專利名稱：同步雙向分組傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信網(wǎng)絡(luò)間的傳輸，特別是在一個(gè)固定的電信網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)用于移動通信的全球系統(tǒng)(GSM)或類似的無線電通信系統(tǒng)間的語音及聲音的傳輸，并且主要在于用在以最小化傳輸時(shí)延為特征的網(wǎng)絡(luò)中的一種雙向分組傳輸方法，特別是由分組傳輸?shù)綗o線電通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和信息引起的時(shí)延。
背景技術(shù)：
無線電通信網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上包括兩種類型的部分，即，一方面是基地收發(fā)機(jī)臺站(BTS)，分布于被有關(guān)網(wǎng)絡(luò)覆蓋并構(gòu)成細(xì)分為小區(qū)的整個(gè)地域，以及另一方面是代碼轉(zhuǎn)換器單元(TC)，彼此互連或者連接到通過所述基地收發(fā)機(jī)臺站連接于網(wǎng)絡(luò)的其他系統(tǒng)或設(shè)備。
移動無線電通信網(wǎng)絡(luò)通常被連接到固定的電話網(wǎng)絡(luò)，其必需將語音及聲音從適合一種網(wǎng)絡(luò)類型的格式變碼為適合另一種類型的格式且反之亦然。
在本文中，術(shù)語“上行鏈路”指從固定電話網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)終端到無線電通信網(wǎng)絡(luò)，也就是到基地收發(fā)機(jī)臺站的任何連接或傳輸，且術(shù)語“下行鏈路”指相反方向的任何連接或傳輸。
本發(fā)明的目的特別在于分組和去分組在一個(gè)基地收發(fā)機(jī)臺站及固定電話網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)終端之間的雙向呼叫期間被發(fā)送的數(shù)據(jù)或信息的操作。
這些操作一般基于通過應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)被發(fā)送的分組數(shù)據(jù)和信息。
在特殊情況下，被作為可選擇的例子，GSM電路的基站子系統(tǒng)(BSS)，話音時(shí)延定義在GSM規(guī)范03.05之內(nèi)。從電路到IP協(xié)議的通路將有效改變時(shí)延的平衡。
附

圖1概略及象征地表示用于固定電話網(wǎng)絡(luò)和無線電通信網(wǎng)絡(luò)間語音和聲音傳輸?shù)牡湫腕w系結(jié)構(gòu)。
“合成IP路由”塊具有下列功能-上行鏈路它打開合成IP幀并再發(fā)送每個(gè)分組給合適的代碼轉(zhuǎn)換器TC；-下行鏈路它收集合成IP幀中來自代碼轉(zhuǎn)換器TC的話音IP分組并將它們發(fā)給合適的BTS。
除了分組本文中涉及的分組時(shí)延，下列時(shí)延可被標(biāo)識-TBTS這是在天線接收時(shí)隙的最后比特和在Abis接口(其提供BTS和基站控制器(BSC)之間的陸地通信)的第一解碼比特之間的時(shí)延。存在一個(gè)相應(yīng)的下行鏈路時(shí)延。
-Troute這是在一個(gè)IP合成幀到BTS的傳輸末端和合成IP路由關(guān)系中那個(gè)幀的接收之間的時(shí)延。可存在一個(gè)不同的下行鏈路時(shí)延。
-TTC代表在接收合成IP路由關(guān)系中的一個(gè)IP合成幀和接收包含在那個(gè)IP幀的字段TC中的一個(gè)TCH話音幀之間的時(shí)延?？纱嬖谝粋€(gè)不同的下行鏈路時(shí)延。
圖2A和2B表明下行鏈路傳輸時(shí)序安排(使用取自GSM規(guī)范03.05的縮寫)，分別在Abis接口和無線電接口層面處。
兩種情況下，注意TRAU幀被少量置于時(shí)間之前以最小化傳輸時(shí)間所有的報(bào)頭比特，其獨(dú)立于編碼或解碼結(jié)果，被預(yù)先發(fā)送。
依賴于傳輸原理的時(shí)延為下行鏈路的時(shí)延Tdl和上行鏈路的時(shí)延Tul。時(shí)延Td1包括由編碼器帶來的傳送第一編碼話音比特的時(shí)間和在Abis接口發(fā)送所有比特的時(shí)間。時(shí)延Tu1包括發(fā)送足夠的編碼話音給變碼器以使它能將其解碼并開始產(chǎn)生話音的時(shí)間。
