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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf paketvermittelte Datenübertragungssysteme,
wie zum Beispiel GPRS (General Packet Radio Service).
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Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf die Zuweisung von Funkressourcen
im GPRS System. Obwohl im Folgenden, im Beschreibungsteil, das GPRS
System fortlaufend als Beispiel eines paketvermittelten Übertragungssystems
verwendet wird, kann die in der vorliegenden Beschreibung erklärte Erfindung
hinsichtlich ihrer wesentlichen Teile auch in anderen paketvermittelten
Datenübertragungssystemen,
wie zum Beispiel dem IS-136 TDMA, CDMA und einem System implementiert
werden, welches in Nordamerika entwickelt wird und gegenwärtig unter
dem Namen IS – 136HS
bekannt ist.
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Bei
paketvermittelter Datenübertragung
werden die in einem Netzwerk zu übertragenden
Daten in kleine Dateneinheiten, Pakete genannt, aufgeteilt. Diese
Pakete, die die Adressinformation eines Empfängers umfassen, werden von
einem Sender an den Empfänger übertragen,
indem sie auf der Basis der Empfängeradresse
auf einem Pfad durch das Netzwerk geroutet werden. Bei paketvermittelter
Datenübertragung
können
die gleichen Funkressourcen, je nach Bedarf, auf viele Benutzer
aufgeteilt werden.
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GPRS
ist der paketvermittelte Datenübertragungsdienst
des GSM-Netzwerks (Globales System für mobile Kommunikationen),
der die vorhandenen Dienste, wie die herkömmliche leitungsvermittelte Datenübertragung
und den SMS Dienst (Short Message Service) komplementiert. Bei herkömmlicher leitungsvermittelter
Datenübertragung
wird die Zuweisung von Funkressourcen zwischen einem drahtlosen
Terminal, wie einer Mobilstation oder einem Computerterminal, und
einem Basisstationssubsystem (BSS) typisch durch Reservierung eines
sogenannten physischen Kanals (Funkkanal) für die Dauer des Gesprächs vorgenommen,
wobei unter physischem Kanal ein spezifischer Timeslot eines Übertragungsframes
auf einem gegebenen Frequenzband verstanden wird. GPRS, allgemein
in der GSM Empfehlung 03.60 definiert, ermöglicht die dynamische Zuweisung
von physikalischen Kanälen
für die
Datenübertragung.
In anderen Worten, ein physischer Kanal wird nur dann für eine bestimmte
MS BSS Link reserviert, wenn Daten zu übertragen sind. Somit wird
die unnötige
Reservierung von Funkressourcen vermieden, wenn keine Daten zur Übertragung
anstehen.
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GPRS
ist für
den Betrieb in Verbindung mit herkömmlicher leitungsvermittelter
GSM Übertragung
gedacht, um eine wirksame Nutzung der Luftschnittstelle sowohl für Daten- als auch für Sprachkommunikationen
zu gewährleisten.
GPRS benutzt daher die für
GSM definierte grundlegende Kanalstruktur. Bei GSM wird ein gegebenes
Frequenzband im Time Domain in eine Folge von Frames, bekannt als
TDMA Frames (Time Division Multiple Access), eingeteilt.
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Die
Länge eines
TDMA-Frames ist 4,615 ms. Jeder TDMA-Frame ist wiederum in acht aufeinanderfolgende
Timeslots gleicher Dauer eingeteilt. Im herkömmlichen leitungsvermittelten Übertragungsmodus
wird bei Einleitung eines Gesprächs
ein physischer Kanal für
dieses Gespräch
durch Reservierung eines gegebenen Timeslots (1–8) in jedem von einer Folge
von TDMA-Frames definiert. Auf ähnliche Weise
werden physische Kanäle
zur Förderung
verschiedener Signalisierungdaten in einem Netzwerk definiert.
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Bei
Einsatz von GPRS in einem GSM-System werden Funkressourcen für die Datenübertragung
dadurch reserviert, dass entweder dem leitungsvermittelten oder
dem paketvermittelten Übertragungsmodus
physische Kanäle
dynamisch zugewiesen werden. Wenn die Netzwerkanforderungen für den leitungsvermittelten Übertragungsmodus hoch
sind, kann diesem Modus eine große Anzahl von Timeslots zugeordnet
werden. Der GSM Netzwerkdienst, der viele Timeslots zum Einsatz
in der gleichen leitungsvermittelten Verbindung im gleichen TDMA
Frame anbietet, wird als HSCSD Dienst bezeichnet (High Speed Circuit
Switched Data (Datenübertragungstechnik
für Mobilfunknetze)).
Auf der anderen Seite, wenn der Bedarf für den GPRS Übertragungsmodus hoch ist,
kann diesem Modus eine große
Anzahl von Timeslots zugewiesen werden. Zusätzlich kann ein hochschneller
paketvermittelter Übertragungskanal
vorgesehen werden, indem einem einzigen drahtlosen Terminal zwei
oder mehr Timeslots in jedem von einer Folge von TDMA Frames zugewiesen
werden. Eine Reihe von vier aufeinanderfolgenden Timeslots in einem
physischen Kanal wird als Datenblock bezeichnet und stellt die kürzeste paketvermittelte
Datenübertragungseinheit
in einem physischen Kanal dar.
