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Die
Erfindung betrifft eine Übergabe
bzw. Umbuchung (Handover) in einem Mobilkommunikationssystem, in
dem eine Verbindung zwischen einer Mobilstation und einer Mobildienstvermittlungszentrale
von einem ersten Kanal auf einen zweiten Kanal übertragen wird. Die Erfindung
betrifft insbesondere die Störung,
die ein innerhalb einer Basisstationssteuerung durchgeführter Handover
in einer laufenden Verbindung verursacht.
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Ein
BSC-interner (Base Station Controller bzw. Basisstationssteuerung)
Handover findet zwischen Basisstationen, die durch ein und dieselbe
Basisstationssteuerung gesteuert werden; ein Funkkanal wird einer
Mobilstation von einer anderen Basisstation zugeordnet, die durch
dieselbe Basisstationssteuerung gesteuert wird, wie die Basisstation,
die den Funkkanal zur Verfügung
stellte, den die Mobilstation bisher genutzt hat. Alternativ kann
der Handover innerhalb einer Basisstation stattfinden, wobei in diesem
Fall der Mobilstation ein neuer Funkkanal von derselben Basisstation
zugeordnet wird, die den vorherigen Funkkanal der Mobilstation zur
Verfügung stellte.
In diesem Kontext bezieht sich der Begriff "Funkkanal" allgemein auf einen Kanal, der auf
dem Funkweg verwendet wird, wie er zum Beispiel einen Frequenzkanal
in einem frequenzgeteilten Mehrfachzugriffsfunksystem (bzw. Frequency
Division Multiple Access Radio System, FDMA) oder einen bestimmten
Zeitschlitz in einem Frequenzkanal in einem frequenzgeteiltem Mehrfachzugriffs-
(Frequency Division Multiple Access) und einem zeitgeteilten Mehrfachszugriffs-(Time
Division Multiple Access)-Funksystem (FDMA/TDMA) betrifft. Eine
Lösung
zum Durchführen
eines BSC-internen Handovers wird zum Beispiel in der US-A-5,884,173
beschrieben.
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Der
Stand der Technik kennt ein Mobilkommunikationssystem, das in den 1a und 1b gezeigt
ist, in dem BSC-interne Handover-Prozesse durch eine Schaltfunktion
S2 durchgeführt
werden, die sich in der Basisstationssteuerung (Base Station Controller)
BSC befindet. Die Schaltfunktion S2 kann in diesem Fall ähnlich wie
ein einfacher Umschalter (Double-Throw Switch) arbeiten, der es
ermöglicht, einen
bidirektionalen Datenfluss (das heißt die Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungsdatenflüsse der
Mobilstation MS und einer Vermittlungs zentrale für mobile Dienste (Mobile Services
Switching Center) MSC) gleichzeitig zu einem bestimmten Zeitpunkt
von dem ursprünglichen
Telekommunikationskanal CH1 auf einen Zielkanal CH2 zu transferieren.
Falls die betroffenen Telekommunikationskanäle durch zwei separate Basisstationen
bedient werden, dann ändert
sich während
des Handover-Prozesses die Basisstation, die die Verbindung, wie
zum Beispiel einen Anruf, überträgt. 1a veranschaulicht
eine Situation vor dem Handover und 1b nach
dem Handover. 1a und 1b zeigen,
dass bei den Lösungen
des Standes der Technik der Telekommunikationskanal sich nur auf
der Verbindung zwischen der Mobilstation MS und der Basisstationssteuerung
BSC ändert.
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Einer
der Nachteile der oben beschriebenen Lösung des Standes der Technik
besteht darin, dass, wenn es eine lange Übertragungsverzögerung zwischen
den Schaltfunktionen der Mobilstation und der Basisstationssteuerung
gibt, oder, wenn die Synchronisierung der Mobilstation mit einem
neuen Kanal verzögert
wird, zum Beispiel aufgrund von Störung auf der Funkschnittstelle,
dann der Handover eine Unterbrechung verursachen kann. Insbesondere
in der Abwärtsverbindungsrichtung
kann eine derartige Unterbrechung unangenehm lang sein.
