专利名称：减少gprs系统中无线信道接入时延的方法,以及分组无线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种方法以及实现该方法的分组无线系统，基于GRPS系统的移动电话网能够利用它们优化无线信道接入时延。
分组无线系统是指采用固定网中众所周知的分组交换技术的无线系统。在分组交换方法中，通过传送分组形式的数据来建立用户间的连接，这些分组包括地址和控制信息。多个连接可以同时使用同一传输链路。因为分组交换方法很适合以脉冲串形式生成待发送数据的数据传输，所以对分组交换无线系统的使用进行了许多研究。因此，不需要在整个传输过程中都占用传输链路，而只是在传输分组时才占用。这样，在构建并使用这种网络时，可以大幅度节省成本和容量。
分组无线网络对GSM系统的进一步发展，即所谓的通用分组无线服务(GPRS)而言尤其具有吸引力。例如，ETSI的GSM规范03.64描述了GPRS中的网元和用户终端之间的无线接口。
与常规GSM系统不同，在GPRS系统中，用户终端能够以GPRS标准所定义的方式监听多于一个寻呼子信道，不同的用户终端能够自行确定它们希望监听寻呼子信道的频度。因此，移动网能够优化寻呼子信道的使用，以减少用户终端的平均无线信道接入时延。
但是，现有技术设备的一个问题在于，例如无线资源不被使用。该问题只出现在以下情况，即作出涉及GPRS中无线资源分配的决定的逻辑单元，即分组控制单元PCU，也不注意控制信道的定时的情况，前述控制信道可以是分组公用控制信道PCCCH或公用控制信道CCCH。问题出现在，例如，在基站控制器中分配无线资源，但是在基站进行控制信道的定时的情况。
现有技术设备的另一问题在于功率消耗的增加。GPRS定义了所谓的扩展寻呼过程，从而可以减少平均信道接入时延。这种方法的一个缺陷在于，它增加了小区区域中的用户终端的功率消耗，因为终端必须更频繁地监听寻呼子信道。
本发明的一个目的是提出一种减少分组无线系统中的无线信道接入时延的方法，以及一种分组无线系统，使得前述问题得以解决。这通过下面描述的方法来实现。本发明涉及一种减少分组无线系统中的无线信道接入时延的方法，该系统包括一个网元和至少一个用户终端，该网元发送信道分配消息给用户终端，该信道分配消息通过寻呼子信道发送，该用户终端监听一个或多个寻呼子信道。在该方法中，组织需要发送给用户终端的信道分配消息，通过优化寻呼子信道的使用，尽量减小所有信道分配消息的累计总时延。
本发明还涉及一种分组无线系统，包括一个网元和至少一个用户终端，其中网元通过多个寻呼子信道发送信道分配消息给用户终端，该用户终端监听一个或多个寻呼子信道。该分组无线系统组织需要发送给用户终端的信道分配消息，通过优化寻呼子信道的使用，尽量减小所有信道分配消息的累计总时延。本发明的优选实施例在相关的权利要求中公开。
在本发明中，最好组织GPRS移动网中按照非连续接收(DRX)发送的信道分配消息，使得它们尽可能快地通过无线路径发送。
按照本发明的方法和系统具有多个优点。按照本发明的方法减少了用户终端的信道接入时延，缩短了不必要地分配无线资源的时间。但是，按照本发明的方法没有增加小区区域中的用户终端的功率消耗。为利用DRX参数发向用户的消息进行定时，尽可能减小所有消息的累计总时延。因此，基于按照本发明的方法，寻呼子信道的使用可以有效得多，这使得用户终端的平均信道接入时延缩短。这样，可以更快速地为用户终端提供服务，改进了GPRS移动网中无线资源的使用程度。
下面，结合附图的优选实施例详细描述本发明，在附图中
图1是蜂窝无线网络的框图；图2a示出了按照本发明的系统中GPRS寻呼子信道结构的简化例于；图2b示出了现有技术的常规DRX调度方法；图2c示出了需要基于DRX方法发送的，并进行有效组织的按照本发明的信道分配消息，以及图3是按照本发明的方法的优选实施例的流程图。
