DE112006000582B4 - Kommunikationssystem und Prozessor und Verfahren zur Verwendung darin - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem und einen Prozessor und ein Verfahren zur Verwendung darin. Sie betrifft insbesondere ein System mit einem Prozessor, der drahtlose Kommunikationsressourcen, zum Beispiel zur Verwendung eines gemeinsamen Kanals zur Datenkommunikation, Mobilstationen auf einer priorisierten Basis zuweist.
- Mobile drahtlose Funkkommunikationssysteme, beispielsweise Zellulartelefonie oder private mobile Funkkommunikationssysteme, sorgen in der Regel dafür, dass Funkkommunikationsstrecken zwischen mehreren Benutzer- oder Teilnehmerterminals, oftmals als ”Mobilstationen” MSs bezeichnet, über eine Systeminfrastruktur angeordnet werden, die eine oder mehrere Basissendeempfängerstationen (BTSs) enthält. Es existieren Verfahren zum gleichzeitigen Kommunizieren von Information in derartigen Systemen, wobei sich eine Reihe von Benutzern Kommunikationsressourcen teilen. Solche Verfahren werden als ”Vielfachzugriff”-Techniken bezeichnet. Es existieren eine Reihe von Vielfachzugriffstechniken, wobei eine finite Kommunikationsressource in eine Anzahl physikalischer Parameter unterteilt wird.
- Innerhalb solcher Vielfachzugriffstechniken werden verschiedene Duplexpfade (Zwei-Wege-Kommunikation) angeordnet. Solche Pfade können in einer Frequenzduplexkonfiguration (FDD) ausgelegt werden, wobei eine Frequenz für eine Aufwärtskommunikation, das heißt von einer MS zu der sie bedienenden BTS, bestimmt ist und eine zweite Frequenz für eine Abwärtskommunikation, dass heißt von einer bedienenden BTS zu einer oder mehreren MSs, bestimmt ist. Alternativ können die Pfade in einer Zeitduplex-Konfiguration (TOD) angeordnet sein, wobei eine erste Zeitperiode für Aufwärtskommunikation bestimmt ist und eine zweite Periode für eine Abwärtskommunikation bestimmt ist.
- Ein Beispiel für ein drahtloses zonen-/zellenbasiertes Kommunikationssystem ist ein TETRA-System (TErrestrial Trunked Radio), das ein entsprechend TETRA-Normen oder -Protokollen wie durch das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) definiert arbeitendes System ist. Ein primärer Focus für ein TETRA-System ist die Verwendung durch Rettungsdienste, da TETRA Dispatch- und Steuerdienste bereitstellt. Die Systeminfrastruktur in einem TETRA-System wird im allgemeinen als ein SwMi (switching and management infrastructure – Schnittstelle zwischen Infrastruktur und Mobilgerät) bezeichnet, die außer den MSs im wesentlichen alle Kommunikationselemente enthält.
- Das Kommunikationssystem kann Funkkommunikation zwischen der Infrastruktur und MSs (oder zwischen MSs über die Infrastruktur) von Informationen in einer beliebigen der bekannten Formen bereitstellen, in der solche Kommunikationen möglich sind. Insbesondere können Informationen Sprach-, Ton-, Daten-, Bild oder Videoinformationen darstellen. Dateninformationen sind üblicherweise digitale Informationen, die geschriebene Wörter, Zahlen usw. darstellen, das heißt die in einem Personal Computer verarbeitete Art von Benutzerinformationen, oftmals in Relation zu Kommunikation in einem Netzwerk als ”Text”-Informationen oder ”Paketdaten”-Informationen bezeichnet. Außerdem werden Steuerzeichengebungsnachrichten kommuniziert. Dies sind Nachrichten hinsichtlich des Kommunikationssystems selbst, zum Beispiel, um die Art und Weise zu steuern, wie Benutzerinformationen in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Industrieprotokoll wie etwa TETRA kommuniziert werden. Unterschiedliche Kanäle können zur Kommunikation der verschiedenen Formen der Informationen verwendet werden. Insbesondere werden zur Übertragung von Paketdateninformationen von einer MS Paketdatendienste POS angefordert, und Kommunikation erfolgt über einen Paketdatenkanal PDCH.