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Eine
weitere Schwäche
der oben beschriebenen Lösung
des Standes der Technik besteht darin, dass, wenn das Sprachcodierungsverfahren
oder die Datenübertragungsrate
sich während
des Handovers ändert,
dies Störgeräusche verursachen
kann, die für
den Anwender der Mobilstation hörbar
sind. Es kann notwendig sein, das Sprachcodierungsverfahren zu ändern, da
neue Sprachcodierungsverfahren in viele digitale Mobilkommunikationssysteme eingeführt worden
sind (oder eingeführt
werden). Ein Mobilkommunikationssystem kann daher verschiedene Sprachcodierungsverfahren
gleichzeitig anwenden und daher treten in dem System Situationen auf,
die es erfordern, dass das Sprachcodierungsverfahren im Zusammenhang
mit einem Handover geändert
wird. Das GSM-System (Global System for Mobile communications) ist
zum Beispiel ein derartiges System. In dem GSM ändert eine Sprachverarbeitungseinheit
TRAU (Transcoder Rate Adapter Unit) unmittelbar das Sprachcodierungsverfahren, sobald
sie einen ersten neuen Aufwärtsverbindungssprachrahmen
empfängt
und nur dann beginnt sie das neue Sprachcodierungsverfahren auf
die Abwärtsverbindungscodierung
anzuwenden. Wenn die Übertragungsverzögerung lang
ist, ist es möglich, dass Abwärtsverbindungsdaten,
die mit dem vorhergehenden Sprachcodierungsverfahren codiert wurden,
noch für
einige Zeit nach dem Handover ankommen, bevor die Aufwärtsverbindungsdaten,
die mit dem neuen Verfahren codiert wurden, die Sprachverarbeitungseinheit
erreichen. Dies verursacht Störgeräusche für die Mobilstation.
Um derartige Störgeräusche zu
vermeiden, sollte die Abwärtsverbindungsverbindung
durch eine Zeitdauer verzögert
werden, die das Zweifache der Übertragungsverzögerung beträgt. Eine
Verzögerung
mit einer derartigen Länge würde jedoch
eine ziemlich ausgeprägte
Audiounterbrechung in der Abwärtsverbindung
verursachen.
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Eine
Unterbrechung, ähnlich
zur oben beschriebenen, kann außerdem
in Situationen auftreten, in denen sich die Datenübertragungsrate
in Verbindung mit dem Handover ändert;
obwohl das Sprachcodierungsverfahren dasselbe bleibt. Im GSM-System
steht zum Beispiel ein Sprachcodierungsverfahren, das als AMR-(Adaptive Multi Rate bzw.
adaptives Mehrraten)-Verfahren bekannt ist, kurz vor seiner Einführung, wobei
das Verfahren es ermöglicht,
die Datenübertragungsrate
zwischen der Mobilstation und der Basisstationssteuerung unter acht
alternativen Raten zu wählen.
Dies wird es ermöglichen,
das Sprachcodierungsverfahren einer laufenden Verbindung unverändert zu
lassen (in anderen Worten, sowohl der neue als auch der alte Datenübertragungskanal
wenden das AMR-Verfahren an), aber die Datenübertragungsrate der Verbindung wird
sich nie im Zusammenhang mit dem Handover ändern.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme
zu lösen
und eine Lösung zur
Verfügung
zu stellen, die es ermöglicht,
einen BSC-internen Handover derart auszuführen, dass er die laufende
Verbindung so wenig wie möglich
stört. Die
Erfindung zielt insbesondere darauf ab, eine Lösung zur Verfügung zu
stellen, die es ermöglicht,
die Störung
in einem BSC-internen Handover zu minimieren, indem das Sprachcodierungsverfahren
oder die Datenübertragungsrate
sich ändert.
Diese Aufgaben werden erreicht mit einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch
1, einem mobilen Kommunikationssystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 5 und einer
Basisstationssteuerung gemäß dem unabhängigen Anspruch
11.
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Die
Erfindung basiert auf der Idee, dass wenn die in der Vermittlungszentrale
für mobile Dienste
angeordnete Schaltfunktion zur Durchführung eines BSC-internen Handovers
verwendet wird, in dem die Auslösebedingungen
erfüllt
sind (das heißt
im Zusammenhang mit dem Handover ändert sich entweder das Sprachcodierungsverfahren
oder die Datenübertragungsrate,
oder beide ändern
sich gleichzeitig), die Störung,
die durch den Handover in einer laufenden Verbindung verursacht
wird, minimiert werden kann. Der Handover wird dann durchgeführt, wie
wenn er zwischen zwei verschiedenen Basisstationssteuerungen stattfinden
würde,
was es ermöglicht,
insbesondere Störungen,
die in Abwärtsverbindungssignalen
verursacht werden, zu minimieren. Bei der Erfindung wird diese Art
eines Handovers durch Anwenden einer Signalisierungsprozedur erreicht,
die einer Signalisierung entspricht, die im Zusammenhang mit einem
Handover zwischen zwei Basisstationssteuerungen stattfindet, obwohl
physikalisch die Signalisierungsprozedur unter Steuerung von nur
einer einzigen Basisstationssteuerung und zwischen der Vermittlungszentrale
für mobile
Dienste und der betroffenen Basisstationssteuerung ausgeführt wird.
Daher besteht der wesentlichste Vorteil der Erfindung darin, dass
sie es ermöglicht,
einen BSC-internen Handover, der weniger Störung auf der laufenden Verbindung
verursacht, auch in Situationen auszuführen, in denen das Sprachcodierungsverfahren
oder die Datenübertragungsrate
sich im Zusammenhang mit dem Handover ändert.
