專利名稱：中斷后恢復傳輸的方法和系統的制作方法
背景技術：
本發明總體上涉及通信系統中用于傳輸數據的一種方法和系統。尤其是，本發明涉及通信系統中發生中斷后恢復數據傳輸的一種方法和系統。
圖1是一個包含典型基站110和移動站120的典型蜂窩無線電話系統的框圖。雖然站120標注為“移動站”，但是它也可以是其它類型的遠程站，例如一個固定的蜂窩站。基站包含一個控制和處理單元130，該單元與一個移動交換中心(MSC)140相連，而移動交換中心進而又與公共交換電話網(PSTN，圖中未示意)相連。這種蜂窩無線電話系統的一般情況在本領域中已廣為人知。基站110通過話音信道收發機150來處理多個話音信道，該收發機由控制和處理單元130控制。每個基站還包含一個控制信道收發機160，該收發機能處理一個以上的控制信道。控制信道收發機160由控制和處理單元130控制。控制信道收發機160經由基站或小區的控制信道，向鎖定該控制信道的移動站廣播控制信息。可以看出，收發機150和160能實現為單個設備，如話音和控制收發機170，以便使用在共享相同的無線電載波的控制信道和業務信道上。
移動站120在其話音和控制信道收發機170處接收控制信道上廣播的信息。然后，處理單元180評估接收到的控制信道信息(控制信道信息包括了移動站要鎖定的候選小區的特征)，并決定移動站鎖定哪個小區。有利的是，接收到的控制信道信息不僅包含了涉及與控制信道相關聯的小區的絕對信息，也包含了涉及與控制信道相關聯的小區附近的其它小區的相對信息，這在授予Raith等人的專利號為5,353,332的美國專利中有舉例說明，專利的標題是“無線電話系統中用于通信控制的方法和設備”。
現代通信系統，比如蜂窩和衛星無線系統，采用各式各樣的操作模式(模擬、數字、雙模等等)和接入技術，如頻分多址接入(FDMA)、時分多址接入(TDMA)、碼分多址接入(CDMA)以及這些技術的混合。
在北美，使用TDMA的數字蜂窩無線電話系統稱為數字高級移動電話系統(D-AMPS)，其特征的一部分在電信工業協會和電子工業協會(TIA/EIA)出版的TIA/EIA/IS-136標準中都有規定。采用直接序列CDMA的另一個數字通信系統在TIA/EIA/IS-95標準中有規定。還有跳頻TDMA和CDMA通信系統，其中之一在EIA SP3389標準(PCS 1900)中有規定。PCS1900標準是GSM的一種實現方案，為個人通信業務(PCS)系統而提出的，而GSM系統在北美以外的地區很普遍。
下一代數字蜂窩通信系統的幾個建議目前正在包括國際電信聯盟(ITU)、歐洲電信標準協會(ETSI)和日本無線工業和商業協會(ARIB)的多個標準制定組織的討論之中。除傳輸話音信息外，下一代系統還要求能攜帶分組數據，并能與分組數據網實現互操作，而分組數據網通常也是基于工業領域的數據標準如開放系統接口(OSI)模型或傳輸控制協議/互聯網協議(TCP/IP)棧設計的。這些標準已正式地或事實上地發展了很多年，使用這些標準的應用也是很容易得到的。基于標準的網絡的主要目的是達到與其它網絡的互連性。互聯網便是如今的追求這一目標的基于標準的分組數據網最明顯的例子。
蜂窩系統中引入分組數據協議的好處包括能支持高數據速率傳輸，同時達到無線接口的無線頻率帶寬的靈活和有效利用。作為全球移動通信系統(GSM)的分組模式的通用分組無線業務(GPRS)，就是為所謂的“多時隙操作”而設計的，采用“多時隙操作”，一個用戶能同時占據一個以上的傳輸資源。
