2024年4月26日发(作者：蔡悦可)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN96117252.5
(22)申请日 1996.11.30
(71)申请人 诺基亚流动电话有限公司;诺基亚电信股份公司
地址 芬兰萨洛
(72)发明人 H·米斯 J·伊莫伦 H·汉森
(74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司
代理人 邹光新
(51)
H04Q7/38
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 1156945 A
(43)申请公布日 1997.08.13
(54)发明名称
保持在切换期间传输数据的构成
(57)摘要
以单元形式发送数据的无线电数据
传输系统中，通过同步新基站(50)和老基
站(40)之间的数据单元传输来减低切换期
间的数据单元丢失和乱序的风险。老基站
向新基站和/交换站(51)传送有关通过老基
站被成功且以正确次序传输的最后的单
元，新基站由此从第一个失败的单元开始
继续进行传输。如果给组进行了编号，其
中一个给定组的最后单元或一个给定计数
器单元被编号，其余单元被指示，则无需
一一识别数据单元。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用来在数据传输系统中实施切换的方法，该系统包括一个一个交换站(51)和
与交换站相关的一个第一(40)和第二(50)基站，和一个与基站无线地相关的移动单
元，数据传输系统包括传输作为一个给定尺寸的数据单元的数据，而切换包括首先
传输在移动单元(41)和第一基站(40)之间及其后传输在移动单元(41)和第二基站(50)
之间的数据，其特征在于：第一基站(40)给交换站(51)和/或第二基站(50)提供有关
哪个单元已经成功地在第一基站和移动单元之间被传输的信息。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：数据单元的传输继续在第二基站与移动单
元之间进行，首先进行在第一基站和移动单元之间已经成功被传输的数据单元。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：在将下行链路数据单元发送到移动单
元(41)之前，第一(40)和第二(50)基站，下行链路单元被存储在缓冲器(42，52)之中。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：当从第一基站(40)向移动单元发送下行链
路数据时，移动单元(41)确认已经成功接收的数据单元，由此被确认为已经成功地
并次序正确被接收的下行链路数据单元被从第一基站的缓冲器(42)中清理掉。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于：在切换期间，还未被从第一基站的缓冲器
(42)中清理的下行链路数据单元被被传输到第二基站(50)，以待被发送到移动单元
(41)。
6.根据前面任一权利要求的方法，其特征在于：交换站(51)将第一消息(D)加到由要
被传输的下行链路数据单元组成的传输流，并消息(D)指示终止通过所述第一基站
(40)发送的下行链路数据单元的传输，并起动通过第二基站(50)传输要传输的数据
单元，从而第一消息D的位置相对于所述的传输流的下行链路单元被固定。
7.根据前面的任一权利要求的方法，其特征在于：交换站(51)将(C1，C2)加到有要
被传输的下行链路数据单元组成的传输流中，计数器消息的位置与该传输流的所述
下行链路单元相对固定。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于：所述计数器消息(C1，C2)包括一个已经被
加到固定编号数据单元的序列号，并且该序列号偏离紧接前面序列号，以及相应有
一个在所述编号数据单元之间，属于由所述序列号所指明的一组单元(31，32，33，
34)的一个预定号的数据单元。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：交换站(51)都向第一(40)和第二
(50)基站发送同一单元，因此，两个基站都在缓冲器(42，52)中存储所述数据单元，
并在第一基站(40)已经成功地发送了在给定的计数器消息(C1)前的所有数据单元给
移动单元(41)之后，它向第二基站(50)发送报告此情形的另一个消息，而作为对所
述第二消息的应答，第二基站从其缓冲器(52)中清理相应的数据单元。
10.根据前述任一权利要求的方法，其特征在于：在移动单元中的上行链路数据单
元在发送以前被存储在一个缓冲器中。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于：当从移动单元(41)向第一基站(40)传输
上行链路单元时，基站确认被成功地接收的单元，从而被确认已经成功以正确次序
接收的上行链路单元被从所述移动单元的所述缓冲器中清除掉。
12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于：在切换期间，第一基站(40)发送一
个第三消息(U)到交换站(51)，该消息指明终止通过以通过第一基站(40)成功发送的
单元。
13.根据前面的任一权利要求的方法，其特征在于：移动单元(41)将计数器消息加到
由要被传输的上行链路数据单元组成的传输流中，计数器消息的位置被相对于固定
到所述传输流的上行链路单元。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于：所述的计数器消息包括一个已经被加到
给定编号单元的序列号，且该序列号偏离紧接的前一个序列号，以及相应有一个在
所述编号单元之间，属于由所述序列号所指明的一组单元的一个预定号的单元。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于：移动单元(41)向第一(40)和第
二(50)基站发送同一上行链路单元，因此，两个基站都在缓冲器中存储所述上行链
路单元，并在第一基站已经成功地接收了所有在一个来自移动单元(41)的计数器消
息之前的单元之后，第一基站发送一个第四消息以向第二基站(50)报告此情形，而
作为对第四消息的相应，第二基站(50)从其缓冲器中清理相应的数据单元。
16.一个用来以单元的形式在一个利用有线连接的方式被连接到基站交换站(51)与一
个在基站无线电链路内的移动单元(41)之间传输数据的无线电数据传输系统的基站
(40，50)，其特征在于：它包括一个用来向其他基站发送在被成功地以正确的次序
在基站和移动单元之间发送的数据单元上的数据的装置，和一个用来从其他基站接
收相应的数据的装置。
17.根据权利要求16的基站，其特征在于：包括一个用来以单元形式临时存储数据
的缓冲器实体(42，52)，和包括一个用来有选择地从所述缓冲器实体中清理数据单
元的装置。
18.一个无线电传输系统，包括一个用来控制数据单元形式的数据，交换站(51)，和
至少两个与交换站(51)相关联的用来在交换站和移动单元(41)之间以单元形式发送
数据的基站，其特征在于：包括一个用来以单元形式在基站之间传输有关所传输的
数据的单元的消息的装置。
说 明 书
本发明涉及在包括几个基站的无线电通信中保持数据传输的可靠性的方法，更具体
地说，涉及在将数据作为其相对顺序有特殊意义的数据单元进行传输的系统中，保
持在切换期间在数据单元中携带的数据的构成的方法。
ATM(异步传输模式)对在例如B-ISDN网络(宽频综合业务)和在未来的数据传输设
备之间的通信中的快速传输协议来说是一个强有力的候选者。所述网络包括节点和
终端，以及在它们之间的链路。在一个ATM网络中，数据传输是以数字形式单元
传输的，每个单元包括一个48字节的所谓有效负荷和5字节的标题。为使标题信
息量保持最小，标题并不包含在发射和接收设备之间的完整的路由信息，而是只包
括在虚拟路径和在进行相应的数据传输连接的信道上的信息。网络的节点包含必要
的路由信息，据此，该虚拟路径和信道的标识符被解释为一个基准。数据单元的相
对次序必须在整个传输过程中保持一样，因为在ATM网络中无用来重整单元次序
的特定机制。
传统上，ATM链路以被认为是有线电路或光缆连接，因此，对单元的相对次序的
上述要求并不会有大的问题。然而，可以预料，未来的数据传输方案的终端必须如
现有的蜂窝状网络移动电话那样的的移动性和不受永久连接的约束。由于蜂窝状无
线电网络的有效性和易于维修和设置，因此它很可能是未来的样板。一个典型的蜂