全速率的時(shí)間分配可以是例如由前面提到的規(guī)范03.05定義。
關(guān)于下行鏈路，本申請上下文中所感興趣的時(shí)延部分是Tsps+Tabisd＝19ms(16kbit/s Abis接口)。
時(shí)延Tsps代表變碼器所需的時(shí)間以在Abis接口產(chǎn)生第一話音信息比特。
注意在實(shí)際應(yīng)用中，時(shí)延Tsps的定義可以不同于上面所給出的，其中規(guī)范03.05預(yù)示著話音編碼器能夠提供兩個(gè)兩個(gè)的比特給傳輸控制模塊。事實(shí)上，軟件約束條件是這樣的，編碼器能夠通過增加時(shí)延Tsps的值以此方式傳送更長的比特串。
同樣，這一用于電路模式的技術(shù)不能用于IP傳輸話音編碼必須在將其提供給控制傳輸?shù)哪K之前被全部完成。這意味著時(shí)延Tsps(1.6ms)必須被時(shí)延Ttransc(8ms)所取代。
由于數(shù)字信號處理器(DSP)的巨大進(jìn)步，時(shí)延Tsps和Ttransc目前具有的值大約為Tsps＝0.2ms以及Ttransc＝0.8ms。
并且，在基站控制器中存在1ms的容限，其能夠被用于其他目的。
關(guān)于上行鏈路，且涉及前面提到的規(guī)范，所感興趣的時(shí)延部分為Tabisu＝4ms。
總之，依賴于傳輸原理的時(shí)延是從編碼器的輸入到解碼器的輸入，也就是Tabisd+Tabisu+Ttransc。
時(shí)延的其他部分獨(dú)立于傳輸原理。
還存在4ms的容限(BTS和BSC)。
對半速率來說，規(guī)范03.05不規(guī)定任何值。下列假定是有效的-Ttransc＝7ms-Tsps＝1.4ms(Ttransc的20％)-TAbisd＝16.9ms-TAbisu＝9.6ms傳輸時(shí)延的其他來源聯(lián)系于無線電接口約束條件。
話音被在無線電接口以物理信道上的下列邏輯信道的時(shí)序安排發(fā)送(提取自GSM技術(shù)規(guī)范05.02，見章節(jié)6-3、6-4和6-5)。

附圖3表明在Abis接口的上行鏈路傳輸是如何作為話音塊(FN幀數(shù)目；FN+4幀數(shù)目+4-4th后面的幀)最后發(fā)射的接收的一個(gè)函數(shù)被安排的。
附圖4表明在Abis接口下行鏈路話音塊是如何作為在無線電接口相應(yīng)的第一串傳輸?shù)囊粋€(gè)函數(shù)被安排的。
注意在這些圖中假定不存在BTS的處理時(shí)延。
圖3和4顯示在無線電接口話音塊的時(shí)序安排是高度分散的所有的信息被BTS使用或者在所提供時(shí)間的四分之一期間是可用的。這一分散的時(shí)序安排在Abis接口的電路模式中被掩碼，因?yàn)樗械臉I(yè)務(wù)信道使用獨(dú)立的物理信道。
下面分析涉及使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的GSM網(wǎng)絡(luò)中的呼叫引起的上行鏈路和下行鏈路時(shí)延。假定BTS能夠產(chǎn)生數(shù)據(jù)流而沒有由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的任何限制，并且下面的描述涉及3×4收發(fā)機(jī)(TRX)的BTS。
一個(gè)合成IP幀被構(gòu)成為傳送多個(gè)業(yè)務(wù)信道(TCH)。
例如，假定它包含12個(gè)業(yè)務(wù)信道。
假定一個(gè)全速率話音塊含有37字節(jié)并且互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議服務(wù)業(yè)務(wù)量由6字節(jié)組成，這表示一個(gè)486字節(jié)的IP幀，在1.96ms內(nèi)被發(fā)送。一個(gè)半速率話音塊含有18字節(jié)。兩種情況下，假定存在一個(gè)4字節(jié)的服務(wù)業(yè)務(wù)量用于尋址子信道及控制代碼轉(zhuǎn)換器。

傳輸時(shí)間包括一個(gè)HDLC協(xié)議填充比特的1.6％服務(wù)業(yè)務(wù)量過載。上行鏈路時(shí)延最簡單的原理是按其中它們被解碼的次序發(fā)送IP幀，如附圖5所表示的全速率。