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In 1 sind
Telekommunikationsnetzwerkverbindungen in einem paketvermittelten
GPRS Dienst dargestellt. Das Hauptelement der Infrastruktur des
Netzwerks für
GPRS Dienste ist ein GPRS Unterstützungsknoten, der bei paketvermittelter
Datenübertragung
der Mobilvermittlungszentrale MSC des GSM Netzwerks entspricht,
wie in Verbindung mit leitungsvermittelter Datenübertragung bekannt. GPRS Unterstützungsknoten
werden in SGSN (bedienende GPRS Unterstützungsknoten) und GGSN (Gateway
GPRS Unterstützungsknoten)
unterteilt. SGSN ist ein Unterstützungsknoten,
der über
ein aus Basissendeempfangsstationen BTS und Basisstationscontrollern
BSC gebildetes Basisstationssubsystem BSS Datenpakete an ein drahtloses
Terminal MS sendet und Datenpakete vom MS empfängt. In dieser Beschreibung
werden unter einem drahtlosen Terminal MS alle Datenterminalausrüstungen
verstanden, die über
eine spezifische Funkschnittstelle kommunizieren. Somit wird auch
ein Computerterminal, das über
eine damit gekoppelte Mobilstation kommuniziert, als drahtloses
Terminal bezeichnet. SGSN verwaltet auch zusammen mit GPRS-Registern
(in der Figur nicht dargestellt) die Ortsdaten von drahtlosen Terminals,
die sich in seinem Dienstbereich bewegen. Die physische Implementierung
von SGSN ist typisch ein separates Netzwerkelement. GGSN, das mit
SGSN kommuniziert, stellt die Implementierung der Verbindung und
Kooperation mit anderen Netzwerken dar. Diese anderen Netzwerke
können
unter anderem das GPRS Netzwerk eines anderen Betreibers oder ein
privates Netzwerk, das Internet Netzwerk/das öffentliche paketvermittelte
Datennetzwerk PSPDN oder das X.25 Netzwerk sein.
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Die
GPRS Funkschnittstelle zwischen einem BTS und einer MS wird mit
Um Schnittstelle bezeichnet. Die Um Schnittstelle für GSM Phase
2+ (GSM 03.64) kann als Hierarchie logischer Schichten mit spezifischen
Funktionen modelliert werden. Wie in 2 dargestellt,
weisen ein drahtloses Terminal (Mobilstation, MS) und ein Netzwerk
identische Schichten auf, die über
die Um Schnittstelle zwischen dem mobilen Terminal und dem Netzwerk
miteinander kommunizieren. Es ist zu berücksichtigen, dass das in 2 dargestellte
Modell nicht unbedingt die in der Mobilstation und dem Netzwerk
enthaltene Hardware darstellt, sondern vielmehr die Verarbeitung
der Daten beim Durchlauf durch das System veranschaulicht. Jede
Schicht modifiziert die von der benachbarten Schicht empfangenen
Daten. Typisch durchlaufen die empfangenen Daten die logischen Schichten
von unten nach oben, und die zu übertragenden
Daten durchlaufen die Schichten von oben nach unten.
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Unter
der Anwendungsschicht, in der obersten logischen Schicht in 2,
weist die MS mehrere Paketdatenprotokolleinheiten (PDP) auf. Einige
dieser PDP-Einheiten benutzen Punkt-zu-Punkt-Protokolle (PTP), die
an das Senden von Paketdaten von einem drahtlosen Terminal an ein
anderes drahtloses Terminal oder von einem drahtlosen Terminal an
ein festes Terminal angepasst sind. Beispiele von PTP Protokollen
sind IP (Internet Protokoll) und X.25, die fähig sind, eine Schnittstelle
mit Anwendungen der Anwendungsschicht einzurichten. Im Netzwerk
befinden sich ähnliche
Protokolle, mit denen Protokolle der obersten Schicht der Mobilstation
kommunizieren, typisch in einem Gateway GPRS Unterstützungsknoten
(GGSN).
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Die
obersten Schichteinheiten benutzen ein vom Unternetzwerk abhängiges Konvergenzprotokoll (SNDCP,
GSM 04.65), zu dessen Aufgaben die Komprimierung und Aufteilung
von Daten, sowie die Kompilierung, in SNDCP Paketdateneinheiten
gehört.
Im Netzwerk befindet sich eine ähnliche
SNDCP Schicht typisch in einem bedienenden GPRS Unterstützungsknoten
(SGSN).
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Die
LLC Schicht (Logic Link Control, GSM 04.64) stellt eine zuverlässige verschlüsselte logische
Verbindung zwischen der MS und dem SGSN bereit. LLC Frames, die
von der LLC Schicht gebildet werden, dienen zur Förderung
von SNDCP Paketdateneinheiten (oder anderen GPRS Endpunktprotokolleinheiten) über die
Funkschnittstelle.
