information necessary to establish ascending access.
  • this equipment is capable, when the response includes a communication identifier of the mobile station
  • the communication identifier in order to establish the downlink access (or link).
  • the invention also provides a radio access network, such as a BSS, comprising at least one radio access network equipment of the type presented above.
  • a radio access network such as a BSS
  • a radio access network comprising at least one radio access network equipment of the type presented above.
  • the invention relates to a device and a method for managing downlink data transfers (or "downlinks") between a cellular packet-switched communications network, such as for example those of GPRS type, and mobile stations, such as users mobile phones.
  • a cellular packet-switched communications network such as for example those of GPRS type
  • mobile stations such as users mobile phones.
  • a cellular network of the GPRS type can, in a very schematic manner but nevertheless sufficient for the understanding of the invention, be summarized in a core network (or "Core Network” (CN)) coupled , on the one hand, to one or more other public and / or private networks (the connection to these other networks is shown in FIG. 1 by the arrow F in two directions), and on the other hand, to a network of radio or BSS access (for "Base Station System").
  • CN Core Network
  • the core network CN generally comprises a first service server, called SGSN (for “Service GPRS Serving Node”) and responsible for the transfers of upward and downward data packets between the BSS and the mobile stations MS, and a second service server called GGSN (for “Gateway GPRS Serving Node”), coupled to SGSN and ensuring the role of logical interface between the GPRS network and other public and / or private networks.
  • SGSN for “Service GPRS Serving Node”
  • GGSN for “Gateway GPRS Serving Node”
  • the radio access network or BSS generally comprises, on the one hand, several nodes or radio network controllers, also called BSCs (for "Base Station Controllers”) and coupled to the CN core network, via an interface, and on the other hand, several transmitting / receiving base stations, also called BTSs (for "Base Transceiver Stations”), each associated with one or more C cells each covering a radio zone, and coupled alone or by group of at least two to one of the BSCs, via a logical interface.
  • BSCs for "Base Station Controllers”
  • BTSs Base Transceiver Stations
  • each BTSj here controls a cell Cj defining a geographic area (assimilated below to the corresponding cell Cj).
  • the BTSs could control several cells, and a geographic area could be defined by several cells or portions of cells.
  • the management device D because of its function, is intended to be installed in the radio access network BSS.
  • the device D is preferably installed in each network controller BSCi of the BSS.
  • it could be installed in other equipment of the BSS radio access network, and in particular in a control unit responsible for managing packet transfers and coupled to one or more nodes (or controllers) in order to manage transfers in parallel. downlink data controlled by this or these network controllers.
  • the device D comprises a management module M capable of detecting, among the data received by the BSC, in which it is installed, each request for downward data transfer (or “downlink”) designating a mobile telephone. MS.
  • a management module M capable of detecting, among the data received by the BSC, in which it is installed, each request for downward data transfer (or “downlink”) designating a mobile telephone. MS.
  • MS When it detects such a downward transfer request to a mobile telephone MS-k, it orders the transmission to this mobile station, via the BSS, of a connection establishment request, preferably in the form of what a person skilled in the art calls a "paging request".
  • the device D orders the transmission of a connection establishment request to a mobile telephone MS-k, when the latter is placed in the inactive mode or PIM (for “Packet Idle Mode”) and that its GMM state (for “GPRS Mobility Management”) is said to be “ready” or (“ready”).
  • PIM Packet Idle Mode
  • GMM state for “GPRS Mobility Management”
  • the management module M orders the BSCi in which it is implanted to generate the request. This is then transmitted to the mobile phone MS-k, on the common control channel (which is possibly the “Master PDCH” channel), via the BTSj controlling the cell Cj in which said mobile phone MS- is located. k.
  • the common control channel which is possibly the “Master PDCH” channel
  • Downlink designates a mobile telephone MS-k placed in the inactive mode and in the GMM state called “waiting” (or “stand-by”), the SGSN service server of the core network CN automatically generates the connection establishment request for the MS-k mobile phone. This is then transmitted to the relevant BSCi, then to the mobile phone MS-k, on the common control channel (possibly the “Master PDCH”), via the BTSj controlling the cell Cj in which the mobile phone is located. MS-k.
  • the common control channel possibly the “Master PDCH”
  • the connection establishment request preferably comprises commands (or instructions) requesting from the mobile telephone MS-k that it address to the radio access network BSS a request for uplink access (or link). , on the channel dedicated specifically to access requests.
  • This uplink access request includes in particular a reference identifier (such as the “random reference”) provided by the MS-k mobile telephone and which allows it, when integrated into a descending message from of the BSS, to understand that it is intended for him.
  • this access request is likely to allow the BSCi concerned to determine the position of the mobile telephone MS-k which is the author thereof, and therefore to allocate network resources to establish access ( or link) ascending with the mobile MS-k.