窝状网络包括几个基站，基站则，可能通过一个基站(BC)控制器(BSC)与一个移动
交换中心相关。在一个大蜂窝状网络中，有许多移动交换中心(MSC)以及基站和基
站控制器，基站控制器在移动交换中心之下工作。每个基站的传输范围，即终端可
与所述基站进行无线电通信的地域，被称为一个单元(网孔)(cell)。然而，为避免混
淆，词单元在本申请中仅用来指由给定数据传输系统确定的传输数据单元，作为一
个例子，单元的长度在ATM系统中为前述的53字节。
蜂窝状系统的典型现象是基站的变更，即，基站的切换，一个给定的终端从一个第
一基站的传输范围移动到第二个基站的范围，从而，在讨论的终端和网络之间的数
据传输通过新基站更改路由。在切换时常常不可能有良好的同步。这可能造成丢包，
复制或乱序。而这在ATM系统中是特别严重的，此时，所有单元的有序的传输是
保证有效的数据传输的前提。
切换可以有迹象或无迹象地发生。前者是指在基站和终端之间的连接突然中端的情
形，而后者意味着基站和终端之间的连接逐渐坏，人们可以为切换作准备。
S.K Biswasd的博士论文“HadlingRealtime Traffic in Mobile Networks”(剑桥大学，
1994，9月)披露了一种用来对有迹象和无迹象进行切换的步骤。为了解释该发明
的背景，下面将参阅图1和2简要地描述一下基站的切换。
图1示出了移动单元MU，两个基站BSp和BSq，和表负责给在所述基站和其余数
据传输网络之间的通信确定路由的移动代MR。此外，在所述设备之间的数据传输
段用字母i，j，k和l代表。从移动代表MR到其余网络的数据传输段用s代表。
从移动单元MU到网络的数据被称为上行数据，而在相反方向传输的数据则被称
为下行数据。
图2用箭头示出了在所述设备之间的与有迹象象切换有关的信号，其中BSp为老
基站，而BSq为新基站。移动单元MU停止沿i段传输上行单元，并向新基站BSq
发送开始消息。BSq在需要重定路由时发送前向消息22给移动代表MR。作为一
个答复，移动代表MR停止给老基站BSp沿k段发送沿s段到达的下行数据，并通
过l段将其指向新基站BSq。在发送要发射的实际数据以前，移动代表MR发送应
答消息23，该消息由基站BSq传送到移动单元作为确认消息24。与此同时，新基
站建立一个临时FIFO(先进先出)缓冲器25，用来存储来自移动代表MR的下行数
据。在将连接转换到l段以前，如此一直到移动单元MU认为它已经收到所有通过
k段从移动代表MR指向老站BSp的下行数据，和认为发送已完成消息26到新基
站BSq和开始发送上行数据为止。作为对已完成消息26的答复，新基站BSq开始
发送下行数据(由第一卸载缓冲器25)，并通过将完成消息27发送给移动代表MR
而完成其切换任务。
从移动代表MR到老基站BSp的连接可在k段的数据传输连接被中断之后(箭头28)
或一旦就绪消息到达时，利用一个就绪消息予以中断。为了清楚起见，图2代表了
该上行数据的中断时间，用一个阴影条代表，而在新基站BSq的下行数据中断时
间则用白条代表。
根据Biswas的文章，无迹象切换包括几个类似的步骤，但在数据传输中的分裂可
能比较大，因为在通过老基站的连接中的中断被检测出以前有一段延误。在上述两
种步骤中，即有迹象切换和无迹切换情形下，有可能有丢包或包次序出错。在上行
数据的情形时，一旦代表MR在所有上行单元已被通过i段和k段发送之前中断从
k段到网络的数据发送。在连接被中断之后，所述的数据单元被认为被丢失，或如
果它们仍指向该网络，则其在上行链路中次序被弄乱。在切换前已朝向k段和i段
的下行链路单元可能因无线电信号微弱而一起被丢失，或它们可能迟些时间到达移
动单元MU，从而引起在下行链路中次序弄乱。
包丢失和次序颠倒常常造成错误的校验和或其他的指示器在较高的协议电平被检测
到，因此，一个包括几个单元的给定的协议数据单元(PDA)被被拒绝，并被请求再
发送。这从网络资源利用上说来是不经济的。
授予英国电信公司的专利公开EP 426 269公开了被构建成一些由几个基站组成的
基站组的方法。为了便于和加快切换，由数据传输网络将所有指向在一个给定的基
站的发射范围内的移动单元的单元传送到同一组的所有基站。该专利提出了一个这
样的主意：老基站发送所有的交付给它的单元，并在此后，新基站开始发送所交付
的单元。该专利也提出了一个预测器，该预测器结合在基站控制器中或控制该基站
的移动代表中。预测器的任务是监视移动单元从一个传输范围到另一个传输范围的
运动，并估测运动单元的下一个的过境。其作用是为了减少不必要地发送到远地基
站组的单元量。然而，该方案不能保持包的次序或防止包的丢失，因为老基站和新
基站不能在切换之前或之后立即精确地告知哪个单元已经被发送和接收。
授予AT&T的专利EP 366 342公开了一个方法，按照该方法，数据在蜂窝状
网络中以单元进行发射，并且每个单元的标题段包括一个未改变的段，该段不管路
由的改变而保持未变更。该专利建议其方法可被用来方便切换，但是只是对路由的
确定有好处。一个类似的方法公开在授予Roke Manor Research Lrd的专利
EP 577 959中，该方法特别与ATM网络有关。按照该方法，在单元标题的未变段
是所谓的VCI字段(虚拟路径识别符)。无论哪个专利都公开了一种可保证在切换期
间保持包次序一样或可防止包丢失。
授予Roke Manor Research Ltd.的专利EP 577 960公开了一种在一个蜂窝状网络中
的基站中的一个是通过ATM网络与至少两个移动代表相关联，根据该方法，所述
移动代表起了在ATM网络和固定电话网络之间的转发器的作用。该方法将ATM
网络的VPIs和VCIs安排得即使一个给定的移动单元移动到另一个代表(或移动业
务交换中心)的发送范围内时，路由的确定是通过原来的移动代表进行连接实现的。
这种方法在减少网络中的交换量上有其优越之处，但对在切换期间防止在基站和移
动单元之间的包的丢失和/单元的延迟并无任何作用。
由K.Y Eng等人写的发表在1995年5月95，18-22 上的“BAHAMA：
A Broadband Ad-Hoc Wireless ATM Local-AreaNetwork”一文，公开了一种将在
ATM单元的标题段中的GFC字段用于实行单元定向顺序编号的方法。其目的是网
络帮助在沿两个并行路由的一个给定连接点到达的单元流的同步和组合。编号单元
的目的则特别是为了清楚地识别单元，使在单元流被组合时单元不至于被复制和它
们的顺序保持一样。在这样的情形下，由于只有来自0到15的号码才能在最大为
4比特的GFC字段中出现，因此编号周期维持这么短，以致具有属于后来周期的
同一号码的单元可能次序弄乱。
本发明的目的是为了提供一种减少切换期间在无线电介面中的丢包和乱序的可能性
的方法。本发明的另一个目的是为了提供一种包括一种防止或减少在切换期间丢包
和乱序的装置的数据传输系统。本发明的又一个目的是所公开的方法和系统无需在
指定的ATM和B-ISDN系统中作重大的修改。
本发明的目的由这样一种方法予以实现：该方法可以以一个至少给定的单元数的精
度来访问系统的单元，这样，基站可以交换关于在切换期间哪个单元已经被发送和
/接收的信息。
本发明的用来在一个采用蜂窝状数据传输和包括一个交换站，一个第一和第二基站
和移动单元的系统中执行切换处理的方法，其特征在于：第一基站给交换和/或第
二基站提供关于哪个单元已经成功地在第一基站和移动单元之间进行传输，这样，
单元的传输可以在第二基站和移动单元之间继续进行，在已经成功地在第一基站和
移动单元之间实现传输的第一单元开始。
本发明还涉及无线涉及传输系统的基站。本发明的基站其特征在于：它包括一个用
来在基站之间传输关于所传输的蜂窝状数据的消息的装置。
本发明是基于这样的认识：在单元的发送和/或接收成功时，基站可以很好交换数
据，即使数据传输系统的规格并不支持离散单元本身的基准。在这种情形下，以下
述的方式提供同步机制，利用该方式，老的和新的参与切换的基站共享关于哪个单
元已经成功地被发送到移动单元和/从此处接收到的信息。在单元传输成功的基础
上，在传输要被继续的单元流中的那点可被指示给新基站。此外，通过老基站进行
发送和/或接收的的单元可被指定通过新基站进行发送和/接收。
下面所述ATM系统作为一个本发明的应用的例子予以介绍。该系统的特征在于是
以高数据传输速率，相对小的单元容量，和由于严格的规格而造成的小量的可提供
的单元标题字段。然而，熟悉本技术领域的人们应该认识到，本发明也可应用于其
规格并不支持离散单元本身的基准和/或要求不丢失任何单元和保持它们相对次序
是有特殊意义的其他的数据传输方法和系统。
通过基准从网络到移动单元的数据传输的方向根据已有的习惯被称为下行链路，而