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BSC-interne
Handover können
Handover-Prozesse sein, in denen der Verkehrskanal zwischen zwei
Basisstationen geändert
wird oder alternativ Handover sein, in denen ein neuer Kanal der Verbindung
an derselben Basisstation zugeordnet wird, die den vorhergehenden
Kanal der Verbindung zur Verfügung
stellt. Die Lösung
der Erfindung kann in beiden Fällen
angewendet werden.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
des Verfahrens und des Mobilkommunikationssystems der Erfindung
sind in den begleitenden abhängigen Ansprüchen 2 bis
4 und 6 bis 10 offenbart.
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Im
Folgenden wird die Erfindung im größeren Detail und unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen
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1a bis 1b ein
Mobilkommunikationssystem des Standes der Technik veranschaulichen;
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2a bis 2c Blockdiagramme
sind, die ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mobilkommunikationssystems
der Erfindung veranschaulichen;
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3a bis 3c eine
Verzweigungs-/Summierungs-Funktion veranschaulichen;
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4a bis 4d eine
Verzweigungs-/Vermittlungs-Funktion veranschaulichen; und
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5 und 6 ein
erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulichen.
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2a bis 2c sind
Blockdiagramme, die das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel des Mobilkommunikationssystems
der Erfindung veranschaulichen. Das Mobilkommunikationssystem, das
in den 2a bis 2c gezeigt
ist, kann zum Beispiel das GSM-System sein.
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2a zeigt
eine Anfangssituation, in der eine Mobilstation MS eine Verbindung
zu einer Vermittlungszentrale für
mobile Dienste MSC über
einen Telekommunikationskanal CH1 und weiter zu einem Teilnehmerendgerät 1 des
Festtelefonnetzwerks PSTN zum Beispiel durch die Vermittlungszentrale für mobile
Dienste MSC besitzt. Der Telekommunikationskanal CH1 der 2a,
der mit einer dicken durchgezogenen Linie dargestellt ist, ist aus
einem Funkkanal zwischen einer Basisstation BTS1 und der Mobilstation
MS und einem Kanal zwischen der Basisstation BTS1 und der Vermittlungszentrale
für mobile
Dienste MSC zusammengesetzt. In 2a umfasst
der Kanal zwischen der Basisstation BTS1 und der Vermittlungszentrale
für mobile
Dienste einen Kanal zwischen der Basisstation BTS1 und einer Basisstationssteuerung
BSC, einem Ater-Schnittstellenkanal Ater1 zwischen der Basisstationssteuerung BSC
und einer Sprachverarbeitungseinheit TRAU1 sowie einem A-Schnittstellenkanal
A1 zwischen der Sprachverarbeitungseinheit TRAU1 und der Vermittlungszentrale
für mobile
Dienste MSC.
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Das
seitens eines digitalen Mobilkommunikationssystems, wie zum Beispiel
dem GSM, benötigte
Frequenzspektrum hängt
von der auf dem Funkweg angewendeten Transferrate ab. Umso größer die
Transferrate, die auf dem Funkweg ver wendet wird, ist, umso breiter
ist das Frequenzspektrum, das sie erfordert. Dies ist deshalb so,
weil die Sprachcodierung, die in dem PSTN/ISDN (öffentlichen leitungsvermittelten
Telefonnetzwerk bzw. Public Switched Telephone Network/Digitales
Netzwerk mit integrierten Diensten bzw. Integrated Services Digital Network)
verwendet werden, die digital codierte Daten bei einer Rate von
64 kbit/s pro Verkehrskanal übertragen,
gewöhnlich
nicht zur Verwendung auf dem Funkweg geeignet ist. Zum Beispiel
ein GSM-Funkweg verwendet daher Sprachcodierungsverfahren geringerer
Bitrate (Halbrate bzw. Half Rate, Vollrate bzw. Full Rate, verbesserte
Vollrate bzw. Enhanced Full Rate), anstelle der Sprachcodierung
des Festnetzwerks. Zusätzlich
zu diesen Sprachcodierungsverfahren ist gerade ein Verfahren, das
als AMR-(Adaptive Multi Rate)-Sprachcodierung bekannt ist, in dem
die Datentransferrate unter acht alternativen Raten gewählt werden
kann, dabei im GSM in Benutzung genommen zu werden.
