Фиктивный дополняющий подзаголовок в блоках данных протокола уровня доступа к среде

Фиктивный дополняющий подзаголовок в блоках данных протокола уровня доступа к среде

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

[0001] Системы радиосвязи, такие как беспроводные сети передачи данных (например, системы по технологии долгосрочного развития (Long Term Evolution, LTE) организации Проект сотрудничества по созданию системы третьего поколения (3 rd Generation Partnership Project, 3GPP), широкополосные системы (такие как сети на основе множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access, CDMA), сети на основе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access, TDMA), сети на основе технологии всемирной функциональной совместимости для СВЧ доступа (Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX) и т.д.), предоставляют пользователям мобильность наряду с богатым набором услуг и возможностей. Это породило значительное признание все более растущим числом потребителей этого вида связи как общепринятого для деловых и личных применений. Чтобы содействовать еще большему внедрению, телекоммуникационная промышленность, от изготовителей до провайдеров услуг, согласилась на большие расходы и усилия для разработки стандартов для протоколов связи, которые лежат в основе различных услуг и возможностей. Одна из областей таких работ связана со структурой блоков данных для обмена информацией по сети. Поля и соответствующие форматы этих блоков данных предназначены для того, чтобы гарантировать надежную передачу при одновременном уменьшении объема служебной информации (то есть максимизации пропускной способности). Сегментация блоков данных является механизмом, который обеспечивает совместимость протоколов на различных уровнях протокола, поскольку различные протоколы, вероятнее всего, будут иметь различные требования к размеру полей полезной нагрузки и служебной информации. Однако сегментация увеличивает объем служебной информации протокола и, таким образом, впустую тратит ценную ширину полосы пропускания.

Некоторые варианты осуществления изобретения

[0002] Следовательно, имеется потребность в подходе выборочного применения сегментации, чтобы минимизировать служебную информацию.

[0003] Согласно одному из вариантов осуществления изобретения предложен способ формирования блока данных протокола. Способ включает вставку фиктивного дополняющего подзаголовка в заголовок блока данных протокола.

[0004] Согласно другому варианту осуществления изобретения предложено устройство формирования пакетов, сконфигурированное для формирования блока данных протокола и вставки фиктивного дополняющего подзаголовка в заголовок этого блока данных протокола.

[0005] Согласно следующему варианту осуществления изобретения предложен способ приема блока данных протокола, содержащего фиктивный дополняющий подзаголовок в заголовке этого блока данных протокола.

[0006] В следующем варианте осуществления изобретения система содержит базовую станцию, сконфигурированную для приема блока данных протокола, содержащего фиктивный дополняющий подзаголовок в заголовке блока данных протокола.

[0007] Кроме того, другие аспекты, функции и преимущества изобретения будут очевидны из последующего подробного описания конкретных вариантов осуществления изобретения, включая вариант, рассматриваемый как лучший для реализации изобретения. Изобретение также может быть осуществлено в других различных вариантах, и детали изобретения могут быть изменены касательно очевидных аспектов в пределах существа и объема изобретения. Соответственно, чертежи и описание должны рассматриваться как иллюстративные по своему характеру, а не как ограничительные.

Краткое описание чертежей

[0008] Варианты осуществления изобретения показаны для примера, но не для ограничения, на сопровождающих чертежах:

[0009] На фиг.1 представлена система связи, способная применять дополнение блока данных протокола согласно различным вариантам осуществления изобретения.

[0010] На фиг.2 представлена структура блока данных (Protocol Data Unit, PDU) протокола управления доступом к среде (Medium Access Control, MAC) в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0011] На фиг.3А-3С представлены примеры форматов блоков данных MAC PDU, включающих блоки данных уровня RLC (управления радиолинией) различной длины.

[0012] На фиг.4 представлена структура формата подзаголовка, используемого для дополнения, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0013] На фиг.5А и 5В представлены блок-схемы процессов дополнения для устранения сегментации в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0014] На фиг.6A-6D представлены примеры форматов MAC PDU с использованием фиктивного дополнения в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0015] На фиг.7A-7D представлены системы связи с архитектурой LTE и E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, усовершенствованная универсальная наземная сеть радиодоступа), в которых может использоваться система, изображенная на фиг.1, согласно различным примерам осуществления изобретения.

[0016] На фиг.8 представлена схема оборудования, которое может использоваться для реализации варианта осуществления изобретения.

