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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Mobilfunksystem der zweiten
und der dritten Generation und insbesondere auf die Allgemeinen
Paketfunkdienste (GPRS: „General
Packet Radio Services")
sowie die Universellen Mobiltelekommunikationssysteme (UMTS: „Universal
Mobile Telecommunications Systems").
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Hintergrund
der Erfindung
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Gegenwärtige digitale
zellulare Telefonsysteme wie etwa GSM („Global System for Mobile
Communications")
wurden mit einem Schwerpunkt auf Sprachkommunikationen entworfen
bzw. ausgelegt. Daten werden zwischen einer Mobilstation (MS) und
einem Basisstationssubsystem (BSS) über die Luftschnittstelle normalerweise
unter Verwendung der so genannten „schaltungsvermittelten" Übertragungsbetriebsart übertragen,
bei der ein physikalischer Kanal, d.h. eine Folge von Zeitschlitzen
in regelmäßigen Abständen auf
einer oder mehreren Frequenzen, für die Dauer des Rufs reserviert
wird. Für
Sprachkommunikationen, bei denen der zu übertragende Informationsstrom
relativ kontinuierlich ist, ist die schaltungsvermittelte Übertragungsbetriebsart
angemessen effizient. Während
Datenrufen, z.B. Internet-Zugang, ist der Datenstrom jedoch unregelmäßig bzw.
stoßartig
(„bursty") und die langfristige
Reservierung eines physikalischen Kanals bei der schaltungsvermittelten
Betriebsart stellt eine unwirtschaftliche Nutzung der Luftschnittstelle
dar.
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In
Anbetracht dessen, dass der Bedarf für Datendienste bei digitalen
zellularen Telefonsystemen rasch ansteigt, wird momentan ein neuer
GSM-basierter Dienst, der als der Allgemeine Paketfunkdienst (GPRS)
bekannt ist, durch das Europäische
Telekommunikations-Standardisierungsinstitut (ETSI) standardisiert
und ist in Empfehlung GSM 03.60 in allgemeiner Weise definiert.
GPRS sieht die dynamische Zuweisung physikalischer Kanäle für eine Datenübertragung
vor. Das heißt,
dass ein physikalischer Kanal nur dann einer bestimmten Strecke
von MS zu BSS zugewiesen ist, wenn zu übertragende Daten vorhanden
sind. Die unnötige
Reservierung physikalischer Kanäle,
wenn keine zu übertragenden
Daten vorhanden sind, wird vermieden.
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GPRS
ist dafür
bestimmt, in Zusammenhang mit einer herkömmlichen schaltungsvermittelten GSM-Übertragung
zu arbeiten, um die Luftschnittstelle sowohl für Daten- als auch für Sprachkommunikationen effizient
zu nutzen. GPRS wird daher die grundlegende Kanalstruktur verwenden,
die für
GSM definiert ist. Bei GSM ist ein bestimmtes Frequenzband im Zeitbereich
in eine Aufeinanderfolge von Rahmen aufgeteilt, die als TDMA- („Time Division
Multiple Access":
Zeitmultiplex) Rahmen bekannt sind. Die Länge eines TDMA-Rahmens beträgt 4,615
ms. Jeder TDMA-Rahmen ist wiederum in acht aufeinander folgende
Schlitze gleicher Dauer aufgeteilt. Bei der herkömmlichen schaltungsvermittelten Übertragungsbetriebsart
wird, wenn ein Ruf eingeleitet wird, ein physikalischer Kanal für diesen
Ruf definiert, indem ein bestimmter Zeitschlitz (1 bis 8) in jedem
einer Aufeinanderfolge von TDMA-Rahmen reserviert wird. Zum Befördern von
Signalisierungsinformationen sind physikalische Kanäle in ähnlicher
Weise definiert.
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Mit
der Einführung
von GPRS wird ein „Verkehrskanal" zum Übertragen
von Daten durch dynamisch zugeordnete physikalische Kanäle entweder
für eine schaltungsvermittelte Übertragungsbetriebsart
oder für eine
paketvermittelte Übertragungsbetriebsart
erzeugt. Ist der Netzwerkbedarf für eine schaltungsvermittelte Übertragungsbetriebsart
hoch, kann eine große
Anzahl physikalischer Kanäle
für diese
Betriebsart reserviert werden. Ist andererseits der Bedarf für eine GPRS-Übertragung hoch, kann eine
große
Anzahl physikalischer Kanäle
für diese
Betriebsart reserviert werden. Zusätzlich kann ein paketvermittelter
Hochgeschwindigkeits-Übertragungskanal
bereitgestellt werden, indem einer einzigen MS in jedem einer Aufeinanderfolge
von TDMA-Rahmen zwei oder mehr Schlitze zugeordnet werden.
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Die
GPRS-Funkschnittstelle für
GSM-Phase 2+ (GSM 03.64) kann als eine Hierarchie logischer Schichten
mit spezifischen Funktionen modelliert werden, wobei die Mobilstation
(MS) und das Netzwerk identische Schichten aufweisen, die über die
MS/Netzwerk-Schnittstelle Um kommunizieren. Jede Schicht formatiert
von der benachbarten Schicht empfangene Daten, wobei empfangene
Daten von der untersten zu der höchsten
Schicht verlaufen und Daten zur Übertragung
von der obersten zur untersten Schicht verlaufen.
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Auf
der obersten Schicht in der MS befindet sich eine Anzahl von Paketdatenprotokoll-
(PDP) Instanzen. Bestimmte dieser PDP-Instanzen verwenden Punkt-zu-Punkt-Protokolle (PTPs),
die zum Senden von Paketdaten von einer MS zu einer anderen MS oder
von einer MS zu einem festen Endgerät angepasst sind. Beispiele
von PTP-Protokollen
sind IP (Internet-Protokoll) und X.25, die fähig sind, eine Schnittstelle
zu Benutzeranwendungen zu bilden. Es ist zu beachten, dass zwei
oder mehr der PDP-Instanzen
den gleichen PDP-Typ verwenden können.
Ebenfalls auf der obersten Schicht befinden sich andere GPRS-Endpunktprotokollinstanzen
wie etwa SMS und Signalisierung (L3M). Eine ähnliche Anordnung existiert
im Netzwerk und insbesondere am Versorgungs-GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN: „Serving
GPRS Support Node).
