Система и способ двунаправленной пакетной передачи данных

Система двунаправленной пакетной передачи данных для передачи пакетных данных между терминалом и сетью радиодоступа включает ресурсы восходящего канала связи и ресурсы нисходящего канала связи, каждый из которых назначается независимо. Ресурсами памяти можно эффективно управлять даже при обслуживании пакетной передачи данных с асимметричной структурой такой, что объем пакета для нисходящего канала связи намного больше, чем объем пакета для восходящего канала связи, или объем пакета для восходящего канала связи намного больше, чем объем пакета для нисходящего канала связи. Техническим результатом является разработка метода и системы двусторонней пакетной передачи данных, обладающие возможностью ассиметричного назначения ресурсов памяти для восходящего и нисходящего каналов связи. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области пакетной передачи данных и, в частности, к способу и системе пакетной передачи данных в системах мобильной связи.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Еще недавно системы мобильной связи казались замечательным достижением, но в отношении пропускной способности канала передачи данных они намного отстают от кабельных систем связи. Разные страны по всему миру разрабатывают технологию IMT-2000 (международные мультимедийные телекоммуникации) и активно сотрудничают в области стандартизации этой технологии.

Универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS) представляет собой систему мобильной связи третьего поколения, являющуюся развитием стандарта, известного как глобальная система мобильной связи (GSM). Данный стандарт является европейским стандартом, целью которого является предложение улучшенных услуг мобильной связи, на основе базовой сети GSM и технологии широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA).

В декабре 1998 года Европейский институт стандартов в области телекоммуникаций (ETSI) из Европы, Ассоциация радиопромышленности и бизнеса /Комитет по технологии телекоммуникаций (ARIB/TTC) из Японии, Комитет Т1 Института стандартов США и Ассоциация по телекоммуникационным технологиям (ТТА) из Южной Кореи учредили "Проект о сотрудничестве для третьего поколения" (3GPP) в целях подготовки технических требований для стандартизации широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (UMTS).

Работа по стандартизации универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS), выполняемая в рамках 3GPP, привела к созданию пяти технических групп по спецификациям (TSG), каждая из которых руководит формированием элементов сети, работающих независимо.

В частности, каждая техническая группа (TSG) разрабатывает, утверждает и координирует технические требования стандарта в соответствующей области. Среди них, группа по сетям радиодоступа (группа TSG-RAN) разрабатывает технические требования на функционирование, состав базы данных (необходимые элементы) и интерфейс универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN) универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS), представляющей собой новую сеть радиодоступа (RAN) для поддержки технологии широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA) в универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS).

Фиг.1 иллюстрирует пример общей структуры сети универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS).

Как показано на фиг.1, принципиально универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS) состоит из следующих частей: терминала, универсальной наземной сети 100 радиодоступа (UTRAN) и базовой сети 200.

Универсальная наземная сеть 100 радиодоступа (UTRAN) включает в себя одну или более радиосетевые подсистемы 110 и 120 (RNS). Каждая подсистема RNS 110 и 120 содержит контроллер радиосети (RNC) 111 и множество базовых станций 112 и 113 (Узлов В), управляемых контроллером 111 радиосети (RNC). Контроллер радиосети (RNC) выполняет функции, в состав которых входит распределение ресурсов радиосвязи и управление ими, и работает в качестве точки доступа по отношению к базовой сети 200.

Базовые станции 112 и 113 (Узлы В) принимают информацию, посылаемую физическим уровнем терминала через восходящий канал связи, и передают данные на терминал через нисходящий канал связи. Таким образом, для терминалов базовые станции 112 и 113 (Узлы В) функционируют в качестве точек доступа универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN).

Базовая сеть 200 включает в себя центр 210 коммутации мобильной связи (MSC) глобальной системы мобильной связи (GSM), шлюз 220 центра коммутации мобильной связи (GMSC) для поддержки услуги коммутации каналов, обслуживающий узел 230 (SGSN) поддержки пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) и шлюз 240 (GGSN) обслуживающего узла поддержки пакетной радиосвязи (GPRS) для обеспечения услуги коммутируемой пакетной передачи данных.

Услуги, предоставляемые конкретному терминалу, можно подразделить на услуги с коммутацией каналов и услуги с пакетной коммутацией. Например, типовая услуга речевого телефонного вызова относится к услугам с коммутацией каналов, а услуга поиска и просмотра Web-информации через Интернет-соединение классифицируется как услуга с пакетной коммутацией

В случае поддержки услуги с коммутацией каналов, контроллер 111 радиосети (RNC) подключается к центру 210 коммутации мобильной связи (MSC) базовой сети 200, а центр 210 коммутации мобильной связи (MSC) подключается к шлюзу 220 центра коммутации мобильной связи (GMSC), управляющему соединением с другими сетями.

Между тем, в случае поддержки услуги с пакетной коммутацией, контроллер 111 радиосети (RNC) предоставляет услуги через соединение с обслуживающим узлом 230 (SGSN) и шлюзом 240 (GGSN) базовой сети 200. Обслуживающий узел 230 (SGSN) поддерживает пакетную коммутацию по направлению к контроллеру 111 радиосети (RNC), а шлюз 240 (GGSN) управляет соединением с другими сетями с пакетной коммутацией например, сетью Интернет.

