FI113611B - Solunvalintamenetelmä - Google Patents

Description

113611

Solunvalintamenetelmä - Förfarande för cellval

KEKSINNÖN TEKNINEN ALA

Keksintö kohdistuu solukkotietoliikennejärjestelmän sohmvalintamenetelmään. Tar-5 kemmin keksintö kohdistuu ensimmäisen itsenäisen menetelmävaatimuksen johdanto-osassa esitettyyn menetelmään.

KEKSINNÖN TAUSTAA

Tässä patenttihakemuksessa on käytetty mm. seuraavia lyhenteitä: CCCH Common Control Channel 10 DCCH Dedicated Control Channel DRNC Drift Radio Network Controller DTCH Dedicated Traffic Channel FACH Forward Link Access Channel IMSI International Mobile Subscriber Identity 15 PCCH Paging Control Channel PCH Paging Channel PLMN Public Land Mobile Network P-TMSI Packet Temporary Mobile Subscriber Identity RACH Random Access Channel 20 RNC Radio Network Controller :. * · · RNTI Radio Network Temporary Identity : RRC Radio Resource Control * · » « :***: TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity • · · UE User Equipment 25 UMTS Universal Mobile Telecommunication System UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Tässä dokumentissa yleisesti käytettyjen termien selventämiseksi selostetaan seu-',.,: raavassa lyhyesti eräiden solukkotietoliikennejärjestelmien rakenteita.

Kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmiksi on ehdotettu mm. UMTS (Uni-30 versal Mobile Telecommunications System) ja FPLMTS/IMT-2000 (Future Public F:’; Land Mobile Telecommunications System / International Mobile Telecommunica- . ·. : tions at 2000 MHz) -järjestelmiä. Näissä suunnitelmissa solut on luokiteltu koon ja 2 113611 ominaisuuksien mukaan piko-, nano-, mikro- ja makrosoluihin ja esimerkkinä palvelutasosta on bittinopeus. Bittinopeus on suurin pikosoluissa ja pienin makro-soluissa. Solut voivat sijaita osittain tai kokonaan päällekkäin ja päätteitä voi olla erilaisia niin että kaikki päätteet eivät välttämättä pysty hyödyntämään kaikkia solu-5 jen tarjoamia palvelutasoja.

Kuvassa 1 on esitetty esimerkkinä erään kolmannen sukupolven solukkoverkon mahdollinen rakenne lohkokaavion muodossa. Kyseiset verkot tyypillisesti käsittävät yhteen tai useampaan radiopääsyverkkoon 40 (RAN) liitetyn ydinverkon 50. Tällaisia radiopääsyverkkoja nimitetään usein UTRAN-verkoiksi (UMTS Terrestrial 10 Radio Access Network). Tyypillisesti radiopääsyverkot käsittävät ainakin joukon tukiasemia 20a, 20b, 20c (BS) radioyhteyksien toteuttamiseksi matkaviestimiin 10a, 10b ja ainakin yhden radioverkko-ohjaimen 30 (RNC) tukiasemien ohjaamiseksi. Radioverkko-ohjaimet on liitetty ydinverkon matkaviestinkeskukseen 60 (MSC).

Kolmannen sukupolven päätelaite UE voi olla useissa erilaisissa tiloissa verkon 15 suhteen. Ellei yhteyksiä ole, UE on lepotilassa. Kun laitteella on ainakin yksi signalointiyhteys, UE on ”connected”-tilassa. ”Connected”-tilalla on kaksi päätilaa: ”URA connected” -tila ja ’’cell connected” -tila. ’’URA connected” -tilassa UE:n sijainti tunnetaan UMTS-rekisteröintialueen, URA:n, tarkkuudella. URA käsittää joukon soluja tietyn maantieteellisen alueen sisällä. ’’Cell connected” -tilassa UE:n si-20 jainti tunnetaan solun tarkkuudella. Kaikki datasiirto tapahtuu ’’cell connected” -tilassa.

