FI112014B - Tiedonsiirtoresurssien varaus pakettivälitteisessä tiedonsiirrossa - Google Patents

Description

) 112014

Tiedonsiirtoresurssien varaus pakettivälitteisessä tiedonsiirrossa

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy tiedonsiirtoresurssien varaamiseen pakettivälittei-5 sessä tiedonsiirrossa ja erityisesti radiorajapinnan resurssien optimointiin langattomassa pakettivälitteisessä tiedonsiirrossa.

Ns. kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmissä, joista käytetään ainakin nimityksiä UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) ja IMT-2000 (International Mobile Telephone System), tullaan tarjoamaan piiri-10 kytkentäisten, tyypillisesti puhepalveluiden lisäksi myös pakettivälitteisiä palveluita esimerkiksi GSM-järjestelmään suunnitellun pakettiradioverkon GPRS:n (General Packet Radio Service) tapaan. Pakettivälitteinen tiedonsiirto mahdollistaa erilaisten datapalveluiden käyttämisen matkaviestimen avulla ja toisaalta matkaviestinjärjestelmän, erityisesti radiorajapinnan, resurssien ja-15 kamisen kullekin käyttäjälle tarpeen mukaan.

Kun päätelaitteen käyttäjä UMTS-järjestelmässä haluaa käyttää jotakin pakettivälitteistä sovellusta, kuten esimerkiksi videotiedoston lataamista verkosta päätelaitteelle, UMTS-järjestelmän radioresurssien hallintajärjestelmä RRM (Radio Resource Management) allokoi päätelaiteyhteydelle sovelluspe-20 rusteisen kapasiteettivarauksen, joka riippuu käytettävän sovelluksen lisäksi i : käytettävissä olevista päätelaiteyhteyden parametreista. Tällöin esimerkiksi •. ·. tyypillisessä yksisuuntaisessa tiedonsiirrossa, kuten ladattaessa tiedostoa ver- : . kosta, päätelaitteelle voidaan allokoida downlink-suuntaan (tukiasemalta pää- telaitteelle) datanopeus x bit/s ja uplink-suuntaan (päätelaitteelta tukiasemalle) ... 25 0 bit/s. Tällaisessa sovelluksessa uplink-suunnan tiedonsiirtoa ei tyypillisesti :,; * tarvita, jolloin sille ei myöskään ole tarvetta varata resursseja.

Eräs päätelaiteyhteyttä määrittelevistä parametreista on päätelaitteen käyttämä datapakettien otsikkokenttien kompressointimenetelmä. Otsikkokenttien kompressointi lähetettäville datapaketeille ja dekompressointi vas-30 taanotettaville datapaketeille suoritetaan UMTS-järjestelmässä pakettidata-!:, protokollaan kuuluvalla konvergenssiprotokollakerroksella PDCP (Packet Data

Convergence Protocol). Päätelaitteen PDCP-kerros tukee tyypillisesti useita otsikkokenttien kompressointimenetelmiä, jotta yhteydenmuodostus mahdolli-• ‘ · simman moneen verkkokerroksen protokollatyyppiin olisi mahdollista. Jotkut [[[i 35 otsikkokenttien kompressointimenetelmät saattavat tarvita myös paluusuuntai- sen yhteyden erilaisten kuittausten tekemiseksi ja virhetilanteiden selvittämi- 2 112014 seksi. Tällöin myös paluusuuntaiselle yhteydelle täytyy varata tietty kaistanleveys, mutta toisaalta otsikkokentän kompressointi pienentää myötäsuuntaisen yhteyden kaistanleveyden tarvetta.

Ongelmana yllä kuvatussa järjestelyssä on sovellusperusteisen ka-5 pasiteetinvarauksen käyttäminen yhdessä sellaisen otsikkokentän kompres-sointimenetelmän kanssa, joka vaatii kaksisuuntaista yhteyttä. Jos päätelaitteella on käytettävissä ainoastaan kaksisuuntaista yhteyttä edellyttäviä otsikkokentän kompressointimenetelmiä ja päätelaite esittää kapasiteettivaraus-pyynnön sovellukselle, joka on tyypillisesti yksisuuntainen, kuten edellä kulo vattu tiedoston lataus verkosta, allokoi radioresurssien hallintajärjestelmä RRM päätelaiteyhteydelle sovellusperusteisesti vain yksisuuntaisen yhteyden. Tällöin käytössä olevat kompressointimenetelmät eivät toimi, eikä yhteyttä pystytä muodostamaan ilman, että uusia kapasiteettivarauspyyntöjä käsittävillä erityisjärjestelyllä saadaan varattua riittävä kaistanleveys myös paluusuuntaiselle 15 yhteydelle. Tämä ei kaikissa tilanteissa ole mahdollista ja joka tapauksessa tällainen järjestely hankaloittaa radioresurssien optimaalista allokointia.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää parannettu menetelmä ja menetelmän toteuttava laitteisto yllä mainittujen haittojen vähentämiseksi. 20 Keksinnön tavoitteet saavutetaan menetelmällä ja järjestelmällä, joille on tun-: nusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön : ·. ·. edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