相反方向被称为上行链路。新老基站参与切换。下行链路数据一直到切换时刻都通
过老基站传输，在切换之后，老基站通知新基站：它已经终止下行链路数据传输，
并将那些也许未被传输的被缓冲的单元发送到新基站或通知它关于涉及哪个单元。
因此，当基站已经作为切换的预备步骤从网络接收同一单元时，上行链路数据通过
老基站进行传输直到切换时为止，在切换之后，老基站发送应该终止上行链路数据
发送的消息。该基站能够从移动单元的方向接收同一单元作为切换的预备步骤。在
这种情形下，老基站通知新基站关于哪个上行链路单元已经被传送，使得新基站将
不再发送同一单元。本发明的方法并不一定需要在上行链路和下行链路数据传输方
面的切换要同时发生。
该示例性的ATM系统包括四个标题字段比特，该字段比特的使用并没严格的限制，
使得该字段比特可用来实施单元基准制。考虑到单元的简短和ATM系统的快速，
用一系列四比特来编号所有的顺序的单元是不实际的，因为在任何情形下，在第
16个单元之后要重新编号。一个快的计数重复周期会对哪个顺序周期是要查询的
弄混淆。于是，一个计数器可以实施得使其只在一个给定长度的单元的每一组的一
个单元中其值才可以偏离零，因此计数器的给定值能被用来提及整组单元，并且离
散信令甚至也能被用来指在一个组中的一个单元。
下面本发明将参阅作为例子的最佳实施例和附图来详细地描述本发明。
图1示出了具有两个基站的一个已知的数据传输系统，
图2示出了图1的数据传输系统的已知的数据传输协议，
图3a示出了本发明最佳实施例的一个给定单元基准程序，
图3b示出了图3a的程序中的一组单元的基准，
图4示出了本发明的最佳实施例的方法中的在一个基站和一个移动单元之间关系，
图5示出了在图4的实施例的方法中的在老基站，新基站和ATM交换机之间的关
系，
图6示出了本发明的另一个最佳实施例的在ATM，两个基站，和一个移动单元之
间的关系，
图7示出了在图6的实施例中的下行链路通信，以及
图8示出了在本发明的另一个实施例中的下行链路通信。
图1和2描述有关现有技术。因此下面对本发明和其实施例的描述主要参阅图3a-8。
图中相应的部分用同一参考号表示。
首先，参阅图3a和3b来描述本发明的有优越性的实施例的单元基准程序。ATM
单元的标题包括，如熟悉本技术领域的人们所知的，四个所谓GFC比特
(Generic Flow Control)(一般流控)，根据本发明，此四个比特定义得可用来实施一
个单元计数器。单元流30被分成组，其中组31，32，33和34示于图3a和3b中，
每个包括四个单元。本发明并不实际上要求这些组包含一个等数单元，或顺序排列，
而是组的大小可变化和在单元流中以不同的方式相重叠。然而，示于图3a和3b的
形式是最容易理解本发明的。
组31-34的第一单元(图中右手单元)是一个所谓的计数器单元，因此其GFC比特
(在图中并未单独示出)包括一个序列号，该序列号表示为一个十进制数，它不小于
1和不大于15。在组的其他单元中的GFC比特为零，或与组的第一单元相同。在
图中的每个单元的号表示所述的单元的GFC比特的值。该组的第一单元的检测可
通过在除了该组第一单元以外的所有其他单元中将GFC比特设定到零促成。一个
计数器比特的给定值是指整个一组单元。可以通过说明当从组的开始计数时哪个单
元被关心来给一个在组内的给定的单元单独地定一个基准。该单元本身没有关于在
组中的哪个单元被关心的知识，所以，如果组的N-1个的第一单元中没有一个被
丢失且如果在组中所关心的单元的位置没有改变的话，则对在组内的N号单元的
指示必定是成功的。
图3a示出了一个阴影单元，该单元是用定义“counter＝2，thirdcell”(计数＝2，第三
单元)标识的。在图3b中，整组单元是用单元“计数＝2”来标指的。因为在一组中
有几个单元，所以将计数复位到开始(参阅组31和34)要比如果每个单元用一个从
0-15的序列号单独编号长许多时间。组标定编号可减少混淆的风险，而这种混淆
可因计数器的复位的相对短的周期和因在一个给定的缓冲器中同时有几千个单元而
发生。
并不特别需要用GFC比特来实施计数器。如果满足某些条件的话，可以为此目的
将某些比特分配到VPI和/或VCI字段中。此外，可将使用有效负荷来指示计数器
值的专门计数器置于单元流中。
下面参阅图4和5描述本发明的一个在一个给定基站和一个移动单元之间通信的最
佳实施例。由现有技术可以知道几种确认方法，这些方法可以保证一部分一部分发
送的每段数据可成功地发送到接收设备。这些方法可以是所谓的选择方法或去-回-
N-类型方法(go-bach-N-type)。前一种方法意味着：如果发射设备例如发送十个包，
接收设备成功地处理了除了第7个以外的全部包，它以确认的方式，请求发射机再
重发第7个包。在去-回-N-类型方法中，接收机请求发射机开始从第7个包开始的
整个发射。在图4所示的情形时，任何确认方法在正常通信期间可被用于基站40
和移动单元41之间。当切换即将来临时，除了确认方法以外，一个描述顺序的最
后成功接收的单元的特定的确认消息被发出。在ATM规约级40a和MAC规约级
40b(中间访问控制)FIFO缓冲器42之间的基站40之间设有FIFO缓冲器42。序列
下行链路ATM单元可被存储在FIFFO缓冲器中。它们一个一个地被发送到移动单
元41，移动单元41确认被成功接收的单元。确认消息根据通常的实践被缩简为
ACK(Acknowledge)，而无确认消息或无一个表示成功接收的消息被缩简为
NACK(No-Acknowledge)。在每个确认消息和未确认消息上加上一个号或另一个标
识符，表示接收相关的单元。此编号在基站和移动单元之间的通信规约已作定义，
并不一定还要在基站40和移动定义41之间的连接之外再与ATM单元的识别有什
么关系。如果在基站40和一定单元41之间的通信是以比一个ATM单元大或小的
帧来进行的话，则此编号甚至并不明确是指所给定的ATM单元。然而，从本发明
的观点来看，即借助于确认消息ACK，未确认消息NAC，基站40能够明确地确
定哪个单元已经被移动单元41成功地接收来看，则这点很重要。
移动单元41包括一个在ATM规约级和MAC规约级之间的下行链路ATM单元的
FIFO缓冲器43。数据单元在以接收的顺序在被确认之后才从缓冲器43传送到
ATM规约级。下行链路ATM单元从网络来到基站的FIFO缓冲器42，并被在
MAC规约级40b和MAC规约级41b之间传送到移动单元的FIFO缓冲器42。图4
表示了成功地接收了单元1和2并对此予以确认的移动单元41，而该两单元被从
该两个FIFO缓冲器中清除，虽然是在不同的意义上：从移动单元的缓冲器43中
的清除意味着该单元被传输到ATM规约级41a，但从基站的缓冲器42中的清除则
意味着该单元被删去了。单元3的接收失败，因此它并不出现在移动单元的缓冲器
43，和它不能被从基站的缓冲器中清除掉。第四单元接收成功，但是它不能被从基
站的缓冲器42中清除掉，因为第三单元还未被清除掉。第四单元并不传送到在移
动单元41的ATM规约级41a，因为第三单元在其间跳越。此后实行切换，移动单
元将描述最后被成功地接收的和传送的单元的LAST(2)消息发送到该基站。
作为对LAST消息和在切换时指示新基站的信令数据的应答，老基站40将在FIFO
缓冲器中的单元发送到新基站，此方式示于图5中。图5也示出了与所述基站40
和50进行通信的ATM交换机51。在切换之后，ATM交换机51将发送到应答单
元41的ATM单元对准到新基站50；但是在其被传送到应答单元以前，新基站从
老基站接收那三个在其FIFO缓冲器的单元并将它们予以发射。该ATM单元并不
需要在基站40和50与ATM交换机之间的通信中单独识别，只要如前所述的方式
继续确认哪个单元已经被成功地接收并在移动单元中次序正确，和确认哪个单元是
“老的”，即，是从别处作为未传输单元传输的单元，以及确认哪个单元是“新的”，
即，那些直接从ATM交换机51接收来的单元。所有的单元是顺序地从ATM交换
机指向老或新的基站，而所有的移动单元不能以正确的顺序通过老基站成功地接收
的单元在这些被原来指向新基站的单元之前被以正确的顺序从老基站传送到新基站
再予以发送。用这种方式，可以避免在切换期间包被丢失和弄乱次序。
现参阅图5，可以注意到，图中示出的ATM交换机51并不需要与基站40和50有
一电线直接相连，而是可以位于网络的一个较远的地方。在这种情形下，，在
ATM交换机和基站之间可以有其他的交换机。而且，在基站40和50之间的数据
传输并非必须直接进行。
本质上说，图4和5的实施例中的上行链路单元的处理就如下行链路单元处理的镜
象。移动单元41包括一个传输缓冲器(未予示出)，只有在老基站已经顺序地被确
认它以正确地收到发送的ATM单元之后，才将它们从此缓冲器中清除掉。因为在