Radioresurssien allokoinnin näkökulmasta ”connected”-tilassa olevalla UE:lla (so. kun RRC-yhteyksiä on olemassa) on kaksi päätilaa: DCH-tila (dedicated channel ;;.: state) ja CCH-tila (common channel state).

:T: 25 DCH-tilassa UE käyttää yhteyskohtaisia radiorajapintaresursseja toteuttaakseen yh- teyden UTRANiin. Jokaista aktiivisen joukon (UE:n käyttämien solujen joukko) solua kohti on yksi yhteyskohtainen radiolinkki. Aktiivinen joukko voi sisältää yh-, · · ·. den tai useampia soluja.

: CCH-tilassa UE jakaa yhteisen kanavan muiden käyttäjien kanssa. CCH-tilassa UE

: V; 30 voi olla RACH/FACH tai RACH/PCH -alitilassa. RACH/FACH-tilassa UE:n sijain- .*·. ti tunnetaan solun tarkkuudella, eli UE on aina kytkettynä yhteen soluun.

’ · ’ RACH/PCH-tilassa UE:n sijainti tunnetaan joko solun tai URA:n tarkkuudella.

* · * · 3 113611

Siirtymä DCH-tilasta CCH-tilaan voi tapahtua esimerkiksi seuraavien RRC-prose-duurien seurauksena: - Esimerkiksi ei-reaaliaikaisen (NRT) yhteyden kuljetuskanavan uudelleenkonfigu-rointi, jossa kuljetuskanava vaihtuu yhteyskohtaisesta yhteiskanavaan.

5 - Radiopääsy-yhteyden (RAB) purku, jossa puretaan ainakin yksi yhteys ja viimei nen yhteys on ei-reaaliaikainen (NRT) yhteys, joka ei ole sillä hetkellä aktiivinen tai joka on konfiguroitu käyttämään yhteiskanavia.

- Fyysisen kanavan uudelleenkonfigurointi, jolla voidaan osoittaa, korvata tai vapauttaa joukko UE:n käyttämiä fyysisiä kanavia. Fyysisen kanavan uudelleenkonfi- 10 guroinnilla voidaan myös vaihtaa käytettyä kuljetuskanavatyyppiä ja RRC-tilaa.

- Radiopääsy-yhteyden (RAB) uudelleenkonfigurointi, jossa uudelleenkonfiguroi-daan radiopääsy-yhteyden tai signalointilinkin parametrejä kuvastamaan vaaditun palvelutason (QoS) muutosta. RAB-uudelleenkonfigurointi voi käsittää esimerkiksi RLC-parametrien muutoksen, DTCH/DCCH:n kanavointiprioriteetin muutoksen, 15 DCH-ajoitusprioriteetin muutoksen, DCH:n TFS:n muutoksen, TFCS:n muutoksen, fyysisen kanavan tai fyysisten kanavien uudelleenosoituksen tai vapautuksen sekä käytettyjen kuljetuskanavatyyppien muutoksen.

Edellä kuvatuissa neljässä tapauksessa sanomanvaihto on samanlaista: ne aloittaa palveleva RNC, joka lähettää XXX-sanoman UE.lle, joka vastaa XXX Complete •, ·.: 20 -sanomalla, missä XXX tarkoittaa ko. proseduuria.

• I t

Siirtymässä DCH-tilasta CCH-tilaan on valittava ja ilmoitettava solu, jota aluksi käytetään CCH-tilassa. Tunnettu tapa tämän suorittamiseksi on käyttää UE:n käyn- • * nistämää solunpäivitysmenettelyä. Siinä UE valitsee solun ja lähettää solunpäivitys- » * · ’ · * ’ sanoman valitun solun RACH-kanavalla. Verkko vastaa lähettämällä solunpäivityk- v : 25 sen vahvistussanoman vastaavalla FACH-kanavalla. Tämä ratkaisu aiheuttaa liikaa sanomanvaihtoliikennettä RACH/FACH-kanavilla. Lisäksi UE ei ehkä tunne kaikkia solunvalinnan optimaalisuuteen vaikuttavia tekijöitä. Verkko saattaa esimerkiksi erilaisista syistä haluta, että UE valitsisi makrosolun tai SRNC.n alaisuudessa ole-. ’. van solun.