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Die
RLC/MAC Schicht (Radio Link Control/Medium Access Control, GSM 04.60)
stellt Dienste zur Übertragung
von Information über
die physischen Schichten der GPRS Funkschnittstelle zwischen der
MS und einem Basisstationssubsystem bereit. Die RLC/MAC Schicht
umfasst zwei verschiedene Funktionen: Die RLC Funktion umfasst unter anderem
Verfahren zum Segmentieren der Datenblöcke der LLC Schicht und zum
erneuten Zusammensetzen zu RLC Datenblöcken. Ferner umfasst sie Verfahren
zur Wiederholung der Übertragung
von RLC Blöcken,
bei denen die Auslieferung versagt hat. Die MAC Funktion wirkt oberhalb
der physischen Linkschicht und definiert die Verfahren, die die
Zuweisung und Aufteilung von Funkressourcen auf mehrere Benutzer
ermöglicht.
Die MAC Funktion übt
auch die Funktion eines Schiedsrichters zwischen drahtlosen Terminals
aus, die gleichzeitig versuchen, Daten zu übertragen, indem sie Kollisionsvermeidungs-, Detektions-
und Wiederherstellungsverfahren bereitstellt. Physisch liegt die
RLC/MAC Schicht des Netzwerks in einem Basisstationssubsystem BSS,
im Basisstationscontroller BSC, wobei sie typisch durch eine sogenannte
Paketsteuereinheit (PCU) implementiert wird. Es ist auch möglich, die
PCU in einem SGSN oder einem BTS anzuordnen.
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Die
physische Linkschicht stellt einen physischen Kanal zwischen der
MS und dem Netzwerk bereit. Die physische RF Schicht (Funkfrequenzschicht) definiert
unter anderem die Trägerfrequenzen
und GSM Funkkanalstrukturen, die Modulation der GSM Kanäle und die
Sender- und Empfängereigenschaften.
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Wenn
die MS Daten zum Übertragen
hat, weist die MAC Funktion der RLC/MAC Schicht vom Netzwerk aus
die Funkressourcen zu, die für
die Übertragung
der Daten über die
Funkschnittstelle notwendig sind. Typisch wird in diesem Fall eine
TBF Verbindung (Temporary Block Flow, GSM 03.64), die eine temporäre physische
Einwegverbindung zwischen der MS und dem Netzwerk zur Übertragung von
Datenblöcken
auf einem physischen Kanal über den
Funkweg darstellt, eingerichtet. Die Tatsache, dass sie temporär ist, bedeutet,
dass TBF nur für
die Dauer der Datenübertragung
aufrechterhalten wird.
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Es
gibt zwei Arten von TBF Verbindung: geschlossene und offene TBF
Verbindungen. Bei einer geschlossenen TBF-Verbindung weist das Netzwerk der MS
für die Übertragung
von Datenblöcken,
je nach Anzahl der zu übertragenden
Datenblöcke,
eine vorherbestimmte Anzahl von Timeslots in einer Folge von TDMA
Frames zu. Bei einer offenen TBF Verbindung ist dem Netzwerk die
Anzahl der während
der Verbindung zu übertragenden
Datenblöcke
typisch im Voraus nicht bekannt. Deshalb weist bei einer offenen
TBF Verbindung das Netzwerk der MS Timeslots so lange zu, bis die
offene TBF Verbindung entweder vom Netzwerk oder von der MS freigegeben wird.
Die offene TBF Verbindung wird zum Beispiel dann freigegeben, wenn
das Netzwerk entdeckt, dass die MS während einer gegebenen Anzahl
von Frames keine Daten übertragen
hat. Im Gegensatz zur geschlossenen TBF ist die Dauer der Verbindung dem
Netzwerk im Voraus nicht bekannt. Deshalb zieht das Netzwerk die
Zuweisung von geschlossenen TBF Verbindungen zur MS vor, weil es
dann mehr Gelegenheit hat, die Funkressourcen wirksam auf verschiedene
Benutzer aufzuteilen.
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Zur
Zuweisung von Funkressourcen (zum Einrichten einer TBF Verbindung)
gibt es im Wesentlichen zwei verschiedene Alternativen (3a–3b):
Einphasenzugriff und Zweiphasenzugriff.
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Bei
Einphasenzugriff (GSM 04.60) sendet die MS dem Netzwerk eine Paketkanalanforderung. Die
Paketkanalanforderung in verschlüsselter
Form ist, abhängig
vom Netzwerk, acht oder elf Bits lang. Unter anderem wird in der
Paketkanalanforderung ein sogenannter Multislotklassenparameter
in fünf Bits
verschlüsselt,
der anzeigt, wieviele Timeslots die MS maximal benutzen kann, aber
aufgrund der Kürze der
Meldung können
jedoch nur wenige andere Daten an das Netzwerk geliefert werden.