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Bestimmte
der Instanzen der obersten Schicht verwenden ein gemeinsames Teilnetzwerk-abhängiges Konvergenzprotokoll
(SNDCP: „Subnetwork
Dependent Convergence Protocol) B GSM 04.65 B, das, wie es sein
Name andeutet, die unterschiedlichen SNDCP-Benutzerdaten in eine
gemeinsame Form (SNDCP-Protokolldateneinheiten) umsetzt (oder „konvergiert"), die zur weiteren
Verarbeitung auf eine transparente Art und Weise geeignet ist. SNDCP-Einheiten
sind bis zu 1500 Oktette groß und
weisen ein Adressierungsfeld auf, das einen Netzwerkdienstzugangspunktbezeichner
(NSAPI: „Network
Service Access Point Identifier")
enthält,
der die Endpunktverbindung identifiziert bzw. kennzeichnet, d.h.
den SNDCP-Benutzer. Jeder MS kann unabhängig von den anderen MSs eine
Menge von NSAPIs zugeordnet werden. Diese Architektur bedeutet,
dass in der Zukunft neue PDPs und Relais- bzw. Weitergabestationen
entwickelt werden können,
die leicht in die bestehende GPRS-Architektur eingebunden werden
können.
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Jede
SNDCP- (oder andere GPRS-Endpunktprotokoll-) Einheit wird mittels
eines Logikstreckensteuerungs- (LLC: „Logical Link Control") Rahmens über die
Funkschnittstelle transportiert. Die LLC-Rahmen werden in der LLC-Schicht
(GSM 04.64) gestaltet und umfassen einen Nachrichtenkopfrahmen mit
Nummerierung und temporären
Adressierungsfeldern, ein Informationsfeld variabler Länge und
eine Rahmenprüfsequenz. Insbesondere
umfassen die Adressierungsfelder einen Dienstzugangspunktbezeichner
(SAPI), der zum Identifizieren bzw. Kennzeichnen eines speziellen
Verbindungsendpunkts (und seiner relativen Priorität sowie Dienstgüte (QoS: „Quality
of Service")) auf
der Netzwerkseite und der Benutzerseite der LLC-Schnittstelle verwendet
wird. Das SNDCP ist ein Verbindungsendpunkt. Andere Endpunkte umfassen
den Kurznachrichtendienst (SMS) und die Verwaltungsschicht (L3M).
Die LLC-Schicht formatiert von diesen unterschiedlichen Endpunktprotokollen
empfangene Daten. SAPIs werden dauerhaft zugewiesen und sind für alle MSs
gleich.
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Die
Funkstreckensteuerungs- (RLC: „Radio
Link Control") Schicht
definiert unter anderem die Vorgänge
zum Segmentieren und Wiederaufbauen von Logikstreckensteuerungsschicht-Protokolldateneinheiten (LLC-PDUs)
in RLC-Datenblöcke
und zur Neuübertragung
von nicht erfolgreich gelieferten RLC-Blöcken. Die Medienzugangssteuerungs-
(MAC: „Medium
Access Control")
Schicht arbeitet oberhalb der phys. Verbindungsschicht und definiert
die Vorgänge,
die es mehreren MSs ermöglichen,
sich ein gemeinsames Übertragungsmedium
zu teilen. Die MAC-Funktion vermittelt schiedsrichterlich zwischen
mehreren MSs, die versuchen, gleichzeitig zu übertragen, und stellt Kollisionsvermeidungs-,
Kollisionserfassungs- und Wiederherstellungsvorgänge bereit.
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Die
Schicht der physikalischen Verbindung (phys. Strecke) stellt einen
physikalischen Kanal zwischen der MS und dem Netzwerk bereit. Die
physikalische HF-Schicht (Phys. HF) spezifiziert unter anderem die
Trägerfrequenzen
und GSM-Funkkanalstrukturen,
die Modulation der GSM-Kanäle
und Sender-/Empfänger-Eigenschaften.
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Wird
eine MS in einem Netzwerk aktiv, ist es notwendig, exakt zu definieren,
wie Daten auf jeder der vorstehend beschriebenen Schichten zu verarbeiten
sind. Dieser Prozess beinhaltet auch ein Durchführen vorläufiger Verhandlungen zwischen
der MS und dem Netzwerk. Insbesondere werden Steuerparameter, die
als SNDCP- Austauschidentitäts- (XID)
Parameter bekannt sind, in einer XID-Parameterverhandlungsphase über die
jeweiligen LLC-Schichten zwischen den beiden Partner-SNDCP-Schichten
ausgetauscht. Eine Initialisierung einer XID-Verhandlung kann entweder
an der MS oder am Netzwerk erfolgen. Bei Empfang eines XID-Parameters
konfiguriert sich die Partnerinstanz entweder selbst gemäß diesem
Parameter oder führt
eine weitere Verhandlung mit der Benutzerinstanz durch. Das Feldformat
für die
SNDCP-XID-Parameter
ist gemäß TABELLE
I wie folgt gezeigt:
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Die
Komprimierung von Protokoll- und/oder Benutzerdaten wird auf der
SNDCP-Schicht optional durchgeführt
(wie es in GSM-Empfehlung 04.65 beschrieben ist). Daten werden zuerst
komprimiert und dann in Blöcke
unterteilt, bevor der SNDCP-Nachrichtenkopf hinzugefügt und die
SNDCP-Einheit aufgebaut
wird.
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Bei
der momentanen Empfehlung GSM 04.65 können für die Komprimierung von Protokolldaten
mehrere unterschiedliche Komprimierungsalgorithmen bereitgestellt
sein, während
zur Komprimierung von Benutzerarten nur ein einziger Komprimierungsalgorithmus
speziell betrachtet wird (obwohl Vorkehrungen für zukünftige Entwicklungen getroffen
sind, bei denen mehrere unterschiedliche Benutzerdaten-Komprimierungsalgorithmen
zur Verfügung
gestellt sind). Typischerweise wird die Entscheidung darüber, ob
eine Komprimierung zu verwenden ist, von der Benutzerschnittstellenanwendung
getroffen, die die Benutzerdaten erzeugt, die über einen der SNCDP-Benutzer
an die SNDCP-Schicht geliefert werden. Die Entscheidung wird der
SNDCP-Schicht bekannt gemacht. Eine Komprimierung kann jedoch nur
verwendet werden, sofern diese an beiden Partner-SNDCP-Schichten
verfügbar
ist.
