ОПИСАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕЙСА GPRS

Опишем технические параметры радиоинтерфейса  GPRS.

Gb — интерфейс между узлом поддержки GPRS и ком­мутатором системы базовых станций BSC.

Urn — интерфейс между MS и стационарной частью се­ти GPRS. Данный интерфейс используется для пакетных данных через радио к MS.

Структура логических каналов в общем соответствует структуре логических каналов GSM. Все каналы делятся на управляющие каналы и каналы передачи данных или кана­лы трафика. Управляющие каналы делятся на три группы:

—     каналы общего управления;

—     широковещательные каналы;

—     каналы выделенного управления.

Каналы общего управления делятся на подгруппы:

—     канал случайного доступа и компактный канал случай­ного доступа;

—     канал пейджинговой передачи (передачи извещений об операциях сети) и компактный канал пейджинговой пе­редачи;

—     канал разрешения доступа и компактный канал разреше­ния доступа;

—     канал извещений и компактный канал извещений. Каналы выделенного управления делятся на подгруппы:

—     канал связанного управления;

—     канал расширенного управления временем сети;

—     канал расширенного управления временем мобильной части сети.

Канал случайного доступа и компактный канал случай­ного доступа используются MS для начала передачи в сеть данных и сигнальной информации.

Канал пейджинговой передачи (передачи извещений об операциях сети) и компактный канал пейджинговой переда­чи используются для извещения MS о начале передачи ин­формации. Необходимы для работы мобильной системы в режиме прерывистого приема.

Канал разрешения доступа и компактный канал разре­шения доступа применяются для назначения ресурсов MS перед началом пакетной передачи.

Канал извещений и компактный канал извещений нуж­ны для посылки извещений о групповой передаче группе MS перед ее началом.

Широковещательный канал и компактный широковеща­тельный канал используются для рассылки системной ин­формации.

Канала связанного управления передает сигнальную ин­формацию MS. В частности, она включает информацию о под­тверждении передачи и управления мощностью, о назначении и переназначении ресурсов. Канал связанного управления раз­деляет ресурсы с каналом трафика данных, назначенного MS. Каналы расширенного управления временем нужны для оцен­ки времени, нужного MS в режиме передачи информации.

Канал передачи трафика выделен для передачи данных. Временно выделяется MS или группа MS в случае группо­вого вещания. В случае, если MS может работать с нес­колькими слотами времени радиоканала, трафик может пе­редаваться по нескольким каналам. Все каналы передачи трафика являются однонаправленными.

Отображение логических каналов на физические каналы

Различные логические каналы могут использовать один физический канал. Совместное использование физического канала основывается на блоках из четырех последователь­ных пакетах.

Отображение каналов общего управления производится на физический канал с 52 фреймами. В этом случае на од­ном физическом канале работают канал трафика, широко­вещательный канал и канал общего управления. Информация о наличии и размещении канала вещается на всю соту.

Каналы случайного доступа отображаются на различные физические каналы. Эта информация извлекается MS из широковещательного канала. Наличие каналов обозначает­ся флагом состояния связи сети в состоянии «свободен» и вещается постоянно на мобильные устройства. Кроме того, определенная фиксированная часть структуры мультифрей­ма, выделенная для канала данных может использоваться как канал случайного доступа, если только информация об отображении на физический канал вещается по широкове­щательному каналу управления.

Канал пейджинга отображается на один или несколько физических каналов. Точное отображение на каждый физи­ческий канал соответствует предопре-деленным правилам.

Канал разрешения доступа отображается на один или несколько физических каналов. Точное отображение на каждый физический канал следует предопределенным пра­вилам.

Канал извещения отображается на один или несколько блоков канала общего управления. Точное отображение со­ответствует определенным правилам.

Широковещательный канал отображается на один или несколько физических каналов. Точное отображение на каж­дый физический канал следует предопределенным правилам.

Канал коррекции частоты отображается на 51 мульти­фрейм.

Канал управления временем отображается на два определенных фрейма мультифрейма.

Канал трафика данных отображается на один физиче­ский канал, возможно, до восьми каналов данных на одной частоте, но разных слотах времени, выделенных одной MS одновременно.

Канал связанного управления динамически занимает один блок на том же физическом канале, что и канал трафи­ка данных. Данный канал является двунаправленным, то есть он динамически выделяется как для сети, так и для MS.

Разделение ресурсов при передаче или приеме осущест­вляется объединением логических каналов на физический канал. Тип сообщения определяется по заголовку блока ра­диопакета. Кроме того, идентификатор MS позволяет разде­лять информацию, предназначенную разным MS.

Радиоинтерфейс Urn

Данный интерфейс может быть описан с использовани­ем модели, использующей функциональные уровни. Уров­ни представляют собой удобный механизм разделения коммуни­кационных функций на различные группы. Коммуникации между MS и сетью происходят на уровне радиочастоты, физического соединения, уровня управления радиосоеди­нением/управления доступом к среде, управления логиче­ским соединением и уровня зависимых подсетей.

Принципы управления радиоресурсами. Выделение ресурсов для GPRS

Сота, поддерживающяя GPRS, может выделять ресурсы одного или нескольких физических каналов для организа­ции трафика. Каналы выбираются из общего ресурса, до­ступного соте. Выделение каналов производится по прин­ципу «емкость по требованию», описываемому ниже.

Сигналы общего управления, необходимые GPRS в на­чальной фазе передачи пакетов, передаются в соответ­ствующем логическом канале. Это позволяет оператору се­ти иметь емкость, необходимую GPRS в данной соте, только при передаче пакетов.

Как минимум один канал данных действует как канал, на который ориентируются каналы общего управления, пере­дающие необходимые управляющие сигналы для начала передачи пакетов. Другие каналы данных действуют в зави­симости от данного канала и передают данные абонента или сигналы выделенного канала.