: .·. Keksintö perustuu siihen, että valitaan radioyhteydellä käytettävä kompressointimenetelmä jo ennen päätelaiteyhteyden muodostusta ja välite-25 tään tämä tieto radioresurssien hallintajärjestelmälle RRM, joka ottaa kapasi-teettivarauksessa huomioon mahdollisesti valitun kaksisuuntaisen kompres-'··*’ sointialgoritmin ja varaa tarvittavan kapasiteetin sekä downlink- että uplink- suuntaan.

: Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän etuna on, että 30 kaksisuuntaista yhteyttä edellyttävät otsikkokentän kompressointimenetelmät [ , toimivat välittömästi myös päätelaiteyhteyksiilä, jotka sovellusperusteisesti tar- vitsisivat vain yksisuuntaisen päätelaiteyhteyden. Edelleen etuna on se, että r’ mitään ylimääräistä signalointia paluusuuntaisen yhteyden luomiseksi ei tarvi- i ’·· ta, koska kaksisuuntaisuus otetaan huomioon jo päätelaiteyhteyttä muodos- 35 tettaessa. Vielä etuna on se, että päätelaiteyhteydelle allokoitava kokonais-kaistanleveys voidaan optimoida, kun otetaan huomioon sekä kompressointi- 3 112014 menetelmän käytön edellyttämä kaistanleveys että kompressointialgoritmin käytöstä saatava hyöty pienempänä datamääränä.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen 5 yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista kuvio 1 esittää lohkokaaviona UMTS-järjestelmän rakennetta; kuviot 2a ja 2b esittävät UMTS:n kontrollisignalointiin ja käyttäjäda-tan välittämiseen käytettäviä protokollapinoja; kuvio 3 esittää lohkokaaviona PDCP-kerroksen toiminnallista mallia; 10 ja kuvio 4 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kapasi-teettivaraussignalointia.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti UMTS-15 järjestelmän mukaisen pakettiradiopalvelun yhteydessä. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu vain UMTS-järjestelmään, vaan sitä voidaan soveltaa mihin tahansa pakettivälitteiseen tiedonsiirtomenetelmään, jonka pakettidatayhteyk-sien kapasiteetin varauksessa tulee ottaa huomioon käytettävät otsikkokenttien kompressointimenetelmät.

, 20 Viitaten kuvioon 1 selostetaan UMTS-matkapuhelinjärjestelmän ra- • I · kennetta. Kuvio 1 käsittää vain keksinnön selittämisen kannalta oleelliset loh- • · ; : kot, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että tavanomaiseen mat- • · · ; kapuhelinjärjestelmään sisältyy lisäksi muitakin toimintoja ja rakenteita, joiden tarkempi selittäminen ei tässä ole tarpeen. Matkapuhelinjärjestelmän pääosat 25 ovat runkoverkko CN (Core Network) ja UMTS-matkapuhelinjärjestelmän maanpäällinen radioverkko UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), jotka muodostavat matkapuhelinjärjestelmän kiinteän verkon, sekä matkavies-tin tai tilaajapäätelaite UE (User Equipment). CN:n ja UTRAN:in välinen raja-pinta on nimeltään lu, ja UTRAN:in ja UE:n välinen ilmarajapinta on nimeltään 30 Uu.

r * » ·;;; UTRAN muodostuu tyypillisesti useista radioverkkoalijärjestelmistä RNS (Radio Network Subsystem), joiden välinen rajapinta on nimeltään lur (ei kuvattu). RNS muodostuu radioverkkokontrollerista RNC (Radio Network .'1'. Controller) ja yhdestä tai useammasta tukiasemasta BS, joista käytetään myös 35 termiä B-solmu (node B). RNC:n ja BS:n välinen rajapinta on nimeltään lub.

4 112014

Tyypillisesti tukiasema BS huolehtii radiotien toteutuksesta ja tukiasemaohjain RNC hallinnoi ainakin seuraavia asioita: radioresurssien hallinta, solujen välisen kanavanvaihdon kontrolli, tehonsäätö, ajastus ja synkronointi, tilaajapää-telaitteen kutsuminen (paging).

