Spôsob a zariadenie na vysielanie a prijímanie paketových dát

Číslo patentu: E 11656

Dátum: 04.05.2006

Autori: Van Der Velde Himke, Van Lieshout Gert-jan, Kim Soeng-hun

Je ešte 19 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Spôsob a zariadenie na vysielanie a prijímanie paketových dát0001 Predkladaný vynález sa vo všeobecnosti týka mobilných komunikačných systémov spodporou paketovej služby. vynález sa týka hlavne spôsobu a zariadenia, ktoré efektívne využívajú rádiové zdroje zmenšením veľkosti hlavičky dátových jednotiek protokolu (PDU) vysielaných cez rádiový spoj.0002 Mobilné komunikačné systémy dneška sa vyvíjajú smerom k vysokorýchlostným a vysoko kvalitným bezdrôtovým paketovým dátovým komunikačným systémom. Tieto systémy sú schopné okrem tradičnej hlasovej služby poskytovať aj dátové služby a multimediálne služby. Mobilný komunikačný systém tretej generácie používajúci širokopásmový paralelný prístup prostredníctvom kódového delenia (WCDMA - Wideband Code Division Multiple Access) založený na európskom globálnom systéme pre mobilné komunikácie (GSM - European Global Systém for Mobile Communications) a všeobecnej paketovej rádiovej službe (GPRS- General Paket Fládio Service), univerzálnej mobilnej telekomunikačnej službe(UMTS - Universal Mobile Telecommunication Sen/ice) poskytuje mobilným účastníkom alebo používateľom počítačov jednotnú službu na prenos paketizovaného textu, digitalizovaného hlasu, videa a multimediálnych dát rýchlosťou 2 Mbps a viac bez ohľadu na ich polohu vo svete. Vďaka konceptu virtuálneho prístupu systém UMTS umožňuje prístup ktorémukolvek koncovému bodu v rámci siete v ľubovoľnom čase. Virtuálny prístup znamená paketový prístup pomocou paketového protokolu, napríklad internetového protokolu (IP - Internet Protokol).0003 Čo sa týka hlasovej služby, štandardizačná organizácia pre UMTS,Partnerský projekt 3. generácie (3 GPP - 3 rd Generation Partnership Project) diskutuje o internetovej telefónii (VoIP - Voice over IP). VolP je technológia na posielanie hlasových rámcov generovaných audio kodérom a dekodérom (CODEC Codec and Decoder) vo forme paketov IP, konkrétne paketov RTP (Real-time Transport Protokol) apaketov UDP (User Datagram Protokol). VolP umožňuje poskytovanie hlasovej služby v paketovej sieti.0004 Na obr. 1 je znázornená konfigurácia typického mobilného komunikačného systému s podporou VoIP.0005 S odvolaním sa na obr. 1 koncové zariadenie (UE - User Equipment) 100 obsahuje kodek 105 na konverziu hlasového signálu na hlasové rámce, vrstvu lP/UDP/RTP 104 na konverziu hlasových rámcov na pakety IP/UDP/RTP, vrstvu protokolu konvergencie paketových dát (PDCP - Paket Dáta Convergence Protokol)-2 103 na kompresiu hlavičiek paketov lP/UDP/RTP, vrstvu riadenia rádiového spoja(RLC - Rádio Link Control) 102 na konverziu paketu IP/UDP/RTP so skomprimovanou hlavičkou do formy vhodnej na vyslanie cez rádiový kanál a vrstvu na riadenie prístupu k médiu (MAC - Medium Access Control)/fyzickú vrstvu (PHY