30 Toinen tunnettu ratkaisu se, että UE lähettää valitun solun RACH-kanavalla XXX . Complete -sanoman sen jälkeen, kun DCH on purettu. Tässä tapauksessa verkon tulee kuitata XXX Complete -sanoma sanoman perillemenon varmistamiseksi, mikä ‘ aiheuttaa samanlaisen sanomanvaihtokuormituksen kuin solunpäivitysmenetelmä.

4 113611

KEKSINNÖN LYHYT KUVAUS

Keksinnön tavoitteena on toteuttaa menetelmä, joka vähentää DCH/CCH-tilan-vaihtoon liittyvää sanomanvaihtoa. Lisäksi keksinnön tavoitteena on toteuttaa menetelmä, joka mahdollistaa DCH/CCH-tilanvaihtoon tarvittavan ajan lyhentämisen.

5 Keksinnön tavoitteet saavutetaan järjestämällä verkko ehdottamaan solua UE:n käytettäväksi CCH-tilassa ja ilmoittamalla kyseinen solu parametrinä RRC-komen-nossa, joka käynnistää DCH/CCH-tilanvaihdon.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisen menetelmää koskevan patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa. Epäitsenäisissä pa-10 tenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön muita edullisia suoritusmuotoja.

Keksinnön mukaisesti solun tunnistustiedot liitetään parametrinä matkaviestimen tilanvaihdon CCH-tilaan käynnistävään RRC-sanomaan. Edullisesti verkko valitsee solun, jota ehdotetaan matkaviestimelle käytettäväksi CCH-tilassa, ja verkko ilmoittaa mainitun solun liittämällä solun tunnistustiedot parametrinä mainittuun RRC-15 sanomaan. Näin matkaviestin voi tehdä solun lopullisen valinnan ja ilmoittaa valitun solun verkolle liittämällä solun tunnistustiedot parametrinä toiseen RRC-sanomaan, kuten tilanvaihdon käynnistävän RRC-sanoman vastaussanomaan.

PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUS

. ·. Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin, ja selostuksessa viitataan oheisiin pii- . · 1; 20 rustuksiin, joissa • · * · i.: : kuva 1 esittää tekniikan tason mukaista verkon rakennetta, • · · » · • · .···. kuva2 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista sanoman- • » · '.. vaihtoa, » · · 7 • · · kuva 3 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista sanoman-25 vaihtoa, ja * · kuva 4 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista sanoman-v vaihtoa.

Toisiaan vastaavista osista on käytetty kuvissa samoja viitenumerolta.

5 113611

YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Kuva 2 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista sanomanvaihtoa. Kuvassa on esitetty UE 10 ja UTRAN 40 sekä niiden välistä sanomanvaihtoa. Vaiheessa 110 UTRAN lähettää komennon XXXCOMMAND RRC-proseduurin 5 käynnistämiseksi, missä XXX tarkoittaa ko. proseduuria. Komennon vastaanotettuaan UE suorittaa 120 pyydetyn proseduurin mukaiset tarvittavat toimenpiteet. Tässä suoritusmuodossa UE seuraavaksi tarkistaa 130, onko jäljellä vain CCH-yhteyksiä. Tässä esimerkissä havaitaan, että vain CCH-yhteyksiä on jäljellä suoritetun RRC-proseduurin jälkeen. Näin ollen UE valitsee 140 solun, joka ilmoitetaan UE:n si-10 jaintisoluksi CCH-tilassa, ja lähettää 150 XXXCOMPLETE -sanoman takaisin UTRANille ilmoittaakseen, että pyydetty RRC-proseduuri on valmis, liittäen solun tunnistustiedot CELLID parametrinä XXX COMPLETE -sanomaan. Edullisesti UE lähettää XXX_COMPLETE -sanoman DCH-kanavalla ennen DCH-kanavan purkua.

