專利名稱：減少gprs系統(tǒng)中無線信道接入時延的方法,以及分組無線系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種方法以及實現(xiàn)該方法的分組無線系統(tǒng)，基于GRPS系統(tǒng)的移動電話網(wǎng)能夠利用它們優(yōu)化無線信道接入時延。
分組無線系統(tǒng)是指采用固定網(wǎng)中眾所周知的分組交換技術的無線系統(tǒng)。在分組交換方法中，通過傳送分組形式的數(shù)據(jù)來建立用戶間的連接，這些分組包括地址和控制信息。多個連接可以同時使用同一傳輸鏈路。因為分組交換方法很適合以脈沖串形式生成待發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸，所以對分組交換無線系統(tǒng)的使用進行了許多研究。因此，不需要在整個傳輸過程中都占用傳輸鏈路，而只是在傳輸分組時才占用。這樣，在構建并使用這種網(wǎng)絡時，可以大幅度節(jié)省成本和容量。
分組無線網(wǎng)絡對GSM系統(tǒng)的進一步發(fā)展，即所謂的通用分組無線服務(GPRS)而言尤其具有吸引力。例如，ETSI的GSM規(guī)范03.64描述了GPRS中的網(wǎng)元和用戶終端之間的無線接口。
與常規(guī)GSM系統(tǒng)不同，在GPRS系統(tǒng)中，用戶終端能夠以GPRS標準所定義的方式監(jiān)聽多于一個尋呼子信道，不同的用戶終端能夠自行確定它們希望監(jiān)聽尋呼子信道的頻度。因此，移動網(wǎng)能夠優(yōu)化尋呼子信道的使用，以減少用戶終端的平均無線信道接入時延。
但是，現(xiàn)有技術設備的一個問題在于，例如無線資源不被使用。該問題只出現(xiàn)在以下情況，即作出涉及GPRS中無線資源分配的決定的邏輯單元，即分組控制單元PCU，也不注意控制信道的定時的情況，前述控制信道可以是分組公用控制信道PCCCH或公用控制信道CCCH。問題出現(xiàn)在，例如，在基站控制器中分配無線資源，但是在基站進行控制信道的定時的情況。
現(xiàn)有技術設備的另一問題在于功率消耗的增加。GPRS定義了所謂的擴展尋呼過程，從而可以減少平均信道接入時延。這種方法的一個缺陷在于，它增加了小區(qū)區(qū)域中的用戶終端的功率消耗，因為終端必須更頻繁地監(jiān)聽尋呼子信道。
本發(fā)明的一個目的是提出一種減少分組無線系統(tǒng)中的無線信道接入時延的方法，以及一種分組無線系統(tǒng)，使得前述問題得以解決。這通過下面描述的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明涉及一種減少分組無線系統(tǒng)中的無線信道接入時延的方法，該系統(tǒng)包括一個網(wǎng)元和至少一個用戶終端，該網(wǎng)元發(fā)送信道分配消息給用戶終端，該信道分配消息通過尋呼子信道發(fā)送，該用戶終端監(jiān)聽一個或多個尋呼子信道。在該方法中，組織需要發(fā)送給用戶終端的信道分配消息，通過優(yōu)化尋呼子信道的使用，盡量減小所有信道分配消息的累計總時延。
本發(fā)明還涉及一種分組無線系統(tǒng)，包括一個網(wǎng)元和至少一個用戶終端，其中網(wǎng)元通過多個尋呼子信道發(fā)送信道分配消息給用戶終端，該用戶終端監(jiān)聽一個或多個尋呼子信道。該分組無線系統(tǒng)組織需要發(fā)送給用戶終端的信道分配消息，通過優(yōu)化尋呼子信道的使用，盡量減小所有信道分配消息的累計總時延。本發(fā)明的優(yōu)選實施例在相關的權利要求中公開。
在本發(fā)明中，最好組織GPRS移動網(wǎng)中按照非連續(xù)接收(DRX)發(fā)送的信道分配消息，使得它們盡可能快地通過無線路徑發(fā)送。