[0017] На фиг.9 представлена схема компонентов терминала LTE, способного работать в системах, изображенных на фиг.7A-7D, согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

[0018] Описываются устройство, способ и программное обеспечение для дополнения блока данных протокола. В приведенном ниже описании с целью пояснения изложены многочисленные частные элементы, чтобы обеспечить полное понимание вариантов осуществления изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что варианты осуществления изобретения могут использоваться на практике без этих частных элементов или с эквивалентными конфигурациями. В других примерах широко известные структуры и устройства показаны в виде блок-схемы, чтобы избежать затруднения понимания вариантов осуществления изобретения.

[0019] Хотя варианты осуществления изобретения рассматриваются относительно сети связи с архитектурой 3GPP LTE, ясно, что варианты осуществления изобретения могут быть применены для любого типа системы связи и эквивалентных функциональных возможностей.

[0020] На фиг.1 представлена система связи, способная использовать дополнение блока данных протокола согласно различным примерам осуществления изобретения. Как показано на фиг.1, одно или несколько пользовательских оборудовании (User Equipment, UE) 101 осуществляют связь с базовой станцией 103, которая является частью сети доступа (например, WiMAX, 3GPP LTE (или E-UTRAN или 3.9G и т.д.)). Согласно архитектуре 3GPP LTE (показанной на фиг.7A-7D) базовая станция 103 называется "усовершенствованный узел В" (enhanced Node В, eNB). В качестве пользовательского оборудования UE 101 может выступать любой тип мобильных станций, такой как мобильные телефоны, терминалы, станции, блоки, устройства или любой тип интерфейса пользователя (например, "носимые" схемы и т.д.). Базовая станция 103 в одном из вариантов осуществления использует способ модуляции OFDM (Orthogonal Frequency Divisional Multiplexing, ортогональное частотное уплотнение) для передачи по нисходящей линии и способ передачи на одной несущей частоте (например, SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access, множественный доступ с одной несущей частотой)) с циклическим префиксом для восходящей линии. Схема SC-FDMA может быть также реализована с использованием принципа DFT-S-OFDM, подробно описанного в документе 3GGP TR 25.814 под названием "Physical Layer Aspects for Evolved UTRA," v.1.5.0, May 2006 (который полностью включен в данный текст путем ссылки на соответствующий источник). Схема SC-FDMA, называемая также многопользовательским SC-FDMA (Multi-User-SC-FDMA), позволяет множеству пользователей одновременно осуществлять передачу в различных поддиапазонах частот.

[0021] Пользовательское оборудование UE 101 и узел eNB 103 содержат устройства 105, 107 формирования пакетов для формирования блоков данных (например, пакетов данных). Согласно одному варианту осуществления изобретения каждое из устройств формирования пакетов содержит схему 109, 111 дополнения, которая может работать на уровне управления доступом к среде (MAC), чтобы выполнять дополнение блока MAC PDU или дополнением заголовка (или подзаголовка) MAC или полезной нагрузки или их обоих. Протокол уровня MAC подробно описан в документе 3GPP TS 36.321 под названием "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Medium Access Control (MAC) protocol specification," v.2.0.0 (Release 8); который полностью включен в данный текст путем ссылки на соответствующий источник. Для примера, подуровень управления радиолинией (RLC), который реализуется устройствами 105, 107 формирования пакетов, использует динамическое установление размера PDU для формирования каждого блока PDU согласно размеру, требуемому протоколом нижнего уровня.

[0022] В общем, блок данных сервиса (Service Data Unit, SDU)) уровня протокола определяется внутри блока данных и принимается от следующего более высокого уровня протокола. Обработка блока SDU осуществляется на уровне протокола, что в случае уровня RLC может потребовать сегментации блока SDU на фрагменты. В результате этой обработки блок SDU преобразуется или разделяется на один или несколько блоков данных протокола (PDU). Эти фрагменты снабжаются заголовком уровня RLC, который содержит порядковый номер, и образуют полезную нагрузку или контент блока RLC PDU. Эти блоки данных PDU RLC обрабатываются на уровне MAC, который присоединяет к ним заголовок MAC. После этого блоки данных PDU RLC (с заголовком MAC или без него) передаются как блоки MAC SDU на соседний нижний уровень протокола.

[0023] Как ясно из вышеприведенного рассмотрения, чтобы сделать возможной передачу блоков данных переменного размера, уровень управления радиолинией (RLC) предоставляет функцию сегментации и повторной сборки. Функция сегментации и повторной сборки уменьшает размер блока данных перед передачей RLC и используется, когда передаваемый блок данных больше максимально допустимого размера транспортного блока (Transport Block, ТВ). Размер сегментации может быть определен разностью между размером блока RLC PDU и размером заголовка блока RLC PDU. Размер блока MAC PDU может быть определен как сумма размера блока RLC PDU и размера заголовка MAC. Функция дополнения незначащей информацией (padding) на уровне MAC увеличивает размер блока данных или сегментированного блока данных путем его дополнения дополнительными или "фиктивными" битами так, чтобы размер этого блока соответствовал размеру транспортного блока. Подуровень RLC использует размер PDU для формирования каждого PDU с размером, требуемым нижним уровнем. Каждый PDU может иметь несколько блоков служебных данных (Service Data Units, SDU) и сегментация блоков SDU может использоваться для достижения заданного размера транспортного блока.

