DE102006018920A1

DE102006018920A1 - Verfahren zum Betrieb eines Funkkommunikationssystems und entsprechend eingerichtetes Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE102006018920A1
Application number: DE102006018920A
Authority: DE
Inventors: Daniel Bültmann; Matthias Lott; Eliman Bushra Mohyeldin; Egon Dr. Schulz; Matthias Siebert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Funkkommunikationssystems, bei dem von im Funkkommunikationssystem befindlichen Funkstationen (MT) Funkparameter für Verbindungen zwischen mobilen Funkstationen (MT) und Zugangspunkten (BS, mMHNs, AP), sowie Ortskoordinaten der mobilen Funkstationen gemessen, gemeinsam gespeichert und/oder abgerufen werden. Zudem unterhält eine vorgegebene Mobilstation (MT) eine Verbindung zu einem ersten Zugangspunkt (BS) und befindet sich an einem den ersten Zugangspunkt bekannten Ort. Zusätzlich werden Wahrscheinlichkeitsparameter über eine mögliche, erfolgreiche Übergabe der Verbindung an einen zweiten Zugangspunkt (mMHNs) gespeichert und/oder abgerufen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ein Funkkommunikationssystem sowie deren Einheiten z. B. einer Ermittlungseinheit, einer Speichereinheit und einer Entscheidungseinheit mit entsprechenden Mitteln eingerichtet.

Description

Funkkommunikationssysteme dienen der Übertragung von Informationen, Sprache oder Daten, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen einer sendenden und einer empfangenden Funkstation. Verschiedene Teilnehmer werden dabei durch unterschiedliche physikalische Kanäle, in die die Funkschnittstelle organisiert ist, unterschieden. Abhängig von dem verwendeten Zugriffsverfahren kann ein physikalischer Kanal durch einen schmalbandigen Frequenzbereich, einen Zeitschlitz und/oder einen Spreizcode gebildet werden. Die derzeit untersuchten und aussichtsreichsten Kandidaten für zellulare Mobilfunksysteme auf Basis von GSM, GPRS, EDGE und UMTS, sowie drahtlose lokale Netze (Wireless Local Area Networks WLANs) wie zum Beispiel IEEE802.11 und HIPERLAN/2 und Satellitensysteme und Verteildienstsysteme (Broadcastsysteme), wie zum Beispiel Satellite-UMTS (UMTS-S), DAB und DVB-S/T unterscheiden sich unter anderem durch das angewandte Zugriffsverfahren. Das Zugriffsverfahren beeinflusst die Eigenschaften der Datenübertragung, wie zum Beispiel Datenrate und Reichweite.
In zukünftigen Mobilfunksystemen ist davon auszugehen, dass verschiedene Zugriffsverfahren parallel angewandt werden, um jedem Mobilfunkteilnehmer für die von ihm gewünschte Datenübertragung optimale Übertragungseigenschaften bereitstellen zu können.
Ein gemeinsames Merkmal der oben aufgeführten Mobilfunksysteme ist, dass sie Zugangspunkte aufweisen, von denen über die Funkschnittstelle eine Funkverbindung zu mobilen Funkstationen aufgebaut werden kann. Diese Zugangspunkte, die als Sende/Empfangseinheiten ausgebildet sind, werden bei GSM, GPRS, EDGE als Basisstationen, bei UMTS als NodeB und in drahtlosen lokalen Netzen als Zugangspunkt beziehungsweise Access Point bezeichnet. In zellularen Mobilfunksystemen sind mehrere Zugangspunkte mit einer Funknetzsteuerung verbunden, die die Verwaltung der funktechnischen Ressourcen der angeschlossenen festen Funkstationen vornimmt. Die Funknetzsteuerung wird bei GSM, GPRS und EDGE als Basisstationssteuerung, bei UMTS als Radio Network Controller RNC und in WLAN nach dem Standard HIPERLAN/2 als Zugangspunktsteuerung (Access Point Controler). In der Regel existieren in WLAN keine Funknetzsteuerungen, welche die Verwaltung der Funkressourcen vornimmt. Nach dem Standard 8021.11 suchen sich die Zugangspunkte selbständig eine freie Frequenz und nutzen diese für die Datenkommunikation. Die Funkzugangssteuerung in zellularen Mobilfunksystemen ist mit einem Vermittlungsknoten verbunden, der bei GSM, GPRS, EDGE und UMTS als Mobilvermittlungsstelle bezeichnet wird. Die Vermittlungsknoten sind untereinander vernetzt und sind Teil des Festnetzes. Zugangspunkte eines WLAN sind in der Regel direkt mit dem Festnetz verbunden. Bei dem Festnetz kann es sich auch um das Internet oder ein drahtgebundenes Zugangsnetz handeln, welches über ein entsprechendes Gateway einen Zugang zum Internet realisiert.