5 Runkoverkko CN muodostuu UTRAN:in ulkopuolisesta matkapuhe linjärjestelmään kuuluvusta infrastruktuurista. Runkoverkossa matkaviestin-keskus/vierailijarekisteri 3G-MSC/VLR (Mobile Switching Centre/ Visitor Location Register) on yhteydessä kotirekisteriin HLR (Home Location Register) ja edullisesti myös älyverkon ohjauspisteeseen SCP (Service Control Point). Kolo tirekisteri HLR ja vierailijarekisteri VLR käsittävät tietoa matkaviestintilaajista: kotirekisteri HLR käsittää tiedot matkaviestinverkon kaikista tilaajista sekä näiden tilaamista palveluista ja vierailijarekisteri VLR käsittää tietoja tietyn matka-viestinkeskuksen MSC alueella vierailevista matkaviestimistä. Yhteys paketti-radiojärjestelmän operointisolmuun 3G-SGSN (Serving GPRS Support Node) 15 muodostetaan rajapinnan Gs’ välityksellä ja kiinteään puhelinverkkoon PSTN/ISDN yhdyskäytävämatkaviestinkeskuksen GMSC (Gateway MSC, ei kuvattu) kautta. Operointisolmusta 3G-SGSN muodostetaan yhteys ulkoisiin dataverkkoihin PDN rajapinnan Gn kautta yhdyskäytäväsolmuun GGSN (Gateway GPRS Support Node), josta on edelleen yhteys ulkoisiin dataverk-20 koihin PDN. Sekä matkaviestinkeskuksen 3G-MSC/VLR että operointisolmun 3G-SGSN yhteys radioverkkoon LITRAN (UMTS Terrestrial Radio Access : Network) tapahtuu rajapinnan lu välityksellä. On huomattava, että UMTS- järjestelmä on suunniteltu siten, että runkoverkko CN voi olla identtinen esimerkiksi GSM-järjestelmän runkoverkon kanssa, jolloin koko verkkoinfrastruk-25 tuuria ei tarvitse rakentaa uudelleen.

» ...t UMTS-järjestelmä käsittää siis myös pakettiradiojärjestelmän, joka ;;; on toteutettu pitkälti GSM-verkkoon kytketyn GPRS-järjestelmän mukaisesti, ··' mistä johtuu myös verkkoelementtien nimissä olevat viittaukset GPRS-

järjestelmään. UMTS:n pakettiradiojärjestelmä voi käsittää useita yhdyskäytä-i *.: 30 vä- ja operointisolmuja ja tyypillisesti yhteen yhdyskäytäväsolmuun 3G-GGSN

on kytketty useita operointisolmuja 3G-SGSN. Molemmat solmut 3G-SGSN ja 3G-GGSN toimivat matkaviestimen liikkuvuuden ymmärtävinä reitittiminä, jotka huolehtivat matkaviestinjärjestelmän ohjauksesta ja datapakettien reitityksestä matkaviestimiin niiden sijainnista ja käytetystä protokollasta riippumatta. Ope-: ’· 35 rointisolmu 3G-SGSN on radioverkon LITRAN kautta yhteydessä matkaviesti- meen MS. Operointisolmun 3G-SGSN tehtävänä on havaita pakettiradioyhte- 5 112014 yksiin kykenevät matkaviestimet palvelualueellaan, lähettää ja vastaanottaa datapaketteja kyseisiltä matkaviestimiltä sekä seurata matkaviestimien sijaintia palvelualueellaan. Edelleen operointisolmu 3G-SGSN on yhteydessä matka-viestinkeskukseen 3G-MSC ja vierailijarekisteriin VLR signalointirajapinnan 5 Gs’ kautta ja kotirekisteriin HLR rajapinnan Gr kautta. Kotirekisteriin HLR on talletettu myös pakettiradiopalveluun liittyviä tietueita, jotka käsittävät tiiaaja-kohtaisten pakettidataprotokollien sisällön.

Yhdyskäytäväsolmu 3G-GGSN toimii yhdyskäytävänä UMTS-verkon pakettiradiojärjestelmän ja ulkoisen dataverkon PDN (Packet Data 10 Network) välillä. Ulkoisia dataverkkoja voivat olla esimerkiksi toisen verkko-operaattorin UMTS- tai GPRS-verkko, Internet, X.25-verkko tai yksityinen lähiverkko. Yhdyskäytäväsolmu 3G-GGSN on yhteydessä kyseisiin dataverkkoihin rajapinnan Gi kautta. Yhdyskäytäväsolmun 3G-GGSN ja operointisolmun 3G-SGSN välillä siirrettävät datapaketit ovat aina tunnelointiprotokollan GTP 15 (Gateway Tunneling Protocol) mukaisesti kapseloituja. Yhdyskäytäväsolmu 3G-GGSN sisältää myös matkaviestimien PDP-osoitteet (Packet Data Protocol) ja reititystiedot ts. 3G-SGSN-osoitteet. Reititystietoa käytetään siten datapakettien linkittämiseen ulkoisen dataverkon ja operointisolmun 3G-SGSN välillä. Yhdyskäytäväsolmun 3G-GGSN ja operointisolmun 3G-SGSN välinen 20 verkko on IP-yhteyskäytäntöä, edullisesti IPv6 (Internet Protocol, version 6) hyödyntävä verkko.

