способ временной идентификации кадров для автоматического запроса на повторение в протоколе поинтервально- резервирующего типа системы "алоха"

Формула изобретения

1. Способ автоматического запроса на повторение (АЗП) в системе передачи пакетов на подвижные объекты с использованием поинтервально-резервирующего протокола системы "АЛОХА" в которой происходит обмен кадрами данных между базовой станцией и подвижными станциями, заключающийся в том, что присваивают каждому кадру, передаваемому на подвижную станцию, временное идентифицирующее обозначение кадра (ВИОК), отличающийся тем, что присваивают ВИОК, являющийся единственным среди других ВИОК, присваиваемым кадрам данных, одновременно передаваемым на другие подвижные станции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ВИОК присваивают на основании информации, содержащейся в кадре данных, передаваемом на подвижную станцию.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ВИОК присваивают на основании информации, содержащейся в сообщении о резервировании канала, которое предшествует кадру данных, передаваемому на подвижную станцию.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включают присвоенный ВИОК в подтверждающее сообщение, передаваемое подвижной станцией.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют кадр данных, содержащий множество блоков данных, и дополнительно включают присваиваемый ВИОК в каждый блок данных в кадре данных.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что с базовой станции повторно передают только те блоки данных, которые были приняты с ошибками при передаче, не изменяя содержание этих блоков данных.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что первый блок данных кадра данных принимают с ошибкой при передаче, а остальные блоки данных кадра данных принимают правильно и они правильно связаны с кадром данных и подвижной станцией.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительно возобновляют передачу незавершенного кадра данных, когда передача была прервана подтверждающим сообщением, ошибочно переданным подвижной станцией, для чего передают базовой станцией предварительно определенное сообщение, которое включает ВИОК, присвоенное незавершенному кадру данных.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве предварительного определенного сообщения используют первый блок незавершенного кадра данных.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что блоки данных в кадрах данных, передаваемых разными подвижными станциями, уплотняют по каналу связи нисходящей линии связи на основании ВИОК, присвоенных соответствующим кадрам данных.

11. Способ автоматического запроса на повторение (АЭП) в системе передачи пакетов на подвижные объекты с использованием поинтервально-резервирующего протокола системы "АЛОХА", в которой происходит обмен кадрами данных между базовой станцией и подвижными станциями, заключающийся в том, что присваивают каждому кадру, передаваемому на подвижную станцию, временное идентификационное обозначение кадра (ВИОК), отличающийся тем, что ВИОК присваивают на основании информации, содержащейся в сообщении о резервировании канала, которое предшествует кадру данных, передаваемому подвижной станцией, при этом присваивают ВИОК, которое является единственным среди других ВИОК, присваиваемым кадрам данных, одновременно передаваемых другими подвижными станциями.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно включают присвоенные ВИОК в подтверждающее сообщение, передаваемое подвижной станцией.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что используют кадр данных, который содержит множество блоков данных, и дополнительно включают присваиваемое ВИОК в каждый блок данных в кадре данных.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что подвижная станция повторно передает только те блоки данных, которые были приняты с ошибками при передаче, не изменяя содержание этих блоков данных.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что первый блок данных кадра данных принимают с ошибкой при передаче, а остальные блоки данных кадра данных принимают правильно и они правильно связаны с кадром данных и подвижной станцией.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно возобновляют передачу незавершенного кадра данных, когда передача была прервана подтверждающим сообщением, ошибочно переданным подвижной станцией, для чего передают базовой станцией предварительно определенного сообщения, которое включает в себя ВИОК, присвоенное незавершенному кадру данных.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что в качестве предварительно определенного сообщения используют первый блок незавершенного кадра данных.

18. Способ по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно возобновляют передачу незавершенного кадра данных, когда передача была прервана подтверждающим сообщением, ошибочно переданным базовой станцией, для чего подвижной станцией передают запрос на произвольный доступ приема сообщения о резервировании канала и передают предварительно определенное сообщение, которое включает в себя ВИОК, присвоенное незавершенному кадру данных.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что в качестве предварительно определенного сообщения используют блок незавершенного кадра данных.

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что на подвижную станцию передают указание, что ВИОК уже присвоен в запрос на произвольный доступ.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к системам пакетной радиосвязи с подвижными объектами, в которых используется протокол поинтервально-резервирующего типа системы "АЛОХА", а более конкретно - к автоматическому запросу на повторение (АЗП) в таких системах.

В системе пакетной радиосвязи с подвижными объектами базовая станция (ВС (ВS)) осуществляет связь с некоторым числом подвижных станций (ПС) по одному или более уплотненным радиоканалам передачи пакетов. Такие системы пакетной радиосвязи с подвижными объектами описаны в патенте США N 4,887,265 Феликса и в докладе К. Феликса "Пакетная коммутация в цифровых сотовых системах", Труды 38-й Конференции по технологии транспортных средств Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ИИЭР)" с. 414-418, июнь 1988 г. Аналогичные системы описаны в патенте США N 4,916,691 Гудмена и в "Спецификации сотовых цифровых систем для передачи пакетных данных (СЦППД-систем)", т. 1 "Обзор систем", выпуск 1.0, 19 июля 1993 г. Передача пакетных данных в Европейской Глобальной системе электросвязи с подвижными объектами (ГСЭПО) описана в монографии П.Деккер "Пакетная радиосвязь в ГСЭПО". Технический документ ЭсЭмДжи 4 58/93, Европейский институт стандартов электросвязи, 12 февраля 1993 г.; в докладе П.Деккера и др. "Общая служба пакетной радиосвязи, предлагаемая для ГСЭПО", Технологический университет в Ахене, 13 октября 1993 г. в публикации Я.Хямяляйнен и др., "Передача пакетных данных через сеть ГСЭПО", Технический документ ЭсЭмДжи 1 238/93, ЕИСЭ 28 сентября 1993 г., и в публикации заявки на Европатент N О 544 464, Бисона и др.