- Bei TETRA-Systemen und bei einigen anderen Zellularsystemen, wenn ein Benutzer eine neue Anforderung für den Zugriff auf eine bestimmte Ressource des Systems machen muß, beispielsweise zum Zugriff auf einen bestimmten Kanal, zum Beispiel den PDCH, erfolgt diese Anforderung unter Verwendung eines als Random Access Procedure bekannten Verfahrens. Das Verfahren ist auch als Reservation-ALOHA bekannt. Bei dieser Prozedur sendet die MS des Benutzers eine Anforderungsnachricht an einen Prozessor der Infrastruktur, als der BRC oder ”Base Radio Controller” bekannt, die die erforderliche Ressource angibt, zum Beispiel Kapazität in einem bestimmten Kommunikationskanal wie etwa dem PDCH, zu dem Zugang gefordert wird. Die Anforderung kann je nachdem, ob sie von der Random-Access-Prozedur gewählt wird oder nicht, erfolgreich oder nicht erfolgreich sein. Wenn sie erfolgreich ist, kann der BRC die Anforderung ganz oder teilweise gewähren, indem er die ganze angeforderte Kapazität oder einen Teil davon reserviert.
- TETRA-Systeme verwenden TDMA-Arbeitsprotokolle. Bei solchen Protokollen können gewisse Schlitze in der Zeitsteuerprozedur des Steuerzeichengebungskanals für die Random-Access-Anforderung reserviert werden, oder solche Schlitze können durch die Systeminfrastruktur auf einer dynamischen Basis zugeteilt werden. Die Infrastruktur informiert die MSs von Benutzern durch ihre Abwärtsübertragung, dass etwa die nächsten N Schlitze der Random-Access-Prozedur gewidmet sein sollen. Diese Schlitze stehen für die MSs zur Verfügung, die Zugang zu einer Systemressource anfordern, um Gelegenheiten zu haben, bei der Infrastruktur anzufordern, Zugang zu der Ressource zu gestatten oder zu reservieren. Eine MS verwendet eine Random-Access-Gelegenheit in einem der bezeichneten Schlitze, um eine Random-Access-Anforderung zu stellen. Wenn die Anforderung erfolgreich ist, reserviert oder gewährt die Infrastruktur der MS wie weiter oben beschrieben Zugang zu der entsprechenden Ressource. Die Ressource, wenn sie gewährt wird, kann im Hinblick auf eine Reihe identifizierter Schlitze definiert sein, die zur Verfügung gestellt werden.
- Diese Random-Access-Gelegenheiten stehen allen innerhalb einer gegebenen Zelle arbeitenden rechtmäßigen MSs zur Verfügung. Dazu können beispielsweise alle MSs innerhalb der Zelle oder alle MSs in einer gegebenen Benutzerklasse innerhalb der Zelle nach Spezifizierung durch die Infrastrukturzellen gehören. Beim Senden von Anforderungen können Kollisionen auftreten. Wenn es dazu kommt, wird jede betroffene MS keinerlei Rückkopplung von der Infrastruktur hinsichtlich des Erfolges ihrer Anforderung erhalten und wird möglicherweise nach einer gewissen Verzögerung die Anforderungsprozedur wiederholen müssen.
- Bei gegenwärtig verfügbaren TETRA-Systemen besteht der einzige Mechanismus, der für den BRC verwendet wird, um die Gewährung von Ressourcen an verschiedene Benutzer zu priorisieren, die sich den gleichen Datenkommunikationskanal, den PDCH teilen sollen, darin, Benutzern Priorität zu erteilen, die bereits an einer Kommunikation beteiligt sind und weitere Kanalzugangszeit anfordern. Eine derartige Anforderung erfolgt durch eine als Reserved Access Procedure bekannte Prozedur und steht im Gegensatz zu der Prozedur für andere Benutzer, die eine neue Anforderung hinsichtlich Zugangszeit durch die oben beschriebene Random-Access-Procedure stellen. Der BRC gibt Priorität an Anforderungen, die über die Reserved Access Procedure gestellt werden. Dies ist ein Designmerkmal anstatt eines in der TETRA-Norm definierten essentiellen Merkmals. Wenn ein Benutzer eine große Datenmenge an den PDCH senden muss, würde dieser Benutzer folglich alle verfügbaren Ressourcen auf dem Kanal belegen, wodurch alle anderen Benutzer daran gehindert würden, sich die PDCH-Ressourcen zu teilen. Die Erfinder haben erkannt, dass dies für jene Benutzer, die nur eine kleine Datenmenge senden müssen, ein ernsthaftes Problem darstellt.
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GB 2 398 208 A -
US 2003/0 095 538 A1 behandelt eine Basisstation mit einer Erfassungseinheit zum Erfassen einer Menge von gespeicherten Paketen von einer Mobilstation, mit einer Funkressourcensteuerung zum Zuweisen von Funkressourcen, welche durch die Mobilstation verwendet werden, und mit einer Ergebnismeldeeinheit zum Melden eines Ergebnisses der Zuweisung durch die Funkressourcensteuerung an die Mobilstation. Die Funkressourcensteuerung weist die verwendbaren Funkressourcen nach der Größe der gespeicherten Pakete zu. -
WO 00/ 07 334 A1 - Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem ersten Aspekt ein Prozessor zur Verwendung in einer festen Infrastruktur eines Kommunikationssystems bereitgestellt, wobei der Prozessor so wie in Anspruch 1 der beiliegenden Ansprüche definiert ist.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem zweiten Aspekt ein Kommunikationssystem bereitgestellt, wobei das System wie in Anspruch 12 der beiliegenden Ansprüche definiert ist.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem dritten Aspekt ein Betriebsverfahren in einem Kommunikationssystem bereitgestellt, wobei das Verfahren wie in Anspruch 14 der beiliegenden Ansprüche definiert ist.
