CN1201583A - 蜂窝电信系统中分组交换无线电信道容许控制 - Google Patents

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Abstract

提供用于控制容许接入分组交换无线电信道(PRCH)的方法和系统,PRCH容许控制功能(416)评估请求容许接入PRCH的用户的容许请求。每一个容许请求都包含请求用户的优先级值和估算数据业务量。如果当前使用PRCH并具有等于或多于请求用户优先级的优先级的一个或多个分组呼叫的估算数据业务量加上请求分组呼叫所要求的估算数据业务量小于最大可允许业务等级,则许可分组呼叫容许(710)。

Description

蜂窝电信系统中分组交换无线电 信道容许控制
本发明涉及分组交换电信系统，并且更具体地涉及用于控制蜂窝电信系统中分组交换无线电信道容许的方法和系统。
由于提供蜂窝电信系统内更大数量和各种业务的能力发展，分组交换业务将在蜂窝电信领域中扮演日益重要的角色，许多计算机和有关的数据业务在蜂窝系统中的应用要求在蜂窝电信系统的无线电链路上进行单个或多个数据分组的传送。诸如e-mail(电子邮件)和视频银行业务(tele-banking)的某些这样的服务可以利用存储与传送短消息业务实现。然而，诸如终端仿真、局域网、银行服务器接入和信用卡验证的其他服务则要求交互式使用、短时间延时和处理大范围变化长度的数据包的能力。将来的蜂窝系统肯定将必须利用有效的分组数据业务支持这样的业务。
分组数据业务重要性的认识导致欧洲技术标准局(ETSI)正努力为欧洲2+组特别移动(GSM)蜂窝系统研制如此的业务。此认识也导致将分组数据业务能力设计工作进入到当前按RACE II CodeDivision Testbed(CODIT)(码分试验台)项目R2020研制的通用移动电话系统(UMTS)中。CODIT项目由欧洲共同体委员会为了利用码分多址(CDMA)技术定义将来的移动电信系统的目的而建立的。
蜂窝电信网络中的分组交换数据业务特征在于：从网络用户至移动用户的呼叫在分组交换无线电信道(PRCH)的共享下行链路(DL)上发送给分组交换移动站，并且由一个或多个移动用户共享PRCH的上行链路(UL)。DL PRCH由网络用户在排队基础上进行共享。ULPRCH由以随机方式接入信道的每个移动用户共享，以便在移动用户要求时发送数据给系统。
允许接入PRCH的通用方法是通过分组交换的争用模式。当前定义的CODIT UMTS分组数据业务是争用模式类型的。在分组交换争用模式中，在需要传送数据时，移动用户在PRCH上发送数据分组。正发送的移动用户的识别包含在每个数据分组中。利用移动用户的数据分组的传输可以或者随机地完成或者在检测到表示分组数据信道目前未被另一个移动站使用的空闲信号之后完成。如果两个或多个移动用户同时争用一个空闲分组数据信道，系统将仅允许一个用户接入该信道。未成功接入该信道的移动用户必须重复数据分组的传输，直至它被系统接收为止。发送数据分组给移动用户的系统用户也通过被放置在队列中争用下行链路。
由于在这样的系统中每个用户以随机方式接入分组交换信道，所以未控制的到、来自以及在蜂窝系统的分组交换无线电信道之间的用户流可能引起系统中分组传输延迟。此延迟可能由上行链路上的移动用户和下行链路上发送给移动用户的网络用户二者引起。在分组交换信道上的分组呼叫数量增加时，每个分组呼叫的平均传输延迟增加。在一些应用中，延迟可能是不可接受的。
因此，需要用于在蜂窝系统的一个或多个分组交换无线电信道上控制分组传输延迟的方法和系统。如果争用分组呼叫能根据预定准则选择地进行选择以便允许接入分组无线电信道，则在不能容忍长的分组延迟时间的应用中分组交换信道用户的延迟可避免和减少。
用于管理到、来自和在一个或多个分组交换无线电信道之间的优先级用户流的方法和系统将满足这样的需求，其中每个分组交换无线电信道具有最大可容许分组传输延迟。
本发明提供蜂窝电信系统中分组交换无线电信道容许控制的方法和系统。本发明允许系统操作者设置将在允许接入分组交换无线电信道(PRCH)的用户的分组呼叫中引起的最大平均时间延迟。通过设置在系统的一个或多个PRCH上的最大平均时间延迟，系统操作者可保证PRCH用户不经历不可接受的分组传输延迟。其中不能容许长的分组延迟的较高优先级的分组呼叫可被容许在具有较低优先级的分组呼叫之前接入PRCH。这避免与其中每个用户随机地争用PRCH使用的常规争用模式分组交换系统有关的问题。在这样的常规系统中，数据分组传输的平均时延随争用PRCH的用户数增加而增加。
在一个实施例中，本发明包括系统的每个PRCH的PRCH容许控制功能。此容许控制功能从请求PRCH用于分组呼叫的PRCH管理器中接收容许请求。此容许控制功能然后生成或容许许可或容许拒绝消息给PRCH管理器。PRCH容许控制功能通过确定分组呼叫所要求的评估数据业务加上来自具有高于或等于此分组呼叫优先级的优先级的当前分组呼叫的业务是否小于最大可容许业务来评估PRCH上分组呼叫的用户容许请求。可进行上行链路和下行链路独立的或组合的评估。如果进行正的确定，容许控制功能生成容许许可消息给PRCH管理器，并允许分组呼叫接入PRCH。
通过结合附图参考下面详细描述可以更全面理解本发明的方法和系统，其中：
图1是其中可实施本发明的蜂窝电信系统的方框图；
图2表示其中可实施本发明的蜂窝电信系统的分组交换功能的控制平面协议结构；
图3A和3B分别表示根据本发明一个实施例操作的蜂窝系统分组无线电信道的下行链路与上行链路上信号的交换；
图4是根据本发明一个实施例操作的蜂窝系统内分组无线电业务管理功能的功能方框图；
