-
Verfahren
zur Übertragung
mindestens einer Gruppennachricht, zugehörige Netzwerkkontrolleinheit sowie
Funkkommunikationsgerät
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung mindestens einer
Gruppennachricht gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, zugehörige
Netzwerkkontrolleinheit gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 5 sowie Funkkommunikationsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
6.
-
Bei
der Übertragung
von Daten, egal welcher Art, wird im Mobilfunk zwischen zwei Übertragungsrichtungen
unterschieden. Allgemein wird die Daten-Übertragung von der i.A. ortsfesten
Basisstation zu den Mobilfunkstationen als Übertragung in Downlink-Richtung
bezeichnet, bei der Datenübertragung
in der Gegenrichtung von einer Mobilfunkstation zu der Basisstation
spricht man von Übertragung
in Uplink-Richtung.
-
Bei
vielen in modernen Mobilfunksystemen angebotenen Diensten und Anwendungen,
wie beispielsweise News-Groups, Video-Konferenzen, Video-On-Demand,
verteile Anwendungen usw., besteht die Notwendigkeit, Nachrichten
nicht nur zu einem, sondern zu zwei und mehreren Mobilfunkteilnehmern
zu übertragen.
-
Prinzipiell
ist es möglich,
hierzu bei der Übertragung
der Nachrichten zu den verschiedenen Teilnehmern jedem Empfänger eine
Kopie der Daten zuzusenden. Diese Technik ist zwar einfach zu implementieren, sie
benötigt
jedoch, insbesondere für
große
Gruppen, eine sehr hohe Bandbreite, da Nachricht über eine
Anzahl N von Einzelverbindungen (Unicast-Verbindungen) übertragen
und dabei mehrfach über
gemeinsame Verbindungswege gesendet wird, wobei mit N die Anzahl
der Empfänger
der Nachricht bestimmt ist.
-
Daher
kommt in modernen Mobilfunksystemen eine sogenannte Punkt-zu-Mehrpunkt Übertragung (Multicast-Übertragung)
zum Einsatz, welche sich dadurch auszeichnet, dass verschiedene
Teilnehmer, denen dieselbe Nachricht übermittelt werden soll, zu
einer Gruppe (Multicast-Gruppe) zusammengefasst, wobei dieser Gruppe
eine Adresse (Multicast-Adresse) zugeordnet wird, so dass zu übertragende
Daten nur einmal an diese Multicast-Adresse gerichtet und im Idealfall
nur einmal über
gemeinsame Verbindungswege vom Sender zu den Empfängern gesendet
werden. Der Sender muss nicht notwendigerweise Kenntnis über die
Anzahl der sich hinter der Multicast Adresse verbergenden Empfänger haben.
Um Nachrichten einer bestimmten Multicast Gruppe empfangen zu können, muss
sich ein Teilnehmer lediglich zu dieser Multicast-Gruppe einschreiben.
-
Ein
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ausgebildetes Ver- fahren ist aus dem Dokument WO 00/51373
bekannt.