基站40和50和ATM交换机之间的电线连接与无线连接相比是很可靠的，所以可
以十分确信数据单元以充分的可靠性从基站传输到了ATM交换机。在切换期间，
移动单元通过新基站发射所有已经从传输缓冲器中清理掉的单元。为了使从新老基
站接收到的单元同步，ATM交换机51可以包括或使用在题为
“The Use of Header Fields of ATM Cells in Wireless ATM DataTransmission”(申请人：
Nokia Mobile Phones and NokiaTelecommunications，发明人：Kristian Rauhala)的芬
兰专利申请中描述的方法。该申请与本申请同时申请。
下面参阅图6和7来描述本发明的另一个最佳实施例。老基站40首先向ATM交
换机51发送它已经以正常方式接收到的上行链路单元。当到移动单元41的无线电
链路丢掉时，老基站40利用一个在图6中用字母U标识的专门的Up就绪消息将
此情形报告给ATM交换机51。该消息的目的是为了告诉ATM交换机：不再通过
老基站40发射单元了。消息U可以是一个特定类型的ATM消息单元，它可以结
合在数据单元的标题中，或可以如某些其他类型的信令在基站50和ATM交换机
51之间进行传输。用这种方式可以将同样的消息传输到新基站50或可以利用其他
类型的信令允许将从移动单元41接收来的单元发送到ATM交换机51。在最后成
功发送的上行链路单元之后才能从老基站40发送U消息，并此U消息必须以这样
一种方式被依附到单元流中：来自以前的老基站40发送的按照发射序列的单元，
而现为由新基站50发送的单元不会冒任何风险。
图7示出了对下行链路信令的一个相等效的步骤。其构思是ATM交换机51决定
哪点开始将下行链路单元由从指向老基站40而转到指向新基站50。用所谓图7中
标识为D的下行就绪消息来表示最后发送到老基站的单元。为了保持单元的次序，
重要的是将消息D依附到下行链路单元流中的单元上。它可以，例如，是一个规
定的ATM消息数据单元(诸如一个RM，即资源管理数据单元)，或它可以包括在
一个最后数据单元的标题中。相同的或相应的消息D表示发送到新基站50的单元
的第一单元。老基站40试图将所有在消息D之前接收到的单元发送到移动单元41。
为了识别已经成功发送的单元，可以采用一个类似于上述参阅图4描述的步骤，或
采用一个类似于参阅图3a和3b描述的方法。如果老基站40不能顺序地发送所有
的单元，则它将留在传输缓冲器中的单元发送到新基站50。最后，它发送一个说
明下行链路传输缓冲器是空的消息；该消息可以是与消息D的一样的消息。新基
站50首先发送由老基站接收到的单元并只在此后才发送直接来自ATM交换机51
的单元。在指向老和新基站的单元流中的消息D的同步定位保证下行链路单元不
会丢失和它们的次序不会改变。
下面参阅图8来描述本发明的另一个最佳实施例。作为一个对上述实施例的一个区
别，本实施例提出了一个移动单元决定在下行链路数据传输中的切换时刻的原则。
假使，移动单元41从老基站40的传输范围移动到新基站50的传输范围，在已知
的蜂窝状系统中就会有这样的情形发生。现在ATM交换机51开始复制下行链路
单元并将它们作为单元流发送到新老基站。其构思是：基站存储其在可以被重置的
FIFO传输缓冲器42和52中接收的单元。只有一个基站(即首个老基站40)将单元
发送到确认被成功接收的并次序正确的数据单元的移动单元41。如果通过老基站
的通信成功地继续一长的时间，并有更多的单元到达的话，则要求新基站有一个容
量大得不合理的缓冲器。为了避免这种情形，ATM交换机51将计数器消息加入到
单元流中，在图8中该消息标以字母C一个序列号。该计数器消息必须被相对于
下行链路单元流的单元固定在一个给定的位置上。它们可以，例如，给定在ATM
消息单元(诸如RM单元，即资源管理单元)或被包括在数据单元的标题中。每个计
数器消息C1，C2等等，都可以被唯一地识别。
在老基站40已经成功地并以正确的次序发送了所有在一个给定的计数器消息C1
之前的单元之后，它发送一个报告此情形的消息以信令的形式或以另一已知的方式
发送到新基站50。作为对该消息的应答，新基站将其FIFO缓冲器52重置，即，
将所有在计数器消息C1以前从ATM交换机接收来单元从该缓冲器中清除掉。上
述操作一直重复到移动单元41后来不再确认它已经通过老基站接收到一个给定单
元为止。老基站于是利用一个诸如这样的消息：“从计数器消息C2计数的第13单
元已经发出”，来通知新基站它在何处停止发送。新基站50从其传输缓冲器52中
删除计数器消息C2和以下的12单元并开始从第13单元进行传输。
用于唯一识别计数器消息C1，C2等的方法并不是本发明的精华。计数器消息可包
括一个具有一个相当长的重复周期的序列号，以避免混淆。利用将计数器消息包括
到正常形式的ATM单元中，可获得用同一装置将计数器消息作为数据单元被缓冲。
此外，ATM系统的技术规格可保证在单元流中的计数器消息并不改变。
在图8中所示的实施例的上行链路通信可被实施为下行链路通信的一个镜象，因此
基站40和50都接收由移动单元41发送的单元，但是只将其中之一个基站将所述
单元传送到ATM交换机51。因此，在移动单元41中形成了计数器消息。当“有责
任传送”的基站已经发送了所有在一个给定计数器消息前接收的单元时，它将此情
形通知其他基站而该基站则腾空其上行缓冲器作为对此信息的应答。当在老基站和
应答单元之间的连接被终断时，老基站通告新基站自最近的计数器信息器已经有多
少单元被传送，因此新基站继续从相应的点上进行数据传送。
本发明的实施例以上主要是参照两个基站进行描述的。当前的蜂窝状系统采用能够
预测移动单元的下一个可能的候选基站，这样，可通过向参与工作的基站发信令来
进行如上的通告。然而，熟悉本技术领域的人们应该认识到，上述方法也可用于包
括几个可能候选基站的系统和不可能预测新基站的系统。此时，可能有必要将所有
那些与老基站相邻或与老基站的发射范围相交错的新基站当作可能候选的新基站。
以上描述了几个说明在下行链路和上行链路通信中工作的实施例。显然，下行链路
和上行链路的规约并不需要如上所示要组合成对，而是，如图8所示的实施例，可
以被应用于在同一系统中的上行链路通信中。此外，根据要发送的的连接的质量或
网络的负荷状况，本发明的不同实施例的方法也可用于在同一通信方向的同一系统
中。
本发明的无线电传输系统的基站，根据诸图所示，包括存储器或缓冲器单元42，
52，原来暂时存储数据单元。存储单元必须予以控制以使所存储的数据单元能分别
处理，例如，进行传送或将其清除，以及可每次清除一个给定的数据单元号。单元
的相对次序必须在存储期保持一样，而且存储单元必须快速工作，以便以正常速度
发送的数据单元不会堆积在基站里。熟悉本技术领域的人们知道任何实施这种存储
器。此外，根据本发明的基站包括一种用来将单元标定数据发送到另一个基站和在
切换期间从该基站接收数据的装置。如上所述，单元标定数据既涉及数据单元的实
际传输，如图5，6和7所示，或涉及在一个从给定计数器信息开始计数的，在终
止基站和移动单元之间的无线电链路的时正在处理的数据单元的数据传输。信息，
传输，和数据单元标定的数据的接收最好实施为由控制基站操作的方框执行的可编
程处理，从而已知的部件和编程方法可用来实施该处理。
如上所述，本发明的无线电传输系统包括至少一个交换机51，和至少两个基站40
和50。移动单元41也被考虑为数据传输系统的一部分，因为没有它用户便无法利
用系统的特征。在本发明的数据传输中，在切换期间传输单元标定数据的基站之间
提供有一个数据链路。最好将数据传输实施为有线连接，使数据传输可以直接在基
站之间进行或可以通过交换装置51进行。
在如上所述的实施例中，对切换的解释主要是对于各个移动单元过区的情形。然而，
本发明也能实施于一个包括至少一个无线电链路段的数据传输系统。这意味着，前
述的移动单元实际上可以是一个，一方面，处理无线对基站的无线电连接，另一方
面，处理对位于的其属下级的网络部分的有线连接。此外，切换并不单是移动单元
的过区是必须的，切换，例如，可用于平衡在不同网络部分的负荷，或可以因使老
基站的能力变弱的临时的事故引起的。
当然，移动单元可只是一个分离的便携移动单元。此时，最可能的是它只包括一个
可例如是一个数字蜂窝状网络(诸如一个GSM电话)的移动电话或一个无线电数字
单元(诸如一个DECT电话)的移动站段和包括一个处于与所述移动站段局域连接或
例如是一个膝上计算机那样的计算机段。
本发明公开了一种利用在新老基站之间发送有关哪个单元在切换前越过无线电介面
被成功地发送或接收的信息，可将切换期间丢包和乱序的风险大大减少的方法和设
备。本发明可应用于提供包括至少一个无线连接段的有效的ATM网络方案。