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In
dem mobilen Kommunikationssystem der 2a sind
Sprachverarbeitungseinheiten TRAU1 und TRAU2 zwischen der Basisstationssteuerung und
der Vermittlungszentrale für
mobile Dienste eingerichtet, um der Sprachcodierung, die auf dem Funkweg
verwendet wird, zu ermöglichen,
an die Sprachcodierung, die durch die Vermittlungszentrale für mobile
Dienste verwendet wird, angepasst zu werden. Die Sprachverarbeitungseinheiten
(Transcoder) führen
die notwendigen Codierungs-, Decodierungs- und Ratenanpassungsfunktionen
aus. Mit anderen Worten können
zum Beispiel in dem GSM die Sprachverarbeitungseinheiten 64-kbit/s-Schnittstellen
in Richtung der Vermittlungszentrale für mobile Dienste MSC besitzen
und 8-kbit/s-Schnittstellen in Verbindung mit Halbraten-Sprachcodierung
oder 16-kbit/s-Schnittstellen in Verbindung mit Vollraten oder verbesserter
Vollraten-Sprachcodierung in Richtung der Basisstationssteuerung
besitzen.
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Wenn
die Mobilstation MS in 2a sich von der ersten Basisstation
BTS1 während
der Verbindung, die den ersten Telekommunikationskanal verwendet,
wegbewegt, wobei sie sich gleichzeitig einer zweiten Basisstation
BTS2 nähert,
tritt der Bedarf für einen
Handover zur zweiten Basisstation BTS2 auf. Die Basisstationssteuerung
BSC überwacht
die Verbindung zwischen der ersten Basisstation BTS1 und der Mobilstation
MS und sobald sie feststellt, dass die Verbindung schlechter wird,
löst sie
den Handover aus. Die in der 2a gezeigte
Situation nimmt an, dass der Handover mittels Übertragen der laufenden Verbindung
der Mobilstation MS von dem Funkkanal der ersten Basisstation BTS1
auf den Funkkanal der zweiten Basisstation BTS2 durchgeführt wird.
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Wenn
ein Funkkanal für
die Verbindung an der zweiten Basisstation BTS2 ausgewählt worden ist, überprüfen Überprüfungsmittel 2,
die in der Basisstationssteuerung BSC angeordnet sind, ob die neue Basisstation,
das heißt
BTS2, auch durch die Basisstationssteuerung gesteuert wird. Zusätzlich kennt die
Basisstationssteuerung BSC die Sprachcodierungsverfahren und Datentransferraten,
die den Basisstationen zur Verfügung
stehen, die sie steuert. Dies ermöglicht Vergleichsmitteln 3,
die in der Basisstationssteuerung BSC angeordnet sind, das Sprachcodierungsverfahren
und die Datenrate, die durch die erste Basisstation BTS1 verwendet
werden, mit dem Sprachcodierungsverfahren und der Datenübertragungsrate,
die der zweiten Basisstation zur Verfügung stehen, zu vergleichen.
Eine vorherbestimmte Auslösebedingung
kann in den Vergleichsmitteln 3 gespeichert sein, wobei
die Bedingung erfüllt
ist, wenn das verwendete Sprachcodierungsverfahren nicht für die zweite
Basisstation verfügbar
ist, oder, wenn die zweite Basisstation nicht dieselbe Datentransferrate
verwenden kann wie die erste Basisstation. In der Erfindung wird
eine Steuereinheit 4, die sich in der Basisstationssteuerung
BSC befindet, von den Ergebnissen der Überprüfung, die durch die Überprüfungsmittel 2 durchgeführt wurde,
und dem Vergleich, der von den Vergleichsmitteln 3 durchgeführt wurde,
informiert (das heißt,
ob die Auslösebedingung
erfüllt
ist oder nicht). Falls die Ergebnisse zeigen, dass
- 1) der Handover ein BSC-interner Handover ist, in dem die Auslösebedingung
nicht erfüllt
ist, weist die Steuereinheit 4 der Basisstationssteuerung die
Schaltfunktion S2 an, den Handover durchzuführen. Dies bedeutet, dass ein
neuer Telekommunikationskanal der laufenden Verbindung der Mobilstation
nur für
den Teil zwischen der Basisstationssteuerung BSC und der Mobilstation
MS zugeordnet wird (das heißt
ein neuer Funkkanal und ein neuer Kanal für die Verbindung zwischen der
Basisstationssteuerung BSC und der neuen Basisstation BTS2); mit
anderen Worten der Kanal, der durch die Sprachverarbeitungseinheit oder
die Vermittlungszentrale für
mobile Dienste verwendet wird, ändert
sich nicht. 2b zeigt die bestehende Situation,
nachdem die Handover-Operation abgeschlossen worden ist. Ein Vergleich
der 2a und 2b zeigt,
dass an stelle des Handover, der Ater-Schnittstellenkanal und der
A-Schnittstellenkanal der Verbindung unverändert geblieben sind.
- 2) der Handover ein BSC-interner Handover ist, bei dem die Auslösebedingung
erfüllt
ist, die Steuereinheit 4 der Basisstationssteuerung die
Schaltfunktion S1 der Vermittlungszentrale für mobile Dienste MSC anweist,
den Handover durchzuführen.
