СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ПЕРЕДАЧИ В ИНТЕРФЕЙСЕ Abis СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ
METHOD FOR DYNAMIC ALLOCATION OF TIME INTERVALS IN Abis INTERFACE OF MOBILE COMMUNICATION SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к области мобильной связи, в частности к способу динамического выделения временных интервалов передачи интерфейса Abis системы мобильной связи в соответствии с различными скоростями служб.
Уровень техники
Системы связи играют постоянно возрастающую роль в общественной жизни. Растущий спрос на услуги связи стимулирует быстрое развитие коммуникационных технологий, в особенности системы мобильной связи, быстро эволюционировавшей от традиционной Глобальной Системы Мобильной связи ГСМ (GSM) до системы Пакетной Радиосвязи Общего Назначения ПРОН (GPRS). С целью обеспечения более высокой пропускной способности для удовлетворения требований со стороны различных пакетных служб, работающих в режиме реального времени, была также разработана Усовершенствованная система ПРОН (GPRS) - УПРОН (EGPRS): с другой стороны, поскольку численность группы абонентов системы ГСМ (GSM) постоянно растет, операторам требуется все большее количество голосовых служб на Половинных Скоростях ПВС (HR) для предоставления голосовых услуг большему количеству абонентов без чрезмерного увеличения капиталовложений. В частности, от системы требуется, чтобы она могла в различные периоды времени автоматически преобразовывать полноскоростные ПС (FR) каналы в каналы ПВС (HR) для обеспечения большего числа каналов, либо объединять каналы ПВС (HR) в каналы ПС (FR) для обеспечения более высокого качества передачи.
Типичная структура подсистемы базовых станций ГСМ (GSM) показана на фигуре 1. На фигуре 1 КБС (BSC) - это Контроллер Базовых Станций, БППС (BTS) - это Базовая Приемопередающая Станция, БКК (CCU) - Блок Кодирования Канала. Станция БППС (BTS) выполняет отображение радиоинтерфейса (Um) на интерфейс Abis наземного канала между станцией БППС (BTS) и контроллером КБС (BSC). В системе ГСМ (GSM) в качестве минимального единичного элемента на интерфейсе Abis используется канальный временной интервал 16 кбит/с. Таким образом, поскольку в оригинальной системе ГСМ (GSM) при передаче по каналу Um голосовых и пакетных служб скорость сервисного канала Um не превышает 16 кбит/с, канал Um и временной интервал 16 кбит/с интерфейса Abis отображаются один к одному. Однако в системе УПРОН (EGPRS), в которой каналы Um используются для пакетных служб, применяются различные способы кодирования и модуляции, при этом также различаются скорости, как показано в таблице 1. Если используются способы кодирования MCS-3~MCS-9, необходимо, чтобы каналу Um соответствовали от 2 до 5 временных интервалов интерфейса Abis.
Таблица 1
Схема кодирования и модуляции
Максимальная скорость: [кбит/с]
MCS-9
59,2
MCS-8
59,2
MCS-7
44,8
MCS-6
29,6
MCS-5
22,4
MCS-4
17,6
MCS-3
14,8
MCS-2
11,2
MCS-1
8,8
В настоящее время используется следующий способ решения этой задачи: сначала создается пакетный сервисный канал Um, соответствующий канальному временному интервалу интерфейса Abis, одновременно с этим часть временных интервалов интерфейса Abis выделяется для использования в качестве резервного ресурса, когда пропускная способность, необходимая для сервисного канала, превышает один временной интервал интерфейса Abis; в этом случае вновь один или большее число временных интервалов из резервного ресурса выделяются для сопоставления данному пакетному сервисному каналу Um. Например, в патенте Китая по заявке №01126612.0 "Общий способ передачи сигнала кадра данных беспроводной пакетной службы" приведенное выше решение применяется для пакетных служб CS-3 и CS-4 в услуге ПРОН (GPRS).
