Патент на изобретение №2331985

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКРОРАЗНЕСЕНИЯ НИСХОДЯЩЕЙ ЛИНИИ СВЯЗИ В СЕТЯХ СОТОВОЙ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Описанное изобретение обеспечивает форму макроразнесения нисходящей линии связи в сетях сотовой связи с коммутацией пакетов. Это позволяет избирательно доставлять пакеты из сети/объединения сетей на оконечный узел, например устройство беспроводной связи или терминал, по набору доступных соединений канального уровня на оконечный узел/с оконечного узла, через один или более узлов доступа, например базовых станций. Макроразнесение нисходящей линии связи особенно важно, когда соединения канального уровня между оконечным узлом и соответствующим узлом доступа, например линии доступа, подлежат независимым или частично взаимосвязанным изменениям интенсивности сигнала и помехе с течением времени. Согласно изобретению оконечный узел динамически выбирает нисходящую линию связи для использования из набора доступных линий доступа на попакетной основе, в соответствии с преобладающими состояниями каналов, доступностью ресурсов радиоинтерфейса и другими ограничениями. Техническим результатом является повышение устойчивости и эффективности связи, общее использование ресурсов радиоинтерфейса и качество обслуживания, обеспечиваемое на оконечном узле. 5 н. и 35 з.п. ф-лы, 8 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к системам связи и, в частности, к способам и устройству для макроразнесения нисходящей линии связи в сетях сотовой связи с коммутацией пакетов.

Предшествующий уровень техники

Технологии сети сотовой связи на основе множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР, CDMA) обеспечивают так называемое макроразнесение нисходящей линии связи путем использования общеизвестного механизма мягкой эстафетной передачи обслуживания (“мягкого хэндовера”). В механизме мягкого хэндовера множественные копии кадров нисходящей линии связи передаются параллельно на канальном уровне или подуровне управления доступом к среде (MAC) от элемента контроллера базовых станций, который обычно находится в сети радиодоступа, на множественные приемопередатчики базовых станций, которые затем одновременно передают копии кадра нисходящей линии связи на устройство беспроводной связи или терминал пользователя. Затем беспроводной терминал использует такие методы, как отбор кадров или мягкое комбинирование, а также механизмы автоматического запроса повторенной передачи (ARQ) в попытке воссоздать и правильно принять кадры, переданные с контроллера базовых станций. Эта конструкция развивалась, в основном, для поддержки приложений с коммутацией каналов, например, голосовой связи и не в полной мере пригодна для организации/взаимодействия сетей с коммутацией пакетов. Конструкция также предъявляет требования к хронированию и синхронизации между приемопередатчиками базовых станций и/или между контроллером базовых станций и приемопередатчиками базовых станций.

Эти требования предусматривают слишком сильные ограничения для многих сетевых/межсетевых технологий с коммутацией пакетов. В сетях/объединениях сетей с коммутацией пакетов без установления соединения, например, основанных на интернет-протоколе (IP), последовательность пакетов между двумя оконечными системами (или поток пакетов) не обязан идти одним и тем же путем через сети/объединения сетей. Кроме того, в общем случае, желательно ограничить динамику конкретной технологии радиоинтерфейса самим интерфейсом, чтобы можно было перенести интеллект сетевого уровня на грань фиксированной инфраструктуры.

Обзор интернет-протокола

IP-технология разработана для обеспечения взаимосоединения с коммутацией пакетов разнородного набора компьютерных сетей связи. Потенциально разнообразный набор технологий сетевого и канального уровней образует взаимосоединение через шлюзы (или маршрутизаторы), которые обеспечивают услугу пересылки пакетов. Информация переносится от источников к местам назначения в виде блоков данных, именуемых датаграммами, где источники и места назначения (или хосты) идентифицируются адресами фиксированной длины. Маршрутизация в объединениях IP-сетей, по природе своей, не предусматривает установления соединения, поскольку датаграммы пересылаются между маршрутизаторами на основе “от скачка к скачку” с использованием адреса назначения в датаграмме. Каждый маршрутизатор принимает независимое решение на пересылку на следующий скачок использованием собственной внутренней таблицы пересылки. IP также обеспечивает, при необходимости, фрагментацию и повторную компоновку длинных датаграмм для передачи через сети “малых пакетов”. В некоторых объединениях IP-сетей различие между хостами и маршрутизаторами сравнительно невелико. В данном случае, когда не требуется никакого различения, используется термин “узел”. Одно различие, которое обычно имеет место, состоит в том, что, хотя IP-узел может передавать и принимать датаграммы, пересылают датаграммы только маршрутизаторы.

Взаимодействие IP-сетей посредством беспроводной связи и технологий организации сетей

Возможность соединения между узлами в объединении IP-сетей можно обеспечивать посредством проводной и беспроводной связи и сетевых технологий. Беспроводную связь и сетевую технологию можно использовать для обеспечения возможности соединения либо непосредственно между IP-узлами, которые имеют интерфейсы устройства беспроводной связи, или через не-IP беспроводные устройства канального уровня, например точку беспроводного доступа, служащую мостом между беспроводной локальной сетью (ЛС, LAN) и проводной ЛС. В любом случае, состояние каналов, пространственные соотношения и другие факторы оказывают значительное влияние на возможность соединения физического и канального уровня, что делает эти канальные соединения более динамическими и изменчивыми по времени, чем в проводных сетях.

Прежде чем можно будет передавать IP-датаграммы между двумя устройствами беспроводной связи, нужно установить надежную линию связи. Процесс установления беспроводной линии связи может проходить ряд следующих возможных этапов.

1. На первом этапе, который можно назвать “синхронизацией физического уровня”, устройства обычно обнаруживают друг друга на основании механизмов физического уровня и синхронизируются друг с другом для обеспечения будущей связи.

2. На втором этапе, который можно назвать “обменом доступа физического уровня”, устройства обычно обмениваются последовательностью сигналов или сообщений управления физического уровня для обеспечения доступа к ресурсам радиоинтерфейса. После этого этапа устройства могут передавать и принимать сообщения управления канального уровня.

3. На третьем этапе, который можно назвать “обменом канального уровня”, устройства обычно обмениваются последовательностью сообщений управления канального уровня. При этом могут решаться такие задачи, как аутентификация, авторизация, регистрация и установление ключей для шифрования и дешифрования канального трафика. После этого этапа устройства могут передавать и принимать трафик управления и данных сетевого уровня (таким образом, линия связи способна поддерживать обмен информационными сообщениями канального уровня и IP-датаграммами).

4. На четвертом этапе, который можно назвать “обменом сетевого уровня”, устройства обычно обмениваются сообщениями управления сетевого и более высокого уровней. При этом могут решаться такие задачи, как разрешение адресов, управление допуском к сетевому уровню, межсетевая маршрутизация и согласование качества обслуживания. В зависимости от специфики сетевого/межсетевого сценария, на этом четвертом этапе могут потребоваться различные обмены трафиком управления прежде, чем будет поддерживаться обычный трафик IP-данных (в частности, трафик данных, который должен проходить через более чем один сетевой скачок).

Заметим, что некоторые из обменов сообщениями могут прямо или косвенно задействовать такие сущности, как серверы аутентификации, авторизации и учета (ААА), отличающиеся от устройств беспроводной связи, и сущности, которые окружают их (в частности, на вышеописанных третьем и четвертом этапах).

В некоторых беспроводных технологиях можно одновременно поддерживать возможность соединения с множественными устройствами беспроводной связи для получения различных преимуществ производительности. В данной беспроводной технологии, которая поддерживает одновременные соединения канального уровня, устройство беспроводной связи может ограничиваться или не ограничиваться только передачей или приемом на одном таком соединении в заданное время. Применительно к сети сотовой связи такая технология позволяет беспроводному терминалу поддерживать одновременно соединения канального уровня с множественными базовыми станциями. Применительно к взаимодействию IP-сетей беспроводной IP-узел может поддерживать одновременно соединения канального уровня с множественными беспроводными точками доступа или беспроводными маршрутизаторами доступа. Это возможно, даже если IP-узел имеет только одно устройство беспроводной связи или карту сетевого интерфейса (КСИ, NIC) и потому будет традиционно иметь только один IP-интерфейс. Возможно также разработать единственную КСИ, которая поддерживает одновременные соединения канального уровня с использованием беспроводной связи и технологий организации сетей.

Сущность изобретения

Описанное здесь изобретение обеспечивает форму макроразнесения нисходящей линии связи в сети сотовой связи с коммутацией пакетов. Оно позволяет избирательно доставлять пакеты из сети/объединения сетей на оконечный узел, например устройство беспроводной связи или терминал, по набору доступных соединений, например соединений физического и/или канального уровня, на оконечный узел /с оконечного узла, через один или более узлов доступа, например базовых станций. Этот подход согласуется с идеологией организации сети без установления соединений. Новый подход к макроразнесению нисходящей линии связи обеспечивается, отчасти, в некоторых вариантах осуществления, посредством введения инновационных агентов избирательного дублирования и пересылки пакетов, которые стратегически располагаются или размещаются в сети/объединении сетей и связаны с быстрыми и интеллектуальными механизмами управления и сигнализации, поддерживаемыми оконечным узлом.