In diesem Fall findet die Signalisierung ähnlich wie in einem Handover
zwischen zwei separaten Basisstationssteuerungen statt, mit der
Ausnahme, dass er nur durch eine Basisstationssteuerung gesteuert
wird und zwischen der betroffenen Basisstationssteuerung BSC und
der Vermittlungszentrale für
mobile Dienste MSC ausgeführt wird.
In der in den 2a bis 2c gezeigten Situation
bedeutet dies, dass ein neuer Kanal der laufenden Verbindung der
Mobilstation MS auch für
den Teil zwischen der Basisstationssteuerung und der Vermittlungszentrale
für mobile
Dienste zugeordnet wird. Folglich wird die Sprachverarbeitungseinheit
TRAU1, die auf dem ersten Telekommunikationskanal CH1 verwendet
wurde, durch eine zweite Sprachverarbeitungseinheit TRAU2, die auf
dem zweiten Telekommunikationskanal CH2 verwendet wird, ersetzt. 2c zeigt
die bestehende Situation nach diesem Handover. Der Vergleich der 2a und 2c zeigt, dass
der Ater-Schnittstellenkanal und der A-Schnittstellenkanal während des
Handovers sich geändert
haben.
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3a bis 3c veranschaulichen
eine Verzweigungs-/Summierungs-Funktion, die in einer Schaltfunktion
S1 der Vermittlungszentrale für
mobile Dienste, die in den 2a bis 2c gezeigt
ist, zur Implementierung des Handover der Erfindung verwendet werden
kann.
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Im
Anfangszustand, der in der 3a gezeigt
ist, überträgt die Verzweigungs-/Summierungs-Funktion
sowohl Aufwärtsverbindungs-
als auch Abwärtsverbindungssignale,
die mit der Verbindung in Beziehung stehen, die die Mobilstation
zwischen einem Teilnehmer B und dem ersten Telekommunikationskanal
CH1 besitzt. Dieser Anfangszustand entspricht dem in der 2a gezeigten
Zustand.
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Wenn
sich die Mobilstation zu einem Ort bewegt hat, an dem die Basisstationssteuerung
den Handover auslöst,
bewegt sich die Verzweigungs-/Summierungs-Funktion in einen Zwischenzustand, der
in 3b gezeigt ist, in dem sie beginnt, einen Abwärtsverbindungsdatenfluss
zum ersten und zweiten Telekommunikationskanal CH1 und CH2 zu verzweigen.
Zum selben Zeitpunkt beginnt die Verzweigungs-/Summierungs-Funktion
den Datenfluss, der über
den ersten und den zweiten Telekommunikationskanal CH1 und CH2 in
der Aufwärtsverbindung übertragen
wird, zu summieren und den summierten Datenfluss an einen Teilnehmer
B zu übertragen.
Der Zwischenzustand, der in 3b gezeigt
ist, wird gewöhnlich
kurz bevor ein Handover-Befehl an die Mobilstation gesendet wird,
aktiviert.
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Wenn
der Handover erfolgreich abgeschlossen worden ist (Handover Complete
bzw. Handover abgeschlossen), bewegt sich die Verzweigungs-/Summierungs-Funktion in einen
Endzustand, der in 3c gezeigt ist, in dem sie einen
Datenfluss sowohl in Aufwärtsverbindungs-
als auch Abwärtsverbindungsrichtung
nur zwischen dem zweiten, das heißt einem neuen Telekommunikationskanal
CH2 und dem Teilnehmer B überträgt. Der
Endzustand entspricht der Situation, die in 2c gezeigt
ist. Die Verzweigungs-/Summierungs-Funktion der 3a bis 3c,
die in dem Handover verwendet wurde, ermöglicht eine wesentliche Verkürzung der
Unterbrechung, die gewöhnlich
in einem Handover-Prozess des Standes der Technik auftritt.
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Die
Verzweigungs-/Summierungs-Funktion kann verwendet werden, um Aufwärtsverbindungssignale
durch Anwendung von Signalverarbeitung zu summieren, in der a-law-Kompander-8-bit-Sample zuerst
in lineare 13-bit-Sample gewandelt werden. Die linearen 13-bit-Sample
können
dann summiert werden. Schließlich
werden die summierten linearen 13-bit-Sample wieder in Kompander-8-bit-Sample gewandelt,
die dann weiter in Richtung des Teilnehmers B übertragen werden. Soweit es
die Abwärtsverbindung
betrifft, kann ein 64-kbit/s-Datenfluss
verzweigt werden, das heißt
als solches kopiert werden, ohne irgendwelche zusätzlichen
Operationen im ersten und zweiten Telekommunikationskanal CH1 und CH2.