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Während der
SNDCP-XID-Parameterverhandlungen können durch den Austausch von
XID-Parametern eine oder mehrere Protokoll-Komprimierungs-/Dekomprimierungsinstanzen
definiert und an den beiden Partner-SNDCP-Schichten identifiziert
werden. Gleichermaßen
kann durch den Austausch von anderen XID-Parametern eine Benutzerdaten-Komprimierungs-/Dekomprimierungsinstanz
(oder mehrere derartige Instanzen) definiert werden. GSM-Empfehlung
04.65 schlägt
zu diesem Zweck die folgende XID-Nachricht vor, wie sie gemäß TABELLE
II gezeigt ist:
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Gemäß TABELLE
II identifiziert Oktett 1 einen bestimmten Algorithmus, während Oktett
2 die Anzahl von Oktetten festlegt, die in der XID-Nachricht folgen.
Die folgenden Oktette definieren Parameter des gewählten Algorithmus
wie etwa die Länge
eines zu verwendenden Codebuchs oder die Länge des in einem Codebuch zu
verwendenden Codeworts.
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Wie
bereits beschrieben wurde werden PDP-Kontextdaten in der SNDCP-Schicht
in SNDCP-Einheiten aufgebaut bzw. zusammengestellt. Die SNDCP-Schicht
fügt an
jede Einheit eine PCOMP- („Protocol
control information COMPression":
Protokollsteuerinformationskomprimierung) Marke und eine DCOMP-
(„Data COMPression": Datenkomprimierung)
Marke an, die einen zugeordneten Wert festlegen. Der PCOMP- und
der DCOMP-Wert definieren für
jedes Datenpaket ein ausgehandeltes Komprimierungsprotokoll. Insbesondere kennzeichnen
sie, ob die in dieser Einheit enthaltenen Protokollsteuerinformationen
und Benutzerdaten komprimiert wurden oder nicht, und wenn ja, welcher
Algorithmus verwendet wurde. Bei Empfang jeder Einheit kann die
empfangende SNDCP-Schicht bestimmen, ob die PDP-Kontextdaten dekomprimiert werden müssen oder
nicht, und wenn ja, welche Dekomprimierungsalgorithmen verwendet
werden müssen,
bevor die Daten an die passende Instanz (die durch den in der empfangenen
SNDCP-Einheit enthaltenen NSAPI identifiert wird) geleitet werden.
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Gemäß Abschnitt
6.5.1.1.5 von 3GPP TS 04.65 V8.1.0 GPRS MS-SGSN SNDCP (2000-09)
werden einem Komprimierungsalgorithmus basierend auf der Verhandlung
der XID-Parameter für
eine Protokollsteuerinformationskomprimierung ein oder mehrere PCOMP-Werte
dynamisch zugeordnet. Jeder der zugeordneten PCOMP-Werte bezeichnet
einen komprimierten Rahmentyp von diesem Komprimierungsalgorithmus.
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Die
Zuordnung der PCOMP-Werte folgt den folgenden allgemeinen Vorschriften:
- – PCOMP
soll eine Ganzzahl von 0 bis 15 sein.
- – PCOMP-Wert
0 ist dauerhaft für
keine Komprimierung reserviert.
- – PCOMP
soll unabhängig
von jedem der SAPIs zugeordnet werden.
- – Ein
zugeordneter PCOMP-Wert gilt für
alle NSAPIs, die auf den gleichen SAPI abgebildet werden.
- – PCOMP-Werte
sollen Komprimierungsalgorithmen, nicht Komprimierungsinstanzen
zugeordnet werden (d.h. der(die) gleiche(n) PCOMP-Wert(e) soll(en)
von unterschiedlichen Komprimierungsinstanzen an dem gleichen SAPI
verwendet werden, der den gleichen Komprimierungsalgorithmus verwendet).
- – Ein
PCOMP-Wert soll sich in einem der drei Zustände befinden: nicht zugeordnet,
ausgewählt
oder zugeordnet.
- – Ist
eine neue Komprimierungsinstanz aufzustellen und wurden dem entsprechenden
Komprimierungsalgorithmus noch keine PCOMP-Werte zugeordnet, soll
die passende Anzahl nicht zugeordneter PCOMP-Werte ausgewählt werden.
Sind nicht genügend
nicht zugeordnete PCOMP-Werte übrig,
soll die Komprimierungsinstanz nicht aufgestellt werden.
- – Ein
ausgewählter
PCOMP-Wert soll in den Zustand „zugeordnet" kommen, falls die
entsprechende aufgestellte Komprimierungsinstanz als Folge der XID-Verhandlung
erzeugt wird, andernfalls soll er in den Zustand „nicht
zugeordnet" kommen.
- – Ein
zugeordneter PCOMP-Wert soll in den Zustand „nicht zugeordnet" kommen, wenn der
entsprechende Komprimierungsalgorithmus von keiner Komprimierungsinstanz
mehr verwendet wird, oder bei Empfang des LL-RESET-Hinweisprimitivs.
- – Im
Fall einer Kollision (siehe Abschnitt 6.2.1.4) soll die Bearbeitung
von PCOMP-Werten in Übereinstimmung
mit Abschnitt 6.5.1.1.3 erfolgen.
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Beim Übermitteln
von Daten wird der komprimierte Rahmentyp für eine N-PDU im PCOMP-Feld
des SNDCP-Nachrichtenkopfes
der ersten zu der N-PDU gehörenden
SNPDU transportiert. Zum Komprimieren einer N-PDU kann jeder erfolgreich
ausgehandelte Algorithmus verwendet werden.