Недостаток этого способа заключается в том, что резервный ресурс используется только для пакетных служб, и его использование для всех служб не рассматривается в качестве универсального способа. Канальный ресурс интерфейса Abis должен использоваться не только для пакетных служб, но, что еще более важно, для обработки голосовых служб. В системе ГСМ (GSM) целью операторов является предоставление абонентам услуг в максимальном объеме с использованием ограниченных ресурсов. Поэтому дальнейшее повышение степени использования ресурсов и улучшение качества предоставления услуг возможно только при условии всестороннего использования резервного ресурса интерфейса Abis в зависимости от текущих потребностей всех служб системы.
В случае голосовой службы ПВС (HR) первичный сервисный канал Um может быть преобразован в два сервисных канала, поддерживающих ПВС (HR). Фактически для предоставления одного канала голосовой службы ПВС (НR) достаточно пропускной способности 8 кбит/с. Однако поскольку минимальный канальный временной интервал интерфейса Abis обычно составляет 16 кбит/с, существующий способ поддержки ПВС (HP) заключается в следующем: когда первичный сервисный канал Um, поддерживающий ПС (FR), преобразовывается в два сервисных канала, поддерживающих ПВС (HR), в интерфейсе Abis необходимо наличие двух временных интервалов, которые могут использоваться только двумя голосовыми службами ПВС (HR), что вызывает непроизводительное использование ресурсов интерфейса Abis. Поскольку при этом часть ресурса временных интервалов интерфейса Abis используется в качестве резервного ресурса для пакетных служб, ресурс временных интервалов интерфейса Abis оказывается существенно недостаточным, а число каналов, которые могут быть преобразованы в каналы ПВС (HR), существенно ограничено.
Из приведенного выше описания видно, что поскольку при существующем уровне техники различные службы, например голосовые и пакетные, рассматриваются вне связи друг с другом, это приводит к недостатку, выражающемуся в низком коэффициенте использования ресурса временных интервалов интерфейса Abis.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа совместного использования и динамического выделения резервного ресурса временных интервалов интерфейса Abis таким образом, чтобы обеспечить полное и эффективное использование ресурсов интерфейса Abis.
Для выполнения поставленной задачи ресурсы временных интервалов интерфейса Abis в настоящем изобретении делятся на две части: главный временной интервал и группа резервных ресурсов, при этом под главным временным интервалом понимается одиночный временной интервал, в котором первичный сервисный канал Um отображается на интерфейс Abis, а под группой резервных ресурсов понимаются все остальные временные интервалы интерфейса Abis, при этом временные интервалы в группе резервных ресурсов определяются как дополнительные временные интервалы. Если некоторой службе системы требуется большее число временных интервалов, она обращается в группу резервных ресурсов вне зависимости от того, какого рода службой она является. В данном способе уровни приоритетов приложений различных служб, например голосовых служб и пакетных служб, устанавливаются таким образом, чтобы группа резервных ресурсов могла удовлетворить требования служб каждого вида в соответствии с их уровнями приоритета.
Согласно изложенному выше, с одной стороны, настоящее изобретение обеспечивает способ динамического выделения временных интервалов передачи интерфейса Abis системы ГСМ (GSM), состоящий из следующих шагов:
Шаг 1, устанавливают минимальный временной интервал в качестве базового элемента наземного канала интерфейса Abis, устанавливают соответствие между частью сервисных каналов Um и частью временных интервалов интерфейса Abis, и определяют временной интервал в качестве главного временного интервала; определяют часть или все свободные временные интервалы интерфейса Abis в качестве группы резервных ресурсов, при этом временные интервалы в группе резервных ресурсов являются дополнительными временными интервалами;
Шаг 2, запрашивают дополнительные временные интервалы из упомянутой группы резервных ресурсов в том случае, когда любая из служб системы испытывает потребность в большем числе временных интервалов интерфейса Abis, при этом указанная группа резервных ресурсов принимает решение о выделении дополнительных временных интервалов в зависимости от состояния резервных ресурсов; и
Шаг 3, высвобождают занятые дополнительные временные интервалы и возвращают их в группу резервных ресурсов для последующего использования, если службы системы более не испытывают потребности в избыточном числе временных интервалов интерфейса Abis.