Physical) 101 na vysielanie výstupu vrstvy RLC 102 cez rádiový kanál.0006 Rádiové dáta z UE 100 sa prostredníctvom vrstvy PHY (nie je znázornená) uzla B 110 cez rádiový kanál odošlú do kontroléru rádiovej siete (RNC - Radio Network Controller) 120. Podobne ako UE 100, RNC 120 je analogická UE 100,pretože obsahuje vrstvu MAC 121, vrstvu RLC 122 a vrstvu PDCP 123 na konverziu rádlových dát na pôvodný paket IP/UDP/RTP a jeho odoslanie do základnej siete(CN - Core Network) 130. Paket lP/UDP/RTP sa odošle druhej strane, napríklad prijímaciemu UE (nie je znázornené) prostredníctvom IP siete 140. Prijímajúce UE má štruktúru vrstiev anaiogickú vysieiajúcemu UE 100 apôvodný hlasový signál získa spracovaním paketu IP/UDP/RTP v opačnom poradi. Vrstvy RLC 102 a 122 fungujú nasledovne.0007 Vo všeobecnosti vrstva RLC funguje v režime bez potvrdenia (UM Unacknowledged Mode), v režime s potvrdením (AM - Acknowledged Mode) alebo transparentnom režime (TM - Transparent Mode). VoIP funguje vrežime bez potvrdenia (RLC UM).0008 Vo vysielači vrstva RLC UM segmentuje, zreťazi alebo vyplní užitočné dáta(SDU - Service Data Units) prijaté z vyššej vrstvy na veľkosť vhodnú na vyslanie cez rádiový kanál. Vrstva RLC UM skonštruuje RLC PDU vhodné na vyslanie cez rádiový kanál vložením informácií o segmentácii/zreťazení/vyplnení a poradového čísla do výsledných dát a RLC PDU odovzdá nižšej vrstve.0009 V prijímači vrstva RLC UM obnoví dáta interpretovaním poradového čísla ainformácií o segmentácii/zreťazení/výplni FtLC PDU prijatých od nižšej vrstvy a rekonštruuje RLC SDU zreťazením alebo segmentovaním dát v súlade s prevádzkou vysielača. Rekonštruované FlLC SDU sa odovzdajú vyššej vrstve. Spracovanie RLC SDU prijatých od vyššej vrstvy na veľkosť vhodnú na vyslanie cez rádiový kanál sa nazýva rámcovanie RLC.0010 Na obr. 2 A je znázornené konvenčné rámcovanie RLC vo vysielači.0011 Na obr. 2 vrstva RLC 210 rámcuje dáta prijaté z vyššej vrstvy 205 na velkosť dát vhodnú na vyslanie cez rádiový kanál. Nižšia vrstva 215 odosiela dáta v rámcoch do prijímača cez rádiový kanál. Vyššia vrstva 205 zodpovedá vrstve PDCP a nižšia vrstva 215 zodpovedá vrstve MAC. Dáta, ktoré prechádzajú medzi vrstvou RLC 210 a vyššou vrstvou 205, sú označené ako RLC SDU a dáta, ktoré prechádzajú medzi vrstvou FłLC 210 a nižšou vrstvou 215, sú označené ako RLC PDU.0012 Na obr. 2 B je znázornené konvenčné rámcovanie RLC v prijímači.0013 S odvolaním sa na obr. 2 B vrstva RLC 212 obnoví originálne dáta z dát prijatých od nižšej vrstvy 217 aobnovené dáta odovzdá vyššej vrstve 207. Vyššia vrstva 207 zodpovedá vrstve PDCP a nižšia vrstva 217 zodpovedá vrstve MAC. Dáta, ktoré prechádzajú medzi vrstvou RLC 212 avyššou vrstvou 207, sú RLC3 SDU a dáta, ktoré prechádzajú medzi vrstvou RLC 212 a nižšou vrstvou 217, sú RLC PDU.0014 Na obr. 2 C je znázornená konvenčná činnosť pri skonštruovaní RLC PDU rámcovaním RLC SDU vo vrstve RLC vysielača.0015 S odvolaním sa na obr. 2 C vrstva RLC vysielača prijme RLC SDU 225 