專利名稱：用于分組數據通信的再散列定時器的制作方法
背景本發明總地涉及到無線通信系統，特別是涉及到那些用于確定移動臺所占用信道的技術與結構。
在北美，數字通信與多址接入技術(如TDMA)現在是由稱作數字先進移動電話業務(D-AMPS)的數字蜂窩無線電話系統提供，它的一些特點在暫行標準TIA/EIA/IS-54中有詳細規定，該標準名為“雙模式移動臺-基站兼容性標準”，由電信行業協會與電子行業協會(TIA/EIA)出版，在此特別地引入作為參考。由于現存的大量用戶是基于僅能在采用頻分多址接入(FDMA)的模擬域內進行的設備操作，所以TIA/EIA/IS-54是一種雙模式(模擬與數字)的標準，同時提供了模擬兼容性與數字通信能力。例如，TIA/EIA/IS-54標準提供了FDMA模擬話音信道(AVC)與TDMA的數字業務信道(DTC)。AVC與DTC由頻率調制無線載波信號實現，該頻率調制無線載波信號的頻率在800兆赫(MHz)附近，使得每一無線信道的頻譜帶寬是30千赫(KHz)。
在TDMA蜂窩無線電話系統中，每一無線信道都被分成一系列的時隙，每一時隙包含了來自某一數據源的一連串信息，比如，語音會話的數字編碼部分。時隙被組成連續的、具有預先確定的持續時間的TDMA幀。每一TDMA幀內的時隙數目與能夠同時共享無線信道的用戶數目有關。如果TDMA幀內的每一時隙被分配給不同的用戶，那么TDMA幀的持續時間就是分配給同一用戶的連續兩個時隙之間的最短時間。
分配給同一用戶的相繼的時隙在無線載波中一般不是連續的時隙，這些時隙組成了用戶的數字業務信道，這個業務信道可以被看成分配給用戶的邏輯信道。正如在TIA/EIA/IS-136中詳細描述的，數字控制信道(DCCH)也能夠被用于傳送控制信號，并且這樣的DCCH是邏輯信道，它由無線載波上的一系列通常非連續的時隙組成。
由TIA/EIA/IS-54與TIA/EIA/IS-136(現在的ANSI136)標準規定的系統都是采用電路交換技術，它是一類“面向連接”的通信，也就是建立一個物理呼叫連接并且只要通信終端系統進行數據交換就維護這個連接。電路交換的直接連接可以作為一條開放的管道，允許終端系統對任何它們認為合適的對象使用這條連接。盡管使用電路交換的數據通信能很好的適用于恒定帶寬的應用，但是它對低帶寬與“突發”的應用來說效率就相對較低。
分組交換技術可能是面向連接的(如X.25)或者面向無連接的(如互聯網協議，“IP”)，它并不需要建立與拆除物理連接，這與電路交換技術形成鮮明對照。這樣就減少了數據時延并且增加了信道在處理相對稍短的、突發的或者是交互事務時的效率。無連接的分組交換網絡把路由功能分配到多個路由點上，因此避免了使用中央交換集線器時可能出現的流量瓶頸。數據被分組化并對相應終端系統定址，然后在沿著數據路徑的獨立單元中傳輸。位于通信終端系統間的中間系統，也叫做“路由器”，基于每一分組做出要采用的最合適路由的決定。路由決定是基于多個特征，包括最小開銷路由或者開銷度量；鏈路的容量；等待傳輸的分組的數目；鏈路的安全需求；以及中間系統(節點)的運行狀態。
與單個的電路建立相比，沿著考慮了路徑度量的路由的分組傳輸方法提供了應用與通信的靈活性。它也說明了最標準的局域網(LAN)與廣域網(WAN)如何在共同的環境中發展。分組交換對數據通信非常適用，因為所使用的很多應用與設備，例如鍵盤終端，都是交互的，并且以突發的方式傳送數據。分組交換把來自多個終端的多個傳輸交織到一個信道內，而不會有用戶向終端輸入很多的數據或者暫停下來思考問題時的信道的空閑。
由于路徑的獨立性以及路由器在網絡節點失敗時選擇替代路徑的能力，分組數據提供了更高的網絡魯棒性。因此，分組交換支持更高效的網絡線路利用。分組技術提供了可以按照傳輸數據的流量而不是連接時間對最終用戶計費的可選方式。如果最終用戶的應用已經被設計為可以高效利用空中鏈路的話，那么傳輸的分組的數目將會最小。如果每一個單個用戶的業務都持續最小，那么服務提供商就能夠大大提高網絡的容量。