15 Edellisessä kappaleessa ja myöhemmin tässä selostuksessa mainittu XXX COMMAND ja XXX COMPLETE -sanomiin liittyvä RRC-proseduuri voi olla mikä tahansa RRC-proseduuri, joka voi aiheuttaa UE:n siirtymisen DCH-tilasta CCH-tilaan. Esimerkkejä tällaisista proseduureista ovat edellä tekniikan tason selostuksen yhteydessä mainitut kuljetuskanavan uudelleenkonfigurointi, radiopääsy-20 yhteyden (RAB) purku, fyysisen kanavan uudelleenkonfigurointi ja radiopääsy-yhteyden (RAB) uudelleenkonfigurointi.

: Kuvassa 3 on esitetty keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaista : sanomanvaihtoa. Tässä suoritusmuodossa verkko valitsee CCH-tilassa käytettävän ’•V solun. Ennen tarvittavan RRC-proseduurin käynnistämistä verkko tarkistaa 102, on- ;;; 25 ko proseduurin jälkeen jäljellä vain CCH-yhteyksiä. Jos niin on, kuten on tässä esi- merkissä, verkko valitsee 104 UE:n sijaintisoluksi CCH-tilassa ilmoitettavan solun.

* * * ’·' Seuraavaksi verkko käynnistää halutun RRC-proseduurin lähettämällä 110 XXXCOMMAND -sanoman UE:lle liittäen valitun solun tunnistustiedot CELL ID parametrinä XXX COMMAND -sanomaan. Vastaanotettuaan XXX_COMMAND \ä,· 30 -sanoman UE suorittaa 120 pyydetyn RRC-proseduurin ja vastaa lähettämällä 150 , v. XXX_COMPLETE -sanoman takaisin verkolle. UE voi lähettää CELL_ID -tiedot - i takaisin verkolle XXX COMPLETE -sanoman parametrinä.

Kuvassa 4 on esitetty keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista sano-. : manvaihtoa. Tässä suoritusmuodossa verkko ehdottaa UE:lle solua käytettäväksi 35 CCH-tilassa. Ennen tarvittavan RRC-proseduurin käynnistämistä verkko tarkistaa 6 113611 102, onko proseduurin jälkeen jäljellä vain CCH-yhteyksiä. Jos niin on, kuten on tässä esimerkissä, verkko valitsee 104 solun, jota ehdotetaan UE:lle UE:n sijainti-soluksi CCH-tilassa. Seuraavaksi verkko käynnistää halutun RRC-proseduurin lähettämällä 110 XXXCOMMAND -sanoman UE:lle liittäen ehdotetun solun tunnis-5 tustiedot CELLID parametrinä XXX COMMAND -sanomaan. Vastaanotettuaan XXX COMMAND -sanoman UE suorittaa 120 pyydetyn RRC-proseduurin.

Tässä suoritusmuodossa UE voi suorittaa tarkistuksen 130, jos RRC-proseduurin jälkeen jäljellä on vain CCH-yhteyksiä. CELL ID-parametrin sisällyttäminen XXX COMMAND -sanomaan voidaan kuitenkin keksinnön joissakin suoritus-10 muodoissa käsittää indikaatioksi siitä, että jäljellä on vain CCH-yhteyksiä, missä tapauksessa on tehtävä solun valinta.

Seuraavaksi UE valitsee solun käytettäväksi UE:n sijaintisoluna CCH-tilassa. Halutessaan UE voi ottaa verkon ehdotuksen huomioon. UE:lla voi kuitenkin olla esimerkiksi UE:n käyttäjän asettamia preferenssejä siitä, mitkä solut ovat etusijalla. 15 Esimerkiksi tällaisten tietojen perusteella UE voi valita jonkin muun kuin verkon ehdottaman solun. Näin UE voi valita solun joukosta, joka käsittää verkon ehdottaman solun ja kaikki muut UE:n tuntemat solut, esimerkiksi aktiiviseen joukkoon kuuluvat solut tai solut, joiden tunnistussignaalin UE pystyy sillä hetkellä vastaanottamaan. Tämän jälkeen UE palauttaa 150 XXXCOMPLETE -sanoman verkolle. 20 UE lähettää valitun solun tunnistustiedot CELL ID verkolle XXX COMPLETE -sanoman parametrinä.