Ein Gebiet, das von einem Funkkommunikationssystem abgedeckt wird, wird in einzelne Funkzonen, die auch als Zellen bezeichnet werden, aufgeteilt. Eine Zelle wird dabei von einem der Zugangspunkte bedient, über die Funkverbindungen von mobilen Funkstationen, die sich in dieser Zelle aufhalten, aufgebaut werden. Unterschiedlichen Funkverbindungen werden dabei unterschiedliche physikalische Kanäle zugewiesen.
Bewegt sich eine mobile Funkstation aus dem Gebiet einer Zelle in das einer anderen Zelle, so muss bei laufender Funkverbindung eine Übergabeprozedur (auch Handover oder Handoff genannt) erfolgen, bei der die aktive Funkverbindung von einem Zugangspunkt zu einem anderen Zugangspunkt übergeben wird, wobei die Funkverbindung auch über die Zellgrenzen hinweg aufrechterhalten wird.
Bei der Entwicklung zukünftiger Funkkommunikationssysteme, auch so genannte „Systems beyond 3G" (B3G) Mobilfunksysteme genannt, ist davon auszugehen, dass die Integration unterschiedlicher Mobilfunksysteme eine wichtige Rolle einnehmen wird. Ein besonderes Augenmerk gilt daher allen Maßnahmen, welche Systemkooperation und -integration unterstützen. Die Aufrechterhaltung bzw. Übergabe einer Kommunikationsverbindung wird gemeinhin auch als „Handover" bezeichnet. „Horizontaler Handover" (HHO) bezeichnet dabei eine (Gesprächs-)Übergabe innerhalb eines Systems, während das Weiterreichen einer Verbindung zwischen verschiedenartig ausgeprägten Systemen als „Vertikaler Handover" (VHO) bezeichnet wird. Die Unterstützung des eben genannten vertikalen Handovers ist somit von speziellem Interesse im Hinblick auf Systemintegration und B3G.
Bei der Entwicklung zukünftiger, integrierter Systeme B3G ist davon auszugehen, dass eine so genannte Multihop-Kommunikation ein wesentlicher Bestandteil zur großflächigen Versorgung mobiler Teilnehmer mit hohen Datenraten sein wird. Der durch Multihop zusätzlich erschlossene Versorgungsbereich eines WLAN-Zugangspunkts (Access Point = AP) wird im Folgenden mit „erweiterter Versorgungsbereich" bezeichnet.
Von besonderem Interesse dabei ist, welche Maßnahmen einen möglichst schnellen vertikalen Handover ermöglichen, insbesondere in einem Umfeld, indem eine direkte Anbindung an das Zielsystem nicht möglich ist (außerhalb der Funkreichweite), sondern die Anbindung über eine Multihop-Verbindung erfolgt. Dabei ist grundsätzlich zu unterscheiden zwischen Multihop-Verbindungen, die über stationäre Zugangs- bzw. Kommunikationspunkte und/oder Relais-Knoten (MHN) eingerichtet werden und Verbindungen die über mobile Zugangs- bzw. Kommunikationspunkte und/oder Relais-Knoten (mMHN) eingerichtet werden. Insbesondere bei der Verwendung von mobilen Relais-Knoten sind spezielle Maßnahmen nötig, um effizient das Problem der Existenzbestimmung eines weiteren Funkkommunikationssystems zu lösen.
Zentral organisierte WLAN-Systeme wie HIPERLAN/2 (H/2) verfügen hier über die Möglichkeit, entsprechende Kennungen auszusenden, um die Existenz eines alternativen Funkkommunikationssystems kenntlich zu machen. So ist ein auf Weiterleiten im Zeitbereich basierendes Relaiskonzept für H/2 möglich. Eine Funkstation mit entsprechender Relaisfunktionalität stellt sich dabei gegenüber dem zentralen Zugangspunkt als normale Station dar, wohingegen es für Funkstationen im erweiterten Versorgungsbereich seinerseits als Zugangspunkt auftritt.
Dezentral organisierte WLAN-Systeme wie 802.11 unterstützen keinerlei derartige Funktionalität. Somit ist es nicht möglich, eine effiziente Multihop-Unterstützung zu realisieren. Zwar besteht prinzipiell die Möglichkeit, dass einzelne Kommunikationspunkte Daten empfangen und diese später weiterleiten, allerdings muss dies durch höhere OSI-Schichten bewerkstelligt und gesteuert werden. Schnelles und effizientes Weiterleiten unterhalb der OSI-Schicht 3 wird aktuell nicht unterstützt.