- Der Prozessor der Erfindung, der beispielsweise einen Base Radio Controller, BRC, umfassen kann, arbeitet in einer festen Infrastruktur, um die Gewährung von Ressourcen an einen relevanten Kanal auf neue Weise zu priorisieren, insbesondere einen Datenkanal wie etwa einen PDCH in einem TETRA-System. Die Gewährung von Ressourcen wird priorisiert auf der Basis einer Zeitlänge, während der zu sendende Informationen, zum Beispiel ein Paketdatenpaket, den Kanal belegt. Zur Vereinfachung der Priorisierung, so dass sie leicht und preiswert implementiert werden kann, kann eine Zeitlänge, zum Beispiel eine Anzahl erforderlicher Zeitschlitze des beabsichtigten Pakets in einer Anforderung angegeben, mit einem Schwellwert verglichen werden oder in Stufen mit zwei oder mehreren Schwellwerten, die bei jeder Stufe an Größe zunehmen. Ein signifikanter Vorteil, der bei Verwendung des Prozessors der Erfindung erhalten wird, besteht darin, dass Benutzern, die nur ein kleines Informationspaket zu senden haben, zum Beispiel weniger häufig, leichter Ressourcen gewährt werden. Auf diese Weise werden Benutzer insgesamt mit größerer Fairness behandelt, und ein größerer Anteil von Benutzern hat eine Gelegenheit, auf den gleichen Kanal zuzugreifen. Eine Veranschaulichung dieser Vorzüge erfolgt später.
- Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein schematisches Blockdiagramm eines die vorliegende Erfindung verkörpernden mobilen Kommunikationssystems, -
2 ein Flußdiagramm einer Prozedur, nach der ein Infrastrukturprozessor in dem in1 dargestellten System arbeitet. -
1 zeigt ein gemäß einer Ausführungsform der Erfindung arbeitendes Kommunikationssystem100 . Bei dem System100 kann es sich um ein TETRA-System handeln. Das System100 enthält eine erste Netzwerkinfrastruktur101 und eine zweite Netzwerkinfrastruktur102 . Die Netzwerkinfrastruktur101 enthält als bekannte Hauptkomponenten (zusammen mit anderen Komponenten) (i) eine BTS (Basissendeempfängerstation)103 , die einen oder mehrere Sendeempfänger enthält, die Funkkommunikation mit mobilen Stationen innerhalb des Bereichs der BTS103 bereitstellen; (ii) einen Router104 zum Lenken von Kommunikationen in die Netzwerkinfrastruktur101 hinein und aus dieser heraus, zum Beispiel über ein PSTN (Public Switched Telephone Network- öffentliches Telefonwählnetz)105 und innerhalb der Netzwerkinfrastruktur101 und zu den dadurch bedienten mobilen Stationen; (iii) einen Authentifikationsprozessor106 , der Authentifikationsfunktionen der Netzwerkinfrastruktur101 ausführt, und einen Speicher107 , der Daten und Programme speichert, die beim Betrieb von Prozessoren der Netzwerkinfrastruktur101 benötigt werden. Die Netzwerkinfrastruktur101 enthält außerdem einen Ressourcenzuweisungsprozessor108 , zum Beispiel einen Base Radio Controller, der die Zuweisung von verfügbaren Kommunikationsressourcen an von der Netzwerkinfrastruktur101 bediente mobile Stationen steuert. - Das System
100 enthält außerdem mehrere MSs (mobile Stationen), die von der Netzwerkinfrastruktur101 bedient werden, insbesondere von der BTS103 , von denen drei gezeigt sind, MSs109 ,110 und111 . - Die Netzwerkinfrastruktur
102 enthält als bekannte Hauptkomponenten (zusammen mit anderen Komponenten) (i) eine BTS (Basissendeempfängerstation)113 , die einen oder mehrere Sendeempfänger enthält, die Funkkommunikation mit mobilen Stationen innerhalb des Bereichs der BTS113 bereitstellen; (ii) einen Router114 zum Lenken von Kommunikationen in die Netzwerkinfrastruktur102 hinein und aus dieser heraus, zum Beispiel ein PSTN (Public Switched Telephone Network-öffentliches Telefonwählnetz)115 und innerhalb der Netzwerkinfrastruktur102 und zu den dadurch bedienten mobilen Stationen; (iii) einen Authentifikationsprozessor116 , der Authentifikationsfunktionen der Netzwerkinfrastruktur102 ausführt, und einen Speicher117 , der Daten und Programme speichert, die beim Betrieb von Prozessoren der Netzwerkinfrastruktur102 benötigt werden. Die Netzwerkinfrastruktur101 enthält außerdem einen Ressourcenzuweisungsprozessor118 , der die Zuweisung von verfügbaren Kommunikationsressourcen an von der Netzwerkinfrastruktur102 bediente mobile Stationen steuert. - Das System enthält außerdem mehrere MSs (mobile Stationen), die von der Netzwerkinfrastruktur
102 bedient werden, insbesondere von der BTS113 , von denen drei gezeigt sind, MSs119 ,120 und121 . - Es existiert eine Verbindung
122 zwischen der Netzwerkinfrastruktur101 und der Netzwerkinfrastruktur102 . Die Verbindung122 kann auf eine der im Stand der Technik bekannten Weisen ausgebildet sein. Die Verbindung122 kann beispielsweise durch Funk- oder Richtfunkkommunikation, festverdrahtete elektrische oder optische Kommunikation oder das Internet bereitgestellt sein. - Wenn beispielsweise die MS