Чтобы избежать конкуренции, БС планирует трафик нисходящей линии связи (от ВС к ПС), но для получения доступа в БС ПС используют произвольный многодистанционный доступ, что неизбежно ведет к конкуренции за трафик восходящей линии связи от ПС к БС. Кроме того, для обоих направлений необходимо, чтобы каждый пакет данных включал в себя идентификационное обозначение, которое однозначно обозначает ПС, осуществляющую связь с БС, например, идентифицирующее ПС либо как получателя, либо как отправителя пакета данных. Желательно, чтобы такие идентификационные обозначения облегчали внедрение эффективного протокола радиосвязи, приводящего к небольшим непроизводительным затратам и стойкого в ситуациях различных ошибок.

Система пакетной радиосвязи с подвижными объектами может иметь один канал связи, оптимизированный для пакетных данных, о котором можно сказать, что и передача пакетов и связанная с ней передача управляющих сигналов осуществляются по одному и тому же каналу. С другой стороны, система радиосвязи может вместо этого быть многоканальной системой соединительных линий связи.

Многоканальная система соединительных линий пакетной радиосвязи с подвижными объектами описана в заявке на патент США N 08/354,874 1994 г. Биллстрема и др. "Устройства и подвижные станции для обеспечения передачи пакетных данных в цифровых сотовых системах с многодистанционным доступом с временным разделением каналов (МДВРК)". Многоканальная система соединительных линий пакетной радиосвязи с подвижными объектами описана в публикации "Предполагаемые концепции системы СПРОН", Технический документ ЭсЭмДжи СПРОН 17/94, ЕИСЭ. Аббревиатура СПРОН означает "Служба пакетной радиосвязи общего назначения".

В современных сотовых системах радиосвязи радиоканалы реализуют с помощью частотно-модулирующих радиосигналов несущей, которые во многих системах имеют частоту около 800 МГц. В сотовой радиотелефонной системе с МДВРК каждый радиоканал разделен на ряд временных интервалов, каждый из которых содержит посылку информации из источника данных, например - цифровой ЭВМ. На протяжении каждого временного интервала в системе типа ГСЭПО передают, например, 114 двоичных разрядов, основная часть которых является передаваемой информацией, включая двоичные разряды кодирования с коррекцией ошибок, а остальная часть используется для защиты передачи тактирующих и дополнительных сигналов в таких целях, как синхронизация. Другие системы передают другие количества двоичных разрядов на протяжении каждого интервала, например, 324 двоичных разряда на интервал в системе, соответствующей цифровой усовершенствованной службе телефонной связи с подвижными объектами и это не следует рассматривать как ограничение.

Временные интервалы группируются по МДВРК-кадрам, имеющим предварительно определенную длительность. Например, в системе типа ГСЭПО кадр содержит восемь временных интервалов. Количество пользователей, которые могут одновременно пользоваться радиоканалом, связано с числом временных интервалов в каждом МДВРК-кадре. Вообще говоря, максимальное количество пользователей равно числу интервалов в каждом кадре, но возможна и ситуация, когда одному пользователю можно предоставить более одного интервала в каждом кадре. Последовательные временные интервалы, предоставленные одному и тому же пользователю, которые могут быть или не быть последовательными интервалами на радионесущей, можно считать логическим каналом, предоставленным пользователю.

Чтобы лучше понять структуру и работу изобретения, систему связи можно рассматривать как имеющую по меньшей мере три уровня. Уровень 1 (У1) является физическим уровнем, который определяет параметры физического канала связи, например, разнесение радиочастот, характеристики модуляции несущей и т. д. Уровень 2 (У2) определяет способы, необходимые для точной передачи информации в рамках ограничений физического канала (У1), например, коррекцию и обнаружение ошибок и т.д. Уровень 3 (У3) определяет процедуры прозрачной передачи информации через уровень У2 линий передачи данных.

Каждый такой временной МДВРК-интервал имеет некоторую фиксированную пропускную информационную емкость, а каждая посылка несет лишь часть сообщения У3. В направлении восходящей линии связи многочисленные подвижные станции пытаются получить доступ к канальным ресурсам на основе конкуренции, тогда как многочисленные подвижные станции осуществляют прослушивание сообщений У3, посылаемых из системы в направлении нисходящей линии связи. В известных системах любое заданное сообщение У3 следует передавать с использованием такого количества посылок в канале с МДВРК, которое требует для посылки всего сообщения У3.

На фиг. 1, характеризующей предшествующий уровень техники, пакет данных, который надлежит передать посредством воздушного интерфейса ГСЭПО-типа, содержит часть данных пользователя и часть заголовка уровня 3, ЗУ3. Пакет форматируют обычно после шифрования с образованием кадра, содержащего информационное поле и заголовок кадра, 3К. Кадр разделен на столько блоков, сколько необходимо. Каждый блок содержит заголовок блока ЗБ, информационное поле и поле сигнала управления блоком СУБ, а каждый блок передается в виде четырех посылок в последовательных МДВРК-кадрах.

Возможный заголовок кадра ЗК (фиг. 2) может содержать сорок восемь двоичных разрядов, которые несут следующую информацию: идентификационное обозначение ПС (тридцать два двоичных разряда или четыре октета), длину кадра в октетах (десять двоичных разрядов или один октет плюс два двоичных разряда), тип кадра (три двоичных разряда), подвижный/неподвижный флаг (один двоичный разряд) и номер последовательности кадров (три двоичных разряда). Заголовок кадра, ЗК, можно расширить, задавая для двоичных разрядов типа кадра предварительно определенные значения, например, 111. На фиг. 2 показан лишь один возможный пример, но возможно огромное множество других примеров.