Между отдельными частями сети могут присутствовать различные интерфейсы, позволяющие передавать и принимать информацию друг другу во время сеансов связи. Интерфейс между контроллером 111 радиосети (RNC) и базовой сетью 200 определяется как "Iu"-интерфейс. В частности, "Iu"-интерфейс системы с коммутацией пакетов между контроллером 111 радиосети (RNC) и базовой сетью 200 определяется как интерфейс "Iu-PS", a "Iu"-интерфейс системы связи с коммутацией каналов между контроллером 111 радиосети (RNC) и базовой сетью 200 определяется как интерфейс "Iu-CS".

Фиг.2 иллюстрирует структуру протокола радиоинтерфейса между терминалом и универсальной наземной сетью 100 радиодоступа (UTRAN) в соответствии со стандартами сетевого радиодоступа 3GPP.

Как показано на фиг.2, протокол радиоинтерфейса по вертикали разделяется на физический уровень, уровень канала передачи данных и уровень сети, а горизонтально разделяется на плоскость пользователя (U-плоскость) для передачи информационного сигнала и плоскость управления (С-плоскость) для передачи управляющего сигнала.

Плоскость пользователя представляет собой область, обрабатывающую данные графика (поток сообщений) пользователя, например, речевой сигнал или IP-пакет (пакет данных для передачи через сеть Интернет), тогда как плоскость управления представляет собой область, обрабатывающую управляющую информацию, например, для интерфейса сети или обслуживания и управления вызовом.

На фиг.2 уровни протоколов можно разделить на первый уровень (L1), второй уровень (L2) и третий уровень (L3), размещенные на трех нижних уровнях стандартной модели взаимодействия открытых систем (OSI).

Опишем теперь функции каждого уровня протоколов.

Первый уровень (L1), т.е. физический уровень, поставляет услуги по передаче информации верхнему уровню, используя различные технологии радиопередачи.

Физический уровень подключен к верхнему уровню - уровню протоколов управления доступом к среде (MAC) - через транспортный канал, и сигналы передаются уровнем управления доступом к среде (MAC) и физическим уровнем через указанный транспортный канал.

Второй уровень (L2) включает в себя: уровень управления доступом к среде (MAC), уровень управления радиоканалом (RLC) и уровень протоколов сходимости пакетных данных (PDCP).

Уровень управления доступом к среде (MAC) поставляет услугу по перераспределению параметра управления доступом к среде (MAC) для распределения и перераспределения радиоресурсов.

Уровень управления доступом к среде (MAC) через логический канал соединен с уровнем управления радиоканалом (RLC), и в соответствии с видом передаваемой информации предусмотрены различные логические каналы.

В основном, при передаче информации плоскости управления используется канал управления. При передаче информации плоскости пользователя используется транспортный канал передачи данных.

Уровень управления радиоканалом (RLC) поддерживает надежную передачу данных и выполняет функции сегментации и повторной сборки блока служебных данных (SDU) уровня управления радиоканалом (RLC), принимаемого от верхнего уровня.

При приеме от верхнего уровня блока служебных данных (SDU) управления радиоканалом уровень управления радиоканалом (RLC) контролирует размер каждого блока служебных данных (SDU) уровня управления радиоканалом (RLC), чтобы соответствовать пропускной способности канала и добавляет информацию заголовка для формирования определенного блока данных. Сформированный таким способом блок данных, называемый блоком протокольных данных (PDU), пересылается на уровень управления доступом к среде (MAC). Уровень управления радиоканалом (RLC) содержит буфер уровня управления радиоканалом (RLC) для хранения блока служебных данных (SDU) или блока протокольных данных (PDU) уровня управления радиоканалом.

Уровень протоколов сходимости пакетных данных (PDCP) является верхним уровнем управления радиоканалом (RLC). Данные, передаваемые с использованием сетевого протокола, такого как "IPv4" (протокол сети Интернет версия 4) или "IPv6" (протокол сети Интернет версия 6), могут, благодаря уровню PDCP, эффективно передаваться через радиоинтерфейс с относительно малой полосой пропускания.

С этой целью, уровень протоколов сходимости пакетных данных (PDCP) выполняет функцию сокращения излишней управляющей информации, используемой в кабельных сетях, называемую сжатием заголовка, причем используются такие методы сжатия заголовка, как "RFC2507" или "RFC3095" [робастное сжатие заголовка: (ROHC)], описанные в инструкциях международной группы по стандартизации, называемой IETF (Комитет инженерной подготовки сети Интернет).

В этих методах передается только информационный реквизит для заголовочной части данных, тем самым уменьшается объем данных, которые необходимо передавать. То есть ненужные поля заголовка удаляются или их размер уменьшается, чтобы уменьшить объем данных заголовка.

Уровень управления радиоресурсами (RRC) расположен в самой нижней части третьего уровня. Уровень управления радиоресурсами (RRC) определен только в плоскости управления, он управляет транспортными каналами и физическими каналами в отношении настройки, реконфигурации и освобождения однонаправленных радиоканалов (RB).

Обслуживание однонаправленных радиоканалов (RB) означает услугу, предоставляемую вторым уровнем для передачи данных между терминалом и универсальной наземной сетью радиодоступа (UTRAN), а настройка однонаправленного радиоканала (RB) означает способы оговаривания характеристик уровня протоколов и канала, которые необходимы для предоставления конкретной услуги, а также настройки соответствующих частных параметров и методов эксплуатации.