[0024] В действительности, использование относительно малого размера RLC PDU приводит к более низкому отношению объема данных передачи к объему управляющей информации, и, следовательно, к менее эффективному использованию радиоресурсов. Подобным образом, большее различие между размером передаваемого блока данных и следующим большим допустимым размером транспортного блока приводит к снижению отношения объема передаваемых данных к объему используемых физических ресурсов и, следовательно, к менее эффективному использованию радиоресурсов. Поэтому желательно увеличивать размер транспортного блока. Сегментация вызывает уменьшение размера транспортного блока, таким образом увеличивая служебную информацию уровней RLC и MAC. Служебная информация уровня управления радиоресурсами (Radio Resource Control, RRC) требуется в соединении между UE 101 и eNB 103, чтобы определить атрибуты каждого из установленных транспортных каналов, включая список возможных размеров транспортного блока (ТВ). В другом случае список размеров транспортного блока может быть определен в стандарте (таком как высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи (High-Speed Downlink Packet Access, HSDPA) или высокоскоростной пакетный доступ по восходящей линии связи (High-Speed Uplink Packet Access, HSUPA)). Каждый транспортный блок передается в заданном интервале времени передачи (Transmission Time Interval, TTI). Служебная информация по радиоинтерфейсу вводит системные накладные расходы, которые уменьшают доступные физические ресурсы для передачи данных пользователя.

[0025] На фиг.2 представлена схема блока данных (PDU) протокола управления доступом к среде (MAC) в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Блок MAC PDU 201 включает заголовок MAC 203 и полезную нагрузку MAC 205. Полезная нагрузка 205 может включать управляющие элементы MAC, один или несколько блоков служебных данных MAC SDU (являющихся, например, блоками RLC PDU), а также необязательное поле дополнения. В этом примере управляющие элементы MAC помещаются перед блоками MAC SDU, а поле дополнения располагается в конце блока данных MAC PDU 201. Следует отметить, что блоки MAC SDU имеют динамический размер и формируются в соответствии с размером блока MAC PDU. И заголовок MAC, и блоки MAC SDU имеют переменные размеры.

[0026] Как показано, заголовок MAC PDU 203 содержит один или несколько подзаголовков MAC PDU 207 для каждого соответствующего элемента полезной нагрузки, где каждый подзаголовок определяется сочетанием информационных элементов заголовка. Для примера, подзаголовок содержит следующие поля заголовка: идентификатор логического канала (Logical Channel ID, LCID), бит расширения (Extension, E) и зарезервированные (Reserved, R) биты, то есть LCID/E/R/R. Поле LCID определяет логический канал соответствующего блока MAC SDU, или тип соответствующего управляющего элемента MAC, или дополнение для нисходящей линии связи (DL) и общего канала восходящей линии связи (Up Link Shared Channel, UL-SCH), соответственно. Промежуточные подзаголовки имеют следующий формат: LCID/E/R/R/F/L (где F обозначает поле формата (Format) и L обозначают поле длины (Length)). В общем, все подзаголовки, кроме последнего, имеют поля L и F. В примере осуществления изобретения максимум один блок MAC PDU может передаваться в транспортном блоке для UE в зависимости от категории физического уровня.

[0027] Чтобы лучше оценить механизм дополнения, блоки MAC PDU далее описываются как полученные инкапсуляцией блоков RLC PDU.

[0028] На фиг.3А-3С показаны примеры форматов блоков MAC PDU, включающие в себя блоки RLC PDU различной длины. MAC PDU 301 использует следующие поля заголовка 303: LCID/E/R/R. В этом примере размер MAC PDU равен размеру RLC PDU 305 плюс 1 байт. Это является типичным случаем, когда только один блок RLC PDU находится в блоке MAC PDU, то есть нет мультиплексирования на уровне MAC: размер RLC PDU выбирается (то есть RLC SDU сегментируется) таким, чтобы быть на один байт короче, чем разрешенный размер блока MAC PDU. Тогда однобайтовый заголовок MAC достаточен для указания идентификатора логического канала.