: Kuviot 2a ja 2b esittävät UMTS:n protokollapinoja kontrollisignaloin- ··’: tiin (control plane) ja käyttäjädatan välittämiseen (user plane) UMTS- j järjestelmän pakettiradiopalvelussa. Kuviossa 2a kuvataan matkaviestimen ,,..: 25 MS ja runkoverkon CN välistä kontrollisignalointiin käytettävää protokollapinoa.

» ·

Matkaviestimen MS liikkumista (MM, Mobility Management), puheluiden ohja-;;; usta (CC, Call Control) ja päätelaiteyhteyksien hallintaa (SM, Session Mana- ’!,i> gement) signaloidaan ylimmillä protokollakerroksilla matkaviestimen MS ja runkoverkon CN välillä siten, että välissä olevat tukiasemat BS ja radioverkko-: 30 ohjain RNC ovat transparentteja tälle signaloinnille. Radioresurssien hallintaa matkaviestimien MS ja tukiasemien BS välisessä radioyhteydellä ohjaa radio-resurssien hallintajärjestelmä (RRM, Radio Resource Management), joka vä-·, littaa radioverkko-ohjaimelta RNC ohjaustietoja tukiasemille BS. Nämä matka viestinjärjestelmän yleiseen hallintaan liittyvät toiminnallisuudet muodostavat : ·* 35 joukon, jota kutsutaan runkoverkkoprotokolliksi (CN protocols), toiselta nimel- tään Non-Access Stratum. Vastaavasti matkaviestimen MS, tukiaseman BS ja 112014 β radioverkko-ohjaimen RNC välillä tapahtuva radioverkon ohjaukseen liittyvä signalointi suoritetaan protokollakerroksilla, joita kutsutaan yhteisellä nimellä radioverkkoprotokollat (RAN protocols) eli Access Stratum. Näitä ovat alimmalla tasolla olevat siirtoprotokollat, joiden välittämää kontrollisignalointia siir-5 retään ylemmille kerroksille edelleen käsiteltäväksi. Ylemmistä Access Stra-tum-kerroksista olennaisin on radioresurssien ohjausprotokolla (RRC, Radio Resource Control), joka vastaa mm. matkaviestimen MS ja radioverkon LITRAN välisten radioyhteyksien muodostamisesta, konfiguroinnista, ylläpitämisestä ja katkaisemisesta sekä runkoverkosta CN ja radioverkosta RAN tulevan 10 ohjausinformaation välittämisestä matkaviestimille MS. Lisäksi radioresurssien ohjausprotokolla RRC vastaa radioresurssien hallintajärjestelmän RRM ohjeiden mukaisesti riittävän kapasiteetin varaamisesta päätelaiteyhteydelle esimerkiksi sovellusperusteisessa kapasiteettivarauksessa.

UMTS:n pakettivälitteisen käyttäjädatan välityksessä käytetään ku-15 vion 2b mukaista protokollapinoa. Radioverkon LITRAN ja matkaviestimen MS välisellä rajapinnalla Uu alemman tason tiedonsiirto fyysisellä kerroksella tapahtuu WCDMA- tai TD-CDMA-protokollan mukaisesti. Fyysisen kerroksen päällä oleva MAC-kerros välittää datapaketteja fyysisen kerroksen ja RLC-kerroksen välillä ja RLC-kerros vastaa eri päätelaiteyhteyksien radiolinkkien 20 loogisesta hallinnasta. RLC:n toiminnallisuudet käsittävät mm. lähetettävän käyttäjädatan (RLC-SDU) segmentoinnin yhteen tai useampaan RLC-: datapakettiin RLC-PDU. RLC:n päällä olevan PDCP-kerroksen datapaketit (PDCP-PDU) ja niihin liittyvät otsikkokentät voidaan optionaalisesti kompres- • · : soida. Tämän jälkeen PDCP-PDU:t luovutetaan RLC:lle ja ne vastaavat yhtä 25 RLC-SDU:ta. Käyttäjädata ja RLC-SDU:t segmentoidaan ja välitetään sitten * · RLC-kehyksissä, joihin on lisätty tiedonsiirron kannalta olennaista osoite- ja il; tarkistusinformaatioita. RLC-kerros huolehtii myös vahingoittuneiden kehysten uudelleenlähetyksestä. Operointisolmu 3G-SGSN vastaa matkaviestimeltä MS radioverkon RAN kautta tulevien datapakettien reitityksestä edelleen oikealle i 30 yhdyskäytäväsolmulle 3G-GGSN. Tällä yhteydellä käytetään tunnelointiproto- kollaa GTP, joka koteloi ja tunneloi kaiken runkoverkon kautta välitettävän käyttäjädatan ja signaloinnin. GTP-protokollaa ajetaan runkoverkon käyttämän IP:n päällä.