В соответствии со способом настоящего изобретения между Шагом 1 и Шагом 2 вводится шаг установления уровня приоритета каждой службы системы для запроса дополнительных временных интервалов; на упомянутом Шаге 2, когда указанная группа резервных ресурсов принимает решение о необходимости предоставления дополнительных временных интервалов, она также определяет последовательность предоставления дополнительных временных интервалов в соответствии с уровнем приоритета каждой службы.
В соответствии со способом настоящего изобретения при упрощенной обработке все уровни приоритетов различных служб упомянутой системы для запроса использования дополнительных временных интервалов устанавливаются одинаковыми.
В соответствии со способом настоящего изобретения, если система выделяет дополнительный временной интервал из упомянутой группы резервных ресурсов для некоторого типа службы, этот дополнительный временной интервал принимает статус "выделенный", а базовая приемопередающая станция БППС (BTS) информируется о соответствии между каналом Um и дополнительным временным интервалом интерфейса Abis.
В соответствии со способом настоящего изобретения, если на упомянутом шаге 3 система возвращает высвобожденный дополнительный временной интервал, этот дополнительный временной интервал принимает статус «невыделенный», а БППС (BTS) - информируется о том, что сервисный канал Um больше не соответствует никакому дополнительному временному интервалу.
С другой стороны, изобретение предлагает устройство для выделения ресурса временных интервалов интерфейса Abis системы ГСМ (GSM), состоящее из контроллера базовых станций КБС (BSC), БППС (BTS) и интерфейса Abis, соединяющего КБС (BSC) и БППС (BTS), при этом в качестве базового элемента интерфейса Abis принимают минимальный временной интервал; устройство также содержит модуль определения главного временного интервала и группы резервных ресурсов, который используется для определения временного интервала интерфейса Abis, соответствующего сервисному каналу Um, в качестве главного временного интервала, а других свободных временных интервалов данного интерфейса Abis - в качестве группы резервных ресурсов, при этом временные интервалы в упомянутой группе резервных ресурсов являются дополнительными временными интервалами; модуль запроса дополнительного временного интервала, который используется для принятия решения о необходимости выделения дополнительных ресурсов временных интервалов интерфейса Abis конкретному типу службы системы и запроса, в случае необходимости, дополнительных временных интервалов из группы резервных ресурсов; модуль предоставления дополнительных временных интервалов, который используется для принятия решения о предоставлении дополнительных временных интервалов в соответствии с состоянием резервного ресурса, когда различные службы системы запрашивают дополнительные временные интервалы из группы резервных ресурсов; а также модуль утилизации дополнительных временных интервалов, который используется для утилизации дополнительных временных интервалов, предоставленных для служб, и их возврата в группу резервных ресурсов для последующего использования, когда службы системы перестают испытывать потребность в избыточных временных интервалах интерфейса Abis.
Устройство в соответствии с данным изобретением включает, кроме того, модуль установки уровней приоритета, служащий для определения уровня приоритета каждой службы, предоставляемой системой, для запроса дополнительных временных интервалов; указанный выше модуль предоставления дополнительных временных интервалов определяет последовательность предоставления дополнительных временных интервалов в соответствии с уровнем приоритета каждой службы, когда дополнительные временные интервалы могут быть предоставлены.
В соответствии с устройством настоящего изобретения при упрощенной обработке указанный модуль установки приоритетов устанавливает одинаковыми все уровни приоритетов запроса дополнительных временных интервалов для различных предоставляемых системой служб.
В соответствии с устройством настоящего изобретения, если указанный модуль предоставления дополнительных временных интервалов выделяет дополнительный временной интервал из упомянутой группы резервных ресурсов для некоторого типа службы, этот дополнительный временной интервал принимает статус "выделенный", а БППС (BTS) информируется о соответствии между каналом Um и дополнительным временным интервалом интерфейса Abis.
В соответствии с устройством настоящего изобретения, если указанный модуль утилизации дополнительных временных интервалов возвращает высвобожденный дополнительный временной интервал, этот дополнительный временной интервал принимает статус "невыделенный", а БППС (BTS) информируется о том, что сервисный канал Um больше не соответствует никакому дополнительному временному интервалу.