Управляющие сообщения, например, сообщения о резервировании канала и подтверждающие сообщения, занимают два временных интервала, тогда как запросы на произвольный доступ и подтверждения зарезервированного доступа являются одноинтервальными сообщениями. Эти сообщения более подробно рассмотрены ниже.

Каждый кадр, передаваемый через воздушный интерфейс, включает единственный идентификационный номер ПС, как правило, в заголовке кадра (фиг. 1). В "обычной" ГСЭПО единственный глобальный идентификационный номер ПС является международным идентификационным обозначением подвижного абонента (МИОПА). В некоторых системах применяется обслуживание с секретной идентификацией, при этом используют временное идентификационное обозначение подвижного абонента (ВИОПА), которое важно только в конкретной местной зоне, МЗ. Вне МЗ ВИОПА объединяется с идентификатором местной зоны для поддержания однозначной идентификации, например, "Европейские цифровые сотовые системы электросвязи, фаза 2, Спецификация уровня 3 интерфейсов радиосвязи с подвижными объектами", ГСЭПО 04.08 версия 4.9.0, раздел 4.3.1, ЕИСЭ ТиСи-ЭсЭмДжи (июль 1994). Хотя в заголовке кадра можно использовать другой тип полного идентификационного обозначения ПС, например, идентификационное обозначение СЦППД-систем, сравнимое с ВИОПА, предполагается, что этим идентификационным обозначением является ВИОПА.

Поскольку ВИОПА может иметь длину от четырех октетов, а сам кадр разделен на блоки, создается много лишней информации, если блок должен включать в себя ВИОПА, т.е. нести то же количество адресуемой информации. Это справедливо и для блоков, которые передаются повторно после ошибок. Поэтому обычно лишь первый блок в полном или частичном кадре данных несет полную идентификацию ПС. Таким образом, в случае повторной передачи может потребоваться введение дополнительного начального блока в повторно передаваемый конкретный кадр данных, чтобы вместить всю полную идентификацию. Это само по себе является увеличением дополнительной информации, что нежелательно.

Краткое изложение существа изобретения

В соответствии с одним аспектом изобретения способ осуществления АЗП в системе передачи пакетных данных на подвижные объекты с использованием поинтервально-резервирующего протокола системы. "АЛОХА" предусматривает присвоение временного идентификационного обозначения кадра (ВИОК) каждому кадру данных, передаваемому на подвижную станцию. Присваиваемый ВИОК является однозначным среди последовательностей одновременной передачи кадров в ячейке и может быть присвоен на основании информации, содержащейся в кадре данных, посылаемом на подвижную станцию, или на основании информации, содержащейся в сообщении о резервировании канала, которое предшествует кадру данных, посылаемому на подвижную станцию.

В еще одном аспекте изобретения способ осуществления АЗП в системе пакетной передачи данных подвижным объектам с использованием поинтервально-резервирующего протокола системы "АЛОХА" включает присвоение ВИОК каждому кадру данных, передаваемому с подвижной станции. ВИОК присваивают на основании информации, содержащейся в сообщении о резервировании канала, которое предшествует кадру данных, посылаемому с подвижной станции, и присваиваемый ВИОК является однозначным среди последовательностей одновременной передачи кадров в ячейке.

ВИОК включают в каждый блок, принадлежащий конкретному кадру, являющемуся единицей данных, на которой основан АЗП. Частичный кадр данных, подлежащий повторной передаче в случае ошибки при передаче, содержит лишь блоки, определяемые типом используемого протокола АЗП, например, избирательного и с возвратом по номеру, вследствие чего не нужно вводить первоначальный блок для идентификации подвижной станции. Блоки, принадлежащие кадрам, предназначенным для разных подвижных объектов, можно уплотнять на нисходящей линии связи на основании ВИОК. Подвижная станция может включать в свой запрос на произвольный доступ указание, что ВИОК уже присвоен.

При реализации изобретения первый блок передачи кадра данных может быть ошибочным, а остальные блоки могут быть правильно переданы и правильно связаны с конкретным кадром и конкретной подвижной станцией. В случае незавершенной передачи кадра, вызванной ошибочным подтверждающим сообщением о подвижной станции, связь можно возобновить, если базовая станция посылает сообщение с ВИОК кадра, передача которого была прервана, например, путем повторной передачи первого блока последней передачи. В случае незавершенной передачи кадра, вызванной ошибочным подтверждающим сообщением из базовой станции, связь можно возобновить, если подвижная станция посылает запрос на произвольный доступ и после приема сообщения о резервировании канала, ВИОК кадра, передача которого была прервана, например, путем передачи первого блока последней передачи.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется ниже более подробно со ссылками на конкретные варианты осуществления и иллюстрируется на прилагаемых чертежах, на которых

фиг. 1 изображает известную структуру блоков и кадра пакетов данных;

фиг. 2 - известную структуру заголовка кадра;

фиг. 3 - структуры заголовка блоков согласно изобретению;

фиг. 4A, 4B - последовательности сообщений через воздушный интерфейс для передач пакетов от подвижных станций (НПС) согласно изобретению;

фиг. 4C, 4D, 4E - последовательности сообщений через воздушный интерфейс для передач пакетов на подвижные станции (НПС) согласно изобретению;

фиг. 5 - структуру сообщения запроса на произвольный доступ согласно изобретению;

фиг. 6 - структуру короткого подтверждающего сообщения согласно изобретению;

фиг. 7 - систему связи типа ГСЭПО, имеющую функции передачи пакетных данных согласно изобретению;

фиг. 8 - архитектуру протокола системы согласно изобретению;

фиг. 9 - еще одну систему связи типа ГСЭПО, имеющую функции передачи пакетных данных согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Структура с МДВРК и потребность в разрешении некоторой степени временного рассогласования при первом произвольном доступе привела к выбору Заявителем протокола поинтервально-резервирующего типа системы "АЛОХА" для использования в системе пакетной передачи типа ГСЭПО, как описано в этой заявке. Тем не менее ясно, что изобретение можно реализовать и в системах на другой основе.