109 mit einer anderen mobilen Station kommunizieren soll, registriert die MS109 sich zuerst mit der Netzwerkinfrastruktur101 über eine bekannte Prozedur, die das Senden von Funknachrichten zwischen der MS109 und der BTS103 und das Weiterleiten der Nachrichten zwischen der BTS103 und dem Authentifikationsprozessor108 beinhaltet. Der Authentifikationsprozessor108 verifiziert, dass die MS von der Netzwerkinfrastruktur101 bedient werden soll. Wenn die Registrierung erfolgt ist, wird von der MS109 bei der BTS103 ein Kommunikationsaufbauanforderungsfunksignal empfangen und an den Ressourcenzuweisungsprozessor108 weitergeleitet. Der Prozessor108 weist eine Ressource für eine Kommunikation auf eine später zu beschreibende Weise zu. Wenn die Ressource zur Verfügung steht, leitet der Router104 die Kommunikation entsprechend. Wenn beispielsweise die Kommunikation zu der MS119 gerichtet werden soll, lenkt der Router104 die Kommunikation über die Verbindung122 über die Netzwerkinfrastruktur102 , insbesondere den Router114 und die BTS113 . Wenn alternativ die Kommunikation an ein nicht gezeigtes anderes Terminal an einem abgesetzten Ort geschickt werden soll, kann der Router104 dies über das PSTN105 lenken. - Der Betrieb des Ressourcenzuweisungsprozesses
108 wird nun ausführlicher beschrieben. Der Ressourcenzuweisungsprozessor118 arbeitet auf ähnliche Weise. Der Betrieb ist im Hinblick auf Zuweisung von Zugang zu einem Paketdatenkanal (PDCH) in Übereinstimmung mit der TETRA-Norm beschrieben. Dies ist nur zu Veranschaulichungszwecken. Der Betrieb ist nicht notwendigerweise auf diese bestimmte Betriebsform beschränkt. Der Paketdatenkanal wird verwendet für die Kommunikation von Paketdaten, das heißt Paketen von Daten, die Textinformationen umfassen, zum Beispiel alphanumerische Zeichen usw., zum Beispiel von einem Benutzer an einem Benutzerterminal unter Verwendung einer Tastatur oder dergleichen eingegeben, zu und von mobilen Stationen verwendet. - Der Benutzer jeder von der Netzwerkinfrastruktur
101 bedienten mobilen Station, der eine Paketdatenkommunikation senden möchte, fordert anfänglich Paketdatendienste an (zum Beispiel durch Auswahl aus einem auf einem Display der mobilen Station angezeigten Menü) und wird dadurch über die BTS103 mit dem Ressourcenzuweisungsprozessor108 verbunden. Als nächstes gibt der Benutzer eine Ressourcenreservierungsanforderung zum Senden einer Paketdatenkommunikation (zum Beispiel wieder durch Auswahl aus einem Menü) ein. Die Anforderung wird von der mobilen Station, etwa MS109 , an die BTS103 gesendet und von der BTS103 an den Prozessor108 weitergeleitet. Die Anforderung enthält eine Angabe über die Größe (Zeitlänge) des zu sendenden Datenpakets. In der Praxis wird die Anforderung in einer Ressourcenanforderungsdatennachricht (”PDU”) gesendet, in der sich ein Feld befindet, das angibt, wie viele Schlitze erforderlich sind. Die Software der mobilen Station adressierende Schicht2 berechnet automatisch diese Größe. Der Prozessor108 empfängt ständig eine Reihe von Ressourcenreservierungsanforderungen. Einige der empfangenen Anforderungen werden von der weiter oben erwähnten Reserved Access Procedure gestellt und einige werden von der weiter oben erwähnten Random-Access-Prozedur gestellt. Ein Beispiel einer Random-Access-Prozedur wird in dem DokumentWO-A-2004/086797 108 weist Zugang zu dem Paketdatenkanal auf einer priorisierten Basis auf die in2 dargestellte Weise zu. - Zuerst wird in einem Schritt
201 bei dem in2 dargestellten Verfahren eine Paketdatenressourcenzuweisungsanforderung empfangen. Der Prozessor108 bestimmt in einem Schritt202 , ob die Anforderung von der Reserved Access Procedure empfangen worden ist, das heißt eine ”RES”-Anforderung ist, oder von der Random-Access-Procedure, das heißt eine ”RAN”-Anforderung ist. RAN-Anforderungen werden (im Gegensatz zur Priorisierung in dem bekannten System) als von höherer Priorität angesehen und an einen Schritt203 weitergegeben. RES-Anforderungen werden als von niedrigerer Priorität angesehen und werden an einen Schritt204 weitergegeben. In jedem der Schritte203 und204 wird die in der Anforderung angegebene Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets mit einem im Speicher107 gespeicherten ersten vorbestimmten Größenschwellwert verglichen. Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt203 kleiner ist als der erste Schwellwert T1, hat die Anforderung höhere Priorität und wird an einen Schritt205 weitergegeben. Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets in Schritt203 als größer oder gleich dem ersten Schwellwert T1 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt206 weitergegeben. - Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets in Schritt