Edellisissä esimerkeissä XXXCOMMAND -sanomat lähettävä ja • · : XXX COMPLETE -sanomat vastaanottava verkkoelementti, so. RRC-protokolla- · · ’···[ oliot UTRANissa sisältävä verkkoelementti, on tyypillisesti radioverkko-ohjain 25 (rnc).

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa oletussoluksi valitaan aktiiviseen joukkoon, so. UE:n sillä hetkellä käyttämiin soluihin, kuuluva solu. Tällaisessa suo-ritusmuodossa solua ei tarvitse identifioida XXXCOMMAND ja *. XXX COMPLETE -sanomissa, koska oletussolu jo tunnetaan. Oletussolun ilmoit- 30 taminen hoidetaan tällaisessa tapauksessa aktiivisen joukon päivitykseen liittyvällä · sanomanvaihdolla. Tätä ominaisuutta voidaan keksinnön eri suoritusmuodoissa • : käyttää yhdessä edellä selostettujen ominaisuuksien kanssa. Esimerkiksi keksinnön eräässä suoritusmuodossa verkko aina ehdottaa oletussolua UE:lle, mutta UE tekee . : lopullisen päätöksen itse.

7 113611

Keksintö vähentää UE:n ja verkon välistä signalointia, koska solunvalinta ei lisää sanomanvaihtoa toisin kuin tunnetut ratkaisut. Lisäksi keksintö vähentää prosessointia UE:ssa ja verkossa, koska sanomanvaihto vähenee. Tämä on hyvin tärkeää UE:n kannalta, sillä kaikki sanomanvaihto radiorajapinnan yli kuluttaa energiaa, jo-5 ka on kriittinen resurssi tyypillisesti akkukäyttöisissä matkaviestimissä. Lisäksi keksintö lyhentää DCH/CCH-tilanvaihtoon liittyvää viivettä, koska sanomanvaih-toon käytetty aika lyhenee sanomanvaihdon vähenemisen myötä.

Keksintö on edullisesti sovellettavissa kolmannen sukupolven solukkojärjestelmiin kuten UMTS- tai IMT2000-solukkojärjestelmään.

10 Edellä selostetuissa suoritusmuodoissa, joissa verkko ehdottaa tai valitsee solun käytettäväksi CCH-tilassa, verkko voi perustaa solunvalinnan esimerkiksi verkko-kohtaisiin tietoihin, esimerkiksi valita palvelevan RNC:n alaisuudessa olevan solun. Verkko voi myös valita esimerkiksi makrosolun, so. solun, jolla on suhteellisen laaja alue, välttääkseen tilanteen, jossa UE valitsee mikrosolun, so. solun, jolla on hyvin 15 pieni alue, jolloin verkon pitäisi todennäköisesti hyvin pian suorittaa palvelevan solun vaihto UE:n yhteydelle tai yhteyksille.

Jos CCH-tilassa käytettäväksi valittu solu kuuluu jo aktiivisen joukkoon, so. UE:n käyttämien solujen ryhmään, kun solunvalinta suoritetaan, valittu solu voidaan keksinnön eri suoritusmuodoissa ilmoittaa radiolinkin tunnistustiedoissa LINK ID so-20 lun tunnistustietojen CELL ID sijaan. Siinä tapauksessa verkko voi ilmoittaa solun . UE:lle liittämällä radiolinkin tunnistustiedot LINK ID XXX COMMAND -sano- · maan. Vastaavasti UE voi ilmoittaa solun verkolle liittämällä radiolinkin tunnistus- : tiedot LINK ID XXX COMPLETE-sanomaan.