图5A与图5B是表示根据本发明一个实施例由分组无线电信道管理功能执行的处理步骤的流程图；
图6是表示根据本发明一个实施例由分组无线电信道控制器业务监视功能执行的处理步骤的流程图；
图7是表示根据本发明一个实施例由分组无线电信道控制器容许控制功能执行的处理步骤的流程图；和
图8是表示根据本发明一个实施例由分组无线电信道控制器阻塞控制功能执行的处理步骤的流程图。
现参见图1，图1示出其中可实施本发明的蜂窝电信系统100的方框图。蜂窝系统100包括移动控制节点(MCN)102、无线电网络控制器(RNC)104与106、基站(BS)108、110、112、114、116与118和移动站(MS)120、122与124。每个基站108、110、112、114、116和118控制系统与称为网孔的基站的无线电覆盖区域内移动站的无线电通信。
根据移动站位于哪个基站的覆盖区域内，移动站120、122和124与基站108、110、112、114、116和118中特定基站通信。在图1中，表示移动站120、122和124分别与基站108、112和116经无线电接口128、130和132通信。基站108、110和112连到无线电网络控制器104，而基站114、116和118连到无线电网络控制器106。无线电网络控制器104和106又连到移动控制节点102。移动控制节点102是支持蜂窝系统至固定网络126的互连的交换中心，移动控制节点102可以通过陆地线路或其他等效连接连到固定网络126。固定网络126可以包括互连网、公用交换电话网(PTSN)、综合业务数字网(ISDN)、分组交换公用数据网(PSPDN)或X.25系统。虽然图1的蜂窝电信系统表示为特定配置，但该方框图只是其中可实施本发明的系统的示例配置。本发明可应用于其中用户竞争分组交换无线电信道(PRCH)的任何分组交换无线电系统。
在本发明的一个实施例中，蜂窝系统100根据为码分测试台(CODIT)通用移动电话系统(UMTS)项目而开发的协议操作，此项目具有由本发明的PRCH业务管理功能控制的CODIT/UMTS所特定的PRCH争用模式接入。UMTS是使用具有多速率无线电接口结构的直接序列码分多址(DS-CDMA)的移动通信系统。在CODIT/UMTS系统中，分组无线电业务经一个或多个PRCH提供给移动站120、122和124。每个基站108、110、112、114、116和118根据无线电网络控制器104与106或移动控制节点102的请求建立和终止一个或多个PRCH，PRCH是全双工非对称信道，能以高达9.6kb/s(窄带信道)或高达64kb/s(中带信道)的可变移动站数据速率独立地在上行链路(UL)和下行链路(DL)上进行操作。MCN102能将多个移动站连到单个网孔内的单个PRCH。为了区分PRCH上的几个移动站，MCN102在它许可接入时给每个移动站分配一个虚连接识别符(VCI)。此VCI利用K个比特数表示并用作由MCN102控制的区域内唯一地址。
PRCH构建在10ms时隙中，以便在移动站120、122和124与网络之间传送分段的分组。在DL上，移动控制节点102能发送移动站数据分组和用于控制UL上接入与数据传送的信息给一个移动站或同时给多个移动站。在UL上，移动站如果在同一基站覆盖区域内可以共享接入UL PRCH。在许可接入PRCH之后，移动站经物理信道发送分组给系统。逻辑信道PRCH变换为包括物理数据信道(PDCH)和物理控制信道(PCCH)的两个物理信道。要求两个基站收发信机支持一个PRCH。
现参见图2，其中示出用于CODIT/UMTS分组交换功能的协议堆栈200。在移动站中，移动站协议堆栈(MS/PS)218包括网络层202、数据链路控制(DLC)层204、媒体接入控制(MAC)层206和物理层208。在网络侧，网络协议堆栈(NW/PS)220包括网络层210和DLC层212，每层位于MCN或RNC内，位于基站和MCN或RNC内的媒体接入层(MAC)214以及物理层216。
网络层202的无连接分组业务(CLPS)实体提供分组业务给移动站。网络层210的CLPS提供登记、鉴别、分配与管理的功能以及接口给分组数据网。在分组呼叫期间，CLPS实体使用逻辑链路管理器(LLA)开始经过专用控制信道(DCCH和CC)发送分组业务建立信号。在分组业务建立之后，移动站连到PRCH，并且在包括移动站数据分组的CLPS之间所有消息通过DLC传送给分组无线电(PR)控制实体。PR实体也负责正常的移动电话系统功能，诸如转移、连接重新建立等。
在PRCH上发送的分组进行分段、利用用于检测接收侧上传输差错的块码(BC)进行保护、卷积编码、交错(IL)、通过多路复用器(MUX)进行交换，随后在PDCH上发送。例如用于功率控制的控制信息也可经该PCCH传送。在接收侧，这些段从接收的样值中进行重构、重新装配为分组并传送给无连接分组业务(CLPS)实体。当在接收侧上的块解码器检测到差错分组段的接收时，分组无线电控制功能请求其重新发送。在蜂窝系统100中，可能有几个PRCH分布在由基站108、110、112、114、116和118控制的网孔之间。
现参见图3A与3B，其中分别示出根据本发明操作的蜂窝系统PRCH的上行链路(UL)和下行链路(DL)上的信号交换。图3A与3B表示移动站(MS)300与网络(NW)302之间的信号交换。移动站300功能上示为移动站协议堆栈(MS/PS)218和移动站系统管理器(MS/SM)220。网络302功能上示为网络协议堆栈(NW/PS)222和网络系统管理器(NW/SM)224。协议堆栈负责数据传输，而系统管理器负责网络与移动站之间连接的控制和监视。