按照本發(fā)明的方法和系統(tǒng)具有多個優(yōu)點。按照本發(fā)明的方法減少了用戶終端的信道接入時延，縮短了不必要地分配無線資源的時間。但是，按照本發(fā)明的方法沒有增加小區(qū)區(qū)域中的用戶終端的功率消耗。為利用DRX參數(shù)發(fā)向用戶的消息進行定時，盡可能減小所有消息的累計總時延。因此，基于按照本發(fā)明的方法，尋呼子信道的使用可以有效得多，這使得用戶終端的平均信道接入時延縮短。這樣，可以更快速地為用戶終端提供服務，改進了GPRS移動網(wǎng)中無線資源的使用程度。
下面，結合附圖的優(yōu)選實施例詳細描述本發(fā)明，在附圖中

圖1是蜂窩無線網(wǎng)絡的框圖；圖2a示出了按照本發(fā)明的系統(tǒng)中GPRS尋呼子信道結構的簡化例于；圖2b示出了現(xiàn)有技術的常規(guī)DRX調(diào)度方法；圖2c示出了需要基于DRX方法發(fā)送的，并進行有效組織的按照本發(fā)明的信道分配消息，以及圖3是按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例的流程圖。
參看圖1，下面結合從網(wǎng)絡到公用電話交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)的連接描述按照本發(fā)明的蜂窩無線網(wǎng)的典型結構。圖1僅包含了說明本發(fā)明所需的網(wǎng)元，對本領域技術人員而言，顯然常規(guī)的蜂窩無線網(wǎng)還包括其它功能和結構，此處不再對其進行詳細描述。
蜂窩無線網(wǎng)絡包括網(wǎng)元100、102、132、140和用戶終端150。網(wǎng)元100、102、132、140包括例如基站100，它通過雙向無線鏈路170與用戶終端150通信，在雙向無線鏈路170上無線信號在指定的載頻上傳送。用戶終端150的位置可以固定，安裝在車輛上，或者便攜式手持終端設備中。多個基站100以集中方式受控于與它們通信的基站控制器112?；?00包括收發(fā)信機114，一般包括1到16個收發(fā)信機。一個收發(fā)信機114為一個TDMA幀提供無線容量，即一般是8個時隙。
基站100包括控制單元118，它控制收發(fā)信機114和復用器116的操作。復用器116將多個收發(fā)信機114所用的業(yè)務信道和控制信道復用成一個傳輸鏈路160。傳輸鏈路160稱為Abis接口。傳輸鏈路160一般由2Mbit/s連接或PCM(脈碼調(diào)制)鏈路實現(xiàn)。
基站100的收發(fā)信機114連接到天線單元112，通過該天線單元實現(xiàn)到用戶終端150的雙向無線鏈路170。雙向無線鏈路170用于建立連接和進行分組傳送。此外，通過雙向無線鏈路170發(fā)送的幀的結構已被精確定義，稱為無線接口。
用戶終端150可以是例如普通的GSM移動話機，而例如可以用于分組傳輸，對分組進行排序和處理的便攜式計算機152可以通過某個擴展卡連接到用戶終端。協(xié)議處理可以位于用戶終端150和/或連接到用戶終端150的計算機152。
基站控制器102請求基站100發(fā)送消息給用戶終端150以建立呼叫，從而建立到用戶終端150的連接?；究刂破?02包括組交換域120和控制單元124。組交換域120用于交換語音和數(shù)據(jù)，以及連接信令電路?；?00和基站控制器102形成了基站子系統(tǒng)BSS，后者還包括變碼器或語音編解碼器或TRAU(變碼器和速率適配單元)122。變碼器122的位置一般盡可能靠近移動業(yè)務交換中心132，因為這樣語音可以在變碼器122和基站控制器102之間以蜂窩網(wǎng)的形式傳送，從而節(jié)省傳輸容量。
變碼器122將公用電話網(wǎng)和蜂窩無線網(wǎng)之間所用的不同的數(shù)字語音編碼形式轉(zhuǎn)換成兼容的形式，例如從固定網(wǎng)64kbit/s形式轉(zhuǎn)換成蜂窩無線網(wǎng)中采用的另一種形式(例如13kbit/s)形式，以及反向的轉(zhuǎn)換?？刂茊卧?24實現(xiàn)語音控制、移動性管理、收集統(tǒng)計信息和信令。