Архитектура сети сотовой связи особенно хорошо подходит для применения данного изобретения, поскольку оконечный узел обычно может связываться с другими узлами, например другими оконечными узлами и/или узлами сервера приложений, в сети/объединении сетей через любую/ой из набора доступных линий доступа и/или узлов доступа.

Макроразнесение нисходящей линии связи может быть важным, когда соединения канального уровня между оконечным узлом и соответствующим узлом доступа, например линии доступа, подлежат независимым или частично взаимосвязанным изменениям интенсивности сигнала и помехи с течением времени. Изобретение обеспечивает макроразнесение нисходящей линии связи, позволяя оконечному узлу динамически выбирать нисходящую линию связи для использования из набора доступных линий доступа, например на попакетной основе, в соответствии с преобладающими состояниями каналов, доступностью ресурсов радиоинтерфейса и/или другими ограничениями. Изобретение повышает устойчивость и эффективность связи, общее использование ресурсов радиоинтерфейса и качество обслуживания, обеспечиваемое на оконечном узле.

Многочисленные дополнительные признаки, преимущества и варианты осуществления настоящего изобретения явствуют из нижеследующего подробного описания.

Перечень чертежей

Фиг.1 – сетевая схема иллюстративной системы связи, к которой применимо изобретение.

Фиг.2 – иллюстративный оконечный узел, реализованный согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 – иллюстративный узел доступа, реализованный согласно настоящему изобретению.

Фиг.4 – поток пакетов, адресованных оконечному узлу, который подключен только к одному узлу доступа, как основание для сравнения, причем данная фигура является первой из набора из пяти фигур (4-8), на которых показаны различная сигнализация и операции, осуществляемые согласно настоящему изобретению, применительно к иллюстративной системе связи, показанной на фиг.1.

Фиг.5 – сигнализация и операции, связанные с дублированием потока пакетов, адресованных оконечному узлу, который подключен к множественным узлам доступа, согласно первому иллюстративному варианту осуществления изобретения.

Фиг.6 – сигнализация и операции, связанные с переключением между дублированными потоками пакетов, адресованными оконечному узлу, который подключен к множественным узлам доступа, согласно первому иллюстративному варианту осуществления изобретения.

Фиг.7 – сигнализация и операции, связанные с дублированием потоков пакетов, адресованных оконечному узлу, который подключен к множественным узлам доступа, согласно второму иллюстративному варианту осуществления изобретения.

Фиг.8 – сигнализация и операции, связанные с переключением между дублированными потоками пакетов, адресованными оконечному узлу, который подключен к множественным узлам доступа, согласно второму иллюстративному варианту осуществления изобретения.

Подробное описание чертежей и изобретения

На фиг.1 показана иллюстративная система 100 связи, т.е. сеть сотовой связи, к которой применимо изобретение. Иллюстративная система 100 связи содержит совокупность узлов, связанных друг с другом линиями связи. Узлы в иллюстративной системе 100 связи могут обмениваться информацией с использованием сигналов, например сообщений, на основании протоколов, например IP. Линии связи системы 100 можно реализовать, например, с использованием проводов, волоконно-оптических кабелей и/или технологий беспроводной связи. Иллюстративная система 100 связи включает в себя совокупность оконечных узлов 134, 136, 144, 146, 154, 156, которые осуществляют доступ к системе связи через совокупность узлов 130, 140, 150 доступа. Оконечные узлы 134, 136, 144, 146, 154, 156 могут представлять собой, например, устройства беспроводной связи или терминалы, и узлы 130, 140, 150 доступа могут представлять собой, например, маршрутизаторы беспроводного доступа или базовые станции. Иллюстративная система 100 связи также включает в себя ряд других узлов, которые могут понадобиться для обеспечения возможности взаимосвязи или для обеспечения конкретных услуг или функций. В частности, иллюстративная система 100 связи включает в себя узел 108 агента мобильности, например, узел собственного агента Mobile IP (реализации протокола IP для мобильной связи), который может понадобиться, например, для поддержки мобильности оконечных узлов между узлами доступа, узел 106 сервера сигнализации сеанса, например, сервер-посредник (прокси-сервер) SIP, который может понадобиться для поддержки установления и обслуживания сеансов связи между оконечными узлами, и узел 104 сервера приложений, например мультимедийный сервер, который может понадобиться для поддержки конкретных услуг уровня приложений.

В иллюстративной системе 100, показанной на фиг.1, изображена сеть 102, которая включает в себя узел 104 сервера приложений, узел 106 сервера сигнализации сеанса и узел 108 агента мобильности, каждый из которых подключен к промежуточному сетевому узлу 110 посредством соответствующей сетевой линии 105, 107, 109 связи соответственно. Промежуточный сетевой узел 110 в сети 102 также обеспечивает возможность взаимного соединения с сетевыми узлами, которые являются внешними по отношению к сети 102, через сетевую линию 111 связи. Сетевая линия 111 связи подключена к другому промежуточному сетевому узлу 112, который обеспечивает дополнительную возможность связи с совокупностью узлов 130, 140, 150 доступа через сетевые линии 131, 141, 151, связи соответственно.

Каждый узел 130, 140, 150 доступа изображен как обеспечивающий возможность соединения с совокупностью из N оконечных узлов (134, 136), (144, 146), (154, 156) соответственно, через соответствующие линии (135, 137), (145, 147), (155, 157) доступа соответственно. В иллюстративной системе 100 связи каждый узел 130, 140, 150 доступа изображен как использующий беспроводную технологию, например беспроводные линии доступа, для обеспечения доступа. Зона радиопокрытия, например ячейка 138, 148, 158 сотовой связи каждого узла 130, 140, 150 доступа соответственно, показана в виде круга, окружающего соответствующий узел доступа.

Иллюстративная система 100 связи затем используется как основа для описания варианта осуществления изобретения. Альтернативные варианты осуществления изобретения включают в себя различные сетевые технологии, где количество и тип сетевых узлов, количество и тип линий связи и возможность взаимного соединения между узлами могут быть другими, чем в иллюстративной системе 100 связи, показанной на фиг.1.

Согласно настоящему изобретению поддержка макроразнесения нисходящей линии связи в иллюстративной системе 100 обеспечивается следующими функциональными сущностями.

1. Агент избирательного дублирования пакетов (АИДП, SPRA): АИДП обеспечивает поддержку для избирательного дублирования потока пакетов и направления дублированных потоков по раздельным путям, например, путем туннелирования дублированных потоков на разные промежуточные узлы, на маршруте к конечному пункту назначения.

2. Агент избирательной пересылки пакетов (АИПП, SPFA): АИПП обеспечивает поддержку для избирательной пересылки, буферизации или сброса пакетов, принадлежащих конкретному потоку.

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения эти функциональные сущности могут находиться или размещаться в различных точках или в различных узлах сети. В некоторых вариантах осуществления изобретения функциональные сущности АИДП и АИПП могут быть совмещены или объединены в одном и том же сетевом узле. Что касается потока пакетов или набора потоков пакетов по маршруту к конкретному пункту назначения – точка, например узел, на котором пакеты дублируются агентом АИДП, называется точкой избирательного дублирования пакетов (ТИДП, SPRP). Аналогично, точка, например узел, на котором пакеты, принадлежащие потоку пакетов или набору потоков пакетов, избирательно пересылаются, буферизуются и/или сбрасываются агентом АИПП, называется точкой избирательной пересылки пакетов (ТИПП, SPFP). В общем случае может быть несколько ТИДП и ТИПП, влияющих на конкретный поток пакетов или набор потоков пакетов, по маршруту к конкретному пункту назначения. Кроме того, поскольку АИДП и АИПП могут быть совмещены или объединены в одном и том же сетевом узле, такой узел может быть одновременно ТИДП и ТИПП для потока пакетов или набора потоков пакетов.

На фиг.2 подробно изображен иллюстративный оконечный узел 200, реализованный согласно настоящему изобретению. Иллюстративный оконечный узел 200, изображенный на фиг.2, подробно представляет устройство, которое можно использовать в качестве одного из оконечных узлов 134, 136, 144, 146, 154, 156, показанных на фиг.1. Согласно варианту осуществления, представленному на фиг.2, оконечный узел 200 включает в себя процессор 204, интерфейс 230 беспроводной связи, интерфейс 240 пользовательского ввода/вывода и память 210, подключенные к шине 206. Соответственно, через шину 206 различные компоненты оконечного узла 200 могут обмениваться информацией, сигналами и данными. Компоненты 204, 206, 210, 230, 240 оконечного узла 200 располагаются в корпусе 202.

Интерфейс 230 беспроводной связи обеспечивает механизм, посредством которого внутренние компоненты оконечного узла 200 могут передавать и принимать сигналы на/с внешних устройств и сетевых узлов, например узлов доступа. Интерфейс 230 беспроводной связи включает в себя, например, схему 232 приемника с соответствующей приемной антенной 236 и схему 234 передатчика с соответствующей передающей антенной 238, используемые для подключения оконечного узла 200 к другим сетевым узлам, например через каналы беспроводной связи. Оконечный узел 200 выполнен с возможностью передавать и принимать сигналы управления и трафик данных через интерфейс 230 беспроводной связи на/с множественных других узлов, например узлов доступа, одновременно. В некоторых вариантах осуществления изобретения, интерфейс 230 беспроводной связи включает в себя множественные приемопередатчики основной полосы.