就給定的輸入數(shù)字，傳輸時(shí)間從1.84ms(t0)到10.71ms(t7)變化。
平均起來，傳輸時(shí)間為6.3ms，其多于電路模式(4ms)。
可以看到在IP7末端和下一塊IP03.6或8.2ms(依賴于技術(shù)規(guī)范05.02中定義的序列4/4/5)之間一直存在一個(gè)保留時(shí)間。
附圖6顯示了圖5應(yīng)用半速率情況的原理。
在此例中，時(shí)延從0.91至5.80ms變化。平均(3.4ms)少于電路模式。
下行鏈路時(shí)延各種問題排除了下行鏈路上的時(shí)序安排-精細(xì)的時(shí)間排列在呼叫建立時(shí)間是不可能的，因?yàn)椴恢赖酱a轉(zhuǎn)換器的完整行程時(shí)間；第一IP幀隨機(jī)到達(dá)，在連接建立上引入未預(yù)料的時(shí)延；-因?yàn)樨?fù)責(zé)產(chǎn)生合成IP幀的設(shè)備部分通常不知道無線電時(shí)隙的組織構(gòu)成，當(dāng)來自下行鏈路的話音分組到達(dá)時(shí)它收集它們，它們和不需要在無線電接口進(jìn)行相同傳輸時(shí)間時(shí)序安排的話音塊混在一起，引入了高電平抖動；-如果BTS不被警告由Abis接口瓶頸引起的傳輸時(shí)延，它試圖對所有時(shí)隙優(yōu)化時(shí)延為0。
由于這些問題，所有分組以無序方式到達(dá)，導(dǎo)致高電平抖動的產(chǎn)生，等同于所有IP幀的傳輸時(shí)間(對全速率或半速率大約14.6ms)。
同樣，代碼轉(zhuǎn)換器必須在發(fā)送話音信息(Ttransc)之前執(zhí)行全部的編碼。
這表示對全速率0.8ms及對半速率7ms并且使整個(gè)Tdl等于發(fā)送所有下行鏈路IP合成幀需要的時(shí)間(對全速率14.7ms，半速率14.6ms)加上代碼轉(zhuǎn)換時(shí)間(對全速率0.8ms及對半速率7ms)。
獲得的全部值在下表中列出

與前面相比，本發(fā)明的目的一般在于最小化分組傳輸關(guān)系中的傳輸時(shí)延且特別是前面提到的類型應(yīng)用中的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供了一種在無線電通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站和一個(gè)包括至少兩個(gè)代碼轉(zhuǎn)換器，形成一個(gè)固定電話網(wǎng)絡(luò)或類似物并連接到基地收發(fā)機(jī)臺站的代碼轉(zhuǎn)換器單元之間的同步雙向分組傳輸方法，特別涉及發(fā)送話音或聲音信息或數(shù)據(jù)，該方法使用幀時(shí)隙的下行鏈路優(yōu)先次序，其相對于應(yīng)用或存在于上行鏈路的部分被反轉(zhuǎn)。
前面提到的配置因此通過相關(guān)補(bǔ)償避免了時(shí)隙的過度時(shí)延，其通常在連續(xù)的上行鏈路和下行鏈路傳輸中遭受最大性能損失。
由優(yōu)化最后上行鏈路時(shí)隙的時(shí)序安排所獲得的這一結(jié)果補(bǔ)償最長的上行鏈路時(shí)延。
在本說明書介紹部分所描述的應(yīng)用的情況下，傳輸如附圖7所示全速率的時(shí)序安排。
結(jié)果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，傳輸時(shí)間剛好被反轉(zhuǎn)了從t0的10.71ms到t7的1.84ms。好處是不再有任何最好的情況/最壞的情況對于上行鏈路和下行鏈路所有的TCH具有相同的傳輸時(shí)間10.71+1.84＝12.65ms。
考慮到代碼轉(zhuǎn)換時(shí)延(0.8ms)，時(shí)延中的這一結(jié)果為UL(上行鏈路)+DL(下行鏈路)＝13.5ms。
與電路模式相比，這表示節(jié)約了大約10ms。
半速率傳輸時(shí)序安排表示在附圖8當(dāng)中。
如圖所示，情況與全速率的相同對所有時(shí)隙UL+DL為6.7ms。
考慮到代碼轉(zhuǎn)換時(shí)延(7ms)，時(shí)延中的這一結(jié)果為UL+DL＝13.7ms。
與電路模式相比，這表示節(jié)約了大約14ms。
關(guān)于上面提出的方案“同步”IP分組，圖1中的“合成IP路由”功能塊還具有若干時(shí)隙數(shù)目的知識以構(gòu)造合適的IP幀。
上述同步傳輸意味著負(fù)責(zé)產(chǎn)生下行鏈路合成IP幀的設(shè)備具有BTS時(shí)隙組織結(jié)構(gòu)的正確知識。