如圖1所示，組交換120可以通過移動業(yè)務交換中心132建立到PSTN 134的連接，并建立到分組傳輸142的連接(由黑點表示)。在PSTN 134中，典型的終端136是普通話機或者ISDN(綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng))話機。
服務GPRS支持節(jié)點SGSN 140建立分組傳輸網(wǎng)142和組交換域120之間的連接。SGSN 140的功能是在基站系統(tǒng)和網(wǎng)關GPRS支持節(jié)點GGSN 144之間傳輸分組，并記錄其區(qū)域中的用戶終端150的位置。
GGSN 144連接公用分組傳輸網(wǎng)146和分組傳輸網(wǎng)142。其接口可以采用例如因特網(wǎng)協(xié)議或X.25協(xié)議。GGSN 144通過封裝對公用分組交換網(wǎng)146隱藏了分組交換網(wǎng)142的內(nèi)部結構，使得公用分組交換網(wǎng)146將分組交換網(wǎng)142當成子網(wǎng)，該公用分組交換網(wǎng)146可以將分組導向位于子網(wǎng)中的用戶終端150，并從用戶終端150接收分組。
分組交換網(wǎng)142一般是專用網(wǎng)，它采用因特網(wǎng)協(xié)議，傳輸信令和分道用戶數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡142的結構可以隨運營商而不同，其體系結構和因特網(wǎng)協(xié)議層以下的協(xié)議都可以有所變化。
公用分組交換網(wǎng)146可以是例如全球因特網(wǎng)。終端設備148例如是一個服務器計算機，它連接到公用交換網(wǎng)，向用戶終端150傳送分組。
用戶終端150連接到便攜式計算機152。需要傳送的數(shù)據(jù)從便攜式計算機152傳送到服務器計算機148。數(shù)據(jù)自然還可以在相反方向，即從服務器計算機148到便攜式計算機152的方向上傳送。在無線接口170上，數(shù)據(jù)流經(jīng)系統(tǒng)，從天線112到收發(fā)信機114，再到復用器116進行復用，通過傳輸鏈路160傳送到組交換域120，建立到輸出的連接，該輸出終止于GGSN 140。數(shù)據(jù)從GGSN 140通過分組交換網(wǎng)142經(jīng)GGSN 144傳送到連接到公用分組交換網(wǎng)146的服務器計算機148。
控制信道是基站100和用戶終端150之間的無線通信所用的邏輯無線信道，它用于呼叫建立以及用戶終端150和信道結構的管理所需的信令。在用戶終端150監(jiān)聽GPRS系統(tǒng)中的公用控制信道(CCCH或PCCCH)時，它們采用非連續(xù)接收(DRX)以減少沒有無線資源分配給它們時的功率消耗。用戶終端150在DRX模式下僅監(jiān)聽專用于該用戶終端的特定的一個或多個尋呼子信道。尋呼子信道是基站100用于呼叫建立的邏輯無線信道，它用于與用戶終端150的無線通信。移動網(wǎng)知道哪個用戶終端150監(jiān)聽哪個尋呼子信道，因而在需要時，它能夠接通任何用戶終端150。
在GPRS系統(tǒng)中，每個用戶終端150利用SPLIT_PG_CYCLE參數(shù)可以自行決定它希望監(jiān)聽多少尋呼子信道。用戶終端150還通知移動網(wǎng)100、102、132、140能夠接通它的尋呼子信道。
基于DRX功能，移動網(wǎng)100、102、132、140無法在需要時直接將尋呼請求或信道分配(接入授權)消息發(fā)送給用戶終端150，而必須等到移動終端150正在監(jiān)聽它自身的尋呼子信道時。