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Eine
Benutzerdatenkomprimierung ist wie eine Protokollsteuerinformationskomprimierung
ein optionales SNDCP-Merkmal. Das Datenkomprimierungsfeldformat
für eine
SNDCP-XID-Verhandlung ist ähnlich dem
Feldformat für
eine Protokollsteuerinformationskomprimierung. Das Feldformat für die SNDCP-XID-Parameter,
wie es gemäß TABELLE
I und TABELLE II gezeigt ist, wird sowohl auf PCOMP als auch auf
DCOMP angewandt. Die Zuordnung von DCOMP-Werten folgt den Vorschriften
für die
Zuordnung von PCOMP-Werten in Abschnitt 6.5.1.1.5 von 3GPP TS 04.65,
wie vorstehend beschrieben.
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Zur
Komprimierung von Daten (sowohl von Protokoll- als auch von Benutzerdaten)
in der SNDCP-Schicht geeignete Komprimierungsalgorithmen umfassen
Algorithmen, die auf der Erzeugung eines Codebuchs beruhen, in dem
eine Menge von Codes mittels jeweiliger Vektoren identifiziert wird.
Für jedes
Datensegment wird das Codebuch durchsucht, um den am besten passenden
Code zu finden. Der Vektor wird dann an die Partnerinstanz übertragen,
die ein identisches Codebuch enthält, das unter Verwendung des
Vektors durchsucht wird, um den ursprünglichen Code wiederherzustellen.
Um die Effizienz des Komprimierungsprozesses für die zu komprimierenden Daten
zu optimieren, wird das Codebuch unter Verwendung der empfangenen
Daten dynamisch aktualisiert. Wo der gleiche Komprimierungsalgorithmus
von zwei oder mehr PDP-Instanzen
verwendet, teilen sich diese Instanzen das gleiche Codebuch.
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Es
sollte beachtet werden, dass eine nützliche Erörterung einer Nachrichtenkopfkomprimierung
in dem Artikel „Low-loss TCP/IP header
compression for wireless networks" von Degermark et al. auf Seiten 375 bis
387 der Zeitschrift „Wireless
Networks" (1997)
zu finden ist. Degermarks Arbeit stellt Nachrichtenkopfkomprimierungsschema
bereit und stellt auch hilfreiche allgemeine Hintergrundinformationen über Komprimierung bereit.
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Bei
einem Universellen Mobiltelekommunikationssystem (UMTS) ist Paketverkehr ähnlich zu
GPRS und die Paketdaten von UMTS sind eine Entwicklung derjenigen
von GPRS. Wie bei GPRS ist die Luftschnittstelle bei UMTS ein Bandbreite-begrenztes
Medium. Es besteht ein Erfordernis, ein Verfahren und ein System zum
Optimieren des Paketverkehrs bereitzustellen, um die Datenrate (Verwaltungsdaten
bzw. Overhead) auf der Luftschnittstelle zu verringern. Außerdem ist
es vorteilhaft und wünschenswert,
ein Verfahren und ein System zum Optimieren des Paketverkehrs in
Anbetracht der potentiellen Erfordernisse für eine zukünftige Entwicklung bereitzustellen.
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Kurzfassung
der Erfindung
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Es
ist ein primäres
Ziel der Erfindung, die Nachrichtenkopf-Verwaltungsdaten auf der
Luftschnittstelle eines Mobilfunknetzwerks zu reduzieren. Bei GPRS
setzen momentane Optimierungsverfahren voraus, dass SNDCP ein 4
Bits langes Informationsfeld bietet, um die PCOMP-Marke zum Identifizieren
des Nachrichtenkopf-Komprimierungsalgorithmustyps
und des Pakettyps anzufügen.
Auf die unterschiedlichen Komprimierungsverfahren, die für SNDCP-XID-Verhandlungen
verfügbar
sind, wird hierin als PCOMP-Werte Bezug genommen. Zum Beispiel gibt
es zwei Algorithmustypen oder Komprimierungsverfahren, die momentan
für eine TCP/IP- Nachrichtenkopfkomprimierung
spezifiziert sind. Gemäß RFC1144
sind dem Nachrichtenkopf-Komprimierungsalgorithmus
zwei PCOMP-Werte zugeordnet: PCOMP1 und PCOMP2 enthalten den PCOMP-Wert für den Rahmentyp „TCP unkomprimiert" bzw. „TCP komprimiert". Der PCOMP-Wert
0 wird für
den Rahmentyp „Typ
IP" verwendet. In
RFC2507 wird der PCOMP-Wert 0 für
reguläre
IPv4- und IPv6-Pakete verwendet und die anderen fünf PCOMP-Werte
sind bestimmt für
die Rahmentypen „voller
Nachrichtenkopf", „TCP komprimiert", „TCP-Nicht-Daten
komprimiert", „Nicht-TCP
komprimiert" und „Kontextzustand". Da das 4-Bit-PCOMP-Informationsfeld
verwendet wird, um sieben DCOMP-Werte zu identifizieren, besteht
zusätzlicher
Raum für
acht weitere Werte. Gleichermaßen
wird ein 4 Bits langes Informationsfeld zum Anfügen einer ähnlichen DCOMP-Marke verwendet,
um unterschiedliche DCOMP-Werte in Bezug auf eine Datenkomprimierung
zu identifizieren, aber nur ein DCOMP-Wert (z.B. V42Bis) ist momentan zugeordnet.
Dementsprechend besteht im reservierten DCOMP-Identifikationsfeld zusätzlicher
Raum für
vierzehn weitere Werte. Daher sind bei GPRS momentan insgesamt 8
Bit reserviert und in diesen reservierten Informationsfeldern sind
zweiundzwanzig nicht verwendete Werte vorhanden. Da es möglich ist,
fünfzehn
kombinierte Werte zu verwenden, um die Kombinationen aller sieben
PCOMP-Werte und eines DCOMP-Werts zu identifizieren, können 4 Bits
in den Nachrichtenkopf-Verwaltungsdaten eingespart werden, falls
das DCOMP-Identifikationsfeld und das PCOMP-Feld in ein einziges
Identifikationsfeld kombiniert werden. Außerdem können weitere Bits eingespart werden,
falls drei oder mehr separate Informationsfelder vorhanden sind,
die in ein kombiniertes Informationsfeld einzubinden sind.