určitej veľkosti, napríklad paket IP veľkosti 100 z vyššej vrstvy. Ak veľkosť dát, ktorá sa dá preniesť cez rádiový kanál, je 40 bytov, vrstva FlLC rozsegmentuje RLC SDU 225 do troch RLC PDU 230, 235 a 240. Každá RLC PDU môže mať 40 byte. Každá RLC PDU obsahuje aj hlavičku RLC 245.0016 Hlavička RLC 245 obsahuje poradové člslo (SN - Sequence Number) 250,pole E 255 aaspoň jeden z niekoľkých párov polí indikátorov dĺžky (LI - Length lndicator) 260 a pole E 265. Pole Ll 260 sa zahrnie v závislosti od segmentácie. Pole SN 250 indikuje 7-bitové SN, ktoré monotónne narastá o 1 pre každú RLC PDU. SN indikuje postupnosť RLC PDU 230, 235 a 240. Pole E 255, ktoré je jednobitové,indikuje, či nasledujúce pole je dátové pole alebo pole s párom LI-E.0017 Pole LI 260 má veľkosť 7 bitov alebo 15 bitov v závislosti od rámcovania RLC. indikuje polohu segmentu RLC SDU 225 v dátovom poli 270 RLC PDU. Pole LI 260 indikuje začiatok a koniec RLC SDU 225 vrámci dátového poľa 270 RLC PDU. Pole LI 260 môže indikovať aj to, či je použitá výplň. Pole Ll 260 je nastavené na hodnotu,ktorá indikuje počet byte do konca RLC SDU od hlavičky RLC. Pre jednoduchosť sa predpokladá, že pole Ll 260 má 7 bitov.0018 V prvom byte pn/ej RLC PDU 230 sa SN nastaví na predtým určenú hodnotu x a prvé E sa nastaví na 1, čo znamená, že v nasledujúcom byte sa nachádza pár LI-E. Vdruhom byte RLC PDU 230 pole LI indikuje, že RLC SDU 225 začína od prvého byte dátového poľa RLC PDU 230. Toto umožňuje používať pole LI aj na iné účely, ako len na indikovanie polohy posledného byte RLC SDU. Toto LI sa nazýva preddefinované LI. Preddefinované LI sú rozobraté nižšie.0019 1111 100 prvý byte dátového poľa v RLC PDU je prvým byte RLC SDU.0020 0000 000 aj keď posledný byte RLC SDU je zahrnutý v predchádzajúcom RLC PDU, Ll indikujúce, že nie je zahrnutý v predchádzajúcej RLC PDU.0021 1111 111 zvyšok dátového poľa RLC PDU sú výplňové bity.0022 Prvé pole LI sa teda nastaví na preddefinovanú hodnotu 1111 100 a do druhého poľa E sa vloží 0 na indikáciu toho, že nasledujúci byte patrí k dátovému polu v RLC PDU 230. 38-bytové dátové pole 40-bytovej RLC PDU 230 okrem prvých dvoch bytov sa teda používa na prenos pNých 38 bytov RLC SDU 225.0023 Vdruhej RLC PDU 235 sa SN nastaví na x 1 a E sa nastaví načo indikuje, že nasledujúci byte je pre dáta v pNom byte. Keďže RLC PDU 235 nezahŕňa prvý byte ani posledný byte RLC SDU 225, nie je potrebné zahrnúť pole Ll. Preto v zostávajúcich 39 bytoch dátového poľa sa nachádza 39 bytov RLC SDU 225,od byte 39 po byte 77.0024 V tretej RLC PDU 240 sa SN nastaví x 2 a E sa nastaví na čo indikuje, že nasledujúci byte je pár Ll-E v prvom byte. V druhom byte sa pole Ll nastaví na 0010 111 (23), čo indikuje, že posledný byte RLC SDU 225 zodpovedá 23. byte (10077) dátového poľa, a pole E sa nastaví naDátové pole RLC PDU 240 má stále priestor na dáta po načítanl posledného segmentu RLC SDU 225 s dlžkou 100 byte. Preto druhé pole E sa nastaví na 1 adruhé pole Ll sa nastaví na 1111 