对于上行链路(UL)分组传输和接收，使用下面方案(步骤对应于图3A中箭头的标号)。
IU.MS/PS 218可发送三类不同的分组给NW/PS 222，其中两类要求确认。
a.要求确认的分组：
·包含用户数据的分组；和
·包含具有分段下行链路报告(DLR)的用户数据的分组。
b.不要求确认的分组：
·仅包含DLR的分组。
在发送要求确认的分组时，在MS/SM 220中设置定时器。如果定时器在收到确认之前期满，则认为分组丢失。
2U.对于所有的UL数据分组，质量样值发送给NW/SM224。在UL分组末尾，分组停止信号发送给NW/SM 224，表示那个特定分组的最后质量样值已发送。
3U.在收到UL数据分组之后，UL分组报告发送给NW/SM 224，这个报告包含业务监视所要求的信息。
4U.如果UL分组包含分段DLR或如果此分组是独立的DLR，则提取DL质量估算并传送给NW/SM 224。
5U.如果所发送的UL数据分组要求确认，则从NW/PS 222发送确认消息给MS/PS 218，此消息可以是DL上独立的或分段的移动站信息分组。
6U.在MS/PS 218中收到确认之后，分组确认的信号发送给MS/SM220，如果在步骤1中引入的定时器期满之前未收到确认，则发送分组丢失消息给MS/SM 220。
对于DL分组传输和接收，使用下面方案(步骤对应于图3B中箭头的标号)：
1D：NW/PS 222可发送三类不同的分组给MS/PS 218，其中两类分组要求确认。
a.要求确认的分组：
·包含用户数据的分组；和
·包含具有先前接收的UL分组的分段确认/无确认(ack/nack)信息的用户数据的分组。
b.不要求确认的分组：
·仅包含先前接收的UL分组的ack/nack信息的分组。
在发送要求确认的分组时，设置定时器。如果定时器在收到确认之前期满，则认为分组丢失。
2D.在发送DL数据分组时，发送DL分组报告发送给NW/SM 224。此报告包含业务监视所要求的信息。
3D.在MS/PS 218中收到DL数据分组时，提取每帧的质量样值并发送给MS/SM220。在DL分组末尾，分组停止信号发送给MS/SM 220，表示那个特定分组的最后质量样值已发送。
4D.在收到分组停止信号之后，发送质量估算给MS/PS 218，这个估算是在DL上发送的整个分组的质量测量。
5D.对于含有用户数据的每个接收的DL分组，包含ack/nack消息和质量估算的下行链路报告(DLR)发送给NW/PS 222。DLR可在UL用户数据分组上独立地或分段地进行发送。在收到NW/PS 222中的DLR之后，传送质量估算给NW/SM 224。
6D.如果DLR中ack/nack信息包含确认，则分组确认的信号发送给NW/SM 224。如果在步骤1中引入的定时器期满之前没有收到确认，则发送分组丢失消息给NW/SM 224。
现参见图4，其中是根据本发明操作的蜂窝系统内分组无线电业务管理功能的功能方框图。逻辑地位于NW/SM 224中的分组无线电业务管理的功能性包括三个主块，PRCH管理器402、资源管理器404和PRCH控制器406a、406b、406c与406d。一般地，系统的每个基站有一个PRCH管理器402。如果一个基站支持1个以上的网孔，则每个网孔有一个PRCH管理器402。PRCH控制器406a、406b、406c和406d的数量取决于网孔中分组交换业务所需的PRCH数量和可用于网孔中分组交换业务的资源数量。在图4所示的实施例中，网孔中有四个PRCH，每个PRCH控制器控制一个PRCH。在用户需要接入网孔的PRCH时，请求PRCH管理器402。经NW/PS 222的业务请求的接收请求PRCH管理器402。如果一个分组呼叫由于阻塞而被从PRCH中排除(expell)并且从PRCH控制器中收到分组呼叫排除指示，则也将请求PRCH管理器402。另外，如果从资源管理器中收到内部生成的允许排队信号或PRCH建立许可/拒绝或释放许可/拒绝信号，将请求PRCH管理器402。
可在下列任一情形中接收业务请求。
1)新的用户想接入PRCH以便开始分组交换业务。
2)用户想从另一个网孔的PRCH中转移到PRCH管理器402位于其中的网孔的PRCH。
3)用户想重新建立丢失的PRCH连接。
4)用户想更新其业务请求，参见下面。
上面所列的每种业务事件导致业务请求传送给PRCH管理器。此业务请求包含PRCH管理器402的业务请求评估功能408进行评估所需要的信息，此信息包括：
·请求类型
·要求的估算的平均用户数据业务Pave(换算为PRCH的最大用户比特率)，这包括UL与DL每一个的独立参数。
·要求估算的最大用户数据业务Pmax(换算为PRCH的最大用户比特率)，这包括每一个UL与DL的独立参数。
·优先级别Pri。这个参数可假定为间隔[O，Primax]内的一个值，可根据始发呼叫或被叫的移动站或在另一个基础上指定优先级别。业务请求通过业务请求评估功能408进行评估。在业务请求评估中，PRCH管理器402发送分组呼叫的PRCH容许请求给PRCH控制器406a、406b、406c或406d之一，PRCH管理器402将尝试每个PRCH控制器406a、406b、406c或406d，直至容许许可或在任一个PRCH中不允许分组呼叫。如果分组呼叫在任一个现有的PRCH中不被允许(PRCH容许请求被所有的PRCH控制器406a、406b、406c和406d拒绝)，则PRCH管理器402确定业务请求是否应被拒绝或分组呼叫是否应利用容许排队处理功能410放入容许队列420中。