  • the BSCi concerned when the BSCi concerned receives the uplink access request from the MS-k mobile phone, it extracts the reference identifier from it and determines the elements that characterize the position of the mobile phone (such as the identifier of his cell and the "timing advance value"). Then, it determines a first set of instructions defining the ascending resources allocated to the requested ascending access. It then sends to the mobile phone MS-k, on the common control channel (possibly the “Master PDCH”), a first message (or “uplink assignment”) comprising the first set of instructions and the reference identifier extracted from the request for ascending access.
  • the common control channel possibly the “Master PDCH”
  • the MS-k mobile phone When the MS-k mobile phone receives this first message (uplink assignment), it recognizes the reference identifier that it had previously provided and understands that it is the recipient of said message. It then extracts from this message the information which will allow it to immediately configure its transmission module on the ascending channel assigned (or assigned) by the BSCi, and therefore to respond to the request (or paging request) previously received.
  • the mobile telephone MS-k therefore generates a response, preferably of the “paging response” type, comprising a communication identifier known to the radio access network BSS, and in particular to the BSCi.
  • the communication identifier is the TLLI which has been assigned to the mobile telephone MS-k by the SGSN, and which is associated with the routing area (or "routing area") in which it is located.
  • the MS-k on the ascending channel assigned to it, it extracts the communication identifier (TLLI), which allows it to have the information necessary to establish the downlink access (or link) with the mobile phone MS-k.
  • the BSCi determines a second set of instructions defining the downlink resources allocated to the downlink access which will allow it to transfer to the mobile telephone MS-k the data received from the network equipment. Then, it sends to the mobile telephone MS-k, preferably on the channel assigned in the upward direction, a second message (or “downlink assignment”) comprising the second set of instructions.
  • channel assigned in the upward direction is understood here to mean the channel allowing, on the one hand, the mobile station to address data to the BSS, and on the other hand, the BSS to address service information or signaling at the mobile station.
  • the MS-k mobile phone Upon receipt of this second message (downlink assignment), the MS-k mobile phone has information that will allow it to immediately configure its reception module on the downlink channels allocated by the BSCi, and therefore to receive the data awaiting transfer.
  • the BSCi transmits to the mobile phone MS-k, on one of the allocated channels at the downlink, the data awaiting transfer.
  • the network can now exchange data bidirectionally with the MS-k mobile phone.
  • the management module M of the device D according to the invention can be produced in the form of software module (s) ("software”). However, it can also be produced, at least in part, in the form of electronic circuits ("hardware”), or even in the form of combinations of software modules and electronic circuits.
  • FIG. 2 summarize the main steps of a downlink data transfer method (or “downlink”) according to the invention, which can be implemented, for example, using the management device. D described above.
  • a piece of equipment of a communications network wishes to transmit data to a (other) mobile telephone MS-k of the GPRS network, present in a cell Cj controlled by a base station (BTS) managed by one of the BSCs of the BSS access network of the GPRS network.
  • BTS base station
  • the mobile telephone MS-k, recipient of the “downlink” data is placed in the inactive mode and in the GMM ready state. The data (top-down) to be transferred to the mobile phone
  • MS-k reaches the CN core network, and more precisely its GGSN, which then sends them to the SGSN.
  • the SGSN then transmits the data to the relevant BSCi of the BSS (arrow F1).
  • the device management D Upon receipt of this data, the device management D detects this downlink data and orders the BSCi to transmit to the mobile telephone MS-k a paging request. This order is executed by the BSCi (arrow F2).
  • the SGSN When the MS-k mobile phone is placed in the inactive mode and in the GMM standby state, the SGSN automatically generates the paging request, then it address to the BSCi so that it can transmit it to the MS-k mobile phone.
  • the MS-k mobile telephone On receipt of this connection establishment request, the MS-k mobile telephone sends the BSS a request for uplink access, including its reference identifier (arrow F3). Then, on receipt of the ascending access request, the BSCi extracts the reference identifier, defines the ascending resources to be allocated to the requested ascending access (or link), and addresses to the mobile telephone MS-k, a first message (or uplink assignment) defining said bottom-up resources and including its reference identifier (arrow F4).
  • the MS-k mobile phone On receipt of this first message (uplink assignment), the MS-k mobile phone recognizes its reference identifier, configures its transmission module on the ascending channel allocated by the BSCi, and sends a response (paging response) to the BSCi.
  • connection establishment request previously received, comprising a communication identifier (TLLI) (arrow F5).
  • the BSCi Upon receipt of the response, the BSCi extracts the communication identifier (TLLI), determines the downlink resources to be allocated to the downlink access (or link), and transmits a second message (or downlink assignment) to the MS-k mobile phone. defining said bottom-up resources (arrow F6).
  • TLI communication identifier
  • the BSCi Upon receipt of the response, the BSCi extracts the communication identifier (TLLI), determines the downlink resources to be allocated to the downlink access (or link), and transmits a second message (or downlink assignment) to the MS-k mobile phone. defining said bottom-up resources (arrow F6).
