CN1108683C - 操作移动无线电网络的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

操作移动无线电网络的一种方法，其中在发送数据给第二对等收敛协议(SNDCP)层之前利用第一收敛协议(SNDCP)层将此数据装配为单元，由多个收敛协议层用户(例如，PDP实体)之一提供数据给第一收敛协议层。此方法包括给每个用户分配至少一个接入点识别符(NSAPI)并在所述第一与第二层之间交换一个或多个建立消息(XID)，每个消息包含数据压缩/解压缩算法识别符、用于识别算法的一组参数和所述接入点识别符的比特映射，其中此比特映射表示将利用识别算法和不利用识别算法的那些接入点识别符。

Description

操作移动无线电网络的方法及设备
本发明涉及移动无线电子网络相关收敛协议。本发明特别应用于(尽管不一定)规定用于通用分组无线电业务(GPRS)的子网络相关收敛协议(SNDCP)。
诸如GSM(全球移动通信系统)的当前数字蜂窝电话系统设计为强调话音通信。通常利用所谓的“电路交换”传输模式通过空中接口在移动站(MS)与基站子系统(BSS)之间发送数据，其中物理信道(即，在一个或多个频率上一系列规则隔开的时隙)预留给此呼叫的时长。对于话音通信，其中要发送的信息流相对连续，该电路交换传输模式是合理有效的。然而，在例如互联网接入的数据呼叫期间，数据流是“脉冲状”的，并且电路交换模式中物理信道的长期预留表示空中接口的不经济利用。
已知：利用数字蜂窝电话系统的数据业务的需求正迅速增长，称为通用分组无线电业务(GPRS)的新的基于GSM的业务当前正由欧洲电信标准局(ETSI)进行标准化并整体定义在建议GSM03.60中。GPRS提供用于数据发送的物理信道的动态分配。也就是说，仅在具有数据要发送时，才分配物理信道给特定的MS-BSS链路。避免在没有数据要发送时物理信道的不必要预留。
GPRS指定与常规的GSM电路交换传输结合操作，以便有效地利用用于数据与话音通信的空中接口。因此GPRS将使用为GSM定义的基本信道结构。在GSM中，将给定的频带在时域中分成称为TDMA(时分多址)帧的一系列帧。TDMA帧的长度是4.615ms。将每个TDMA帧又分为8个相等时长的连续时隙。在常规的电路交换传输模式中，在始发呼叫时，通过在一系列TDMA帧的每一个帧中预留给定的时隙(1至8)来给那个呼叫定义物理信道。同样地定义用于传送信令信息的物理信道。
随着GPRS的引入，通过动态分配物理信道用于电路交换传输模式或分组交换传输模式来生成用于发送数据的“业务信道”。当电路交换传输模式的网络要求高时，可以为此模式预留大量的物理信道。另一方面，当GPRS传输的需求高时，可以为此模式预留大量的物理信道。另外，通过将一系列TDMA帧之中每一个帧中的2个或多个时隙分配给单个MS可以提供高速分组交换传输信道。
用于GSM Phase(阶段)2+(GSM3.64)的GPRS无线电接口能制作为图1所示的具有特殊功能的逻辑层分级的模型，其中移动站(MS)和网络具有通过MS/网络接口Um通信的相同层。应理解：图1的模型不一定代表包含在MS和网络中的硬件，而表示通过此系统的数据的流动与处理。每个层格式化从相邻层接收的数据，而接收的数据从底层传送到顶层，并且发送的数据从顶层传送到底层。
许多分组数据协议(PDP)实体在MS的顶层上。这些PDP实体中的某些实体使用适用于将分组数据从一个MS发送给另一个MS或从一个MS发送给固定终端的点对点协议(PTP)。PTP协议的示例为能与用户应用程序(图1中未示出)接口的IP(网际协议)与X.25。注意：二个或多个PDP实体可以利用同一PDP。诸如SMS与信令(L3M)的其他GPRS端点协议实体也在顶层上。类似的安排存在于网络内并具体存在于服务GPRS支持节点(SGSN)上。
某些顶层实体使用通用子网络相关收敛协议(SNDCP)-GSM04.65，此协议如其名所建议的将不同的SNDCP用户数据转换(或“收敛”)为适于以透明方式进一步进行处理的通用形式(SNDCP协议数据单元)。SNDCP单元多达1600个八比特组并包括地址字段，此地址字段包含识别端点连接(即，SNDCP用户)的网络业务接入点识别符(NSAPI)。可以给每个MS分配与其他的MS无关的一组NSAPI。此结构意味着将来可以研制易于引入现有的GPRS结构中的新的PDP与转发器。