放置在容许队列中的分组呼叫暂时被中止，即，没有信息被允许在用户之间进行交换。如果分组呼叫未放置在容许队列中，则业务拒绝信号发送给用户。如果此分组呼叫要放在容许队列中，则PRCH管理器通过发送分组呼叫暂停指示信号通知用户。
当由于阻塞从PRCH中排除一个分组呼叫时，在PRCH管理器402中从PRCH控制器中接收分组呼叫排除指示信号。分组呼叫排除指示信号通过分组呼叫排除评估功能422进行评估。在分组呼叫排除评估功能422中，PRCH管理器402发送排除的分组呼叫的PRCH容许请求给PRCH控制器406a、406b、406c或406d之一。PRCH管理器402将尝试每个PRCH控制器406a、406b、406c或406d，直至允许被许可或在任一个PRCH中不允许此排除的分组呼叫。
如果在任一个现有的PRCH中不允许分组呼叫，则PRCH管理器402确定排除的分组呼叫是否应分离或排除的分组呼叫是否应利用容许排队处理功能放在容许队列420中。如果排除的分组呼叫放置在容许队列420中，则暂时中止此分组呼叫并经过NW/PS 222发送分组呼叫暂停指示信号给用户。如果排除的分组呼叫未放置在容许队列420中，则经过NW/PS 222发送分组呼叫分离指示信号给用户。
分组呼叫容许排队信号表示应检查容许队列420。容许排队信号可利用数据系统操作者的希望设置的定时器生成。分组呼叫容许排队信号通过容许排队处理功能410进行评估，在容许排队处理功能中，PRCH管理器402发送容许队列中具有最高优先级的分组呼叫的PRCH容许请求给PRCH控制器406a、406b、406c或406d之一，PRCH管理器402将发送容许请求给每个PRCH控制器406a、406b、406c或406d，直至容许被许可或在任一个PRCH中不允许分组呼叫。如果分组呼叫允许给任一个PRCH，则经过NW/PS 222发送分组呼叫恢复指示信号给用户。
PRCH管理器402也确定何时需要通过PRCH管理功能412建立新的PRCH或释放一个现有的PRCH。在PRCH建立与PRCH释放二者的情况中，建立或释放请求信号发送给控制PRCH的系统资源分配的资源管理器404，资源管理器404通过发送建立请求许可或建立请求拒绝信号给PRCH管理器402或发送释放请求许可或释放请求拒绝信号给PRCH管理器402来拒绝或许可此请求。
每个PRCH控制器406a、406b、406c和406d监视网孔的一个PRCH上的业务。网孔中每个PRCH有一个PRCH控制器。每个PRCH控制器406a、406b、406c和406d从NW/PS 222中接收分组报告中有关它控制的PRCH的业务信息，相关PRCH的分组报告利用PRCH业务监视功能414a、414b、414c或414d进行评估，包含在分组报告中的信息用于在从PRCH管理器402中接收到容许请求时确定新的分组呼叫是否能通过PRCH容许控制功能416a、416b、416c和416d接入PRCH。包含在分组报告中的信息也可以用于确定PRCH阻塞控制功能418a、418b、418c或418d是否由于PRCH过载而应排除已允许的分组呼叫。在这种情况中，分组呼叫排除指示信号发送给PRCH管理器，随后PRCH管理器确定此分组呼叫是否应利用分组呼叫排除评估功能422暂时停止或分离。根据此确定，利用分组呼叫暂停指示信号或分组呼叫分离指示信号通知用户。
资源管理器404控制分组无线电信道的系统资源分配。PRCH管理器402可以通过发送PRCH建立/释放请求给资源管理器404请求建立或释放新的PRCH。PRCH管理器404连续监视容许队列420的大小。一旦容许队列Pq中所有的分组呼叫总的请求业务超过容许队列的极限Pnew PRCH设置，则发送PRCH建立请求给较高级别的资源管理器404。如果Pnew PRCH设置为零，则只要现有的PRCH是满的，PRCH管理器总是请求更多的资源。只要连到PRCH的用户数量为零，则发送PRCH释放请求给资源管理器404。如果许可，则释放PRCH。
可以在诸如图1所示的系统的蜂窝系统的基站、无线电网络控制器和移动控制节点中实施PRCH管理器402和PRCH控制器406a、406b、406c和406d。可以结合一个或多个处理器的操作或以硬件或以软件或以硬件与软件组合进行实际实施。用于实施这些类型功能的处理器和软件是本领域众所周知的。
现参见图5A、5B、5C与5D，其中分别示出表示根据本发明一个实施例的PRCH管理器402前面的业务请求评估、分组呼叫排除评估、容许排队处理与PRCH管理处理步骤的业务流程图。
PRCH管理器402在图5A的步骤502的等候状态中的同时接收一个输入。此输入可以是从资源管理器404中接收的业务请求，分组呼叫排除指示，内部生成的容许排除信号或PRCH建立许可或拒绝信号或者释放许可或拒绝信号。在步骤504确定是否从NW/PS 222中收到业务请求。如果未收到业务请求，则过程移到图5B的步骤534。然而，如果收到业务请求，过程移到步骤506并开始业务请求评估。
步骤506的业务请求评估包括在步骤508、510、512、514、516、518与520中请求PRCH容许。顺序地重复每个PRCH控制器406a、406b、406c和406d的业务请求评估，直至许可容许接入PRCH或没有PRCH剩余为止。在步骤508，PRCH管理器402发送PRCH容许请求给PRCH控制器406a、406b、406c或406d之一。然后过程在PRCH管理器402等待应答时移到步骤510。PRCH管理器402在步骤512周期地检查以确定是否从PRCH控制器406a、406b、406c或406d中收到应答。如果没有收到应答，则过程移回到510的等候状态。然而，如果在步骤512确定从PRCH控制器406a、406b、406c或406d中已收到应答，则完成PRCH容许请求程序，并且过程移到步骤514，确定此应答是否是容许许可，如果此应答是容许许可，则在步骤520完成业务请求评估过程并且过程移到步骤522。