2024年4月26日发(作者：蔡悦可)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN96117252.5
(22)申请日 1996.11.30
(71)申请人 诺基亚流动电话有限公司;诺基亚电信股份公司
地址 芬兰萨洛
(72)发明人 H·米斯 J·伊莫伦 H·汉森
(74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司
代理人 邹光新
(51)
H04Q7/38
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 1156945 A
(43)申请公布日 1997.08.13
(54)发明名称
保持在切换期间传输数据的构成
(57)摘要
以单元形式发送数据的无线电数据
传输系统中，通过同步新基站(50)和老基
站(40)之间的数据单元传输来减低切换期
间的数据单元丢失和乱序的风险。老基站
向新基站和/交换站(51)传送有关通过老基
站被成功且以正确次序传输的最后的单
元，新基站由此从第一个失败的单元开始
继续进行传输。如果给组进行了编号，其
中一个给定组的最后单元或一个给定计数
器单元被编号，其余单元被指示，则无需
一一识别数据单元。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用来在数据传输系统中实施切换的方法，该系统包括一个一个交换站(51)和
与交换站相关的一个第一(40)和第二(50)基站，和一个与基站无线地相关的移动单
元，数据传输系统包括传输作为一个给定尺寸的数据单元的数据，而切换包括首先
传输在移动单元(41)和第一基站(40)之间及其后传输在移动单元(41)和第二基站(50)
之间的数据，其特征在于：第一基站(40)给交换站(51)和/或第二基站(50)提供有关
哪个单元已经成功地在第一基站和移动单元之间被传输的信息。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：数据单元的传输继续在第二基站与移动单
元之间进行，首先进行在第一基站和移动单元之间已经成功被传输的数据单元。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：在将下行链路数据单元发送到移动单
元(41)之前，第一(40)和第二(50)基站，下行链路单元被存储在缓冲器(42，52)之中。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：当从第一基站(40)向移动单元发送下行链
路数据时，移动单元(41)确认已经成功接收的数据单元，由此被确认为已经成功地
并次序正确被接收的下行链路数据单元被从第一基站的缓冲器(42)中清理掉。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于：在切换期间，还未被从第一基站的缓冲器
(42)中清理的下行链路数据单元被被传输到第二基站(50)，以待被发送到移动单元
(41)。
6.根据前面任一权利要求的方法，其特征在于：交换站(51)将第一消息(D)加到由要
被传输的下行链路数据单元组成的传输流，并消息(D)指示终止通过所述第一基站
(40)发送的下行链路数据单元的传输，并起动通过第二基站(50)传输要传输的数据
单元，从而第一消息D的位置相对于所述的传输流的下行链路单元被固定。
7.根据前面的任一权利要求的方法，其特征在于：交换站(51)将(C1，C2)加到有要
被传输的下行链路数据单元组成的传输流中，计数器消息的位置与该传输流的所述
下行链路单元相对固定。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于：所述计数器消息(C1，C2)包括一个已经被
加到固定编号数据单元的序列号，并且该序列号偏离紧接前面序列号，以及相应有
一个在所述编号数据单元之间，属于由所述序列号所指明的一组单元(31，32，33，
34)的一个预定号的数据单元。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：交换站(51)都向第一(40)和第二
(50)基站发送同一单元，因此，两个基站都在缓冲器(42，52)中存储所述数据单元，
并在第一基站(40)已经成功地发送了在给定的计数器消息(C1)前的所有数据单元给
移动单元(41)之后，它向第二基站(50)发送报告此情形的另一个消息，而作为对所
述第二消息的应答，第二基站从其缓冲器(52)中清理相应的数据单元。
10.根据前述任一权利要求的方法，其特征在于：在移动单元中的上行链路数据单
元在发送以前被存储在一个缓冲器中。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于：当从移动单元(41)向第一基站(40)传输
上行链路单元时，基站确认被成功地接收的单元，从而被确认已经成功以正确次序
接收的上行链路单元被从所述移动单元的所述缓冲器中清除掉。
12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于：在切换期间，第一基站(40)发送一
个第三消息(U)到交换站(51)，该消息指明终止通过以通过第一基站(40)成功发送的
单元。
13.根据前面的任一权利要求的方法，其特征在于：移动单元(41)将计数器消息加到
由要被传输的上行链路数据单元组成的传输流中，计数器消息的位置被相对于固定
到所述传输流的上行链路单元。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于：所述的计数器消息包括一个已经被加到
给定编号单元的序列号，且该序列号偏离紧接的前一个序列号，以及相应有一个在
所述编号单元之间，属于由所述序列号所指明的一组单元的一个预定号的单元。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于：移动单元(41)向第一(40)和第
二(50)基站发送同一上行链路单元，因此，两个基站都在缓冲器中存储所述上行链
路单元，并在第一基站已经成功地接收了所有在一个来自移动单元(41)的计数器消
息之前的单元之后，第一基站发送一个第四消息以向第二基站(50)报告此情形，而
作为对第四消息的相应，第二基站(50)从其缓冲器中清理相应的数据单元。
16.一个用来以单元的形式在一个利用有线连接的方式被连接到基站交换站(51)与一
个在基站无线电链路内的移动单元(41)之间传输数据的无线电数据传输系统的基站
(40，50)，其特征在于：它包括一个用来向其他基站发送在被成功地以正确的次序
在基站和移动单元之间发送的数据单元上的数据的装置，和一个用来从其他基站接
收相应的数据的装置。
17.根据权利要求16的基站，其特征在于：包括一个用来以单元形式临时存储数据
的缓冲器实体(42，52)，和包括一个用来有选择地从所述缓冲器实体中清理数据单
元的装置。
18.一个无线电传输系统，包括一个用来控制数据单元形式的数据，交换站(51)，和
至少两个与交换站(51)相关联的用来在交换站和移动单元(41)之间以单元形式发送
数据的基站，其特征在于：包括一个用来以单元形式在基站之间传输有关所传输的
数据的单元的消息的装置。
说 明 书
本发明涉及在包括几个基站的无线电通信中保持数据传输的可靠性的方法，更具体
地说，涉及在将数据作为其相对顺序有特殊意义的数据单元进行传输的系统中，保
持在切换期间在数据单元中携带的数据的构成的方法。
ATM(异步传输模式)对在例如B-ISDN网络(宽频综合业务)和在未来的数据传输设
备之间的通信中的快速传输协议来说是一个强有力的候选者。所述网络包括节点和
终端，以及在它们之间的链路。在一个ATM网络中，数据传输是以数字形式单元
传输的，每个单元包括一个48字节的所谓有效负荷和5字节的标题。为使标题信
息量保持最小，标题并不包含在发射和接收设备之间的完整的路由信息，而是只包
括在虚拟路径和在进行相应的数据传输连接的信道上的信息。网络的节点包含必要
的路由信息，据此，该虚拟路径和信道的标识符被解释为一个基准。数据单元的相
对次序必须在整个传输过程中保持一样，因为在ATM网络中无用来重整单元次序
的特定机制。
传统上，ATM链路以被认为是有线电路或光缆连接，因此，对单元的相对次序的
上述要求并不会有大的问题。然而，可以预料，未来的数据传输方案的终端必须如
现有的蜂窝状网络移动电话那样的的移动性和不受永久连接的约束。由于蜂窝状无
线电网络的有效性和易于维修和设置，因此它很可能是未来的样板。一个典型的蜂