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Die
Erfindung kombiniert zwei oder mehr separate Informationsfelder
in ein kombiniertes Informationsfeld, das hierin als das OPTimierungsinformationsfeld
oder OPT-Feld bezeichnet
wird, um den Komprimierungsalgorithmus und weitere für die übertragenen
Daten relevanten Verarbeitungsinformationen zu kennzeichnen. Das
OPT-Feld ist derart variabel, dass eine maximale Feldlänge verwendet
wird, um alle möglichen Feldwerte
und die Kombinationen dieser bereitzustellen, während für die typischen und üblichen
Feldwerte eine minimale/normale Feldlänge verwendet wird. Damit kann
der nicht verwendete Teil der separaten Informationsfelder verringert
oder beseitigt werden.
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Um
das vorstehend erwähnte
Ziel zu erreichen, ist der erste Aspekt der Erfindung ein Verfahren
zum Betreiben eines Mobilfunknetzwerks in einer paketvermittelten
Betriebsart, in der ein erster Index und ein zweiter Index separat
verwendet werden, um Identifikationswerte in Bezug auf eine Codierung
von Daten zur Übertragung
festzulegen, um es einem Empfangsende zu ermöglichen, empfangene Daten gemäß den Identifikationswerten
zu decodieren. Das Verfahren weist die Schritte auf:
Bereitstellen
eines dritten Index, der zumindest aus dem ersten Index und dem
zweiten Index hergeleitet wird; und
Bereitstellen eines Informationsfelds
in den übertragenen
Daten, um den dritten Index an das Empfangsende zu transportieren.
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Bei
diesem Verfahren werden zumindest der erste Index und der zweite
Index kombiniert, um den dritten Index auf eine rekursive Art und
Weise zu bilden, die zusätzlich
zum ersten Index und zum zweiten Index auf eine beliebige Anzahl
von Indizes anwendbar sein kann. Auch sind der erste Index und der
zweite Index aus dem dritten Index herleitbar.
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Insbesondere
wenn die übertragenen
Daten Protokolldaten und Benutzerdaten umfassen, umfasst der erste
Index einen ersten Identifikationswert im Bezug auf eine Komprimierung
der Protokolldaten und umfasst der zweite Index einen zweiten Identifikationswert
in Bezug auf eine Komprimierung der Benutzerdaten.
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Es
ist möglich,
dass der erste Index auf eine erste Anzahl von Werten hinweist,
der zweite Index auf eine zweite Anzahl von Werten hinweist und
der dritte Index auf eine dritte Anzahl von Werten hinweist, die eine
Funktion der ersten Anzahl von Werten und der zweiten Anzahl von
Werten ist, und wobei das Informationsfeld eine Länge aufweist,
die gemäß der dritten
Anzahl von Werten variabel ist.
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Es
ist möglich,
dass der erste Identifikationswert auf einen Komprimierungsalgorithmustyp
und einen Pakettyp der Protokolldaten hinweist.
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Es
ist möglich,
dass der zweite Identifikationswert auf einen Komprimierungsalgorithmustyp
und den Pakettyp der Benutzerdaten hinweist.
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Es
ist möglich,
dass der dritte Index, wenn zum Festlegen weiterer Identifikationswerte
in Bezug auf die Codierung der übertragenen
Daten mindestens ein weiterer Index verwendet wird, der sich von
dem ersten Index und dem zweiten Index unterscheidet, zusätzlich für den weiteren
Index repräsentativ
ist und das Informationsfeld zum Transportieren des weiteren Index
an das Empfangsende erweiterbar ist.
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Der
zweite Aspekt der Erfindung ist ein System zum Betreiben eines Mobilfunknetzwerks
in einer paketvermittelten Betriebsart, in der ein erster Index
und ein zweiter Index separat verwendet werden, um Identifikationswerte
in Bezug auf eine Codierung von Daten zur Übertragung festzulegen, um
es einem Empfangsende zu ermöglichen,
die Daten gemäß den Identifikationswerten
zu decodieren. Das System umfasst einen Mechanismus zum Bereitstellen
eines dritten Index, der für
den ersten Index und den zweiten Index repräsentativ ist, sowie zum Bereitstellen
eines Signals, das auf den dritten Index hinweist, und einen Mechanismus zum
Bereitstellen eines Informationsfelds in den übertragenen Daten, um den dritten
Index aufzunehmen.
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Es
ist möglich,
dass der dritte Index, wenn zum Festlegen weiterer Identifikationswerte
in Bezug auf die Codierung der übertragenen
Daten ein vierter Index verwendet wird, der sich von dem ersten
Index und dem zweiten Index unterscheidet, zusätzlich für den vierten Index repräsentativ
ist und das Informationsfeld zum Transportieren des vierten Index
an das Empfangsende erweiterbar ist.
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Die
Erfindung wird beim Lesen der Beschreibung in Zusammenhang mit 1 bis 5 ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein PDU-Format für
SNDCP-Daten gemäß dem Stand
der Technik.
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2 zeigt
ein PDU-Format für
PDCP-Daten gemäß der Erfindung.
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3 zeigt
eine Tabelle, die die Identifikationswerte des kombinierten Informationsfelds
veranschaulicht, das die Identifikationswerte des PCOMP- und des
DCOMP-Felds darstellt.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel dafür veranschaulicht, wie die
OPT-Werte definiert werden.
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5 zeigt
ein Blockschaltbild, das ein System zum Implementieren des OPT-Felds
gemäß der Erfindung
veranschaulicht.
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Beste Art
zum Ausführen
der Erfindung
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Die
Nachrichtenkopfstrukturen eines PDU-Formats für SNDCP- (SNDCP = „Subnetwork
Dependent Convergence Protocol":
Teilnetzwerk-abhängiges
Konvergenzprotokoll (GPRS)) Daten gemäß dem Stand der Technik ist
gemäß 1 gezeigt.
Die PDU-Parameter der SNDCP-Daten sind wie folgt definiert:
Datenkomprimierungs-Codierung
(DCOMP):
- 0 = keine Komprimierung
- 1–14
= Punkte zum dynamisch ausgehandelten Daten-Komprimierungsbezeichner (siehe Abschnitt
6.6 von TS 101297 (GSM 04.65) GPRS MS-SGSN SNDCP).