然而，如果在步骤514确定此应答不是容许许可，则此应答是容许拒绝应答，并且过程移到步骤516，确定当前应答是否是从容许请求发送到的最后PRCH控制器中发送的。如果不是最后PRCH控制器，则过程移到步骤518并继续下一PRCH的步骤506的业务请求评估过程。重复步骤506的业务请求评估过程，直至从PRCH控制器406a、406b、406c或406d中收到的容许许可应答，或直至所有的PRCH控制器具有拒绝的容许。当完成业务请求评估过程时，程序移到步骤522。
在步骤522确定是否从任一个PRCH控制器中收到容许许可应答。如果从PRCH控制器收到容许许可，则过程移到步骤524，经NW/PS 308发送服务许可信号给用户，然后过程从步骤524移到图5B的步骤534。然而，如果在步骤522确定没有从任一个PRCH控制器中收到容许许可，则过程移到步骤528。在步骤528，PRCH管理器402利用容许排队处理功能410确定分组呼叫是否要放入PRCH容许队列中。如果满足下列条件，则确定将分组呼叫放入容许队列420中：
                   Pave(r)+Pq(r)＜Pmax(r)
Pave(r)是作为业务请求r函数的所估算的该用户平均数据业务，Pq(r)是业务请求类型r的容许队列中所有分组呼叫的请求业务。这是队列当前大小的测量。Pmax(r)是为业务请求函数的容许队列420中最大允许的请求业务。对于不同类型的业务请求r可能有不同的Pmax。从而能在不同业务请求之间划分优先级别。例如，当在越区切换期间请求PRCH时的Pmax(r)可高于首次请求接入PRCH时的Pmax(r)。
如果在步骤528确定分组呼叫要放在PRCH容许队列中，则呼叫识别放在容许队列420中，并且过程移到步骤531，经NW/PS 222发送服务许可信号给用户。接下来过程移到步骤532，经NW/PS 308发送分组呼叫暂停指示信号给用户，过程随后移到图5B的步骤534。然而，如果在步骤528确定分组呼叫不放在PRCH容许队列420中，则过程移到步骤530，并且发送服务拒绝信号428发送给用户，随后过程移到图5B的步骤534。
在图5B的步骤534，确定是否收到分组呼叫排除指示。如果此输入不是分组呼叫排除指示，则过程移到图5C的步骤562。然而，如果在步骤534确定收到分组呼叫排除指示，则过程移到步骤536。在步骤536，排除分组呼叫的PRCH容许请求从PRCH管理器402发送给PRCH控制器406a、406b、406c和406d。步骤536的容许请求过程包括步骤538、540、542、544、546、548和550。对于每个PRCH控制器406a、406b、406c和406d，重复步骤536，直至已请求容许接入所有的PRCH。在步骤538，PRCH管理器402发送PRCH容许请求给PRCH控制器406a、406b、406c和406d，随后过程在PRCH管理器402等待应答时移到步骤540。PRCH管理器402在步骤542周期地检查以确定是否已从PRCH控制器406中收到应答。如果没收到应答，则过程返回到步骤540的等候状态。然而，如果在步骤542确定从已给其发送容许请求的PRCH控制器中收到答应，则过程移到步骤544，确定此应答是否是容许许可。如果此应答是容许许可，则在步骤550分组呼叫排除评估结束。然而，如果在步骤544确定此应答不是容许许可，则它是容许拒绝应答，并且过程移到步骤546，确定容许拒绝应答是否是从给其发送容许请求的最后PRCH控制器中发送的。如果不是最后的PRCH控制器，则过程移到步骤566，并重复下一个PRCH的步骤536的容许请求过程。重复步骤536的分组呼叫排除评估，直至从PRCH控制器中收到容许许可应答或直至所有的PRCH控制器406a、406b、406c和406d已拒绝容许。当完成步骤536的分组呼叫排除评估过程时，过程移到步骤552。
在步骤552确定在步骤536期间是否从任一个PRCH控制器中收到容许许可应答。如果从PRCH控制器中收到容许许可，则过程移到步骤554，经NW/PS 222发送分组呼叫更新指示信号给用户。过程从步骤554移到图5C的步骤562。然而，如果在步骤552确定未收到容许许可，则过程移到步骤556。在步骤556，PRCH管理器402利用容许排队处理功能410确定排除的分组呼叫是否要放在PRCH容许队列中。在步骤556使用与图5A的步骤528所描述相同的容许准则。如果在步骤556确定要将排除的分组呼叫放在容许队列420中，则过程移到步骤560，并经NW/PS 222发送分组呼叫暂停指示信号给用户。随后过程从步骤560移到图5C的步骤562。然而，如果在步骤556确定不要将排除的分组呼叫放在容许队列420中，则过程移到步骤558，并经NW/PS 222发送分组呼叫分离指示信号给用户，随后过程从步骤558移到图5C的步骤562。
在图5C的步骤562，确定是否收到容许排队信号。如果未收到容许排队信号，则过程移到图5D的步骤584。然而，如果确定未收到容许排队信号，则过程移到步骤563。在步骤563，确定任一个分组呼叫是否在PRCH容许队列中。如果没有分组呼叫在网孔的PRCH容许队列420中，则过程移到图5A中的步骤502的等候状态。在步骤502，过程将等待一个输入，但如果在步骤563确定PRCH容许队列420包含分组呼叫，则过程移到步骤564。在步骤564，容许队列420中具有最高优先级的分组呼叫的PRCH容许请求从PRCH管理器402中发送给PRCH控制器406a、406b、406c或406d。