[0029] В другом варианте осуществления блок MAC PDU 307 имеет следующие поля заголовка 309: LCID/E/R/R/F/L/LCID/E/R/R. Фактически, размер MAC PDU равен размеру RLC PDU 311 плюс 4 байта. Этот блок MAC PDU 307 содержит относительно уменьшенный блок RLC PDU 311 и может использоваться, например, для различных приложений в реальном масштабе времени, таких как передача речи по Интернет протоколу (Voice over Internet Protocol, VolP), а также передача любых данных RLC в режиме без подтверждения (Unacknowledged Mode, UM) или в режиме с подтверждением (Acknowledged Mode, AM) в случае, если блок RLC PDU короче, чем требуемый (например, последний блок RLC SDU пакета данных или короткий пакет VolP). Поле F, как одиночный бит, может быть установлено (например, равным "1") для указания размера поля длины Length. Следует отметить, что одно поле F используется на каждый блок MAC SDU, за исключением последнего блока MAC SDU.

[0030] В примере блока MAC PDU 301 дополнение не требуется. В блоке MAC PDU 307 дополнение одним байтом используется после вставки RLC PDU и необходимых полей заголовка MAC (LCID/E/R/R и F/L). Оно может быть реализовано добавлением обычного заголовка MAC, указывающего на дополнение (LCID, зарезервированное для дополнения, + Е=0), но фактического дополнения в конце блока MAC PDU не требуется. Байты дополнения добавляются в конец блока MAC PDU, когда необходимо большее дополнение.

[0031] Поле L определяет длину соответствующего блока MAC SDU или управляющего элемента MAC (например, в байтах). Согласно одному варианту осуществления изобретения одно поле L находится в каждом блоке MAC SDU, включенном в блок MAC PDU 307, за исключением последнего блока MAC SDU. Для управляющих элементов MAC присутствие поля L зависит от типа управляющего элемента MAC. Размер поля L указывается полем F.

[0032] Поле расширение (Е) является флагом, который определяет, присутствует ли больше полей в заголовке MAC. Поле Е может использоваться не только для указания следующих полей LCID/E/R/R, но также и для структуры «поле формата(F)/ поле длины (L)». Например, если Е установлено в "1", то далее следуют структура F/L и другой набор полей LCID/R/R/E. Однако если Е установлено в "0", то либо блок MAC SDU, либо управляющий элемент MAC, либо дополнение начинается в следующем байте. В этом примере различие в длине MAC PDU, основанное на установке поля расширения (то есть, Е="0" и Е="1"), составляет 2 байта из-за полей F и L, и 1 байт из-за подзаголовка, указывающего дополнение.

[0033] Если одиночный блок RLC PDU на 1 байт короче, чем блок MAC PDU, то поле длины не требуется, так как размер транспортного блока указывает длину. Если различие составляет 4 байта или больше (как показано на фиг.3С), тогда в блоке MAC PDU 313 может использоваться обычное (уже согласованное и установленное) дополнение, то есть поля LCID+Е=1, определяющие, что следует поле L и что поле длины указывает длину блока RLC PDU. В заголовке 315 поле Е, установленное в 1, указывает, что далее следует другой набор полей LCID+E; поэтому необходим заголовок дополнения (LCID=11111 зарезервирован для дополнения). Также, поле Е устанавливается в 0 для указания, что далее следуют данные. За заголовком 315 следует блок RLC PDU 317 и соответствующее поле 319 дополнения.

[0034] Если разница между размерами блоков RLC PDU и MAC PDU составляет 2 или 3 байта, то ее невозможно указать существующим стандартом. Другими словами, действия вышеописанного подхода для разницы между размерами блока MAC PDU и блока RLC PDU, равной 2 и 3 байтам, не могут быть осуществлены без применения сегментации. Как было упомянуто, сегментация увеличивает объем служебной информации. В другом подходе может использоваться больший размер блока MAC PDU и, следовательно, также больший размер транспортного блока. Это особенно справедливо для нисходящей линии, где узел eNB может свободно определять размер транспортного блока. Однако использование большего размера транспортного блока просто для того, чтобы разместить (ненужный) больший размер заголовка MAC, также тратит впустую пропускную способность.

[0035] Чтобы избежать ненужной сегментации или ненужного увеличения размера заголовка MAC и блока PDU, для механизма дополнения предлагается усовершенствование.

[0036] На фиг.4 представлен формат подзаголовка, используемый для дополнения, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Подзаголовок MAC 401 включает четыре поля 403 заголовка: LCID/E/R/R. Поле LCID зарезервировано для того, чтобы указывать, используется ли дополнение. В одном из вариантов осуществления изобретения дополнение помещается в конце транспортного блока (ТВ), если биты дополнения присутствуют. Подзаголовок MAC 401 может использоваться для реализации механизма фиктивного дополнения, как объясняется далее.