参看图1，下面结合从网络到公用电话交换网和分组交换网的连接描述按照本发明的蜂窝无线网的典型结构。图1仅包含了说明本发明所需的网元，对本领域技术人员而言，显然常规的蜂窝无线网还包括其它功能和结构，此处不再对其进行详细描述。
蜂窝无线网络包括网元100、102、132、140和用户终端150。网元100、102、132、140包括例如基站100，它通过双向无线链路170与用户终端150通信，在双向无线链路170上无线信号在指定的载频上传送。用户终端150的位置可以固定，安装在车辆上，或者便携式手持终端设备中。多个基站100以集中方式受控于与它们通信的基站控制器112。基站100包括收发信机114，一般包括1到16个收发信机。一个收发信机114为一个TDMA帧提供无线容量，即一般是8个时隙。
基站100包括控制单元118，它控制收发信机114和复用器116的操作。复用器116将多个收发信机114所用的业务信道和控制信道复用成一个传输链路160。传输链路160称为Abis接口。传输链路160一般由2Mbit/s连接或PCM(脉码调制)链路实现。
基站100的收发信机114连接到天线单元112，通过该天线单元实现到用户终端150的双向无线链路170。双向无线链路170用于建立连接和进行分组传送。此外，通过双向无线链路170发送的帧的结构已被精确定义，称为无线接口。
用户终端150可以是例如普通的GSM移动话机，而例如可以用于分组传输，对分组进行排序和处理的便携式计算机152可以通过某个扩展卡连接到用户终端。协议处理可以位于用户终端150和/或连接到用户终端150的计算机152。
基站控制器102请求基站100发送消息给用户终端150以建立呼叫，从而建立到用户终端150的连接。基站控制器102包括组交换域120和控制单元124。组交换域120用于交换语音和数据，以及连接信令电路。基站100和基站控制器102形成了基站子系统BSS，后者还包括变码器或语音编解码器或TRAU(变码器和速率适配单元)122。变码器122的位置一般尽可能靠近移动业务交换中心132，因为这样语音可以在变码器122和基站控制器102之间以蜂窝网的形式传送，从而节省传输容量。
变码器122将公用电话网和蜂窝无线网之间所用的不同的数字语音编码形式转换成兼容的形式，例如从固定网64kbit/s形式转换成蜂窝无线网中采用的另一种形式(例如13kbit/s)形式，以及反向的转换。控制单元124实现语音控制、移动性管理、收集统计信息和信令。
如图1所示，组交换120可以通过移动业务交换中心132建立到PSTN 134的连接，并建立到分组传输142的连接(由黑点表示)。在PSTN 134中，典型的终端136是普通话机或者ISDN(综合业务数字网)话机。
服务GPRS支持节点SGSN 140建立分组传输网142和组交换域120之间的连接。SGSN 140的功能是在基站系统和网关GPRS支持节点GGSN 144之间传输分组，并记录其区域中的用户终端150的位置。
GGSN 144连接公用分组传输网146和分组传输网142。其接口可以采用例如因特网协议或X.25协议。GGSN 144通过封装对公用分组交换网146隐藏了分组交换网142的内部结构，使得公用分组交换网146将分组交换网142当成子网，该公用分组交换网146可以将分组导向位于子网中的用户终端150，并从用户终端150接收分组。
分组交换网142一般是专用网，它采用因特网协议，传输信令和分道用户数据。网络142的结构可以随运营商而不同，其体系结构和因特网协议层以下的协议都可以有所变化。
公用分组交换网146可以是例如全球因特网。终端设备148例如是一个服务器计算机，它连接到公用交换网，向用户终端150传送分组。
用户终端150连接到便携式计算机152。需要传送的数据从便携式计算机152传送到服务器计算机148。数据自然还可以在相反方向，即从服务器计算机148到便携式计算机152的方向上传送。在无线接口170上，数据流经系统，从天线112到收发信机114，再到复用器116进行复用，通过传输链路160传送到组交换域120，建立到输出的连接，该输出终止于GGSN 140。数据从GGSN 140通过分组交换网142经GGSN 144传送到连接到公用分组交换网146的服务器计算机148。