步骤564的容许请求过程包括步骤566、568、570、572、574、576和578。对于每个PRCH控制器406a、406b、406c或406d，重复步骤564，直至许可容许接入PRCH，或直至已请求容许接入所有的PRCH。在步骤566，PRCH管理器402发送PRCH容许请求给PRCH控制器406a、406b、406c或406d。随后过程在PRCH管理器402等待应答时移到步骤568。PRCH管理器402在步骤570周期地检查以确定是否从PRCH控制器406中收到应答。如果未收到应答，则过程返回到步骤568的等候状态。然而，如果在步骤570确定已从给其发送容许请求的PRCH控制器中收到应答，则过程移到步骤572，确定此应答是否是容许许可。如果此应答是容许许可，则在步骤578容许请求过程结束并且过程移到步骤586。然而，如果在步骤572确定此应答不是容许许可，则它是容许拒绝应答，并且过程移到步骤574，确定此容许拒绝应答是否是从给其发送容许请求的最后PRCH控制器中发送的。
如果不是最后的PRCH控制器，则过程移到步骤566并重复下一PRCH的步骤564的容许请求过程。重复步骤564的容许请求评估，直至从PRCH控制器收到容许许可应答，或直至所有的PRCH控制器406a、406b、406c和406d具有拒绝容许。在完成步骤564的容许请求过程时，过程移到步骤580。
在步骤580确定是否在步骤564中从任一个PRCH控制器收到容许许可应答。如果从PRCH控制器收到容许许可应答，则从队列中除去容许队列420中具有最高优先级的分组呼叫，并且过程移到步骤582，经NW/PS 222发送分组呼叫恢复指示信号给用户。过程从步骤582移到图5D的步骤584。然而，如果在步骤580确定未收到容许许可，则过程直接移到图5D的步骤584。
在图5D的步骤584确定是否从资源管理器402中收到PRCH建立许可。如果从资源管理器402收到PRCH建立许可，则过程移到步骤586并且PRCH管理器建立一个新的PRCH控制器。接下来，过程移到步骤592。然而，如果在步骤584确定未收到PRCH释放许可，则过程移到步骤588，确定是否从资源管理器402中收到PRCH释放许可。如果收到PRCH建立许可，则过程移到步骤590。PRCH管理器从给其发送释放请求的PRCH控制器中重新分配资源。接下来，过程移到步骤592。然而，如果在步骤590确定未收到PRCH建立许可，则过程直接移到步骤592。
在步骤592评估容许队列中所有分组呼叫所请求的业务。接下来，在步骤594，确定是否要求新的PRCH。如果容许队列中所有分组呼叫的总的请求业务Pq超过为此容许队列设置的极限Pnew，则要求新的PRCH并且过程移到步骤596。在步骤596发送PRCH建立请求给资源管理器404。过程从步骤596返回到步骤502的等候状态。然而，如果在步骤594确定不要求新的PRCH，则过程移到步骤597。在步骤597，评估每个PRCH的分组呼叫数量。接下来，在步骤598，确定是否存在不传送任何分组呼叫的任一个PRCH。如果确定没有存在不传送任何分组呼叫的PRCH，则过程返回到图5A的步骤502。然而，如果在步骤598确定存在不传送分组呼叫的一个或多个PRCH，则过程移到步骤599，发送PRCH释放请求给不传送任何分组呼叫的每个PRCH的资源管理器404。过程从步骤599返回到图5A的步骤502的等候状态。
现参见图6、7和8，其中根据本发明一个实施例分别表示由每个PRCH控制器406a、406b、406c或406d执行的PRCH业务监视、PRCH容许控制和PRCH阻塞控制处理步骤的流程图。PRCH控制器406a、406b、406c和406d均连续地监视数据业务量、平均分组延迟并且也接收PRCH的容许请求。
在从PRCH管理器402中收到一个输入开始激活时，过程处于图6的步骤602的等候状态中。在步骤602的等候状态的同时，每个PRCH控制器406a、406b、406c和406d可以从NW/PS 222中以分组报告的形式接收输入、从PRCH管理器402中接收容许请求或表示应进行PRCH阻塞检查的内部生成的激活信号。在收到输入时，过程移到步骤604，确定是否收到分组报告，如果确定未收到分组报告，则过程直接移到图7的步骤708。然而，如果在步骤604确定收到分组报告，则过程将移到步骤606，PRCH业务监视功能428更新包括有关PRCH分组延迟和负载的相关PRCH的业务统计。此业务统计利用包含在分组报告中的信息进行更新，每个分组报告包含下列信息：
1)发送UL的移动用户识别或发送DL的网络用户识别；
2)分组大小；
3)时间标记(表示何时生成分组)；
4)分组类型(UL或DL)。
PRCH控制器利用包含在分组报告中的信息计算平均分组延迟T的估算和来自每个分组呼叫Pi的数据业务量的估算。这些数值用于容许控制处理(图7)和阻塞控制处理(图8)。在更新业务统计量之后，过程随后移到图7的步骤708。
图7表示由本发明的分组无线电信道容许控制功能执行的步骤。在步骤708确定输入是否是容许请求。如果未收到容许请求，则过程直接移到图8的步骤818。然而，如果在步骤708确定收到容许请求，则过程将移到步骤710，评估此容许请求。
如果满足下列条件，PRCH容许控制功能416则允许PRCH容许请求：
           Pave+∑pi＜ptol，i∈U(Pri)