-
Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es die Versendung und
dem Empfang von Multicast-Nachrichten in einem Mobilfunknetz, insbesondere
einem solchen der sog. dritten Generation zu ermöglichen und/oder zu verbessern.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 ausgehend von
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale,
das Funkkommunikationsgerät
ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 4 durch dessen kennzeichnenden
Merkmale sowie die Netzwerkkontrolleinheit ausgehend vom Oberbegriff
des Anspruchs 5 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Übertragung
von mindestens einer Gruppennachricht an mindestens eine Gruppe
von ein oder mehreren Funkkommunikationsgeräten in mindestens einem durch
eine Netzwerkkontrolleinheit, insbesondere Basisstation, bereitgestellten
Funkversorgungsbereich eines, insbesondere nach dem UMTS-Standard
funktionierenden, Funkkommu nikationsnetzwerks unter Nutzung mindestens
eines während
mindestens eines Zeitintervalls von mindestens einem Transportkanal übertragenen
zu einem, insbesondere als CCTrCH aus gestalten, ersten Multiplexkanal
verknüpften
Satz von Daten, wobei erlaubte Datensätze durch eine erste Kennzeichnung
bestimmt sind, die durch einen ersten Indikator identifizierbar
ist, und wobei bei Übertragung
von weiteren Nachrichten auf mindestens einem zweiten Multiplexkanal
der erste Indikator derart modifiziert wird, dass die erste Kennzeichnung
und zugleich mindestens eine zweite Kennzeichnung identifizierbar
ist, erfolgt die besagte Modifikation derart, dass ein durch den
ersten Indikator genutzter Speicherbereich in ein erstes Feld und
mindestens ein zweites Feld derart geteilt werden, dass durch das
erste Feld die erste Kennzeichnung und das zweite Feld die zweite
Kennzeichnung identifizierbar ist.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Danach
wird vorzugsweise der Indikator auf einem dedizierten physikalischen,
insbesondere dem "Dedicated
Physical Control Channel" DPCCH,
Kanal übertragen.
-
Alternativ
kann der Indikator auf einem gemeinsamen physikalischen Kanal übertragen
wird.
-
Die
Aufgabe wird zudem durch das Funkkommunikationsgerät sowie
durch eine Netzwerkkontrolleinheit jeweils durch für die Durchführung des
Verfahrens vorgesehene Mittel gelöst.
-
Der
Vorteil der Erfindung ist, dass somit eine TFCI-Signalisierung für eine bisher
nicht bekannte Zuordnung von einem CCTrCH zu mindestens einer Multicast
Gruppe ermöglicht
wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass hierzu ein schon vorhandenes
Konzept erweitert wird und somit nur ein geringer Aufwand zur Realisierung
benötigt
wird. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass dieses erweiterte Konzept
für zukünftige Neuerungen
noch weiter ausgebaut werden kann, z.B. zu einem 4-fach Split, 5-fach
Split oder allgemein zu einem n-fach Split.
-
Die
Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von
Zeichnungen näher
erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 UMTS
Architektur der unteren Schichten des OSI-Schichtenmodells,
-
2 UMTS
Kanalzuordnung nach dem Stand der Technik,
-
3 Aufteilung
der TFCI-Bits bei Nutzung von zwei Multiplexkanälen,
-
4 Aufteilung
der TFCI-Bits bei Nutzung von drei Multiplexkanälen.
-
Elemente
mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 4 jeweils
mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Zum
leichteren Verständnis
der Problematik wird anhand der 1 im Folgenden
beispielhaft auf einzelne Komponenten der Architektur eines UMTS-Mobilfunknetzes
eingegangen, insbesondere auf die hieraus bekannten unterschiedlichen
Arten von Kanälen,
die als Schnittstelle zwischen verschiedenen gemäß OSI-Referenzmodell vorgesehen
Schichten (Layer) des sog. Protokollstapels genutzt werden.
-
In 1 sind
die Schnittstellen zwischen einer gemäß OSI-Referenzmodell vorgesehenen Verbindungsschicht
(Data Link Layer) LAYER2, die sich in ein Protokoll für eine Medienzugriffskontrolle
(Medium Access Control) MAC sowie ein Protokoll zur Unterstützung einer
Segmentierung und Rücktransport
für Nutz- und
Signalisierungsdaten (Radio Link Control) RLC eingeteilt, und der
Bitübertragungsschicht
(Physikalische Schicht, Physical Layer) LAYER1 dargestellt.
-
Zunächst sei
die Vorgehensweise auf der Netzwerkseite für eine bestimmte aktive Mobilfunkstation
in einer Mobilfunkzelle erläutert.
-
Daten
von verschiedenen Quellen werden auf verschiedenen Logischen Kanälen LogCH
dem Medium Access Controller MAC zugeführt. Im MAC wird dann jeder
Logische Kanal LoGCH auf genau einen Transport Kanal TrCH abgebildet.