In Antwort auf die Paketkanalanforderung sendet das Netzwerk der MS
typisch eine spezifische Zuweisungsmeldung, wobei das Netzwerk der
MS Funkressourcen zuweist, indem es typisch eine geschlossene TBF
Verbindung für
die MS einrichtet. Typisch ist die Zuweisungsmeldung eine Packet
Uplink Zuweisungsmeldung, wobei das Netzwerk der MS die Funkressourcen
für eine
Uplink Funkübertragung
zuweist. In der Meldung erscheinen unter anderem die Timeslots,
in denen die MS übertragen
kann.
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Bei
Zweiphasenzugriff sendet das Netzwerk der MS zwei Meldungen. Erstens
sendet die MS eine Paketkanalanforderung, wobei sie das Netzwerk
nur um Funkressourcen für
die Übertragung
einer Paketressourcenanforderung bittet. Nachdem sie wiederum eine
spezifische Zuweisungsmeldung vom Netzwerk empfangen hat, sendet
die MS die Paketressourcenanforderung, die eine Länge von
einem Funkblock hat. In der Paketressourcenanforderung kann die
MS dem Netzwerk eine Menge Information (Werte verschiedener Parameter)
senden, aufgrunddessen das Netzwerk die Zuweisung der Funkressourcen
bestimmt.
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In
dem ein Bit langen RLC MODE Frame (GSM 04.60) kann die MS auf Verlangen
einen spezifischen Übertragungsmodus
für die
TBF Verbindung vorschlagen. Wenn das Bit 1 ist, schlägt die MS den
unbestätigten
RLC Modus vor. Wenn das Bit 0 ist, schlägt die MS den bestätigten RLC
Modus vor. Im bestätigten Übertragungsmodus
werden Bestätigungen
zu dem Zweck benutzt, die fehlerfreie Lieferung der RLC Datenblöcke festzustellen.
Der bestätigte Übertragungsmodus
gibt der RLC Funktion ferner die Gelegenheit, erfolglos übertragene
Datenblöcke
nochmals zu übertragen.
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Im
sechzehn Bit langen Feld RLC OCTET COUNT kann die MS vorschlagen,
dass die einzurichtende TBF Verbindung entweder eine geschlossene
TBF Verbindung mit einer spezifischen Dauer oder eine offene TBF
Verbindung ist. Das Netzwerk kann jedoch den Vorschlag der MS ignorieren
und allein entscheiden, welche Art von TBF Verbindung eingerichtet
werden soll.
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In
Antwort auf die Paketressourcenanforderung sendet das Netzwerk der
MS wiederum eine spezifische Zuweisungsmeldung, wobei das Netzwerk
der MS, die eine geschlossene oder offene TBF Verbindung für die MS
einrichtet, Funkressourcen zuweist.
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GPRS
wurde ursprünglich
für Nichtechtzeitdatendienste,
wie für
Emaildienste, konzipiert. Der Druck wird jedoch fortlaufend stärker, GPRS
in Echtzeitdiensten einzusetzen, die eine kurze Verzögerung erfordern,
wie zum Beispiel in der Übertragung von
Sprache und einem Videobild. Im Folgenden wird unter dem Begriff
Echtzeitdatenübertragung
ausdrücklich
die Datenübertragung
für Echtzeitdienste verstanden.
Für Echtzeitdienste
muss die GPRS die folgenden drei Anforderungen erfüllen:
Einsatz
von offener TBF
Kurze Zugriffsverzögerung
Kurze Übertragungsverzögerung
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Der
Einsatz einer offenen TBF Verbindung in Echtzeitdiensten ist wichtig,
um zum Beispiel dauernde Unterbrechungen aufgrund der Einrichtung
und Freigabe von geschlossenen TBF Verbindungen spezifischer Längen zu
vermeiden, wie zum Beispiel in der Sprachübertragung. Das Problem besteht
jedoch darin, dass laut den aktuellen GPRS Spezifikationen das Netzwerk
allein entscheiden kann, welche Art von TBF eingerichtet wird. Wie
jedoch bereits erwähnt
wurde, zieht das Netzwerk vor, der MS geschlossene TBF Verbindungen
zuzuweisen, weil es dann bessere Möglichkeiten hat, die Funkressourcen wirksam
auf verschiedene Benutzer aufzuteilen.
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Die
Erzielung einer kurzen Zugriffsverzögerung ist wichtig, weil zum
Beispiel bei der Sprachübertragung
die TBF Verbindung während
einer ruhigen Periode unterbrochen wird, so dass eine neue TBF Verbindung
eingerichtet werden muss, wenn das Schweigen endet. Eine kurze Zugriffsverzögerung wird
durch den Einsatz von Einphasenzugriff erzielt. Bei Einsatz von
Einphasenzugriff ist jedoch der Erhalt einer offenen TBF Verbindung
durchaus nicht gewiss, weil das Netzwerk entscheidet, welche Art von
TBF Verbindung zu einer gegebenen Zeit eingerichtet werden soll.