111,z čoho vyplýva, že bity nasledujúce po pozícii indikovanej prvým poľom Ll sú vyplnené. Tretie pole E sa nastaví naDôsledkom tohto dátové pole RLC PDU 240 obsahuje posledných 23 byte RLC SDU 225 a výplň o dĺžke 14 byte.0025 V súlade s vyššie popísanou prevádzkou vrstvy RLC vysielača, vrstva RLC prijímača pracuje nasledovne.0026 Vrstva RLC prijímača prijme RLC PDU 230, 235 a 240 a zoradí ich podľa ich SN. Presnejšie povedané, vrstva RLC určí, či dátové pole prvej RLC PDU 230 zodpovedá prvému segmentu RLC SDU 225 s odvolaním sa na pole LI RLC PDU 230, a dátové pole druhého RLC PDU 235 zodpovedá druhému segmentu RLC SDU 225 s odvolaním sa na pole LI RLC PDU 235, berúc do úvahy to, že rekonštrukcia RLC SDU 235 sa ešte len má dokončiť. Potom vrstva RLC určí z prvého poľa LI RLC PDU 240, či 23 byte dátového poľa RLC PDU 240 sú posledným segmentom RLC SDU 225, a dokončí rekonštrukciu RLC SDU 225 skombinovaním segmentov extrahovaných ztroch RLC PDU 230, 235 a 240. Počas tohto procesu vrstva RLC rozpozná z druhého Ll, či zvyšné bity dátového poľa RLC PDU 240 sú výplňové bity.0027 Konvenčná schéma, v ktorej posledný byte RLC SDU je indikovaný Ll, je efektívna v prípade, kedy je jedna RLC SDU rozsegmentovaná na viacero RLC PDU alebo viacero FiLC SDU je zreťazených do jednej RLC PDU. Avšak vzhľadom na podstatu paketov VoIP jedna konkrétna RLC SDU často krát zodpovedá jednej RLC PDU bez akejkoľvek segmentácie/zreťazenia/výplne.0028 Vprípade, keď sa v 3 GPP vo veľkej miere používa 12,2 kbps kodek sadaptívnym tokom (AMR - Adaptive Multi-Rate), tento kodek každých 20 ms vytvára hlasové rámce oveľkosti 7 byte alebo 32 byte. Hlasový rámec sa enkapsuluje s hlavičkou lP/UDP/FiTP, hlavička sa skomprimuje vo vrstve PDCP a potom sa odovzdá vrstve RLC. Veľkost skomprimovanej hlavičky je typicky 3 byte. Príležitostne sa jej veľkosť pohybuje v rozsahu od 4 do 12 byte.0029 V dôsledku tohto sa veľkost RLC SDU pohybuje v rozsahu od 10 do 19 byte alebo od 35 do 44 byte. Táto RLC SDU sa odovzdáva vrstve RLC vysielača každých 20 ms. Vrstva RLC zrekonštruuje jednu konkrétnu RLS SDU na jednu RLC PDU a odošle ju cez rádiový kanál. Ako je uvedené vyššie, keďže skomprimovaná hlavička má obvykle dĺžku 3 byte, väčšina RLC SDU má 10 alebo 35 byte. So zreteľom na toto je lepšie určiť veľkosť RLC PDU tak, aby sa RLC SDU najčastejšej veľkosti dali efektívne spracovať.0030 Ak sa veľkosť RLC PDU definuje na základe najčastejšej veľkosti RLS SDU,väčšina RLS SDU sa rámcuje do RLC PDU bez segmentácie, zreťazenia alebo výplne. V tomto prípade konvenčné rámcovanie nie je efektívne.

MPK / Značky

MPK: H04L 12/24, H04W 80/02, H04L 12/56, H04W 28/06, H04L 1/18, H04L 29/08

Značky: spôsob, prijímanie, zariadenie, vysielanie, paketových

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/27-e11656-sposob-a-zariadenie-na-vysielanie-a-prijimanie-paketovych-dat.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob a zariadenie na vysielanie a prijímanie paketových dát</a>

Podobne patenty