Если каналы пакетных данных загружены трафиком GPRS, а в соте есть доступные ресурсы, сеть может выде­лить дополнительные физические каналы для каналов па­кетных данных. Наличие каналов пакетных данных не предполагает наличие пакетных каналов общего управле­ния. Если таковых не имеется, все GPRS-присоединенные MS переходят на обычные каналы общего управления.

В ответ на запрос пакетного канала посланный по кана­лу общего управления из MS, ожидающей передачи пакетов GPRS, сеть может назначить ресурсы для каналов пакетных данных для передачи в сеть. После передачи MS возвраща­ется на канал общего управления.

Если в соте выделен пакетный канал общего управления, все GPRS-присоединенные MS переходят на него. Канал может быть выделен или как результат увеличения запросов на пакет­ную передачу данных, или в случае отсутствия доступных фи­зических каналов в соте (для улучшения показателя качества обслуживания). Информация о пакетном канале общего управ­ления вещается на широковещательном управляющем канале. При нехватке емкости пакетного канала общего управления возможно выделение дополнительных ресурсов на одном или нескольких каналах пакетной передачи данных. Если сеть осво­бождает последний канал пакетного управления общего пользо­вания, мобильная система производит повторный выбор соты.

Процедуры поддержки «емкости по требованию» осу­ществляются либо функцией наблюдения, отслеживающей загрузку пакетных каналов данных и их число, либо динами­ческим выделением каналов пакетных данных. Функция на­блюдения может быть реализована как часть функции кон­троля за доступом к среде (Medium Access Control — MAC). Функция выделения общих каналов расположена в контрол­лере базовых станций, используемых в услуге GSM. В случае динамического выделения пакетных каналов данных неис­пользуемые каналы используются для улучшения показателя качества обслуживания. При запросе ресурсов другими услу­гами с высшим приоритетом происходит перераспределение оставшихся пакетных каналов данных.

Высвобождение пакетных каналов данных (PDCH)*, не содержащих пакетных каналов

общего управления

Быстрое высвобождение пакетных каналов данных явля­ется важной особенностью динамического разделения ра­диоресурсов между пакетными и ориентированными на со­единениями услугами. При этом имеются два возможных способа освобождения ресурса:

—    ожидания завершения всех соединений на этот PDCH;

—    извещение всех пользователей данного PDCH.

Для данного способа используются сообщения о назна­чении каналов, передаваемые по каналу ассоциированного управления каждой MS.

Существует также широковещательное извещение о повторном выделении канала.

Это простой и быстрый метод, использующий сообщение о высвобождении PDCH. Данный метод относится ко всем кана­лам PDCH, расположенным на одной несущей частоте с высво­бождаемым каналом. Все MS отслеживают канал ассоциирован­ного управления и поэтому должны получить данное извещение.

Вышеописанные методы используются как порознь, так и в комбинациях.

Возможно состояние MS, когда она не получает извеще­ние о высвобождении канала. В этом случае MS должна по­лучить извещение о состоянии соединения, периодически транслируемого сетью. При неполучении такого сообщения MS сама должна разорвать данное соединение.

Структура пакетного канала данных PDCH

Понятие мультифрейма вводилось в описании услуги GSM. Мультифрейм PDCH состоит из 52 фреймов TDMA, которые делятся на 12 блоков по 4 фрейма, два фрейма ожи­дания и 2 фрейма, используемых для РТССН — пакетного канала расширенного управления временем.

В0-В11 — радиоблоки Т— фрейм времени X— фрейм ожидания

Канал PDCH, содержащий пакетный канал общего упра­вления РСССН, передается в широковещательном канале ВССН. Данный канал PDCH — единственный из каналов па­кетных данных, который может содержать пакетный широкове­щательный канал РВССН. При необходимости данный PDCH может выделять до трех дополнительных блоков, используе­мых в качестве дополнительных РВССН. Информация о до­полнительных PDCH, содержащих пакетные каналы обще­го управления, передается в РВССН.

В канале PDCH, включающем РСССН, следующие блоки считаются блоками канала разрешения доступа PAGCH, кана­ла извещения PNCH, канала трафика данных PDTCH или ка­нала связанного управления РАССН. В любом случае, ис­пользование блока обозначается типом сообщения. В канале пакетных данных PDCH, направленном на MS, содержащем пакетный канал общего управления РСССН, все блоки муль­тифрейма могут быть использованы для пакетных каналов случайного доступа PRACH, канала трафика данных PDTCH или канала связанного управления РАССН. MS может игно­рировать или использовать флаг состояния соединения от се­ти к MS для определения канала случайного доступа PRACH.

Отображение каналов на мультифреймы управляется параметрами, передаваемыми по пакетному широковеща­тельному каналу.

В пакетном канале передачи данных, не содержащем РС­ССН, все блоки могут быть использованы либо для переда­чи трафика, либо для связанного управления. Использова­ние блока определяется по типу сообщения.

Оставшиеся два фрейма РТССН и два фрейма ожидания могут быть использованы MS для измерения мощности сиг­нала и определения идентификатора базовой станции.

Режимы работы радиоресурсов

Процедуры управления радиоресурсами характеризуют­ся двумя различными режимами работы. Каждый режим имеет определенный набор функциональности и информа­тивности.

Режим ожидания пакетов

Режим ожидания неприменим к MS, поддерживающей двойной режим работы и находящейся в режиме продол­жающегося радиосоединения. В этом случае MS находится в выделенном режиме.

В режиме ожидания пакетов не существует временного по­тока блоков, описание которого приведено ниже. Верхние уров­ни функциональности могут запросить передачу пакетов логи­ческого соединения, которые могут неявно установить временный поток блоков и перевести MS в режим передачи па­кетов.