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Die
Erzielung einer kurzen Übertragungsverzögerung ist
eine deutliche Anforderung in Verbindung mit Echtzeitdiensten. Eine
kurze Übertragungsverzögerung wird
durch den Einsatz des unbestätigten
RLC Modus erreicht. Gemäß der aktuellen
GPRS Spezifikation (GSM 04.60 Version 6.4.0) sollte jedoch der bestätigte RLC
Modus verwendet werden, wenn eine TBF Verbindung mit Einphasenzugriff
angefordert wird.
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Erfindungsgemäß ist ein
Verfahren zur Zuweisung von Funkressourcen in einem paketvermittelten
Datenübertragungssystem
vorgesehen, welches Terminals und ein Netzwerk umfasst, und in welchem
Terminals
mit dem Netzwerk über
die Funkschnittstelle im Paketübertragungsmodus
kommunizieren;
eine Funkressource einem Terminal zur Kommunikation
zugewiesen wird;
zur Zuweisung der Funkressource das Terminal
eine Meldung an das Netzwerk sendet.
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Das
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Meldung vom
Terminal an das Netzwerk gesendet wird, um die Funkressource für die paketvermittelte
Implementierung eines Echtzeitdienstes zuzuweisen, wobei die erste
Meldung spezifische Information umfasst, die angibt, dass eine Funkressource
für einen
Echtzeitdienst angefordert wird,
die erste Meldung im Netzwerk
empfangen wird;
das Netzwerk die erste Meldung als Funkressourcenanforderung
für die
paketvermittelte Implementierung eines Echtzeitdienstes aufgrund
der in der ersten Meldung enthaltenen Information identifiziert,
wonach
das Netzwerk dem Terminal eine Funkressource gemäß den Anforderungen
der paketvermittelten Implementierung des Echtzeitdienstes zuweist.
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Ein
erfindungsgemäßes Terminal,
welches Mittel für
die paketvermittelte Kommunikation mit einem Netzwerk über die
Funkschnittstelle enthält,
ist dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst:
Mittel zur Erzeugung
und Übertragung
einer ersten Meldung an das Netzwerk, um eine Funkressource zur
paketvermittelten Implementierung eines Echtzeitdienstes zuzuweisen,
welch erste Meldung spezifische Information enthält, die anzeigt, dass eine Funkressource
für einen
Echtzeitdienst angefordert wird, um aufgrund der Information die
Meldung im Netzwerk als Funkressourcenanforderung für die paketvermittelte
Implementierung eines Echtzeitdienstes zu identifizieren.
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Ein
erfindungsgemäßes Netzwerkelement, welches
Mittel zur paketvermittelten Kommunikation mit einem Terminal über die
Funkschnittstelle umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst:
Mittel
zum Empfang einer Meldung, die spezifische Information enthält, die
anzeigt, dass eine Funkressource für einen Echtzeitdienst angefordert
wird, wobei die Meldung vom Terminal ankommt, und zur Identifizierung
der Meldung als Funkressourcenanforderung für die paketvermittelte Implementierung aufgrund
der in der ersten Meldung enthaltenen Information;
Mittel zur
Zuweisung einer Funkressource zum Terminal gemäß den Anforderungen der paketvermittelten
Implementierung des Echtzeitdienstes.
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Gemäß der Erfindung
sendet ein drahtloses Terminal zur Zuweisung von Funkressourcen
für einen
Echtzeitdienst einem Netzwerk eine spezifische Meldung. Das Netzwerk
identifiziert diese Meldung als Funkressource für einen Echtzeitdienst durch
ein in der spezifischen Meldung enthaltenes Bitmuster, woraufhin
das Netzwerk dem drahtlosen Terminal typisch eine Packet Uplink
Zuweisungsmeldung sendet, wobei das Netzwerk dem drahtlosen Terminal, das
eine offene TBF Verbindung zwischen dem drahtlosen Terminal und
dem Netzwerk einrichtet, Funkressourcen zuweist. Als RLC Modus der
Verbindung setzt das Netzwerk den unbestätigten RLC Modus.
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Im
Folgenden soll die Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf
die beigefügte
Zeichnung beschrieben werden, in der
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1 Telekommunikationsnetzwerkverbindungen
in einem paketvermittelten GPRS Dienst darstellt;
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2 eine
Hierarchie logischer Schichten darstellt, mittels derer die GPRS
Funkschnittstelle modelliert wird;
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3a–3b Einphasen-
und Zweiphasenzugriff zur Zuweisung von Funkressourcen darstellen;
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4a–4b zwei
Paketkanalanforderungen gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung darstellen;
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5 wichtige
Teile einer Mobilstation veranschaulicht, die das erfindungsgemäße Verfahren implementiert;
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6 die
Struktur eines Basisstationssubsystems veranschaulicht, welches
das erfindungsgemäße Verfahren
implementiert;
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7 ein
Flussdiagramm darstellt, welches den erfindungsgemäßen Entscheidungsprozess
darstellt.
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1, 2 und 3 sind oben in Verbindung mit der Beschreibung
des Standes der Technik beschrieben. In der Beschreibung der ersten
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird auf 4a und 4b Bezug genommen.