·Pave是新的分组呼叫所要求的平均数据业务量。
·Pi是从分组呼叫i的估算的数据业务量。
·U(pri)是具有高于或等于Pri的优先级的分组呼叫，其中Pri是所请求的分组呼叫的优先级。
·Ptol是PRCH上最大可允许的数据业务量。
从上式中可看出，来自具有高于或等于新的分组呼叫优先级的优先级的分组呼叫的业务量必须小于最大可允许的业务量Ptol。因此，虽然总业务量(包括所有分组呼叫而不管优先级如何)超过最大可允许业务量Ptol，但可以允许高优先级的分组呼叫使用PRCH。在那种情况中，阻塞控制功能(图8)将排除低优先级的分组呼叫，以使总业务量小于最大可允许业务量Ptol。根据下面的关系，最大可允许业务量Ptol与最大可允许延迟Ttol有关： P tol = Σ i P i + Δ P p
                 ΔP＝f(Ttol-T)
其中f是具有与其自变量相同符号的函数。T是由PRCH业务监视功能计算的平均分组延迟的估算。由于PRCH控制器业务监视功能连续地监视T，所以根据上式连续地更新Ptol。Ptol将对应于导致最大可允许延迟Ttol的业务等级。
接下来，在步骤712确定许可还是拒绝接入PRCH的容许。如果许可容许，则过程移到步骤714，发送容许许可给PRCH管理器402，如果不许可容许，则过程移到步骤716，发送容许拒绝给PRCH管理器402。在PRCH容许控制功能416分别在步骤714或716发送容许许可或拒绝之后，过程随后移图8的步骤818。
在步骤818 PRCH阻塞控制功能418评估PRCH上的阻塞。如果确定在PRCH上无阻塞，则过程返回到图6中步骤602的等候状态。然而，如果在步骤820确定有阻塞，则过程移到步骤822，进行有关哪个或哪些分组呼叫将排除的评估。为了评估阻塞，检查平均分组延迟T，由系统操作者设置的延迟告警电平Tcon用于检测阻塞情形，即何时需要从PRCH中排除一个或多个分组呼叫以便重新获得可允许的平均分组延迟。
如果确定T＜Tcon，则在PRCH上无阻塞并且过程返回到图6中步骤602的等候状态。然而，如果在步骤820确定T≥Tcon，则有阻塞并且过程移到步骤822，进行有关哪个或哪些分组呼叫要排除的评估。以下面方式完成步骤822的评估：1)从低优先级分组呼叫开始，对所有分组呼叫进行下面检查：
                      Pi≤Pmax(i)
P是分组呼叫之所估算的业务量，而Pmax(i)是同一分组呼叫所要求的最大数据业务量。如果不满足上式，则从PRCH中排除分组呼叫i。
2)如果所有分组呼叫都满足上式，则排除一个或多个最低优先级的分组呼叫。
因此，首先排除具有超过由其业务请求给定的最大值的估算业务量的分组呼叫。如果所有分组呼叫的估算业务量低于其极限，则排除一个或多个最低优先级的分组呼叫。
当由于阻塞而从PRCH中排除分组呼叫时，在步骤824发送分组呼叫排除指示(恢复请求)给PRCH管理器402，指示哪个分组呼叫将从PRCH中排除。在发送分组呼叫排除指示给PRCH控制器之后，随后过程移到图6中步骤602的等候状态。
现参见图9，其中是表示根据本发明一个实施例由资源管理器功能执行的过程步骤的流程图。当从PRCH管理器402中收到输入时，资源管理器过程处于步骤902的等候状态中。此输入可以是PRCH建立请求或PRCH释放请求。在收到输入之后，过程移到步骤904。在步骤904确定此输入是否是PRCH建立请求。如果此输入是PRCH建立请求，则过程移到步骤906。
在步骤906，评估此PRCH建立请求。资源管理器通过确定合适的资源是否存在于网孔内来评估建立请求以允许建立新的PRCH。过程从步骤906移到步骤910。在步骤910确定建立请求评估是否指示可以建立新的PRCH。如果确定可以建立新的PRCH，则过程移到步骤916，发送PRCH建立许可给PRCH管理器402。接下来，在步骤918，资源管理器给新的PRCH分配资源。过程从步骤918返回到步骤902的等候状态。然而，如果在步骤910确定建立请求评估指示不可以建立新的PRCH，则过程移到步骤914，发送PRCH建立拒绝给PRCH管理器402。程序从步骤914返回到步骤902的等候状态。
如果在步骤904确定此输入不是PRCH建立请求，则它是PRCH释放请求。在这种情况中，过程从步骤904移到步骤912。在步骤912，评估PRCH释放请求。资源管理器通过从整个系统观点出发确定释放PRCH是否是可接受的来评估PRCH释放请求。例如，可以考虑周围网孔的PRCH上的业务负载。过程从步骤912移到步骤920。在步骤920确定PRCH释放请求评估是否指示可以释放PRCH。如果确定可以释放PRCH，则过程移到步骤922，发送PRCH释放许可给PRCH管理器402。接下来，在步骤926，资源管理器释放此PRCH，过程从步骤926返回到步骤902的等候状态。然而，如果在步骤920确定PRCH释放请求评估指示不可以释放此PRCH，则过程移到步骤924，发送PRCH释放拒绝给PRCH管理器402。过程从步骤924移到步骤902的等候状态。
从上述可看出，本发明的方法和系统能由系统操作者用于管理蜂窝电信系统的一个或多个PRCH上划分优先级别的用户的分组业务量。系统操作者能设置PRCH的最大平均时延。根据预定业务级别可给用户授予优先级，或根据所进行的呼叫类型由用户自动地分配或选择优先级。较高优先级别可以收取使用系统更高的费率。付更高的费率允许用户在阻塞情况中在具有较低优先级别的其他用户之前并在试图接入系统时授予优先级。通过根据分组呼叫所要求的估算数据业务量和此分组呼叫的优先级别进行分组业务管理决定，系统操作者可保证：PRCH用户不经受不可接受的PRCH延迟。