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4a bis 4d veranschaulichen
eine Verzweigungs-/Schalt-Funktion. Die Verzweigungs-/Schaltfunktion
der 4a bis 4d kann
in der Schaltfunktion S1 der Vermittlungszentrale für mobile
Dienste MSC, die in den 2a bis 2c gezeigt
sind, zur Durchführung
des Handovers der Erfindung verwendet werden. Die Verzweigungs-/Schalt-Funktion,
die in den 4a bis 4d gezeigt
ist, ist daher eine Alternative zu der Verzweigungs-/Schalt-Funktion
der 3a bis 3c, dahingehend,
dass die Schaltfunktion S1 der Vermittlungszentrale für mobile
Dienste eine der zwei Alternativen verwenden kann. Die Verzweigungs-/Schalt-Funktion, die in
den 4a bis 4d gezeigt
ist, ist auch anwendbar auf die Schaltfunktion S2 der Basisstationssteuerung
BSC, in der sie wie in der Erfindung definiert in denjenigen BSC-internen
Handover-Situationen verwendet wird, in denen sich das Sprachcodierungsverfahren
nicht ändert.
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Der
in den 4a bis 4d gezeigte
Handover findet in drei Phasen statt, wobei die Schaltfunktion zwei
Zwischenzustände
zwischen dem Anfangszustand und dem Endzustand besitzt. 4a zeigt
den Anfangszustand, das heißt
einen Zustand, in dem die Verbindung zwischen der Mobilstation MS und
der Vermittlungszentrale für
mobile Dienste MSC den Funkkanal, der durch die erste Basisstation BTS1
verwendet wird, verwendet. In diesem Fall läuft ein komprimiertes Sprachsignal
zwischen der ersten Basisstation BTS1 und der Basisstationssteuerung BSC
auf dem Kanal CH1. Wenn die Basisstationssteuerung BSC entscheidet,
einen internen Handover durchzuführen,
sendet sie eine Kanal-Aktivierungs-Nachricht an die zweite Basisstation
BTS2 und die zweite Basisstation BTS2 bestätigt die Nachricht (Kanal-Aktivierungs-Bestätigung bzw.
Channel Activation Acknowledgement), wobei der erste Schritt in dem
Handover damit abgeschlossen ist.
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Im
ersten Schritt des Handover bewegt sich die Verzweigungs-/Schalt-Funktion
vom Anfangszustand der 4a zum Zwischenzustand 1 der 4b.
Das komprimierte Abwärtsverbindungssprachsignal,
das vom Teilnehmer B übertragen
wird, wird dann auch zum zweiten Telekommunikationskanal CH2 verzweigt.
In der Aufwärtsverbindung
bleibt Teilnehmer B nur mit dem ersten Telekommunikationskanal CH1
durch die Verzweigungs-/Schalt-Funktion verbunden. Die Basisstationssteuerung
BSC sendet dann einen Handover-Befehl an die Mobilstation durch
die Basisstation BTS1 und die Mobilstation MS stellt sich auf den
Kanal der zweiten Basisstation BTS2 ein. Wenn die Mobilstation MS
sich erfolgreich auf den Kanal der zweiten Basisstation eingestellt hat,
sendet die zweite Basisstation BTS2 Informationen (Handover-erfasst
bzw. Handover Detect) hierzu an die Basisstationssteuerung BSC.
Dies schließt den
zweiten Schritt in dem Handover ab.
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Im
zweiten Schritt des Handover bewegt sich die Verzweigungs-/Schalt-Funktion
von dem Zwischenzustand 1 der 4b zu
dem Zwischenzustand 2 der 4c. Die
Verzweigungs-/Schalt-Funktion verwendet die Umschaltfunktion (Double-throw Switch Function),
um den Aufwärtsverbindungsdatenfluss,
der von Teilnehmer B kommt, vom Kanal CH1 zum Kanal CH2 zu verbinden.
Die Verzweigungs-/Schalt-Funktion verzweigt das komprimierte Abwärtsverbindungssprachsignal
weiter zu dem ersten Kanal CH1 und dem zweiten Kanal CH2. Nachdem
der Handover erfolgreich abgeschlossen wurde (Handover-abgeschlossen
bzw. Handover Complete) wird der dritte Schritt im Handover-Prozess
ausgeführt
werden.
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Im
dritten Schritt des Handover bewegt sich die Verzweigungs-/Schalt-Funktion
vom Zwischenzustand 2 der 4c zum
Endzustand der 4d. In diesem Endzustand werden
die Aufwärtsverbindungssignale,
die vom zweiten Kanal CH2 empfangen wurden, an den Teilnehmer B übertragen
und entsprechend die Abwärtsverbindungssignale
vom Teilnehmer B werden an den zweiten Kanal CH2 übertragen.
Wenn der Handover durch die Schaltfunktion S2 der Basisstationssteuerung
durchgeführt wird,
dann entspricht der Endzustand der Situation, die in 2b gezeigt
ist. Der betroffene Handover ist dann ein BSC-interner Handover,
in dem das Sprachcodierungsverfahren und die Telekommunikationsrate
sich nicht ändern.