In DE 102 28 751 C1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Funkkommunikationssystems und entsprechend eingerichtetes Funkkommunikationssystem bekannt. Dabei wird eine systemübergreifend verfügbare Funkfelddatenbank aufgebaut, basierend auf ortsbezogenen Messdaten der Funkstationen der jeweils angeschlossenen Teilfunkkommunikationssysteme. Auf Basis dieser Idee wurde in M. Lott, M. Siebert, D. Bültmann, E. Schulz: „Netzoptimierung durch Verwendung ortsbezogener Messreporte", 20.10.2005, IPCOM000127694D, http://priorart.ip.com ein Verfahren zur Bestimmung des Versorgungsbereiches in einem Multihop-System vorgeschlagen. Hierbei wurden insbesondere feste Kommunikationspunkte, nicht aber mobile Kommunikationspunkte berücksichtigt. Der Inhalt der Datenbank basiert auf orts-/positionsbezogenen Messdaten, die im Rahmen einer (anderen) Multihop-Verbindung verfügbar sind.
Die Übertragung dieser Vorgehensweise auf den erweiterten Versorgungsbereich durch mobile Kommunikationspunkte ist jedoch nicht effizient möglich. Messungen der Ausbreitungsbedingungen zwischen einem mobilen Multihop-Knoten (mMHN) und einer Funkstation (MT) müssten jeweils mit zwei Positionen verknüpft werden, um Aussagekraft zu haben. Eine Messung gibt jeweils Auskunft über die Kanalqualität der Strecke mobiler Kommunikationspunkt mMHN – Funkstation MT. Da beide mobil sind, muss zu jedem Messwert auch die Position des Zugangspunktes (mMHN) und die Position der Funkstation gespeichert werden. Die zu verwaltende Datenmenge würde sich signifikant erhöhen. Insbesondere würde die Komplexität der Suche nach geeigneten Messwerten sich um eine Ordnung erhöhen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationssystems, ein dafür eingerichtetes Funkkommunikationssystem sowie deren Einheiten anzugeben, indem Übergabeprozeduren mit geringem Aufwand durchführbar sind.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, sowie ein Funkkommunikationssystem und deren Einheiten gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
In dem Verfahren zum Betrieb eines Funkkommunikationssystems werden von im Funkkommunikationssystem befindlichen Funkstationen Funkparameter für Verbindungen zwischen mobilen Funkstationen und Zugangspunkten, sowie Ortskoordinaten der mobilen Funkstationen gemessen, gemeinsam gespeichert und/oder abgerufen. Des Weiteren unterhält eine vorgegebene mobile Funkstation eine Verbindung zu einem ersten Zugangspunkt und befindet sich an einem dem ersten Zugangspunkt bekannten Ort. Es werden zusätzlich Wahrscheinlichkeitsparameter über eine mögliche, erfolgreiche Übergabe der Verbindung an einen zweiten Zugangspunkt, der vorzugsweise an dem bekannten Ort verfügbar ist, gespeichert und/oder abgerufen.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren sind ein Funkkommunikationssystem sowie eine Ermittlungseinheit, eine Speichereinheit und eine Entscheidungseinheit ausgebildet.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der zweite Zugangspunkt durch einen mobilen Kommunikationspunkt eines so genannten Multihop-Kommunikationsnetzes repräsentiert. Bei der Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsparameter wird in vorteilhafter Weise die Position, die Häufigkeit der Position und die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des zweiten Zugangspunkts berücksichtigt.
Zweckmäßigerweise wird nach Durchführung einer Übergabeprozedur der Erfolg oder Misserfolg der Übergabeprozedur hinsichtlich des zweiten Zugangspunkts gespeichert und bei der Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsparameter berücksichtigt.
Für den Fall, dass eine Funkstation nach einer Übergabeprozedur über einen mobilen Kommunikationspunkt in einem weiteren Funkkommunikationsnetz angebunden sein wird, ist es notwendig, die Existenz des weiteren Funkkommunikationsnetzes am Ort der Funkstation anhand von grundlegenden Kriterien zu bestimmen. Ein grundlegendes Kriterium ist, die Distanz von einer Funkstation zu einem zugehörigen mobilen Kommunikationspunkt (mMHN) heranzuziehen. Dies ist durch den negativ exponentiellen Zusammenhang zwischen Distanz und Pfadverlust auf dem Funkkanal gegeben.
Es sind weitere Kriterien zu berücksichtigen, die im Folgenden erläutert werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Funkkommunikationssystem, das unterschiedliche Zugriffsverfahren unterstützt, sowie die Auswirkung der Topografie des Funkkommunikationssystems auf die Funkausbreitung,
2 ein Ausführungsbeispiel, zeigend einen vertikalen Handover in einem Multihop-System mit mobilen Kommunikationspunkten (mMHN).