每个SNDCP(或其他的GPRS端点协议)单元利用一个逻辑链路控制(LLC)帧通过无线电接口进行传送。此LLC帧形成在LLC层(GSM04.64)中并包括具有编号与临时地址字段、可变长度信息字段和帧检验序列的标题帧。更具体地，地址字段包括用于识别LLC接口的网络侧与用户侧上的特定连接端点(及其相关优先级与业务质量(QoS))的业务接入点识别符(SAPI)。一个连接端点是SNDCP，其他的端点包括短消息业务(SMS)和管理层(L3M)。LLC层格式化从这些不同的端点协议中接收的数据。SAPI永久地进行分配并且对所有的MS来说是公用的。
无线电链路控制(RLC)层特别定义用于将逻辑链路控制层PDU(LLC-PDU)分段与重新装配为RLC数据块和用于重发不成功传送的RLC块的程序。媒体访问控制(MAC)层在物理链路层(参见下文)上面操作并定义使多个MS能共享一个通用传输媒体的程序。MAC功能在多个MS之间判优，尝试同时发送并提供防冲突、检测与恢复程序。
物理链路层(Phys.Link)在MS与网络之间提供物理信道。物理RF层(Phys.RF)特别规定载频与GSM无线电信道结构、GSM信道的调制和发射机/接收机特性。
当MS在网络中变成有效时，需要准确定义在上述的每个层上如何处理数据。此处理也包括MS与网络之间实施初步协商。具体地，称为SNDCP交换机识别(XID)参数的控制参数在XID参数协商阶段通过各自的LLC层在两个对等的SNDCP层之间进行交换。XID协商的初始化可以在MS或网络中进行。一旦收到XID参数，对等实体根据那个参数构造自己或与用户进行进一步协商。用于SNDCP XID参数的字段格式如下：
比特 8  7  6  5  4  3  2  1
八比特组1     参数类型
八比特组2     长度＝n-1
八比特组3     高阶八比特组
---     ---
八比特组n     低阶八比特组
图2更详细地考虑SNDCP层及其与SNDCP用户和LLC层的接口，并可应用于MS与SGSN结构。具体地，图2表示可选择地在SNDCP层中(如GSM建议04.65中所述)执行的协议和/或用户数据的压缩。数据首先进行压缩，并随后在加上SNDCP标题和装配为SNDCP单元之前将其细分为块。应理解：图2应用于发送数据的准备。利用类似的相反的解压处理接收的信号。
在当前的GSM04.65建议中，可以提供几种不同的压缩算法用于协议数据的压缩，而只特别考虑单个压缩算法用于用户数据的压缩(尽管规定将来的发展可以利用几种不同的用户数据压缩算法)。一般地，利用生成通过SNDCP用户之一提供给SNDCP层的用户数据的用户接口应用程序做出是否使用压缩的决定，将此决定通知SNDCP用户。然而，如果两个对等SNDCP层上可利用压缩的话，就只能使用压缩。
在SNDCP XID参数协商期间，一个或多个协议压缩/解压缩实体可以利用XID参数的交换进行定义并识别给二个对等SNDCP层。同样地，用户数据压缩/解压缩实体(或几个这样的实体)可以利用其他的XID参数的交换进行定义。GSM建议04.65为此提出下面的XID消息：
比特 8  7  6  5  4  3  2  1
八比特组1     算法
八比特组2     长度＝n-1
八比特组3     高阶八比特组
---     ---
八比特组n     低阶八比特组
八比特组1识别特定的算法，而八比特组2识别XID消息中下一个八比特组的编号。这些随后的八比特组定义诸如要使用的码本的长度或码本中将使用的码字长度(参见下文)的选择算法的参数。
如已描述的，PDP上下文数据(context data)在SNDCP层中装配为SNDCP单元。SNDCP层给每个单元附加识别是否已压缩那个单元中所包含的协议数据和(如果已压缩协议数据的话)所使用的压缩算法的PCOMP(协议控制信息压缩)标记。同样地，附加DCOMP(数据压缩)标记来识别是否已压缩用户数据和(如果已压缩用户数据的话)使用哪个算法。收到每个单元之后，接收SNDCP层在为此数据选择路由至(利用包含在接收的SNDCP单元中的NSAPI所识别的)合适的实体之前能确定PDP上下文数据是否需要解压缩和(如果需要解压缩的话)需要使用什么解压缩算法。