In der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
benutzt ein drahtloses Terminal Einphasenzugriff zur Zuweisung von
Funkressourcen für
Echtzeitdatenübertragung, wie
zum Beispiel die Übertragung
von Sprache.
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Gemäß der Erfindung
sendet das drahtlose Terminal vorzugsweise eine paketvermittelte
Kanalanforderung auf PRACH (Packet Random Access Channel – Paketdirektzugriffskanal).
Je nachdem, ob das System eine acht Bit oder elf Bit lange Kanalanforderung
unterstützt,
ist die Paketkanalanforderung acht oder elf Bit lang. Die aktuelle
GPRS Spezifikation hat nicht die Paketkanalanforderung definiert,
mit der Funkressourcen für
Echtzeitdatenübertragung zugewiesen
werden können
(TBF Verbindung könnte eingerichtet
werden). Deshalb wird jetzt in der Paketkanalanforderung ein neues
Bitmuster verwendet, welches noch nicht in der GPRS Spezifikation
erwähnt
ist, und welches dem Netzwerk gegenüber anzeigt, dass das drahtlose
Terminal eine TBF Verbindung für
Echtzeitdatenübertragung
wünscht.
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4a veranschaulicht
eine erfindungsgemäße mögliche elf
Bit lange Paketkanalanforderung, und 4b veranschaulicht
eine mögliche
acht Bit lange Paketkanalanforderung. Das neue Bitmuster in der
elf Bit langen Paketkanalanforderung ist vorzugsweise 110101 und
das in der acht Bit langen Paketkanalanforderung 01101, aber es
können
auch andere bis jetzt unbenutzte Bitmuster verwendet werden. Mit
X markierte Bits in Paketkanalanforderungen sind wahllose Bits,
mit deren Hilfe das Netzwerk das drahtlose Terminal, das die Meldung
geschickt hat, identifizieren kann, zum Beispiel, wenn gleichzeitig Übertragungen
von zwei oder mehr Terminals stattfinden.
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Wenn
das Netzwerk jetzt die vom drahtlosen Terminal gesendete Paketkanalanforderung
empfängt,
die das im früheren
Kapitel beschriebene Bitmuster enthält, identifiziert das Netzwerk
die Paketkanalanforderung als Anforderung vom drahtlosen Terminal
zur Zuweisung von Funkressourcen für Echtzeitdatenübertragung.
In diesem Fall sendet das Netzwerk dem drahtlosen Terminal in Antwort
auf die Paketkanalanforderung eine spezifische Zuweisungsmeldung,
wobei das Netzwerk dem drahtlosen Terminal, welches für das drahtlose
Terminal eine offene TBF Verbindung einrichtet, Funkressourcen zuweist.
Folglich kann das Netzwerk gemäß der Erfindung
nicht länger
allein entscheiden, welche Art von TBF Verbindung eingerichtet wird,
sondern es muss eine offene TBF Verbindung einrichten. Das Netzwerk
setzt jetzt als RLC Modus (entgegen der aktuellen GPRS Spezifikation)
den unbestätigten
RLC Modus. In diesem Übertragungsmodus
ist eine erneute Übertragung
von RLC Datenblöcken,
die eine Verzögerung
verursachen, nach dem RLC Modus nicht möglich. Zur Fehlerkorrektur
wird vorzugsweise Fehlerkorrektur des FEC Typs (Forward Error Coding – Vorwärtsfehlerkodierung)
benutzt.
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Da
in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
gemäß der aktuellen
GPRS Spezifikation ein drahtloses Terminal nicht fähig ist,
dem Netzwerk gegenüber
den Wert eines Multislotklassenparameters anzuzeigen, können als
Standardwert ein Timeslot für
die Uplink Übertragung
und ein Timeslot für
die Downlink Übertragung
gesetzt werden.
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Wenn
bei der für
Echtzeitdatenübertragung eingerichteten
offenen TBF Verbindung eine Periode eintritt, in der keine Daten
zur Übertragung
anstehen, wird die TBF Verbindung freigegeben. Wenn wieder Daten
zur Übertragung anstehen,
benutzt das drahtlose Terminal wiederum Einphasenzugriff mit einer kurzen
Verzögerung
zum Einrichten einer neuen offenen TBF Verbindung.
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Wenn
das Netzwerk nicht die eigenen Steuerkanäle von GPRS, wie PRACH, zur
Benutzung durch das drahtlose Terminal bereitstellt, benutzt das drahtlose
Terminal den RACH Standard (Direktzugriffskanal) des GSM Netzwerks
zur Übertragung
der (Paket) Kanalanforderung. In diesem Fall kann nicht Einphasenzugriff
benutzt werden, weil alle Bitmuster der auf RACH gesendeten Kanalanforderung
bereits im Einsatz stehen, und ein neues Bitmuster, das dem Netzwerk
gegenüber
anzeigen würde,
dass das drahtlose Terminal eine TBF Verbindung für Echtzeitübertragung
wünscht,
nicht mehr zum Einsatz kommen kann. In einem solchen Fall benutzt
das drahtlose Terminal, wie in einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
angegeben, Zweiphasenzugriff für
die Zuweisung von Funkressourcen für Echtzeitdatenübertragung.