  • the MS-k mobile telephone Upon receipt of this second message (downlink assignment), the MS-k mobile telephone configures its reception module on the downlink channels allocated by the BSCi. With downstream and upward accesses (or links) established, the network and the MS-k mobile telephone can exchange data bidirectionally. The BSCi can therefore transmit the data awaiting transfer to the mobile telephone MS-k (arrows F7). Thanks to the invention, conflicts of downward resource allocation which could arise in the networks of the prior art are avoided, in particular in the event of a crossing of downlink and upward access requests. This saves, on the one hand, the radio resources allocated during the crossing, and on the other hand, certain computing resources (or CPU) used by the radio resource allocation algorithm.
  • the invention makes it possible to significantly simplify the procedure for finding a mobile station in the event of loss of contact, since instead of trying to allocate downlink resources the radio access network requests the mobile station to self-identify.
  • the invention makes it possible to simplify the implementation of the GPRS protocol, insofar as the number of specific cases is notably reduced.
  • the invention is not limited to the embodiments of device, radio access network equipment and method described above, only by way of example, but it encompasses all the variants that the man of art within the scope of the claims below.
  • a management device has been described installed in a network controller for managing downlink data transfers.
  • it could be installed in other equipment of the radio access network, such as for example a control unit responsible for managing packet transfers and coupled to one or more nodes (or controllers) so as to manage the transfers in parallel.
  • an implementation of the devices and methods according to the invention has been described in a cellular packet-switched communications network, of the GPRS type.
  • the invention is not limited to this single type of network. It can indeed also apply to new types of cellular networks in which the terminal equipment is mobile.
  • the terminal equipment can lose contact with the control equipment and contact is re-established either on the initiative of the terminal equipment, or on the initiative of the equipment controlling packet transfer.
  • the device according to the invention makes it possible to send a message (or request) intended for the terminal equipment and asking it to resume contact within a limited perimeter. by self-identifying.
  • the invention can also be applied to packet-switched communication networks, in which the terminal equipment cannot establish permanent contact, for example for a question of limited energy consumption or because it must be in contact with several control systems and that he uses only one means of communication at a given time. In this case, the network takes over from the terminal equipment by sending it requests intended to ask it to resume contact by self-identifying itself.

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Abstract

$n dispositif (D) est dédié à la gestion des transferts de données descendants entre un réseau d'accès radio (BSS) d'un réseau de communications à commutation de paquets et des stations mobiles (MS-k). Ce dispositif (D) comprend des moyens de gestion (M) capables, lorsqu'ils reçoivent une demande de transfert de données descendant vers une station mobile (MS-k), d'ordonner la transmission à cette station mobile, au moyen du réseau d'accès radio (BSS), d'une requête d'établissement de liaison, puis l'établissement d'un accès descendant consécutivement à la réception d'une réponse à cette requête, émise par la station mobile (MS-k).

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE GESTION D'ÉTABLISSEMENT DE LIAISONS DESCENDANTES DANS UN RÉSEAU DE COMMUNICATIONS À COMMUTATION DE PAQUETS
L'invention concerne le domaine des réseaux cellulaires de communications à commutation de paquets et notamment le transfert de données descendant (ou « downlink ») au sein de tels réseaux.
Les réseaux cellulaires, comme par exemple ceux de type GPRS, comportent généralement un réseau d'accès radio, également appelé BSS (pour « Base Station System »), chargé, notamment, de gérer l'allocation des ressources ou canaux logiques (tels que les canaux de liaison radio) permettant d'établir des liaisons avec des stations mobiles, telles que des téléphones mobiles. Pour qu'un échange de données bidirectionnel puisse avoir lieu entre une station mobile et le BSS, deux types de liaisons (ou accès) peuvent être établis : l'un descendant (ou « downlink »), du BSS vers la station mobile, et l'autre ascendant (ou « uplink ») de la station mobile vers le BSS. Lorsque la station mobile est à l'origine de l'établissement de la liaison (ou de l'accès), elle doit faire une demande d'accès ascendant auprès du BSS." Lorsque le BSS est à l'origine de l'établissement de la liaison (ou de l'accès), il attribue automatiquement des ressources « descendantes » à la station mobile.
Les procédures d'établissement de liaison, consécutives à des demandes d'accès ascendantes ou descendantes, ne posent généralement pas de difficulté, en condition normale de fonctionnement. En revanche, lorsqu'une demande d'accès ascendant (ou descendant) est effectuée sensiblement en même temps qu'une demande d'accès descendant (ou ascendant), la station mobile peut recevoir du BSS deux jeux différents d'instructions (ou « assignments ») qui désignent deux liaisons associées à des ressources qui peuvent être incompatibles et donc empêcher l'échange de données. Un premier jeu d'instructions est en effet transmis par le BSS avec sa demande d'accès descendant, tandis qu'un second jeu d'instructions est transmis par le BSS après avoir reçu de la station mobile sa demande d'accès ascendant. Or, en raison des délais de transmission des jeux d'instructions au niveau du BSS, ce dernier n'a pas le temps de s'apercevoir que le second jeu d'instructions est destiné à la station mobile destinatrice du premier jeu d'instructions. Le BSS doit alors mettre en œuvre des procédures complexes pour débloquer la situation et rendre disponibles des ressources inutilement attribuées.
L'invention a donc pour but de remédier à cet inconvénient.
Elle propose à cet effet un procédé de gestion des transferts de données descendants entre un réseau d'accès radio (ou BSS) d'un réseau de communications à commutation de paquets, comme par exemple ceux de type GPRS, et des stations mobiles.
On entend ici par « transfert de données descendant », l'établissement d'une liaison bidirectionnelle (descendante et ascendante) à l'initiative du réseau d'accès radio. Par conséquent, on entend par « transfert de données ascendant », l'établissement d'une liaison bidirectionnelle (ascendante et descendante) à l'initiative d'une station mobile.
Ce procédé se caractérise par le fait qu'il consiste à transmettre à une station mobile à l'aide du réseau d'accès radio (ou BSS), en présence d'une demande de transfert de données descendant vers cette station mobile, une requête d'établissement de liaison, telle qu'une « paging request », et à réception par le réseau d'accès radio d'une réponse à cette requête, telle qu'une « paging response », transmise par la station mobile, à établir, toujours à l'aide du réseau d'accès radio, un accès (ou liaison) descendant par le biais, par exemple, d'un « downlink assignment », de manière à permettre la transmission des données à cette station mobile.
La station mobile est ainsi contrainte par le BSS à s'auto-identifier, si bien qu'il ne peut plus survenir de conflit de ressources descendantes au niveau de la station mobile. Selon une autre caractéristique de l'invention, d'une part, la requête d'établissement de liaison comporte des commandes requérant de la station mobile qu'elle adresse au réseau d'accès radio une demande d'accès (ou liaison) ascendant (telle qu'un « uplink access »), et d'autre part, lorsque l'on reçoit cette demande on attribue des ressources du réseau, par exemple par le biais d'un « uplink assignment », pour établir l'accès (ou liaison) ascendant et permettre à la station mobile de transmettre sur cet accès ascendant sa réponse à la requête d'établissement de liaison. Préférentiellement, la demande d'accès ascendant, générée par une station mobile, permet au réseau d'accès radio de localiser cette station mobile. Une fois en possession des éléments caractérisant la position de la station mobile (tels que l'identifiant de la cellule et la « timing advance value »), et d'un identifiant de référence (tel qu'une « random référence » fournie par la station mobile dans sa demande d'accès ascendant) le réseau d'accès radio dispose des informations nécessaires à l'établissement de l'accès ascendant.
Par ailleurs, il est avantageux que la réponse (par exemple une « paging response ») comporte un identifiant de communication propre à la station mobile, tel que son TLLI, connu du réseau de communications. Une fois extrait, cet identifiant de communication permet alors au réseau d'accès radio de disposer des informations nécessaires à l'établissement de l'accès (ou liaison) descendant.
En outre, selon que la station mobile est initialement placée dans un état dit « prêt » (ou « ready ») ou dans un état dit « d'attente » (ou « stand- by »), la requête d'établissement de liaison est préférentiellement générée par le réseau d'accès radio ou par un serveur de service, tel qu'un SGSN, du réseau de communications, couplé au réseau d'accès radio.
L'invention propose également un dispositif de gestion des transferts de données descendants entre un réseau d'accès radio d'un réseau de communications à commutation de paquets et des stations mobiles.
Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il comprend des moyens de gestion capables, lorsqu'ils reçoivent une demande de transfert de données descendant vers une station mobile, d'ordonner la transmission à cette station mobile, au moyen du réseau d'accès radio, d'une requête d'établissement de liaison, puis l'établissement d'un accès (ou liaison) descendant consécutivement à la réception d'une réponse à cette requête, émise par la station mobile. Lorsque la station mobile est initialement placée dans l'état « prêt », les moyens de gestion sont agencés pour ordonner au réseau d'accès radio de générer une requête d'établissement de liaison requérant de la station mobile qu'elle adresse au réseau d'accès radio une demande d'accès (ou liaison) ascendant. Cette demande d'accès ascendant est en effet destinée à permettre au réseau d'accès radio d'attribuer des ressources du réseau pour établir l'accès (ou liaison) ascendant qui permet à son tour à la station mobile de transmettre sa réponse à la requête d'établissement de liaison.
L'invention propose en outre un équipement de réseau d'accès radio, tel qu'un nœud (ou contrôleur) de réseau (également appelé BSC pour « Base Station Controller »), ou bien un boîtier de contrôle couplé à un ou plusieurs nœuds (ou contrôleurs) et chargé de gérer les transferts de paquets, équipé d'un dispositif de gestion du type de celui présenté ci avant.
Préférentiellement, cet équipement est capable de déduire de la demande d'accès (ou liaison) ascendant générée par une station mobile, la position de cette station mobile. Une fois en possession des éléments caractérisant la position de la station mobile (tels que l'identifiant de la cellule et la « timing advance value »), et d'un identifiant de référence (tel qu'une « random référence » fournie par la station mobile dans sa demande d'accès ascendant) l'équipement dispose des informations nécessaires à l'établissement de l'accès ascendant.
Egalement de préférence, cet équipement est capable, lorsque la réponse comporte un identifiant de communication de la station mobile
(comme par exemple son TLLI), d'extraire de la réponse (par exemple une « paging response ») l'identifiant de communication afin d'établir l'accès (ou liaison) descendant.
L'invention propose également un réseau d'accès radio, tel qu'un BSS, comprenant au moins un équipement de réseau d'accès radio du type de celui présenté ci avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique une partie d'un réseau de communications équipé de dispositifs de gestion selon l'invention, implantés dans des nœuds (ou contrôleurs) de réseau, et - la figure 2 illustre de façon schématique les principales étapes du procédé d'établissement d'une liaison descendante à l'initiative d'un nœud (ou contrôleur) de réseau, selon l'invention.
Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
L'invention porte sur un dispositif et un procédé de gestion des transferts de données descendants (ou « downlinks ») entre un réseau cellulaire de communications à commutation de paquets, comme par exemple ceux de type GPRS, et des stations mobiles, telles que des téléphones mobiles d'utilisateurs.
Comme illustré sur la figure 1, un réseau cellulaire de type GPRS peut, d'une façon très schématique mais néanmoins suffisante à la compréhension de l'invention, être résumé à un cœur de réseau (ou « Core Network » (CN)) couplé, d'une part, à un ou plusieurs autres réseaux publics et/ou privés (la liaison à ces autres réseaux est matérialisée sur la figure 1 par la flèche F à double sens), et d'autre part, à un réseau d'accès radio ou BSS (pour « Base Station System »). Le cœur de réseau CN comporte généralement un premier serveur de service, appelé SGSN (pour « Service GPRS Serving Node ») et responsable des transferts de paquets de données ascendants et descendants entre le BSS et les stations mobiles MS, et un second serveur de service appelé GGSN (pour « Gateway GPRS Serving Node »), couplé au SGSN et assurant le rôle d'interface logique entre le réseau GPRS et les autres réseaux publics et/ou privés.
Par ailleurs, le réseau d'accès radio ou BSS comporte généralement, d'une part, plusieurs nœuds ou contrôleurs de réseau radio, également appelés BSCs (pour « Base Station Controllers ») et couplés au cœur de réseau CN, via une interface, et d'autre part, plusieurs stations de base d'émission/réception, également appelées BTSs (pour « Base Transceiver Stations »), associées chacune à une ou plusieurs cellules C couvrant chacune une zone radio, et couplées seules ou par groupe d'au moins deux à l'un des BSCs, via une interface logique.
Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le BSS est constitué de deux BSCi (i = 1 ou 2) et trois BTSj (ici, j = 1 à 3). Plus précisément, le premier BSC1 est couplé aux BTS1 et BTS2, tandis que le second BSC2 est couplé au BTS3. Par ailleurs, chaque BTSj contrôle ici une cellule Cj définissant une zone géographique (assimilée ci-après à la cellule Cj correspondante). Bien entendu, les BTSs pourraient contrôler plusieurs cellules, et une zone géographique pourrait être définie par plusieurs cellules ou portions de cellules. Enfin, on considère que les stations mobiles sont des téléphones mobiles MS-k (ici, k = 1 à 6), capables d'échanger des données selon le protocole WAP (pour « Wireless Application Protocol ») avec d'autres équipements du réseau.
Le dispositif de gestion D, selon l'invention, du fait de sa fonction, est destiné à être implanté dans le réseau d'accès radio BSS. Comme cela est le cas sur la figure 1, le dispositif D est préférentiellement implanté dans chaque contrôleur de réseau BSCi du BSS. Mais, il pourrait être implanté dans un autre équipement du réseau d'accès radio BSS, et notamment dans un boîtier de contrôle chargé de gérer les transferts de paquets et couplé à un ou plusieurs nœuds (ou contrôleurs) afin de gérer en parallèle les transferts de données descendants contrôlés par ce ou ces contrôleurs de réseau.
Afin d'assurer sa gestion, le dispositif D comporte un module de gestion M capable de détecter parmi les données reçues par le BSC, dans lequel il est implanté, chaque demande de transfert de données descendant (ou « downlink ») désignant un téléphone mobile MS. Ainsi, lorsqu'il détecte une telle demande de transfert descendant vers un téléphone mobile MS-k, il ordonne la transmission à cette station mobile, par le biais du BSS, d'une requête d'établissement de liaison, de préférence sous la forme de ce que l'homme de l'art appelle une « paging request ». Plus précisément, le dispositif D ordonne la transmission d'une requête d'établissement de liaison à destination d'un téléphone mobile MS-k, lorsque celui-ci est placé dans le mode inactif ou PIM (pour « Packet Idle Mode ») et que son état GMM (pour « GPRS Mobility Management ») est dit « prêt » ou (« ready »).