Поскольку группа резервных ресурсов базируется на каждом наземном канале интерфейса Abis, каждый дополнительный временной интервал из группы резервных ресурсов одного наземного канала может динамически использоваться совместно с главным временным интервалом данного наземного канала.
При использовании описанной выше схемы изобретение дает следующие преимущества:
1. значительное повышение степени использования наземных ресурсов и максимальное удовлетворение требований системы;
2. повышение гибкости использования ресурсов и более полное удовлетворение потребностей абонентов в результате совместного использования наземных ресурсов интерфейса Abis в соответствии с уровнями приоритета служб; а также
3. обеспечение максимально возможного количества голосовых служб ПВС (HR) на базе существующих аппаратных средств.
Описание фигур
На фигуре 1 схематично показано место интерфейса Abis в системе мобильной связи.
На фигуре 2 приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая динамическое использование различными службами дополнительных временных интервалов в соответствии со способом настоящего изобретения с использованием в качестве примера голосовой и пакетной служб.
На фигуре 3 приведено схематическое изображение алгоритма запроса дополнительных временных интервалов из группы резервных ресурсов в соответствии со способом выделения ресурса временных интервалов интерфейса Abis в системе мобильной связи в соответствии с настоящим изобретением.
На фигуре 4 приведено схематическое изображение алгоритма возвращения дополнительных временных интервалов в группу резервных ресурсов в соответствии со способом выделения ресурса временных интервалов интерфейса Abis в системе мобильной связи в соответствии с настоящем изобретением.
На фигуре 5 приведена блок-схема устройства выделения ресурсов временных интервалов интерфейса Abis в системе мобильной связи в соответствии с настоящим изобретением.
Предпочтительная реализация изобретения
Последующее описание настоящего изобретения будет вестись с учетом прилагаемых фигур.
На фигуре 2 приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая динамическое использование различными службами дополнительных временных интервалов в соответствии со способом настоящего изобретения с использованием в качестве примера голосовой и пакетной служб. Как показано на фигуре 2, ресурс временных интервалов интерфейса Abis делится на главный временной интервал и на группу резервных ресурсов, при этом временной интервал интерфейса Abis, на который отображаются голосовые каналы ПС (FR) и ПВС (HR) Um, является главным временным интервалом А, а другие временные интервалы находятся в группе резервных ресурсов А' как дополнительные временные интервалы. Если некоторой службе системы требуется большее число временных интервалов, она обращается в группу резервных ресурсов А' вне зависимости от того, какого рода службой она является. При достижении определенного уровня потерь в голосовом канале потребуется увеличить емкость голосового канала, т.е. один голосовой канал ПС (FR) Um преобразовывается в два голосовых канала ПВС (HR). В качестве альтернативы для пакетной службы, если среда беспроводной связи удовлетворяет условию достаточно хорошего качества передачи, и система решает передать беспроводной канал, соответствующий точке А, с кодированием уровня MCS-3 или более высокого, из группы резервных ресурсов будут запрошены дополнительные временные интервалы; в этом способе уровни приоритетов приложений для различных служб, например голосовых и пакетных служб, устанавливаются таким образом, чтобы группа резервных ресурсов могла удовлетворить запросы каждого вида служб в последовательности, соответствующей уровням приоритета.