* *

Eräs PDCP-kerroksen tehtävistä on mahdollistaa ylemmiltä sovel-! 35 lustason kerroksilta tulevien datapakettien PDCP-SDU välittäminen edelleen alemmille linkkitason kerroksille ja päinvastoin läpinäkyvästi UMTS:n pääte- 7 112014 laitteiden ja radioverkon LITRAN elementtien välillä. Täten PDCP-kerroksen tulee olla muokattavissa siten, että se pystyy välittämään myös muiden verkkotason protokollien kuin jo nyt tuettujen IP-protokollien (IPv4, IPv6) mukaisia datapaketteja.

5 Toinen PDCP-kerroksen tärkeistä tehtävistä on kanavatehokkuuden parantamiseen liittyvät toiminnot. Nämä toiminnot perustuvat tyypillisesti erilaisiin optimointimenetelmiin, joita ovat mm. datapakettien otsikkokenttien kom-pressointialgoritmit. Koska nykyisin UMTS:iin suunnitellut verkkotason protokollat ovat IP-protokollia, ovat käytettävät kompressioalgoritmitkin IETF:n 10 (Internet Engineering Task Force) standardoimia algoritmeja. PDCP-kerroksella voidaan kuitenkin tarvittaessa soveltaa mitä tahansa otsikkokenttien kompressointialgoritmia, joka valitaan kulloinkin luonnollisesti käytettävän verkkotason protokollan mukaan. Jotkut käytettävät otsikkokenttien kompres-sointialgoritmit saattavat tarvita toimiakseen kaksisuuntaisen yhteyden pääte-15 laitteen ja verkon välillä, jotta erilaiset kuittaukset ja virhetilanteista toipumiset voidaan hoitaa.

Lisäksi PDCP-kerroksen tehtäviin kuuluu datapakettien PDCP-SDU ja niihin liittyvien PDCP-jaksonumeroiden välittäminen uudelle radioaliverkko-järjestelmälle UMTS:n sisäisessä radioaliverkkojärjestelmien välisessä hando-20 verissä (SRNS Relocation). Edelleen tehtäviin kuuluu useiden päätelaiteyhte-yksien multipleksaaminen samalle RLC-entiteetille tarvittaessa.

: Kuviossa 3 esitetään PDCP-kerroksen toiminnallinen malli, jossa kullekin päätelaiteyhteydelle on määritelty yksi PDCP-entiteetti. Koska nykyi- I f : sissä järjestelmissä jokaiselle päätelaiteyhteydelle on määritelty omat PDP- 25 kontekstit, määräytyy myös jokaiselle PDP-kontekstille yksi PDCP-entiteetti, •.jolle on edelleen RLC-kerroksessa määritelty tietty RLC-entiteetti. Kuten edellä on todettu, PDCP-kerros voidaan periaatteessa toiminnallisesti toteuttaa myös • ‘ siten, että useita PDP-konteksteja multipleksataan PDCP-kerroksessa, jolloin PDCP-kerroksen alapuolisessa RLC-kerroksessa yksi RLC-entiteetti vastaan-: ’ 30 ottaa datapaketteja useilta päätelaiteyhteyksiltä samanaikaisesti.

Jokainen PDCP-entiteetti voi käyttää yhtä tai useampaa otsikko-, kentän kompressointialgoritmia tai olla käyttämättä yhtäkään. Useampi PDCP- ’*·, entiteetti voi myös käyttää samaa algoritmia. Radioresurssiohjain RRC (Radio ';* Resource Controller) neuvottelee kullekin PDCP-entiteetille sopivan algoritmin i '*· 35 ja algoritmia ohjaavat parametrit ja ilmoittaa sitten valitun algoritmin paramet- reineen PDCP-kerrokselle PDCP-C-SAP-pisteen (PDCP Control Service Ac- 8 112014 cess Point) kautta. Käytettävä kompressointimenetelmä riippuu yhteydellä käytettävästä verkkotason protokollatyypistä, joka indikoidaan radioresurssi-ohjaimelle PDP-kontekstin aktivoinnin yhteydessä.