204 als kleiner als der erste Schwellwert T1 bestimmt wird, ist die Anforderung von höherer Priorität und wird an den Schritt206 weitergegeben, und wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets in Schritt204 als größer oder gleich dem ersten Schwellwert T1 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt207 weitergegeben. - In jedem der Schritte
205 ,206 und207 wird die in der Anforderung angegebene Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets mit einem zweiten vorbestimmten Größenschwellwert T2 verglichen, dessen Wert im Speicher107 gespeichert ist. Der zweite Schwellwert T2 kann beispielsweise das Doppelte des ersten Schwellwerts T1 sein. In der Praxis kann ein Designparameter in den Prozessor108 oder in den Speicher107 zur Verwendung in Verbindung mit dem Prozessor108 integriert sein. Dieser Designparameter definiert die Schwellwerte T1 und T2. Der Designparameter kann die maximale Anzahl an Schlitzen pro Gewährung sein, die von dem Prozessor108 verwendet wird, um zu bestimmen, wie viele Zeitschlitze in einer TDMA-Zeitsteuerstruktur der Prozessor108 jeweils einer MS gewähren kann. In der Regel kann T1 eine Zeitdauer äquivalent zu der halben maximalen Anzahl von Schlitzen pro Gewährung sein, während T2 eine Zeitdauer äquivalent zu der größten Anzahl von Schlitzen pro Gewährung sein kann. - Wenn die Größe S des im Schritt
205 zu kommunizierenden Datenpakets als kleiner als der zweite Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von höherer Priorität und wird an einen Schritt208 weitergegeben. Wenn die Größe des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt205 als größer oder gleich dem zweiten Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt209 weitergegeben. - Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt
206 als kleiner als der zweite Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von höherer Priorität und wird an den Schritt209 weitergegeben. Wenn die Größe des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt206 als größer oder gleich dem zweiten Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt210 weitergegeben. - Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt
207 als kleiner als der zweite Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von höherer Priorität und wird an den Schritt210 weitergegeben. Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt207 als größer oder gleich dem zweiten Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt211 weitergegeben. - Die vier Schritte
208 ,209 ,210 und211 weisen Ausgangsprioritätsniveaus der verschiedenen Anforderungen zu. Somit sind Anforderungen, die Schritt211 erreichen, von niedrigster Priorität, etwa Prioritätsniveau 1, PR1. Anforderungen, die den Schritt210 erreichen, sind von der nächstniedrigeren Priorität, etwa Prioritätsebene 2, PR2. Anforderungen, die Schritt209 erreichen, sind von der nächsthöheren Priorität, etwa Prioritätsebene 3, PR3. Anforderungen, die Schritt208 erreichen, sind von höchster Priorität, etwa Prioritätsniveau 4, PR4. - Schließlich werden in einem Schritt
212 die Anforderungen, denen in jedem der Schritte208 bis211 ein Prioritätsniveau gegeben worden ist, in einer Prioritätsniveaureihenfolge sortiert. Der Prozessor108 gewährt Zugang zu dem Paketdatenkanal für die Anforderungen in der in Schritt212 ausgebildeten Reihenfolge. - Wenn in der Praxis eine Kommunikation durch das System
100 eine TDMA-Zeitsteuerstruktur verwendet, wie etwa in einem TETRA-System, wird die für eine Kommunikation eines Datenpakets erforderliche Zeitdauer im Hinblick auf eine erforderliche Anzahl von Zeitschlitzen definiert, und die gewährte Ressource wird im Hinblick auf eine Anzahl von bestimmten definierten Schlitzen spezifiziert, die zur Verfügung gestellt werden. MSs, denen Zugang gewährt wird, werden über die jeweiligen Schlitze benachrichtigt, die ihnen zur Verfügung gestellt worden sind, und arbeiten dahingehend, Daten nur während dieser Schlitze zu senden. Jede MS wird nichts über die Reihenfolge wissen, in der die verfügbaren Schlitze ausgewählt worden sind. - Falls eine MS mehr Schlitze als die größte Anzahl von Schlitzen pro Gewährung angefordert hat, wird die Anzahl von Schlitzen, die zur Verfügung gestellt wird, auf diese größte Anzahl begrenzt. Eine weitere Anforderung wird von der MS benötigt, um die Kommunikation des Datenpakets abzuschließen. Die MS kann berechnen und spezifizieren, wieviel mehr Schlitze benötigt werden, um die Kommunikation des ganzen Datenpakets abzuschließen.
- Um das Verhalten des von einem gegenwärtig verfügbaren BRC verwendeten bekannten Priorisierungsalgorithmus mit einem Priorisierungsrhythmus zu vergleichen, der die Erfindung verkörpert und auf die unter Bezugnahme auf
2 beschriebene Weise arbeitet, wurde ein Kommunikationsverkehrsprofil definiert und in einem Simulationsmodel verwendet. Das Verkehrsprofil besteht aus den folgenden Bestandteilen. (1) Es gibt fünf mobile Stationen MS-1, MS-2, MS-3, MS-4 und MS-5, die den gleichen PDCH mit einer größten Anzahl von Schlitzen pro Gewährung von 68 verwenden müssen. (2) MS-1, MS-2 und MS-3 müssen alle 36 Sekunden Datenpakete von 150 Byte, 160 Byte bzw. 170 Byte schicken, während MS-4 und MS-5 alle 2,5 Sekunden Datenpakete von 1472 Byte bzw. 1440 Byte senden müssen; (3) In Situationen mit einem unbelasteten Kanal werden MS-1, MS-2 und MS-3 weniger als 0,5 Sekunden benötigen, um eine Transaktion zu beenden, während MS-4 und MS-5 mehr als 3 Sekunden benötigen werden, um eine Transaktion zu beenden. (4) Der PDCH wird deshalb durch MS-4, MS-5 sehr schwer belastet werden, und MS-1, MS-2 und MS-3 werden das Risiko haben, ganz an der gemeinsamen Benutzung des PDCH gehindert zu werden. Ergebnisse von dem Einsatz beider Algorithmen sind in den folgenden Tabellen zusammengefasst: Tabelle 1: Ergebnisse aus der Verwendung des gegenwärtig implementierten bekannten Algorithmus.Leistungspunkte MS-1 MS-2 MS-3 MS-4 MS-5 Ergebnisse für alle MSs Nachrichtenrückweisungsrate (%) 99,8 100,0 99,8 67,02 50,12 62,39 Mittlerer Durchsatz (bps) 0,07 - 0,08 1553,45 2302,40 3855,99 Mittlere Verzögerung (Sekunden) 20,15 - 1,72 368,11 356,72 361,13 - Der Durchsatz ist die Gesamtdatenmenge (in bps), die auf der SwMI-Seite erfolgreich empfangen wird. Tabelle 2: Ergebnisse aus dem Einsatz des die Erfindung verwendenden neuen Algorithmus.
Leistungspunkte MS-1 MS-2 MS-3 MS-4 MS-5 Ergebnisse für alle MSs Nachrichtenrückweisungsrate (%) 0,41 0,20 0,30 61,58 60,36 55,29 Mittlerer Durchsatz 32,53 35,66 37,17 1809,91 10,92 3741,19 Mittlere Verzögerung 6,01 5,91 5,94 1112,21 1074,96 866,44 - Tabelle 2 ist ohne weiteres zu entnehmen, wie der neue Algorithmus die simulierte Kanalleistung im Vergleich mit dem durch Tabelle 1 dargestellten, gegenwärtig implementierten Algorithmus signifikant verbessert hat. Insbesondere:
- (1) Nachrichtenzurückweisungsrate (MRR): Für MS-1, Ms-2 und MS-3 liegen die in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse sehr nahe bei null, wohingegen die unter Verwendung des in Tabelle 1 gezeigten gegenwärtig implementierten Algorithmus erhaltenen Ergebnisse sehr nahe bei 100% für diese MSs liegen. Dies stellt eine Verbesserung der MRR von fast 100% dar.