Иллюстративный оконечный узел 200 также включает в себя устройство 242 пользовательского ввода, например клавиатуру, и устройство 244 пользовательского вывода, например дисплей, которые подключены к шине 206 через интерфейс 240 пользовательского ввода/вывода. Таким образом, устройства 242, 244 пользовательского ввода/вывода могут обмениваться информацией, сигналами и данными с другими компонентами оконечного узла 200 через интерфейс 240 пользовательского ввода/вывода и шину 206. Интерфейс 240 пользовательского ввода/вывода и связанные с ним устройства 242, 244 обеспечивают механизм, посредством которого пользователь может эксплуатировать оконечный узел 200 для решения определенных задач. В частности, устройство 242 пользовательского ввода и устройство 244 пользовательского вывода обеспечивают функциональные возможности, которые позволяют пользователю управлять оконечным узлом 200 и приложениями, например модулями, программами, процедурами и/или функциями, которые выполняются в памяти 210 оконечного узла 200.

Процессор 204 под управлением различных модулей, например процедур, включенных в память 210, управляет работой оконечного узла 200 для осуществления различных задач сигнализации и обработки, которые описаны ниже. Модули, включенные в память 210, выполняются при запуске или вызываются другими модулями. Модули при выполнении могут обмениваться данными, информацией и сигналами. Модули при выполнении также могут совместно использовать данные и информацию. Согласно варианту осуществления, представленному на фиг.2, настоящее изобретение включает в себя модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи и данные 214 управления макроразнесением нисходящей линии связи.

Модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи управляет работой оконечного узла 200, связанного с дублированием потоков пакетов нисходящей линии связи и переключением между множественными дублированными потоками пакетов нисходящей линии связи, когда оконечный узел 200 имеет множественные одновременные соединения канального уровня, например линии доступа, к одному или более узлам доступа. Заметим, что оконечный узел может иметь одновременные соединения канального уровня в двух или более сотах/секторах, поддерживаемых одним и тем же узлом доступа или разными узлами доступа. В частности, модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи управляет обработкой, связанной с мониторингом статуса соединений канального уровня, оцениванием относительной производительности или качества доступных соединений канального уровня и передачей/приемом сигналов, например сообщений, для координации избирательного дублирования потоков пакетов нисходящей линии связи с помощью АИДП и/или избирательной пересылки потоков пакетов с помощью АИПП. Данные 214 управления макроразнесением нисходящей линии связи включают в себя, например, параметры, информацию статуса и/или другую информацию, относящуюся к операции управления макроразнесением нисходящей линии связи. В частности, данные 214 управления макроразнесением нисходящей линии связи могут включать в себя информацию конфигурации (например, информацию о максимальном количестве одновременно поддерживаемых соединений или ограничениях по частоте переключения нисходящих линий связи) и рабочую информацию (например, информацию о текущем состоянии обработки, статусе ресурсов задержанных сигналов и т.д.). Модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи может осуществлять доступ к данным 214 управления макроразнесением нисходящей линии связи и/или изменять их.

На фиг.3 обеспечена подробная иллюстрация иллюстративного узла 300 доступа, реализованного согласно настоящему изобретению. Иллюстративный узел 300 доступа, изображенный на фиг.3, является подробным представлением устройства, которое можно использовать в качестве одного из узлов 130, 140, 150 доступа, изображенных на фиг.1. Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.3, узел 300 доступа включает в себя процессор 304, сетевой/межсетевой интерфейс 320, интерфейс 330 беспроводной связи и память 310, подключенные к шине 306. Соответственно, через шину 306, различные компоненты оконечного узла 300 могут обмениваться информацией, сигналами и данными. Компоненты 304, 306, 310, 320, 330 оконечного узла 300 располагаются в корпусе 302.

Сетевой/межсетевой интерфейс 320 обеспечивает механизм, посредством которого внутренние компоненты узла 300 доступа могут передавать и принимать сигналы на/с внешних устройств и сетевых узлов. Сетевой/межсетевой интерфейс 320 включает в себя схему 322 приемника и схему 324 передатчика, используемые для подключения узла 300 к другим сетевым узлам, например, через медные провода или волоконно-оптические линии. Интерфейс 330 беспроводной связи также обеспечивает механизм, посредством которого внутренние компоненты узла 300 доступа могут передавать и принимать сигналы на/с внешних устройств и сетевых узлов, например оконечных узлов. Интерфейс 330 беспроводной связи включает в себя, например, схему 332 приемника с соответствующей приемной антенной 336 и схему 336 передатчика с соответствующей передающей антенной 338, используемые для подключения узла 300 доступа к другим сетевым узлам, например, через каналы беспроводной связи.

Процессор 304 под управлением различных модулей, например процедур, включенных в память 310, управляет работой узла 300 доступа для осуществления различных задач сигнализации и обработки, которые описаны ниже. Модули, включенные в память 310, выполняются при запуске или вызываются другими модулями. Модули при выполнении могут обмениваться данными, информацией и сигналами. Модули при выполнении также могут совместно использовать данные и информацию. Согласно варианту осуществления, представленного на фиг.3, память 310 узла 300 доступа по настоящему изобретению включает в себя модуль 312 АИДП с соответствующими данными 314 АИДП и модуль 316 АИПП с соответствующими данными 318 АИПП.

Модуль 312 АИДП управляет работой узла 300 доступа, чтобы поддерживать функциональные возможности АИДП для оконечного узла, выполненного с возможностью управлять макроразнесением нисходящей линии связи с использованием множественных одновременных соединений канального уровня, как и для иллюстративного оконечного узла 200. Модуль 312 АИДП управляет обработкой принятых сигналов, например сообщений, от других сетевых узлов и/или модулей, необходимой для управления, например, началом или остановкой, избирательным дублированием потоком пакетов и направлением дублированных потоком пакетов через раздельные пути, например, путем туннелирования по маршруту к конечному пункту назначения. Модуль 312 АИДП также управляет обработкой принятых сигналов, например сообщений, от других сетевых узлов, служащих пунктом назначения для соответствующих оконечных узлов, что необходимо для классификации и фильтрации для определения того, требуется ли дублирование пакетов. Данные 314 АИДП включают в себя, например, идентификаторы оконечных узлов, параметры, информацию фильтрации и/или другую информацию, относящуюся к обеспечению описанных здесь функциональных возможностей АИДП. Модуль 312 АИДП может осуществлять доступ к данным АИДП 314 и/или изменять их.

Модуль 316 АИПП управляет работой узла 300 доступа, чтобы поддерживать функциональные возможности АИПП для оконечного узла, выполненного с возможностью управлять макроразнесением нисходящей линии связи с использованием множественных одновременных соединений канального уровня, как для иллюстративного оконечного узла 200. Модуль 316 АИПП управляет обработкой принятых сигналов, например сообщений, от других сетевых узлов и/или модулей, что необходимо для управления, например, началом или остановкой, избирательной пересылкой дублированных потоков пакетов. Модуль 316 АИПП также управляет обработкой принятых сигналов, например сообщений, от других сетевых узлов, служащих пунктами назначения для соответствующих оконечных узлов, что необходимо для классификации и фильтрации для определения того, следует ли пересылать, буферизовать или сбрасывать пакеты. Данные 318 АИПП включают в себя, например, идентификаторы оконечных узлов, параметры, информацию фильтрации и/или другую информацию, относящуюся к обеспечению описанных здесь функциональных возможностей АИПП. Модуль 316 АИПП может осуществлять доступ к данным 318 АИПП или изменять их.

Узел 300 доступа выполнен с возможностью независимо обеспечивать функциональные возможности АИДП и АИПП. Таким образом, что касается потока пакетов или набора потоков пакетов, проходящих через узел 300 доступа, по маршруту к конкретному пункту назначения, узел 300 доступа может быть ТИДП, ТИПП или одновременно ТИДП и ТИПП.

На фиг. 4, 5, 6, 7 и 8 показана работа по макроразнесению нисходящей линии связи, осуществляемая согласно настоящему изобретению, применительно к иллюстративной системе 100 связи. По сравнению с фиг.1, иллюстрации на фиг.4-8 являются более логическими, чем физическими по своей природе, поэтому изображены только относящиеся к делу узлы иллюстративной системы 100 связи, таким образом, многие из физических узлов и линий связи были опущены. При сигнализации или доставке пакетов, показанных между двумя сущностями, предполагается, что такие сигналы или пакеты передаются при необходимости через промежуточные узлы и/или линии связи, физически соединяющие между собой две сущности. Иллюстрации на фиг.4-8 включают в себя узел 108 агента мобильности, два узла 300, 300′ доступа, реализованных согласно изобретению, и один оконечный узел 200, реализованный согласно изобретению. Оконечный узел 200 и узлы 300, 300′ доступа, показанные на фиг.4-8, являются упрощенными представлениями показанных на фиг. 2 и 3 соответственно.