- 15 = reserviert für
zukünftige
Erweiterungen.
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Eine
SN-PDU mit einem nicht zugewiesenen DCOMP-Wert wird von der empfangenden
SNDCP-Instanz ohne Fehlermeldung ignoriert.
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Protokollsteuerinformationskomprimierungs-Codierung
(PCOMP):
- 0 = keine Komprimierung
- 1–14
= Punkte zum dynamisch ausgehandelten Protokollsteuerinformations-Komprimierungsbezeichner
(siehe Abschnitt 6.5).
- 15 = reserviert für
zukünftige
Erweiterungen.
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Eine
SN-PDU mit einem nicht zugewiesenen PCOMP-Wert soll von der empfangenden
SNDCP-Instanz ohne Fehlermeldung ignoriert werden.
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X
= freies bzw. Reservebit; F = Erstsegmenthinweisbit; T = SN-PDU-Typ;
M = Zusatzbit, das zu verwenden ist, um das letzte Segment einer
N-PDU zu bezeichnen.
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Gemäß der Erfindung
wird ein generisches bzw. allgemeines OPT-Informationsfeld eingeführt. Um
einen Vorteil bezüglich
der Verwaltungsdaten bzw. des Overheads im Vergleich zu GPRS zu
erlangen, sollte die Länge
des OPT-Felds kleiner
sein als die Gesamtlänge
der festen Informationsfelder von GPRS. Die tatsächliche Länge des OPT-Felds kann willkürlich definiert
werden, aber eine momentane Schätzung
besteht darin, dass es 4 Bits lang sein sollte, wie es gemäß 2 gezeigt
ist. 2 veranschaulicht ein Beispiel der Nachrichtenkopfstrukturen
eines PDU-Formats für
PDCP-(„Packet
Data Convergence Protocol":
Paketdatenkonvergenzprotokoll
(UMTS)) Daten gemäß der Erfindung.
Die PDU-Parameter der PDCP-Daten sind wie folgt definiert:
– O-Bit,
OPT und OPT-Erweiterung:
Der OPT-Feldwert definiert einen verwendeten
Optimierungsalgorithmus und einen Pakettyp beim PDCP. Das O-Bit
gibt an, ob eine OPT-Erweiterung verwendet wird. Ein Optimierungsalgorithmus
kann eine bestimmte Menge von Werten aus dem OPT-Feldwertraum reservieren,
z.B. für
unterschiedliche Pakettypen. Ein Empfang von PDCP führt gemäß dem OPT-Feldwert
einen entgegengesetzten Arbeitsvorgang (z.B. Nachrichtenkopfdekomprimierung)
durch. Es besteht kein festes Verhältnis zwischen OPT-Feldwert und verwendetem
Optimierungs-/Pakettyp, sondern OPT-Feldwerte werden bei der XID-Verhandlung
dynamisch definiert.
– freies
bzw. Reservebit (X):
X soll auf 0 gesetzt sein. Falls ein Empfang
erfolgt, wobei das freie bzw. Reservebit auf 1 gesetzt ist, soll
das Feld ohne Fehlermeldung ignoriert werden.
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Mit
der OPT-Erweiterung reserviert jeder im OPT-Feld festgelegte Algorithmus
seine eigenen Bezeichner, wie sie gemäß dem DCOMP- und dem PCOMP-Wert
zugeordnet sind. Sobald die Bezeichner zugewiesen sind, werden die
OPT-Werte aus diesen
Bezeichnern erzeugt, wie es gemäß 4 gezeigt
ist. Während
des SNDCP-XID-Verhandlungsprozesses
oder des LLC-XID-Verhandlungsprozesses
werden statt der ursprünglichen
DCOMP- und PCOMP-Werte nur die erzeugten OPT-Werte vom Absender
zum Empfänger
gesendet, wie es gemäß 5 gezeigt
ist. Bei Empfang können
die OPT-Werte in die ursprünglichen
DCOMP- und PCOMP-Werte entschlüsselt
werden.
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Die
Nachrichtenkopfstrukturen, wie sie gemäß 2 gezeigt
sind, verwenden 4 Bits zum Identifizieren der OPT-Werte in dem kombinierten
Informationsfeld. Falls jedoch 4 Bits nicht ausreichend sind, weil
mehrere Optimierungs-/Algorithmustypen verwendet werden, ist es
möglich,
dieses OPT-Feld zu erweitern. Eine Schätzung besteht darin, dass das
Erweiterungsfeld 8 Bits lang sein sollte, so dass die maximale Gesamtlänge 12 Bits
(4096 Werte) sein sollte, wie es gemäß 2 gezeigt
ist. Es sollte beachtet werden, dass eine Erweiterung nur dann verwendet
wird, wenn es erforderlich ist. Da das OPT-Feld erweiterbar ist,
ist es nicht notwendig, die gesamte Nachrichtenkopfstruktur zu modifizieren,
um das dritte Informationsfeld für
einige neue Optimierungsverfahren hinzuzufügen. Wird die Erweiterbarkeit
des OPT-Felds berücksichtigt,
könnte
das OPT-Feld mehr Bits verwenden als die momentane GPRS-Anforderung
(OPT = 12, GPRS = 8). Die durchschnittliche oder normalerweise benötigte Größe des OPT-Felds
ist jedoch geringer als bei einem Ansatz vom GPRS-Typ. Es können auch
Identifikationswerte dynamisch zwischen unterschiedlichen Optimierungsverfahren
verteilt werden und es würde
keine Situation auftreten, bei der einem Optimierungsverfahren Werte
fehlen und ein anderes eine Fülle
dieser aufweist.
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Gemäß der Erfindung
ist die Anzahl unterschiedlicher Optimierungsverfahren, die in das
OPT-Feld zu kombinieren sind, nicht begrenzt. Daher würde eine
Einführung
eines neuen Optimierungsverfahrens kein Nach- bzw. Umarbeiten der
Nachrichtenkopfstruktur bedingen. Es wird bemerkt, dass bei UMTS
(in der ersten Phase) momentan nur Nachrichtenkopfkomprimierung
unterstützt
wird. Mit dem erweiterbaren OPT-Feld würde ein Hinzufügen von
Datenkomprimierung später
keine Probleme verursachen. Es sollte jedoch beachtet werden, dass
eine Zuweisung jedes Bezeichners (PCOMP, DCOMP, usw.) auf eine solche
Art und Weise durchgeführt
werden sollte, dass die Kombination der Bezeichnerwerte nicht die
maximalen OPT-Werte überschreitet
(wobei die maximale Anzahl von OPT-Werten mit einem 12 Bit-OPT-Feld
4095beträgt).