Ein Funkkommunikationssystem gemäß der 1 und 2 umfasst erste Zugangspunkte BS, die als Basisstationen, z.B. gemäß des GSM- bzw. UMTS-Standards arbeiten. Zwischen dem ersten festen Zugangspunkt BS und einer mobilen Funkstation MT kann eine Funkverbindung bestehen. Des Weiteren können Funkverbindungen zwischen einer mobilen Funkstation MT und mobilen Kommunikationspunkten mMHNs aufgebaut werden. Die mobilen Kommunikationspunkte mMHNs stehen wiederum in Funkverbindung mit einem festen Zugangspunkt AP. Sowohl der feste Zugangspunkt BS als auch der feste Zugangspunkt AP stehen in Verbindung mit einer zentralen verteilten Datenbank DB, die auch als eHIS-System bezeichnet wird. In dieser Datenbank DB können Funkparameter, zugehörige Ortskoordinaten von unterschiedlichen Orten des Funkkommunikationssystems sowie Wahrscheinlichkeitsparameter für einen Übergabeerfolg gespeichert sein. Entsprechend können die Entscheidungen für die Übergabeprozedur dezentral beispielsweise in den mobilen Funkstationen getroffen werden. In diesem Fall müssen die für die Übergabeentscheidung jeweils erforderlichen Funkparameter, Ortskoordinaten sowie Wahrscheinlichkeitsparameter an die jeweilige Entscheidungseinheit übertragen werden. Des Weiteren ist sowohl in 1 als auch in 2 der jeweilige Funkversorgungsbereich durch gestrichelte Kreise bzw. Linien gekennzeichnet.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist nun nicht nur die Distanz von einer mobilen Funkstation zu einem zugehörigen mobilen Kommunikationspunkt zu berücksichtigen, sondern auch die Ausbreitungsbedingungen, die stark von der Topografie der Umgebung abhängen und somit der negativ exponentielle Zusammen hang zwischen Distanz und Pfadverlust auf einem Funkkanal nicht mehr ohne weiteres anwendbar ist. Dies ist in 1 dargestellt.
In einem weiteren Schritt wird eine Abschätzung der Topografie in einer Handover-Entscheidung miteinbezogen. Dazu wird erfindungsgemäß der Erfolg und Misserfolg eines Handovers mit der Position der mobilen Funkstation assoziiert und diese Information in einer Datenbank DB gespeichert.
Dieses Vorgehen hat zur Folge, dass für jeden Ort eine Wahrscheinlichkeit für den Erfolg eines Handovers vorliegt. In Kombination mit der Wahl eines Schwellenwertes für die HO-Erfolgsquote und die aktuelle Position der Funkstationen MT kann daraus ein so genannter Trigger abgeleitet werden, der mit in die Entscheidung für einen HO einbezogen werden kann. Zusätzlich existiert in der Datenbank noch die Information über die Häufigkeit bestimmter mobiler Kommunikationspunkte mMHN Positionen. Eine Handover-Entscheidung wird danach

a) auf Basis der Distanz zu einem mobilen Kommunikationspunkt mMHN,
b) auf Basis der Wahrscheinlichkeit eines HO-Erfolges, und
c) auf Basis der momentanen Aufenthaltswahrscheinlichkeit der mobilen Kommunikationspunkte mMHN getroffen.

Exemplarisch ist in 1 ein UMTS-WLAN-Kooperations-Szenario dargestellt. Ein Access Point bzw. Zugangspunkt AP ist z.B. in der Mitte eines Häuserblocks platziert. Die Bereiche der Funkversorgung sind markiert und die maximale Reichweite (bestimmt durch die Sensitivität im Empfänger) ist durch einen gestrichelten Kreis bzw. Linie angedeutet. Dies markiert die maximale theoretische Reichweite, die mit diesem System erreicht werden kann. Ist die Distanz zwischen Funkstation MT und Zugangspunkt AP größer als diese Reichweite, so ist unter keinen Umständen eine Verbindung möglich.
Beide Funksysteme sind an die Datenbank DB angeschlossen, welche – wie in DE 102 28 751 C1 und M. Lott, M. Siebert, D.
Bültmann, E. Schulz: „Netzoptimierung durch Verwendung ortsbezogener Messreporte", 20.10.2005, IPCOM000127694D, http://priorart.ip.com beschrieben – ortsbezogene Messdaten, die Teilnehmer in ihrem aktuellen Funkkommunikationssystem aufnehmen, sammelt und speichert. Die Distanz zwischen zwei Teilnehmern kann durch die Datenbank DB netzseitig bestimmt werden, indem für alle Teilnehmer und mobilen Kommunikationspunkte mMHNs fortlaufend die Position bestimmt wird, auf vergangene Positionsdaten zurückgegriffen wird und ggf. eine Bewegungsprädiktion vorgenommen wird.
Betrachtet man einen mobilen Teilnehmer mit einer Funkstation MT, der momentan eine aktive UMTS-Verbindung hat, so ist für diesen Teilnehmer zu überprüfen, ob eine Versorgung durch das WLAN-System möglich wäre. Dabei ist zu prüfen, ob sich die Funkstation MT im Bereich des Zugangspunkts AP oder im erweiterten Versorgungsbereich befindet.