Andererseits, wenn der Handover durch die Schaltfunktion S1 der
Mobilvermittlungszentrale durchgeführt wird, dann entspricht der Endzustand
der Situation, die in 2c gezeigt ist. In diesem Fall
ist der betroffene Handover ein BSC-interner Handover, in dem sich
das Sprachcodierungsverfahren und/oder die Datenübertragungsrate ändert.
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Die
Verzweigung der Abwärtsverbindungssignale
zu den Kanälen
CH1 und CH2, die in 4b und 4c gezeigt
sind, ermöglicht,
dass der Handover mit einer kürzeren
Unterbrechung in den Abwärtsverbindungssignalen
durchgeführt
wird. Aufgrund der Verzweigung hängt
die Dauer der Unterbrechung von nichts anderem ab als davon, wie schnell
und störungsfrei
die Mobilstation in der Lage ist, von Kanal CH1 an der ersten Basisstation
BTS1 auf den Kanal CH2 an der zweiten Basisstation BTS2 zu wechseln.
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5 und 6 veranschaulichen
ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens der Erfindung. 5 und 6 zeigen
ein Beispiel davon, wie die Erfindung im GSM-System angewendet werden
kann. Das Flussdiagramm betrifft die Signalisierungsnachrichten
und die Schaltfunktionszustände,
die dem Handover zugeordnet sind. Es sei angemerkt, dass die Schaltfunktionszustände sich
an anderen Punkten der Signalisierungsnachrichten ändern können als
an denen, die in dem Flussdiagramm gezeigt sind. Die Signalisierungsnachrichten und
die Schaltfunktionen sind aus Sicht der Basisstationssteuerung BSC
dargestellt. Aus diesem Grund sind die Schaltfunktionszustände der
Vermittlungszentrale für
mobile Dienste MSC mit unterbrochenen Linien dargestellt. Die Signalisierungsnachrichten
an der Funkschnittstelle und einige der Signalisierungsnachrichten
zwischen der MSC-BSC und der BSC-BTS wurden weggelassen, da sie
für die
Funktion der Erfindung nicht wesentlich sind. Das Flussdiagramm
zeigt einen erfolgreichen Handover. Wenn der Handover fehlschlägt oder
wenn ein andersartiger abnormaler Zustand eintritt, schreitet der
Prozess genau so fort, wie in den GSM-Empfehlungen in diesem Zusammenhang
empfohlen.
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Der
Anfangszustand (5) nimmt an, dass es eine laufende
Verbindung (wie zum Beispiel einen Anruf) gibt und dass der Verkehr über die
erste Basisstation BTS1 geroutet bzw. geleitet wird. Die Basisstationssteuerung
BSC empfängt
dann Messprotokolle von der ersten Basisstation BTS1 (Schritt 400) mit
der Geschwindigkeit eines SACCH-Blocks auf der Luftschnittstelle
in Intervallen von 480 ms. Diese Messreports bzw. Messprotokolle
enthalten sowohl die Messreports über die Qualität der Abwärtsverbindungs-Luftschnittstelle,
die durch die Mobilstation MS gesendet wurden, und diejenigen, die über die Qualität der Aufwärtsverbindungs-Luftschnittstelle durch
die erste Basisstation BTS1 gemacht wurden. Die Messreports enthalten
Rohdaten über
die Qualität
von sowohl dem aktuellen Funkkanal (CH1) und der benachbarten Basisstationen.
Der Handoveralgorithmus (Schritt 401), der sich in der
Basisstationssteuerung BSC befindet, analysiert kontinuierlich die Rohdaten
und sobald, aufgrund der Luftschnittstellenqualität oder aus
Verkehrsgründen
es zum Beispiel vorteilhaft erscheint, einen Handover durchzuführen (Schritt 402),
wird der Handover-Prozess initiiert und die Routine geht weiter
zu Schritt 403. Wenn entschieden worden ist, dass der Handover
nicht ausgeführt
werden wird, dann kehrt die Routine zu Schritt 400 zurück und setzt
den Empfang und die Analyse der Messergebnisse fort.
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In
Schritt 403 wird überprüft, ob die
Zielbasisstation BTS2 und ihr Verkehrskanal CH2 durch dieselbe Basisstationssteuerung
BSC wie die aktuelle Basisstation BTS1 gesteuert wird. Die Basisstationssteuerung
BSC ist in der Lage, basierend auf den Messreports, die durch die
Mobilstation MS gesendet wurden, zu schließen, ob die Zielbasisstation
BTS2 durch die fragliche Basisstationssteuerung BSC gesteuert wird.