[0037] На фиг.5А и 5В представлены блок-схемы процессов дополнения несколькими байтами, например во избежание сегментации, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. На шаге 501 узел eNB 103 (фиг.1), например, формирует посредством формирователя 107 пакетов пакет, который содержит блок данных (например, MAC PDU) для передачи пользовательскому оборудованию UE 101. На шаге 503 фиктивный дополняющий подзаголовок вставляется схемой 111 дополнения в начало заголовка, например во избежание сегментации. На шаге 505 узел eNB 103 передает блок данных с дополнением без сегментации, таким образом минимизируя объем служебной информации протокола.

[0038] На приемной стороне, когда оборудование UE 101 принимает блок данных, как на шаге 511, UE 101 удаляет дополнение (на шаге 513). Следует отметить, что передатчиком также может быть оборудование UE, а приемником - узел eNB, и, фактически, такой случай может оказаться более типичным.

[0039] На фиг.6A-6D показаны примеры форматов блока MAC PDU с фиктивным дополнением, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Два случая показаны на фиг.6А и 6В, в которых различия в размерах блоков PDU (то есть блока MAC PDU и блока RLC PDU) составляют 2 и 3 байта соответственно. Блок MAC PDU 601 содержит блок RLC PDU 603 и следующие наборы полей заголовка: LCID/E/R/R и LCID/E/R/R. Первый набор имеет поле LCID, обозначенное как дополнение, и располагается в начале блока MAC PDU 601.

[0040] На фиг.6В блок MAC PDU 607 содержит поля 609 заголовка, которые охватывают три подзаголовка LCID/E/R/R. Как видно, первые два подзаголовка обозначаются как дополнение. Блок RLC PDU 611, имеющий меньший размер, чем блок RLC PDU 603, также включен в блок MAC PDU 607.

[0041] Традиционно требовалась бы сегментация блоков MAC PDU 601, 607. В противоположность этому механизм дополнения использует определение размера полезной нагрузки согласно самой низкой скорости передачи данных при исключении поля формата (F) и полей длины (L); и максимальный размер блока RLC PDU может быть достигнут без применения сегментации в соответствии с оптимальным использованием радиоресурсов.

[0042] Обычно флаг расширения Е=1 указывает, что далее следуют флаг F и поле длины или другой подзаголовок (LCID/E/R/R). В этом особом случае с дополнением (LCID=11111) значение флага Е=1 не указывает, что следуют поля F и L, а указывает только, что следует другой подзаголовок (LCID/E/R/R). Таким образом, приемник при чтении заголовка замечает по специальному значению LCID (=11111), что далее находится следующий подзаголовок непосредственно (без полей F и L). В этом примере предполагается, что то же самое значение LCID, используемое для обычного дополнения, используется также в этом особом случае. Это обеспечивает то преимущество, что не нужно резервировать дополнительные идентификаторы LCID. Однако возможно также зарезервировать другой идентификатор LCID для этой цели.

[0043] В принципе, специальный (фиктивный) дополняющий подзаголовок мог бы находиться в любой позиции внутри заголовка. Однако, если, например, на фиг.6А порядок подзаголовков будет изменен, то есть LCID, указывающий реальный идентификатор логического канала, будет первым, то тогда флаг Е=0 указывает, что далее следуют данные, и дополняющий подзаголовок будет интерпретироваться как данные. Если флаг расширения будет изменен на Е=1, то далее должны следовать поля F и L. Таким образом, фиктивный дополняющий подзаголовок в этих случаях должен быть в начале заголовка.

[0044] Обычное дополнение указывается с помощью вставки дополняющего подзаголовка (LCID=11111, E=0) в конец заголовка MAC. Это означает, что дополнительные байты в конце блока MAC PDU, не включенные в заголовок MAC, блоки PDU управления MAC или блоки MAC SDU (=RLC PDU) являются дополнением. Фиктивный дополняющий подзаголовок, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, может использовать то же самое специальное значение LCID=11111 и может быть помещен в начало заголовка MAC.

[0045] В качестве альтернативы, дополнение из 1 или 2 байтов может быть указано с помощью специального значения поля длины L. Например, если необходимо однобайтовое дополнение, поле F может быть установлено в F=0 для указания, что далее следует короткое поле L; и L может быть установлено на зарезервированное значение, например L=0000000 или L=1111111, как показано на фиг.6С. В этом случае блок MAC PDU 613 предусматривает заголовок 617 с полем L=1111111, за которым следует блок RLCPDU615.