Eri kompressointimenetelmien indikoiminen ja erottaminen toisis-5 taan PDCP-kerroksella tapahtuu datapaketteihin PDU liitettyjen pakettitunesteiden PID (Packet Identifier) avulla. Jokaiselle PDCP-entiteetille luodaan pa-kettitunnisteen PID arvoille taulukko, jossa eri kompressointialgoritmeja sovitetaan erilaisille datapaketeille ja näiden kombinaationa määräytyy pakettitun-nisteen PID arvo. Jos mitään kompressointialgoritmia ei käytetä, saa paketti-10 tunniste PID arvon nolla. Jokaiselle kompressointialgoritmille ja sen kombinaatiolle erilaisten datapakettityyppien kanssa määräytyy juoksevasti PID-arvot siten, että kunkin kompressointialgoritmin PID-arvot alkavat luvusta n+1, missä n on edelliselle kompressointialgoritmille määrätty viimeinen PID-arvo. Kom-pressointialgoritmien järjestys määräytyy radioresurssiohjaimen RRC kanssa 15 suoritettavissa neuvotteluissa. PID-arvojen taulukon perusteella pakettida-tayhteyden molemmissa päissä olevat PDCP-entiteetit pystyvät identifioimaan lähetettävien ja vastaanotettavien datapakettien kompressointialgoritmit. Tätä tietoa ei kuitenkaan tallenneta radioresurssiohjaimelle RRC.

Sovellusperusteisessa kapasiteettivarauksessa, jolloin esimerkiksi 20 matkaviestimen MS joltakin sovellukselta välitetään verkkoon pyyntö päätelai-teyhteyden muodostamiseksi, kapasiteettipyyntö välitetään matkaviestimeltä ://: MS kontrollisignalointina runkoverkon yhteyden hallinnasta vastaavalle toimin- nallisuudelle SM (Session Management), josta kapasiteettipyyntö välitetään : edelleen operointisolmun 3G-SGSN vastaavalle toiminnallisuudelle SM. Ope- 25 rointisolmu 3G-SGSN neuvottelee radioverkko-ohjaimen RNC radioresurssien • · ...( hallintajärjestelmän RRM kanssa, onko kapasiteettipyynnön mukaisia radiore- ;;; sursseja tarjolla. Mikäli resursseja on riittävästi, antaa operointisolmu 3G- SGSN resurssien allokointitehtävän radioresurssien hallintajärjestelmälle RRM, jonka tehtäviin kuuluu mm. sinänsä rajallisten radioresurssien jakaminen : \: 30 mahdollisimman optimaalisesti eri päätelaiteyhteyksille. Radioresurssien hai- tl» lintajärjestelmä RRM ottaa huomioon, millaiset radioresurssiparametrit olisivat ’:, optimaalisia sovelluksen käyttämiseksi ja määrittää tarjolla olevan radioresurs- ]···, sikapasiteetin mukaan päätelaiteyhteydelle mahdollisimman sopivat paramet- *" rit. Radioresurssien hallintajärjestelmä RRM välittää ohjeet edelleen radiore- : '*· 35 surssien ohjausprotokollalle RRC, joka suorittaa varsinaisesti radioresurssien varauksen. Tyypillisesti sovelluksille, jotka edellyttävät vain yksisuuntaista yh- g 112014 teyttä, allokoidaan tällöin yhteen suuntaan, tyypillisesti downlink-suuntaan, kaikki tarjolla oleva kapasiteetti, esim. x kbit/s, ja toiseen eli uplink-suuntaan ei varata yhtään kapasiteettia eli 0 kbit/s. Jos päätelaite tällöin pyrkii tai on pakotettu käyttämään otsikkokentän kompressointialgoritmia, joka edellyttää 5 kaksisuuntaista yhteyttä, ei tiedonsiirto verkon ja päätelaitteen välillä onnistu.

Nyt keksinnön mukaisesti tämä voidaan välttää siten, että valitaan radioyhteydellä käytettävä kompressointimenetelmä jo ennen päätelaiteyhtey-den muodostusta ja välitetään tämä tieto radioresurssien hallintajärjestelmälle RRM, joka ottaa kapasiteettivarauksessa huomioon mahdollisesti valitun kak-10 sisuuntaisen kompressointialgoritmin. Tällöin päätelaiteyhteydelle allokoitava kokonaiskaistanleveys voidaan optimoida, kun otetaan huomioon sekä kom-pressointimenetelmän käytön edellyttämä kaistanleveys että kompressointialgoritmin käytöstä saatava hyöty pienempänä datamääränä.