Dans cette situation, le module de gestion M ordonne au BSCi dans lequel il est implanté de générer la requête. Celle-ci est alors transmise au téléphone mobile MS-k, sur le canal de control commun (qui est éventuellement le canal « Master PDCH »), par le biais de la BTSj contrôlant la cellule Cj dans laquelle est situé ledit téléphone mobile MS-k. Lorsqu'une demande de transfert de données descendant (ou
« downlink ») désigne un téléphone mobile MS-k placé dans le mode inactif et dans l'état GMM dit « d'attente » (ou « stand-by »), le serveur de service SGSN du cœur de réseau CN génère automatiquement la requête d'établissement de liaison destinée au téléphone mobile MS-k. Celle-ci est alors transmise au BSCi concerné, puis au téléphone mobile MS-k, sur le canal de control commun (éventuellement le « Master PDCH »), par le biais de la BTSj contrôlant la cellule Cj dans laquelle est situé le téléphone mobile MS-k.
Les BSCs et le SGSN étant par conception conçus de manière à générer des requêtes de type paging request, on n'a donc pas besoin de les modifier.
La requête d'établissement de liaison comporte préférentiellement des commandes (ou instructions) requérant du téléphone mobile MS-k qu'il adresse au réseau d'accès radio BSS une demande d'accès (ou liaison) ascendant (ou « uplink Access »), sur le canal dédié spécifiquement aux demandes d'accès. Cette demande d'accès ascendant (ou uplink Access) comporte notamment un identifiant de référence (comme par exemple la « random référence ») fourni par le téléphone mobile MS-k et qui lui permet, lorsqu'il est intégré dans un message descendant provenant du BSS, de comprendre qu'il lui est destiné. De plus, cette demande d'accès est de nature à permettre à la BSCi concernée de déterminer la position du téléphone mobile MS-k qui en est l'auteur, et par conséquent d'attribuer des ressources du réseau pour établir l'accès (ou liaison) ascendant avec le mobile MS-k. Ainsi, lorsque le BSCi concerné reçoit du téléphone mobile MS-k la demande d'accès ascendant (ou uplink Access), il en extrait l'identifiant de référence et détermine les éléments qui caractérisent la position du téléphone mobile (tels que l'identifiant de sa cellule et la « timing advance value »). Puis, il détermine un premier jeu d'instructions définissant les ressources ascendantes attribuées à l'accès ascendant demandé. Il adresse ensuite au téléphone mobile MS-k, sur le canal de control commun (éventuellement le « Master PDCH »), un premier message (ou « uplink assignment ») comportant le premier jeu d'instructions et l'identifiant de référence extrait de la demande d'accès ascendant.
Lorsque le téléphone mobile MS-k reçoit ce premier message (uplink assignment), il reconnaît l'identifiant de référence qu'il avait précédemment fourni et comprend qu'il est le destinataire dudit message. Il extrait alors de ce message les informations qui vont lui permettre de configurer immédiatement son module d'émission sur le canal ascendant attribué (ou assigné) par le BSCi, et par conséquent de répondre à la requête (ou paging request) précédemment reçue.
Le téléphone mobile MS-k génère donc une réponse, de préférence de type « paging response », comprenant un identifiant de communication connu du réseau d'accès radio BSS, et notamment du BSCi. Préférentiellement, l'identifiant de communication est le TLLI qui a été attribué au téléphone mobile MS-k par le SGSN, et qui est associé à la zone de routage (ou « routing area ») dans laquelle il est situé. Lorsque le BSCi reçoit la réponse transmise par le téléphone mobile
MS-k sur le canal ascendant qui lui a été attribué, il en extrait l'identifiant de communication (TLLI), qui lui permet de disposer des informations nécessaires à l'établissement de l'accès (ou liaison) descendant avec le téléphone mobile MS-k. Le BSCi détermine alors un second jeu d'instructions définissant les ressources descendantes attribuées à l'accès descendant qui va lui permettre de transférer vers le téléphone mobile MS-k les données reçues de l'équipement du réseau. Puis, il adresse au téléphone mobile MS-k, de préférence sur le canal assigné dans le sens ascendant, un second message (ou « downlink assignment ») comportant le second jeu d'instructions. On entend ici par « canal assigné dans le sens ascendant » le canal permettant, d'une part, à la station mobile d'adresser des données au BSS, et d'autre part, au BSS d'adresser des informations de service ou de signalisation à la station mobile. A réception de ce second message (downlink assignment), le téléphone mobile MS-k dispose des informations qui vont lui permettre de configurer immédiatement son module de réception sur les canaux descendants attribués par le BSCi, et par conséquent de recevoir les données en attente de transfert.
Quelques instants après avoir transmis le second message, (en fait après une durée suffisamment longue pour permettre au téléphone mobile MS-k de configurer son module de réception), le BSCi transmet au téléphone mobile MS-k, sur l'un des canaux attribués à l'accès descendant, les données en attente de transfert. Les accès (ou liaisons) descendants et ascendants étant désormais établis, le réseau peut désormais échanger des données de façon bidirectionnelle avec le téléphone mobile MS-k.