圖2A示意了GPRS網絡體系結構的概況。來自外部網絡的信息分組在GGSN(網關GPRS業務節點)10處進入GPRS網絡。然后分組從GGSN經由骨干網12選路到達SGSN(服務GPRS支持節點)14，SGSN為被定址的GPRS遠程站所處的區域提供服務。專用的GPRS傳輸當中，該分組從SGSN14選路到達正確的BSS(基站系統)。BSS包括多個基站收發機站(BTS)，和一個基站控制器(BSC)20，圖中只示意了其中一個BTS18。BTS與BSC間的接口即是A-bis接口。BSC是GSM中的特定表示，而其它典型系統中用于表示具有與BSC類似功能的節點的術語是無線網絡控制(RNC)。然后BTS18以選定的信息傳輸速率將分組通過空中接口發送到遠程站21。
GPRS寄存器保存所有GPRS預訂的數據。GPRS寄存器可以(也可不)與GSM系統的HLR(歸屬位置寄存器)22相集成。用戶數據在SGSN和MSC/VLR24間交換，以保證業務的交互性，如受限制的漫游。BSC20與MSC/VLR24間的接入網絡接口是標準接口，即A接口，該接口基于CCITT7號信令系統的移動應用部分。MSC/VLR24也能經由PSTN26提供對陸地有線系統的接入。
大部分數字通信系統中，通信信道通過調頻無線載波信號來實現，該信號的頻率在800兆赫(MHz)、900MHz和1900MHz附近。TDMA系統中以及甚至或多或少程度上的CDMA系統中，每個無線信道被分為一系列的時隙，每一時隙包含來自一個用戶的信息的一個突發。時隙分組成連續的幀，每幀都有特定的時間寬度，連續的幀又可分組成連續的通常所說的超幀。通信系統使用的這種接入技術(如TDMA或CDMA)影響了用戶信息在時隙和幀中是如何表示的，但現在的接入技術都使用時隙/幀結構。
分配給同一用戶的時隙在無線載波上可能不是連續的時隙，這些時隙可視為分配給用戶的邏輯信道。每個時隙中，按照系統所使用的特定的接入技術(如CDMA)發送預定數目的數字比特。除話音或數據業務使用的邏輯信道外，蜂窩無線通信系統還使用邏輯信道用于控制消息，如尋呼/接入信道用于基站與移動站交換的呼叫建立消息。一般來說，這些不同信道的傳輸比特速率不需要相同，不同信道的時隙長度也不需要一致。信道可能設置的傳輸比特速率通常為一個有限整數值，并為使用該信道的發射機和接收機所知。
蜂窩無線系統中需要一個空中接口協議來讓移動站與基站和移動交換中心(MSC)進行通信。空中接口協議用于初始化和接收蜂窩電話呼叫。物理層(第1層)定義物理通信信道的參數，如載波無線頻率間隔、調制特征等等。鏈路層(第2層)定義在物理層約束下為準確傳輸信息所必需的技術，如錯誤糾正和檢測等。無線資源控制(RRC)第3層定義物理信道上傳輸的信息的接收和處理規程。比如TIA/EIA/IS-136和TIA/EIA/IS-95就規定了空中接口協議。第2層協議的功能包含對第3層消息的定界或成幀，而第3層消息是在處于移動站與蜂窩交換系統中的發生通信的第3層對等實體間進行發送。
遠程站與基站間的物理信道典型地劃分為時間幀，如圖2B所示。一個時間幀中傳輸的信息單元可稱為一個傳輸塊。下一代系統中數據被聚合為分組來傳輸。一個傳輸塊中可傳輸一個或多個數據分組。
第2層等級中，一個分組通常包含一個報頭部分、一個信息部分(I部分)和一個錯誤檢測碼部分。為確保長(多行)消息的安全接收，可使用自動重傳請求(ARQ)模式事務。按照ARQ方案，報頭部分通常包含用于請求對被破壞分組進行重傳的信息。稱為循環冗余碼(CRC)的錯誤檢測部分用來確定分組在信道上傳輸時余下部分是否一定程度上遭到了破壞。如果是這樣，重傳請求信號會被發送到發射機，原始數據將重傳。
按照ARQ方案，只是那些未被接收實體成功接收的幀才需要重傳。然而，由于長的消息的傳輸會花費相當多的時間，所以可能需要中斷ARQ模式事務，比如，發送一個時間更關鍵的消息。IS-136標準并沒有提供對先前中斷了的ARQ模式事務進行恢復的技術。因而，按IS-136標準，當ARQ模式事務中斷時，就放棄這個事務，而且必須從發送消息的起始處全部重新開始。這就浪費了帶寬。消息越長，發生中斷的風險越高，中斷導致浪費的帶寬就越大。
另外，若消息的傳輸在正常由其它數據占據的信道中重新開始，則將導致其它數據的中斷。例如，若消息的傳輸是在快速關聯控制信道(FACCH)，則消息重新開始傳輸會導致不必要的話音中斷，因為FACCH使用的是正常情況下由話音占據的同一空間。
因此，需要一種方法和系統，用于在發生傳輸中斷后恢復數據的傳輸，而無須重新開始該傳輸過程。
發明概述因此，本發明的目的是提供一種方法，能在發生傳輸中斷后恢復數據的傳輸，而無須從起始處重新開始該傳輸過程。
按照典型的實施方案，這些目的和其它目的是通過一種將數據從發送實體傳輸到接收實體的方法和系統而實現的。發送實體將數據發送到接收實體。發送實體中斷數據傳輸，且發送實體響應接收實體的請求來恢復數據傳輸。發送實體在恢復數據傳輸前等待接收來自接收實體的請求，或者懇求接收實體發出請求，以恢復數據傳輸。
附圖簡述通過結合附圖閱讀描述，可以清楚的得知本發明的特征、目的和優點，其中附圖中的相同參考數字指的是相同的組件，在附圖中圖1是一個典型蜂窩無線電話通信系統的框圖；圖2A示意了GSM/GPRS網絡體系結構；圖2B示意了劃分為幀的物理信道；圖3A-3C分別示意了ARQ模式開始、ARQ模式繼續和ARQ狀態幀的典型幀格式；圖4示意了按照本發明的典型實施方案，一個ARQ模式事務是如何中斷和恢復的。
發明詳述為達到示意的目的，以下的描述針對的是蜂窩無線通信系統，但可以理解，本發明并非限于此系統使用，且它還能應用于其它類型的通信系統中。
按照本發明的典型實施方案，從發送實體到接收實體的數據傳輸在發生傳輸中斷后能恢復，而無須從起始處重新開始該傳輸過程。為達到示意的目的，以下的描述針對的是遵照IS-136.2標準部分rev.A的系統中的ARQ模式事務。然而，本發明并不限于這一應用，還可以應用到其它類型的事務和/或其它空中接口標準。
按照典型實施方案，IS-136標準中關于接收實體中未中斷的ARQ模式事務的現有定義可用于允許發送實體發生中斷時恢復消息的傳輸，而不需要發送實體從起始處開始消息的傳輸。按照典型實施方案，發送實體將ARQ模式事務的第一幀，如ARQ模式開始幀，發送到接收實體，從而開始一個ARQ模式事務。接收實體通過ARQ模式開始幀中的信息計算期望的幀的總數目，比如，包括ARQ模式開始幀和任何ARQ模式繼續幀的幀的數目。接收實體確定幀是否在一個比如依照IS-136.2，rev.A標準規定的時間內接收。如果兩個連續的接收幀間所允許的時間已到，則指示目前接收實體狀態的一幀，如ARQ狀態幀，就從接收實體發送到發送實體。這在例如IS-136.2，rev.A標準的2.6.5.8-9部分中有說明。
ARQ模式事務可能因需要發送一個時間上更關鍵的消息而中斷，這種消息可以是對需要一個確認的消息進行響應的確認消息，如狀態消息。IS-136.2，rev.A的2.7.3.1.3.2.9和2.6.5.6.2部分中給出了這些消息的例子。ARQ模式事務還可能因為切換或者傳輸信道質量測量(COM)而中斷。按照典型實施方案，在ARQ模式事務的中斷完成后，接收實體向發送實體發送一ARQ狀態幀，以示意發送實體，接收實體還處于接收剩余的ARQ幀的操作模式中。
按照IS-136標準，可以使用FACCH信道編碼以及圖3A-3C所示的協議格式在數字業務信道(DTC)中支持ARQ模式消息傳輸。包含了每一個協議幀的字段，從最左邊字段開始提交給FACCH卷積編碼器。每個字段中的最高有效比特(最左邊)先提交給編碼器。可以理解，使用其它類型的信道編碼如緩慢關聯控制信道(SACCH)編碼也能支持ARQ模式消息傳輸。這些編碼方式的舉例在IS-136.2，rev.A標準的2.7.3.1.1和2.7.3.1.2部分中有詳細說明。
圖3A-3C示意了符合IS-136.2，rev.A標準的ARQ模式幀格式。圖3A示意了一個ARQ模式開始幀，圖3B示意了一個ARQ模式繼續幀，而圖3C示意了一個ARQ狀態幀。ARQ模式開始幀和ARQ模式繼續幀都由發送實體發送。ARQ狀態幀由接收實體發送。用于FACCH的這些格式在IS-136.2，rev.A的2.7.3.2.1部分中有舉例說明。用于SACCH的類似格式在2.7.3.2.2部分中有描述。
如圖3A所示，ARQ模式開始幀包含一個連續標志(CF)字段、一個幀類型(FT)和一個模式辨別器(MD)字段。在非ARQ模式幀中，CF表示消息是否是前一幀消息的連續。比如，若CF置為1，表示該幀包含一個多字消息的一個隨后的字，并且不允許中斷。ARQ模式幀中，CF置為0，則允許中斷ARQ模式傳輸。FT字段識別ARQ幀的類型。例如若FT為00，則識別出是ARQ模式開始幀，若FT為01，則識別出是ARQ模式繼續幀，若FT為10，則識別出是ARQ狀態幀，若FT為11，則表示該幀被保留，如可用作其它目的。MD字段用來辨別是非確認模式還是ARQ模式。比如當MD字段包含值0001時，表示模式為ARQ模式。
ARQ模式開始幀還包括一個加密指示器(EI)字段、一個輪詢指示器(PI)字段和一個保留(RSVD)字段。EI字段表示ARQ模式幀是否加密。比如，若EI為1，則能夠加密，而EI為0，則不能加密。PI字段表示發送實體是否向接收實體懇求一個響應，如ARQ狀態幀。比如如果PI為0，則未懇求ARQ狀態幀。若PI為1，則表示懇求ARQ狀態幀。RSVD字段包含保留作其它目的比特，比如可供將來使用。該字段的比特可置為0，接收實體將忽略該字段比特。
ARQ模式開始幀還包括一個第3層數據(L3數據)字段、一個第3層長度指示器(L3LI)字段，以及CRC。CRC字段包含用于計算所有前面比特的校驗的CRC碼，以及DVCC。這在IS-136.2，rev.A的2.7.3.1.1.3部分中有舉例說明。L3數據字段包含具有L3LI字段指示的全部長度的L3消息的一部分或全體。若L3消息太長，以至不能放在一個ARQ模式開始幀之中，這時就必須用額外的ARQ模式繼續幀來攜帶剩余的數據，而ARQ模式繼續幀要符合某一預定的限制，如63。若L3消息未占滿整個L3數據字段，則該字段未使用的部分可以0填充。ARQ模式繼續幀的典型格式如圖3B所示。
如圖3B所示，ARQ模式繼續幀包含與ARQ模式開始幀相同的信息，只是ARQ模式繼續幀沒有包含L3LI字段，而是包含一個幀數目(FRNO)字段，該字段唯一地標識在傳遞完整L3消息中發送的每個ARQ模式繼續幀。對發送的每一個新的ARQ模式繼續幀，FRNO字段都增大。當一個ARQ模式繼續幀因為接收實體接收幀錯誤而需重發時，FRNO字段保持該幀最初發送時所用的值不變。
如圖3C，ARQ狀態幀包含與ARQ模式繼續幀相同的字段，只是ARQ狀態幀沒有包含FRNO字段和L3數據字段，而是包含一個幀數目段(FRNO SEG)字段和一個幀數目圖(FRNO MAP)字段。FRNO SEG字段用來標識提供的是幀數目圖的哪一段。比如，若FRNO SEG為0，則表示提供的是段0(包括幀0到31)，而若FRNOSEG為1，則表示提供的是段1(包括幀32到63)。FRNO MAP是指示哪些ARQ幀已為接收實體所成功接收的部分或全部比特表示。比如，若FRNO MAP中的某一比特等于1，則表示該幀已被成功接收。若FRNO MAP中的某一比特等于0，表示該幀還未接收到。FRNOMAP可包含如32個比特，一個比特表示每一幀。
按照典型實施方案，發送實體發送的PI和接收實體發送的ARQ狀態幀可分別用來判定接收實體和發送實體是否還處于處理一個特定ARQ模式傳輸的操作的正確模式。
ARQ模式事務發生中斷后，發送實體可以等待一段特定的時間如12秒，讓接收實體發送一個未經請求的ARQ狀態幀。這種情況的發生，比如是在接收實體仍處于接收事務的剩余部分的狀態，并且是由發送實體未在期望的時間窗內發送下一幀而導致ARQ模式繼續超時的時候。這在IS-136.2，rev.A的2.6.5.9.2部分中有舉例說明。
發送實體可以不等待未經請求的ARQ狀態幀，而向接收實體主動懇求即請求ARQ狀態幀。這可通過發送下一PI等于1的ARQ模式繼續幀而實現。若接收實體仍處于ARQ繼續模式，則它將以一個ARQ狀態幀應答PI。
若接收實體仍處于ARQ繼續模式，這些技術中任一種都會導致接收實體向發送實體發送一個ARQ狀態幀。第二種技術更加有效，其說明可見圖4。
圖4示意了終止于接收實體的一個ARQ模式事務是如何被狀態消息所中斷的。圖4中，發送實體被描述成基站(BS)，而接收實體被描述成移動站(MS)。可以理解發送實體和接收實體也可以是其它設備。比如發送實體可以是BSC、MSC或MS，而接收實體可以是BS、BSC或MSC。如圖4所示，MSC發送R-數據消息到BS，再通過DTC到一個特定的MS。圖4的示例中，當BS與MS已經處于對話狀態時才發送R-數據。R-數據可在初始連接后的任意時刻發送。
BS通過向MS發送一個ARQ模式開始幀而開始一次ARQ模式事務。PI置為1，表示請求MS發送ARQ狀態幀。MS以一個ARQ狀態幀響應，其中的FRNO MAP置為1000...，表示MS已成功接收到了第一幀。向MS發送一個ARQ模式繼續幀。然后PI置為0，且重復地向MS發送ARQ模式繼續幀。發送出了更多一些ARQ模式繼續幀后，MS發送狀態消息。BS以BS應答(Ack)消息響應以中斷ARQ模式事務。ARQ模式的恢復是通過BS發送PI等于1的下一ARQ模式繼續幀進行的。如果MS通過發送一ARQ狀態幀來響應PI，則BS就知道MS處于處理剩余事務的模式下。否則，若BS未接收到ARQ狀態消息，則BS將重復ARQ模式繼續幀。最終，若BS未接收到ARQ狀態消息，則ARQ模式事務將被放棄。
