ARQUITECTURA PARA LA IMPLEMENTACION DE PROCEDIMIENTO DE GESTOR DE PORTADOR DE ACCESO DE RADIO (RABM) Y PROTOCOLO DE CONVERGENCIA DE DATOS DE PAQUETE (PDCP)
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos y aparato para sistemas de comunicación inalámbrica y, en particular, a unidades inalámbricas de transmisión/recepción (las WTRU) que implementan procedimientos de Gestores de Portador de Acceso de Radio (los RABM) y Protocolo de Convergencia de Datos de Paquete (PDCP) .
ANTECEDENTES Los sistemas de telecomunicación inalámbrica son bien conocidos en el arte. Para proporcionar una conectividad global para sistemas inalámbricos, se han desarrollado estándares y los mismos están siendo implementados . Un estándar corriente de amplio uso es conocido como Sistema Global para Telecomunicaciones Móviles (GSM) . Esto es considerado como un conocido estándar de sistema de radio móvil de Segunda Generación (2G) y fue seguido de su revisión (2.5G). El Servicio de Radio de Paquete General (GPRS) y las Velocidades de Datos Mejoradas Para Evolución de GSM (EDGE) son ejemplos de tecnologías 2.5G que ofrecen servicio de datos a velocidad relativamente alta que se encuentra en la cima de las redes GSM 2G. Cada uno de estos estándares buscó mejorar el estándar anterior con características y mejoras adicionales. En Enero de 1998, el Grupo Móvil Especial del Instituto Europeo de Estándares para Telecomunicaciones (ETSI SMG) acordó un esquema de acceso de radio para Sistemas de Radio de Tercera Generación denominado Sistemas Universales de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) . Para implementar el estándar del UMTS en forma adicional, se formó el Proyecto de Colaboración de Tercera Generación (3GPP) en Diciembre de 1998. El 3GPP continua trabajando en un estándar de radio móvil común de tercera generación . Una arquitectura típica del sistema del UMTS de acuerdo con las corrientes especificaciones del 3GPP se representa en la Figura 1. La arquitectura de red del UMTS incluye una red central (CN) interconectada con una Red de Acceso de Radio Terrestre del UMTS (UTRAN) a través de una interfase conocida como Iu que es definida en detalle en los documentos de especificaciones corrientes del 3GPP públicamente disponibles. La UTRAN esta configurada para proporcionar servicios de telecomunicación inalámbrica a usuarios a través de unidades inalámbricas de transmisión/recepción (las WTRU) , también conocidas como equipos de usuario (UES) en el 3GPP, a través de una interfase de radio conocida como Uu. La UTRAN tiene uno o más controladores de red de radio (los RNC) y estaciones base, conocidas como Nodos B en el 3GPP, que proveen, colectivamente, la cobertura geográfica para comunicaciones inalámbricas con las WTRU. Uno o más Nodos B están conectados a cada RNC a través de una interfase conocida como Iub en el. 3GPP. La UTRAN puede tener varios grupos de Nodos B conectados a diferentes RNC; solamente dos son mostrados en el ejemplo representado en la Figura 1. Cuando se provee más de un RNC en una UTRAN, se establece una comunicación inter-RNC a través de una interfase Iur, también definida en las especificaciones del 3GPP. Las comunicaciones externas a los componentes de red son establecidas por los Nodos B a un nivel usuario a través de la interfase Uu, y la CN a un nivel red a través de varias conexiones de CN a sistemas externos. En general, la función primaria de las estaciones base, tal como Nodos B, es la de proporcionar una conexión de radio entre la red de las estaciones base y las TRU. Típicamente, una estación base emite señales de canal común permitiendo que las WTRU no conectadas se sincronicen con la temporización de la estación base. En el 3GPP, un Nodo B provee la conexión física de radio con las WTRU. El Nodo B recibe señales a través de la interfase Iub desde el RNC que controla las señales de radio transmitidas por el Nodo B a través de la interfase Uu. Una CN es responsable de rutear información a su destino correcto. Por ejemplo, la CN puede rutear trafico de voz desde una WTRU que es recibida por el UMTS a través de uno de los Nodos B a una red telefónica conmutada pública (PSTN) o datos en paquete destinados a internet (que no se muestra para propósito de simplicidad) . En el 3GPP, la CN tiene seis (6) componentes principales: 1) un nodo de soporte (SGSN) de Servicio General de Radio en Paquete (GPRS) en servicio; 2) un nodo de soporte de GPRS " de pasarela (GGSN)-; 3) una pasarela limite; 4) un registro de ubicación de visitantes (VLR) ; 5) un centro de