這表示所述設(shè)備在Abis接口包括一個(gè)關(guān)于BTS時(shí)間排列的程序以獲得準(zhǔn)確的傳輸時(shí)間信息。在與代碼轉(zhuǎn)換器的接口，它能夠使用更傳統(tǒng)的時(shí)間排列(TA)程序，等同于用在GSM的BTS和TC之間或者用在通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)的無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)和TC之間的程序。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會注意到本發(fā)明避免了任何當(dāng)運(yùn)行一個(gè)新的信道時(shí)由時(shí)間排列程序所引起的額外抖動。
通過減少IP幀的大小能夠獲得時(shí)延的進(jìn)一步改進(jìn)。例如，僅組成六個(gè)TCH，而不是12個(gè)，一個(gè)IP幀的持續(xù)時(shí)間可被節(jié)約(全速率1.9ms，半速率0.45ms)。然而，這將使下行鏈路時(shí)序安排更加困難，因?yàn)楸仨毷褂脤?yīng)于相同無線電時(shí)隙的IP幀之間的正確優(yōu)先權(quán)。一種簡單的改進(jìn)可以單獨(dú)限于上行鏈路。這不會在下行鏈路中引起問題，但是達(dá)到了0.9或0.2ms的更多節(jié)約，以帶寬的略微增加(0.2％)為代價(jià)。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，提供額外的時(shí)延補(bǔ)償，時(shí)間偏移被引入網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)基地收發(fā)機(jī)臺站的上行鏈路和/或下行鏈路扇區(qū)。
例如，在上述特別實(shí)施例的關(guān)系(特別參考圖1)中，通過在一個(gè)地點(diǎn)的三個(gè)扇區(qū)之間引入時(shí)間移位能夠獲得顯著的節(jié)約。
如果僅僅三分之一的TRX被同步，Abis接口的全帶寬只可用以發(fā)送三分之一的信息。
理想地，三個(gè)扇區(qū)被偏移時(shí)分多址(TDMA)幀的4/3時(shí)間，也就是6.13ms。實(shí)際上，建議它們被偏移10/10/12時(shí)隙以保持時(shí)隙的同步時(shí)鐘。
由4個(gè)TCH組成的一個(gè)IP幀的傳輸時(shí)間為0.63ms。時(shí)隙的一個(gè)IP幀的傳輸時(shí)間為1ms。
以上時(shí)間偏移情況的全速率傳輸時(shí)序安排示于圖9中。
時(shí)延UL+DL為0.64ms。
與規(guī)范03.05相比，這對應(yīng)于Tabisu+Tabisd+Ttransc的1.5ms。
這導(dǎo)致了21ms的節(jié)約，跟規(guī)范03.05相比。
關(guān)于半速率傳輸，情形看來復(fù)雜，因?yàn)槿齻€(gè)扇區(qū)產(chǎn)生16個(gè)話音塊，其部分地過載。
當(dāng)認(rèn)為合成IP幀包含時(shí)隙的相同數(shù)期間在無線電鏈路上接收的所有TCH時(shí)看來更加簡單(見圖10)。
最壞的情況對應(yīng)于，例如(見圖10)，扇區(qū)2的時(shí)隙150.74ms，其相應(yīng)于一個(gè)極好的傳輸時(shí)間。
當(dāng)然，相同的偏移時(shí)延補(bǔ)償技術(shù)能夠用在下行鏈路上。簡明起見，它沒有示于附圖中。
傳輸時(shí)延UL+DL是1.1ms級。考慮代碼轉(zhuǎn)換器時(shí)延，這表示8.1ms。
一個(gè)BTS的各扇區(qū)之間時(shí)間偏移的引入具有一定的系統(tǒng)結(jié)果。
由此不可能再使用其中之一的序列。實(shí)際上，這源自三個(gè)扇區(qū)中共同頻率組的使用，通過使用相同的序列數(shù)(HSN)和一個(gè)不同的定位偏移(MAIO)避免沖突。由于減少了在一個(gè)地點(diǎn)可利用的TRX數(shù)，時(shí)間偏移可以被認(rèn)為是可選擇的。
時(shí)隙同步不足以用于完全同步的傳送。這能夠通過將扇區(qū)偏移8時(shí)隙(＝1幀)取代10(有效稍少)或者使用在源及目標(biāo)小區(qū)(僅適用于相位2移動，除了相位1移動的數(shù)，被迫使用異步傳送，現(xiàn)在是很小的)中與相同時(shí)間排列(TA)預(yù)同步的傳送來解決。