分組網絡的設計通常都是基于廣泛的工業數據標準，例如開放系統接口(0SI)模型或者TCP/IP協議棧。不管是形式上的還是事實上的，這些標準都已經發展了好多年，并且使用這些協議的應用都是很容易得到的。基于標準的網絡的主要目的是為了得到與其它網絡的互連性。因特網就是今天最明顯的一種追求這種目標的基于標準的網絡例子。
在移動分組數據系統中，在使用確認傳輸的空中鏈路之上有基于預留的媒體接入控制(MAC)協議，因而低的數據時延與高效的空中鏈路帶寬利用率都很難滿足。解決時延與高效帶寬利用率的一個重要的技術是負載均分，也就是把分組動態地分配到不同的傳輸資源上傳輸。根據在ANSI-136系統中為集成的語音與分組數據業務剛剛提出的新標準，將要確立這樣的技術，即不但可以在一個載波上的分組數據信道內分配業務負載，而且還能夠在不同載波上的分組數據信道內分配業務負載。
例如，在包括多個分組數據控制信道(PCCH)的系統中，在一個或多個載波上，每一個移動臺(MS)通過使用缺省的散列算法來選擇它應該占用哪個PCCH。更加明確地，非激活的(空閑的)MS執行針對小區的重選后讀取信標PCCH。在該信標PCCH上，該小區所支持的PCCH的有關信息都被提供。通過使用缺省的散列算法，MS將決定它將占用哪一個PCCH。例如，缺省的散列算法可以根據移動臺的標識數字的最低有效位來決定該PCCH。這樣，移動臺調諧到選定的PCCH并讀取它的尋呼信道。
使用這種方法，小區中的移動臺被均勻地分布到該小區支持的PCCH上。然而，在每一PCCH上產生的流量由于某些原因可能會變化，例如很多分配到其上的MS在數據事務中是否是激活的，或者很多分配到其上的MS是否處于睡眠狀態以及因此而只讀取尋呼時隙。
在由于MS活動的改變造成流量改變時，為了分散流量負載，基站(BS)可能使用信道重分配消息以便迫使一個移動臺改換到另一個PCCH或者命令移動臺移動到一個分組業務信道(PTCH)。如果移動臺被指示調諧到某一PTCH，它將在事務過程中使用PTCH，然后返回到初始的PCCH，并且啟動一個電池防護進程。如果移動臺被指示調諧到不同載波上的一個PCCH，則移動臺將為事務使用該新的PCCH，并且當事務結束后可選地停留在新的PCCH上。
在以上所有的情況下，BS都需要記住哪一個移動臺已經被命令改換到另一個PCCH上了。這樣，BS中的再散列列表一般就會非常長。因為當非激活的MS進入新的小區時(如果在同一個路由域內)不需要向網絡發送通知，所以被命令尋呼MS的BS就沒有辦法知道MS現在是處于由缺省散列方法確定的PCCH上，還是處于由信道重分配消息確定的PTCH/PCCH上。
考慮下面的例子，它能夠更好的解釋試圖尋呼移動臺的基站面臨的問題，該移動臺按照以上描述的方法被分配給信道。假設移動臺位于第一小區中，具有信道A與B，使用它的缺省散列算法來確定占用的信道。還假設缺省的散列算法確定了移動臺應該占用信道A。在以后的時間里，例如由于信道A上的業務量的原因，第一小區中的基站就向移動臺發送信道重分配消息來告訴移動臺切換到信道B。如果移動臺此后移動到另一個小區并且隨后轉回到第一小區，它將重新使用它的缺省散列算法來選擇信道A。當基站想尋呼該移動臺時，它不知道移動臺是占用信道A(因為它轉移到另一個小區然后返回到初始的小區)還是占用信道B(因為移動臺停留在該小區中)。為了避免這個問題，基站應該在兩個信道上呼叫該移動臺，但是這將增加小區中的尋呼流量。由于帶寬是有限的，所以這不是一個理想的解決方法。
相應地，希望能夠提出一些技術與系統，使得在分組數據通信系統中，基站憑此技術與系統可以更容易地確定在哪個信道上尋呼移動臺。
概述本發明通過在移動臺與基站中提供再散列定時器以便同步信道選擇處理并且避免在基站中存儲長的再散列列表的需要，來試圖解決以上指出的缺陷。