Dabei ist es auch möglich,
dass mehr als ein Logischer Kanal LogCH auf ein und den selben Transportkanal
TrCH abgebildet wird. Aus der Darstellung in der 1 ist
dies ebenfalls ableitbar, da dort den dargestellten drei Logischen
Kanälen
LogCH lediglich zwei Transportkanäle TrCH gegenüberstehen
-
Im
Allgemeinen erfolgt das Abbilden der Logischen Kanäle LogCH
auf die Transportkanäle
TrCH durch Multiplexen der Logischen Kanäle, d.h. die Daten von mehreren
Logischen Kanälen
LogCH werden zu einem Transportkanal TrCH zusammengefasst. Dieses
Multiplexen kann jedoch nicht beliebig erfolgen, da Logische Kanäle LogCH,
die auf den gleichen Transportkanal TrCH abgebildet werden, im wesentlichen
gleiche Anforderungen an die Übertragungsqualität, die durch
die sogenannte Dienstgüte
("Quality of Service", QoS) angegeben
ist. Dazu gehören
beispielsweise maximale Bit- bzw. Blockfehlerraten (BER bzw. BLER)
sowie maximale Verzögerungszeiten.
-
In
der Bitübertragungsschicht
LAYER1 werden je Transportkanal TrCH entsprechend der Dienstgüteanforderung
Schritte durchgeführt,
wie beispielsweise ein Anhängen
von sog. CRC-Blöcken,
mit denen auf der Empfängerseite
fehlerhafte Nachrichten erkannt werden, und die Kanalkodierung,
bei der systematisch Redundanz zu den Daten hinzugefügt wird,
um eventuell durch die Funkübertragung
auftretende Fehler korrigieren zu können.
-
Im
Anschluss an die Durchführung
dieser Schritte für
jeden Transportkanal TrCH, werden innerhalb der Bitübertragungsschicht
LAYER1 bestimmte Transportkanäle
TrCH zu einem Coded Composite Transport Channel (CCTrCH) durch Multiplexen
zusammengeführt.
-
Dieser
Coded Composite Transport Channel CCTrCH wird dann wiederum auf
einen oder mehrere physikalische Kanäle PhyCH abgebildet und über eine
gemäß UMTS definierte
Luftschnittstelle übertragen.
-
Die
beschriebene Vorgehensweise wird in jedem Zeitintervall ("Transmission Time
Intervall", TTI) durchgeführt und
hat als eindeutiges Resultat den CCTrCH und die physikalischen Kanäle, über die
die Daten übertragen
werden. Dabei werden bei dedizierten Daten, d.h. Daten, die nur
für eine
bestimmte Mobilfunkstation gedacht sind, nur Logische Kanäle LogCH
und Transportkanäle
TrCH multiplext, die genau dieser einen Mobilfunkstation zugeordnet
sind.
-
Für ein besseres
Verständnis
des im Folgenden Dargelegten, wird an dieser Stelle auf Einzelheiten
im Bezug auf Physikalische Kanäle
PhyCH eingegangen.
-
In
UMTS gibt es für
die Übertragung
von Informationen zwei Arten von Funkkanälen: Dedizierte Kanäle (Dedicated
Channels) und gemeinsame Kanäle
(Common Channels). Bei den dedizierten Kanälen wird eine physikalische
Ressource nur für
die Übertragung
von Daten für
ein bestimmtes Teilnehmergerät
(User Equipment) reserviert. Bei den gemeinsamen Kanälen können Daten übertragen
werden, die für
alle Teilnehmer gedacht sind (z.B. der Primary Common Control Physical
Channel P-CCPCH) oder nur für
einen bestimmten Teilnehmer. Im letzteren Fall muss auf dem gemeinsamen
Kanal oder auf einem anderen assoziierten physikalischen Kanal die
Information übertragen
wer den, für
welchen Teilnehmer die Daten gedacht sind (z.B. eine Mobilfunkstations-ID).