conmutación de servicios móviles; y 6) un centro de conmutación de servicios móviles de pasarela. El nodo de soporte GPRS en servicio (SGSN) provee acceso a dominios conmutados en paquete (PS), tal como internet. El nodo de soporte GPRS de pasarela (GGSN) es un nodo de pasarela para conexiones a otras redes. Todo el trafico de datos que se dirige a otras redes de operador o a internet, atraviesa el GGSN. La pasarela limite actúa como un firewall para evitar ataques de intrusos fuera de la red a abonados dentro del ámbito de la red. El registro de ubicación de visitantes (VLR) es una "copia" de redes en servicio corriente de datos de abonados necesaria para proporcionar los servicios. Esta información proviene, inicialmente, de una base de datos que administra abonados móviles. El centro de conmutación de servicios móviles está a cargo de conexiones "conmutadas en circuito" de terminales del ÜMTS a la red. El centro de conmutación de servicios móviles de pasarela implementa funciones de enrutamiento requeridas en base a la ubicación corriente de los abonados. El centro de conmutación de servicios móviles de pasarela también recibe y administra pedidos de conexión de abonados de redes externas. Los RNC controlan, en general, funciones internas de la UTRAN.Los RNC también proveen servicios intermediarios para comunicaciones que tienen un componente local a través de una conexión de interfase Iub con un Nodo B y un componente de servicio externo a través de una conexión entre la CN y un sistema externo, por ejemplo, llamadas internacionales hechas de un teléfono celular en un UMTS local. Típicamente, un RNC prevé múltiples estaciones base, gestiona recursos de radio dentro del área geográfica de cobertura de servicio de radio inalámbrico a la que los Nodos B le prestan servicio, y controla los recursos físicos de radio para la interfase Uu. En el 3GPP, la interfase Iu de un RNC provee dos conexiones a la CN: una a un dominio conmutado en paquete (PS) y la otra, a un dominio conmutado de circuito. Otras funciones importantes de los RNC incluyen confidencialidad y protección de integridad. En sistemas de comunicación tal como sistemas en Dúplex por División de Frecuencia (FDD) , en Dúplex por División de Tiempo (TDD) del Proyecto de Colaboración de Tercera Generación (3GPP) , se combinan múltiples canales dedicados y compartidos de datos de velocidad variable para su transmisión. Se encuentran públicamente disponibles datos de especificaciones antecedentes para dichos sistemas y continúan desarrollándose. Los procedimientos de Gestores de Portador de Acceso de Radio (RABM) y Protocolo de Convergencia de Datos de Paquete (PDCP) son conocidos para los sistemas 3GPP. La presente invención reconoce la conveniencia de combinar estas funciones en un solo componente, particularmente para las WTRU móviles.
LA INVENCIÓN La invención proporciona un componente que combina procedimientos de Gestor de Portador de Acceso (RABM) y Protocolo de Convergencia de Datos de Paquete (PDCP) para unidades inalámbricas de transmisión/recepción (las WTRU) , particularmente útiles para las WTRU móviles, también conocidas como UEs, en un sistema de comunicación inalámbrica de los Sistemas Universales de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) . Preferentemente, la WTRU tiene una retransmisión de protocolo de internet (IPR) que transporta datos conmutados en paquete (PS) sobre portadores de acceso de radio (RAB) , un gestor de sesión (SM) que gestiona los RAB a través de contextos PDP, un controlador de recursos de radio (RRC) que controla asignaciones RB y RAB para la WTRU y un controlador de enlace de radio (RLC) que transporta datos PS sobre portadores de radio (RB) . Se provee una unidad combinada RABM/PDCP que está configurada para controlar un flujo de datos PS de comunicación inalámbrica entre el RLC y la IPR y para proporcionar control de interfase con el SM y el RRC de manera que el procesamiento de datos PS y el control de cada RAB está asociado con el procesamiento de datos PS y el control de un solo RB. Otros objetos y ventajas serán evidentes para los expertos en el arte en base a - la siguiente descripción de modalidades preferidas de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL O DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una vista general de una arquitectura de sistema de una red UMTS convencional. ¦ La Figura 2 es un diagrama esquemático de un UE con URABM UPDCP combinado. La Figura 3 es un diagrama esquemático de interfases entre URABM_UDPCP y otras sub-capas.