- (2) Durchsatz: Fast 100% der angebotenen Last (zu übertragendes Datenpaket) durch die ersten drei MSs, MS-1, MS-2 und MS-3, wurden unter Verwendung des neuen Algorithmus wie in Tabelle 2 dargestellt übertragen. Im Gegensatz dazu liegt die von diesen MSs unter Verwendung des gegenwärtig implementierten Algorithmus übertragene Menge nahe bei null. Dies ist eine Verbesserung von annähernd 100%.
- Eine Aufgabe der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung besteht in der Verbesserung der Leistung von Datenkommunikation für MSs, die weniger häufige Benutzer sind, nämlich MS-1, MS-2 und MS-3. Deshalb wurde die Leistung für die MSs, die starke Benutzer sind, nämlich MS-4 und MS-5, geringfügig reduziert. Da jedoch jeder dieser beiden starken Benutzer jeweils den Kanal im Voraus überlastet hat, ist die Reduzierung der Leistung für sie weniger bemerkbar angesichts einer zufriedenstellenderenden Gesamtleistung für alle Benutzer.
Claims (15)
- Prozessor (
108 ,118 ) zur Verwendung in einer festen Infrastruktur eines Kommunikationssystems (100 ) einschließlich auch mehrerer mobiler Stationen (109 ,110 ,111 ,119 ,120 ,121 ), wobei der Prozessor (108 ,118 ) dahingehend betrieben werden kann, Zugang von mobilen Stationen zu einer gemeinsam benutzten Kommunikationsressource (PDCH) auf einer priorisierten Basis zuzuweisen, wobei der Prozessor (108 ,118 ) dahingehend betrieben werden kann, eines aus einer Mehrzahl an Zugangsprioritätsniveaus (PR1, PR2, PR3, FR4) der Ressource in Abhängigkeit zu der zu sendenden Kommunikationslänge derart zuzuteilen, dass eine erste empfangene Anfrage für eine Zugangszuweisung einer ersten zu sendenden Kommunikationslänge ein höheres Prioritätsniveau zugeweisen wird als einer zweiten empfangenen Anfrage für eine Zugangszuweisung einer zweiten zu sendenden Kommunikationslänge, wobei die zweite zu sendende Kommunikationslänge größer als die erste Kommunikationslänge ist. - Prozessor (
108 ,118 ) nach Anspruch 1, wobei die Ressource (PDCH) einen Funkkommunikationskanal umfaßt. - Prozessor (
108 ,118 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ressource (PDCH) einen Paketdatenkommunikationskanal umfasst und die Kommunikationslänge, durch die Größe (S) eines über den Paketdatenkommunikationskanal zu sendenden Datenpakets bestimmt ist - Prozessor (
108 ,118 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Prozessor dahingehend betrieben werden kann, eines aus einer Mehrzahl an Prioritätsniveaus (PR1, PR2, PR3, PR4) einer Anforderung von einer mobilen Station (109 ,110 ,111 ,119 ,120 ,121 ), Zugang zu der Ressource (PDCH) zu haben, dementsprechend zuzuweisen, ob eine Größe (S) eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als jeder von einen oder mehreren vorbestimmten Größenschwellwerten (T1, T2) ist. - Prozessor (
108 ,118 ) nach Anspruch 4, wobei der Prozessor dahingehend betrieben werden kann, ein Prioritätsniveau auch dementsprechend zuzuweisen, ob eine Größe (S) eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als jeder von zwei oder mehreren vorbestimmten Größenschwellwerten (T1, T2) ist. - Prozessor (
108 ,118 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (108 ,118 ) dahingehend betrieben werden kann, ein erstes Prioritätsniveau aus einer Mehrzahl an Prioritätsniveaus (PR1, PR2, PR3, PR4) dementsprechend zuzuweisen, ob eine Größe (S) eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als ein erster vorbestimmter Größenschwellwert (T1) ist, und ob die in der Anforderung angegebene Größe des zu kommunizierenden Informationspakets kleiner oder größer als ein zweiter vorbestimmter Größenschwellwert (T2) ist, der größer ist als der erste vorbestimmte Größenschwellwert (T1). - Prozessor (
108 ,118 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Länge einer zu sendenden Kommunikation im Hinblick auf eine erforderliche Anzahl von Schlitzen in einer TDMA(time divided multiple access)-Zeitsteuerstruktur definiert ist. - Prozessor (