控制信道是基站100和用户终端150之间的无线通信所用的逻辑无线信道，它用于呼叫建立以及用户终端150和信道结构的管理所需的信令。在用户终端150监听GPRS系统中的公用控制信道(CCCH或PCCCH)时，它们采用非连续接收(DRX)以减少没有无线资源分配给它们时的功率消耗。用户终端150在DRX模式下仅监听专用于该用户终端的特定的一个或多个寻呼子信道。寻呼子信道是基站100用于呼叫建立的逻辑无线信道，它用于与用户终端150的无线通信。移动网知道哪个用户终端150监听哪个寻呼子信道，因而在需要时，它能够接通任何用户终端150。
在GPRS系统中，每个用户终端150利用SPLIT_PG_CYCLE参数可以自行决定它希望监听多少寻呼子信道。用户终端150还通知移动网100、102、132、140能够接通它的寻呼子信道。
基于DRX功能，移动网100、102、132、140无法在需要时直接将寻呼请求或信道分配(接入授权)消息发送给用户终端150，而必须等到移动终端150正在监听它自身的寻呼子信道时。
在GPRS系统中，DRX功能所需的控制信道消息的定时可以在基站100、基站控制器102或SGSN 140中进行，这取决于实现PCU(分组控制单元)功能的网元。
可以为分组公用控制信道PCCCH或公用控制信道CCCH确定采用分组传送的无线系统(GPRS)的寻呼子信道的结构。图2a示出了该系统的逻辑GPRS寻呼子信道结构的简化例子，它独立于描述的寻呼子信道结构的物理信道。在图2a中，符号G0是指寻呼子信道0，G1是指寻呼子信道1，以此类推。
假定按照图2b，用户终端1所用的SPLIT_PG_CYCLE参数是终端监听寻呼子信道G1、G3、G5、G7等。再假定用户终端2所用的SPLIT_PG_CYCLE参数是终端监听寻呼子信道G1、G6、G11等。在时刻t＝0时，检测到信道分配消息A1应当发送给用户终端1。因为用户终端1接下来将监听寻呼子信道G1，所以在寻呼子信道G1上发送消息A1。
在时刻t＝1时，检测到信道分配消息A2应当发送给用户终端2。因为用户终端2接下来将监听寻呼子信道G1，消息A2也应当在寻呼子信道G1上发送，但是信道分配消息A1已指派给该子信道。因为用户终端2监听的下一最近的可用寻呼子信道是信道G6，所以信道分配消息应当只在子信道G6上发送给用户终端2。这种DRX定时过程可以认为是一种常规方法，它将服务提供给最先请求的那一方。
在本发明的一种优选实施例中，最好组织按照DRX原则发送的信道分配消息，使得它们能够尽快传送到无线路径。
如图2c所示，利用按照本发明的方法检测到如果在寻呼子信道G1上发送消息A2，并将消息A1传送到寻呼子信道G3，而用户终端1也监听寻呼子信道G3，则如果消息A2只在寻呼子信道G6上发送，那么消息发送到无线路径的平均速率可以更快。
按照本发明的方法可以减少用户终端150的平均信道接入时延，缩短不必要地分配无线资源的时间。在作出发送信道分配消息的相关决定的同时，必须分配无线资源，只要正向用户终端150发送信道分配消息，无线资源就未被使用。如果基站控制器中分配无线资源，但是控制信道的定时和调度在基站中进行，则GPRS移动网必须决定分配无线资源，却无法将该过程与将信道分配消息发送到无线路径的时刻同步。因此，按照本发明的方法缩短了分配的无线资源未被使用的时间。但是，与例如扩展寻呼过程不同的是，按照本发明的方法没有增加小区区域中的用户终端150的功耗，因为每个用户终端150自由地选择它希望监听的寻呼子信道。
除了必须利用DRX过程定时的信道分配消息之外，按照本发明的方法还可以用于有效地组织和定时GPRS寻呼请求。这也缩短了用户终端150的总信道接入时延。