窝状网络包括几个基站，基站则，可能通过一个基站(BC)控制器(BSC)与一个移动
交换中心相关。在一个大蜂窝状网络中，有许多移动交换中心(MSC)以及基站和基
站控制器，基站控制器在移动交换中心之下工作。每个基站的传输范围，即终端可
与所述基站进行无线电通信的地域，被称为一个单元(网孔)(cell)。然而，为避免混
淆，词单元在本申请中仅用来指由给定数据传输系统确定的传输数据单元，作为一
个例子，单元的长度在ATM系统中为前述的53字节。
蜂窝状系统的典型现象是基站的变更，即，基站的切换，一个给定的终端从一个第
一基站的传输范围移动到第二个基站的范围，从而，在讨论的终端和网络之间的数
据传输通过新基站更改路由。在切换时常常不可能有良好的同步。这可能造成丢包，
复制或乱序。而这在ATM系统中是特别严重的，此时，所有单元的有序的传输是
保证有效的数据传输的前提。
切换可以有迹象或无迹象地发生。前者是指在基站和终端之间的连接突然中端的情
形，而后者意味着基站和终端之间的连接逐渐坏，人们可以为切换作准备。
S.K Biswasd的博士论文“HadlingRealtime Traffic in Mobile Networks”(剑桥大学，
1994，9月)披露了一种用来对有迹象和无迹象进行切换的步骤。为了解释该发明
的背景，下面将参阅图1和2简要地描述一下基站的切换。
图1示出了移动单元MU，两个基站BSp和BSq，和表负责给在所述基站和其余数
据传输网络之间的通信确定路由的移动代MR。此外，在所述设备之间的数据传输
段用字母i，j，k和l代表。从移动代表MR到其余网络的数据传输段用s代表。
从移动单元MU到网络的数据被称为上行数据，而在相反方向传输的数据则被称
为下行数据。
图2用箭头示出了在所述设备之间的与有迹象象切换有关的信号，其中BSp为老
基站，而BSq为新基站。移动单元MU停止沿i段传输上行单元，并向新基站BSq
发送开始消息。BSq在需要重定路由时发送前向消息22给移动代表MR。作为一
个答复，移动代表MR停止给老基站BSp沿k段发送沿s段到达的下行数据，并通
过l段将其指向新基站BSq。在发送要发射的实际数据以前，移动代表MR发送应
答消息23，该消息由基站BSq传送到移动单元作为确认消息24。与此同时，新基
站建立一个临时FIFO(先进先出)缓冲器25，用来存储来自移动代表MR的下行数
据。在将连接转换到l段以前，如此一直到移动单元MU认为它已经收到所有通过
k段从移动代表MR指向老站BSp的下行数据，和认为发送已完成消息26到新基
站BSq和开始发送上行数据为止。作为对已完成消息26的答复，新基站BSq开始
发送下行数据(由第一卸载缓冲器25)，并通过将完成消息27发送给移动代表MR
而完成其切换任务。
从移动代表MR到老基站BSp的连接可在k段的数据传输连接被中断之后(箭头28)
或一旦就绪消息到达时，利用一个就绪消息予以中断。为了清楚起见，图2代表了
该上行数据的中断时间，用一个阴影条代表，而在新基站BSq的下行数据中断时
间则用白条代表。
根据Biswas的文章，无迹象切换包括几个类似的步骤，但在数据传输中的分裂可
能比较大，因为在通过老基站的连接中的中断被检测出以前有一段延误。在上述两
种步骤中，即有迹象切换和无迹切换情形下，有可能有丢包或包次序出错。在上行
数据的情形时，一旦代表MR在所有上行单元已被通过i段和k段发送之前中断从
k段到网络的数据发送。在连接被中断之后，所述的数据单元被认为被丢失，或如
果它们仍指向该网络，则其在上行链路中次序被弄乱。在切换前已朝向k段和i段
的下行链路单元可能因无线电信号微弱而一起被丢失，或它们可能迟些时间到达移
动单元MU，从而引起在下行链路中次序弄乱。
包丢失和次序颠倒常常造成错误的校验和或其他的指示器在较高的协议电平被检测
到，因此，一个包括几个单元的给定的协议数据单元(PDA)被被拒绝，并被请求再
发送。这从网络资源利用上说来是不经济的。
授予英国电信公司的专利公开EP 426 269公开了被构建成一些由几个基站组成的
基站组的方法。为了便于和加快切换，由数据传输网络将所有指向在一个给定的基
站的发射范围内的移动单元的单元传送到同一组的所有基站。该专利提出了一个这
样的主意：老基站发送所有的交付给它的单元，并在此后，新基站开始发送所交付
的单元。该专利也提出了一个预测器，该预测器结合在基站控制器中或控制该基站
的移动代表中。预测器的任务是监视移动单元从一个传输范围到另一个传输范围的
运动，并估测运动单元的下一个的过境。其作用是为了减少不必要地发送到远地基
站组的单元量。然而，该方案不能保持包的次序或防止包的丢失，因为老基站和新
基站不能在切换之前或之后立即精确地告知哪个单元已经被发送和接收。
授予AT&T的专利EP 366 342公开了一个方法，按照该方法，数据在蜂窝状
网络中以单元进行发射，并且每个单元的标题段包括一个未改变的段，该段不管路
由的改变而保持未变更。该专利建议其方法可被用来方便切换，但是只是对路由的
确定有好处。一个类似的方法公开在授予Roke Manor Research Lrd的专利
EP 577 959中，该方法特别与ATM网络有关。按照该方法，在单元标题的未变段
是所谓的VCI字段(虚拟路径识别符)。无论哪个专利都公开了一种可保证在切换期
间保持包次序一样或可防止包丢失。
授予Roke Manor Research Ltd.的专利EP 577 960公开了一种在一个蜂窝状网络中
的基站中的一个是通过ATM网络与至少两个移动代表相关联，根据该方法，所述
移动代表起了在ATM网络和固定电话网络之间的转发器的作用。该方法将ATM
网络的VPIs和VCIs安排得即使一个给定的移动单元移动到另一个代表(或移动业
务交换中心)的发送范围内时，路由的确定是通过原来的移动代表进行连接实现的。
这种方法在减少网络中的交换量上有其优越之处，但对在切换期间防止在基站和移
动单元之间的包的丢失和/单元的延迟并无任何作用。
由K.Y Eng等人写的发表在1995年5月95，18-22 上的“BAHAMA：
A Broadband Ad-Hoc Wireless ATM Local-AreaNetwork”一文，公开了一种将在
ATM单元的标题段中的GFC字段用于实行单元定向顺序编号的方法。其目的是网
络帮助在沿两个并行路由的一个给定连接点到达的单元流的同步和组合。编号单元
的目的则特别是为了清楚地识别单元，使在单元流被组合时单元不至于被复制和它
们的顺序保持一样。在这样的情形下，由于只有来自0到15的号码才能在最大为
4比特的GFC字段中出现，因此编号周期维持这么短，以致具有属于后来周期的
同一号码的单元可能次序弄乱。
本发明的目的是为了提供一种减少切换期间在无线电介面中的丢包和乱序的可能性
的方法。本发明的另一个目的是为了提供一种包括一种防止或减少在切换期间丢包
和乱序的装置的数据传输系统。本发明的又一个目的是所公开的方法和系统无需在
指定的ATM和B-ISDN系统中作重大的修改。
本发明的目的由这样一种方法予以实现：该方法可以以一个至少给定的单元数的精
度来访问系统的单元，这样，基站可以交换关于在切换期间哪个单元已经被发送和
/接收的信息。
本发明的用来在一个采用蜂窝状数据传输和包括一个交换站，一个第一和第二基站
和移动单元的系统中执行切换处理的方法，其特征在于：第一基站给交换和/或第
二基站提供关于哪个单元已经成功地在第一基站和移动单元之间进行传输，这样，
单元的传输可以在第二基站和移动单元之间继续进行，在已经成功地在第一基站和
移动单元之间实现传输的第一单元开始。
本发明还涉及无线涉及传输系统的基站。本发明的基站其特征在于：它包括一个用
来在基站之间传输关于所传输的蜂窝状数据的消息的装置。
本发明是基于这样的认识：在单元的发送和/或接收成功时，基站可以很好交换数
据，即使数据传输系统的规格并不支持离散单元本身的基准。在这种情形下，以下
述的方式提供同步机制，利用该方式，老的和新的参与切换的基站共享关于哪个单
元已经成功地被发送到移动单元和/从此处接收到的信息。在单元传输成功的基础
上，在传输要被继续的单元流中的那点可被指示给新基站。此外，通过老基站进行
发送和/或接收的的单元可被指定通过新基站进行发送和/接收。
下面所述ATM系统作为一个本发明的应用的例子予以介绍。该系统的特征在于是
以高数据传输速率，相对小的单元容量，和由于严格的规格而造成的小量的可提供
的单元标题字段。然而，熟悉本技术领域的人们应该认识到，本发明也可应用于其
规格并不支持离散单元本身的基准和/或要求不丢失任何单元和保持它们相对次序
是有特殊意义的其他的数据传输方法和系统。
通过基准从网络到移动单元的数据传输的方向根据已有的习惯被称为下行链路，而