-
Ein
dedizierter Kanal ist der sogenannte "Dedicated Channel", der im FDD-Mode des UMTS-Standards
als Transportkanal TrCH genutzt wird, wobei einer Mobilfunkstation
keiner, einer oder mehrere Transportkanäle TrCH gleichzeitig zugeordnet
werden können.
Ist einer Mobilfunkstation mindestens ein DCH zugeordnet so werden
alle DCHs (ein angehängtes "s" wird hier und im Folgenden zur Pluralbildung
verwendet) exklusiv zu einem CCTrCH verarbeitet, der ebenfalls ausschließlich dieser
einen Mobilfunkstation zugeordnet ist. Im Folgenden wird ein derartiger
CCTrCH zur Unterscheidung mit (Dedicated-) D-CCTrCH bezeichnet werden.
Da DCHs für Übertragungen
mit konstanten Datenraten genutzt werden, wie sie beispielsweise
bei der Telefonie anfallen, wird für den D-CCTrCH immer der gleiche
Physikalische Kanal PhyCH benutzt und somit immer gleich viel Ressourcen
belegt. Dieser Kanal wird als "Dedicated
Physical Data Channel" DPDCH
bezeichnet und wird abwechselnd, d.h. in unterschiedlichen Zeitlagen
(Multiplex) mit einem sogenannten "Dedicated Physical Control Channel" DPCCH gesendet,
wie in einer in 2 dargestellten Burst-Struktur
zu erkennen ist, wobei weitere Details hierzu in [1] zu finden sind.
Die Felder des DPCCH werden senderseitig in der ersten Schicht LAYER1
belegt und empfangsseitig auch nur von der ersten Schicht LAYER1
verarbeitet, d.h. diese Kontrolldaten werden nicht zum MAC weitergeleitet.
-
Der
Empfängerseite,
im Allgemeinen die Mobilfunkstation, muss zu jedem TTI mitgeteilt
werden, welche Anteile die jeweiligen (gemultiplexten) Transportkanäle TrCH
an den Daten auf dem DPDCH haben, d.h. welche sogenannten Transport
Formate der jeweiligen Transportkanäle TrCH vorliegen, um empfangsseitig eine
entsprechende Trennung ("demultiplexen") der Daten zu den
jeweiligen Transport Kanälen
TrCH durchführen
zu können.
Dieses geschieht über
das DPCCH-Feld Transportformatkombinationsanzeiger ("Transport Format
Combination Indicator")
TFCI des dargestellten Bursts. Ein TFCI-Wert hat vor einer zusätzlichen Schutzkodierung
im Normalfall die Länge
von 10 Bits pro 15 Bursts bzw. pro 10 Millisekunden. Eine zuvor
von der Netzwerkseite signalisierte Liste aller möglichen
TFCI-Werte und deren entsprechende Bedeutung könnte wie in Tabelle 1 dargestellt
aussehen. Bei dem Beispiel sollen zwei DCHs zu einem D-CCTrCH zusammengefasst
sein. TFI1 und TFI2 geben
das entsprechende Transport Format der beiden Transportkanäle an.
-
Tabelle
1: Beispielhafte Liste aller möglichen
TFCI-Werte und deren Bedeutung für
DCHs
-
Ein
gemeinsamer Kanal, der im_FDD-Mode des UMTS-Standards als Transportkanal
TrCH Verwendung findet, ist der sogenannte "Downlink Shared Channel" DSCH. Einer Mobilstation
kann keinen, einen oder mehrere Transportkanäle TrCH vom Typ DSCH gleichzeitig
zugeordnet werden. Ein Transportkanal TrCH vom Typ DSCH existiert
allerdings immer nur als Zusatz zu einem schon existierenden Transportkanal
TrCH vom Typ DCH.