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In
der zweiten bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung benutzt ein drahtloses Terminal Zweiphasenzugriff für die Zuweisung
von Funkressourcen für
Echtzeitdatenübertragung.
Das drahtlose Terminal sendet vorzugsweise eine Kanalanforderung
auf dem RACH, wobei es das Netzwerk nur um Funkressourcen zur Übertragung
einer Paketressourcenanforderung bittet. Das Netzwerk sendet dem
drahtlosen Netzwerk in Antwort auf die Kanalanforderung eine spezifische
Zuweisungsmeldung, wobei das Netzwerk dem drahtlosen Terminal Funkressourcen für die Übertragung
der Paketressourcenanforderung zuweist. Nach Empfang der Zuweisungsmeldung vom
Netzwerk sendet das Terminal dem Netzwerk vorzugsweise die Paketressourcenanforderung
auf dem PACCH (Packet Associated Control Channel).
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Gemäß der Erfindung
wird ein Echtzeitressourcenanforderungsfeld, das ein bis mehrere
Bits lang sein kann, zur Paketressourcenanforderung hinzugefügt. Vorzugsweise
ist in dieser Ausführungsform
die Länge
des Feldes ein Bit. Wenn in diesem Fall das Bit in diesem Feld 1
ist, umfasst die Paketressourcenanforderung eine Anforderung zur
Zuweisung von Funkressourcen für
Echtzeitdatenübertragung.
Wenn das betreffende Bit 0 ist, umfasst die Paketressourcenanforderung
eine Anforderung zur Zuweisung von Funkressourcen für Nichtechtzeitdatenübertragung.
In der zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Bit im Echtzeitressourcenanforderungsfeld,
in der vom drahtlosen Terminal an das Netzwerk gesendeten Paketressourcenanforderung,
gleich 1. Weiterhin ist das Bit im RLC MODE Feld gleich 1 und zeigt
damit an, dass das drahtlose Terminal den unbestätigten RLC Modus vorschlägt. Im sechzehn
Bit langen RLC OCTET COUNT Feld sind alle Bits Null, was bedeutet,
dass das drahtlose Terminal die Einrichtung einer offenen TBF Verbindung
vorschlägt.
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Wenn
das Netzwerk jetzt eine Paketressourcenanforderung vom drahtlosen
Terminal empfängt, die
im Echtzeitressourcenanforderungsfeld das Bit 1 enthält, identifiziert
das Netzwerk die Paketressourcenanforderung als Anforderung des
drahtlosen Terminals zur Zuweisung von Funkressourcen für Echtzeitdatenübertragung.
Unter dieser Voraussetzung sendet das Netzwerk dem drahtlosen Terminal
in Antwort auf die Paketkanalanforderung eine spezifische Zuweisungsmeldung,
wobei das Netzwerk dem drahtlosen Terminal, welches für das drahtlose
Terminal eine offene TBF Verbindung einrichtet, Funkressourcen gemäß dem Vorschlag
des drahtlosen Terminals zuweist.
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Folglich
kann gemäß der Erfindung
das Netzwerk nicht allein entscheiden, welche Art von TBF Verbindung
eingerichtet wird, sondern muss eine offene TBF Verbindung einrichten.
Als RLC Modus setzt das Netzwerk den vom drahtlosen Terminal vorgeschlagenen
unbestätigten
RLC Modus.
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Wenn
später
während
der für
Echtzeitdatenübertragung
eingerichteten TBF Verbindung eine Periode eintritt, in der keine
Daten zur Übertragung
anstehen, wird die TBF Verbindung freigegeben. Wenn wieder Daten
zur Übertragung
anstehen, benutzt das drahtlose Terminal wiederum Zweiphasenzugriff
zum Einrichten einer neuen offenen TBF Verbindung.
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Die
Erfindung kann programmierbar durch Vornahme der notwendigen Änderungen
in der RLC/MAC Schicht sowohl im drahtlosen Terminal als auch im
Netzwerk implementiert werden. Das betreffende Computerprogrammprodukt
kann in einem Datenmedium, zum Beispiel einem Speicher, gespeichert
und zum Beispiel auf einen Computer oder einen Mobiltelefonmikroprozessor übertragen
und dort ausgeführt
werden.
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5 veranschaulicht
Teile, die wichtig für den
Betrieb eines drahtlosen Terminals sind, das das erfindungsgemäße Verfahren
implementiert. Das drahtlose Terminal MS umfasst einen Prozessor MPU
und die folgenden, an den Prozessor funktionell angeschlossenen
Teile: einen Speicher MEM, eine Benutzeroberfläche UI und ein Funkteil RF.