Tätä voidaan havainnostaa kuvion 4 avulla, jossa on esitetty erään 15 suoritusmuodon mukainen signalointi kapasiteetin varaamiseksi kaksisuuntaiselle yhteydelle. Päätelaitteen UE PDCP-kerros tukee ainakin yhtä kompressointialgoritmia, joka toimiakseen edellyttää kaksisuuntaista yhteyttä. Radioverkko-ohjaimen RNC radioresurssien ohjauskerrokselle RRC välitetään informaatio päätelaitteen UE tukemista kompressointialgoritmeista (400) pääte-20 laiteyhteyttä muodostettaessa, esimerkiksi sinänsä tunnetussa UE_capability -viestissä. Radioverkko-ohjain RNC tekee päätöksen (402) päätelaiteyhteydellä : käytettävästä kompressointialgoritmista ja ilmoittaa tämän edelleen radiore- surssien hallintajärjestelmälle RRM (404). Vasteena sovellusperusteiseen ka-: pasiteetinvarauspyyntöön operointisolmu 3G-SGSN ja radioverkko-ohjaimen 25 RNC radioresurssien hallintajärjestelmä RRM neuvottelevat yllä kuvatulla ta-valla radioresurssien riittävyydestä. Jos resursseja on tarjolla riittävästi, RRM ;;; suorittaa kapasiteetin allokoinnin päätelaiteyhteydelle siten, että määritetään sovellusperusteisesti mahdollisimman optimaalinen kaistanleveys kuitenkin niin, että otetaan huomioon myös kompressointialgoritmin mahdollisesti aset- : 30 tamat rajoitukset. Näiden ehtojen pohjalta RRM tekee päätöksen siitä, miten * · radioresurssien ohjain RRC tulee konfiguroida ja ilmoittaa konfigurointiohjeet RRCJIe (406). Konfiguroinnin pohjalta RRC suorittaa lopullisen kapasiteetin ]···, allokoinnin (408) kyseiselle päätelaiteyhteydelle, jossa allokoinnissa on siis T varmistettu myös se, että paluusuuntaiselle yhteydelle on tarvittaessa varattu : 35 riittävästi kapasiteettia.

10 112014

Edellä kuvattua menettelyä voidaan havainnollistaa seuraavan esimerkin avulla. Päätelaitteen käyttäjä haluaa ladata verkosta videotiedoston, jolloin videotiedoston esittämiseen käytettävän sovelluksen perusteella tarvittava tiedonsiirtonopeus downlink-suuntaan on 100 kbit/s ja uplink-suuntaan 0 5 kbit/s. Päätelaitteen lähettämän UE_capability - viestin perusteella radiore-surssien ohjain RRC huomaa, että sekä päätelaitteen että tukiaseman PDCP-entiteetit tukevat Internet-standardiehdotuksen RFC2507 mukaista otsikkokenttien kompressointialgoritmia, joka edellyttää kaksisuuntaista yhteyttä. RRC valitsee päätelaiteyhteydelle mainitun kompressointialgoritmin ja ilmoittaa tästä 10 radioresurssien hallintajärjestelmälle RRM. Mainitun kompressointialgoritmin käyttäminen vaatii uplink-suuntaan tiedonsiirtonopeudeksi esimerkiksi 5 kbit/s. Jos otsikkokentän osuuden koko tiedonsiirrosta arvioidaan olevan esimerkiksi 20 kbit/s, voidaan downlink-suunnan tiedonsiirtonopeus laskea 80:een kbit/s. Näin RRM määrää radioresurssien ohjaimen RRC konfiguroitavaksi siten, että 15 downlink-suuntaan varataan 80 kbit/s ja uplink-suuntaan 5 kbit/s, jolloin varmistetaan halutun kompressointimenetelmän toimiminen ja sovellusperustei-seen kapasiteettivaraukseen nähden downlink-suunnalla säästetty 20 kbit/s voidaan allokoida jollekin toiselle käyttäjälle.

Keksintöä on edellä kuvattu langattoman pakettivälitteisen tiedon- 20 siirron, erityisesti UMTS-järjestelmän radioresurssien yhteydessä. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu vain langattomaan tiedonsiirtoon, vaan sitä voidaan ; hyödyntää myös langallisessa pakettivälitteisessä tiedonsiirrossa, jossa käy- j * · ‘: tetään sovellusperusteista tiedonsiirtokapasiteetin varausta. Tällöin esimerkiksi * 1 ; Internet-protokollaan (IP) perustuvilla yhteyksillä, kuten TCP- (Transmission 25 Control Protocol) tai UDP-yhteyksillä (User Datagram Protocol), mahdollisesti käytettävät erilaiset otsikkokenttien kompressointimenetelmät indikoidaan vastapuolelle ja päätelaiteyhteydelle varataan tiedonsiirtoresursseja siten, että ’*·* myös otsikkokenttien kompressointimenetelmien edellyttämä kapasiteetti on huomioitu varatuissa tiedonsiirtoresursseissa.