Для справки, уровень управления радиоканалом (RLC) может быть включен в плоскость пользователя или плоскость управления, в зависимости от того, какой уровень подключен к вышерасположенной позиции. Если уровень управления радиоканалом (RLC) принимает данные от уровня управления радиоресурсами (RRC), уровень управления радиоканалом (RLC) принадлежит плоскости управления, в ином случае уровень управления радиоканалом (RLC) принадлежит плоскости пользователя.

Как показано на фиг.2, применительно к уровню управления радиоканалом (RLC) и уровню протоколов сходимости пакетных данных (PDCP), в одном уровне может находиться множество объектов. Это связано с тем, что один терминал имеет множество однонаправленных радиоканалов (RB) и, как правило, для одного канала используется один модуль управления радиоканалом (RLC) [или только один модуль протоколов сходимости пакетных данных (PDCP)].

На фиг.4 изображена блок-схема осуществления метода сжатия заголовка в соответствии с известным техническим решением, а фиг.5 иллюстрирует структуру системы сжатия и восстановления данных для терминала и универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN).

Схема сжатия IP-заголовка (заголовок Интернет-протокола) уровня протокола сходимости данных (PDCP) будет описана в соответствии с фиг.4 и фиг.5.

Во-первых, если рассматривать "RFC2507", различные схемы сжатия используются в зависимости от того, является ли верхний протокол уровня Интернет-протокола "IP" протоколом управления передачей (TCP) или нет. То есть, если верхним протоколом уровня Интернет-протокола "IP" является протокол дейтаграмм пользователя (UDP), используется схема сжатия, называемая "Compressed Non-TCP" (сжатый протокол, не относящийся к управлению передачей), в то время как, если верхний протокол уровня Интернет-протокола "IP" является протоколом управления передачей (TCP), используется метод сжатия, называемый "Compressed TCP" (сжатый протокол управления передачей). Метод сжатия "Compressed TCP" классифицируется как "Compressed TCP" или "Compressed TCP nodelta" (сжатый протокол управления передачей без дельтакомпрессии), в зависимости от метода передачи переменного поля заголовка.

Метод сжатия "Compressed TCP" основан на том обстоятельстве, что в последовательно передаваемых пакетах переменные значения полей заголовков не слишком сильно отличаются друг от друга, поэтому вместо передачи полного значения поля передаются только различия значений полей передаваемых заголовков. В то же время, в методе сжатия "Compressed TCP nodelta" переменное значение поля передается полностью, как оно есть.

В случае метода сжатия "Compressed TCP" передающая сторона для какого-либо одного потока пакетов сначала передает пакет с полным заголовком для формирования контекста и на передающей, и на принимающей стороне, и затем использует сжатый заголовок, в котором отражены различия по отношению к предыдущему пакету, чтобы передавать следующие пакеты. Между тем, в методе сжатия "Compressed TCP nodelta" переменное значение поля передается полностью, как оно есть.

Аналогично, в случае метода "Compressed Non-TCP" передающая сторона для какого-либо одного потока пакетов сначала передает пакет с полным заголовком для формирования контекста и на передающей, и на принимающей стороне, и затем передает полное значение поля заголовка, сформированное как переменное поле для следующих пакетов.

Однако метод сжатия заголовка "Compressed Non-TCP" может использоваться для однонаправленной связи и в нем используется метод сжатия с затяжным пуском, при котором полная информация о заголовке передается с экспоненциально возрастающими интервалами. В методе с затяжным пуском, если полная информация о заголовке изменяется, или если применяется новый метод сжатия заголовка, один и тот же полный заголовок на начальном этапе передается часто, а затем интервал передачи постепенно увеличивается. На фиг.3 проиллюстрирована концепция метода сжатия с затяжным пуском.

Чтобы использовать метод сжатия заголовка "RFC2507" на уровне протоколов сходимости пакетных данных (PDCD), необходимо задать параметры, определяющие вид систем сжатия и восстановления данных

Характеристиками, задаваемыми в методе сжатия заголовка "RFC2507" являются, параметр "F_MAX_PERIOD", указывающий количество пакетов с заголовками типа "Compressed Non-TCP", передаваемых в соответствии с методом затяжного старта между пакетами с полными заголовками с взрастающими по экспоненте интервалами, параметр "F_MAX_TIME", указывающий время передачи пакета со сжатым заголовком между моментом, когда передан предыдущий последний пакет с полным заголовком, и моментом, когда должен быть передан следующий пакет с полным заголовком, параметр "MAX_HEADER", указывающий максимальный размер заголовка, используемый в методе сжатия заголовка, параметр "TCP_SPACE", указывающий максимальное количество контентов, используемых в методе "Compressed TCP", параметр "NON_TCP_SPACE", указывающий максимальное количество контентов, используемых в методе "Compressed Non-TCP", и параметр "EXPECTED_RECORDING", указывающий, поддерживается ли матрица повторяющейся последовательности. Параметр "F_MAX_TIME" используется для информирования о периоде повторения пакетов с полным заголовком (см. фиг.1).

Указанные параметры используются для формирования разновидностей систем 512 и 522 сжатия данных и систем 511 и 521 восстановления данных терминала 410 и универсальной наземной сети 420 радиодоступа (UTRAN) и записаны в инструкции "RFC2507" - документ Комитета инженерной подготовки сети Интернет (IETF) RFC2507 методы сжатия заголовков.

Рассмотрим теперь процесс сжатия и восстановления заголовка, в котором применяется метод сжатия заголовка RFC2507.