* ♦ * —

Esillä olevalla keksinnöllä on monia etuja. Esimerkiksi, keksinnöllisen menetelmän v : 25 mukaan UE:n ei tarvitse suorittaa signalointia siirtyessään uuteen soluun v ·' DCH/CCH-tilanvaihdon seurauksena. Koska valittava solu keksinnön mukaisesti identifioidaan ennen tilanvaihdosta, uudessa solussa ei tarvita signalointia valitun : solun identifioimiseksi. Tämä etu saavutetaan sekä niissä suoritusmuodoissa, joissa ” ; UE suorittaa lopullisen valinnan, että niissä suoritusmuodoissa, joissa verkko suo- 30 riitaa lopullisen valinnan. Näin ollen signaloinnin määrä on vähäisempi kuin teknii-* ‘ kan tason mukaisissa ratkaisuissa.

Λ Tietyn toiminnallisen kokonaisuuden, kuten esimerkiksi radioverkko-ohjaimen, ni- ; mitys on usein erilainen eri solukkotietoliikennejärjestelmissä. Esimerkiksi GSM- järjestelmässä radioverkko-ohjainta (RNC) vastaava toiminnallinen kokonaisuus on 113611 8 tukiasemaohjain (BSC). Siten termi radioverkko-ohjain on tarkoitettu kattamaan kaikki vastaavat toiminnalliset kokonaisuudet riippumatta siitä, mitä termiä kussakin solukkotietoliikennejärjestelmässä kyseisestä toiminnallisesta kokonaisuudesta käytetään. Lisäksi erilaiset komentojen nimitykset, kuten XXX_COMMAND, on tarkoi-5 tettu vain esimerkeiksi, eikä keksintö rajoitu tässä esitettyihin komentojen nimityksiin.

Patenttivaatimuksissa on käytetty termiä matkaviestin tarkoittamaan päätelaitetta UE tai vastaavaa matkaviestintävälinettä.

Edellä esitetyn selostuksen perusteella alan ammattimiehelle on selvää, että keksin-10 töä voidaan muunnella monin eri tavoin keksinnön suoja-alan puitteissa. Vaikka keksintöä on edellä selostettu yksityiskohtaisesti erään edullisen suoritusmuodon avulla, on selvää, että monet sovellukset ja muunnelmat ovat mahdollisia poikkeamatta keksinnön suoja-alan piiristä.

» · · * * · * » · · * · * * * * · *

Claims (5)

1. 9 113611
2. 1. Solukkotietoliikenneverkon menetelmä solun valitsemiseksi "cell connected" -tilassa olevan matkaviestimen käyttöön, jossa tietoliikenneverkossa on radiopääsy-verkkoja, joissa on soluja, jotka on ryhmitelty rekisteröintialueisiin, ja jolla matka- 5 viestimellä on useita toimintotiloja, nimittäin ainakin "idle mode" -tila, "cell connected" -tila ja "URA connected" -tila, jolloin "URA connected" -tilassa tietoliikenneverkko tuntee matkaviestimen sijainnin rekisteröintialueen tarkkuudella ja "cell connected" -tilassa tietoliikenneverkko tuntee matkaviestimen sijainnin yhden solun tarkkuudella, tunnettu siitä, että soluntunnistustiedot liitetään parametrinä sanoit) maan, joka käynnistää matkaviestimen siirtymän “cell connected44 -tilaan, ja joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa - verkko valitsee solun, jota ehdotetaan matkaviestimen käyttöön "cell connected" -tilassa, ja - verkko ilmoittaa mainitun solun liittämällä soluntunnistustiedot parametrinä mai-15 nittuun sanomaan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sanoma on RRC-sanoma.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä 20 käsittää vaiheet, joissa - matkaviestin valitsee solun, jota käytetään "cell connected" -tilassa, ja , -matkaviestin ilmoittaa valitun solun liittämällä soluntunnistustiedot parametrinä .'. : toiseen sanomaan. :;: : 4. Patenttivaatimusten 1 ja 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa, '...: 25 jossa matkaviestin valitsee solun, valinta tehdään matkaviestimelle tunnettujen so- »· · :; : lujen ja mainitun verkon ilmoittaman solun joukosta.
5. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä ... käsittää vaiheen, jossa verkko valitsee matkaviestimen aktiivisen joukon solun ole- ;: tussoluksi, jota ehdotetaan matkaviestimelle. » · 10 113611