Согласно изобретению каждому передаваемому кадру присваивают единственное временное идентификационное обозначение кадра (ВИОК). ВИОК носит локальный характер в конкретной ячейке, где происходит передача. Иными словами, конкретное ВИОК, присваиваемое кадру, зависит от ячейки, в которой происходит передача, и отличается от других ВИОК, используемых при одновременных передачах пакетов в этой ячейке. Каждый блок в кадре включает одно и то же ВИОК, а именно ВИОК, однозначно присвоенное конкретному кадру с этими блоками. А блоки, которые нужно передать повторно, включают свои исходные ВИОК. Следует по достоинству оценить тот факт, что ВИОК, по существу, заменяет комбинацию ВИОПА и номера последовательности кадров, НПК, которую обычно включают в блоки, подлежащие передаче.

Также согласно изобретению каждый блок содержит соответствующий номер последовательности блоков для указания относительного положения блока в кадре. Предложенная комбинация номера последовательности блоков и ВИОК однозначно идентифицирует отдельный блок в виде заданного блока в конкретном кадре. Таким образом, изобретение обеспечивает протокол АЗП, в который не нужно включать первоначальный блок в каждом повторно передаваемом кадре. Хотя основное внимание уделено избирательному АЗП, изобретение можно применить к другим типам протокола АЭП, например, АЗП "с непрерывным возвратом по номеру" Ф.Халсалл, "Передача данных, компьютерные сети и ИС с оптимальной степенью интеграции", "Аддисон-Уэлси Паблишинг Ко.", 1989.

Таким образом, согласно изобретению заголовок блока (фиг. 3А, 3В), как правило, содержит ВИОК (восемь двоичных разрядов), номер последовательности блока (пять двоичных разрядов), тип блока (два двоичных разряда) и двоичный разряд опроса/окончания. Заголовок первого блока в кадре (фиг. 3А) преимущественно содержит также число попыток произвольного доступа, например, четыре двоичных разряда, при наличии оставшихся двоичных разрядов дополнительного октета для других вариантов. В приведенном примере длина заголовка блока 3Б в первом блоке составляет двадцать четыре двоичных разряда (четыре октета), а длина заголовка блока 3Б в следующем блоке (фиг. 3В) составляет шестнадцать двоичных разрядов (два октета).

Присвоение и освобождение значений ВИОК являются административными услугами, предоставляемыми руководством уровня доступа к носителям со стороны сети. Минимальный размер ВИОК определяется числом возможных одновременных передач пакетов в одной ячейке. В настоящее время считается, что восемь двоичных разрядов являются хорошим балансом мгновенной емкости с дополнительной информацией, но можно встретить и другие балансы. Значения ВИОК можно постоянно использовать повторно, отличая таким образом последующие передачи пакетов от предшествующих.

При передаче пакетов ОПС БС осуществляет присвоение ВИОК как часть процедуры резервирования канала и посылает ВИОК в ПС в команде резервирования канала РК. При передаче пакетов НПС БС посылает и ВИОПА и ВИОК подвижной станции, присвоенное конкретному кадру, в первоначальном блоке кадра. ВИОПА посылают как часть заголовка кадра ЗК, а ВИОК посылают как часть заголовков блоков 3Б. Так информируют ПС о ВИОК для передачи текущего кадра.

В настоящее время предпочтительно, чтобы каждый блок в кадре, передаваемом через воздушный интерфейс по восходящей линии связи или по нисходящей линии связи, включал одно и то же ВИОК, которое однозначно идентифицирует этот конкретный кадр. Включение ВИОК в блоки, передаваемые при запланированной передаче по восходящей линии связи, не является настоятельно необходимым, но их присутствие способствует устойчивости протокола.

Возможным протоколом линии радиосвязи согласно изобретению является протокол избирательного АЗП. Избирательный АЗП означает, что повторно передают только ошибочные блоки. Основные случаи представлены на фиг. 4А-4Е.

В системе пакетной связи типа ГСЭПО с использованием протокола поинтервально-резервирующего типа системы "АЛОХА" ПС инициирует передачу пакета, передавая запрос на произвольный доступ, ЗПД, по восходящей линии связи канала передачи пакетных данных (КППД), когда это разрешено. Этот так называемый субканал произвольно доступа определяется флагами состояния восходящей линии связи (ФСВЛС) с маркировкой "свободно" (ФСВЛС = f на фиг. 4А-4Е) или "зарезервировано" (ФСВЛС = R на фиг. 4А-4Е) на восходящей линии связи КППД. В запросе на произвольный доступ ЗПД (фиг. 5) используется тот же тип посылки доступа, что и в обычной ГСЭПО, и содержится пятиразрядное случайное число для обеспечения первоначальной идентификации ПС, а также другая информация, описываемая ниже.

Фиг. 4А-4Е иллюстрируют последовательности сообщений через воздушный интерфейс для передач пакетов от подвижных станций (ОПС) и на подвижные станции (НПС). Указатель временных интервалов (ВИ) под номером от 1 до 51 изображен сверху на фиг. 4А.