-
Ist
einer Mobilfunkstation mindestens ein DSCH zugeordnet, so werden
alle DSCHs dieser Mobilfunkstation ebenfalls exklusiv zu einem CCTrCH
verarbeitet. Im Folgenden wird ein derartiger CCTrCH zur Unterscheidung
mit (Shared-) S-CCTrCH bezeichnet werden. Auch für den S-CCTrCH muss der Empfängerseite
zu jedem TTI mitgeteilt werden, welche Anteile die jeweiligen gemultiplexten
Transportkanäle
TrCH an den Daten auf den zugehörigen
Physikalischen Kanälen
PDSCH ("Physical
Downlink Sha red Channel")
haben, um eine entsprechende Trennung durchführen zu können. Dies geschieht, wie auch
beim D-CCTrCH, über
einen speziell für
den S-CCTrCH und dessen DSCHs zuständigen TFCI.
-
Da
DSCHs im Gegensatz zu den DCHs für
unregelmäßig aufkommende
Daten verwendet werden, kann hier zusätzlich auch die Anzahl verwendeter
Physikalischer Kanäle
PhyCH von TTI zu TTI variieren. Daher müssen für jedes TTI zuvor die verwendeten
Physikalischen Kanäle
PhyCH bekannt gegeben werden. Diese zusätzliche Information wird ebenfalls
mit Hilfe des speziell für
den S-CCTrCH zuständigen
TFCI signalisiert.
-
Demnach
trägt das
TFCI, das für
die DSCHs zuständig
ist, zweierlei Informationen. Eine zuvor von der Netzwerkseite signalisierte
Liste aller möglichen
TFCI-Werte und deren entsprechende Bedeutung könnte wie in Tabelle 2 dargestellt
aussehen. Bei dem Beispiel soll nur ein DSCH zu einem S-CCTrCH zusammengefasst sein.
Ein erstes Transportformat TFI1 gibt das
Transport Format des einen Transportkanals vom Typ DSCH an, und
cx,y soll einen bestimmten Physikalischen
Kanal PDSCH angeben.
-
Tabelle
2: Beispielhafte Liste aller möglichen
TFCI-Werte und deren Bedeutung für
DSCHs
-
Soll
nun ein S-CCTrCH und ein D-CCTrCH übertragen werden, ist die Übertragung
zweier TFCI erforderlich. Dazu wird das TFCI der Länge von
10 Bits, das auf dem DPCCH übertragen
wird, geteilt (gesplittet). Die zwei Hälften werden mit TFCI(field1)
TFCI(f1) und TFCI(field2) TFCI(f2) bezeichnet, wobei TFCI(field1)
der TFCI zum D-CCTrCH und TFCI(field2) der TFCI zum S-CCTrCH ist.
-
In 3 ist
dieser Split angedeutet, bei dem einem ersten Feld TFCI(f1) und
einem zweiten Feld TFCI(f2) jeweils 5 Bits zur Verfügung stehen.
(Dies wird auch in Tabelle 2 angedeutet, in dem die Länge des dargestellten
TFCIs nur fünf
Bits beträgt).
Bei einem derartigen Splitting muss die Länge des TFCI für den D-CCTrCH,
siehe Tabelle 1, entsprechend auf fünf Bits gekürzt werden. Es sind jedoch
auch andere Split-Verhältnisse
möglich,
z.B. 3-7 oder 8-2. Dies kann je nach Bedarf vom Netzwerk bestimmt
werden.
-
Um
eine Übertragung
von Nachrichten zu einer Multicast Gruppe beispielsweise mittels
Transportkanälen
vom Typ DSCH, hier MC-DSCH genannt, erfindungsgemäß zu ermöglichen,
bei der beispielsweise mehrere Multicast Gruppen jeweils auf einen
bestimmten MC-DSCH abgebildet werden und diese MC-DSCHs zu einem
MC-eigenen CCTrCH zusammengefasst werden könnten, wobei dieser MC-eigene
CCTrCH im Weiteren MC-CCTrCH genannt werden soll, müssen Mobilfunkstationen,
die zu mindestens einer dieser mehreren Multicast Gruppen gehören, den
entsprechenden MC-CCTrCH empfangen. Der MC-CCTrCH ist dann allen Mobilfunkstationen,
die mindestens eine Multicast Gruppe empfangen sollen, zugeordnet.