如果BS接收到ARQ狀態幀，其中的FRNO MAP被置為例如表示MS已成功接收到了頭五幀的1111100...，那么只要MS和BS都處于ARQ模式，過程就將繼續。當然FRNO MAP也可置為1---100(其中“-”可以是1或0)，因為ARQ開始幀與PI等于1的最后一幀之間的任意幀可能接收到了也可能沒接收到。
雖然沒有示意，可以理解ARQ模式事務可被來自MS的其它消息如CQM報告所中斷，或者，MSC或BS能啟動中斷，比如執行MS的切換。
按照典型實施方案，提供了一種用于中斷后恢復重傳而無需重新開始重傳過程的技術。這樣可以節約帶寬。并且，可以使用接收實體和發送實體中提供的現有的消息。
本領域中的普通技術人員可以理解，本發明可以在不違背其本質特征的情況下以其它特定形式實施。因此無論從哪方面來看，上述的實施方案都應視為示意性的，而非限制性的。比如，盡管上述的實施方案面向IS-136環境，本發明卻并非局限于依照這一標準的系統。
權利要求
1.一種傳輸數據的方法，包含從發送實體向接收實體發送數據；發送實體中斷數據傳輸；以及發送實體響應來自接收實體的請求而恢復數據傳輸。
2.權利要求1的方法，其中發送實體在恢復數據傳輸前等待接收來自接收實體的請求。
3.權利要求1的方法，其中發送實體懇求來自接收實體的請求，以恢復數據傳輸。
4.權利要求1的方法，其中發送實體是基站、基站控制器或移動交換中心，而接收實體是遠端站。
5.權利要求1的方法，其中發送實體是遠端站，而接收實體是基站、基站控制器或移動交換中心。
6.權利要求1的方法，其中數據包括一條或多條在一幀或多幀中傳輸的消息。
7.權利要求1的方法，其中數據被格式化為自動重傳請求(ARQ)數據。
8.權利要求1的方法，其中發送實體對數據傳輸的中斷是響應來自接收實體的請求而執行的。
9.權利要求1的方法，其中發送實體對數據傳輸的中斷是由發送實體來啟動的。
10.一種用于傳輸數據的系統，包含一個發送實體；和一個接收實體，其中發送實體向接收實體發送數據，發送實體響應來自接收實體的請求而中斷數據傳輸，以及發送實體響應來自接收實體的請求而恢復數據傳輸。
11.權利要求10的系統，其中發送實體在恢復數據傳輸前等待接收來自接收實體的請求。
12.權利要求10的系統，其中發送實體懇求來自接收實體的請求以恢復數據傳輸。
13.權利要求10的系統，其中發送實體是基站、基站控制器或移動交換中心，而接收實體是移動站。
14.權利要求10的系統，其中發送實體是移動站，而接收實體是基站、基站控制器或移動交換中心。
15.權利要求10的系統，其中數據包括一條或多條在一幀或多幀中傳輸的消息。
16.權利要求10的系統，其中數據被格式化為自動重傳請求(ARQ)數據。
17.權利要求10的系統，其中發送實體響應來自接收實體的請求而中斷數據傳輸。
18.權利要求10的系統，其中發送實體啟動數據傳輸的中斷。
全文摘要
數據從發送實體傳輸到接收實體。發送實體將數據發送到接收實體。發送實體中斷數據傳輸,并響應來自接收實體的請求,恢復數據傳輸。發送實體在恢復數據傳輸前等待接收來自接收實體的請求,或者懇求接收實體發出請求,以恢復數據傳輸。
文檔編號H04L1/16GK1333967SQ99815748
公開日2002年1月30日 申請日期1999年11月16日 優先權日1998年11月19日
發明者A·林德赫 申請人:艾利森電話股份有限公司