在GPRS系統(tǒng)中，DRX功能所需的控制信道消息的定時可以在基站100、基站控制器102或SGSN 140中進行，這取決于實現(xiàn)PCU(分組控制單元)功能的網(wǎng)元。
可以為分組公用控制信道PCCCH或公用控制信道CCCH確定采用分組傳送的無線系統(tǒng)(GPRS)的尋呼子信道的結構。圖2a示出了該系統(tǒng)的邏輯GPRS尋呼子信道結構的簡化例子，它獨立于描述的尋呼子信道結構的物理信道。在圖2a中，符號G0是指尋呼子信道0，G1是指尋呼子信道1，以此類推。
假定按照圖2b，用戶終端1所用的SPLIT_PG_CYCLE參數(shù)是終端監(jiān)聽尋呼子信道G1、G3、G5、G7等。再假定用戶終端2所用的SPLIT_PG_CYCLE參數(shù)是終端監(jiān)聽尋呼子信道G1、G6、G11等。在時刻t＝0時，檢測到信道分配消息A1應當發(fā)送給用戶終端1。因為用戶終端1接下來將監(jiān)聽尋呼子信道G1，所以在尋呼子信道G1上發(fā)送消息A1。
在時刻t＝1時，檢測到信道分配消息A2應當發(fā)送給用戶終端2。因為用戶終端2接下來將監(jiān)聽尋呼子信道G1，消息A2也應當在尋呼子信道G1上發(fā)送，但是信道分配消息A1已指派給該子信道。因為用戶終端2監(jiān)聽的下一最近的可用尋呼子信道是信道G6，所以信道分配消息應當只在子信道G6上發(fā)送給用戶終端2。這種DRX定時過程可以認為是一種常規(guī)方法，它將服務提供給最先請求的那一方。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，最好組織按照DRX原則發(fā)送的信道分配消息，使得它們能夠盡快傳送到無線路徑。
如圖2c所示，利用按照本發(fā)明的方法檢測到如果在尋呼子信道G1上發(fā)送消息A2，并將消息A1傳送到尋呼子信道G3，而用戶終端1也監(jiān)聽尋呼子信道G3，則如果消息A2只在尋呼子信道G6上發(fā)送，那么消息發(fā)送到無線路徑的平均速率可以更快。
按照本發(fā)明的方法可以減少用戶終端150的平均信道接入時延，縮短不必要地分配無線資源的時間。在作出發(fā)送信道分配消息的相關決定的同時，必須分配無線資源，只要正向用戶終端150發(fā)送信道分配消息，無線資源就未被使用。如果基站控制器中分配無線資源，但是控制信道的定時和調(diào)度在基站中進行，則GPRS移動網(wǎng)必須決定分配無線資源，卻無法將該過程與將信道分配消息發(fā)送到無線路徑的時刻同步。因此，按照本發(fā)明的方法縮短了分配的無線資源未被使用的時間。但是，與例如擴展尋呼過程不同的是，按照本發(fā)明的方法沒有增加小區(qū)區(qū)域中的用戶終端150的功耗，因為每個用戶終端150自由地選擇它希望監(jiān)聽的尋呼子信道。
除了必須利用DRX過程定時的信道分配消息之外，按照本發(fā)明的方法還可以用于有效地組織和定時GPRS尋呼請求。這也縮短了用戶終端150的總信道接入時延。
圖3以流程圖的形式示出了按照本發(fā)明的方法，該流程圖說明了一種優(yōu)選實施例。在特定時刻，檢測到信道分配請求應當發(fā)送給用戶終端150。如果以前沒有決定在發(fā)送信道分配消息給用戶終端的最近時刻發(fā)送其它形式的信道分配消息，則選擇最近的可能時刻作為定時時刻。如果已決定在最近時刻發(fā)送其它形式的信道分配消息，則重新定時這兩個信道分配消息的發(fā)送時刻，盡量減小將這兩個信道分配消息發(fā)送到無線路徑的平均時延。
盡管以上結合附圖的例子描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明并不局限于此，而是可以在后附權利要求書所公開的創(chuàng)新思想范圍內(nèi)以多種方式進行變化。
權利要求