图3以流程图的形式示出了按照本发明的方法，该流程图说明了一种优选实施例。在特定时刻，检测到信道分配请求应当发送给用户终端150。如果以前没有决定在发送信道分配消息给用户终端的最近时刻发送其它形式的信道分配消息，则选择最近的可能时刻作为定时时刻。如果已决定在最近时刻发送其它形式的信道分配消息，则重新定时这两个信道分配消息的发送时刻，尽量减小将这两个信道分配消息发送到无线路径的平均时延。
尽管以上结合附图的例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，而是可以在后附权利要求书所公开的创新思想范围内以多种方式进行变化。
权利要求
1.一种减少分组无线系统中的无线信道接入时延的方法，该系统包括一个网元(100、102、132、140)和至少一个用户终端(150)，该网元(100、102、132、140)发送信道分配消息(A1、A2、...)给用户终端(150)，该信道分配消息(A1、A2、...)通过寻呼子信道(G0...G9...)发送，该用户终端(150)监听一个或多个寻呼子信道(G0...G9...)，其特征在于，组织需要发送给用户终端(150)的信道分配消息(A1、A2、...)，通过优化寻呼子信道(G0...G9...)的使用，尽量减小所有信道分配消息(A1、A2、...)的累计总时延。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，每个用户终端(150)仅监听所需的寻呼子信道(G0...G9...)。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，网元(100、102、132、140)按照非连续接收(DRX)发送信道分配消息(A1、A2、...)给用户终端(150)。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法用于在采用分组传输的无线系统(GPRS，通用分组无线服务)中有效地组织和定时寻呼消息。
5.一种分组无线系统，包括一个网元(100、102、132、140)和至少一个用户终端(105)，其中网元(100、102、132、140)通过多个寻呼子信道(G0...G9...)发送信道分配消息(A1、A2、...)给用户终端(150)，该用户终端(150)监听一个或多个寻呼子信道(G0...G9...)，其特征在于，该分组无线系统组织需要发送给用户终端(150)的信道分配消息(A1、A2、...)，通过优化寻呼子信道(G0...G9...)的使用，尽量减小所有信道分配消息(A1、A2、...)的累计总时延。
6.根据权利要求5的分组无线系统，其特征在于，每个用户终端(150)仅监听所需的寻呼子信道(G0...G9...)。
7.根据权利要求5的分组无线系统，其特征在于，网元(100、102、132、140)按照非连续接收(DRX)发送信道分配消息(A1、A2、...)给用户终端(150)。
8.根据权利要求5的分组无线系统，其特征在于，分组无线系统(GPRS，通用分组无线服务)有效地组织和定时寻呼消息。
全文摘要
一种按照本发明减少分组无线系统中的无线信道接入时延的方法,以及一种分组无线系统,该系统包括一个网元(100、102、132、140)和至少一个用户终端(150),该网元(100、102、132、140)发送信道分配消息(A1、A2、…)给用户终端(150),该信道分配消息(A1、A2、…)通过寻呼子信道(G0…G9…)发送,该用户终端(150)监听一个或多个寻呼子信道(G0…G9…)。本发明的特征在于,组织需要发送给用户终端(150)的信道分配消息(A1、A2、…),通过优化寻呼子信道(G0…G9…)的使用,尽量减小所有信道分配消息(A1、A2、…)的累计总时延。
文档编号H04L12/56GK1277787SQ99801530
公开日2000年12月20日 申请日期1999年8月31日 优先权日1998年9月2日
发明者卡利·哈坦恩 申请人:诺基亚网络有限公司