На фиг.4 показан сценарий без макроразнесения нисходящей линии связи в качестве базиса для сравнения. В примере, приведенном на фиг.4, оконечный узел 200 подключен через первую линию 402 доступа к первому узлу 300 доступа. На фиг.4 также изображена последовательность пакетов 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462 с порядковыми номерами с i по i+9, которые являются частью потока пакетов, адресованных оконечному узлу 200. Источником пакетов 450, 452, 454, 546, 458, 460, 462 может быть любой другой узел иллюстративной системы 100 связи. Сплошные стрелки 410, 412, 414 изображают путь, используемый пакетами 450, 452, 454, 546, 458, 460, 462, направленными посредством информации маршрутизации для оконечного узла 200. Таким образом, пакеты 450, 452, 454, 546, 458, 460, 462, проходящие через узел 108 агента мобильности и первый узел 300 доступа, с которого они доставляются на оконечный узел 200 через первую линию 402 доступа.

Фиг.5-8 иллюстрируют различные аспекты макроразнесения нисходящей линии связи. На фиг.5 и 6 показан первый вариант осуществления, а на фиг.7 и 8 показан второй вариант осуществления. Прежде чем перейти к подробному описанию уникальных аспектов этих двух вариантов осуществления, опишем признаки изобретения, которые применимы к обоим вариантам осуществления. Согласно настоящему изобретению оконечный узел 200 периодически отслеживает принятые сигналы от одного или более узлов доступа и использует эту информацию для определения того, следует ли устанавливать, поддерживать или разрывать соединение канального уровня с конкретным узлом доступа. В одном варианте осуществления оконечный узел 200 использует набор регулируемых параметров, например, но не исключительно, мощность пилот-сигнала, период усреднения мощности пилот-сигнала, минимальную необходимую передаваемую мощность оконечного узла, влияние на межсотовую помеху и т.д., в качестве входных факторов для управления возможностью соединения на канальном уровне. Оконечный узел 200 обычно стремится поддерживать одну или более линий доступа, например, соединений канального уровня с одним или более узлом доступа, что необходимо для обеспечения надежного доступа к сети с достаточной гибкостью по отношению к динамическим состояниям каналов. С течением времени, при приеме сигналов от различных узлов доступа, оконечный узел 200 устанавливает, поддерживает или разрывает соединения канального уровня в соответствии с параметрами управления в целях поддержания подходящего набора линий доступа. На количество одновременных соединений канального уровня наложены аппаратные и программные ограничения оконечного узла 200. В общем случае, оконечный узел 200 и узлы 300, 300′ доступа могут ограничивать количество соединений канального уровня.

На фиг.5-8 оконечный узел 200 изображен с совокупностью соединений канального уровня, например одно через первую линию 402 доступа на первый узел 300 доступа, а другое через вторую линию 502 доступа на второй узел 300′ доступа. Заметим, что, хотя в примерах описан сценарий с двумя соединениями 402, 502 канального уровня на два разных узла 300, 300′ доступа, изобретение более широко применимо к сценариям, где имеются два или более соединений канального уровня с одним или более узлами доступа.

Для обеспечения обмена информационными сообщениями канального уровня (и, таким образом, трафиком более высокого уровня), оконечный узел 200 и узлы 300, 300′ доступа осуществляют необходимые операции для продвижения линий 402, 502 доступа до и через ранее рассмотренный этап обмена канального уровня. Это можно сделать с использованием известных методик. Подробности, касающиеся того, как это делается, зависит от канального уровня, и не будут описаны здесь, поскольку можно использовать известные методики. Однако чтобы оконечный узел 200 мог установить множественные одновременные соединения канального уровня, например линии 402, 502 доступа, может понадобиться, чтобы оконечный узел 200 независимо обменивался сообщениями управления канального уровня с множественными сущностями, например узлами 300, 300′ доступа. Кроме того, оконечный узел 200 должен иметь возможность направлять, при необходимости, сообщения управления на конкретную сущность, например узел доступа.

Предполагается, что каждая из линий 402, 502 доступа способна поддерживать двусторонний обмен информационными сообщениями канального уровня и трафиком более высокого уровня (например, IP-датаграммами), хотя это не требуется в каждый момент времени. Состояния каналов, пространственные соотношения и другие изменяющиеся со временем факторы могут препятствовать способности обмениваться сообщениями канального уровня (и, таким образом, трафиком более высокого уровня) в одном или обоих направлениях в любой момент времени. Обычно, физический, МАС и канальные уровни обеспечивают некоторую способность адаптироваться к или поддерживать некоторую степень такой динамики без разрыва и повторного установления соединения канального уровня. Таким образом, в целях описания этого изобретения, двустороннее соединение канального уровня можно рассматривать как содержащее два односторонних соединения канального уровня, где способность передавать трафик в любом направлении может изменяться как функция времени. Когда различение необходимо или полезно для объяснения изобретения, мы будем говорить о соединении, направленном от оконечного узла к узлу доступа как о “восходящей линии связи” и о соединении, направленном от узла доступа к оконечному узлу как о “нисходящей линии связи”.

Согласно настоящему изобретению оконечный узел 200 отслеживает статус доступных линий 402, 502 доступа для определения предпочтительной линии связи для переноса трафика восходящей и нисходящей линии связи. Заметим, что предпочтительную восходящую линию связи и предпочтительную нисходящую линию связи можно выбирать независимо, и, таким образом, они могут отличаться в любой момент времени. В сети с коммутацией пакетов без установления соединений оконечный узел 200 может избирательно пересылать трафик восходящей линии связи по набору доступных линий 402, 502 доступа на очень быстрой временной шкале для согласования с динамикой физического и канального уровней. Однако пересылка трафика нисходящей линии связи, адресованного оконечному узлу 200, обычно направляется на основании информации маршрутизации, поддерживаемой узлами в сетевой инфраструктуре, например узлами 300, 300′ доступа и/или узлом 108 агента мобильности. Латентность циклов управления и сигнализации, связанных с динамической адаптацией или переконфигурированием соответствующей информации маршрутизации для трафика нисходящей линии связи с использованием традиционных методик, обычно превышает временную шкалу динамики физического и канального уровней. Соответствующие настоящему изобретению новшества предусматривают избирательную пересылку нисходящей линии связи по набору линий 402, 502 доступа на очень быстрой временной шкале для согласования с динамикой физического и канального уровней, например быстрым замиранием.

На фиг.5 и 6 дополнительно проиллюстрирована работа по макроразнесению нисходящей линии связи согласно первому иллюстративному варианту осуществления. В этом первом иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения узел 108 агента мобильности является ТИДП, и каждый узел 300, 300′ доступа является ТИПП. Прежде чем рассмотреть использование макроразнесения нисходящей линии связи, предполагается, что текущее состояние или информация маршрутизации такова, что пакеты, адресованные оконечному узлу 200, направляются на первый узел 300 доступа, от которого они доставляются на оконечный узел 200 по первой линии 402 доступа, например, по пути, обозначенному сплошными стрелками 410, 412, 414. Базируясь, отчасти, на анализе принятых сигналов от узлов доступа, которые описаны выше, оконечный узел 200 инициирует установление второй линии 502 доступа через второй узел 300′ доступа.

После установления второй линии 502 доступа оконечный узел 200 направляет сигнал 520 на второй узел 300′ доступа для инициирования операции избирательного дублирования пакетов от узла 108 агента мобильности, ТИДП, на второй узел 300′ доступа, как показано на фиг.5. Сигнал 520, переданный оконечным узлом 200, принимается и обрабатывается модулем 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа. Принятый сигнал 520 включает в себя информацию для управления конфигурацией и работой второго узла 300′ доступа в качестве ТИПП для дублированного потока пакетов с указанного ТИДП, например узла 108 агента мобильности. Принятый сигнал 520 может включать в себя, и в некоторых вариантах осуществления включает в себя, информацию конфигурации, относящуюся к начальной операции ТИПП, например параметры идентификации потока, информацию фильтрации пакетов и/или начальное поведение при избирательной пересылке, а также другую информацию конфигурации, относящуюся к начальной операции ТИДП, например, параметры идентификации потока, информацию фильтрации пакетов и/или начальное поведение избирательного дублирования, которое будет использоваться в последующем сигнале на ТИДП. В части обработки принятого сигнала 520, модуль 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа направляет сигнал 522 на ТИДП, указанную в принятом сигнале 520, например узел 108 агента мобильности, как показано на фиг.5.

Сигнал 522, переданный вторым узлом 300′ доступа, принимается и обрабатывается узлом агента мобильности, который в этом случае обеспечивает функциональные возможности АИДП. Принятый сигнал 522 включает в себя информацию для управления конфигурацией и работой узла 108 агента мобильности в качестве ТИДП для дублирования потока пакетов и направления дублированного потока пакетов на указанную ТИПП, например на второй узел 300′ доступа. Принятый сигнал 522 может включать в себя и в некоторых вариантах осуществления включает в себя информацию конфигурации, относящуюся к начальной операции ТИДП, например параметры идентификации потока, информацию фильтрации пакетов и/или начальное поведение избирательного дублирования, включающее в себя информацию, выводимую из сигнала 520 между оконечным узлом 200 и вторым узлом 300′ доступа. В части обработки принятого сигнала 522 от второго узла 300′ доступа узел 108 агента мобильности начинает дублировать поток пакетов, отвечающий некоторым конкретным критериям, и направлять дублированный поток пакетов на второй узел 300′ доступа, например, посредством инкапсуляции или туннелирования.