Le module de gestion M du dispositif D selon l'invention peut être réalisé sous la forme de module(s) logiciel(s) ("software"). Mais il peut être également réalisé, au moins en partie, sous la forme de circuits électroniques ("hardware"), ou encore sous la forme de combinaisons de modules logiciels et de circuits électroniques.
On se réfère maintenant à la figure 2 pour résumer les principales étapes d'un procédé de transfert de données descendant (ou « downlink ») selon l'invention, pouvant être mis en œuvre, par exemple, à l'aide du dispositif de gestion D décrit ci-avant.
On considère ici qu'un équipement d'un réseau de communications, comme par exemple un serveur (ou un téléphone fixe ou mobile), souhaite transmettre des données à un (autre) téléphone mobile MS-k du réseau GPRS, présent dans une cellule Cj contrôlée par une station de base (BTS) gérée par l'un des BSCs du réseau d'accès BSS du réseau GPRS. Par ailleurs, on considère que le téléphone mobile MS-k, destinataire des données « descendantes », est placé dans le mode inactif et dans l'état GMM prêt (ou « ready »). Les données (descendantes) à transférer vers le téléphone mobile
MS-k parviennent au cœur de réseau CN, et plus précisément à son GGSN, qui les adresse ensuite au SGSN. Le SGSN transmet alors les données au BSCi concerné du BSS (flèche F1). A réception de ces données, le dispositif de gestion D détecte ces données descendantes et ordonne au BSCi de transmettre au téléphone mobile MS-k une requête d'établissement de liaison (paging request). Cet ordre est exécuté par le BSCi (flèche F2).
Lorsque le téléphone mobile MS-k est placé dans le mode inactif et dans l'état GMM d'attente (ou « stand-by »), le SGSN génère automatiquement la requête d'établissement de liaison (paging request), puis il l'adresse au BSCi afin qu'il la transmette au téléphone mobile MS-k.
A réception de cette requête d'établissement de liaison, le téléphone mobile MS-k adresse au BSS une demande d'accès ascendant (ou uplink Access), comportant son identifiant de référence (flèche F3). Puis, à réception de la demande d'accès ascendant, le BSCi extrait l'identifiant de référence, définit les ressources ascendantes à attribuer à l'accès (ou liaison) ascendant demandé, et adresse au téléphone mobile MS-k, un premier message (ou uplink assignment) définissant lesdites ressources ascendantes et comportant son identifiant de référence (flèche F4).
A réception de ce premier message (uplink assignment), le téléphone mobile MS-k reconnaît son identifiant de référence, configure son module d'émission sur le canal ascendant attribué par le BSCi, et adresse au BSCi une réponse (paging response) à la requête d'établissement de liaison précédemment reçue, comprenant un identifiant de communication (TLLI) (flèche F5).
A réception de la réponse, le BSCi extrait l'identifiant de communication (TLLI), détermine les ressources descendantes à attribuer à l'accès (ou liaison) descendant, et transmet au téléphone mobile MS-k un second message (ou downlink assignment) définissant lesdites ressources ascendantes (flèche F6).
A réception de ce second message (downlink assignment), le téléphone mobile MS-k configure son module de réception sur les canaux descendants attribués par le BSCi. Les accès (ou liaisons) descendants et ascendants étant établis, le réseau et le téléphone mobile MS-k peuvent s'échanger des données de façon bidirectionnelle. Le BSCi peut donc transmettre au téléphone mobile MS-k les données en attente de transfert (flèches F7). Grâce à l'invention, on évite les conflits d'attribution de ressources descendantes qui pouvaient survenir dans les réseaux de l'art antérieur, notamment en cas de croisement de demandes d'accès descendant et ascendant. Cela permet d'économiser, d'une part, des ressources radio attribuées pendant le croisement, et d'autre part, certaines ressources de calcul (ou CPU) utilisées par l'algorithme d'allocation de ressources radio.
En outre, l'invention permet de simplifier notablement la procédure de recherche d'une station mobile en cas de perte de contact, étant donné qu'au lieu d'essayer d'attribuer des ressources descendantes le réseau d'accès radio demande à la station mobile de s'auto-identifier.
Par ailleurs, l'invention permet de simplifier la mise en œuvre du protocole GPRS, dans la mesure où le nombre de cas particuliers est notablement réduit.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif, d'équipement de réseau d'accès radio et de procédé décrits ci avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.