ί V 30 Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin- nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaih- ‘ # della patenttivaatimusten puitteissa.

> ·

Claims (10)

1. Menetelmä tiedonsiirtoresurssien varaamiseksi pakettivälitteisessä tietoliikennejärjestelmässä, joka käsittää päätelaitteen ja kiinteän verkon, johon on määritetty toiminnallinen kokonaisuus resurssien määrittämiseksi 5 päätelaiteyhteydelle, jossa menetelmässä päätelaitteelle määritetään päätelai-teyhteyden resurssit päätelaitteen mainitulla yhteydellä käyttämän sovelluksen perusteella, tunnettu siitä, että määritetään päätelaiteyhteydellä käytettävä datapakettien otsikkokenttien kompressointimenetelmä ennen päätelaiteyhteyden resurssien mää-10 rittämistäja määritetään päätelaiteyhteyden resurssit siten, että mainitut resurssit käsittävät myös valitun datapakettien otsikkokenttien kompressointimene-telmän edellyttämän kapasiteetin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että välitetään päätelaitteen tukemat datapakettien otsikkokenttien kom-pressointimenetelmät kiinteän verkon käsittämälle mainitulle toiminnalliselle kokonaisuudelle käytettävän kompressointimenetelmän määrittämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että . määritetään mainitulle päätelaiteyhteydelle kapasiteettia kahteen : v, suuntaan vasteena sille, että valittu datapakettien otsikkokenttien kompres- | . t sointimenetelmä edellyttää kaksisuuntaista yhteyttä.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että ··;’ mainittu pakettivälitteinen tietoliikennejärjestelmä on UMTS-järjes- telmä ja mainittu toiminnallinen kokonaisuus resurssien määrittämiseksi päätelaiteyhteydelle käsittää radioresurssien ohjausprotokollan (RRC) ja radiore-: surssien hallintajärjestelmän (RRM).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ‘ _ että määritetään mainitun päätelaiteyhteyden resurssit radioresurssien ' ·; *’ hallintajärjestelmässä (RRM).

: 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 35 että 112014 välitetään määritetyt päätelaiteyhteyden resurssit radioresurssien ohjausprotokollalle (RRC), joka suorittaa päätelaiteyhteyden radioresurssien varauksen.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4 - 6 mukainen menetelmä, t u n -5 n e 11 u siitä, että välitetään päätelaitteen (UE) konvergenssiprotokollan (PDCP) tukemat datapakettien otsikkokenttien kompressointimenetelmät radioverkko-ohjaimelle (RNC) käytettävän kompressointimenetelmän määrittämiseksi.

8. Pakettivälitteinen tietoliikennejärjestelmä, joka käsittää päätelait-10 teen ja kiinteän verkon, joka edelleen käsittää toiminnallisen kokonaisuuden resurssien määrittämiseksi päätelaiteyhteydelle, jossa järjestelmässä päätelaiteyhteyden resurssit on järjestetty määritettäväksi päätelaitteen mainitulla yhteydellä käyttämän sovelluksen perusteella, tunnettu siitä, että päätelaiteyhteydellä käytettävä datapakettien otsikkokenttien komp-15 ressointimenetelmä on järjestetty määritettäväksi ennen päätelaiteyhteyden resurssien määrittämistä ja mainitut päätelaiteyhteyden resurssit on järjestetty määritettäväksi siten, että mainitut resurssit käsittävät myös valitun datapakettien otsikkokenttien kompressointimenetelmän edellyttämän kapasiteetin.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tun nettu siitä, että : päätelaitteen tukemat datapakettien otsikkokenttien kompressointi- menetelmät on järjestetty välitettäväksi kiinteän verkon käsittämälle mainitulle : .·. toiminnalliselle kokonaisuudelle käytettävän kompressointimenetelmän määrit- 25 tämiseksi. t...t

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu pakettivälitteinen tietoliikennejärjestelmä on UMTS-järjes- telmä ja mainittu toiminnallinen kokonaisuus resurssien määrittämiseksi pääte-• 1 # 1 ί 30 laiteyhteydelle käsittää radioresurssien ohjausprotokollan (RRC) ja radiore- • 1 t surssien hallintajärjestelmän (RRM). • · » • 1 » 1 »\» I · • 1 · * t * » * 1 t 112014