Таким образом, сигналы 520, 522, обозначенные на фиг.5, совместно устанавливают необходимую информацию маршрутизации, чтобы дублированные пакеты, адресованные оконечному узлу 200, можно было направить на второй узел 300′ доступа, от которого их можно было бы доставлять на оконечный узел 200 по второй линии 502 доступа, например, по пути, обозначенному сплошными стрелками 512, 514. Критерии идентификации пакетов, подлежащие дублированию на ТИДП, которая может быть либо заранее сконфигурирована на узле 108 агента мобильности, либо сконфигурирована в соответствии с информацией, обеспеченной в принятом сигнале 522, могут базироваться на разнообразных известных методах классификации и фильтрации пакетов, например совпадении с набором полей заголовка пакета. Благодаря гибкости этого подхода, поток дублированных пакетов может содержать, например, все пакеты, адресованные оконечному узлу 200 или только подмножество таких пакетов, например пакеты, связанные с конкретным вызовом по протоколу передачи речи поверх IP (VoIP). Аналогично, критерии идентификации пакетов, подлежащие пересылке модулями 316, 316′ АИПП на ТИПП, которые могут быть либо заранее сконфигурированы в данных 318, 318′ АИПП соответствующих узлов 300, 300′ доступа, либо сконфигурированы в соответствии с информацией, обеспеченной в принятом сигнале 520, могут базироваться на разнообразных известных методах классификации и фильтрации пакетов, например, совпадении с набором полей заголовка пакета.

На фиг.5 также изображена последовательность пакетов (550, 550′), (552, 552′), (554, 554′), (556, 556′), (558, 558′), (560, 560′), 562 с порядковыми номерами от j до j+9, которая является частью потока пакетов, адресованных оконечному узлу 200. Заметим, что символ (‘) используется для отличения дублированной копии пакета от исходной копии того же пакета. Источником пакетов (550, 550′), (552, 552′), (554, 554′), (556, 556′), (558, 558′), (560, 560′), 562 может быть любой другой узел иллюстративной системы 100 связи. Согласно информации маршрутизации, обеспечиваемой другими сетевыми узлами в иллюстративной системе 100 связи, пакеты, адресованные оконечному узлу 200, направляются на узел 108 агента мобильности, см. например, пакет 562 с порядковым номером j+9. После приема на узле 108 агента мобильности, ТИДП, пакеты, адресованные оконечному узлу 200, инспектируются, например классифицируются или фильтруются, для определения того, отвечают ли они критериям избирательного дублирования пакетов. Пакеты, отвечающие конкретным критериям, дублируются и пересылаются параллельно на первый и второй узлы 300, 300′ доступа, ТИПП, см., например, пакеты (550, 550′), (552, 552′), (554, 554′), (556, 556′), (558, 558′), (560, 560’) с порядковыми номерами от j до j+8. Пересылка пакетов между ТИДП и ТИПП может осуществляться любыми известными средствами, например, с помощью инкапсуляции и туннелирования или собственной маршрутизации “от скачка к скачку”.

Модули 316, 316′ АИПП в соответствующих узлах 300, 300′ доступа инспектируют, например классифицируют или фильтруют, пакеты, адресованные оконечному узлу 200, чтобы определить, отвечают ли они критериям избирательной пересылки пакетов, например, заданным в соответствующих данных 318, 318′ АИПП. На основании информации конфигурации, например в данных 318, 318′ АИПП, и/или текущего рабочего состояния модулей 316, 316′ АИПП, пакеты, адресованные оконечному узлу 200, могут пересылаться с узла 300, 300′ доступа по соответствующей линии 402, 502 доступа, буферизоваться или сбрасываться. Заметим, что в примере, приведенном на фиг.5, первый узел 300 доступа пересылает пакеты 550, 552, 554 с порядковыми номерами от j до j+2 по линии 402 доступа, а второй узел 300′ доступа сбрасывает дублированные копии 550′, 552′, 554′ тех же пакетов, что указано на фиг.5 посредством Х, помещенной на пакетах 550′, 552′ и 554′. Это иллюстрирует сценарий, в котором начальное поведение модуля 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа состоит в сбрасывании потока дублированных пакетов.

На фиг.6 показаны сигнализация и операции, связанные с переключением предпочтительной нисходящей линии связи, по которой должны доставляться пакеты, адресованные оконечному узлу 200. Первоначально, в примере, приведенном на фиг.6, состояние сети и ее узлов, например узла 108 агента мобильности, узлов 300, 300′ доступа и оконечного узла 200, в основном такое же, как в примере, приведенном на фиг.5. На фиг.6 также указана последовательность пакетов (650, 650′), (652, 652′), (654, 654′), (656, 656′), (658, 658′), (660, 660′), 662 с порядковыми номерами от k до k+9, которая является частью потока пакетов, адресованных оконечному узлу 200. Как и на фиг.5, пакеты, отвечающие указанным критериям, дублируются узлом 108 агента мобильности, ТИДП, и пересылаются параллельно на первый и второй узлы 300, 300′ доступа, ТИПП, см., например, пакеты (650, 650′), (652, 652′), (654, 654′), (656, 656′), (658, 658′), (660, 660′) с порядковыми номерами от k до k+8. Однако на фиг.6 также показано изменение поведения избирательной пересылки модулей 316, 316′ АИПП на соответствующих узлах 300, 300′ доступа под управлением модуля 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи на оконечном узле 200.

Модуль 316 АИПП на первом узле 300 доступа пересылает пакет 650 с порядковым номером k, а модуль 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа сбрасывает дублированную копию 650′ того же пакета. После передачи пакета 650 с порядковым номером k первым узлом 300 доступа, модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи на оконечном узле 200 инициирует переключение предпочтительной нисходящей линии связи. Модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи также может осуществлять это определение на основании различных факторов, ранее описанных здесь. Произведя определение на переключение предпочтительной нисходящей линии связи, по которой должен доставляться поток пакетов, модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи на оконечном узле 200 направляет сигналы 620, 622 на узлы 300, 300′ доступа, ТИПП, чтобы указать желаемое изменение поведения избирательной пересылки. В некоторых вариантах осуществления модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи на оконечном узле 200 может направлять сигналы 620, 622 непосредственно на один или оба из узлов 300, 300′ доступа. В некоторых альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения, модули 316, 316′ АИПП на соответствующих узлах 300, 300′ доступа могут обмениваться сигналами 624 по сетевой инфраструктуре для координирования изменения поведения избирательной пересылки. В любом случае, сигналы принимаются и обрабатываются модулями 316, 316′ АИПП на соответствующих узлах 300, 300′ доступа и обеспечивают указание относительно того, следует ли затем пересылать конкретный поток пакетов с узла 300, 300′ доступа по соответствующей линии 402, 502 доступа, или буферизовать, или же сбрасывать.

В примере, приведенном на фиг.6, приняв сигнал, например, 620 или 624, указывающий желаемое изменение поведения избирательной пересылки, модуль 316 АИПП на первом узле 300 доступа начинает сбрасывать пакеты 652, 654 из конкретного потока. Соответственно, приняв сигнал, например, 620 или 624, указывающий желаемое изменение поведения избирательной пересылки, модуль 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа, начинает пересылать пакеты 652′, 654′ на оконечный узел 200 по соответствующей линии 502 доступа. Таким образом, в то время как оконечный узел 200 принимает пакет 650 с порядковым номером k от первого узла 300 доступа через первую линию 402 доступа, пакеты 652′, 654′ с порядковыми номерами k+1 и k+2 принимаются со второго узла 300′ доступа по второй линии 502 доступа. В отсутствие дальнейших изменений поведения избирательной пересылки, дублированные копии последующих пакетов в потоке, например, 656′, 658′, 660′, также будут доставляться со второго узла 300′ доступа по второй линии 502 доступа.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сигналы 620, 622, 624, указывающие изменение поведения избирательной пересылки, включают в себя дополнительную информацию для минимизации дублированной доставки и/или потери пакетов в потоке. В одном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, сигналы 620, 622, 624 включают в себя информацию идентификация последовательности пакетов, например, значение поля идентификации в IP-заголовке или порядковый номер в заголовке протокола реального времени (RTP), указывающую последний пакет, подлежащий доставке по предыдущей предпочтительной нисходящей линии связи и/или следующий пакет, подлежащий доставке по новой предпочтительной нисходящей линии связи.