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Die
OPT-Werte können
Algorithmen und ihren Paketen auf viele unterschiedliche Weisen
zugeordnet werden. Das Folgende ist ein Beispiel. Bei GPRS werden
Identifikationswerte, zum Beispiel PCOMP-Werte, in einer Reihenfolge
angeführt,
wenn sie ausgehandelt werden. Der erste ausgehandelte Algorithmus
erhält
Werte 1 bis n (n = Anzahl von PCOMP-Werten, die der jeweilige Nachrichtenkopf-Komprimierungsalgorithmus
benötigt,
zum Beispiel einen für
jeden Pakettyp). Der nächste
Algorithmus erhält
Werte n+1 bis m, und so weiter. Dieses Verfahren ist jedoch nicht
für das
OPT-Feld anwendbar, weil bei Verwendung von mehr als einem Optimierungsverfahren
Kombinationen von Algorithmustypen berücksichtigt werden müssen, die
bei unterschiedlichen Optimierungsverfahren verwendet werden. Mit
anderen Worten können
der Nachrichtenkopf und die Daten für ein bestimmtes Paket mit
bestimmten Algorithmen gleichzeitig komprimiert werden (wobei nur
ein Algorithmustyp pro Optimierungsverfahren für das gleiche Paket verwendet
werden kann).
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Die
Erweiterung des OPT-Felds sollte nur bei Bedarf verwendet werden.
Ist das grundlegende OPT-Feld zum Beispiel 4 Bits lang, können nur
15 Werte verwendet werden (Wert 0 ist für keine Optimierung reserviert).
Im Fall, dass mehr als 15 Werte verwendet werden (zum Beispiel Werte
1 bis 30), sollte eine Optimierungserweiterung verwendet werden,
um die Länge
des OPT-Felds auf 5 Bits zu erhöhen.
Es ist jedoch nicht vorteilhaft, die Erweiterung für jedes
Paket zu verwenden, sondern zum Beispiel nur für diejenigen Pakete, die einen
Identifikationswert größer als
15 tragen. In dieser Hinsicht ist keine Erweiterung notwendig, falls nur
Werte 1 bis 15 ausgehandelt sind. Eine Erweiterung wird jedoch verwendet,
wenn auch zusätzliche
Werte 16 bis 30 ausgehandelt sind. Daher ist es vorteilhaft, dass
die am häufigsten
verwendeten Werte (z.B. Algorithmustypen) die kleinsten Identifikationswerte
für sich
zugeordnet haben sollten, damit die Verwendung einer OPT-Feld-Erweiterung
minimiert wird.
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Es
gibt viele Arten, die OPT-Werte für das OPT-Feld zuzuordnen,
das zwei oder mehr unterschiedliche Informationsfelder kombiniert.
Das Folgende ist ein Beispiel, wie es gemacht werden kann:
- – Zuerst
werden Identifikationswerte für
jedes Optimierungsverfahren auf die gleiche Art und Weise wie bei GPRS
zugeordnet (z.B. PCOMP, DCOMP).
- – Dann
werden aus diesen Optimierungs-spezifischen Identifikationswerten
mittels „rekursiver" Schleifen OPT-Werte definiert,
wobei jede Schleife ein Optimierungsverfahren darstellt.
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Das
folgende Beispiel veranschaulicht die Zuordnung von OPT-Werten mit
der Kombination von zwei Optimierungsverfahren (DCOMP und PCOMP).
Diese rekursiven Schleifen bilden eine Tabelle, die die OPT-Werte
für „Codierung" und „Decodierung" auflistet, wie es
gemäß 3 gezeigt
ist. Die gemäß 3 gezeigte
Tabelle kann unter Verwendung der rekursiven Schleife erzeugt werden,
wie es bei dem nachstehenden Beispielcode veranschaulicht ist. Gemäß 3 sind
die PCOMP-Werte in der letzten Spalte die Werte von PCOMP_Arr[OPT]
und die DCOMP-Werte in der zweiten Spalte sind die Werte von DCOMP_Arr[OPT].
Die zugeordneten OPT-Werte in der ersten Spalte sind die Werte von
OPT_Arr[PCOMP][DCOMP].
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Eine
allgemeinere rekursive Schleife ist gemäß 4 dargestellt,
wobei N Optimierungsverfahren kombiniert werden. Bei dem vorstehend
gezeigten Beispielcode gilt N = 2.
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Beim
Senden eines Pakets an das Empfangsende wird die OPT_Arr-Tabelle
verwendet, um den „codierten" OPT-Wert des Pakets
zu identifizieren. Beim Empfangen des Pakets werden DCOMP_Arr und PCOMP_Arr
verwendet, um die tatsächlichen
PCOMP- und DCOMP-Werte der „Decodierung" zu identifizieren.
Bei diesem Beispiel werden das PCOMP-Informationsfeld und das DCOMP-Informationsfeld
als Indizes verwendet, die bei dem gemäß 4 gezeigtem
Ablaufdiagram Param1 und Param2 entsprechen. Die Anzahl von Werten
im PCOMP-Informationsfeld und die Anzahl von Werten im DCOMP-Feld
sind entsprechend den Parametern MaxWertVonParam1 und MaxWertVonParam2
gemäß 4.