本發(fā)明還提供了一種使用分組傳輸且包括多個(gè)基地收發(fā)機(jī)臺站的無線電通信網(wǎng)絡(luò)，其中的每個(gè)臺站可以被連接到構(gòu)成一個(gè)固定電話網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)類似網(wǎng)絡(luò)部分的多個(gè)代碼轉(zhuǎn)換器或代碼轉(zhuǎn)換器模塊，無線電通信網(wǎng)絡(luò)使用上面描述的傳輸方法。
本發(fā)明因此將無線電通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸時(shí)延最小化并且使傳輸時(shí)延對于所有連接到所述無線電通信網(wǎng)絡(luò)及與所述固定網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)終端通信的移動終端一致。
于是，通過選擇被優(yōu)化的分組和傳輸算法，具有前述特征的分組傳輸明顯減少了話音時(shí)延。若代碼轉(zhuǎn)換器和BTS(3×4TRX)之間沒有IP設(shè)備，則在全速率及半速率可獲得20ms的節(jié)約。
當(dāng)然，本發(fā)明不僅限于附圖表示的所述實(shí)施例，其能夠被修改，在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下，特別是從其組成部分或以等價(jià)技術(shù)來取代的觀點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種無線電通信網(wǎng)絡(luò)的基站和代碼轉(zhuǎn)換器單元之間的同步雙向分組傳輸方法，其中代碼轉(zhuǎn)換器單元包括至少兩個(gè)代碼轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成一個(gè)固定電話網(wǎng)絡(luò)或類似網(wǎng)絡(luò)的部分并連接到所述基地收發(fā)機(jī)臺站，特別是發(fā)送話音或聲音信息或數(shù)據(jù)，該方法使用幀時(shí)隙的下行鏈路優(yōu)先次序，其相對于應(yīng)用或存在于上行鏈路的部分被反轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中一個(gè)時(shí)間偏移被引入網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)基地收發(fā)機(jī)臺站的上行鏈路和/或下行鏈路扇區(qū)之間。
3.一種使用分組傳輸并包括多個(gè)基地收發(fā)機(jī)臺站的無線電通信網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)基地收發(fā)機(jī)臺站可被連接到構(gòu)成一個(gè)固定電話網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)類似網(wǎng)絡(luò)部分的多個(gè)代碼轉(zhuǎn)換器或代碼轉(zhuǎn)換器模塊，該無線電通信網(wǎng)絡(luò)使用權(quán)利要求1所述的傳輸方法。
4.一種使用權(quán)利要求1所述方法的基地收發(fā)機(jī)臺站。
5.一種使用權(quán)利要求1所述方法的代碼轉(zhuǎn)換器單元。
全文摘要
一種在無線電通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站和一個(gè)包括至少兩個(gè)代碼轉(zhuǎn)換器,形成一個(gè)固定電話網(wǎng)絡(luò)或類似物并連接到基地收發(fā)機(jī)臺站的代碼轉(zhuǎn)換器單元之間的同步雙向分組傳輸方法,特別涉及發(fā)送話音或聲音信息或數(shù)據(jù),該方法使用幀時(shí)隙的下行鏈路優(yōu)先次序,其相對于應(yīng)用或存在于上行鏈路的部分被反轉(zhuǎn)。
文檔編號H04W88/18GK1379570SQ0212171
公開日2002年11月13日 申請日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月29日
發(fā)明者皮埃爾·杜普伊 申請人:阿爾卡塔爾公司