Передача пакета в направлении ОПС (фиг. 4А) начинается с передачи подвижной станцией запроса на произвольный доступ ЗПД. ПС проверяет, справедливо ли равенство ФСВЛС = f и если это так, то ПС передает запрос на произвольный доступ в следующем временном интервале. Если ФСВЛС = R, то ПС, как правило, будет ждать до тех пор, пока не наступит равенство ФСВЛС = f, произвольно выбирая один из предварительно определенного числа последовательных временных интервалов, и передаст запрос на произвольный доступ в выбранном интервале, если ФСВЛС останется соответствующим состоянию "свободно".

Обычным ответом системы на такой запрос на произвольный доступ является передача базовой станцией команды резервирования канала РК, резервирующей будущие интервалы (ФСВЛС = R) для передачи по восходящей линии связи пакета данных переменной длины. Команда резервирования канала РК посылается по нисходящей линии связи КППД и обычно включает в себя ссылку на запрос и элемент опережения. Назначение ссылки на запрос состоит в адресации информации конкретной ПС путем предоставления информации о произвольном доступе, используемой в запросе на доступ ЗПД, и модуля 42432 номера кадра НК для МДВРК-кадра, в котором был принят запрос на доступ (см. "Европейские цифровые сотовые системы электросвязи (фаза 2); Спецификация уровня 3 интерфейсов радиосвязи с подвижными объектами", ГСЭПО 04.08, версия 4.9.0, раздел 10.5.2.30, ЕИСЭ ТиСи-ЭсЭмДжи (июль 1994). Если система не отвечает на запрос на произвольный доступ ЗПД подвижной станции, то ПС делает повторную попытку по истечении произвольной отсрочки времени после неудачной попытки.

После того, как ПС передает кадр данных в зарезервированных временных интервалах, ВС передает положительное подтверждающее (ПП) сообщение ППС, если весь кадр данных был правильно принят. В примере (фиг. 4А) кадр данных, переданный ПС, состоит из четырех блоков или шестнадцати посылок (временные интервалы 16-31). Если кадр данных был принят с ошибкой, БС передает двухпосылочное отрицательное подтверждающее (ОтП) сообщение ОтПС, в ответ на которое ПС повторно передает только ошибочные блоки как частичный кадр (фиг. 4B). Третий блок кадра (временные интервалы 24 - 27) был принят с ошибкой, что немедленно вызывает передачу системой ОтП-сообщения в интервалах 34, 35, повторную передачу ПС третьего блока в интервалах 40-43 и передачу системой ПП-сообщения в интервалах 46, 47.

Передача пакетов в направлении НПС (фиг. 4C-4E) начинается с сообщения поискового вызова, передаваемого системой по нисходящей линии связи КППД. Для экономизации радиоспектра поисковый вызов ограничивают наименьшей возможной группой ячеек на основании местной зоны (МЗ), сведениями о недавнем местоположении подвижной станции и субрежимом ПС. Сообщение поискового вызова может включать в себя сведения о резервировании интервала доступа по восходящей линии связи КППД для ответа ПС на сообщение поискового вызова. После приема сообщения поискового вызова от ПС система посылает кадр данных на эту ПС. При определенных условиях, например, когда местоположение ячейки ПС известно с высокой степенью вероятности, данные, посылаемые в направлении НПС, посылают непосредственно как "немедленные данные" (НД) без предварительного сообщения поискового вызова (фиг. 4C-4E).

ПС отвечает на передачу "немедленных данных" посылкой подтверждающего сообщения в зарезервированном интервале доступа. Это подтверждающее сообщение может быть либо коротким однопосылочным ПП-сообщением, если все блоки приняты правильно (фиг. 4C), либо коротким однопосылочным ОтП-сообщением, если все блоки приняты неправильно (фиг. 4D, 4E). Короткое ОтП-сообщение (фиг. 6) включает карту двоичных разрядов, указывающую ошибочные блоки по меньшей мере для меньших пакетов, например, до семи блоков, и флаг подтверждения (П). Если для флага подтверждения задано предварительно определенное значение, например 1, то все блоки были приняты без ошибок. Если для двоичного разряда в карте двоичных разрядов задано предварительно определенное значение, например 1, то указывается ошибка в соответствующем блоке. В ситуации, изображенной на фиг. 4D, кадр состоит из четырех блоков, третий из которых был принят неправильно, поэтому П-флаг в котором в ОтП-сообщении задают равным 0, и на основании карты двоичных разрядов система повторно передает третий блок.

Если передается больше семи блоков, короткое ОтП-сообщение указывает системе, что необходимо резервирование канала для более длинного двухпосылочного отрицательного подтверждающего (ОтП) сообщения. Это может быть указано путем задания значений всех двоичных разрядов в карте двоичных разрядов равными значению, указывающему на отсутствие ошибок, например 0, и одновременно задания двоичного разряда П-флага равным 0, что указывает на наличие ошибок. Блоки 8, 9 и 10 (фиг. 4E) были приняты неправильно, и система ответила на короткое ОтП-сообщение (все нули) подвижной станции сообщением о резервировании КР указывающим зарезервированные временные интервалы для длинного двухпосылочного ОтПС, которое включает полную карту двоичных разрядов всех блоков в кадре.