Dazu muss eine Liste der möglichen mobilen Multihop-Knoten mMHNs bestimmt werden, die prinzipiell die Versorgung übernehmen könnten (candidate set). Dies ist in 1 für zwei mobile Kommunikationspunkte mMHNs dargestellt. Es werden alle mobilen Kommunikationspunkte mMHNs in das "candidate set" aufgenommen, deren Distanz zur Funkstation MT kleiner als die maximale Reichweite des Systems ist. Aufgrund der Distanzbestimmung sind beide mobilen Kommunikationspunkte mMHNs prinzipiell in der Lage, die Funkversorgung für die Funkstation MT zu übernehmen, bezieht man jedoch die Topographie mit ein, sieht man, dass nur der linke Kommunikationspunkt MHN wirklich in der Lage ist, die Funkstation MT zu versorgen.
Erschwerend kommt hinzu, dass in der Regel keine Information zur Topografie vorliegt bzw. diese aus Komplexitätsgründen auch gar nicht berücksichtigt werden soll.
Erfindungsgemäß wird eine Abschätzung der Topografie mit in die Handover-Entscheidung einbezogen. Im Folgenden wird dazu das Verfahren beschrieben, das Erfolg und Misserfolg eines Handovers mit der Position der Funkstation assoziiert und in der Datenbank DB speichert. Schritte 1 bis 3 beschreiben dabei zunächst die Initialisierung der Datenbank, wobei die Schritte 4 bis 7 den Ablauf beschreiben, der im laufenden System durchzuführen ist, nachdem die Datenbank einmal initialisiert wurde.

1. Es werden zunächst Entscheidungen für einen Handover allein basierend auf der Distanz getroffen. Eine Liste möglicher mobiler Kommunikationspunkte mMHNs wird erstellt, indem die Distanz mobiler Kommunikationspunkt mMHN – Funkstation MT mit der maximalen Reichweite verglichen wird. Es wird derjenige mobile Kommunikationspunkt mMHN als Ziel eines Handovers ausgewählt, der der Funkstation MT am nächsten ist.
2. Der Funkstation MT wird dann über die bestehende Funkverbindung ein Handover-Vorschlag von der Datenbank DB übermittelt und die Funkstation MT verlässt das aktuelle System und versucht einen Handover zum komplementären System. Dabei wird eine Nachricht an die Datenbank DB gesendet, die den Erfolg oder Misserfolg zusammen mit der aktuellen Position meldet. Dies geschieht nach einem erfolgreichen Handover über das Zielsystem, bei einem missglückten Versuch über das Ausgangssystem, nachdem sich die Funkstation MT dort wieder angemeldet hat.
3. Die Information über einen erfolgreichen oder misslungenen Handover wird von der Datenbank DB zusammen mit der aktuellen Position der Funkstation MT zur späteren Auswertung gespeichert.
4. Ist eine ausreichende Anzahl an Handovers durchgeführt worden (dies kann im laufenden Betrieb des Systems geschehen), so kann aus den gespeicherten Daten eine Karte generiert werden, die für jeden Ort die Wahrscheinlichkeit eines misslungenen Handovers angibt.
5. Durch die Wahl eines Schwellenwertes für die Handover-Erfolgsquote und die aktuelle Position der Funkstation MT kann daraus ein so genannter Trigger abgeleitet werden, der mit in die Entscheidung einbezogen werden kann. Diese Aussage, ob ein Handover an einer bestimmten Position mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit erfolgreich ist, beinhaltet sowohl Einflüsse der Topografie als auch Informationen über die Häufigkeit bestimmter mobiler Kommunikationspunkte mMHN Positionen.
6. Im weiteren Betrieb werden nun Handover-Entscheidungen nicht mehr nur basierend auf der Distanz getroffen, sondern ein Handover wird nur dann vorgeschlagen, wenn a. mindestens ein mobiler Kommunikationspunkt mMHN aufgrund der Distanzbestimmung in der Lage ist, die Funkstation MT zu versorgen und b. die Wahrscheinlichkeit für einen erfolgreichen Handover an der aktuellen Position oberhalb eines vorab definierten Schwellwerts (z.B. 95 %) liegt.
7. Der Erfolg oder Misserfolg eines Handovers wird weiterhin, wie unter Schritt 2 und 3 beschrieben, protokolliert und ermöglicht die fortlaufende Anpassung der Erfolgswahrscheinlichkeiten an eine sich ändernde Topografie oder an sich ändernde Aufenthaltswahrscheinlichkeiten von mobilen Kommunikationspunkten mMHNs.

Die Grundlage für eine Handover-Entscheidung bilden die ortsbezogenen Messdaten, die von der Datenbank DB verwaltet werden. Eine Speisung der Datenbank erfolgt im so genannten Single-hop-Fall basierend auf positionsbezogenen Messdaten, die im Rahmen einer anderen Verbindung verfügbar sind oder verfügbar waren. Teil dieser Daten sind insbesondere auch Positionsinformationen, die eine entsprechende Funkstation (hier: Funkstation MT in 1) nunmehr selbst bestimmen müsste. Eine Fremdlokalisierung durch das WLAN-System ist nicht möglich. Ist jedoch eine netzseitige Positionierung im UMTS-System möglich, so kann auf eine Selbstlokalisierung verzichtet werden. Der Erfolg oder Misserfolg eines Handovers kann dann jeweils mit der letzten bekannten Position der Funkstation MT verknüpft werden.
Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nicht notwendig, permanent eine Lokalisierung der Funkstation MT vorzunehmen, sei es durch Eigen- oder Fremdpositionierung. Dies ist nur zum Zeitpunkt der Handover-Entscheidung notwendig. Der Erfolg oder Misserfolg des VHO wird dann mit der zuletzt aus dem Ursprungssystem bekannten Position assoziiert. Weiterhin ist davon auszugehen, dass gerade der downward VHO (also zu einem System mit kleinerer Reichweite und höherer Datenrate) zukünftig zu optimieren sein wird und im upward VHO eher davon ausgegangen werden kann, dass das überlagernde System flächendeckend verfügbar ist. Somit spielt die Positionierungsfähigkeit des Zielsystems hier keine Rolle.
2 zeigt ein mögliches Szenario zur Unterstützung eines vertikalen Handovers mit Hilfe des extended Hybrid Information Systems. Hierbei ist ein Kooperationsszenario zwischen einem UMTS und einem 802.11 WLAN-System dargestellt. Eine mobile Funkstation MT ist zunächst mit einem UMTS-System verbunden, welches den Versorgungsbereich des 802.11 WLAN access point (AP) überlagert. Beide Systeme sind an die Datenbank DB angebunden. Durch Positionierung im UMTS-System ist die Position der Funkstation MT bekannt. Durch frühere Anwendung der Schritte 1 bis 3 des vorstehend beschriebenen Verfahrens wurde bereits eine Grenze der 95 % Erfolgsquote eines Handovers gefunden.
Weiterhin sind die Positionen der beiden Kommunikationspunkte MHNs durch eine netzseitige Positionierung durch den Zugangspunkt AP bekannt. Durch Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens ist es der Datenbank DB nun möglich, einen der mobilen Kommunikationspunkte mMHNs auszuwählen und der Funkstation MT über die aktuelle Verbindung zum UMTS-System diesen Handover-Vorschlag zu signalisieren. In diesem Fall wird von der Datenbank DB der linke mobile Kommunikationspunkt mMHN als Ziel eines Handovers ausgewählt. Ist der Handover erfolgreich, wird dies der Datenbank DB zusammen mit der letzten (aus UMTS bekannten) Position über die Verbindung Funkstation MT – mobiler Kommunikationspunkt mMHN – Zugangspunkt AP signalisiert. Bei einem Misserfolg wird dies der Datenbank DB über die UMTS-Verbindung signalisiert. Die Ortung der Funk station MT kann dabei netzseitig durch UMTS geschehen, so dass die Funkstation MT und die Funkschnittstelle nicht belastet werden.
Mit der Signalisierung des VHO werden die zur Synchronisation erforderlichen Informationen übermittelt. Während die Funkstation MT den VHO durchführt, kann die Datenbank DB bereits dem WLAN-Zugangspunkt AP und dem mobilen Kommunikationspunkt mMHN eine Nachricht über den kurz bevorstehenden Neuzugang der Funkstation MT zukommen lassen. Sobald die Funkstation MT nun im System WLAN aktiv ist, kann es über die Multihop-Strecke Funkstation MT – mobiler Kommunikationspunkt mMHN – Zugangspunkt AP seine ursprüngliche Ende-zu-Ende-Kommunikationsverbindung weiterführen.
Im Gegensatz zum in M. Lott, M. Siebert, D. Bültmann, E. Schulz: „Netzoptimierung durch Verwendung ortsbezogener Messreporte", 20.10.2005, IPCOM000127694D, http://priorart.ip.com vorgestellten Verfahren wird erfindungsgemäß explizit auf eine Funkversorgung durch mobile Kommunikationspunkte mMHNs eingegangen. Das Verfahren, welches in M. Lott, M. Siebert, D. Bültmann, E. Schulz: „Netzoptimierung durch Verwendung ortsbezogener Messreporte", 20.10.2005, IPCOM000127694D, http://priorart.ip.com vorgestellt wurde, berücksichtigt zwar mobile Kommunikationspunkte mMHNs zur Versorgung neuer Funkstationen, benötigt zur Handover-Entscheidung aber aktuelle Messwerte von Funkstationen, die im Zielsystem bereits eine Kommunikationsverbindung mit potentiellen mobilen Kommunikationspunkten mMHNs unterhalten und so Informationen liefern, ob eine Funkversorgung möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren, um eine Handover-Entscheidung herbeizuführen, ist ein kognitives Verfahren, welches durch vergangene Entscheidungen lernt und in der Lage ist, sich an neue Umgebungsverhältnisse anzupassen. Es benötigt zur Entscheidungsfindung nur die Position der Funkstation MT und der potentiellen mobilen Kommunikationspunkte mMHNs.