В режиме ожидания MS прослушивает пакетный широ­ковещательный канал и канал пейджинга. В случае, если в соте нет пакетного канала общего управления, мобильная станция прослушивает широковещательный канал и соот­ветствующий канал пейджинга.

Режим передачи пакетов

Режим передачи пакетов неприменим к MS, поддержи­вающей двойной режим работы и находящейся в режиме продолжающегося радиосоединения. Данная MS находится в режиме двойной передачи.

В режиме передачи пакетов MS распределяет радиоресур­сы, предоставляемые потоком временных блоков, на один или несколько физических каналов. Возможна непрерывная пере­дача одного или нескольких потоков пакетных данных уровня логического соединения. Одновременно поток данных может быть установлен в противоположном направлении. Передача пакетов данных уровня логического соединения возможна с подтверждением или без подтверждения на уровне радиосое­динения.

При выборе новой соты MS переходит из режима пере­дачи в режим ожидания, пока происходит переключение на новую соту, читает системную информацию и возвращает­ся в режим передачи пакетов.

Режим двойной передачи

В режиме двойной передачи MS работает в режиме ра­диосоединения и распределяет радиоресурсы, предоставляе­мые потоком временных блоков, на один или несколько фи­зических каналов.

Возможна постоянная передача пакетов уровня логическо­го соединения. Одновременно поток данных может быть уста­новлен в противоположном направлении. Передача пакетов данных уровня логического соединения возможна с подтвер­ждением или без подтверждения на уровне радиосоединения.

При нахождении в режиме двойной передачи MS выпол­няет все задачи в выделенного режима. В дополнение, верх­ние уровни могут затребовать:

—      высвобождение всех пакетных ресурсов, переводя MS

в выделенный режим;

—      высвобождение радиоресурсов с переводом MS в режим

ожидания.

При переходе в новую соту MS выходит из режима двой­ной передачи, переходит в выделенный режим, ожидает пе­реключения на новую соту, читает системную информацию и может повторно перейти в режим двойной передачи.

Переходы между режимами работы радиоресурсов

Переходы между режимами различны для каждого типа операций. Так, для MS класса А, не поддерживающей режим двойной передачи, имеется четыре состояния, образуемых комбинациями двух состояний аппарутуры и двух состоя­ний радиосети. Для MS класса А, поддерживающей режим двойной передачи, есть два состояния — двойная передача и выделенный режим. Переход из одного режима в другой осуществляется запросом — высвобождением пакета. Для MS класса В есть три типа режима радиоресурсов:

—  режим ожидания пакетов;

—    режим передачи пакетов;

—    выделенный режим.

Для MS класса С есть два режима работы — режим ожи­дания пакетов и режим передачи пакетов.

Уровневый обзор радиоинтерфейса

Радиоинтерфейс GPRS может быть представлен в виде модели иерархически связанных логических уровней каждый со своей функциональностью. Так физический уровень может быть разделен на два подуровня со своими функциями:

—    физический уровень радиочастоты выполняет модуля­цию радиоволн на основе последовательности битов, полу­ченных от уровня физического соединения. Уровень ра­диочастоты также демодулирует полученные радиоволны в последовательность битов, передаваемых затем на уро­вень физического соединения для дальнейшей интерпре­тации;

—    уровень физического соединения осуществляет переда­чу информации по физическому каналу между мобиль­ной системой и сетью, к его функциям относятся:

—     упаковка блоков данных в фреймы;

—     кодирование данных;

—    обнаружение и коррекция ошибок передачи на уров­не физической среды.

Данный уровень использует информацию уровня радио­частоты.

Самая низшая часть уровня данных определяется сле­дующими функциями:

—    Уровень радиосоединения/доступа к среде (RLC/MAC) предоставляет услуги передачи информации через физи­ческий уровень радиоинтерфейса GPRS. Эти функции включают процедуру коррекции ошибок, заключающу­юся в выборочной повторной передаче ошибочных бло­ков. Функция доступа к среде разрешает доступ к разде­лению среды между мобильными системами и сетью. Данный уровень использует в качестве нижележащего уровень физического соединения.

Физический уровень радиочастоты

Физический уровень радиочастоты GSM в качестве своих параметров определяет:

—   характеристики несущей частоты и структуру радиока­нала GSM;

—   модуляции частоты и скорости передачи данных в кана­лах GSM;

—   характеристики приемника, передатчика.

Уровень физического соединения

Уровень физического соединения работает поверх физи­ческого уровня радиочастоты предоставляя физический ка­нал между мобильной системой и сетью.

Задачей данного уровня является передача информации по радиоинтерфейсу GSM, включая информацию RLC/MAC, а также обеспечение разделения доступа MS к физическому каналу На этом уровне MS выполняет операцию выбора со­ты при переходе в другую зону обслуживания. Данный уровень ответственен за:

—   расширенную схему кодирования коррекции ошибок. По­зволяет обнаруживать и корректировать кодированные сообщения, выделяя невосстанавливаемые сообщения;

—   чередование в одном радиоблоке до четырех пакетов по­следовательных временных фреймов;

—     обнаружение перегрузки уровня физического соединения. Функции данного уровня включают:

—     процедуры синхронизации, включая настройку времени MS для коррекции вариации задержки распространения сигнала;

—     контроль и оценка качества радиосигнала;

—     процедуры выбора и повторного выбора соты;

—     управление мощностью передатчика;

—     процедуры сохранения мощности батарей — режим пре­рывистого приема.