Структура двухпосылочного подтверждающего сообщения содержит ВИОК, указатель ППС/ОтПС и перечень (карту двоичных разрядов) ошибочно принятых блоков. На нисходящей линии связи двухпосылочное подтверждающее сообщение также включает информацию о резервировании канала для повторной передачи. ПС передала длинное двухпосылочное ОтП-сообщение в предоставленных интервалах, и это сообщение указало системе, что потребовалась повторная передача блоков 8, 9 и 10. При коротком или длинном отрицательных подтверждающих сообщениях система посылает частичные кадры, которые содержат неподтвержденные блоки, до тех пор, пока из ПС не будет принято положительное подтверждающее сообщение. Таким образом, согласно изобретению за каждой передачей полного или частичного кадра следует подтверждающее сообщение, которое включает ВИОК кадра, к которому оно относится и, при необходимости, перечень блоков, которые были ошибочными. Поскольку однопосылочное ПП/ОтП-сообщение посылают только в некотором зарезервированном интервале, посылающая подвижная станция косвенно идентифицируется и ей не нужно включать ВИОК в это однопосылочное ПП/ОтП-сообщение. Частичные кадры, которые состоят из повторно передаваемых неподтвержденных блоков, передаются до тех пор, пока не будет получено положительное подтверждающее сообщение, т.е. до приема подтверждающего сообщения, которое не содержит перечень ошибочных блоков.

ВИОК остается в силе даже если связь прерывается на некоторый короткий период времени. Например, когда БС посылает ошибочное подтверждающее сообщение, ПС может повторно установить связь, посылая сообщение запроса на произвольный доступ ЗПД, которое уведомляет БС о том, что ВИОК уже присвоено. Как показано на фиг. 5, сообщение запроса на произвольный доступ ЗПД преимущественно содержит один октет, в котором несколько двоичных разрядов, например 5, передают псевдослучайное число, идентифицирующее ПС. Один двоичный разряд (ППП) указывает запрос на первоначальную повторную передачу, один двоичный разряд (ОДИН) указывает, собирается ли ПС передать только один блок по восходящей линии связи, а другой двоичный разряд (ПРИО) указывает приоритет. Псевдослучайное число используется для отличения запросов на доступ от других подвижных станций. Запрос на первоначальную/повторную передачу указывает, что ВИОК уже присвоен.

По получении сообщения о резервировании канала КР, посланного БС в ответ на сообщение запроса на произвольный доступ ЗПД, ПС может идентифицировать и восстановить незавершенную передачу кадра, повторно указывая его ВИОК, например, посылая первый блок незавершенной передачи, а БС может затем продолжить передачу кадра, посылая то же подтверждающее сообщение, которое было ошибочным при предыдущей передаче. При повторном установлении связи с БС в случае незавершенной пакетной передачи, например, сообщения, подтверждающего пропуск от БС, достаточно указать ВИОК кадра, передача которого была прервана, например, путем повторной передачи первого блока последней передачи.

После успешной передачи кадра через воздушный интерфейс, т.е. после получения положительного подтверждения, объект управления уровнем со стороны сети может освободить значение ВИОК и сделать его доступным для будущего использования. Освобождение значения ВИОК может также произойти в случае устойчивой потери ответа из ПС или когда ПС перемещается в другую ячейку.

Согласно изобретению создана система связи, имеющая многочисленные преимущества над другими системами. ВИОК является коротким идентификационным обозначением, которое заменяет комбинацию ВИОПА и номера последовательности кадров НПК во время передач кадров через воздушный интерфейс. Кроме того, комбинация ВИОК и номера последовательности блоков однозначно идентифицируют блок в параллельном кадре, посылаемом на конкретную ПС или из нее. Более того, используя ВИОК в качестве части заголовка каждого блока, устраняют потребность в дополнительном первоначальном блоке, который необходим для каждого повторно передаваемого частичного кадра, чтобы вместить полную идентификацию ПС. Помимо этого, включая ВИОК в каждый блок кадра, можно обеспечить ситуацию, когда первый блок кадра может быть принят неправильно, а остальные блоки все равно будут правильно приняты и правильно связаны с конкретным кадром и конкретной ПС.

Согласно изобретению планирование трафика нисходящей линии связи упрощается, становится гибче и эффективнее в смысле использования спектра по следующим причинам:

1) блоки, принадлежащие к кадрам, предназначенным для разных ПС, можно уплотнять на одном и том же канале линии связи, например, при ожидании подтверждающего сообщения от первой ПС можно послать немного блоков на вторую ПС, используя таким образом весь спектр нисходящей линии связи;

2) передачу по нисходящей линии связи кадра данных, содержащего множество блоков, можно прервать, например, управляющим сообщением на несколько других ПС, а потом возобновить;

3) если для трафика нисходящей линии связи имеется более одного канала передачи данных, блоки, принадлежащие одному и тому же кадру, можно передавать по разным каналам, а ПС назначения может надлежащим образом принимать их, при условии, что эта ПС способна осуществлять параллельный оперативный контроль нескольких каналов.

Как описано выше, настоящее изобретение можно применить в цифровой сотовой радиотелефонной системе с МДВРК, имеющей архитектуру типа ГСЭПО. В одной такой системе, которая описана ниже, услуги передачи пакетных данных введены в систему типа ГСЭПО путем приближающей интеграции с использованием инфраструктуры ГСЭПО в максимально возможной степени. Во второй системе, описываемой ниже, используется в первую очередь часть БС сети ГСЭПО и введена отдельная инфраструктура передачи пакетных данных на подвижные станции для других частей сети.