На фиг.7 и 8 дополнительно показана работа по макроразнесению нисходящей линии связи согласно второму иллюстративному варианту осуществления. В этом втором варианте осуществления настоящего изобретения, первый узел 300 доступа является ТИДП, где одна копия каждого дублированного пакета направляется на оконечный узел 200 по первой линии 402 доступа, и вторая копия каждого дублированного пакета направляется на второй узел 300′ доступа для доставки на оконечный узел 200 по второй линии 502 доступа. Каждый узел 300, 300′ доступа также действует как ТИПП, управляя доставкой пакетов по соответствующим линиям 402, 502 доступа. Таким образом, в иллюстративном сценарии, описанном на фиг.7 и 8, первый узел 300 доступа является одновременно ТИДП и ТИПП, а второй узел доступа является только ТИПП. Прежде чем приступить к использованию макроразнесения нисходящей линии связи, предполагается, что текущее состояние или информация маршрутизации таковы, что пакеты, адресованные оконечному узлу 200, направляются на первый узел 300 доступа, с которого они доставляются на оконечный узел 200 по первой линии 402 доступа, например, по пути, обозначенному сплошными стрелками 410, 412, 414. Основываясь, отчасти, на анализе принятых сигналов от узлов доступа, как отмечено выше, оконечный узел 200 инициирует установление второй линии 502 доступа через второй узел 300′ доступа.

После установления второй линии 502 доступа оконечный узел 200 направляет сигнал 720 на второй узел 300′ доступа, чтобы инициировать работу по избирательному дублированию пакетов первого узла 300 доступа, ТИДП, на второй узел 300′ доступа, как показано на фиг.7. Сигнал 720, отправленный оконечным узлом 200, принимается и обрабатывается модулем 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа. Принятый сигнал 720 включает в себя информацию для управления конфигурацией и работой второго узла 300′ доступа в качестве ТИПП для потока дублированных пакетов от указанной ТИДП, например, первого узла 300 доступа. Принятый сигнал 720 может включать в себя информацию конфигурации, относящуюся к начальной работе ТИПП, например, параметры идентификации потока, информацию фильтрации пакетов и/или начальное поведение избирательной пересылки, а также другую информацию конфигурации, относящуюся к начальной работе ТИДП, например, параметры идентификации потока, информацию фильтрации пакетов и/или начальное поведение избирательного дублирования, которое будет использоваться в последующем сигнале на ТИДП. В части обработки принятого сигнала 720, модуль 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа направляет сигнал 722 на ТИДП, указанную в принятом сигнале 720, например, первый узел 300 доступа, как показано на фиг.7.

Сигнал 722, переданный вторым узлом 300′ доступа, принимается и обрабатывается модулем 312 АИДП на первом узле 300 доступа. Принятый сигнал 722 включает в себя информацию для управления конфигурацией и работой первого узла 300 доступа в качестве ТИДП для дублирования потока пакетов и направления потока дублированных пакетов на указанную ТИПП, например, второй узел 300′ доступа. Принятый сигнал 722 может включать в себя, и в некоторых вариантах осуществления включает в себя информацию конфигурации, относящуюся к начальной работе ТИДП, например, параметры идентификации потока, информацию фильтрации пакетов и/или начальное поведение избирательного дублирования, включающее в себя информацию, относящуюся к сигналу 720 между оконечным узлом 200 и вторым узлом 300′ доступа. В части обработки принятого сигнала 722 от второго узла 300′ доступа, первый узел 300 доступа начинает дублировать поток пакетов, отвечающий некоторым конкретным критериям, и направлять поток дублированных пакетов на второй узел 300′ доступа, например, посредством инкапсуляции или туннелирования.

Таким образом, сигналы 720, 722, указанные на фиг.7, совместно устанавливают необходимую информацию маршрутизации, позволяющую направлять дублированные пакеты, адресованные оконечному узлу 200, на второй узел 300′ доступа, с которого они могут доставляться на оконечный узел 200 по второй линии 502 доступа, например по пути, обозначенному сплошными стрелками 713, 714. Критерии идентификации пакетов, подлежащих дублированию на ТИДП, которые могут быть либо заранее сконфигурированы в данных 314 АИДП первого узла 300 доступа, либо сконфигурированы согласно информации, обеспеченной в принятом сигнале 722, могут базироваться на разнообразных известных методах классификации и фильтрации пакетов, например, совпадении набора полей заголовка пакета. Благодаря гибкости этого подхода, поток дублированных пакетов может содержать, например, все пакеты, адресованные оконечному узлу 200, или только подмножество таких пакетов, например, пакеты, связанные с конкретным вызовом по протоколу передачи речи поверх IP (VoIP). Аналогично, критерии идентификации пакетов, подлежащие пересылке модулями 316, 316′ АИПП на ТИПП, которые могут быть либо заранее сконфигурированы в данных 318, 318′ АИПП соответствующих узлов 300, 300′ доступа, либо сконфигурированы в соответствии с информацией, обеспеченной в принятом сигнале 720, могут базироваться на разнообразных известных методах классификации и фильтрации пакетов, например, совпадении с набором полей заголовка пакета.

На фиг.7 также изображена последовательность пакетов (750, 750′), (752, 752′), (754, 754′), 756, 758, 760, 762 с порядковыми номерами от j до j+9, которая является частью потока пакетов, адресованных оконечному узлу 200. Источником пакетов (750, 750′), (752, 752′), (754, 754′), 756, 758, 760, 762 может быть любой другой узел иллюстративной системы 100 связи. Согласно информации маршрутизации, обеспечиваемой другими сетевыми узлами в иллюстративной системе 100 связи, пакеты, адресованные оконечному узлу 200, направляются на узел 108 агента мобильности, а затем на первый узел 300 доступа, см., например, пакеты 756, 758, 760, 762 с порядковыми номерами от j+3 до j+9. После приема на первом узле 300 доступа, ТИДП, пакеты, адресованные оконечному узлу 200, инспектируются, например, классифицируются или фильтруются, для определения того, отвечают ли они критериям избирательного дублирования пакетов. Пакеты, отвечающие конкретным критериям, дублируются и пересылаются параллельно на модули 316, 316′ АИПП на первом и втором узлах 300, 300′ доступа, см., например, пакеты (750, 750′), (752, 752′), (754, 754′) с порядковыми номерами от j до j+2. Пересылка пакетов между первым узлом 300 доступа и вторым узлом 300′ доступа может осуществляться любыми известными средствами, например, с помощью инкапсуляции и туннелирования или собственной маршрутизации “от скачка к скачку”.

Модули 316, 316′ АИПП в соответствующих узлах 300, 300′ доступа инспектируют, например, классифицируют или фильтруют, пакеты, адресованные оконечному узлу 200, чтобы определить, отвечают ли они критериям избирательной пересылки пакетов, например, заданным в соответствующих данных 318, 318′ АИПП. На основании информации конфигурации, например в данных 318, 318′ АИПП, и/или текущего рабочего состояния модулей 316, 316′ АИПП пакеты, адресованные оконечному узлу 200, могут пересылаться с узла 300, 300′ доступа по соответствующей линии 402, 502 доступа, буферизоваться или сбрасываться. Заметим, что в примере, приведенном на фиг.7, первый узел 300 доступа пересылает пакеты 750, 752, 754 с порядковыми номерами от j до j+2 по линии 402 доступа, а второй узел 300′ доступа отклоняет дублированные копии 750′, 752′, 754′ тех же пакетов. Это иллюстрирует сценарий, в котором начальное поведение модуля 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа состоит в сбрасывании потока дублированных пакетов.

На фиг.8 показаны сигнализация и операции, связанные с переключением предпочтительной нисходящей линии связи, по которой должны доставляться пакеты, адресованные оконечному узлу 200. Первоначально, в примере, приведенном на фиг.8, состояние сети и ее узлов, например узла 108 агента мобильности, узлов 300, 300′ доступа и оконечного узла 200, в основном такое же, как в примере, приведенном на фиг.5. На фиг.8 также указана последовательность пакетов (850, 850′), (852, 852′), (854, 854′), 856, 858, 860, 862 с порядковыми номерами от k до k+9, которая является частью потока пакетов, адресованных оконечному узлу 200. Как и на фиг.7, пакеты, отвечающие указанным критериям, дублируются первым узлом 300 доступа, ТИДП, и пересылаются параллельно на первый и второй узлы 300, 300′ доступа, см., например, пакеты (850, 850′), (852, 852′), (854, 854′) с порядковыми номерами от k до k+2. Однако на фиг.8 также показано изменение поведения избирательной пересылки модулей 316, 316′ АИПП на соответствующих узлах 300, 300′ доступа под управлением модуля 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи на оконечном узле 200.

Модуль 316 АИПП на первом узле 300 доступа пересылает пакет 850 с порядковым номером k, а модуль 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа сбрасывает дублированную копию 850′ того же пакета. После передачи пакета 850 с порядковым номером k первым узлом 300 доступа, модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи на оконечном узле 200 инициирует переключение предпочтительной нисходящей линии связи. Модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи может производить это определение и в некоторых вариантах осуществления производит это определение на основании различных факторов, ранее описанных здесь. Произведя определение на переключение предпочтительной нисходящей линии связи, по которой должен доставляться поток пакетов, модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи на оконечном узле 200 направляет сигналы 820, 822 на узлы 300, 300′ доступа, ТИПП, чтобы указать желаемое изменение поведения избирательной пересылки. В некоторых вариантах осуществления, модуль 212 управления макроразнесением нисходящей линии связи на оконечном узле 200 может направлять сигналы 820, 822 непосредственно на один или оба из узлов 300, 300′ доступа. В некоторых альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения модули 316, 316′ АИПП на соответствующих узлах 300, 300′ доступа могут обмениваться сигналами 824 по сетевой инфраструктуре для координирования изменения поведения избирательной пересылки. Сигналы принимаются и обрабатываются модулями 316, 316′ АИПП на соответствующих узлах 300, 300′ доступа и обеспечивают указание относительно того, следует ли затем пересылать конкретный поток пакетов с узла 300, 300′ доступа по соответствующей линии 402, 502 доступа, или буферизовать, или же сбрасывать.