[0046] Подобным образом (как показано на фиг.6D) блок MAC PDU 619 может использовать заголовок 621, если необходимо дополнение из 2 байтов, F может быть установлен для указания длинного поля L (F=1), для которого резервируется специальное значение, например, L=000000000000000 или L=111111111111111. Специальное значение поля L указывает, что нет следующих далее подзаголовков и реального поля длины; и, таким образом, длина блока RLC PDU рассчитывается из размера транспортного блока. В этом варианте флаг F и следующее поле L со специальным (зарезервированным) значением формируют фиктивный дополняющий подзаголовок. Этот тип фиктивного дополняющего подзаголовка располагается в конце заголовка 621.

[0047] Общей особенностью этих описанных выше различных фиктивных дополняющих подзаголовков является то, что блоки MAC PDU с фиктивным дополняющим подзаголовком не имеют байтов дополнения в конце блока MAC PDU. Таким образом, фиктивные дополняющие подзаголовки вводят дополнение MAC PDU в заголовок MAC вместо обычного дополнения в конце блока MAC PDU в полезной нагрузке. Следует отметить, что один байт обычного дополнения может быть в заголовке MAC в форме обычного дополняющего подзаголовка, а остальные могут быть в полезной нагрузке в конце блока MAC PDU.

[0048] На фиг.7A-7D представлены схемы систем связи с архитектурой, например, долгосрочного развития (LTE), в которых может работать система, показанная на фиг.1, согласно различным вариантам осуществления изобретения. Для примера (показано на фиг.7А), базовая станция 103 и оборудование UE 101 могут осуществлять связь в системе 700, используя любую схему доступа, такую как TDMA, CDMA, широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов (Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA), ортогональный множественный доступ с частотным разделением (Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) или множественный доступ с одной несущей (Single Carrier Frequency Division Multiple Access (FDMA) (SC-FDMA) или их сочетание. В одном из вариантов осуществления изобретения и восходящая линия, и нисходящая линия могут использовать доступ WCDMA. В другом варианте осуществления изобретения восходящая линия использует доступ SC-FDMA, в то время как нисходящая линия использует доступ OFDMA.

[0049] Объект управления мобильностью (Mobile Management Entity, ММЕ) / обслуживающие шлюзы 701 связываются с узлами eNB 103 в полной или частичной ячеистой конфигурации, используя туннелирование в сети 703 передачи пакетов (например, по IP-сети). Примеры функций ММЕ / обслуживающих шлюзов 701 включают распространение сообщений поисковой связи к узлам eNB 103, окончание пакетов поисковой связи в плоскости протоколов пользователя (U-plane) и переключение между U-plane для поддержания мобильности пользовательского оборудования. Так как шлюзы GW 701 служат шлюзами к внешним сетям, например Интернету или частным сетям 703, эти шлюзы GW 701 включают систему 705 доступа, авторизации и учета использования ресурсов (Access, Authorization and Accounting, AAA) для надежного определения идентификационной информации и привилегий пользователя и отслеживания действия каждого пользователя. А именно, ММЕ / обслуживающий шлюз 701 является ключевым узлом управления для сети доступа LTE и отвечает за отслеживание ждущего режима оборудования UE и процедуру поисковой связи, включая повторные передачи. Также ММЕ 701 используется в процессе активации/деактивации канала передачи и отвечает за выбор обслуживающего шлюза (Serving Gateway, SGW) для оборудования UE при первом подсоединении и во время хэндовера внутри системы LTE, включающего перемещение узла базовой сети (Core Network, CN).

[0050] Более подробное описание интерфейса LTE приведено в документе 3GPP TR 25.813 под названием "E-UTRA and E-UTRAN: Radio Interface Protocol Aspects", который полностью включен в данный текст путем ссылки на соответствующий источник.

[0051] На фиг.7 В система 702 связи поддерживает сети GERAN (GSM/EDGE радиодоступ) 704, сети 706 доступа UTRAN, сети 712 доступа Е-UTRAN и других стандартов, отличных от 3GPP (не показаны), и более полно описана в документе TR 23.882, который полностью включен в данный текст путем ссылки на соответствующий источник. Главной особенностью этой системы является отделение сетевого объекта, который выполняет функции плоскости управления (ММЕ 708), от сетевого объекта, который выполняет функции плоскости канала передачи (обслуживающий шлюз 710) с хорошо определенным открытым интерфейсом S11 между ними. Так как E-UTRAN 712 является более широкополосной сетью для возможности предоставления новых услуг, а также улучшения существующих услуг, отделение объекта ММЕ 708 от обслуживающего шлюза 710 подразумевает, что обслуживающий шлюз 710 может быть основан на платформе, оптимизированной для транзакций служебной информации. Эта схема позволяет выбрать более экономичные платформы для каждого из этих двух элементов, а также позволяет осуществлять их независимое масштабирование. Провайдеры услуг также могут выбирать оптимизированные топологические местоположения обслуживающих шлюзов 710 в сети независимо от местоположений объектов ММЕ 708, чтобы уменьшить время задержки оптимизированной ширины полосы и избежать концентрации точек отказа.