相反方向被称为上行链路。新老基站参与切换。下行链路数据一直到切换时刻都通
过老基站传输，在切换之后，老基站通知新基站：它已经终止下行链路数据传输，
并将那些也许未被传输的被缓冲的单元发送到新基站或通知它关于涉及哪个单元。
因此，当基站已经作为切换的预备步骤从网络接收同一单元时，上行链路数据通过
老基站进行传输直到切换时为止，在切换之后，老基站发送应该终止上行链路数据
发送的消息。该基站能够从移动单元的方向接收同一单元作为切换的预备步骤。在
这种情形下，老基站通知新基站关于哪个上行链路单元已经被传送，使得新基站将
不再发送同一单元。本发明的方法并不一定需要在上行链路和下行链路数据传输方
面的切换要同时发生。
该示例性的ATM系统包括四个标题字段比特，该字段比特的使用并没严格的限制，
使得该字段比特可用来实施单元基准制。考虑到单元的简短和ATM系统的快速，
用一系列四比特来编号所有的顺序的单元是不实际的，因为在任何情形下，在第
16个单元之后要重新编号。一个快的计数重复周期会对哪个顺序周期是要查询的
弄混淆。于是，一个计数器可以实施得使其只在一个给定长度的单元的每一组的一
个单元中其值才可以偏离零，因此计数器的给定值能被用来提及整组单元，并且离
散信令甚至也能被用来指在一个组中的一个单元。
下面本发明将参阅作为例子的最佳实施例和附图来详细地描述本发明。
图1示出了具有两个基站的一个已知的数据传输系统，
图2示出了图1的数据传输系统的已知的数据传输协议，
图3a示出了本发明最佳实施例的一个给定单元基准程序，
图3b示出了图3a的程序中的一组单元的基准，
图4示出了本发明的最佳实施例的方法中的在一个基站和一个移动单元之间关系，
图5示出了在图4的实施例的方法中的在老基站，新基站和ATM交换机之间的关
系，
图6示出了本发明的另一个最佳实施例的在ATM，两个基站，和一个移动单元之
间的关系，
图7示出了在图6的实施例中的下行链路通信，以及
图8示出了在本发明的另一个实施例中的下行链路通信。
图1和2描述有关现有技术。因此下面对本发明和其实施例的描述主要参阅图3a-8。
图中相应的部分用同一参考号表示。
首先，参阅图3a和3b来描述本发明的有优越性的实施例的单元基准程序。ATM
单元的标题包括，如熟悉本技术领域的人们所知的，四个所谓GFC比特
(Generic Flow Control)(一般流控)，根据本发明，此四个比特定义得可用来实施一
个单元计数器。单元流30被分成组，其中组31，32，33和34示于图3a和3b中，
每个包括四个单元。本发明并不实际上要求这些组包含一个等数单元，或顺序排列，
而是组的大小可变化和在单元流中以不同的方式相重叠。然而，示于图3a和3b的
形式是最容易理解本发明的。
组31-34的第一单元(图中右手单元)是一个所谓的计数器单元，因此其GFC比特
(在图中并未单独示出)包括一个序列号，该序列号表示为一个十进制数，它不小于
1和不大于15。在组的其他单元中的GFC比特为零，或与组的第一单元相同。在
图中的每个单元的号表示所述的单元的GFC比特的值。该组的第一单元的检测可
通过在除了该组第一单元以外的所有其他单元中将GFC比特设定到零促成。一个
计数器比特的给定值是指整个一组单元。可以通过说明当从组的开始计数时哪个单
元被关心来给一个在组内的给定的单元单独地定一个基准。该单元本身没有关于在
组中的哪个单元被关心的知识，所以，如果组的N-1个的第一单元中没有一个被
丢失且如果在组中所关心的单元的位置没有改变的话，则对在组内的N号单元的
指示必定是成功的。
图3a示出了一个阴影单元，该单元是用定义“counter＝2，thirdcell”(计数＝2，第三
单元)标识的。在图3b中，整组单元是用单元“计数＝2”来标指的。因为在一组中
有几个单元，所以将计数复位到开始(参阅组31和34)要比如果每个单元用一个从
0-15的序列号单独编号长许多时间。组标定编号可减少混淆的风险，而这种混淆
可因计数器的复位的相对短的周期和因在一个给定的缓冲器中同时有几千个单元而
发生。
并不特别需要用GFC比特来实施计数器。如果满足某些条件的话，可以为此目的
将某些比特分配到VPI和/或VCI字段中。此外，可将使用有效负荷来指示计数器
值的专门计数器置于单元流中。
下面参阅图4和5描述本发明的一个在一个给定基站和一个移动单元之间通信的最
佳实施例。由现有技术可以知道几种确认方法，这些方法可以保证一部分一部分发
送的每段数据可成功地发送到接收设备。这些方法可以是所谓的选择方法或去-回-
N-类型方法(go-bach-N-type)。前一种方法意味着：如果发射设备例如发送十个包，
接收设备成功地处理了除了第7个以外的全部包，它以确认的方式，请求发射机再
重发第7个包。在去-回-N-类型方法中，接收机请求发射机开始从第7个包开始的
整个发射。在图4所示的情形时，任何确认方法在正常通信期间可被用于基站40
和移动单元41之间。当切换即将来临时，除了确认方法以外，一个描述顺序的最
后成功接收的单元的特定的确认消息被发出。在ATM规约级40a和MAC规约级
40b(中间访问控制)FIFO缓冲器42之间的基站40之间设有FIFO缓冲器42。序列
下行链路ATM单元可被存储在FIFFO缓冲器中。它们一个一个地被发送到移动单
元41，移动单元41确认被成功接收的单元。确认消息根据通常的实践被缩简为
ACK(Acknowledge)，而无确认消息或无一个表示成功接收的消息被缩简为
NACK(No-Acknowledge)。在每个确认消息和未确认消息上加上一个号或另一个标
识符，表示接收相关的单元。此编号在基站和移动单元之间的通信规约已作定义，
并不一定还要在基站40和移动定义41之间的连接之外再与ATM单元的识别有什
么关系。如果在基站40和一定单元41之间的通信是以比一个ATM单元大或小的
帧来进行的话，则此编号甚至并不明确是指所给定的ATM单元。然而，从本发明
的观点来看，即借助于确认消息ACK，未确认消息NAC，基站40能够明确地确
定哪个单元已经被移动单元41成功地接收来看，则这点很重要。
移动单元41包括一个在ATM规约级和MAC规约级之间的下行链路ATM单元的
FIFO缓冲器43。数据单元在以接收的顺序在被确认之后才从缓冲器43传送到
ATM规约级。下行链路ATM单元从网络来到基站的FIFO缓冲器42，并被在
MAC规约级40b和MAC规约级41b之间传送到移动单元的FIFO缓冲器42。图4
表示了成功地接收了单元1和2并对此予以确认的移动单元41，而该两单元被从
该两个FIFO缓冲器中清除，虽然是在不同的意义上：从移动单元的缓冲器43中
的清除意味着该单元被传输到ATM规约级41a，但从基站的缓冲器42中的清除则
意味着该单元被删去了。单元3的接收失败，因此它并不出现在移动单元的缓冲器
43，和它不能被从基站的缓冲器中清除掉。第四单元接收成功，但是它不能被从基
站的缓冲器42中清除掉，因为第三单元还未被清除掉。第四单元并不传送到在移
动单元41的ATM规约级41a，因为第三单元在其间跳越。此后实行切换，移动单
元将描述最后被成功地接收的和传送的单元的LAST(2)消息发送到该基站。
作为对LAST消息和在切换时指示新基站的信令数据的应答，老基站40将在FIFO
缓冲器中的单元发送到新基站，此方式示于图5中。图5也示出了与所述基站40
和50进行通信的ATM交换机51。在切换之后，ATM交换机51将发送到应答单
元41的ATM单元对准到新基站50；但是在其被传送到应答单元以前，新基站从
老基站接收那三个在其FIFO缓冲器的单元并将它们予以发射。该ATM单元并不
需要在基站40和50与ATM交换机之间的通信中单独识别，只要如前所述的方式
继续确认哪个单元已经被成功地接收并在移动单元中次序正确，和确认哪个单元是
“老的”，即，是从别处作为未传输单元传输的单元，以及确认哪个单元是“新的”，
即，那些直接从ATM交换机51接收来的单元。所有的单元是顺序地从ATM交换
机指向老或新的基站，而所有的移动单元不能以正确的顺序通过老基站成功地接收
的单元在这些被原来指向新基站的单元之前被以正确的顺序从老基站传送到新基站
再予以发送。用这种方式，可以避免在切换期间包被丢失和弄乱次序。
现参阅图5，可以注意到，图中示出的ATM交换机51并不需要与基站40和50有
一电线直接相连，而是可以位于网络的一个较远的地方。在这种情形下，，在
ATM交换机和基站之间可以有其他的交换机。而且，在基站40和50之间的数据
传输并非必须直接进行。
本质上说，图4和5的实施例中的上行链路单元的处理就如下行链路单元处理的镜
象。移动单元41包括一个传输缓冲器(未予示出)，只有在老基站已经顺序地被确
认它以正确地收到发送的ATM单元之后，才将它们从此缓冲器中清除掉。因为在