Tabla de acrónimos
2G Estándar de Sistema de Radio Móvil de Segunda Generación 3GPP Proyecto de Colaboración de Tercera Generación ARIB Asociación de Industrias y Empresas de Radio AS Estrato de Acceso ASIC Circuito Integrado de Aplicación Especifica BMC Control de Radiodifusión/Multidifusión CN Red Central DCH Canal Dedicado DL Enlace Descendente ETSI Grupo Móvil Especial del Instituto Europeo de SMG Estándares para Telecomunicaciones FDD Dúplex por División de Frecuencia GPRS Servicio General de Radio de Paquete G M Gestión de Movilidad GPRS GSM Sistema Global para Telecomunicaciones Móviles HS Alta velocidad HSDPA Acceso de Paquete de Enlace Descendente de Alta Velocidad HS-DSCH Canal Compartido de Enlace Descendente de Alta Velocidad MAC Control de Acceso de Medios NAS Estrato de No Acceso NSAPI Identificador de Punto de Acceso de Servicio de Red
PDCP Protocolo de Convergencia de Datos de Paquete PDP Protocolo de Datos de Paquete PHY Capa Física PS Conmutado en Paquete PSTN Red Telefónica Conmutada Pública RAB Portador de Acceso de Radio RABC Controlador de Portador de Acceso de Radio RABM Gestor de Portador de Acceso de Radio RB Portador de Radio RLC Control de Enlace de Radio RNCs Controladores de Red de Radio RRC Controlador de Recursos de Radio SM Gestor de Sesión SNDCP Protocolo de Convergencia que Depende de la Sub-Red
TDD Dúplex por División de Tiempo S Ranura de Tiempo TI Intervalo de Tiempo de Transmisión Tx Transmisión UBMC Control de Radiodifusión/Multidifusión del UE UEs Equipos de Usuario UL Enlace Ascendente UPDCP Protocolo de Convergencia de Datos de Paquete del UE
URAB Gestor de Portador de Acceso de Radio del UE UMAC Control de Acceso de Medios del UE UMTS Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles
URLC Control de Enlace de Radio del UE URRC Control de Recursos de Radio del UE UTRAN Red de Acceso de Radio Terrestre del UMTS WTRUs Unidades Inalámbricas de Transmisión/Recepción DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA O LAS MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención se describe con referencia a los dibujos de las figuras donde el número de referencia similares representan elementos similares en toda su extensión. Los términos estación base unidad de trasmisión/recepción inalámbrica (WTRÜ) y unidades móviles son utilizadas en su sentido general. El termino estación base como se utiliza en la presente incluye, pero sin limitarse a, una estación base, un Nodo B, un controlador de sitio, un punto de acceso u otro dispositivo de interfase en un entorno inalámbrico que proporciona las WTRU con acceso inalámbrico a una red con la que se asocia la estación base. El termino "WTRU", de la forma utilizada en la presente incluye, pero sin limitarse, un equipo de usuario (UE) , una estación móvil, una unidad de abonado fija- o móvil, un buscapersonas, o cualquier otro tipo de dispositivo capaz de operar en un entorno inalámbrico. Las WTRU incluyen dispositivos de comunicación personal, tal como teléfonos, video teléfono y teléfonos preparados para internet que tienen conexiones a la red. Además, las WTRU incluyen dispositivos de computación personales portátiles, tal como las PDA, notebooks, computadoras con módems inalámbricos que tienen capacidades de red similares. Las WTRU que son portátiles o pueden cambiar de ubicación de otra manera son conocidas como unidades móviles. La presente invención es particularmente útil cuando es utilizada junto con unidades móviles, es decir, las WTRU móviles. Por ejemplo, la invención puede ser implementada en UEs del sistema UMTS convencional ilustrado en la Figura 1. Con referencia a la Figura 2, esta muestra una WTRU 10 que tiene un componente de Gestor de Portador de Acceso de Radio del UE (URABM) /Protocolo de Convergencia de Datos de Paquete del UE (URABM/UPDCP) 12 combinado en una WTRU de acuerdo con las enseñanzas de la invención. El procesador combinado URABM/UPDCP 12 mostrado en la