Als Folge des frühzeitigen Intersystem-Wechsels und die Anbindung über Multihop würden besonders Teilnehmer profitieren, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit den Ausleuchtungsbereich eines WLAN Hot Spots durchqueren, da durch den neuen Ansatz im Vergleich zum klassischen Ansatz schon wesentlich eher gewechselt werden kann.
Neben des erwähnten Vorteils der Realisierung eines frühzeitigen vertikalen Handovers bietet die einmal eingerichtete erweiterte Funkfelddatenbank weitere Vorteile. So ist es beispielsweise möglich, proaktives Routing im WLAN zu unterstützen, derart, dass für eine neu eintreffende Funkstation, das via Multihop angebunden werden soll, bereits eine Route bekannt ist. Andererseits kann reaktives Routing unterstützt werden, derart, dass bei Zusammenbrechen der aktuellen Multihop-Strecke, etwa durch Ausfall des Forwarders, schnell eine neue Route berechnet werden kann. Z.B. könnte ein dedizierter „Route-Request" an eine Funkstation gesendet werden, welches sich geografisch zwischen Zugangspunkt AP und Zielstation Funkstation MT befindet. Ein eventuell anstehender Wechsel kann des Weiteren, wie bereits angedeutet, unterstützt werden, derart, dass in dem WLAN-System bereits Ressourcen vorgehalten und eine Route berechnet wurde.
Weiterhin ist zu bemerken, dass durch die permanente überwachung der erfolgreichen und der fehlgeschlagenen Handovers sich der Inhalt der Datenbank DB immer wieder an sich ändernde Umgebungen anpasst. Die Grenze für einen zu 95 %igen erfolgreichen Handover ist nicht fest, sondern kann kontinuierlich an die aktuellen Bedingungen angepasst werden.
Schließlich sei noch erwähnt, dass durch die rechtzeitige Einleitung eines VHO in ein preiswertes WLAN-System auch Vorteile auf Seiten des Netzbetreibers liegen, nämlich dann, wenn der Abgang von Funkstationen zu einem WLAN neue Kapazitäten im eigenen System freimacht, so dass andere/neue Nutzer besser bedient werden können.
Mobile Kommunikationspunkte mMHNs müssen der eintretenden Funkstation bei einer Anbindung über eine Multihop-Strecke die Möglichkeit zur Assoziierung geben. Dies wird in 802.11 durch sog. Probe Requests und Responses realisiert. Die eintretende Funkstation sendet dem mobilen Kommunikationspunkt mMHN ein Probe Request und erhält als Antwort eine Probe Response mit benötigter Zellinformation zur Assoziierung. Die Datenbank DB ermöglicht es der eintretenden Funkstation, nur dann Probe Requests zu senden, wenn auch ein mobiler Kommunikationspunkt mMHN verfügbar ist (Vermeidung von aktivem Scanning) und die Assoziierung kann erheblich beschleunigt werden, indem die Datenbank DB vor dem Handover schon den verwendeten Funkkanal mitteilt. Somit wird das sequentielle Absuchen der einzelnen Funkkanäle vermieden.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Funkkommunikationssystems, – bei dem von im Funkkommunikationssystem befindlichen Funkstationen (MT) Funkparameter für Verbindungen zwischen mobilen Funkstationen (MT) und Zugangspunkten (BS, mMHNs, AP), sowie Ortskoordinaten der mobilen Funkstationen gemessen, gemeinsam gespeichert und/oder abgerufen werden, – bei dem eine vorgegebene mobile Funkstation (MT) eine Verbindung zu einem ersten Zugangspunkt (BS, mMHN, AP) unterhält und sich an einem dem ersten Zugangspunkt bekannten Ort befindet, dadurch gekennzeichnet, – dass zusätzlich Wahrscheinlichkeitsparameter über eine mögliche, erfolgreiche Übergabe der Verbindung an einen zweiten Zugangspunkt (mMHNs) gespeichert und/oder abgerufen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Zugangspunkt an dem bekannten Ort verfügbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, – bei dem eine Entscheidungseinheit die Funkparameter, Ortskoordinaten und Wahrscheinlichkeitsparameter für die vorgegebene mobile Funkstation (MT) abruft, – bei dem in der Entscheidungseinheit für die vorgegebene mobile Funkstation (MT) auf der Basis der abgerufenen Funkparameter, Ortskoordinaten und Wahrscheinlichkeitsparameter eine Entscheidung zur Durchführung einer Übergabeprozedur der Verbindung von dem ersten Zugangspunkt (BS, mMHN, AP) zu dem zweiten Zugangspunkt (mMHNs) getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Entscheidung zur Durchführung einer Übergabeprozedur in Abhängigkeit von einer Überschreitung eines vorbestimmten Wertes eines Wahrscheinlichkeitsparameters getroffen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Zugangspunkt (mMHNs) durch einen mobilen Kommunikationspunkt eines so genannten Multihop-Kommunikationsnetzes repräsentiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem bei Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsparameter die Position, die Häufigkeit der Position und die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des zweiten Zugangspunkts berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem nach Durchführung einer Übergabeprozedur der Erfolg oder Misserfolg der Übergabeprozedur hinsichtlich des zweiten Zugangspunkts (mMHNs) gespeichert wird und bei der Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsparameter berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem das Funkkommunikationssystem Zugangspunkte (BS, AP, mMHNs), die nach unterschiedlichen Zugriffsverfahren arbeiten, umfasst, – bei dem sich der erste Zugangspunkt (BS, mMHN, AP) und der zweite Zugangspunkt (mMHNs) bezüglich des von ihnen verwendeten Zugriffsverfahren unterscheiden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem die gemessenen Funkparameter und ermittelten Wahrscheinlichkeitsparameter an eine Entscheidungseinheit übertragen werden, in der die Entscheidung zur Durchführung der Übergabeprozedur der Verbindung von dem ersten Zugangspunkt zum zweiten Zugangspunkt getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, – bei dem das Funkkommunikationssystem Zugangspunkte (BS, AP, mMHNs), die mit einem TDMA-Zugriffsverfahren, einem FDMA-Zugriffsverfahren, einem OFDMA-Zugriffsverfahren, einem SDMA-Zugriffsverfahren und/oder einem CDMA-Zugriffsverfahren und/oder einer beliebigen Kombination dieser Zugriffsverfahren betrieben werden, aufweist.