根據本發明的示范實施方案，占用第一信道的移動臺從某個基站接收到命令后就再散列到第二信道。移動臺再散列到新的信道，發送一個指示其正偵聽的新信道的確認消息，并啟動其再散列定時器。即使移動臺離開了小區并隨后返回，移動臺仍將繼續使用第二信道直到再散列定時器超時，以便與那個基站通信。當移動臺的再散列定時器超時后，如果它需要重新偵聽某個基站，它將重新使用缺省的散列算法來確定合適的(也就是第一)信道。
從基站的角度看，根據本發明的示范實施方案，基站從標識其正在偵聽第二信道(再散列的)的移動臺接收確認消息。此時，為了以后的參考(例如，如果它需要尋呼移動臺時)，基站將把新的信道存儲在再散列列表中并啟動自己的再散列定時器，這個定時器與那個特定移動臺相關聯。基站將使用存儲在再散列列表中的信道尋呼那個特定的移動臺，直到基站的再散列定時器超時。定時器超時后，基站將使用缺省的散列算法來確定合適的(缺省的)信道用來與占用該信道的該移動臺通信。
附圖簡述通過后面參考附圖對優選實施方案的描述，以上所述的本發明的目的與特點將更加清晰，其中
圖1是示范的蜂窩移動無線電話系統的方框圖，其中包括一個示范的基站與移動臺，它們都使用了按照本發明的再散列定時器；并且圖2是一個流程圖，它描述了一種按照本發明的示范實施方案、用來確定移動臺所占用的信道的方法。
發明詳述在下面的描述中，為了解釋而非限制，給出了特定細節以便提供對本發明的徹底理解，特定細節是例如特定的電路、電路組件、技術等。然而，對于本領域的技術人員很顯然，即本發明在可以在其它與這些特定細節不同的實施方案中應用。在其它的情況下，為了更突出本發明的描述，對于眾所周知的方法、設備與電路的詳細描述都被省略。
圖1示出了一個示范的蜂窩移動無線電話系統，在此系統中可以實施本申請，該系統包括示范的、實施本發明中的再散列定時器的基站110與移動臺120。基站包括一個控制與處理單元130，它連接到分組交換機140。在本領域中已知道蜂窩無線電話系統的一般知識，正如由以上引用的美國專利申請描述以及由授于Wejke等的第5,175,867號標題為“蜂窩通信系統中的鄰近協助的越區切換”的美國專利和在1992年10月27號提交的美國專利申請第07/967,027號(標題為“多模式信號處理”)中描述的，以上兩個文件都在此引入作為參考。
基站110通過分組業務信道收發器150處理多個分組業務信道，分組業務信道收發器150由控制與處理單元130控制。而且，每一基站包括一個分組控制信道收發器160，它可能控制一個以上的分組控制信道。分組控制信道收發器160由控制與處理單元130控制。分組控制信道收發器160在基站或小區的分組控制信道上向鎖定在該分組控制信道上的移動臺廣播控制信息。應該理解的是收發器150與160能夠像業務與控制收發器170一樣，作為一個單獨的設備實施，業務與控制收發器170用于共享同一無線載波頻率的DCCH與DTC。基站110也采用再散列定時器111，關于它的操作在下面有詳細的描述。
移動臺120在它的業務與控制信道收發器170上接收在分組控制信道上廣播的信息。然后，處理單元180評估接收到的分組控制信道信息，此信息包括移動臺可能要鎖定的候選小區的特征，并且決定移動臺應該鎖定到哪個小區。有利的是，接收到的控制信道信息不僅僅包括有關與其關聯小區的完全信息，而且還包括與該控制信道相關的小區接近的其它小區有關的信息，正如授于Raith等人的專利中所描述的，其美國專利號為5,353,332，題目為“無線電話系統中通信控制的方法和裝置”，它被在此引入作為參考。移動臺也使用了再散列定時器121。
根據本發明的示范實施方案，使用再散列定時器111與121協助系統來決定在哪個信道上尋呼移動臺以及解決有關以上描述的信道分配的不確定性問題。在這些再散列定時器協助下的一種示范的清除基站110中的再散列列表的方法現在將根據流程圖2來描述。
從步驟200開始，假設在終接數據事務的示范移動臺中，基站110發送一個起始幀，包括給移動臺120發送信道重分配消息指示由于例如移動臺120占用的信道上的負荷，移動臺要調諧到一個新的信道上(例如新的PCCH)。本領域的技術人員將理解，就像上面指出的一樣最初是使用缺省的散列算法來選擇移動臺占用的信道。移動臺要確認信道重分配消息的接收，例如，根據在共同未決且共同轉讓的、序列號為＿＿、題目為“重分配握手”的美國申請中描述的技術，這里引入它的全部內容作為參考。移動臺120然后調諧(步驟202)到在信道重分配消息中指示的它的新信道上，并且啟動它的再散列定時器121。當移動臺調諧到它的新信道上以后，它可能會被基站110詢問以便向基站110發送確認消息，包括它的新信道的身份(例如頻率、時隙、信道號、擴頻碼或者其組合)。
接收到確認消息以后，基站110啟動它的再散列定時器111(步驟204)，并在存儲器(未示出)中的再散列列表中存儲移動臺120的位置(也就是新的信道)。作為一種選擇，當基站發送信道重分配消息時，它可能啟動它的再散列定時器111。本領域的技術人員將理解根據設計與實施方案的細節來選擇用來啟動基站再散列定時器111的特定觸發動作，以及使基站在移動臺120啟動其再散列定時器121的幾乎同時啟動它的與移動臺120相關的再散列定時器是很重要的。
當再散列定時器111計數時，基站110將使用再散列列表中指示的信道尋呼移動臺120(步驟206、208)。一旦計時器111超時，基站110在再散列列表中終止移動臺的條目，并且其后例如，如果基站110需要尋呼移動臺120，則使用缺省的散列方法(210步)來決定移動臺120正偵聽哪一個信道。而且，一旦再散列定時器121超時，移動臺120將使用缺省散列方法再散列，并且又一次改變信道。根據本發明的典型實施方案，移動臺120并不在小區重選(即移動臺轉移到另一個小區，然后再回到初始小區的情況)時復位它的再散列定時器121。
根據本發明的再散列技術提供了這樣的優點，即使移動臺在小區之間移動以及返回到它以前被命令進行再散列的小區，它都使用自己被命令再散列到的PCCH(除非它的再散列定時器已經超時)，因此減輕了基站決定在哪個信道上尋呼移動臺的負擔。如果移動臺120的一個條目存在于再散列表中，基站110就使用該再散列條目指定的PCCH。否則，基站110就使用缺省的散列算法來決定移動臺120的PCCH。由于再散列定時器111超時后移動臺的條目就被刪除，本發明也避免了在基站中存儲長再散列列表的需要。當然，基站需要使用多個定時器來跟蹤相應的移動臺。同樣地，移動臺也應該有多個再散列定時器以便能夠跟蹤它進入的不同小區。然而，如果定時器被設置為一個很小的值，那就需要更少數目的再散列定時器。移動臺使用的定時器的具體數目可能是不同的，然而，很有可能的是每一個移動臺可能包含兩個或多個這樣的定時器。
根據本發明的再散列定時器除了被用來使系統能夠決定在哪一個信道上尋呼移動臺之外，還對分組通信系統中的高效負荷分擔也起了重要作用。例如，像以上提到的，為了在可獲得的通信資源上重新分配通信負荷，移動臺可能會最初被重新分配信道。盡管前述示范實施方案描述了這樣的情況，即移動臺在其再散列定時器超時后自動回復到它的缺省信道上，然而，也可能會有一些與高效的負荷分擔配置相關的環境，在這些環境中移動臺改而需要停留在它的再散列信道上。因此，根據本發明的再散列定時器可能會被選擇的啟用，例如通過在信道重分配消息中提供另外的消息元素，來通知移動臺它是否應該啟動再散列定時器。作為一種選擇，信道重分配消息能夠包含一個定時器的值，移動臺能夠把該值裝入它的再散列定時器使得系統能夠控制移動臺何時返回到它的缺省信道。這就允許在使用根據本發明的再散列定時器的系統中實行更強的負荷分擔控制。