适用于在SNDCP层中压缩数据(协议与用户数据)的压缩算法包括依赖于其中一组码利用相应的矢量来识别的码本的生成的算法。对每个数据分段，查找码本，以找到最佳匹配码。随后将此矢量发送给包含利用此矢量查找的相同码本的对等实体来恢复原始码。为了优化将进行压缩的数据的压缩处理的效率，利用接收的数据动态地更新此码本。一旦二个或多个PDP实体使用同一压缩算法，则这些实体共享同一个码本。
至少部分地源于共享码本认识的本发明系统对于使用共享码本的任何一个PDP的情况未必是最佳的。因此本发明的一个目的是提供其中不同的PDP上下文能利用同一压缩算法而使用不同码本的一个子网络相关收敛协议。
虽然上面的GPRS讨论涉及GSM，但应注意到：GPRS具有更广泛的应用性。例如，通过只改变低级无线电协议，GPRS可以适用于所建议的第三代标准UMTS(通用移动电信系统)。
根据本发明的第一方面，提供操作移动无线电网络的一种方法，在此移动无线电网络中在发送数据给第二对等收敛协议层之前利用第一收敛协议层将此数据装配为单元，所述数据利用多个收敛协议层用户之一提供给第一收敛协议层，此方法包括：
给每个用户分配至少一个接入点识别符；和
在所述第一与第二层之间交换一个或多个压缩控制消息，每个消息包含：
数据压缩/解压缩算法识别符；
用于识别算法的一组参数；和
将利用识别算法的至少一个接入点识别符的识别。
一般地，数据的所述单元包含一个所述接入点识别符，以使接收收敛协议层能传送包含在此单元中的数据给正确的用户。一旦收敛协议层使用利用码本的压缩/解压缩算法，这允许生成单独的码本并将这些码本用于单独的接入点识别符，即使这些识别符使用同一压缩/解压缩算法。
最好，所述压缩控制消息包含所述接入点识别符的比特映射，其中此比特映射表示将利用识别算法的那些接入点识别符和不利用识别算法的那些接入点识别符。
最好，每个所述消息包括识别压缩/解压缩算法的第一八比特组、包含所述接入点识别符的比特映射的至少一个八比特组和包含各自的算法参数的多个八比特组。更好地，所述比特映射包含在两个八比特组中。
最好，本发明的方法形成通用分组无线电业务的一部分，并且所述第一与第二收敛协议层是移动站与网络中的子网络相关收敛协议(SNDCP)层。在这种情况下，所述建立消息的形式是交换机识别(XID)消息，而所述接入点识别符是NSAPI。
本发明也能应用于利用收敛协议层的其他分组无线电业务。
根据本发明的第二方面，提供安排为使用本发明的上面第一方面的方法的移动无线电设备。
根据本发明的第三方面，提供安排为使用本发明的上面第一方面的方法的蜂窝无线电网络的服务GPRS支持节点。
为了更好地理解本发明并为了表示如何可以实施本发明，例如，现在将参见附图，其中：
图1表示GPRS无线电链路的协议层；
图2更详细地表示图1协议的上层；和
图3示意地表示GSM/GPRS数字蜂窝电话网络的结构。
如上所述，用于实施GPRS中的SNDCP层的当前ETSI建议允许定义许多压缩/解压缩算法用于协议与用户数据。在包含此数据的SNDCP单元的压缩与发送之前，在二个对等SNDCP层(一个层在MS中，而另一个层在网络中)之间协商每个算法。在发送SNDCP单元时，PCOMP与DCOMP标记包含在此单元中，以识别是否压缩包含在此单元中的分组数据或用户数据和(如果压缩的话)使用哪种算法给接收层。
在此建议：在用于协商算法的XID消息中包括识别哪些NSAPI将使用那个算法的比特映射。在当前的ETSI建议中，16个NSAPI能分配给一个MS。因而，给XID消息增加二个额外的八比特组，其中比特(0-15)的位置识别NSAPI(1-16)，1表示NSAPI将使用此算法，而0表示NSAPI将不使用此算法。新的XID消息如下：
比特 8 7 6 5 4 3 2 1
八比特组1     算法类型
八比特组2     长度＝n-1
八比特组3     可应用的NSAPI(比特映射)
八比特组4     可应用的NSAPI(比特映射)
    高阶八比特组
八比特组n     低阶八比特组
一旦算法已在二个对等SNDCP层之间进行协商，就可能给那一种算法生成几种不同的压缩/解压缩码本，将每个码本分配给相应的NSAPI。因而，有可能对于不同的NSAPI(即，对于不同的SNDCP用户)优化压缩/解压缩处理。在一些情况中，在使用同一算法的几个NSAPI之间仍然可以共享单个码本。这例如在二个终端用户共享同一PDP并因而有可能生成通用码本适用的相似数据时可能是合适的。
当利用SNDCP层接收SNDCP单元时，从PCOMP与DCOMP标记中识别所使用的压缩算法(如果有的话)。随后能从此单元中包含的NSAPI中(如上所述)识别用于利用所识别的算法解压缩的码本。
