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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Entsprechend
dem erfindungsgemäßen Verfahren
sind ein Funkkommunikationssystem sowie eine Ermittlungseinheit,
eine Speichereinheit und eine Entscheidungseinheit ausgebildet.
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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.
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Zweckmäßigerweise
wird nach Durchführung
einer Übergabeprozedur
der Erfolg oder Misserfolg der Übergabeprozedur
hinsichtlich des zweiten Zugangspunkts gespeichert und bei der Ermittlung der
Wahrscheinlichkeitsparameter berücksichtigt.
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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.
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Es
sind weitere Kriterien zu berücksichtigen, die
im Folgenden erläutert
werden.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den
Figuren dargestellt ist, näher
erläutert.
Dabei zeigen:
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1 ein
Funkkommunikationssystem, das unterschiedliche Zugriffsverfahren
unterstützt,
sowie die Auswirkung der Topografie des Funkkommunikationssystems
auf die Funkausbreitung,
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2 ein
Ausführungsbeispiel,
zeigend einen vertikalen Handover in einem Multihop-System mit mobilen
Kommunikationspunkten (mMHN).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beide
Funksysteme sind an die Datenbank DB angeschlossen, welche – wie in
DE 102 28 751 C1 und
M. Lott, M. Siebert, D.
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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.
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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.
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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.
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Erschwerend
kommt hinzu, dass in der Regel keine Information zur Topografie
vorliegt bzw. diese aus Komplexitätsgründen auch gar nicht berücksichtigt
werden soll.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.