Первоначально уровень 411 управления радиоресурсами (RRC) терминала 10 передает информацию о пропускной способности канала на уровень 421 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 420 радиодоступа (UTRAN). Затем уровень 421 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 420 радиодоступа (UTRAN) выделяет ресурс памяти, необходимый для сжатия заголовка с учетом информации о пропускной способности канала. То есть уровень 421 управления радиоресурсами (RRC) устанавливает значения параметра, определяющие работу систем 512 и 522 сжатия данных и систем 511 и 521 восстановления данных.

Например, параметр "F_MAX_PERIOD" установлен на значение 256, "F_MAX_TIME" установлен на значение 5, параметр "MAX_HEADER" установлен на значение 168, а параметр "NON_TCP_SPACE" установлен на значение 15.

Когда установлены значения всех указанных параметров, уровень 421 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN) передает установленные значения параметров на уровень 411 управления радиоресурсами (RRC) терминала 410.

Когда значения параметров поступают на терминал 410, уровень 411 управления радиоресурсами (RRC) терминала 410 и уровень 421 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 420 радиодоступа (UTRAN), соответственно, передают установленные значения параметров на соответствующие уровни 412 и 422 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP). Затем уровень, выполняющий сжатие заголовка, входящий в уровни 412 и 422 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP), формирует системы 512 и 522 сжатия данных и системы 511 и 521 восстановления данных на основе принятых значений параметров.

Теперь обсудим метод робастного сжатия заголовка (ROHC).

Метод робастного сжатия заголовка (ROHC) обычно используется для уменьшения информации заголовка пакета протокола транспортировки в режиме реального времени (RTP)/протокола дейтаграмм пользователя (UDP)/протокола сети Интернет (IP). Указанный пакет протоколов RTR/UDP/IP, который имеет в виду пакет с протоколами RTR, UDP и IP связанными с заголовками, которые были добавлены к данным пользователя при прохождении каждого уровня, содержит различную информацию заголовка для передачи данных в пункт назначения через сеть Интернет.

Метод робастного сжатия заголовка (ROHC) является методом сжатия заголовка, и основан на том обстоятельстве, что каждое значение поля заголовков пакетов в последовательности пакетов, принадлежащих какому-либо одному потоку пакетов, почти не меняются. Таким образом, в методе робастного сжатия заголовка (ROHC) передается не полностью поле заголовка пакета, а лишь его переменная часть.

Для справки, общий размер заголовка пакета протоколов (RTR/UDP/IP) - протокол транспортировки в режиме реального времени/протокол дейтаграмм пользователя/протокол сети Интернет, составляет 40 байт в случае протокола сети Интернет по версии 4 "IPv4" и 60 байт в случае протокола сети Интернет по версии 6 "IPv6". В то же время, размер собственно информационной части (полезная нагрузка) обычно составляет 15-20 восьмибитовых байтов. То есть, поскольку объем управляющей информации намного больше, чем объем данных, действительно подлежащих пересылке, эффективность передачи достаточно низка. Поэтому использование методов сжатия заголовка обеспечивает высокую эффективность передачи, поскольку объем управляющей информации намного уменьшается [в случае использования метода робастного сжатия заголовка (ROHC) размер заголовка уменьшается приблизительно на 1-3 байта].

Как и в методе сжатия заголовка "RFC2507", для использования метода робастного сжатия заголовка (ROHC) на уровне протоколов сходимости пакетных данных (PDCP) необходимо установить параметры, определяющие разновидность систем сжатия и восстановления данных.

Параметры, определенные для метода робастного сжатия заголовка (ROCH), включают в себя параметр "Max_CID", информирующий о максимальном количестве контекстов, применимых в системе сжатия данных, совокупность параметров, указывающих, какой тип пакета протокола сети Интернет (IP) используется для соответствующей последовательности пакетов, выбираемый среди следующих пакетов протоколов: протокол транспортировки в режиме реального времени/ протокол дейтаграмм пользователя/протокол сети Интернет (RTP/UDP/IP), протокол дейтаграмм пользователя/протокол сети Интернет (UDP/IP) или протокол инкапсулированной защиты содержимого/протокол сети Интернет (ESP/IP); параметр "MRRU" (максимальный восстановленный блок приема), указывающий, должен ли быть сегментирован протокол сети Интернет (IP), а также указывающий максимальный размер сегментов, когда они повторно собираются после сегментации в системе восстановления данных, параметр "Packet_Sized_Allowed" (допустимый размер пакета), информирующий о размере пакета со сжатием заголовка, поддерживаемого методом робастного сжатия заголовка (ROHC), и параметр "Reverse_Decompression_Depth", указывающий, была ли предпринята попытка повторного восстановления сжатого пакета после предыдущей неудачной попытки восстановления, и определяющий количество повторных попыток восстановления. Эти параметры определяются в инструкции "RFC3095", документе IETF по методу робастного сжатия заголовка (ROHC) - документ Комитета инженерной подготовки сети Интернет (IETF) методы робастного сжатия заголовков.

Процедура сжатия и восстановления заголовка, в которой используется метод робастного сжатия заголовка (ROHC), является такой же, что применяется в методе сжатия заголовка "RFC2507", описанной выше (см. фиг.4 и 5).

Для восходящего канала связи система 512 сжатия данных терминала 410 и система 521 восстановления данных сети универсальной наземной сети радиодоступа UTRAN 420 должны быть одного и того же вида, для нисходящего канала связи система 522 сжатия данных сети универсальной наземной сети радиодоступа UTRAN 420 и система 511 восстановления данных терминала 410 также должны быть одного и того же вида.