Базовые операции физического уровня, предоставляе­мые вышестоящему уровню RLC/MAC:

—     PH-DATA — используется для передачи сообщений уровня RLC/MAC, предназначена для коммуникаций «точка-точка» на физическом уровне;

—     PH-RANDOM ACCESS — используется для запроса и подтверждения фрейма случайного доступа. Подтвер­ждается MS, просматривается сетью;

—     PH-CONNECT — показывает установление физического соединения канала пакетных данных;

—     PH-READY-TO-SEND — используется физическим уров­нем для запуска таймера уровня RLC/MAC и пересылки блока данных на данный уровень;

—     PH-EMPTY-FRAME — используется уровнем RLC/MAC для индикации отсутствия фрейма для передачи после посылки PH-READY-TO-SEND.

Структура радиоблока

Для передачи данных и управляющих сообщений определе­ны разные структуры радиоблоков. Так, для GPRS блок пере­дачи данных состоит из заголовка MAC, заголовка RLC и бло­ка данных RLC. Информация передается в четырех пакетах.

Заголовок MAC содержит управляющие поля, отличаю­щиеся в зависимости от направления передачи. Заголовок имеет постоянную длину 8 битов.

Заголовок RLC также содержит управляющие поля, от­личающиеся в зависимости от направления передачи, но имеет переменную длину.

Поле данных RLC содержит один и более байтов уровня логического соединения.

После данных передается последовательность проверки блока, используемая для обнаружения ошибок.

Радиоблок для передачи управляющих сообщений состоит из заголовка MAC и одного управляющего блока RLC/MAC. Блок передается в четырех пакетах. Заголовок MAC содержит управляющие поля и постоянную длину 8 битов.

В конце радиоблока стоит последовательность проверки блока для обнаружения ошибок.

Поле сообщения содержит управляющую информацию RLC/MAC.

Кодирование канала

Для каналов пакетной передачи трафика определены че­тыре схемы кодирования, обозначающиеся от CS-1 до CS-4. Для пакетных каналов управления, кроме каналов случай­ного доступа и управления временем, всегда используется схема CS-1. Для канала случайного доступа определены две схемы кодирования.

Повторный выбор соты

В режиме ожидания и передачи пакетов повторный вы­бор соты выполняется MS, за исключением класса А, для которой сота определяется сетью в соответствии с правила­ми перехода в другую соту.

К существующим критериям выбора соты GSM добавля­ются еще два критерия, создающие более общий инстру­мент планирования перехода соты. Критерий С31 использу­ет мощность сигнала. Для сот, использующих данный критерий, выбор соты осуществляется по классу наивысше­го приоритета. Если сот с наивысшим приоритетом больше, чем одна, выбор производится по наивысшему значению критерия С32. Если нет сот, реализующих критерий С31, выбирается сота с наивысшим значением критерия С32.

Критерий C32 применяет величины смещений и гистере­зиса пары сот, на которых производится выбор. Дополни­тельные значения гистерезиса применяются для повторного выбора соты при обновлении соты или зоны маршрутизации.

Процедура повторного выбора сот производится MS при наличии пакетного широковещательного канала управ­ления в соте. Если данный канал отсутствует в соте, MS выполняет критерий выбора соты GSM, называемый С2. Кроме того, выбор соты может управляться сетью.

Измерения при выборе соты

MS должна измерять силу принимаемого радиочастот­ного сигнала на частоте широковещательного канала соты обслуживания и соседней соты и вычислять средний уро­вень сигнала для каждой частоты. В дополнение к этому MS должна определять параметр BSIC соты. Данный параметр сот является определяющим при повторном выборе. Если количество пакетных каналов, назначенных MS, не позво­ляет использовать их для измерения, сеть должна предостав­лять время, необходимое MS для подстройки измерения уровня мощности соты и обнаружения идентификатора ба­зовой станции BSIC.

Широковещательная информация. Пакетный канал широковещательной информации распространяет инфор­мацию о параметрах, необходимых для повторного выбора соты.

Повторный выбор соты, управляемый сетью

Сеть может управлять MS в плане отсылки сообщения о произведенных измерениях и передачи отчета сети, приоста­навливая повторный выбор соты и заставляя ее принять реше­ние о перевыборе соты, заданное сетью. Данное управление относится к режиму ожидания и режиму передачи пакетов.

Уровень управления режимом работы мобильной стан­ции определяется параметром NETWORKCONTROLOR- DER.

Широковещательный канал передает два набора парамет­ров для режимов передачи и ожидания пакетов соответ­ственно. Параметр NETWORK CONTROL ORDER может быть также послан на отдельный MS по каналу связанного управления, перекрывая параметры, установленные в ши­роковещательном канале.

Сеть, кроме того, может запросить отчет о расширенных измерениях, производимых MS. Данный режим должен под­держиваться и в режиме ожидания пакетов. Отчет может со­держать информацию о помехах. Отчеты посылаются каж­дой MS как данные уровня радиосоединения.

Для мобильных станций класса А, одновременно рабо­тающих в двух режимах передачи данных, сеть не может навязывать процедуру повторного выбора соты. В этом слу­чае переход в другую соту при связи, ориентированной на соединение, является приоритетным над выбором соты под управлением сети GPRS. MS должна игнорировать запрос на отсылку отчета и указание на перевыбор соты.

Расширенное управление временем

Процедура хронометража используется для получения корректного значения времени, используемого мобильной станцией для передачи радиоблоков в сеть. Данная проце­дура не используется в режиме двойной передачи, а только в выделенном режиме.

Процедура коррекции времени состоит из двух частей:

—     начальная оценка времени;

—     постоянное обновление времени.

Начальная оценка времени

Данная оценка производится на единичном пакете до­ступа, передаваемом в запросе пакетного канала. Ответ на данный пакет, передаваемый на MS, содержит эталонную величину времени. Данные значения используются MS при передаче в сеть до назначения новой величины времени, пе­редаваемой процедурой постоянного обновления времени.

Постоянное обновление времени

Мобильная станиция в режиме передачи пакетов должна использовать процедуру постоянного обоновления време­ни. Данная операция передается по каналу обновления вре­мени, выделенному MS.