Funkkommunikationssystem – mit mehreren Zugangspunkten (BS, AP, mMHNs), von denen Verbindungen zu mobilen Funkstationen aufgebaut werden können, – mit Messeinrichtungen zur Messung von Funkparametern für Verbindungen zwischen mobilen Funkstationen (MT) und Zugangspunkten (BS, AS, mMHNs) und zur Messung der Ortskoordinaten der mobilen Funkstationen (MT), – mit einer vorgegebenen mobilen Funkstation, die eine Verbindung zu einem ersten Zugangspunkt (BS, mMHN, AP) unterhält und sich an einem dem ersten Zugangspunkt bekannten Ort befindet, gekennzeichnet durch – eine Ermittlungseinheit von Wahrscheinlichkeitsparametern hinsichtlich einer möglichen, erfolgreichen Übergabe der Verbindung an einen zweiten Zugangspunkt (mMHNs), – eine Speichereinheit (DB), in der die von den Funkstationen gemessenen Funkparameter, die zugehörigen Ortskoordinaten und die Wahrscheinlichkeitsparameter gemeinsam gespeichert werden, – sowie eine Entscheidungseinheit zum Abrufen von für die vorgegebene mobile Funkstation (MT) gespeicherten Funkparametern, Ortskoordinaten und Wahrscheinlichkeitsparameter und auf deren Basis die genannte Entscheidungseinheit eine Entscheidung zur Durchführung einer Übergabeprozedur der Verbindung von dem ersten Zugangspunkt (BS) zu dem zweiten Zugangspunkt (mMHNs) treffen kann.
Ermittlungseinheit in einem Funkkommunikationssystem gemäß einer der vorherigen Ansprüche umfassend Mittel zur Ermittlung von Wahrscheinlichkeitsparametern hinsichtlich einer möglichen, erfolgreichen Übergabe einer Verbindung, die eine vorgegebene Funkstation (MT) zu einem ersten Zugangspunkt (BS) unterhält, an einen zweiten Zugangspunkt (mMHNs).
Speichereinheit (DB) in einem Funkkommunikationssystem gemäß einer der vorherigen Ansprüche umfassend Mittel zum Speichern von Wahrscheinlichkeitsparametern hinsichtlich einer möglichen, erfolgreichen Übergabe einer Verbindung, die eine vorgegebene Funkstation (MT) zu einem ersten Zugangspunkt (BS) unterhält, an einen zweiten, an einem dem ersten Zugangspunkt bekannten Ort verfügbaren Zugangspunkt (mMHNs).
Entscheidungseinheit in einem Funkkommunikationssystem gemäß einer der vorherigen Ansprüche, umfassend – Mittel zum Abrufen von für eine vorgegebene mobile Funkstation (MT) gespeicherten Funkparametern, Ortskoordinaten und Wahrscheinlichkeitsparameter und – Mitteln zur Entscheidung zur Durchführung einer Übergabeprozedur einer Verbindung von einem ersten Zugangspunkt (BS) zu einem zweiten Zugangspunkt (mMHNs) auf der Basis der genannten Funkparametern, Ortskoordinaten und Wahrscheinlichkeitsparameter.
Funkkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem der zweite Zugangspunkt (mMHNs) durch einen mobilen Kommunikationspunkt eines so genannten Multihop-Kommunikationsnetzes repräsentiert ist.
Funkkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem Zugangspunkte (BS, mMHNs, AP) vorgesehen sind, die unterschiedliche Zugriffsverfahren unterstützen.