Поскольку уровень 421 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 420 радиодоступа (UTRAN) устанавливает значения параметров для формирования системы сжатия и системы восстановления данных без различения нисходящего и восходящего каналов связи, системы 512 и 522 сжатия данных и системы 511 и 521 восстановления данных, предусмотренные в терминале 410 и универсальной наземной сети 420 радиодоступа (UTRAN), являются системами одного и того же вида.

Для эффективной поставки услуги "VoIP" - передача голоса по протоколу сети Интернет (IP) и обслуживания потока и предотвращения расходования радиоресурсов, универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS) использует, например, метод сжатия заголовка "RFC2507" или метод робастного сжатия заголовка (ROHC), чтобы сжать заголовок от исходного размера в 40 или 60 байт до размера в 1-4 байта, и передает его. Для этой цели терминал 410 и универсальной наземной сети 420 радиодоступа (UTRAN) должны определить параметры для формирования систем сжатия и восстановления данных.

Обычно универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS) также поставляет услугу потоковой передачи данных, в которой восходящий канал связи и нисходящий канал связи являются асимметричными, в то время как при предоставлении услуги "VoIP"-передача голоса по протоколу сети Интернет (IP), канал восходящей связи и канал нисходящей связи являются симметричными.

Однако в этом отношении уровни 411 и 421 управления радиоресурсами (RRC) и уровни 412 и 422 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP) устанавливают ресурс памяти, принимая во внимание лишь услугу по передаче данных по восходящему каналу связи и в симметричной структуре нисходящего канала связи, такой как услуга "VoIP" - передача голоса по протоколу сети Интернет (IP), поэтому системы сжатия 512 и восстановления 521 данных канала восходящей связи и системы сжатия 522 и восстановления 511 канала нисходящей связи являются одного и того же вида.

Проблема известного технического решения системы двунаправленной пакетной передачи данных заключается в том, что универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS) выделяет, восходящему каналу связи и нисходящему каналу связи один и тот же ресурс памяти, связанный со сжатием заголовка, даже для пакетной передачи данных асимметричной структуры, такой как услуга потоковой передачи данных.

Услуга потоковой передачи данных представляет собой услугу, ориентированную на нисходящие каналы связи, при которой пакетные данные, запрашиваемые пользователем, передаются через нисходящий канал связи, тогда как информация о приеме передаваемых пакетных данных подается назад через восходящий канал связи.

В отношении характеристик услуг потоковой передачи данных, объем пакетных данных, передаваемых по нисходящему каналу связи, намного больше, чем объем пакетных данных, передаваемых по восходящему каналу связи. Таким образом, недостаток известного технического решения системы двунаправленной передачи пакетных данных состоит в том, что ресурсы памяти, используемые в методе сжатия заголовка, расходуются неэкономично, и тем самым снижается эффективность использования ресурсов.

Вышеприведенные ссылки введены с целью соответствующего сопоставления дополнительных или альтернативных особенностей предлагаемых решений и/или известного уровня техники.

СУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка метода двусторонней пакетной передачи данных и системы для его осуществления, обладающие возможностью ассиметричного назначения ресурсов памяти для восходящего канала связи и ресурсов памяти для нисходящего канала связи.

Для достижения, по меньшей мере, вышеуказанных задач, в целом или частично, предлагается система двунаправленной пакетной передачи данных между терминалом и сетью радиодоступа, в которой ресурс для восходящего канала связи и ресурс для нисходящего канала связи назначаются независимо.

Предпочтительно, ресурс представляет собой ресурс памяти.

Предпочтительно, ресурс памяти связан со сжатием заголовка.

Предпочтительно, ресурс памяти содержит параметры, необходимые для сжатия и восстановления заголовка.

Предпочтительно, уровень управления радиоресурсами (RRC) сети радиодоступа назначает ресурсы так, чтобы они были различными для передачи по восходящему каналу связи и нисходящему каналу связи.

Предпочтительно, уровень протоколов сходимости пакетных данных (PDCP) терминала формирует систему сжатия данных с учетом принятых значений параметров восходящего канала связи и систему восстановления данных с учетом принятых значений параметров нисходящего канала связи и выполняет сжатие и восстановление заголовка.

Предпочтительно, уровень протоколов сходимости пакетных данных (PDCP) сети радиодоступа формирует систему восстановления данных с учетом принятых значений параметров восходящего канала связи и систему сжатия данных с учетом принятых значений параметров нисходящего канала связи и выполняет сжатие и восстановление заголовка.

Для достижения, по меньшей мере, вышеуказанных задач, в целом или частично, дополнительно предлагается система двунаправленной пакетной передачи данных между терминалом и сетью радиодоступа, включающая в себя: назначение ресурса нисходящего канала связи и ресурса восходящего канала связи, которые должны быть различны; пересылку назначенного ресурса на каждый уровень протоколов сходимости пакетных данных (PDCP) терминала и сети радиодоступа; и выполнение асимметричной передачи по восходящему каналу связи и нисходящему каналу связи посредством использования принятого ресурса.

Предпочтительно, на стадии назначения ресурса определяют параметры, необходимые для сжатия и восстановления заголовка, и устанавливают их значения.

Предпочтительно, стадия выполнения асимметричной передачи включает в себя: формирование системы сжатия данных с учетом принятых значений параметров восходящего канала связи и системы восстановления данных с учетом принятых значений параметров нисходящего канала связи; и выполнение пакетной передачи в соответствии с методом сжатия заголовка посредством системы сжатия данных и системы восстановления данных.