[0052] Основная архитектура системы 702 содержит следующие элементы сети. Как видно на фиг.7В, сеть E-UTRAN (например, узел eNB) 712 связывается с оборудованием UE 101 через интерфейс LTE-Uu. E-UTRAN 712 поддерживает воздушный интерфейс LTE и обладает функциональностью управления радиоресурсами (RRC), соответствующей плоскости управления ММЕ 708. Сеть E-UTRAN 712 также выполняет множество функций, включая управление использованием радиоресурсов, управление доступом, планирование, соблюдение установленного качества обслуживания (Quality of Service, QoS) восходящей линии (UL), широковещательную передачу информации, шифрование/дешифрование информации пользователя, компрессию/декомпрессию заголовков пакетов плоскости пользователя нисходящей линии и восходящей линии и поддержку протокола конвергенции пакетных данных (Packet Data Convergence Protocol, PDCP).

[0053] Объект ММЕ 708, как ключевой узел управления, отвечает за управление мобильностью оборудования UE, идентификацию пользователя, параметры защиты и процедуру поисковой связи, включая повторные передачи. Объект ММЕ 708 используется в процессе активации/деактивации канала передачи и отвечает также за выбор обслуживающего шлюза 710 для UE 101. Функции ММЕ 708 включают служебную информацию уровня без доступа (Non Access Stratum, NAS) и связанную с ним защиту. Объект ММЕ 708 проверяет авторизацию оборудования UE 101 для присоединения к наземной мобильной сети общего пользования (Public Land Mobile Network, PLMN) поставщика услуг и предписывает оборудованию UE 101 обязательное выполнение ограничений роуминга. Объект ММЕ 708 обеспечивает также функцию плоскости управления для мобильности между сетями доступа LTE и 2G/3G с интерфейсом S3 между объектом ММЕ 708 и обслуживающим узлом 714 поддержки GPRS(Serving GPRS Support Node, SGSN).

[0054] Узел SGSN 714 отвечает за доставку пакетов данных от мобильных станций и к мобильным станциям в своей географической зоне обслуживания. Его задачи включают маршрутизацию и передачу пакетов, управление мобильностью, управление логическим каналом и функции аутентификации и тарификации. Интерфейс S6a позволяет осуществлять передачу данных подписки и аутентификации для аутентификации/авторизации пользователя в развертываемой системе (интерфейс ААА) между объектом ММЕ 708 и домашним сервером 716 абонента (Home Subscriber Server, HSS). Интерфейс S10 между объектами ММЕ 708 обеспечивает перемещение объекта ММЕ и передачу информации от ММЕ 708 к ММЕ 708. Обслуживающий шлюз 710 является узлом, который оканчивает интерфейс к сети E-UTRAN 712 через S1-U.

[0055] Интерфейс S1-U обеспечивает посредством канала передачи плоскости пользователя туннелирование между E-UTRAN 712 и обслуживающим шлюзом 710. Он включает поддержку для переключения маршрута во время хэндовера между узлами eNB 712. Интерфейс S4 обеспечивает плоскость пользователя соответствующим управлением и поддержкой мобильности между узлом SGSN 714 и якорной функцией 3GPP обслуживающего шлюза 710.

[0056] S12 - это интерфейс между сетью UTRAN 706 и обслуживающим шлюзом 710. Шлюз 718 сети пакетной передачи данных (Packet Data Network, PDN) обеспечивает для оборудования UE 101 возможность подключения к внешним сетям передачи данных, являясь точкой выхода и входа трафика для оборудования UE 101. Шлюз PDN 718 обеспечивает соблюдение правил, фильтрацию пакетов для каждого пользователя, поддержку тарификации, легальный перехват и отбор пакетов. Другой ролью шлюза PDN 718 является выполнение роли "якоря" для мобильности между технологиями 3GPP и другими, отличными от 3GPP, такими как WiMax и 3GPP2 (CDMA 1X и EvDO (Evolution Data Only, EvDO)).