В примере, приведенном на фиг. 8, приняв сигнал, например, 820 или 824, указывающий желаемое изменение поведения избирательной пересылки, модуль 316 АИПП на первом узле 300 доступа, начинает сбрасывать пакеты 852, 854 из конкретного потока. Соответственно, приняв сигнал, например, 822 или 824, указывающий желаемое изменение поведения избирательной пересылки, модуль 316′ АИПП на втором узле 300′ доступа, начинает пересылать пакеты 852′, 854′ на оконечный узел 200 по соответствующей линии 502 доступа. Таким образом, в то время, как оконечный узел 200 принимает пакет 850 с порядковым номером k от первого узла 300 доступа через первую линию 402 доступа, пакеты 852′, 854′ с порядковыми номерами k+1 и k+2 принимаются со второго узла 300′ доступа по второй линии 502 доступа. В отсутствие дальнейших изменений поведения избирательной пересылки дублированные копии последующих пакетов в потоке также будут доставляться со второго узла 300′ доступа по второй линии 502 доступа.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сигналы 820, 822, 824, указывающие изменение поведения избирательной пересылки, включают в себя дополнительную информацию для минимизации дублированной доставки и/или потери пакетов в потоке. В одном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения сигналы 820, 822, 824 включают в себя информацию идентификации последовательности пакетов, например, значение поля идентификации в IP-заголовке или порядковый номер в заголовке протокола реального времени (RTP), указывающую последний пакет, подлежащий доставке по предыдущей предпочтительной нисходящей линии связи, и/или следующий пакет, подлежащий доставке по новой предпочтительной нисходящей линии связи.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения связь между узлами полностью или частично базируется на взаимодействии IP-сетей. Таким образом, при передаче данных и/или сигналов управления между сетевыми узлами можно использовать IP-пакеты, например датаграммы. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, в которых используются IP-пакеты, эти IP-пакеты могут доставляться на указанные узлы назначения с использованием механизмов однонаправленной или групповой адресации и доставки. Использование групповой рассылки по IP с мультиадресацией особенно полезно, когда одна и та же информация передается от одного узла на совокупность других узлов. В случаях, когда одна и та же информация, например данные полезной нагрузки пакетов, передаются на совокупность узлов назначения с использованием одноадресной доставки, отдельный IP-пакет с копией информации передается узлом-источником на каждый узел назначения. Альтернативно, когда одна и та же информация передается на совокупность узлов назначения с использованием групповой доставки, единичный IP-пакет с информацией передается узлом-источником и сетевые узлы дублируют пакет в соответствии с необходимостью для доставки на каждый узел назначения. Таким образом, групповая рассылка по IP обеспечивает более эффективный способ доставки информации от узла-источника группе узлов назначения. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения групповая рассылка по IP используется для доставки потоков дублированных пакетов между ТИДП и одной или более ТИПП. В таких вариантах осуществления, ТИДП может в действительности не дублировать пакеты, отвечающие указанным критериям, но вместо этого инкапсулировать пакеты, отвечающие конкретному потоку с помощью дополнительного IP-заголовка, предназначенного для конкретной группы групповой рассылки по IP, и пересылать инкапсулированные пакеты на основании информации маршрутизации групповой рассылки по IP. Соответственно, в таких вариантах осуществления ТИПП привязываются к конкретной группе групповой рассылки по IP для приема копий инкапсулированных пакетов.

Различные признаки настоящего изобретения реализованы с использованием модулей. Такие модули можно реализовать программными, аппаратными средствами или посредством комбинации программных и аппаратных средств. Многие из вышеописанных способов или этапов способа можно реализовать с использованием машиноисполняемых команд, например, программного обеспечения, включенного в машиночитаемый носитель, например, запоминающее устройство, такое как ОЗУ, флоппи-диск и т.д., для управления машиной, например компьютером общего назначения с или без дополнительного оборудования, для реализации полностью или частично вышеописанных способов. Соответственно, помимо прочего, настоящее изобретение относится к машиночитаемому носителю, включающему в себя машиноисполняемые команды, в соответствии с которыми машина, например процессор или связанное с ним оборудование, осуществляет один или более этапов вышеописанного(ых) способа(ов).

Многочисленные дополнительные вариации описанных выше способов и устройства согласно настоящему изобретению очевидны специалистам в данной области из вышеприведенного описания изобретения. Такие вариации следует считать находящимися в пределах объема изобретения. Способы и устройство согласно настоящему изобретению можно использовать в связи с МДКР, ортогональным мультиплексированием с частотным разделением (ОМЧР, OFDM) и различными другими типами технологий связи, которые можно использовать для обеспечения линий беспроводной связи между узлами доступа и мобильными узлами. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления узлы доступа реализованы как базовые станции, которые устанавливают линии связи с мобильными узлами с использованием ОМЧР или МДКР. В различных вариантах осуществления мобильные узлы реализованы как компьютеры-ноутбуки, карманные персональные компьютеры (КПК) или другие портативные устройства, включая схемы приемника/передатчика и логику и/или маршрутизаторы, для реализации способов настоящего изобретения.

Формула изобретения

1. Способ осуществления связи в системе связи, содержащий этапы, на которых

устанавливают посредством оконечного узла множественные линии связи, которые являются одновременными линиями связи и включают в себя первую линию связи и вторую линию связи, причем первая из этих линий связи образована между узлом доступа и оконечным узлом, и

передают от оконечного узла сигнал, который управляет переключением между упомянутыми множественными линиями связи, используемыми для доставки пакетов из потока пакетов в оконечный узел в заданное время, при этом пакеты, доставляемые по одной из упомянутых множественных линий связи, не доставляются по другой из упомянутых множественных линий связи в течение периода времени, в который оконечный узел поддерживает упомянутые множественные линии связи.

2. Способ по п.1, в котором при передаче от оконечного узла сигнала передают упомянутый сигнал на узел доступа, чтобы управлять этим узлом доступа для передачи пакетов на оконечный узел с использованием первой линии связи.

3. Способ по п.2, дополнительно содержащий этапы, на которых

передают посредством оконечного узла сигнал на узел доступа, чтобы препятствовать передаче пакетов на оконечный узел по первой линии связи в течение по меньшей мере части времени, в течение которого оконечный узел принимает пакеты по второй линии связи.

4. Способ по п.1, в котором первая и вторая линии связи образованы между узлом доступа и оконечным узлом и узел доступа передает пакеты на оконечный узел с использованием одной из упомянутых линий связи в любой заданный момент времени.

5. Способ по п.1, в котором узел доступа является первым узлом доступа, при этом

вторая линия связи является линией связи между вторым узлом доступа и оконечным узлом, причем способ дополнительно содержит этапы, на которых

передают первый поток пакетов, адресованных оконечному узлу, на первый узел доступа и

передают поток дублированных пакетов на второй узел доступа, причем поток дублированных пакетов включает в себя по меньшей мере один пакет, полезная нагрузка которого является копией полезное нагрузки по меньшей мере одного пакета в первом потоке, и

сбрасывают посредством по меньшей мере одного из первого и второго узлов доступа по меньшей мере некоторые пакеты, адресованные оконечному узлу.

6. Способ по п.5, в котором в течение первого периода времени пакеты из первого потока передают на оконечный узел по первой линии связи и в течение второго периода времени пакеты из второго потока передают на оконечный узел, причем эти первый и второй периоды времени являются последовательными периодами времени, по меньшей мере некоторые из пакетов, переданных на оконечный узел в течение первого и второго периодов времени, не являются дублированными.

7. Способ по п.5, дополнительно содержащий этапы, на которых

осуществляют посредством сетевого узла, подключенного к первому и второму узлам доступа, операцию дублирования в отношении последовательности пакетов, адресованных оконечному узлу, чтобы генерировать первый и второй потоки пакетов,

маршрутизируют первый поток пакетов на первый узел доступа и

маршрутизируют второй поток пакетов на второй узел доступа.

8. Способ по п.7, дополнительно содержащий этап, на котором воссоздают посредством оконечного узла единую последовательность пакетов из пакетов, принятых по первой и второй линиям связи, причем пакеты в единой последовательности совпадают по меньшей мере с частью последовательности пакетов, дублированных для генерации первого и второго потоков пакетов.

9. Способ по п.1, в котором управление переключением между упомянутыми множественными линиями связи осуществляют в зависимости от результатов измерения качества состояния линии связи.

10. Способ по п.9, в котором упомянутые множественные линии связи представляют собой линии связи, соответствующие мультиплексированию с ортогональным разделением частот (OFDM).