При передаче в сеть/приеме из сети MS назначает канал па­кетов, канал обновления времени и индекс обновления времени.

Индекс обновления времени определяет подканал кана­ла обновления времени, используемый впоследствии MS.

При передаче данных в сеть MS передает пакет запроса доступа в канал обновления времени, что используется сетью для создания начальной величины времени.

Сеть анализирует полученный пакет запроса доступа и определяет новую величину времени для всех MS, выпол­няющих процедуру коррекции времени на данном канале пакетных данных. Новая величина может быть передана как в канале обновления времени, так и в пакетах управле­ния мощностью, а также в пакетах запроса/подтверждения канала связанного управления.

Процедура управления мощностью

Управление мощностью используется для повышения эффективности использования спектра и уменьшения по­терь мощности MS.

При передаче в сеть MS следует алгоритму, оптимизиру­емому сетью по набору параметров.

При передаче из сети управление мощностью осущест­вляется базовым передатчиком. Для информации о произво­дительности соединения MS посылает сообщение о каче­стве канала на базовую станцию. Управление мощностью неприменимо к услуге широковещательной информации.

Выходная мощность MS

MS вычисляет мощность радиосигнала для каждого ка­нала пакетных данных, назначенного MS по определен­ной формуле и данным, передаваемым по каналам управ­ления.

Выходная мощность передатчика базовой станции. Передатчик базовой станции использует постоянную мощность на тех каналах пакетных данных, которые содер­жат пакетные широковещательные каналы управления или пакетные каналы пейджинга. Эта мощность может быть ни­же выходной мощности широковещательного канала.

Управление мощностью передачи на MS может управ­ляться сетью на основе показаний сообщения о качестве ка­нала.

Измерения на стороне MS.

Производятся для периодической оценки уровня входно­го сигнала и качества связи соты обслуживания. Замер мощ­ности в режиме ожидания производится на пакетном канале общего управления или, если его нет, на широкове­щательном канале. В режиме передачи мощность замеряет­ся на широковещательном канале или на пакетном канале данных со связанным каналом управления.

Оценка качества канала производится в течение передачи фрейма ожидания мультифрейма. В режиме передачи пакетов MS оценивает сигнал помех на всех восьми слотах времени той же частоты, что и назначенный пакетный канал данных. В ре­жиме ожидания измерения сигнала помех производится на па­кетном канале управления широковещательной информации. Прерывистый прием (discontinuous reception DRX). Спящий режим поддерживается для MS, находящейся в режиме ожидания пакетов. Этот режим не применяется в ре­жиме «готов» (ready) или ожидание «готовности» (standby). Пара­метры прерывистого приема определяются и используют­ся MS. В этом режиме устанавливаются следующие пара­метры:

—    индикатор DRX — показывает, использует MS данный режим или нет;

—    период DRX;

—    период ожидания перехода в режим DRX. Дополнитель­ный параметр. Показывает, когда MS может перейти в DRX после выхода из режима передачи.

MS в спящем режиме прослушивает радиоблоки соот­ветствующей группы пейджинга пакетного канала управле­ния для выхода из этого состояния.

Уровень управления доступом к среде

и радиосоединением

Функции управления доступом к среде позволяют не­скольким MS разделять общую среду передачи, которая мо­жет состоять из нескольких физических каналов. Функция MAC распределяет попытки множества MS начать передачу информации и помогает избежать взаимной блокировки до­ступа, а при наличии таковой обнаруживает и устраняет ее. Также функции уровня позволяют одной мобильной станции использовать несколько физических каналов одновременно.

Функции RLC определяют процедуры выборочной по­вторной передачи неудачно доставленных блоков данных данного уровня.

Функции RCL/MAC предоставляют операции передачи данных с подтверждением и без подтверждения доставки. Функции GPRS MAC ответственны за:

—     создание эффективного объединения данных и сигналов управления при передаче и приеме информации с управ­лением данным процессом со стороны сети;

—     разрешение доступа к каналам данных, запрашиваемое мобильными системами, устранение и обнаружение од­новременного запроса ресурса;

—     обработку приоритетности запросов. Функции GPRS RLC ответственны за:

—     передачу блоков данных логического уровня между уровнем LLC и функциями MAC;

—     сборку и разборку блоков данных логического уровня в блоки данных радиосоединения;

—     коррекцию ошибок путем повторной передачи данных;

—     передачу данных применительно к условиям канала, то есть приспособление к условиям связи;

—     хранение ошибочных блоков данных RLC и объедине­ние их с повторно переданными блоками RLC;

Базовые операции уровня RLC/MAC:

—    RLC/MAC-DATA — используется при передаче блоков данных на верхний уровень. Используется режим под­тверждения операций на уровне RLC;

—    RLC/MAC-STATUS — извещает о возникновении ошиб­ки в радиоинтерфейсе. Показывается причина ошибки;

—    RLC/MAC-UNITDATA используется при передаче бло­ков данных на верхний уровень без подтверждения опе­раций на уровне RLC.

Модель операций

Каждый пакетный канал данных разделяет среду между мобильной системой и сетью, за исключением режима двойной передачи, в котором канал данных выделен для од­ного MS.

Радиоинтерфейс GPRS состоит из асимметричных и не­зависимых каналов передачи от сети к клиенту и обратно. Канал передачи от сети ко множеству MS не требует управ­ления в плане разрешения конфликтов доступа. Канал пе­редачи от MS делится между множеством клиентов и требу­ет управления разрешением доступа.

Выделение ресурсов сетью и их использование мобиль­ными станциями может быть разделено на две части:

—    сеть выделяет ресурсы для GPRS симметричным образом.

—     выделенные радиоресурсы для передачи от сети и к сети в режиме «точка-точка» и «точка-много точек» используются независимо друг от друга. Возможно выделение ресурсов, за­висимых друг от друга, для передачи данных одновремен­но в обоих направлениях. Возможно выделение разных пакетных каналов данных для одной мобильной станции. Блоки данных сетевых протоколов распределяются

в блоки данных подсетей с помощью протокола зависимых подсетей SNDC и упаковываются в один или несколько фреймов логического соединения LLC. Фреймы логическо­го уровня упаковываются в блоки данных радиосоединения. На уровне RLC/MAC протокол запроса повторной передачи ARQ предоставляет повторную передачу ошибочных бло­ков данных радиосоединения. В случае полной и успешной передачи фрейма уровня логического соединения через уро­вень радиосоединения, он передается на уровень логическо­го соединения.

Мультиплексирование MS на один пакетный канал данных PDCH

Динамическое выделение

Флаг состояния (Uplink State Flag USF) используется в PDCH для объединения радиоблоков от нескольких мобиль­ных станций. С его помощью реализуется режим динамиче­ского доступа. Флаг используется только при передаче на MS. Он состоит из 3 битов в начале каждого радиоблока, пере­даваемого в сторону MS. 3 бита позволяют кодировать до 8 различных состояний флага, которые используются для мультиплексирования трафика. Одно состояние флага ис­пользуется для обозначения пакетного канала случайного до­ступа, другие используются для MS. Значения флага исполь­зуются для защиты от коллизий. Флаг указывает либо на следующий радиоблок, либо на последовательность из 4 ра­диоблоков.

Динамическое выделение с использованием флага тре­бует возможности чтения флага в блоке данных с какой-ли- бо схемой кодирования и соответствующею выбора свобод­ного канала.

Фиксированное выделение

Предполагает выделение канала PDCH только для одной MS на определенный период времени.

Уникальное выделение используется для резервирова­ния части канала в направлении MS только для одной MS в течение времени существования потока временных блоков.

Поток временных блоков является физическим соедине­нием, используемым для однонаправленной передачи бло­ков данных уровня логического соединения на физическом канале пакетных данных. Поток выделяет радиоресурсы и состоит из блоков уровня RLC/MAC, в которых передают­ся данные уровня логического соединения. Существует только во время передачи данных. Каждый поток обознача­ется своим идентификатором в сети. Идентификатор уника­лен среди существующих идентификаторов потоков, дей­ствующих в каждом направлении, и используется вместо идентификатора мобильной станции на уровне RLC/MAC. Одинаковые значения идентификатора могут быть исполь­зованы в разнонаправленных потоках. Идентификатор наз­начается в сообщении назначения ресурсов, предшествую­щем передаче фреймов логического уровня, относящихся к потоку временному потоку к/от MS. В каждом заголовке блока радиосоединения, относящемся к одному потоку, ис­пользуется один и тот же идентификатор, как и в управляю­щих сообщениях, связанных с передачей фреймов логиче­ского соединения для адресации одинаковых соединений уровня радиосоединения.

Режим доступа к среде

Поддерживаются четыре типа доступа:

—  динамическое выделение;

—  расширенное динамическое выделение;

—   фиксированное выделение;

—   исключительное выделение;

Режим динамического выделения доступа к среде или фиксированное выделение поддерживается всеми сетями GPRS. Остальные режимы дополнительные. Аналогично, режим динамического и фиксированного выделения досту­па к среде поддерживается всеми мобильными станциями. Режим исключительного выделения поддерживается в теле­фонах с двойным режимом передачи.

Режим подтверждения операций уровня

RLC/MAC

Передача блоков данных уровня RLC/MAC в режиме подтверждения управляется механизмом автоматической повторной передачи совместно с нумерацией блоков дан­ных уровня радиосоединения внутри потока временных блоков. Посылающая сторона (MS или сеть) передает бло­ки внутри некоторого окна (объединения из нескольких блоков), принимающая сторона шлет пакеты подтвержде­ния при необходимости. Каждое сообщение подтверждает корректно переданный блок данных уровня RLC в номере окна. Последовательность битов, передаваемых в блоке, ис­пользуется для избирательной повторной передачи оши­бочных блоков.

Процедура подтверждения передачи на уровне логиче­ского соединения не зависит от аналогичной на нижележа­щем уровне RLC/MAC.

Операция передачи без подтверждения Передача блоков RLC/MAC в этом режиме управляется нумерацией блоков внутри потока временных блоков и не включает повторную передачу. Принимающая сторона из­влекает данные пользователя из полученных блоков дан­ных уровня радиосоединения и пытается сохранить длину данных пользователя заменой отсутствующих блоков бита­ми пустой информации.

Похожий механизм и формат сообщений используется в режиме подтверждения с передачей необходимых сигналов управления (контроль качества канала для передачи на MS и коррекция времени при передаче в сеть). Поля для пометки ошибочных блоков могут быть использованы для дополни­тельных измерений качества канала. Передающая сторона выдает некоторое число блоков и опрашивает приемную сто­рону на предмет подтверждения. Пакеты подтверждения не меняют текущие назначения. Пропущенные подтверждения не критичны и новое подтверждение может быть получено в любое время. В пакетах подтверждения, формируемых MS, может даполнительно создаваться поток временных блоков, в пакетах подтверждения, формируемых сетью, сеть может дополнительно назначать ресурсы для мобильной станции, использующей фиксированное выделение.

Передача пакетов, инициируемая с мобильной станции Данный режим применим ко всем MS в режиме отсут­ствия передачи пакетов (idle), а также* для MS класса А в выделенном режиме и не в режиме двойной передачи.

MS запускает передачу пакетов запросом пакетного ка­нала по каналу случайного доступа. Сеть отвечает по кана­лу разрешения доступа. Возможно использование одно- или двухфазного метода доступа.

При однофазном доступе «запрос-ответ» создается резер­вирование ресурсов пакетного канала передачи данных в не­скольких радиоблоках. Резервирование проводится в соответ­ствии с информацией в запросе пакетного канала. На кана­ле случайного доступа возможно наличие только двух величин для использования в GPRS. На пакетном канале случайного доступа запрос может содержать более объем­ную информацию о запрашиваемом ресурсе и назначении ресурсов.

В двухфазном доступе запрос пакетного канала порож­дает ответ о назначении канала передачи с резервировани­ем ресурсов для передачи запроса пакетных ресурсов. Двухфазный доступ может начинаться MS или сетью. Сеть может заставить MS послать запрос пакетных ресурсов установкой параметров в сообщении назначения пакетных ресурсов. В данном запросе передается полное описание за­прашиваемых ресурсов для передачи. MS может назначить метод доступа к среде, что желательно при использовании потока временных блоков. Сеть отвечает сообщением о наз­начении ресурсов и определением реальных параметров пе­редачи (то есть режимом доступа к среде).

Если на запрос пакетного канала нет ответа в течение установленного времени, MS делает повторную попытку после некоторого случайного времени.

В пакетном канале случайного доступа используется двухшаговый подход, включая оценку повторов на длинном и коротком интервале. Оптимальный повторы мобильной станции вычисляются на стороне сети.

Действительное значение повторов зависит от:

—   приоритета передаваемого пакета;

—   количество передаваемых трафиков в классах с высшим приоритетом;

—   количество передаваемых трафиков в классе с низшим приоритетом.

Изредка число запросов пакетных каналов может превысить возможности обслуживания. Для обработки этого события от­правителю запроса выдается извещение о постановке в очередь доступа к пакетам. Данное извещение включает информацию о корректности принятого сообщения и о более позднем назначе­нии ресурса. Если информация о состоянии времени становит­ся неточной на стороне мобильной станции, сеть посылает за­прос прослушивания, заставляя MS посылать четыре пакета случайного доступа. Это дает возможность оценить новое зна­чение времени перед выдачей назначения пакетного канала.

Для мобильных станций работающих в выделенном ре­жиме с поддержкой режима двойной передачи выдается за­прос режима двойной передачи. В запросе передается ин­формация о запрашиваемых ресурсах. Ответ сети может быть следующим:

—    команда назначения режима двойной передачи, когда сеть выделяет поток временных блоков и повторно вы­деляет ресурсы радиоканала;

—      назначение пакета, когда сеть выделяет поток временных блоков и не выделяет повторно ресурсов радиоканала. При повторном выделении радиоресурсов (через коман­ду назначения режима двойной передачи) мобильная стан­ция шлет сообщение о завершении назначения.

Динамическое/расширенное динамическое выделе­ние. Передача пакетов в сеть

Сообщение о назначении пакетного канала в сеть вклю­чает список пакетных каналов данных и соответствующее значение флага состояния данного пакетного канала. Уни­кальный идентификатор временного потока выделяется и включается в каждый блок данных уровня радиосоединения и управляющий блок потока временных блоков. MS наблю­дает флаги состояния выделенных пакетных каналов данных и передает радиоблоки тем, кто в настоящее время владеет флагом, выделенным для использования данным MS.

MS может пользоваться ресурсом канала до тех пор, по­ка MS шлет данные на уровень RLC/MAC. Ресурс может состоять из фреймов уровня логического соединения. В этом смысле радиоресурсы назначаются на неограниченное время. С другой стороны, назначение может быть ограниче­но числом радиоблоков.

Высвобождение ресурсов

Данная операция в нормальном состоянии запускается мобильной станцией при передаче последней пары блоков. Высвобождение ресурсов производится при получении под­тверждения совместно в режиме с таймером.

После отправления последнего блока мобильной станцией (отслеживаемого полем обратного отсчета) ожидается под­тверждение со стороны сети. При отправке последнего блока MS не использует назначение ресурса, если только не получе­но сообщение о недоставленном пакете. Это значит, что сеть может переназначить флаг другим пользователям сразу же после корректного получения блоков данных уровня радиосо­единения, относящихся к потоку временных данных.

Следующим шагом после получения данных является посылка сетью пакета подтверждения, который обрабаты­вается мобильной станцией за период времени. Сеть может не использовать режим подтверждения, обходясь исключи­тельно таймерами.

Преждевременное освобождение или назначение ресур­сов для мобильной станции может быть начато сетью в ре­жиме двойной передачи (при переходе в другую зону, процедуры назначения и освобождения канала) при установ­лении радиосоединения.

В случае высвобождения MS принудительно прерывает поток временных блоков. MS затем выдает новый запрос пакетного канала для продолжения передачи непереданных фреймов логического уровня.

Изменения назначений могут быть запущены сетью при запуске сообщений «назначение пакета», «переконфигура­ция слота времени», «команд назначения режима двойной передачи» или назначения пакета.

Фиксированное назначение

В этом случае используется сообщение о назначении па­кетного канала. Фиксированное назначение состоит из стар­тового фрейма, назначения слота и битовой карты назначе­ния блока, представляющей назначение блоков на слот времени. MS ждет появления стартового фрейма и затем пе­редает радиоблоки в блоках назначенных битовой картой. Фиксированное назначение не использует флаг состояния и MS может передавать данные без его отслеживания. Неис­пользуемое значение флага предотвращает передачу данных другими MS. Если выделенных ресурсов недостаточно, MS запрашивает дополнительные ресурсы в одном или несколь­ких блоках. Выделяется уникальный идентификатор времен­ного потока и включается в каждый блок данных уровня RLC, относящийся к потоку временного блока. Ввиду того, что каждый радиоблок включает идентификатор временного потока, все полученные радиоблоки корректно связываются с выбранным фреймом логического уровня и выбранной MS.