Ainsi, on a décrit un exemple de dispositif de gestion implanté dans un contrôleur de réseau pour gérer les transferts de données descendants. Mais, il pourrait être implanté dans un autre équipement du réseau d'accès radio, comme par exemple un boîtier de contrôle chargé de gérer les transferts de paquets et couplé à un ou plusieurs nœuds (ou contrôleurs) de manière à gérer en parallèle les transferts de données descendants contrôlés par ce ou ces nœuds (ou contrôleurs) de réseau. Par ailleurs, on a décrit une mise en œuvre des dispositifs et procédés selon l'invention dans un réseau cellulaire de communications à commutation de paquets, de type GPRS. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce seul type de réseaux. Elle peut en effet également s'appliquer aux nouveaux types de réseaux cellulaires dans lesquels les équipements- terminaux sont mobiles. En effet, dans ce type de réseau l'équipement- terminal peut perdre le contact avec l'équipement de contrôle et le rétablissement du contact se fait soit à l'initiative de l'équipement-terminal, soit à l'initiative de l'équipement contrôlant le transfert des paquets. Dans le cas où l'équipement de contrôle souhaite rétablir le contact avec un équipement-terminal, le dispositif selon l'invention permet d'envoyer dans un périmètre restreint un message (ou requête) destiné à l'équipement-terminal et lui demandant de reprendre contact en s'auto-identifiant. L'invention peut également s'appliquer aux réseaux de communications à commutation de paquets, dans lesquels l'équipement- terminal ne peut pas établir un contact permanent, par exemple pour une question de consommation restreinte d'énergie ou parce qu'il doit être en contact avec plusieurs systèmes de contrôle et qu'il n'utilise qu'un seul moyen de communication à un instant donné. Dans ce cas, le réseau prend la, relève de l'équipement-terminal en lui adressant des requêtes destinées à lui demander de reprendre contact en s'auto-identifiant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion de transferts de données descendants entre un réseau d'accès radio (BSS) d'un réseau de communications à commutation de paquets et des stations mobiles (MS-k), caractérisé en ce qu'il consiste, en cas de demande de transfert de données descendant vers une station mobile(MS-k), à transmettre à ladite station mobile, au moyen du réseau d'accès radio (BSS), une requête d'établissement de liaison, et à réception par ledit réseau d'accès radio (BSS) d'une réponse à ladite requête transmise par la station mobile (MS-k), à établir un accès descendant de manière à transmettre les données à ladite station mobile (MS-k).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite requête d'établissement de liaison requiert de ladite station mobile (MS-k) qu'elle adresse audit réseau d'accès radio (BSS) une demande d'accès ascendant, et en ce qu'à réception de ladite demande on attribue des ressources du réseau pour établir ledit accès ascendant, de sorte que ladite station mobile (MS-k) puisse transmettre sur cet accès ascendant ladite réponse à la requête d'établissement de liaison.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite demande d'accès ascendant comporte un identifiant de référence reconnaissable par ladite station mobile (MS-k), et en ce qu'à réception de la demande d'accès ascendant on extrait ledit identifiant de référence de manière à établir ledit accès ascendant.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite réponse comporte un identifiant de communication de la station mobile, connu dudit réseau, et en ce qu'à réception de ladite réponse on extrait ledit identifiant de communication de manière à établir ledit accès descendant.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite requête d'établissement de liaison est générée par ledit réseau d'accès radio (BSS).
6. Dispositif (D) de gestion de transferts de données descendants entre un réseau d'accès radio (BSS) d'un réseau de communications à commutation de paquets et des stations mobiles (MS-k), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de gestion (M) agencés, à réception d'une demande de transfert de données descendant vers une station mobile (MS-k), pour ordonner la transmission à ladite station mobile, au moyen dudit réseau d'accès radio (BSS), d'une requête d'établissement de liaison, puis l'établissement d'un accès descendant consécutivement à la réception d'une réponse à cette requête, issue de ladite station mobile (MS-k).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de gestion (M) sont agencés pour ordonner audit réseau d'accès radio (BSS) de transmettre une requête d'établissement de liaison requérant de ladite station mobile (MS-k) qu'elle adresse audit réseau d'accès radio (BSS) une demande d'accès ascendant, de sorte qu'à réception de ladite demande ledit réseau d'accès radio (BSS) puisse attribuer des ressources du réseau pour établir ledit accès ascendant permettant à ladite station mobile (MS-k) de transmettre ladite réponse à la requête d'établissement de liaison.
8. Equipement (BSC) de réseau d'accès radio (BSS) d'un réseau de communications à commutation de paquets, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (D) selon l'une des revendications 6 et 7.
9. Equipement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est agencé, lorsque ladite demande d'accès ascendant comporte un identifiant de référence reconnaissable par ladite station mobile (MS-k), pour extraire de cette demande d'accès ascendant reçue, ledit identifiant de référence de manière à établir ledit accès ascendant.
10. Equipement selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il est agencé, lorsque ladite réponse comporte un identifiant de communication de la station mobile (MS-k), connu dudit réseau de communications, pour extraire de ladite réponse l'identifiant de communication de manière à établir ledit accès descendant.
11. Equipement selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un contrôleur de station de base (BSC).
12. Equipement selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un boîtier de contrôle de transferts de paquets.
13. Réseau d'accès radio (BSS) d'un réseau de communications à commutation de paquets, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un équipement (BSC) selon l'une des revendications 8 à 12.
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