На фигуре 3 приведено схематическое изображение алгоритма запроса дополнительных временных интервалов из группы резервных ресурсов в соответствии со способом выделения ресурса временных интервалов интерфейса Abis в системе мобильной связи в соответствии с настоящим изобретением. На фигуре 3 приводится подробное описание процедуры расширения временных интервалов интерфейса Abis системой на примере, когда один канал должен получить дополнительные интервалы интерфейса Abis; процедура включает следующие шаги:
Шаг S31: система заблаговременно определяет точку А интерфейса Abis как главный временной интервал, т.е. соответствующий беспроводному каналу, а другие свободные временные интервалы определяет как группу резервных ресурсов;
Шаг S32: принимается решение о том, требуются ли некоторому виду службы системы дополнительные временные интервалы интерфейса Abis для обеспечения большего числа служб, когда, например, потери голосового канала возрастают до уровня, требующего увеличения емкости голосового канала, т.е. преобразование одного канала ПС (FR) Um в два голосовых канала ПВС (HR); либо если, в случае пакетной службы, среда беспроводной связи удовлетворяет условию достаточно хорошего качества передачи, и система принимает решение передавать беспроводной канал, соответствующий точке А, с кодированием уровня MCS-3 или более высокого, и, в случае положительного решения, выполняет шаг S33;
Шаг S33: производится запрос группы резервных ресурсов на выделение одного или нескольких дополнительных временных интервалов;
Шаг S34: группа резервных ресурсов принимает решение о выделении дополнительных временных интервалов в соответствии с уровнем приоритета приложения и состоянием занятости резервных ресурсов; в случае отказа выделения интервалов не происходит и процедура завершается, при выделении дополнительного временного интервала А' происходит переход к шагу S35;
Шаг S35: для данного временного интервала устанавливается статус "выделенный" во избежание повторного выделения временного интервала другим беспроводным каналам; и
Шаг S36: информация о соответствии между беспроводным каналом и точками А и А' посылается в БППС (BTS), после чего вся процедура завершается нормальным образом.
На фигуре 4 приведено схематическое изображение алгоритма возвращения дополнительных временных интервалов в группу резервных ресурсов в соответствии со способом выделения ресурса временных интервалов интерфейса Abis в системе мобильной связи в соответствии с настоящим изобретением. На фигуре 4 приводится подробное описание процедуры возврата дополнительных временных интервалов интерфейса Abis системой на примере, когда беспроводной канал больше не нуждается в дополнительных временных интервалах интерфейса Abis; процедура включает следующие шаги:
Шаг S41: система уже использует главный временной интервал точки А и дополнительный временной интервал точки А' интерфейса Abis;
Шаг S42: пакетная служба начинает использовать кодирование уровня MCS-1 или MCS-2 вместо уровня MCS-3 или более высокого, а группа резервных ресурсов информируется об утилизации ресурса, когда некоторый вид службы системы более не нуждается в расширенных ресурсах временных интервалов интерфейса Abis, например в результате уменьшения спроса на голосовые услуги или ухудшения среды беспроводной связи;
Шаг S43: группа резервных ресурсов осуществляет утилизацию дополнительного временного интервала точки А';
Шаг S44: для утилизируемого дополнительного временного интервала точки А' устанавливается статус "невыделенный", чтобы временной интервал мог быть снова выделен другим беспроводным каналам; и
Шаг S45: БППС (BTS) информируется о том, что сервисный канал Um не соответствует дополнительному временному интервалу точки А', после чего вся процедура нормально завершается.
На фигуре 5 приведена блок-схема наилучшей реализации устройства выделения ресурсов временных интервалов интерфейса Abis в системе мобильной связи в соответствии с настоящим изобретением. На данной фигуре интерфейс Abis 520 установлен между КБС (BSC) 510 и БППС (BTS) 580 и разделен на множество временных интервалов с минимальным временным интервалом в качестве базового элемента. Как показано на фигуре, устройство выделения ресурса временных интервалов интерфейса Abis в соответствии с настоящим изобретением также включает: модуль 530 определения главного временного интервала и группы резервных ресурсов, который используется для определения временного интервала интерфейса Abis 520, соответствующего сервисному каналу Um, как главного временного интервала, и определения других свободных временных интервалов интерфейса Abis 520 как группы резервных ресурсов, при этом временные интервалы в группе резервных ресурсов являются дополнительными временными интервалами; модуль 540 установки уровня приоритета, который