Der Prozessor MPU ist vorzugsweise ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller
oder ein Digitalsignalprozessor (DSP). Der Speicher MEM umfasst
vorzugsweise einen Nurlesespeicher (ROM) und einen Direktzugriffsspeicher
(RAM). Das Funkteil RF kann Meldungen wie Paketkanalanforderungen
und Paketressourcenanforderungen in einem oder mehreren Timeslots
eines TDMA Frames mit einer Funkfrequenz über seine Antenne AER senden
und empfangen. Die Benutzeroberfläche UI ist vorzugsweise mit
einem Display und einer Tastatur versehen, damit der Benutzer die MS
benutzen kann. Die Software der MS, auch die Software, die den Einsatz
von GPRS ermöglicht,
ist typisch im ROM gespeichert. Aufgrund der Software steuert der
Prozessor MPU den Betrieb der MS, wie den Einsatz von RF, die Anzeige
von Meldungen auf der UI und das Lesen von Eingaben, die von der
UI empfangen werden. Die RLC/MAC Schicht in der MS wird durch die
MPU zusammen mit der drahtlosen Terminalsoftware und dem MEM implementiert.
Die MPU benutzt das RAM als temporären Pufferspeicher, wenn Daten
verarbeitet werden.
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6 veranschaulicht
in vereinfachter Weise wichtige Teile eines Basisstationssubsystems BSS,
welches das erfindungsgemäße Verfahren
implementiert, hauptsächlich
mit Bezug auf Uplink Paketfunkübertragung.
Das BSS umfasst Basissendeempfangsstationen BTS und einen Basisstationscontroller
BSC, der sie steuert. Eine Basissendeempfangsstation BTS umfasst
Senderempfänger
TX/RX, einen Multiplexer MUX und eine Steuereinheit CTRL, die den
Betrieb der Sendeempfänger
und des Multiplexers steuert. Von den Sendeempfängern TX/RX der BTS verläuft eine
Verbindung zu einer Antenneneinheit ANT, über welche die Funkverbindung
zu einer MS implementiert wird. Durch den Multiplexer werden die
von mehreren Sendeempfängern
TX/RX benutzten Verkehrs- und Steuerkanäle auf einer einzigen Übertragungslink
positioniert, die die BTS und den BSC miteinander verbindet.
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Der
BSC umfasst ein Verbindungsfeld 30 und eine Steuereinheit
CTRL2. Das Verbindungsfeld 30 wird unter anderen zum Anschluss
von Signalisierungsschaltungen und zum Anschluss von Sprache und
Daten an ein öffentliches
Telefonnetz (PSTN) oder ein paketvermitteltes Netzwerk benutzt.
Weiterhin umfasst der BSC eine Paketsteuereinheit PCU, die unter
anderem verantwortlich für
die Kanalzugriffssteuerung und für
Funkkanalmanagementoperationen ist. Die RLC/MAC Schicht des Netzwerks wird
von der PCU implementiert, weshalb die nach der Erfindung benötigten Programmänderungen
in der PCU durchgeführt
werden.
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Des
Weiteren ist der erfindungsgemäße Entscheidungsprozess
im Flussdiagramm von 7 veranschaulicht. Als erstes
sendet ein drahtloses Terminal einem Netzwerk eine spezifische Meldung zur
Zuweisung von Funkressourcen für
einen Echtzeitdienst (Block 40). Das Netzwerk empfängt diese Meldung
(41) und identifiziert sie als Funkressourcenanforderung
für einen
Echtzeitdienst aufgrund des Bitmusters der spezifischen Meldung
(42), wonach das Netzwerk typisch an das drahtlose Terminal eine
Uplink Zuweisungsmeldung überträgt, wobei das
Netzwerk dem drahtlosen Terminal, das für die MS eine offene TBF Verbindung
(43) einrichtet, Funkressourcen zuweist. Als RLC Modus
der Verbindung setzt das Netzwerk den unbestätigten RLC Modus (44).
Auf diese Weise wird die von den Echtzeitdiensten geforderte kurze
Verzögerung
erzielt.
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Die
wichtigen Teile der vorliegenden Erfindung eignen sich auch zum
Einsatz in EDLE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) und besonders
in dem auf EDGE basierenden EGPRS (Enhanced GPRS). EGPRS ist der
Dienst, der auf GPRS aufbaut. Die Erfindung kann also in Zukunft
in UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) eingesetzt
werden.
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Diese
Druckschrift beschreibt die Implementierung und die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen. Ein Fachmann wird
erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in den obigen
Ausführungsformen
angegebenen Details beschränkt
ist, und dass die Erfindung auch in anderer Form, ohne von den Merkmalen
der Erfindung abzuweichen, implementiert werden kann. Die obigen
angegebenen Ausführungsformen
sind als veranschaulichend, nicht einschränkend zu verstehen. Somit sind
die Möglichkeiten
zur Implementierung und zum Einsatz der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt. Folglich
fallen die verschiedenen Optionen zur Implementierung der Erfindung,
wie durch die Ansprüche
festgelegt, einschließlich
der äquivalenten
Implementierungen in den Geltungsbereich der Erfindung.