11. Способ по п.1, в котором оконечный узел выбирает, какая из упомянутых множественных линий связи подлежит использованию в любой момент времени для передачи пакетов на оконечный узел на основании информации качества состояния линии связи.

12. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором воссоздают посредством оконечного узла единую последовательность пакетов из пакетов, принятых по первой и второй линиям связи.

13. Способ по п.1, в котором узел доступа является первым узлом доступа, при этом вторая линия связи образована между оконечным узлом и вторым узлом доступа и оконечный узел передает сигналы управления по множеству из упомянутых линий связи.

14. Способ по п.3, в котором оконечный узел передает сигналы управления передачи пакетов на по меньшей мере два узла доступа, имеющие линии связи с оконечным узлом.

15. Способ по п.13, дополнительно содержащий этапы, на которых

выполняют посредством сетевого узла, подключенного к первому и второму узлам, операцию дублирования в отношении последовательности пакетов, адресованных оконечному узлу, чтобы таким образом сгенерировать первый и второй потоки пакетов,

передают первый поток пакетов на первый узел доступа,

передают второй поток пакетов на второй узел доступа и сбрасывают посредством первого и второго узлов доступа пакеты, переданные на оконечный узел другим из первого и второго узлов доступа.

16. Способ по п.15, в котором время, необходимое для передачи сигнала управления с оконечного узла на первый узел доступа, меньше времени, необходимого для передачи пакетов с сетевого узла, который дублирует пакеты, на первый узел доступа.

17. Способ по п.16, в котором время, необходимое для передачи сигнала управления с оконечного узла на второй узел доступа, меньше времени, необходимого для передачи пакетов с сетевого узла, который дублирует пакеты, на второй узел доступа.

18. Способ по п.15, в котором время, необходимое для передачи сигнала управления с оконечного узла на первый узел доступа, меньше времени, необходимого для передачи пакетов с сетевого узла, который дублирует пакеты, на оконечный узел.

19. Способ по п.18, в котором время, необходимое для передачи сигнала управления с оконечного узла на второй узел доступа, меньше времени, необходимого для передачи пакетов с сетевого узла, который дублирует пакеты, на оконечный узел.

20. Способ по п.2, в котором узел доступа является базовой станцией.

21. Способ по п.2, в котором оконечный узел является мобильным устройством и множественные линии связи являются линиями беспроводной связи.

22. Способ по п.21, в котором линии связи являются линиями связи, соответствующими мультиплексированию с ортогональным разделением частот (OFDM).

23. Способ по п.21, в котором линии связи являются линиями связи, соответствующими множественному доступу с кодовым разделением каналов (CDMA).

24. Способ по п.21, в котором узел доступа является базовой станцией.

25. Способ по п.7, в котором сетевой узел является маршрутизатором, узел доступа является базовой станцией и оконечный узел является портативным компьютером-ноутбуком.

26. Система связи, содержащая оконечный узел, который включает в себя

средство для установления посредством оконечного узла множественных линий связи, которые являются одновременными линиями связи и включают в себя первую линию связи и вторую линию связи, причем первая из этих линий связи образована между узлом доступа и оконечным узлом, и

средство для передачи от оконечного узла сигнала, который управляет переключением между упомянутыми множественными линиями связи, используемыми для доставки пакетов из потока пакетов в оконечный узел в заданное время, при этом пакеты, доставляемые по одной из упомянутых множественных линий связи, не доставляются по другой из упомянутых множественных линий связи в течение периода времени, в который оконечный узел поддерживает упомянутые множественные линии связи.

27. Система связи по п.26, дополнительно содержащая

первый узел доступа и

второй узел доступа, причем первый и второй узлы доступа подключены к оконечному узлу первой и второй линиями связи соответственно, второй узел доступа включает в себя средство для сброса пакетов, адресованных оконечному узлу, в соответствии с сигналом управления от оконечного узла, указывающим, что пакеты не подлежат передаче на оконечный узел.

28. Система связи по п.27, в которой первый узел доступа включает в себя средство для сброса пакетов, адресованных оконечному узлу, в соответствии с сигналом управления от оконечного узла, указывающим, что пакеты не подлежат передаче на оконечный узел.

29. Система связи по п.28, дополнительно содержащая сетевой узел, подключенный к первому и второму узлам доступа, причем сетевой узел включает в себя

средство для осуществления операции дублирования в отношении последовательности пакетов, адресованных оконечному узлу, для генерации первого и второго потоков пакетов, причем второй поток пакетов включает в себя пакеты, полезные нагрузки которых являются копиями полезных нагрузок по меньшей мере некоторых пакетов в первом потоке.

30. Система связи по п.29, в которой первый узел доступа является первой базовой станцией,

второй узел доступа является второй базовой станцией,

упомянутые множественные линии связи являются линиями беспроводной связи и

оконечный узел является мобильным устройством.

31. Система связи по п.30, в которой сетевой узел является маршрутизатором.

32. Используемое в оконечном узле устройство, предназначенное для управления, посредством процессора, входящего в состав данного устройства, оконечным узлом таким образом, чтобы оконечный узел выполнял способ осуществления связи в системе связи, содержащий

установление посредством оконечного узла множественных линий связи, которые являются одновременными линиями связи и включают в себя первую линию связи и вторую линию связи, причем первая из этих линий связи образована между узлом доступа и оконечным узлом, и

передачу от оконечного узла сигнала, который управляет переключением между упомянутыми множественными линиями связи, используемыми для доставки пакетов из потока пакетов в оконечный узел в заданное время, при этом пакеты, доставляемые по одной из упомянутых множественных линий связи, не доставляются по другой из упомянутых множественных линий связи в течение периода времени, в который оконечный узел поддерживает упомянутые множественные линии связи.

33. Способ по п.32, в котором при передаче от оконечного узла сигнала упомянутый сигнал передается на узел доступа, чтобы управлять этим узлом доступа для передачи пакетов на оконечный узел с использованием первой линии связи.

34. Способ по п.33, в котором способ дополнительно содержит передачу сигнала на узел доступа, чтобы препятствовать передаче пакетов на оконечный узел по первой линии связи в течение по меньшей мере части времени, в течение которого оконечный узел принимает пакеты по второй линии связи.

35. Машиночитаемый носитель, воплощающий машиноисполняемые команды для управления оконечным узлом таким образом, чтобы оконечный узел выполнял способ осуществления связи в системе связи, содержащий

установление посредством оконечного узла множественных линий связи, которые являются одновременными линиями связи и включают в себя первую линию связи и вторую линию связи, причем первая из этих линий связи образована между узлом доступа и оконечным узлом, и

передачу от оконечного узла сигнала, который управляет переключением между упомянутыми множественными линиями связи, используемыми для доставки пакетов из потока пакетов в оконечный узел в заданное время, при этом пакеты, доставляемые по одной из упомянутых множественных линий связи, не доставляются по другой из упомянутых множественных линий связи в течение периода времени, в который оконечный узел поддерживает упомянутые множественные линии связи.

36. Машиночитаемый носитель по п.35, в котором при передаче от оконечного узла сигнала упомянутый сигнал передается на узел доступа, чтобы управлять этим узлом доступа для передачи пакетов на оконечный узел с использованием первой линии связи.

37. Машиночитаемый носитель по п.36, в котором способ дополнительно содержит

передачу сигнала на узел доступа, чтобы препятствовать передаче пакетов на оконечный узел по первой линии связи в течение по меньшей мере части времени, в течение которого оконечный узел принимает пакеты по второй линии связи.

38. Используемый в системе связи оконечный узел, содержащий интерфейс беспроводной связи для установления посредством оконечного узла множественных линий связи, которые являются одновременными линиями связи и включают в себя первую линию связи и вторую линию связи, причем первая из этих линий связи образована между первым узлом доступа и оконечным узлом, и

модуль управления макроразнесением нисходящей линии связи для управления передачей от оконечного узла сигнала, который управляет переключением между упомянутыми множественными линиями связи, используемыми для доставки пакетов из потока пакетов в оконечный узел в заданное время, при этом пакеты, доставляемые по одной из упомянутых множественных линий связи, не доставляются по другой из упомянутых множественных линий связи в течение периода времени, в который оконечный узел поддерживает упомянутые множественные линии связи.

39. Оконечный узел по п.38, к которому посредством второй из упомянутых линий связи подключен второй модуль доступа, который включает в себя второй модуль сброса пакетов для сброса пакетов, адресованных оконечному узлу, в соответствии с сигналом управления от оконечного узла, указывающим, что пакеты не подлежат передаче на оконечный узел.

40. Оконечный узел по п.39, в котором, в соответствии с сигналом управления от оконечного узла, указывающим, что пакеты не подлежат передаче на оконечный узел, пакеты, адресованные оконечному узлу, сбрасываются посредством первого модуля сброса пакетов из состава первого узла доступа.

РИСУНКИ

PC4A – Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:

КВЭЛКОММ ФЛЭРИОН ТЕКНОЛОДЖИЗ, ИНК, (US)

(73) Патентообладатель:

КВЭЛКОММ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)

Договор № РД0044967 зарегистрирован 23.12.2008

Извещение опубликовано: 10.02.2009 БИ: 04/2009