На фиг. 7 изображена усовершенствованная система типа ГСЭПО, имеющая функции передачи пакетных данных (ППД), причем основные функциональные блоки ППД указаны сплошными контурными линиями. Множество базовых приемопередающих станций (БПС), каждая из которых предоставляет услуги радиосвязи нескольким ПС в соответствующей ячейке, вместе обеспечивают полный охват зоны обслуживания наземной сети общего пользования для связи с подвижными объектами (НСОПСПО) в ГСЭПО. Условно показаны только одна БПС и одна ПС, которая содержит часть подвижной нагрузки (ПН) и часть оконечной аппаратуры (ОА). Функциональные блоки БПС выполняют вышеописанные операции присвоения каждому кадру данных, передаваемому на ПС, ВИОК, которое является единственным среди других ВИОК, присваиваемых кадрам данных, одновременно передаваемым на другие подвижные станции. Группой БПС управляет контроллер базовых станций (КБС) и эти станции вместе образуют систему базовых станций (СБС). Выше БС можно рассматривать как совокупность БПС и ее КБС. Одну или несколько СБС обслуживает коммутационный центр обслуживания подвижных объектов (КЦОПО) и связанный с ним регистр местоположения подвижных станций, не являющихся абонентами системы (подвижных станций - не абонентов, РМПСНА). КЦУПО управляет вызовами в другие сети и из других сетей, таких как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (КТСОП), цифровая сеть интегрального обслуживания (ЦСИО) и другие НСОПСПО. КЦОПО, оборудованный для маршрутизации поступающих вызовов, называют КЦОПО станции межсетевого сопряжения (КЦОПОСМС). Зоны обслуживания одного или нескольких КЦОПО вместе составляют зону обслуживания НСОПСПО.

КЦОПО и один или несколько РМПСНА осуществляют связь с регистром местоположения подвижных станций, являющихся абонентами данной системы (подвижных станций - абонентов РМПСА (через сеть системы N 7 для посылки сигналов по общим каналам (ПСОК), которая стандартизована Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (МККТТ), теперь - Международный союз электросвязи (МСЭ). РМПСА является базой данных, содержащих информацию обо всех абонентах, включая информацию, идентифицирующую КЦОПО/РМПСНА, где в настоящее время (или был в прошлом) зарегистрирован абонент. С РМПСА связан аутентификационный центр (АЦ), который снабжает РМПСА параметрами аутентификации. Для обеспечения аутентификации аппаратуры абонента с одним или несколькими КЦОПО связан регистр идентификационных обозначений аппаратуры (РИОА). И наконец, можно предусмотреть центр технического обслуживания и ремонта (ЦТОР) для общей поддержки сети.

Функциональность пакетных данных в БПС включает способность обеспечить один или несколько совместно используемых КППД по потребности. В ячейке, которую потребитель пакетных данных посетил лишь случайно, КППД может быть представлен временно по просьбе потребителя. В ячейке, где есть постоянный спрос на трафик пакетных данных, один или несколько КППД могут быть предоставлены либо полупостоянно, либо динамически, в зависимости от текущей ситуации с нагрузкой. Управление предоставлением КППД осуществляется из БПС. Информация, определяющая уровень поддержки и любой КППД, предоставленный для инициации пакетной передачи, транслируется по обычному широковещательному управляющему каналу (ШУК) ГСЭПО.

Протокол линии радиосвязи с передачей пакетных данных по одному или нескольким КППД, предоставленный в ячейке, обрабатывается контроллером передачи пакетных данных (ПД) в БПС. В БПС, имеющей по меньшей мере один КППД, контроллер передачи ПД имеет физическое соединение для пакетной передачи в и из КЦОПО. Физическое соединение, как правило, является единственным, и при этом используются обычные межрежимные соединительные линии.

КЦОПО/РМПСНА включает маршрутизатор ПД для направления пакетов в зону обслуживания КЦОПО и из нее и контроллер передачи сигналов ПД для обработки обмена сигналами с КЦОПО, работающим в схемном режиме. Контроллер передачи сигналов ПД также отрабатывает функции управления, оперативного контроля и хранения параметров, относящиеся к ПС, работающим с пакетными данными. Контроллер ПД содержит процессор, запоминающее устройство, функциональные блоки интерфейса посылки сигналов и программное обеспечение. Хотя маршрутизатор ПД и контроллер передачи сигналов ПД показаны как части КЦОПО/РМПСНА, следует понять, что один из них или оба в целом или частично могут быть физически реализованы в виде внешней аппаратуры, подсоединяемой к КЦОПО.

КЦОПО (маршрутизаторы ПД) взаимосвязаны посредством магистральной сети связи, с которой также связаны один или несколько функциональных блоков межсетевого обмена (ФБМО). ФБМО способны осуществлять межсетевой обмен с внешней сетью (внешними сетями), такими как "Интернет" (т.е. сеть с протоколом межсетевого обмена (МО-протоколом или ПМО и/или сеть передачи данных с коммутацией пакетов общего пользования (СПДКПОП), т.е. сеть X.25, взаимосвязывая таким образом неподвижные станции (НС) с ПС. ФБМО может осуществлять преобразование протокола и трансляцию адреса, если необходимо, и ФБМО может также маршрутизировать трафик пакетных данных между взаимодействующими НСОПСПО. Трафик пакетных данных между зонами обслуживания ПС и разных КЦОПО в одной и той же НСОПСПО обычно маршрутизируют непосредственно между соответствующими КЦОПО через магистральную сеть связи. В целях маршрутизации запрос РМПСА можно осуществить со средств в НСОПСПО через процессор запроса РМПСА, который обеспечивает функции, необходимые для запроса из сети передачи данных. АЦ РИОА, ЦТОР и процессор запроса РМПСА можно также усовершенствовать время от времени, чтобы поддерживать новые типы абонентов услуг и аппаратуры.