虽然本文所示和描述的本发明已描述为特定实施例，但相信从前面描述中本发明的操作和结构是显而易见的，可以在其中进行变化和修改而不脱离下面权利要求所定义的本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.在包括多个收发信站的蜂窝电信系统中，每个收发信站能在至少一个分组无线电信道上发送和接收数据分组，用于控制容许接入分组交换无线电信道的一种方法，所述方法包括步骤：
接收所请求的分组呼叫的接入分组交换无线电信道的容许请求；
评估所述容许请求；和
从所述评估步骤结果中确定是否许可所述容许请求。
2.根据权利要求1的方法，还包括步骤：响应在所述确定步骤期间的否定确定，发送所述分组呼叫的容许拒绝消息。
3.根据权利要求1的方法，还包括步骤：响应所述确定步骤期间的肯定确定，发送所述分组呼叫的容许许可消息。
4.根据权利要求1的方法，其中所述确定步骤包括确定由当前使用所述分组无线电信道的其他分组呼叫引起的估算数据业务量与所述请求的分组呼叫的估算数据业务量一起是否在所述分组无线电信道的最大可允许业务等级内。
5.根据权利要求4的方法，其中给每个所述分组呼叫分配一个优先级值，并且每个所述其他分配呼叫具有至少与所述分组呼叫的优先级值一样大的优先级。
6.根据权利要求5的方法，其中所述容许请求包括所述请求分组呼叫的所述优先级值。
7.根据权利要求6的方法，其中所述容许请求还包括所述请求的分组呼叫的所述估算数据业务量值。
8.根据权利要求4的方法，其中所述容许请求包括所述请求的分组呼叫的所述估算数据业务量值。
9.根据权利要求4的方法，其中所述最大可允许业务等级定义为利用所述分组无线电信道的所有分组呼叫的估算数据业务量加上值ΔP的和，其中ΔP是所述分组无线电信道上最大可允许分组延迟与估算平均分组延迟之间差的函数。
10.根据权利要求1的方法，其中所述多个收发信站包括多个移动站和至少一个基站，并且所述接收步骤包括接收用于从移动站至基站通信的分组交换无线电信道的容许请求。
11.根据权利要求1的方法，其中所述多个收发信站包括多个移动站和至少一个基站，并且所述接收步骤包括接收用于基站至移动站通信的分组交换无线电信道的容许请求。
12.在包括多个收发信站的蜂窝电信系统中，每个收发信站在分组交换无线电信道上收发数据分组，用于控制容许接入分组交换无线电信道的一种设备，所述设备包括：
用于接收所请求的分组呼叫的接入分组交换无线电信道的容许请求的装置；
用于评估所述容许请求并产生结果的装置；
用于从所述结果中确定是否将许可所述容许请求的装置。
13.根据权利要求12的设备，还包括用于发送所述请求的分组呼叫的容许拒绝消息以响应由所述确定装置确定的所述容许请求将不被许可的确定的装置。
14.根据权利要求12的设备，还包括用于发送许可所述分组呼叫在分组交换无线电信道上请求的容许许可消息以响应由所述确定装置确定的所述容许请求将被许可的确定装置。
15.根据权利要求12的设备，其中所述确定装置确定由在所述分组无线电信道上产生的其他分组呼叫引起的估算数据业务量与所述请求的分组呼叫的估算数据业务量一起是否在所述分组无线电信道最大可允许的业务等级内。
16.根据权利要求15的设备，其中给每个所述分组呼叫分配一个优先级值，并且每个所述其他分组呼叫均具有至少与所述分组呼叫的优先级值一样大的优先级。
17.根据权利要求16的设备，其中所述容许请求包括所述请求的分组呼叫的所述优先级值。
18.根据权利要求17的设备，其中所述容许请求还包括所述分组呼叫的所述估算数据业务量值。
19.根据权利要求15的设备，其中所述容许请求包括所述请求的分组呼叫的所述估算数据业务量值。
20.根据权利要求15的设备，其中所述最大可允许的业务等级定义为使用所述分组无线电信道的所有分组呼叫的估算数据业务量加上值ΔP的和，其中ΔP是所述分组无线电信道上最大可允许的分组延迟与估算的平均分组延迟之间差的函数。
21.根据权利要求12的设备，其中所述多个收发信站包括多个移动站和至少一个基站，并且所述接收装置包括用于接收分组呼叫的接入用于从移动站至基站通信的分组交换无线电信道的容许请求的装置。
22.根据权利要求12的设备，其中所述多个收发信站包括多个移动站和至少一个基站，并且所述接收装置包括用于接收分组呼叫接入用于从基站至移动站通信的分组交换无线电信道的容许请求的装置。
23.在用于第一收发信机与第二收发信机之间在分组交换无线电信道上发送数据分组的方法中，用于有选择地允许一个请求以便在分组交换的无线电信道上发送选择的数据分组的方法的一种改进，所述改进包括步骤：
在第一收发信机上接收请求容许以便在分组交换的无线电信道上发送选择的数据分组的容许请求。
评估在所述接收步骤期间接收的容许请求；和
生成指示是否许可容许请求的消息以响应所述评估步骤期间所执行的评估。
24.在能在分组交换的无线电信道上在第一收发信机与第二收发信机之间发送数据分组的通信系统中，用于选择地允许一个请求以便在分组交换的无线电信道上发送选择的数据分组的设备的改进，所述设备包括：
一个容许请求接收机，用于接收请求容许的容许请求以便在分组交换无线电信道上发送选择的数据分组；
一个评估器，耦合到所述容许请求接收机，所述评估器用于评估由所述容许请求接收机接收的容许请求；和
一个消息生成器，耦合到所述评估器，所述消息生成器用于生成指示是否许可容许请求的消息以响应由所述评估器所执行的评估。
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