GSM/GPRS无线电话网络的一般结构表示在图3中，其中使用以下首字母缩略词：
BSC          基站控制器
BSS          基站子系统
BTS          基站收发信机
GGSN         网关GPRS支持节点
GPRS         通用分组无线电业务
GSM          全球移动通信系统
HLR          原始位置寄存器
IP           网际协议
L3M          层3管理
LLC          逻辑链路控制
MAC          媒体访问控制
MS           移动站
MSC          移动交换中心
NSAPI        网络业务接入点识别符
PC/PDA       个人计算机/个人数据助理
PDP          分组数据协议
PDU          分组数据单元
PSTN         公用交换电话网
PTM-G        点对多点组
PTM-M        点对多点多播
PTP          点对点
RLC       无线电链路控制
SAPI      业务接入点识别符
SGSN      服务GPRS支持节点
SMS       短消息业务
SNDCP     子网络相关收敛协议
SS7       7号信令系统
TCP/2P    传输控制协议/网际协议
TDMA      时分多址
Um        移动站-网络接口
UMTS      通用移动电信业务
X.25      网络层协议规范

Claims (7)

1、操作移动无线电网络的一种方法，其中在此移动无线电网络中在数据发送给第二对等收敛协议层(SNDCP)之前利用第一收敛协议层(SNDCP)将此数据装配为单元，所述数据利用多个收敛协议层用户之一提供给第一收敛协议层，此方法包括：
给每个用户分配至少一个接入点识别符(NSAPI)；和
在所述第一与第二层之间交换一个或多个压缩控制消息，每个消息包含：
数据压缩/解压缩算法识别符；和
用于识别算法的一组参数；
其特征在于，此压缩控制消息包括对利用该识别算法的至少一个接入点识别符的识别；和
所述数据单元包含所述接入点识别符之一，以使接收收敛协议层能发送包含在此单元中的数据给正确的用户。
2、根据权利要求1或2的方法，其中所述压缩控制消息包含所述接入点识别符(NSAPI)的比特映射，其中此比特映射表示将利用识别算法和不利用识别算法的那些接入点识别符。
3、根据权利要求3的方法，其中每个所述压缩控制消息包括识别压缩/解压缩算法的一个八比特组，至少一个八比特组包含所述接入点识别符的比特映射，并且多个八比特组包含各自的算法参数。
4、根据权利要求4的方法，其中所述比特映射包含在二个八比特组中。
5、根据权利要求1的方法，其中此方法形成通用分组无线电业务的一部分，并且所述第一与第二收敛协议层是移动站中与网络中的子网络相关收敛协议(SNDCP)层，所述压缩控制消息是交换机识别(XID)消息的形式，而所述接入点识别符是NSAPI的形式。
6、一种移动无线电设备，用于发送数据给网络，此设备包括将数据装配为数据单元的收敛协议层(SNDCP)，并且多个收敛协议层用户具有至少一个接入点识别符(NSAPI)，用户提供此数据给收敛协议层，其中此收敛协议层发送数据单元给网络中的对等收敛层(SNDCP)，并且此设备与网络的收敛协议层交换一个或多个压缩控制消息，每个消息包含数据压缩/解压缩算法识别符和用于识别算法的一组参数，其特征在于，此压缩控制消息包括对利用该识别算法的至少一个接入点识别符的识别。
7、一种蜂窝无线电网络的服务GPRS支持节点，用于发送数据给移动无线电设备，此支持节点包括将数据装配为数据单元的收敛协议层(SNDCP)，并且多个收敛协议层用户具有至少一个接入点识别符(NSAPI)，用户提供此数据给收敛协议层，其中此收敛协议层发送数据单元给此移动无线电设备中的对等收敛层(SNDCP)，并且此支持节点与此移动无线电设备的收敛协议层交换一个或多个压缩控制消息，每个消息包含数据压缩/解压缩算法识别符和用于识别算法的一组参数，其特征在于，此压缩控制消息包含将利用识别算法的至少一个接入点识别符的识别。
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