Figura 2 preferentemente abarca componentes de estrato de no acceso ( AS) y de estrato de acceso (AS) y es configurado para consolidar funciones de URABM y UPDCP en un componente basado en el hecho de que un Identificador de Punto de Acceso de Servicio de Red (NSAPI) es mapeado a un Portador de Acceso de Radio (RAB) , que contiene solamente un Portador de Radio (RB) . Con el fin de configurar un contexto, de Protocolo de Datos de paquete (PDP) , se utiliza una interfase de control 12a a un Gestor de Sesión (SM) 14 de componentes AS 11 para configurar un Servicio de Datos Conmutados en Paquete (PS) para una comunicación de red con el UE a través de una sección AS del UMTS 34 o una sección AS del GSM/GPRS 30 del UE 10. El UE 10 es configurado para proporcionar servicio de datos PS para el dominio UMTS a través de una Retransmisión de Protocolo de Internet (IPR) 16, el procesador URABM/UPDCP 12 combinado y el AS del UMTS 34 a través de un Control de Enlace de Radio UE(URLC) 18 en el mismo, como se nuestra en la Figura 2. Dentro del AS del UMTS 34, el URLC 18 también tiene interfases de datos con un control de radiodifusión/multi-difusión del UE (UEMC) 20 y un control de acceso de medios del UE (UMAC) 22, donde este ultimo tiene una interfase de datos con los componentes de la capa física ÜMTS (PRY) 24 del ÜE 10. El UE 10 es configurado para proporcionar Servicio de Datos PS para el dominio GPRS a través de una segunda IPR 26, un procesador de protocolo de convergencia, que depende de la sub-red (SNDCP) 28, el AS del GSM/GPRS 30 y los componentes 32 de la capa física (PHY) de GSM/GPRS del UE 10, como se muestra a la izquierda de la Figura 2. El URABM/UPDCP 12 incluye un Controlador de Portador de Acceso de Radio (RABC) y RAB(s). El RABC es el controlador del URABM y los RAB(s) son servicios URABM provistos a la IPR 16. El URABM provee ejecución de QoS y colocación en cola y reenvío de datos al segmento UPDCP en la dirección del enlace ascendente. El UPDCP formatea datos del URABM y transfiere datos formateados al URLC 18 que son luego transferidos al UMAC 22 y componentes PHY 24 para su transmisión al medio físico, tal como un canal de radio. El SM 14 es configurado para indicar a URAB/UPDCP 12 cuando se inicia un procedimiento de activación de contexto PDP. El SM 14 espera una indicación de configuración RB del URRC 17. Cuando el URABM/UPDCCP 12 recibe una indicación de configuración, distribuye recursos y mantiene un mapeo en el plano de datos para transmitir datos.
El segmento UPDCP del URABM/UPDCP 12 contiene un controlador y RB(s). Los RB(s) son servicios UPDCP provistos a URABM que incluyen compresión de cabecera y transferencia de servicios de datos de usuario PDP del URLC 18. El URAMB/UPDCP 12 combinado implementa control para los RB y RAB como un procedimiento reconociendo que cada RAB contiene solamente un RB. Lógicamente, existen dos controladores (RABC y PDCPC) en este procedimiento combinado. Ambos reciben señales de comando externas, UPDCPC 12c recibe señales de comando del URRC 17 y RABC 12a/B recibe señales de comando del SM ,14 y GMM 15, pero los dos controladores operan conjuntamente la misma máquina de estado RABM/PDCP 12 que determina los modos de tiempo de ejecución de la trayectoria de datos que conecta esencialmente la pila IP (a través de la IPR 16) con los canales y portadores de radio específicos del UMTS 3G (UPDCP 12 y URLC 18 y hacia abajo) . Por ejemplo, cuando el UE inicia una llamada de datos de paquete, el SM 14 informa a través de 12a, el procedimiento con la señal RABMSM_ACTIVATE_IND, que lleva el estado URABM/UPDCP 12 de IDLE a WAIT_EST en espera del establecimiento de canales de radio. Posteriormente, cuando el URRC 17 (a través de 12c) señaliza el procedimiento con el comando CPDCP_CONFIG_REQ con la información de RAB y RB, el estado avanza a RAB_EST y el interruptor interno para las dos trayectorias de datos (contexto PDP con RAB y RB) se cierra.