Entscheidend ist: Die MC-DSCHs gehen in den MC-CCTrCH ein, während die
zu nur einer Mobilfunkstation gehörenden DSCHs in den mobilfunkstationspezifischen
S-CCTrCH eingehen.
-
Die
Erfindung ermöglicht
vorteilhafter Weise hierzu in einem FDD-UMTS-Mobilfunksystem die
Layer 1 Signalisierung mehrfacher CCTrCHs pro Mobilfunkstation im
Downlink.
-
Damit
ist es beispielsweise möglich,
dass ein D-CCTrCH, ein S-CCTrCH und ein MC-CCTrCH von einer Mobilfunkstation
gleichzeitig empfangen werden kann.
-
Das
erste Feld TFCI(f1) soll für
den D-CCTrCH, das zweite Feld TFCI(f2) für den S-CCTrCH und das dritte
Feld TFCI(f3) soll erfindungsgemäß für den MC-CCTrCH
benutzt werden. Die Summe der für
diese Felder genutzten Bits pro 15 Bursts bzw. pro 10 Millisekunden
sollte maximal die Bitanzahl für
das TFCI vor einer Schutzkodierung betragen. Dieser maximale Wert
beträgt
nach dem FDD-Mode des UMTS-Standards zehn Bits pro 15 Bursts bzw.
pro 10 Millisekunden.
-
Für ein in 4 dargestelltes
erstes Ausführungsbeispiel
sei angenommen, dass von einer UMTS-Mobilfunkstation gleichzeitig
- – ein
DCH und somit auch ein D-CCTrCH
- – ein
DSCH und somit auch ein S-CCTrCH
- – ein
MC-DSCH und somit auch ein MC-CCTrCH
empfangen werden.
-
Dann
kann auf dem TFCI, der auf dem DPCCH übertragen wird, ein Splitting
in drei Felder TFCI(f1), TFCI(f2), TFCI(f3) erfolgen, wie es auch
in 4 zu sehen ist, wobei das erste Feld TFCI(f1)
der Länge
vier Bit für
den D-CCTrCH, das zweite Feld TFCI(f2) der Länge drei Bit für den S-CCTrCH
und das dritte Feld TFCI(f3) der Länge drei Bit für den MC-CCTrCH
benutzt werden.
-
Es
könnten
auch andere Splitting-Verhältnisse
realisiert werden, z.B. ein 2-3-5 Splitting oder ein 1-6-3 Splitting.
Eine Liste der Werte des ersten Feldes TFCI(f1) für den D-CCTrCH
und deren Bedeutung hätte
die Gestalt analog zu der Tabelle 1. Eine Liste der Werte des zweiten
Feldes TFCI(f2) für
den S-CCTrCH und deren Bedeutung hätte die Gestalt analog zu der
Tabelle 2. Und eine Liste des dritten Feldes TFCI(f3) für den MC-CCTrCH
und deren Bedeutung hätte
für den
Fall, dass die Multicast-Übertragung
durch Transport Kanäle TrCH
vom Typ DSCH realisiert wird, ebenfalls die Gestalt analog zu der
Tabelle 2, wobei die jeweiligen TFCI-Werte in den drei Tabellen
analog eine entsprechenden Länge
von vier, drei bzw. drei Bits, bzw. bei anderen Splitting-Verhältnissen
eine den Splitting Verhältnissen
entsprechende Länge.
-
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
ergibt sich, wenn zu den im ersten Beispiel aufgeführten CCTrCHs noch
weitere CCTrCHs, beispielsweise mit Transport Kanälen vom
Typ DSCH, empfangen werden. In diesem Fall wird eine entsprechend
weitergeführte
Aufteilung (Split) durchgeführt,
um auch für
die weiteren CCTrCHs eine TFCI-Signalisierung zu ermöglichen.