前面所述內容已經描述了本發明的原理、優選的實施方案以及操作模式。然而，本發明不應該被局限于以上所討論的特定實施方案中。因此，以上描述的實施方法應該被看成是說明性的，而不是局限性的，并且應該理解，在不違背以下權利要求定義的本發明的范圍的情況下，本領域的科技人員對這些實施方案可以做出更多的變化。
權利要求
1.一種用于在無線通信系統中的基站與移動臺之間傳輸分組數據的方法，所說的方法包括如下步驟確定在其上可以在該移動臺與基站之間交換信息的第一信道；在該第一信道上從該基站向移動臺發送信道重分配消息來指示該移動臺要再散列到新的信道上；從該移動臺傳輸確認消息到該基站來指示接收到了該信道重分配消息；在該移動臺中啟動再散列定時器；在該基站中啟動再散列定時器以響應確認消息；再散列到新的信道上；并且其中，一旦該再散列定時器超時，該移動臺與該基站就再散列回到第一信道上。
2.根據權利要求1的方法，其中確定的步驟還包括使用缺省的散列算法來確定該第一信道。
3.一種用于由無線通信系統確定移動臺正占用的信道的方法，該方法包括如下步驟提供一種可以將移動臺分配到缺省信道上的缺省算法；有選擇的把該移動臺從該缺省信道重分配到另一信道上；向該系統存儲的列表增加該移動臺與該另一信道間的關聯；啟動定時器；當該定時器超時時，把該關聯從列表中刪除；并且使用列表中的至少一條和該缺省的算法來確定移動臺正占用的信道。
4.根據權利要求3的方法，其中提供缺省算法的步驟還包括以下步驟提供基于該移動臺標識的至少一部分的散列算法。
5.根據權利要求3的方法，其中有選擇的重分配步驟還包括以下步驟從無線通信系統向移動臺發送信道重分配消息，此信道重分配消息包括該移動臺用來確定該另一個信道的散列算法的標識。
6.根據權利要求3的方法，其中啟動定時器的步驟還包括從該移動臺接收到確認消息并且啟動定時器作為響應。
7.一種用于由移動臺來確定其應該偵聽的、與基站相關的信道的方法，此方法包括以下步驟標識由該基站發送的第一信道為所說信道；從偵聽第一信道切換到偵聽第二信道，該第二信道也由該基站發送；并且在移動臺中啟動定時器來確定移動臺何時應該切換回第一信道。
8.根據權利要求7的方法，其中標識的步驟還包括以下步驟根據該移動臺標識數字的至少一部分，使用散列算法確定移動臺應該偵聽的所說第一信道。
9.根據權利要求7的方法，其中切換步驟還包括以下步驟從該基站接收消息來改變信道。
10.根據權利要求7的方法，還包括以下步驟把該移動臺從與基站相關的第一小區移動到第二小區，并且隨后返回到第一小區；當返回到第一小區后，如果定時器仍然是激活的，就偵聽第二信道。
11.一種基站，它包括發送與接收無線信號的收發器；控制該收發器的處理器；存儲包括移動臺標識以及與其相關的信道的條目的存儲器；以及至少一個用來確定何時從該列表中刪除該條目的定時器。
12.根據權利要求11的基站，其中該處理器啟動定時器以響應從移動臺接收到的確認消息。
13.根據權利要求11的基站，其中該處理器根據該移動臺當前在存儲器中是否有相應的條目來選擇一個可在其上尋呼移動臺的信道。
14.一種移動臺，它包括發送與接收無線信號的收發器；一個處理器，負責控制該收發器，并且確定是在該移動臺空閑時偵聽缺省信道還是在該移動臺空閑時偵聽另一信道；并且至少一個定時器，用于監測一個時間周期，在此時間周期內該處理器已確定移動臺應該偵聽另一信道。
15.根據權利14要求的移動臺，其中該處理器使用缺省散列算法來確定該缺省信道。
16.根據權利14要求的移動臺，其中該收發器接收到信道重分配消息并且該處理器從所說信道重分配消息中得到信息以便確定另一信道。
全文摘要
本發明提出了一種用在移動臺和基站上的再散列定時器,其目的是同步無線通信系統中信道的選擇處理并且避免在基站中存儲長的再散列列表的需要。
文檔編號H04W36/06GK1331891SQ9981480
公開日2002年1月16日 申請日期1999年10月8日 優先權日1998年10月9日
發明者J·林斯科格, G·賴德內爾 申請人:艾利森電話股份有限公司