[0057] Интерфейс S7 обеспечивает передачу данных QoS и правил тарификации от функции 720 правил политики и тарификации (Policy and Charging Role Function, PCRF) к функции соблюдения политики и тарификации (Policy and Charging Enforcement Function, PCEF) в шлюзе 718 сети PDN. Интерфейс SGi является интерфейсом между шлюзом PDN и услугами оператора IP сети 722 пакетной передачи данных. Сеть 722 пакетной передачи данных может быть внешней общественной или частной сетью пакетной передачи данных либо внутренней сетью пакетной передачи данных оператора, например, для предоставления услуг мультимедийной подсистемы на базе протокола IP (IP Multimedia Subsystem, IMS). Rx+ является интерфейсом между функцией PCRF и сетью 722 пакетной передачи данных.

[0058] Как видно на фиг.7С, узел eNB 103 использует расширенный универсальный наземный радиодоступ (Evolved Universal Terrestrial Radio Access, E-UTRA) (плоскость пользователя, например управление 715 радиолинией (Radio Link Control, RLC), уровень 717 MAC и физический уровень (Physical, PHY) 719, а также плоскость управления (например, RRC 721)). Узел eNB 103 содержит также следующие функции: межсотовое управление 723 радиоресурсами (Radio Resource Management, RRM), управление 725 мобильностью подключения (Connection Mobility Control), управление 727 радиоканалом ((Radio Bearer, RB) Control), управление 729 радиодоступом (Radio Admission Control), конфигурация и обеспечение 731 измерений узла eNB, а также динамическое распределение 733 ресурсов (планировщик).

[0059] Узел eNB 103 осуществляет связь со шлюзом 701 доступа (Access Gateway, aGW) через интерфейс SI. Шлюз aGW 701 содержит плоскость 701b пользователя и плоскость 701а управления. Плоскость 701а управления содержит следующие компоненты: управление 735 каналом передачи (Bearer Control) SAE (System Architecture Evolution, эволюция системной архитектуры) и объект 737 управления мобильностью (Mobile Management, MM). Плоскость 701b пользователя включает протокол 739 конвергенции пакетных данных (Packet Data Convergence Protocol, PDCP), и функции 741 плоскости пользователя. Следует отметить, что функциональные возможности шлюза aGW 701 также могут обеспечиваться сочетанием обслуживающего шлюза (SGW) и шлюза GW сети передачи пакетных данных (PDN). Шлюз aGW 701 также может взаимодействовать с пакетной сетью, такой как Интернет 743.

[0060] В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7D, функциональные возможности протокола PDCP могут принадлежать узлу eNB 103, а не шлюзу GW 701. Другие возможности узла eNB помимо функциональности PDCP, показанные на фиг.7С, также обеспечиваются в этой архитектуре.

[0061] В системе фиг.7D обеспечивается функциональное разделение между E-UTRAN и ядром улучшенной пакетной передачи (Evolved Packet Core, EPC). В этом примере архитектура протокола сети E-UTRAN предусматривается для плоскости пользователя и плоскости управления. Более подробное описание этой архитектуры приведено в документе 3GPP TS 36.300.

[0062] Узел eNB 103 осуществляет связь через интерфейс S1 с обслуживающим шлюзом 745, имеющим якорную функцию 747 (Mobility Anchoring). Согласно этой архитектуре объект 749 управления мобильностью (ММЕ) обеспечивает управление 751 каналом передачи (Bearer Control) SAE, обработку 753 состояния ожидания (Idle State Mobility Handling) и безопасность 755 уровня без доступа (Non-Access Stratum, NAS).

[0063] Специалистам обычной квалификации в данной области техники будет ясно, что процессы дополнения могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратных средств (например, универсальным процессором, процессором цифровой обработки сигналов (Digital Signal Processor, DSP), специализированной интегральной схемой (Application Specific IC (Integrated Circuit), ASIC, программируемых логических интегральных схем (Field-Programmable Gate Arrays, FPGA) и т.д.), встроенного программного обеспечения или сочетания этих средств. Такие примеры аппаратной реализации для выполнения описанных функций подробно рассматриваются ниже со ссылкой на фиг.8.

[0064] На фиг.8 показаны примеры аппаратной реализации различных вариантов осуществления изобретения. Вычислительная система 800 содержит шину 801 или другой механизм связи для обмена информацией и процессор 803, подключенный к шине 801 для обработки информации. Вычислительная система 800 содержит также основное запоминающее устройство 805, такое как оперативное запоминающее устройство (Random Access Memory, RAM) или другое динамическое запоминающее устройство, соединенное с шиной 801, для хранения информации и команд, которые будут выполняться процессором 803. Основное запоминающее устройство 805 может исп