Solamente en este estado, el tráfico de datos de enlace ascendente y descendente puede fluir y puede realizarse un procesamiento de datos tal como compresión de cabecera IP. La GMM 15 es la entidad de protocolo (en ÑAS 11) para la gestión de movilidad del handset en la red conmutada en paquete. El procedimiento URABM/UPDCP 12 lo coloca en interfase para el restablecimiento del RAB/RB de soporte bajo la trayectoria de datos PS (contexto PDP) . Bajo ciertas circunstancias, un volumen de trafico relativamente bajo en el modo de paquete puede causar que la red abandone los portadores de radio/canales (RAB/RB) temporalmente pero mantenga intacto el contexto de la trayectoria de datos superior (contexto PDP/NSAPI) . Cuando el handset tiene datos de paquete para salir y el URABM/UPDCP 12 descubre (a través de la máquina de estado) que no está el RAB/RB de soporte, la GMM 15 es luego señalizada (a través de 12b) para pedir un RAB/RB de la red a nombre del contexto PDP y NSAPI . La GMM 15 volverá a señalizar más tarde el URABM/UPDCP 12 por el resultado del restablecimiento. .Si bien en el caso anterior la GMM 15 ayuda a la trayectoria de datos superior, el URRC 17 es responsable de configurar los portadores de radio/canales en todas las capas del AS 34 del URABM/UPDCP y hacia abajo, incluyendo todos los parámetros específicos de radio a PHY 24. El URRC 17 recibe comandos de configuración y parámetros de su red par. Al URABM/UPDCP 12, el URRC 17 le lleva dichos detalles como el mapeo entre el contexto PDP y el RAB/RB (en caso de más de una trayectoria PS) y otros detalles tales como información de reubicación y/o parámetros de compresión de cabecera IP. La Figura 3, muestra el URABM/UPDCP 12 combinado- y sus interfases a otras sub-capas en mayor detalle. Las sub-capas están agrupadas en una trayectoria de control PS 35 a la derecha de la Figura 3 y la trayectoria de datos PS 36 a la izquierda de la Figura 3. La interfase de control al controlador RABC/UPDCP implementado en el URABM/UPDCP 12 combinado incluye controles que hacen interfase con el S 14, un componente de Gestión de Movilidad GPRS (GMM) 15 y un Control de Recursos de. Radio del UE (URRC) 17, también mostrados en la Figura 2. Estos incluyen la interfase de control SM del RABM 12a con el SM 14, una interfase de control GMM RABM 12b con la GMM 15 y una interfase de control RABM AS y CPDCP 12c con el URRC 17. La interfase de datos para el URABM/UPDCP 12 combinado se extiende entre IPR 16 y URLC 18. Más particularmente, se proporcionan creación, modificación y liberación de RAB al SM a través de una linea de control 12. El módulo URABM/UPDCP 12 combinado puede ser configurado como parte de dominio de Estrato de Acceso UMTS (AS) 34 como se muestra por la Figura 3. El módulo URABM/UPDCP 12 combinado es preferentemente implementado en un procedimiento que es estático e inicialmente creado como puesta en marcha. El URABM/UPDCP es estático, lo que significa que es creado en la etapa de potenciación del UE como una tarea de activación entre otras en el sistema operativo. Esta entidad luego controlará las funciones de RABC y PDCPC y mantendrá trayectorias de señal al SM, GMM y URRC. El procedimiento no finaliza en cualquier punto en la operación de sistema, manteniendo operaciones incluso si el handset solamente corre en modo Conmutado en Circuito. Preferentemente, el componente URABM/UPDCP 12 de las Figuras 2 y 3 es implementado en un solo circuito integrado, tal como un circuito integrado de aplicación específica (ASIO . No obstante, los otros componentes mostrados en las Figuras 2 y 3 también pueden ser fácilmente implementados en el ASIC con el componente URABM UPDCP combinado, aunque pueden utilizarse múltiples circuitos integrados separados. Los expertos en el arte reconocerán otras variantes y modificaciones consistentes con la invención. Aunque se describen las características y elementos de la presente invención en las modalidades preferidas en combinaciones particulares, cada característica o elemento puede ser utilizado solo (sin las otras características y elementos de las modalidades preferidas) o en varias combinaciones con o sin otras características y elementos de la presente invención.