Основная услуга сети передачи пакетных данных, предоставляемая сотовой НСОПСПО при передаче пакетных данных (фиг. 7), является стандартная услуга сети без предварительного установления соединения (дейтаграммный режим работы), основанная на стандартном МО-протоколе связи без предварительного установления соединения. Термин "МО-протокол" следует понимать как обозначающий либо протокол сети "Интернет", фактически, стандартный протокол межсетевого обмена, используемый в оболочке протокола управления передачей/протокола межсетевого обмена (ПУП/МО), либо протокол ИСО 8473 межсетевого взаимодействия Международной организации по стандартизации (ИСО). Дополнительные услуги, включая услуги одновременной передачи информации нескольким абонентам, широковещательной трансляции и электронной почты, можно предоставлять с помощью сетевого прикладного процессора (сетевых прикладных процессоров) (СПП), который /подсоединен к сети передачи пакетных данных и доступ к которому/ осуществляют с использованием протоколов более высокого уровня, выше ПМО. Таким образом, с точки зрения передачи пакетных данных, НСОПСПО в основном реализуется как сеть с ПМО. В качестве архитектуры протокола (фиг. 8) приведен пример связи между ПС и НС, например, рабочей ЭВМ, подсоединенной к внешней сети с ПМО. Таким образом, и ФБМО, и КЦОПО играют роль ПМО-маршрутизаторов (уровень 3), а ПС и НС могут осуществлять сквозную связь с использованием протокола управления передачей (пуп) или транспортного протокола (уровень 4). Для архитектуры на фиг. 8 части ПН и ОА подвижной станции должны быть объединены в один блок.

Находясь между КЦОПО и ПС, БС действует как реле уровня (уровня 2) линий связи между протоколом линий радиосвязи (обозначенным ПЛР2) и протоколом линий связи (обозначенным ПЛС2), используемыми через магистральное соединение. Протокол радиосвязи, обрабатываемый БПС, является протоколом типа АЗП, описанным выше. В отличие от обычной ГСЭПО, шифрование/дешифрование осуществляется между частью ПН подвижной станции и КЦОПО. ПС идентифицируется на уровне 3 ПМО-адресом и на уровне 2 стандартными идентификационными обозначениями ГСЭПО: МИОПА или, что более типично, ВИОПА.

Еще одна система типа ГСЭПО, в которой можно с выгодой использовать заявленное изобретение, схематически изображена на фиг. 9, где только основные функциональные блоки передачи ПД показаны сплошными контурными линиями. Только часть БПС инфраструктуры ГСЭПО используется для передачи пакетных данных. Функциональные блоки передачи ПД в БПС почти те же самые, что и в системе, изображенной на фиг. 7, поскольку они являются функциональными блоками для предоставления КППД в БПС. Функциональные блоки БПС выполняют вышеуказанные операции присвоения каждому кадру данных, передаваемому на ПС, ВИОК, которое является единственным среди других ВИОК, присваиваемых кадрам данных, одновременно передаваемых на другие подвижные станции.

Соединение для передачи пакетных данных БПС связано с отдельной инфраструктурой передачи пакетных данных на подвижные объекты (ИППДПО), вместо маршрутизатора ППД в КЦОПО/РМПСНА. ИППДПО обеспечивает необходимую маршрутизацию пакетов, управление подвижностью, аутентификацию и функции управления сетью. ИППДПО и части одной или нескольких БПС, используемых для передачи пакетных данных, вместе образуют систему передачи пакетных данных на подвижные объекты. Что касается ГСЭПО, то эта система может быть привязана как отдельная система, а оператор ГСЭПО может выбрать сдачу емкости радиоканала в аренду оператору отдельной системы передачи пакетных данных. Тогда ПС, которой нужны и пакетные данные, и регулярные услуги ГСЭПО, может потребоваться отдельный абонемент в каждой системе. Услуги передачи пакетных данных, представляемые системой, могут (в зависимости от функциональности ИППДПО) быть теми же самыми, что и услуги, предоставляемые системой (фиг. 7).

В системе (фиг. 9) только радиоканалы, доступные для ПС, являются КППД и регулярными широковещательными каналами ГСЭПО. Таким образом, регистрация, обновление местоположения (или сообщение о местоположении в ячейке), аутентификация и передача аналогичных сигналов осуществляются через КППД, и поэтому предоставление первого канала передачи основных пакетных данных (КПОПД) по требованию пользователя, с использованием обычной передачи сигналов ГСЭПО невозможно. За этим исключением все функции по предоставлению КППД те же самые, что и описанные применительно к фиг. 7.

КПОПД является первым КППД, предоставляемым к ячейке, где инициируются передачи пакетов, и обычно предоставляется за счет конфигурации системы, хотя способ использования КППД соседней ячейки для запроса на представления КПОПД в ячейке, "где требуется КППД", до перемещения в эту ячейку, также не вызывает затруднений. В этом случае запрос на предоставление должен быть передан в системный объект в КПОПД. Этот системный объект должен затем послать запрос на предоставление в БПС ячейки, "где требуется КППД", о которой идет речь, а эта ячейка должна, в свою очередь, передать запрос в контроллер предоставления КППД в БПС.

Регулярные широковещательные управляющие каналы ГСЭПО используются также, как в системе (фиг. 7) для определения уровня поддержки КППД и КПОПД, предоставленных в ячейке посредством информирования по ШУК, и для осуществления выбора ячейки с двумя альтернативными критериями для выбора ячейки. Возможно также прослушивание коротких сообщений по широковещательным каналам аналогично прослушиванию в системе (фиг. 7).

Передачу пакетов через КППД можно осуществлять в соответствии с принципами, описанными применительно к фиг. 7. Контроллер передачи ПД и связанные с ним функциональные блоки сопряжения в БПС также приспособлены к требованиям по взаимосвязи ИППДПО, например, для разрешения взаимосвязи через маршрутизирующую сеть. Функции ПС в системе те же, что и функции ПС в системе на фиг. 7, за исключением функций, относящихся к передаче регулярных сигналов ГСЭПО и режима ПД, которые неприменимы в системе фиг. 9.