基站40和50和ATM交换机之间的电线连接与无线连接相比是很可靠的，所以可
以十分确信数据单元以充分的可靠性从基站传输到了ATM交换机。在切换期间，
移动单元通过新基站发射所有已经从传输缓冲器中清理掉的单元。为了使从新老基
站接收到的单元同步，ATM交换机51可以包括或使用在题为
“The Use of Header Fields of ATM Cells in Wireless ATM DataTransmission”(申请人：
Nokia Mobile Phones and NokiaTelecommunications，发明人：Kristian Rauhala)的芬
兰专利申请中描述的方法。该申请与本申请同时申请。
下面参阅图6和7来描述本发明的另一个最佳实施例。老基站40首先向ATM交
换机51发送它已经以正常方式接收到的上行链路单元。当到移动单元41的无线电
链路丢掉时，老基站40利用一个在图6中用字母U标识的专门的Up就绪消息将
此情形报告给ATM交换机51。该消息的目的是为了告诉ATM交换机：不再通过
老基站40发射单元了。消息U可以是一个特定类型的ATM消息单元，它可以结
合在数据单元的标题中，或可以如某些其他类型的信令在基站50和ATM交换机
51之间进行传输。用这种方式可以将同样的消息传输到新基站50或可以利用其他
类型的信令允许将从移动单元41接收来的单元发送到ATM交换机51。在最后成
功发送的上行链路单元之后才能从老基站40发送U消息，并此U消息必须以这样
一种方式被依附到单元流中：来自以前的老基站40发送的按照发射序列的单元，
而现为由新基站50发送的单元不会冒任何风险。
图7示出了对下行链路信令的一个相等效的步骤。其构思是ATM交换机51决定
哪点开始将下行链路单元由从指向老基站40而转到指向新基站50。用所谓图7中
标识为D的下行就绪消息来表示最后发送到老基站的单元。为了保持单元的次序，
重要的是将消息D依附到下行链路单元流中的单元上。它可以，例如，是一个规
定的ATM消息数据单元(诸如一个RM，即资源管理数据单元)，或它可以包括在
一个最后数据单元的标题中。相同的或相应的消息D表示发送到新基站50的单元
的第一单元。老基站40试图将所有在消息D之前接收到的单元发送到移动单元41。
为了识别已经成功发送的单元，可以采用一个类似于上述参阅图4描述的步骤，或
采用一个类似于参阅图3a和3b描述的方法。如果老基站40不能顺序地发送所有
的单元，则它将留在传输缓冲器中的单元发送到新基站50。最后，它发送一个说
明下行链路传输缓冲器是空的消息；该消息可以是与消息D的一样的消息。新基
站50首先发送由老基站接收到的单元并只在此后才发送直接来自ATM交换机51
的单元。在指向老和新基站的单元流中的消息D的同步定位保证下行链路单元不
会丢失和它们的次序不会改变。
下面参阅图8来描述本发明的另一个最佳实施例。作为一个对上述实施例的一个区
别，本实施例提出了一个移动单元决定在下行链路数据传输中的切换时刻的原则。
假使，移动单元41从老基站40的传输范围移动到新基站50的传输范围，在已知
的蜂窝状系统中就会有这样的情形发生。现在ATM交换机51开始复制下行链路
单元并将它们作为单元流发送到新老基站。其构思是：基站存储其在可以被重置的
FIFO传输缓冲器42和52中接收的单元。只有一个基站(即首个老基站40)将单元
发送到确认被成功接收的并次序正确的数据单元的移动单元41。如果通过老基站
的通信成功地继续一长的时间，并有更多的单元到达的话，则要求新基站有一个容
量大得不合理的缓冲器。为了避免这种情形，ATM交换机51将计数器消息加入到
单元流中，在图8中该消息标以字母C一个序列号。该计数器消息必须被相对于
下行链路单元流的单元固定在一个给定的位置上。它们可以，例如，给定在ATM
消息单元(诸如RM单元，即资源管理单元)或被包括在数据单元的标题中。每个计
数器消息C1，C2等等，都可以被唯一地识别。
在老基站40已经成功地并以正确的次序发送了所有在一个给定的计数器消息C1
之前的单元之后，它发送一个报告此情形的消息以信令的形式或以另一已知的方式
发送到新基站50。作为对该消息的应答，新基站将其FIFO缓冲器52重置，即，
将所有在计数器消息C1以前从ATM交换机接收来单元从该缓冲器中清除掉。上
述操作一直重复到移动单元41后来不再确认它已经通过老基站接收到一个给定单
元为止。老基站于是利用一个诸如这样的消息：“从计数器消息C2计数的第13单
元已经发出”，来通知新基站它在何处停止发送。新基站50从其传输缓冲器52中
删除计数器消息C2和以下的12单元并开始从第13单元进行传输。
用于唯一识别计数器消息C1，C2等的方法并不是本发明的精华。计数器消息可包
括一个具有一个相当长的重复周期的序列号，以避免混淆。利用将计数器消息包括
到正常形式的ATM单元中，可获得用同一装置将计数器消息作为数据单元被缓冲。
此外，ATM系统的技术规格可保证在单元流中的计数器消息并不改变。
在图8中所示的实施例的上行链路通信可被实施为下行链路通信的一个镜象，因此
基站40和50都接收由移动单元41发送的单元，但是只将其中之一个基站将所述
单元传送到ATM交换机51。因此，在移动单元41中形成了计数器消息。当“有责
任传送”的基站已经发送了所有在一个给定计数器消息前接收的单元时，它将此情
形通知其他基站而该基站则腾空其上行缓冲器作为对此信息的应答。当在老基站和
应答单元之间的连接被终断时，老基站通告新基站自最近的计数器信息器已经有多
少单元被传送，因此新基站继续从相应的点上进行数据传送。
本发明的实施例以上主要是参照两个基站进行描述的。当前的蜂窝状系统采用能够
预测移动单元的下一个可能的候选基站，这样，可通过向参与工作的基站发信令来
进行如上的通告。然而，熟悉本技术领域的人们应该认识到，上述方法也可用于包
括几个可能候选基站的系统和不可能预测新基站的系统。此时，可能有必要将所有
那些与老基站相邻或与老基站的发射范围相交错的新基站当作可能候选的新基站。
以上描述了几个说明在下行链路和上行链路通信中工作的实施例。显然，下行链路
和上行链路的规约并不需要如上所示要组合成对，而是，如图8所示的实施例，可
以被应用于在同一系统中的上行链路通信中。此外，根据要发送的的连接的质量或
网络的负荷状况，本发明的不同实施例的方法也可用于在同一通信方向的同一系统
中。
本发明的无线电传输系统的基站，根据诸图所示，包括存储器或缓冲器单元42，
52，原来暂时存储数据单元。存储单元必须予以控制以使所存储的数据单元能分别
处理，例如，进行传送或将其清除，以及可每次清除一个给定的数据单元号。单元
的相对次序必须在存储期保持一样，而且存储单元必须快速工作，以便以正常速度
发送的数据单元不会堆积在基站里。熟悉本技术领域的人们知道任何实施这种存储
器。此外，根据本发明的基站包括一种用来将单元标定数据发送到另一个基站和在
切换期间从该基站接收数据的装置。如上所述，单元标定数据既涉及数据单元的实
际传输，如图5，6和7所示，或涉及在一个从给定计数器信息开始计数的，在终
止基站和移动单元之间的无线电链路的时正在处理的数据单元的数据传输。信息，
传输，和数据单元标定的数据的接收最好实施为由控制基站操作的方框执行的可编
程处理，从而已知的部件和编程方法可用来实施该处理。
如上所述，本发明的无线电传输系统包括至少一个交换机51，和至少两个基站40
和50。移动单元41也被考虑为数据传输系统的一部分，因为没有它用户便无法利
用系统的特征。在本发明的数据传输中，在切换期间传输单元标定数据的基站之间
提供有一个数据链路。最好将数据传输实施为有线连接，使数据传输可以直接在基
站之间进行或可以通过交换装置51进行。
在如上所述的实施例中，对切换的解释主要是对于各个移动单元过区的情形。然而，
本发明也能实施于一个包括至少一个无线电链路段的数据传输系统。这意味着，前
述的移动单元实际上可以是一个，一方面，处理无线对基站的无线电连接，另一方
面，处理对位于的其属下级的网络部分的有线连接。此外，切换并不单是移动单元
的过区是必须的，切换，例如，可用于平衡在不同网络部分的负荷，或可以因使老
基站的能力变弱的临时的事故引起的。
当然，移动单元可只是一个分离的便携移动单元。此时，最可能的是它只包括一个
可例如是一个数字蜂窝状网络(诸如一个GSM电话)的移动电话或一个无线电数字
单元(诸如一个DECT电话)的移动站段和包括一个处于与所述移动站段局域连接或
例如是一个膝上计算机那样的计算机段。
本发明公开了一种利用在新老基站之间发送有关哪个单元在切换前越过无线电介面
被成功地发送或接收的信息，可将切换期间丢包和乱序的风险大大减少的方法和设
备。本发明可应用于提供包括至少一个无线连接段的有效的ATM网络方案。