используется для определения уровня приоритета каждой службы, обеспечиваемой системой, для запроса дополнительных временных интервалов, но при упрощенной обработке уровни приоритета каждой службы, обеспечиваемой системой, для запроса дополнительных временных интервалов могут устанавливаться одинаковыми; модуль 550 запроса дополнительных временных интервалов, который используется для принятия решения о необходимости дополнительных ресурсов временных интервалов интерфейса Abis для определенного вида службы системы и обращения к группе резервных ресурсов за дополнительными временными интервалами в случае необходимости; модуль 560 предоставления дополнительных временных интервалов, который используется для принятия решения о предоставлении дополнительных временных интервалов в соответствии с состоянием резервных ресурсов, когда различные службы системы обращаются в группу резервных ресурсов за дополнительными временными интервалами, а также для определения последовательности предоставления дополнительных временных интервалов в соответствии с уровнями приоритета каждой службы в случае принятия решения о предоставлении дополнительных временных интервалов. Если модуль 560 предоставления дополнительных временных интервалов выделяет дополнительный временной интервал в упомянутой группе резервных ресурсов для вида службы, этот дополнительный временной интервал получает статус "выделенный", при этом БППС (BTS) 580 информируется о соответствии между каналом Um и дополнительным временным интервалом интерфейса Abis; модуль 570 утилизации дополнительных временных интервалов, который используется для утилизации дополнительных временных интервалов, предоставленных для службы, и их возврата в группу резервных ресурсов для последующего использования в том случае, когда служба системы не испытывает более потребности в дополнительных временных интервалах интерфейса Abis, а также для определения статуса "невыделенный" для возвращенных временных интервалов и информирования БППС (BTS) 580 о том, что сервисный канал Um более не соответствует никакому дополнительному временному интервалу.
Приведенные ниже примеры показывают эффект, ожидаемый от использования способа или устройства в соответствии с настоящим изобретением.
В качестве примера рассмотрим голосовые и пакетные службы на станции стандартного типа S3/3/3 (т.е. три соты на станцию, три несущих на соту), при этом каждая сота обычно конфигурируется таким образом, чтобы поддерживать восемнадцать голосовых каналов ПС (FR) и четыре пакетных сервисных канала, таким образом, трем сотам совместно выделяется (18+4)·3=66 канальных временных интервалов интерфейса Abis (16 кбит/с). Число временных интервалов интерфейса Abis, используемых для управления сигнализацией станции такого типа, составляет не менее 10. Общее число временных интервалов, предоставляемых парой интерфейсов Е1 Abis составляет 128, число временных интервалов, используемых для тактовой синхронизации, составляет 4, таким образом, окончательное число временных интервалов, которые могут использоваться в качестве резервного ресурса, составляет: 128-66-10-4=48. При условии, что половина из этих 48 временных интервалов фиксированно выделяются для голосовой службы ПВС (HR), а половина - для пакетных служб, максимальное число поддерживаемых голосовых каналов составляет 18·3+24=78, а максимальное число временных интервалов, используемых для пакетных служб, составляет 4·3+24=36. Однако при использовании настоящего изобретения все свободные временные интервалы могут использоваться для поддержки голосовых или пакетных служб, при этом максимальное общее число поддерживаемых голосовых каналов составляет 18·3+48=102, а максимальное общее число временных интервалов, используемых для пакетных служб, составляет 4·3+48=60.
Таблица 2
С использованием изобретения
Максимальное число голосовых каналов (ПВС (НР)+ПС (FR))
Максимальное число временных интервалов для пакетных служб
Первичное изобретение
78
36
Настоящее изобретение
102
60
Повышение производительности (%)
30,8
66,7
Из таблицы 2 видно, что в случае ограниченного ресурса свободных каналов интерфейса Abis способ настоящего изобретения позволяет дополнительно повысить степень использования ресурсов в соответствии с практическими потребностями служб.
Практическая применимость
Настоящее изобретение используется, главным образом, в системе мобильной связи ГСМ (GSM). Благодаря разделению ресурса временных интервалов интерфейса Abis на главный временной интервал и группу резервных ресурсов, а также совместному использованию группы системных ресурсов и выделению ресурсов с всесторонним учетом текущих потребностей всех служб системы обеспечивается дополнительное повышение степени использования ресурсов временных интервалов интерфейса Abis и удовлетворения потребностей в услугах.