Предпочтительно, стадия выполнения асимметричной передачи включает в себя: формирование системы восстановления данных с учетом принятых значений параметров восходящего канала связи и системы сжатия данных с учетом принятых значений параметров нисходящего канала связи; и выполнение пакетной передачи в соответствии с методом сжатия заголовка посредством системы сжатия данных и системы восстановления данных.

В частности, дополнительные преимущества, задачи и особенности изобретения будут изложены в приведенном ниже описании, и будут очевидны для специалистов в данной области техники из рассмотрения данного описания или из практики применения изобретения. Задачи и преимущества данного изобретения могут быть реализованы и достигнуты, как обстоятельно изложено в приложенной формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет описано подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одни и те же номера соответствуют одним и тем же элементам:

фиг.1 иллюстрирует общую структуру системы универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS);

фиг.2 иллюстрирует структуру протокола интерфейса радиодоступа между терминалом и универсальной наземной сетью радиодоступа (UTRAN) на основе стандартов 3GPP радиодоступа;

фиг.3 иллюстрирует концепцию метода сжатия с затяжным пуском;

на фиг.4 изображена блок-схема осуществления метода сжатия заголовка в соответствии с известным техническим решением;

фиг.5 иллюстрирует структуру систем сжатия и восстановления данных терминала и универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN) в соответствии с известным техническим решением;

на фиг.6 изображена блок-схема осуществления метода сжатия заголовка в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 иллюстрирует структуру систем сжатия и восстановления данных терминала и универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN) в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.7 иллюстрирует структуру систем сжатия и восстановления данных терминала или мобильной станции и сети универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN) в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения и показывает передачу данных в асимметричной структуре между восходящим и нисходящим каналами связи.

Как показано на фиг.7, системы сжатия и восстановления данных в соответствии с настоящим изобретением имеют в основном такую же структуру, как и в известном техническом решении (см. фиг.5).

Единственное отличие решения согласно настоящему изобретению от известного заключается в том, что универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) и терминалу 610 назначают ресурс памяти, необходимый для метода сжатия заголовка, восходящему и нисходящему каналам связи, принимая во внимание, что при передаче данных восходящий и нисходящий каналы связи могут быть как асимметричными, так и симметричными.

Фиг.6 представляет собой блок-схему осуществления метода сжатия заголовка в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.6, система двунаправленной пакетной передачи данных в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения включает в себя: универсальную наземную сеть 620 радиодоступа (UTRAN) для установки значений параметров, связанных со сжатием заголовков и необходимых для передачи заголовков по восходящему и нисходящему каналам связи, и формирования систем сжатия 722 и восстановления 721 данных; и терминал 610 для передачи информации о пропускной способности канала на универсальную наземную сеть 620 радиодоступа (UTRAN), приема от универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) установленных значений параметров, связанных со сжатием заголовка, и формирования системы сжатия 712 и восстановления 711 данных с учетом принятых значений параметров.

Универсальная наземная сеть 620 радиодоступа (UTRAN) включает в себя уровень 621 управления радиоресурсами (RRC), предназначенный для установки значений параметров, связанных со сжатием заголовков и необходимых для передачи данных по восходящему и нисходящему каналам связи, и передачи значений параметров на уровень 611 управления радиоресурсами (RRC) терминала и на свой уровень 622 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP); и указанный уровень 622 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP), предназначенный для формирования системы 721 восстановления данных, используемый для передачи по восходящему каналу связи, и системы 722 сжатия данных, используемой при передаче данных по нисходящему каналу связи, и выполнения сжатия и восстановления заголовка.

Терминал 610 включает в себя уровень 611 управления радиоресурсами (RRC) предназначенный для приема значений параметров, установленных уровнем 621 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) и передачи этих значений на свой уровень 612 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP); и указанный уровень 612 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP), предназначенный для формирования системы 712 сжатия данных, используемой при передаче данных по восходящему каналу связи и системы 711 восстановления данных, используемой при передаче данных по нисходящему каналу связи с учетом значений принятых параметров, и для выполнения сжатия и восстановления заголовков; и первую и вторую области памяти для передачи, соответственно, по восходящему и нисходящему каналам связи. Указанные две области памяти могут быть независимыми друг от друга.

Опишем теперь работу системы пакетной передачи данных.

Прежде всего, уровень 611 управления радиоресурсами (RRC) терминала 610 передает "информацию о пропускной способности канала" на уровень 621 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN).

Затем уровень 621 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) выделяет информацию о пропускной способности восходящего канала связи и информацию о пропускной способности нисходящего канала связи из принятой информации о пропускной способности каналов. Далее уровень управления радиоресурсами RRC устанавливает значения параметров для формирования системы 712 сжатия данных и системы 721 восстановления данных восходящего канала связи с учетом информации о пропускной способности восходящего канала связи, а также устанавливает значения параметров для формирования системы 722 сжатия данных и системы 711 восстановления данных нисходящего канала связи с учетом информации о пропускной способности нисходящего канала связи.

Значения параметров не обязательно устанавливаются на основе информации о пропускной способности терминала. Они могут быть установлены в соответствии со статистическими расчетами, ранее установленных значений в универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN).

После того как значения параметров полностью установлены, уровень 621 управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) передает установленные значения параметров на уровень 611 управления радиоресурсами (RRC) терминала 610. Уровень 621 управления радиоресурсами (RRC) может передавать установленные значения параметров или только для системы сжатия данных (восходящий канал связи), или только для системы восстановления данных (нисходящий канал связи), или для обеих систем.

После передачи установленных значений параметров на терминал 610 уровень 611 управления радиоресурсами (RRC) терминала 610 и уровень управления радиоресурсами (RRC) универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) передают установленные значения параметров на уровни 611 и 622 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP). Затем каждый уровень, выполняющий сжатие заголовка и включенный в уровни 612 и 622 протоколов сходимости пакетных данных (PDCP), формирует системы сжатия 712 и 722 и системы восстановления 711 и 721 данных с учетом значений параметров.

В частности, в универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) уровень, выполняющий сжатие заголовка, формирует систему 721 восстановления данных, используемую для передачи данных по восходящему каналу связи, и систему 722 сжатия данных, используемую для передачи данных по нисходящему каналу связи, с учетом значений параметров, а в терминале 610 уровень, выполняющий сжатие заголовка формирует систему 712 сжатия данных, используемую при передаче данных по восходящему каналу связи, и систему 711 восстановления данных, используемую при передаче данных по нисходящему каналы связи, с учетом значений параметров.

Затем в терминале 610 и универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) уровни, выполняющие сжатие заголовка, выполняют сжатие и восстановление заголовка в соответствии с определенным методом сжатия заголовка посредством использования систем 712 и 722 сжатия и систем 711 и 721 восстановления заголовка.

Как описано выше, в системе двунаправленной пакетной передачи данных, в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения, система 722 сжатия и система 721 восстановления данных терминала 610 (или разновидности системы 722 сжатия и системы 721 восстановления данных универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) имеют разную структуру, и отличие заключается в том, что ресурсы памяти, связанные со сжатием заголовка, назначаемые восходящему и нисходящему каналам связи, устанавливаются различными. Структуры систем 712, 721, 722 и 711 сжатия и восстановления данных, имеющих друг с другом равноправную связь, совпадают друг с другом.

Система двунаправленной пакетной передачи данных в соответствии с настоящим изобретением выполняет сжатие и восстановление заголовка, используя метод сжатия заголовка "RFC2507" или метод робастного сжатия заголовка (ROHC).

Во-первых, в случае использования для двунаправленной пакетной передачи данных метода сжатия заголовка "RFC2507", система 712 сжатия данных терминала 610, осуществляющего связь через восходящий канал связи, и система 721 восстановления данных универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) формируются параметром "F_MAX_PERIOD", информирующим о периоде передачи полного пакета применительно к методу сжатия с затяжным стартом, параметром "F_MAX_TIME", информирующим о полезном (доступном) времени передачи пакета, параметром "MAX_HEADER", информирующим о максимально возможной степени сжатия заголовка, параметром "TCPJSPACE", информирующим о максимальном размере контекста пакета "TCP" (сжатый протокол управления передачей), и параметром "NON_TCP_SPACE", информирующим о максимальном размере контекста пакета "non-TCP" (сжатый протокол, не относящийся к управлению передачей).

Система 722 сжатия данных универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN), выполняющая связь через нисходящий канал связи, и система 711 восстановления данных терминала 610 формируются параметром "TCP_SPACE", информирующим о максимальном размере содержимого пакета "TCP" (сжатый протокол управления передачей) параметром "NON_TCP_SPACE", информирующим о максимальном размере контекста пакета "non-TCP" (сжатый протокол, не относящийся к управлению передачей), и параметром "EXPECTED_REORDERING", информирующим о переупорядочении матрицы при приеме пакета.

Во-вторых, в случае использования для системы двунаправленной пакетной передачи данных метода робастного сжатия заголовка (ROHC) система 712 сжатия данных терминала 610, осуществляющего связь через восходящий канал связи, и система 721 восстановления данных универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN) формируются параметром "Max_CID", информирующим о максимальном числе контекстов, используемых в методе сжатия заголовка, совокупностью параметров, указывающих, какой тип пакета протокола сети Интернет (IP) используется для соответствующей последовательности пакетов, параметром "MRRU" (максимальный восстановленный блок приема), указывающий, должен ли быть сегментирован протокол сети Интернет (IP) в системе сжатия данных, и параметром "Packet_Sized_Allowed", определяющим размеры пакетов со сжатыми заголовками, используемых в системе сжатия данных.

Кроме того, система 722 сжатия данных универсальной наземной сети 620 радиодоступа (UTRAN), осуществляющая связь через нисходящий канал связи, и система 711 восстановления данных терминала 610 формируются параметром "МАХ_CID", информирующим о максимальном количестве контекстов, совокупностью параметров, указывающих, какой тип пакета протокола сети Интернет (IP) используется для соответствующей последовательности пакетов, параметром "MRRU" (максимальный восстановленный блок приема), информирующим о максимальном количестве добавленных пакетов, когда разделенные сегменты добавляются в систему восстановления данных, и параметром "Reverse_Decompression_Depth", информирующим о максимальном размере памяти буфера, хранящего пакет, который не удалось восстановить.

Вышеописанный способ пакетной передачи данных и система для его реализации согласно настоящему изобретению имеют следующие преимущества.

Поскольку ресурсы памяти устанавливаются для передачи по восходящему и нисходящему каналам связи различными, не происходит бесполезного расходования ресурсов памяти. Кроме того, ресурсом памяти можно эффективно управлять даже при выполнении услуги пакетной передачи данных (например, услуги потоковой передачи данных) с асимметричной структурой, т.е. когда объем пакета при передаче по нисходящему каналу связи намного больше, чем объем пакета при передаче по восходящему каналу связи или объем пакета при передаче по восходящему каналу связи намного больше, чем объем пакета при передаче по нисходящему каналу связи.

Очевидно, что изложенные выше примеры осуществления и преимущества даны лишь в качестве примера и не могут рассматриваться как ограничивающие данное изобретение. Настоящее описание может быть легко применено к другим типам устройств. Описание данного изобретения носит иллюстративный характер и не ограничивает область действия формулы изобретения. Специалисту в данной области техники понятно, что возможно множество альтернативных вариантов, модификаций и изменений. В формуле изобретения дополнительные пункты, описывающие средства плюс функции, предназначены, чтобы охватить описанные здесь структуры, как выполняющие рассмотренные функции, не только как структурные эквиваленты, но также и как эквивалентные структуры.

1. Способ передачи пакетных данных для сети связи, заключающийся в том, что принимают от мобильного терминала характеристики мобильного терминала, связанные со сжатием информации заголовка;

конфигурируют информацию о параметрах для восходящей и нисходящей линий связи на основе характеристик мобильного терминала, при этом информацию о параметрах для восходящей линии связи и информацию для нисходящей линии связи конфигурируют отдельно; и

передают мобильному терминалу конфигурированную информацию о параметрах.

2. Способ по п.1, в котором информация о параметрах восходящей линии связи является информацией для системы сжатия информации мобильного терминала.

3. Способ по п.1, в котором информация о параметрах нисходящей линии связи является информацией для системы восстановления информации мобильного терминала.

4. Способ по п.1, в котором для сжатия информации заголовка используют метод робастного сжатия информации заголовка.

5. Способ по п.1, в котором ресурсы памяти для сжатия информации заголовка, назначают с использованием сети различно для восходящей и нисходящей линий связи.

6. Способ по п.5, в котором для нисходящей линии связи назначают большие ресурсы памяти.

7. Способ по п.5, в котором указанные действия предпринимают для предоставления, по крайней мере, или услуги Интернет-протокола речевого канала, или услуги потоковой передачи.

8. Способ передачи пакетных данных для мобильного терминала, заключающийся в том, что

передают мобильным терминалом характеристики, связанные со сжатием информации заголовка;

принимают терминалом информацию о параметрах, причем информация о параметрах восходящей линии связи и информация о параметрах нисходящей линии связи конфигурируется сетью раздельно; и

конфигурируют характеристики для сжатия информации заголовка на основе полученной информации о параметрах.

9. Способ по п.8, в котором информация о параметрах восходящей линии связи является информацией для системы сжатия информации мобильного терминала.

10. Способ по п.8, в котором информация о параметрах нисходящей линии связи является информацией для системы восстановления информации мобильного терминала.

11. Способ по п.8, в котором для сжатия информации заголовка используют метод робастного сжатия информации заголовка.

12. Способ по п.8, в котором ресурсы памяти для сжатия информации заголовка назначают на мобильном терминале различно для восходящей и нисходящей линий связи.

13. Способ по п.12, в котором для нисходящей линии связи назначают большие ресурсы памяти.

14. Способ по п.12, в котором указанные действия предпринимают для предоставления, по крайней мере, или услуги Интернет-протокола речевого канала, или услуги потоковой передачи.

15. Сеть для осуществления способа пакетной передачи данных, содержащая

уровень управления радиоресурсами; и

уровень протоколов сходимости пакетных данных, где уровень управления радиоресурсами и уровень протоколов сходимости пакетных данных взаимодействуют, чтобы выполнить действия:

прием характеристик мобильного терминала, связанных со сжатием информации заголовка;

конфигурирование информации о параметрах для восходящей и нисходящей линий связи для передачи данных на основе характеристик мобильного терминала, при этом информация о параметрах для восходящей линии связи и информация о параметрах для нисходящей линии связи конфигурируется раздельно; и

передачу конфигурированной информации о параметрах мобильному терминалу.

16. Сеть по п.15, в которой уровень управления радиоресурсами и уровень протоколов сходимости пакетных данных взаимодействуют, чтобы назначить информацию о сжатии заголовка, относящуюся к ресурсам памяти, различно для восходящей и нисходящей линий связи.

17. Сеть по п.16, в которой для нисходящей линии связи назначают большие ресурсы памяти.

18. Мобильный терминал для осуществления способа пакетной передачи данных, содержащий

уровень управления радиоресурсами; и

уровень протоколов сходимости пакетных данных, где уровень управления радиоресурсами и уровень протоколов сходимости пакетных данных взаимодействуют, чтобы выполнить действия:

передачу характеристик мобильного терминала, связанных со сжатием информации заголовка;

прием от сети информации о параметрах, при этом информация о параметрах для восходящей линии связи и информация о параметрах для нисходящей линии связи конфигурируется сетью раздельно; и

конфигурирование параметров сжатия информации заголовка на основе принятой информации о параметрах.

19. Мобильный терминал по п.18, в котором уровень управления радиоресурсами и уровень протоколов сходимости пакетных данных взаимодействуют, чтобы назначить информацию о сжатии заголовка, относящуюся к ресурсам памяти, различно для восходящей и нисходящей линий связи.

20. Мобильный терминал по п.19, в котором для нисходящей линии связи назначают большие ресурсы памяти.