1.一種減少分組無線系統(tǒng)中的無線信道接入時延的方法，該系統(tǒng)包括一個網(wǎng)元(100、102、132、140)和至少一個用戶終端(150)，該網(wǎng)元(100、102、132、140)發(fā)送信道分配消息(A1、A2、...)給用戶終端(150)，該信道分配消息(A1、A2、...)通過尋呼子信道(G0...G9...)發(fā)送，該用戶終端(150)監(jiān)聽一個或多個尋呼子信道(G0...G9...)，其特征在于，組織需要發(fā)送給用戶終端(150)的信道分配消息(A1、A2、...)，通過優(yōu)化尋呼子信道(G0...G9...)的使用，盡量減小所有信道分配消息(A1、A2、...)的累計總時延。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，每個用戶終端(150)僅監(jiān)聽所需的尋呼子信道(G0...G9...)。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，網(wǎng)元(100、102、132、140)按照非連續(xù)接收(DRX)發(fā)送信道分配消息(A1、A2、...)給用戶終端(150)。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，該方法用于在采用分組傳輸?shù)臒o線系統(tǒng)(GPRS，通用分組無線服務)中有效地組織和定時尋呼消息。
5.一種分組無線系統(tǒng)，包括一個網(wǎng)元(100、102、132、140)和至少一個用戶終端(105)，其中網(wǎng)元(100、102、132、140)通過多個尋呼子信道(G0...G9...)發(fā)送信道分配消息(A1、A2、...)給用戶終端(150)，該用戶終端(150)監(jiān)聽一個或多個尋呼子信道(G0...G9...)，其特征在于，該分組無線系統(tǒng)組織需要發(fā)送給用戶終端(150)的信道分配消息(A1、A2、...)，通過優(yōu)化尋呼子信道(G0...G9...)的使用，盡量減小所有信道分配消息(A1、A2、...)的累計總時延。
6.根據(jù)權利要求5的分組無線系統(tǒng)，其特征在于，每個用戶終端(150)僅監(jiān)聽所需的尋呼子信道(G0...G9...)。
7.根據(jù)權利要求5的分組無線系統(tǒng)，其特征在于，網(wǎng)元(100、102、132、140)按照非連續(xù)接收(DRX)發(fā)送信道分配消息(A1、A2、...)給用戶終端(150)。
8.根據(jù)權利要求5的分組無線系統(tǒng)，其特征在于，分組無線系統(tǒng)(GPRS，通用分組無線服務)有效地組織和定時尋呼消息。
全文摘要
一種按照本發(fā)明減少分組無線系統(tǒng)中的無線信道接入時延的方法,以及一種分組無線系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個網(wǎng)元(100、102、132、140)和至少一個用戶終端(150),該網(wǎng)元(100、102、132、140)發(fā)送信道分配消息(A1、A2、…)給用戶終端(150),該信道分配消息(A1、A2、…)通過尋呼子信道(G0…G9…)發(fā)送,該用戶終端(150)監(jiān)聽一個或多個尋呼子信道(G0…G9…)。本發(fā)明的特征在于,組織需要發(fā)送給用戶終端(150)的信道分配消息(A1、A2、…),通過優(yōu)化尋呼子信道(G0…G9…)的使用,盡量減小所有信道分配消息(A1、A2、…)的累計總時延。
文檔編號H04L12/56GK1277787SQ99801530
公開日2000年12月20日 申請日期1999年8月31日 優(yōu)先權日1998年9月2日
發(fā)明者卡利·哈坦恩 申請人:諾基亞網(wǎng)絡有限公司