108 ,118 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, der dahingehend betrieben werden kann, eines aus einer Mehrzahl an Prioritätsniveaus (PR1, PR2, PR3, PR4) auch entsprechend einer Prozedur des Empfangens der Anforderung durch den Prozessor zuzuweisen, ob eine empfangene Anforderung entweder eine Reserved-Access-Procedure-Zuweisungsanforderung oder eine Random-Access-Procedure-Zuweisungsanforderung ist, wobei den Random-Access-Procedure Zuweisungsanforderungen eine höhere Priorität als den Reserved-Access-Procedure Zuweisungsanforderungen gegeben wird - Prozessor (
108 ,118 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der dahingehend betrieben werden kann, eines aus einer Mehrzahl an Prioritätsniveaus (PR1, PR2, PR3, PR4) einer Anforderung von einer mobilen Station (109 ,110 ,111 ,119 ,120 ,121 ), Zugang zu der Ressource zu haben, zuzuweisen, entsprechend (i) ob eine Größe (S) eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als ein vorbestimmter erster Größenschwellwert (T1) ist, so dass den Informationspaketen mit einer Größe (S) die kleiner als eine vorbestimmte erste Größe (T1) ist eine höhere Priorität gegeben wird; und (ii) ob eine Größe (S) eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als ein zweiter vorbestimmter Größenschwellwert (T2) ist, so dass Informationspaketen mit einer Größe (S) die kleiner als eine vorbestimmte zweite Größe (T2) ist eine höhere Priorität gegeben wird und (iii) ob die Zuweisungsanforderung von einer Reserved-Access-Procedure oder einer Random-Access-Procedure empfangen worden ist, so dass Zuweisungsanforderungen die von einer Random-Access-Procedure empfangen werden eine höhere Priorität gegeben wird. - Prozessor (
108 ,118 ) nach Anspruch 9, bei dem die Mehrzahl an Prioritätsniveaus (PR1, PR2, PR3, PR4) mindestens 4 Prioritätsniveaus beinhaltet. - Prozessor (
108 ,118 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, der dahingehend betrieben werden kann, die Anforderungen zu sortieren und Zugang zu den Anforderungen in einer sortierten Reihenfolge auf der Basis der zugewiesenen Prioritätsniveaus (PR1, PR2, PR3, PR4) zu gewähren. - Kommunikationssystem (
100 ) einschließlich einer Infrastruktur und mehrerer mobiler Stationen (109 ,110 ,111 ,119 ,120 ,121 ), wobei die Infrastruktur einen Prozessor (108 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche enthält. - Kommunikationssystem (
100 ) nach Anspruch 12, das gemäß TETRA-Normprozeduren betrieben werden kann. - Betriebsverfahren zum Bereitstellen von Zuweisung einer gemeinsam benutzten Ressource (PDCH) in einem Kommunikationssystem (
100 ) einschließlich einer festen Infrastruktur (101 ,102 ) und mehreren mobilen Stationen (109 ,110 ,111 ,119 ,120 ,121 ), wobei das Verfahren beinhaltet, daß die mobilen Stationen (109 ,110 ,111 ,119 ,120 ,121 ) des Systems Anforderungen für Zugang auf die Ressource an einen Prozessor (108 ,118 ) der Infrastruktur senden und der Prozessor (108 ,118 ) Zugang von mobilen Stationen (109 ,110 ,111 ,119 ,120 ,121 ) zu der gemeinsam benutzten Kommunikationssressource auf einer priorisierten Basis zuweist, wobei der Prozessor eine Zugangspriorität aus einer Mehrzahl an möglichen Zugangsprioritäten der Ressource in Abhängigkeit zu der zu sendenden Kommunikationslänge, wie in der Anfrage angezeigt, derart zuweist, dass eine erste empfangene Anfrage für eine Zugangszuweisung einer ersten zu sendenden Kommunikationslänge ein höheres Prioritätsniveau gewährt wird als einer zweiten empfangenen Anfrage für eine Zugangszuweisung einer zweiten zu sendenen Kommunikationslänge, wobei die zweite zu sendende Kommunikationslänge größer als die erste Kommunikationslänge ist - Ein Prozessor (
108 ,118 ) gemäß Anspruch 6, bei dem die höchste Priorität (PR4) einer Anforderung zugewiesen wird, die eine Informationspaketgröße (S) angibt, die größer als sowohl der erste als auch der zweite Größenschwellwert (T1, T2) ist, bei dem die niedrigste Priorität (PR1) der Anforderung zugewiesen wird, die eine Informationspaketgröße angibt, die kleiner als sowohl der erste als auch der zweite Größenschwellwert (T1, T2) ist und bei dem eine oder mehrere dazwischen liegende Prioritäten (PR2, PR3) den Anforderungen zugewiesen werden, die eine Informationspaketgröße angeben, die kleiner als einer von dem ersten oder zweiten vorbestimmten Größenschwellwert (T1, T2), aber größer als der andere von dem ersten oder zweiten vorbestimmten Größenschwellwert (T1, T2) ist.
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