MaxWertVonParam1 und MaxWertVonParam2 bestimmen die Dimensionen
der OPT_Arr-Tabelle. Bei dieser speziellen rekursiven Schleife wurden
PCOMP Werte von 0 bis 3 zugeordnet (PCOMP_Max = 3) und wurden DCOMP
Werte von 0 bis 2 zugeordnet (DCOMP_Max = 2). Die OPT-Werte sind
Indizes für
die gemäß 2 und 3 gezeigten Tabellen.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagram, das ein Verfahren zum Erzeugen von OPT-Werten
unter Verwendung einer rekursiven Schleife veranschaulicht, um N
separate Informationsfelder in ein OPT-Feld zu kombinieren. Wie
gezeigt wird die Zuordnung der OPT-Indizes als rekursive Schleife 10 durchgeführt. Wenn
die Schleife begonnen wird, wird die Variable KeinParam in Schritt 12 auf
N gesetzt, wobei N die Anzahl unterschiedlicher Parameter in unterschiedlichen
Informationsfeldern ist, wie etwa NSAPI, PCOMP und DCOMP, die in
das OPT-Feld zu kombinieren sind. Die rekursive Schleife 10 wird
in Schritt 14 initialisiert, wobei alle Variablen (Parameter)
einschließlich
OPT, Param1, Param2,..., ParamN alle auf 0 gesetzt werden. In Schritt 16 wird
eine Tabelle zur Codierung und Decodierung von OPT-Parametern eingerichtet,
die ähnlich
zu der gemäß 1 gezeigten
ist. Die Inhalte der Tabelle werden in jeder Schleife mit einem
OPT-Parameter aufgefüllt.
In Schritt 18 wird der Wert von Param1 gegenüber MaxWertVonParam1 überprüft. Es sollte
beachtet werden, dass die Schleife unter der Annahme ausgelegt ist,
dass jedes Informationsfeld X eine Anzahl von Parametern aufweist, die
sich von 0 bis zu einem beliebigen positiven Ganzzahlenwert erstreckt,
der als MaxWertVonParamX definiert ist. Wie gemäß 3 gezeigt
weist das DCOMP-Informationsfeld zum Beispiel 3 Parameter auf (0,
1 und 2) und die entsprechende Variable MaxWertVonParamX ist daher
3. Gleichermaßen
ist die Variable MaxWertVonParamX für das PCOMP-Informationsfeld 4 (0,
1, 2 und 3). Ist Param1 kleiner als MaxWertVonParam1, wird Param1
in Schritt 20 um 1 erhöht,
so dass in Schritt 22 ein neuer OPT-Wert zugeordnet werden
kann. Hat Param1 seinen Maximalwert erreicht, wird der Wert von
Param1 in Schritt 24 gegenüber MaxWertVonParam2 überprüft. Ist
Param2 kleiner als MaxWertVonParam2, wird Param2 in Schritt 26 um
1 erhöht,
so dass in Schritt 22 ein neuer OPT-Wert zugeordnet werden
kann. Hat Param2 seinen Maximalwert erreicht, wird der Wert von Param3
gegenüber
MaxWertVonParam3 überprüft (was
nicht gezeigt ist), und so weiter. Hat Param(N-1) seinen Maximalwert
erreicht, wird der Wert von ParamN in Schritt 38 gegenüber MaxWertVonParamN überprüft. Ist
ParamN kleiner als MaxWertVonParamN, wird ParamN in Schritt 40 um
1 erhöht,
so dass in Schritt 22 ein neuer OPT-Wert zugeordnet werden
kann. Andernfalls wird die Schleife in Schritt 50 beendet.
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Gemäß 3 gibt
es zwei unterschiedliche Indizes, die das DCOMP- und das PCOMP-Informationsfeld
darstellen. Jeder Index weist eine Anzahl von Werten auf. Der DCOMP- Index weist 3 Werte
auf und der PCOMP-Index weist 4 Werte auf. Daher ist die optimale
Länge des
OPT-Felds, wie es gemäß 3 dargestellt ist,
gleich 12 (3 mal 4), was ausreichend ist, um den maximalen OPT-Wert
von 0 bis 11 zu tragen. Sind im Allgemeinen N unterschiedliche Informationsfelder
vorhanden, kann die Anzahl von Werten von Index1 durch #_Werte_von_Index1
bezeichnet werden, kann die Anzahl von Werten von Index1 durch #_Werte_von_Index1 bezeichnet
werden,..., und wird die Anzahl von Werten von IndexN durch #_Werte_von_IndexN
bezeichnet. Dementsprechend erstrecken sich die OPT-Werte von 0
bis X. Die Anzahl von Bits, die für ein OPT-Feld ausreichend
sind, um X OPT-Werte zu tragen, ist gegeben durch M, wobei 2M = X gilt. Gilt zum Beispiel N=3, #_Werte_von_Index1
=5, #_Werte_von_Index2 =9 und #_Werte_von_Index3 =11, gilt X=5×9×11=495.
Dies bedeutet, dass sich die OPT-Werte von 0 bis 495 erstrecken.
In diesem Fall sollte die Länge
des OPT-Felds 9 Bits betragen, oder M=9, wobei gilt 29 =
512. Werden separate Felder verwendet, um die Codierungsinformationen
zu kennzeichnen, wären
11 Bits notwendig.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung eines Systems 100 zum Implementieren
des OPT-Felds bei einem typischen LLC-XID-Verhandlungsvorgang. Das
gleiche System kann jedoch für
einen XID-Verhandlungsprozess des Teilnetzwerk-abhängigen Konvergenzprotokolls
(SNDCP) verwendet werden. Wie gemäß 5 gezeigt
umfasst das SNDCP 120 auf der Absenderseite 110 einen
Mechanismus 130, der zum Kombinieren separater Informationsfelder
wie etwa des PCOMP-Felds 132 und des DCOMP-Felds 134 in
ein OPT-Feld 136 fähig
ist. Auf der Empfängerseite 140 umfasst
das SNDCP 150 einen Mechanismus 160, der fähig ist,
das kombinierte OPT-Feld 162, wie es von der Empfängerseite 140 während einer
XID-Verhandlung erhalten wird, in separate Informationsfelder wie
etwa das PCOMP- Feld 164 und
das DCOMP-Feld 166 zu trennen. Der XID-Austauschvorgang ist im Stand der Technik
wohl bekannt.
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Obwohl
die Erfindung im Hinblick auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
dieser beschrieben wurde, wird es für einen Fachmann selbstverständlich sein,
dass die vorstehenden und verschiedene andere Änderungen, Weglassungen und
Abweichungen bei der Ausgestaltung und den Einzelheiten dieser gemacht
werden können,
ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen.