По материалам: http://www.pro-anji.ru/arhiv/anzhi-ostalsya-na-vershine.html.
ОПИСАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕЙСА GPRS PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Tuesday, 08 May 2012 16:57

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.


Рис. 2 Фреймовая структура пакетного канала данных

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.


Рис. 3- Уровни радиоинтерфейса

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.