Число блоков, запрошенных MS вначале и впослед­ствии, нужны для блоков данных и управления, предназна­ченных для передачи. MS не запрашивает выделения допол­нительных блоков для передачи ошибочных блоков. Сеть может повторить выделение дополнительных радиоресур­сов установкой параметров в сообщениях «назначение па­кета», «подтверждение пакета».

Исключительное выделение

Исключительное выделение использует сообщения «наз­начение пакета», «реконфигурация слота времени», команду назначения режима двойной передачи для выделения ре­сурса MS. Процедура состоит из начального фрейма и наз­начения слота. MS ждет начального фрейма и начинает пе­редачу. Флаг состояния и битовая карта не используются. Идентификатор временного потока включается в блоки пе­редаваемой информации, что дает корректное соединение с фреймами LLC и MS.

Для закрытия временного потока число блоков, запро­шенных MS в запросе выделения, должно соответствовать числу блоков, предназначенных для передачи. MS не запра­шивает дополнительные блоки для повторной передачи ошибочных блоков.

Разрешение разногласий

Разрешение разногласий является важной частью опера­ций протокола RLC/MAC, особенно вследствие выделения канала, предназначеного для передачи фреймов логическо­го уровня. Применяется для динамического и фиксирован­ного выделения среды доступа. Данная операция не приме­няется к процедуре запроса пакетов мобильной станцией, поддерживающей режим двойной передачи и находящейся в выделенном режиме.

Двухфазный доступ к каналу защищен от возможности получения двумя MS одного выделения канала как своего собственного. Именно вторая фаза доступа «запрос пакет­ного ресурса» однозначно определяет MS по его идентифи­катору тоннеля логического уровня. Данный идентификатор включается в пакеты подтверждения и исключает возможность ошибки.

Однофазный доступ не всегда надежен, и поэтому вво­дится механизм разрешения разногласий.

Первая часть решения — это идентификация MS. Иден­тификация передачи MS на уровне RLC/MAC необходима не только для разрешения разногласий, но также для уста­новления протокола RLC для потока временных блоков на стороне сети. Идентификатор TLLI необходим для срав­нения одновременных передач в обе стороны, с учетом внимания возможности работы MS в мультислотовом ре­жиме.

При передаче данных в сеть мобильная станция одноз­начно идентифицирует себя в сети путем включения заго­ловка уровня RLC, содержащего идентификатор TLLI.

Второй частью решения является извещение сети о вла­дельце ресурса. Это решается включением TLLI в пакеты под­тверждения передачи. Данное сообщение должно быть посла­но до заполнения окна передачи протокола RLC/MAC. Разрешение происходит после первого получения пакета под­тверждения RLC/MAC от другой MS, что разрушает фрейм LLC, восстанавливаемый повторной передачей на уровне LLC.

Передача пакетов к мобильной станции. Извещение о передаче пакетов.

Сеть начинает передачу пакетов к MS, находящейся в режиме готовности, путем извещения посылаемого по кана­лу извещения. Станция отвечает на извещение передачей пакетов, содержащих один или несколько RLC/MAC бло­ков, содержащих случайные блоки LLC. После ответа MS и его получения сетью состояние мобильностью переходит в режим готовность.

Сеть назначает радиоресурсы MS и выполняет передачу данных .

Передача данных на MS

Передача данных на MS в состоянии, готовности начатая сетью, использует сообщение о назначении пакетов в сторо­ну MS. В случае если осуществляется передача в сеть, наз­начение пакетных ресурсов в сторону MS передается через пакетный канал связанного управления, иначе сообщение о назначении пакетов в сторону MS передается через пакет­ный канал общего управления. В другом случае сообщение о немедленном назначении передается через канал общего управления. Для телефона в выделенном режиме назначе­ние передается через канал управления данными. Сообще­ние о назначении включает список пакетных каналов дан­ных, которые могут быть использованы для передачи на MS. При необходимости может быть включена информация о настройке времени и управлении мощностью.

Сеть посылает блоки RLC/MAC потока временных бло­ков на назначенный канал. Мультиплексирование блоков для разных MS разрешается использованием идентификато­ра TFI, включаемого в каждый блок. Возможно прерывание передачи к MS.

Высвобождение ресурсов.

Высвобождение ресурсов начинается со стороны сети за­вершением передачи и опросом мобильной станции на предмет получения финального сообщения о подтвержде­нии передачи.

Сеть может изменить текущие назначения выдачей паке­тов назначения пакетных ресурсов или переконфигурации слота времени, которые должны быть подтверждены MS.

Управление идентификатором TFI осуществляется те же таймером, который работает на MS и в сети после полу­чения последнего блока RLC, посланного на MS. После об­нуления таймера текущие назначения становятся недей- ствительиыми, и идентификатор временного потока пов­торно используется сетью.

Извещение о передаче пакетов

Сеть начинает передачу пакетов на MS с режимом двой­ной передачи в режиме ожидания и в выделенном режиме посылкой одного или более пакетов. MS отвечает запросом начала передачи, содержащим один или несколько блоков уровня RLC/MAC с произвольным фреймом LLC. После от­сылки пакета мобильной станцией и приема его сетью мо­бильное состояние MS переходит в режим готовность.

Одновременная передача пакетов в двух направлениях

При наличии исходящего потока MS постоянно отсле­живает исходящий канал пакетных данных на предмет со­общений о назначении исходящего пакетного канала или пакета реконфигурации слотов времени на управляющем канале. После появления этих пакетов MS может начать прием пакетов из сети в соответствии с мультислотовым ре­жимом передачи. Если MS хочет начать передачу в сеть при наличии входящего потока данных, она подтверждает это пакетом. При одновременной передаче может возникнуть дополнительная задержка из-за возникновения потока пере­дачи пакетов в сеть. Задержка возникает только для перво­го фрейма LLC в последовательности.