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Wenn
die Zielbasisstation durch eine andere Basisstationssteuerung oder
Vermittlungszentrale für mobile
Dienste gesteuert wird, dann wird eine Handover-notwendig (Handover Required)-Nachricht (Schritt 404)
an die Vermittlungszentrale für
mobile Dienste gesendet, wobei die Nachricht die notwendigen Informationen über die
Zielbasisstation oder alternativ eine Liste der Zielbasisstationen
in ihrer bevorzugten Reihenfolge enthält. In Schritt 405 ermittelt die
Vermittlungszentrale für
mobile Dienste MSC, ob der Handover ein MSC-interner Handover oder
ein solcher zwischen zwei Vermittlungszentralen für mobile
Dienste ist. Basierend auf den Ergebnissen wird entweder ein normaler
MSC-interner Handover (Schritt 407) oder ein Handover zwischen
zwei Vermittlungszentralen für
mobile Dienste (Schritt 406) ausgeführt. In beiden Fällen findet
das Schalten der Verkehrskanäle
an der Vermittlungszentrale für
mobile Dienste statt, was die Anwendung entweder der Verzweigungs-/Summierungs-Funktion
oder der Verzweigungs-/Schalt-Funktion ermöglicht, die Abwärtsverbindungsschaltunterbrechung
zu minimieren, unabhängig
davon, ob das Sprachcodierungsverfahren oder die Datentransferrate
der Zielbasisstation BTS2 dieselben sind wie das Sprachcodierungsverfahren und
die Datentransferrate der bedienenden Basisstation BTS2.
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Wenn
in Schritt 403 festgestellt wird, dass der betroffene Handover
in der Basisstationssteuerung BSC stattfindet, überprüft die Routine in Schritt 408,
ob die in Verwendung befindliche Auslösebedingung erfüllt ist.
Gemäß der Erfindung
wird dies durch Überprüfen, ob
das Sprachcodierungsverfahren der Zielbasisstation BTS2 dasselbe
wie das der aktuellen Basisstation BTS1 ist, durchgeführt. Es wird
auch überprüft, ob die
Datentransferrate der Verbindung (zwischen der Mobilstation und
der Basisstationssteuerung) sich ändert, wenn der Handover durchgeführt wird.
Wenn der Handover zu einer Situation führen würde, in der das Sprachcodierungsverfahren oder
die Datentransferrate sich ändern
würde (oder in
der sich beide gleichzeitig ändern
würden),
würde dies
bedeuten, dass die Auslösebedingung
erfüllt
ist. Die obigen Informationen können
erhalten werden, da die Basisstationssteuerung BSC immer Informationen
sowohl über
die akzeptierten Sprachcodierungsverfahren als auch die verfügbaren Datenübertragungsraten
von sowohl der aktuellen Basisstationen als auch der Zielbasisstationen
besitzt.
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Wenn
festgestellt wird, dass die Auslösebedingung
nicht erfüllt
ist, wenn die Basisstation sich ändert,
dann wird ein normaler BSC-interner Handover durchgeführt, was
in den Schritten 409 bis 418 gezeigt ist. Der
Prozess beginnt an Schritt 409 mit der Aktivierung des
Verkehrskanals zu der Zielbasisstation (Kanalaktivierung), die durch
die Zielbasisstation BTS2 im Schritt 410 (Kanalaktivierungsbestätigung bzw.
Channel Activation Acknowledgement) bestätigt wird, wenn der neue Verkehrskanal
sowohl zur Luft- als auch abis-Schnittstelle aktiviert worden ist.
Wenn die Basisstationssteuerung BSC die Kanalaktivierungsbestätigung empfängt, wird
die Verzweigungs-/Schalt-Funktion der Verkehrskanäle der Basisstationssteuerung
BSC zu der Zwischenstufe 1 (siehe 4b) gesetzt.
Der Mobilstation wird dann ein Handover-Befehl über die bedienende Basisstation
BTS1 gesendet und wenn die Mobilstation MS den Befehl empfängt, stellt
sie sich auf den neuen Kanal CH1 der Zielbasisstation BTS2 ein.
Wenn die Zielbasisstation BTS2 einen Handover-Zugriffsburst von
der Mobilstation erfasst, sendet sie eine „Handover-erfasst"-Nachricht an die
Basisstationssteuerung BSC (Schritt 413). An dieser Stelle
wird die Verzweigungs-/Schalt-Funktion der Basisstationssteuerung BSC
in den Zwischenzustand 2 gesetzt (Schritt 414) und
als ein Ergebnis werden auch Aufwärtsverbindungsdaten über die
zweite Basisstation BTS2 übertragen.
Nach einem erfolgreichen Handover sendet die Mobilstation eine „Handover-abgeschlossen"-Nachricht (Schritt 415) über die
zweite Basisstation BTS2. Die Verzweigungs-/Schalt-Funktion kann dann
in den Endzustand gesetzt werden, da nicht länger ein Risiko besteht, dass
die Mobilstation zu dem Kanal der ersten Basisstation BTS1 aufgrund
einer fehlgeschlagenen Signalisierung zurückkehrt. Schließlich sendet
die Basisstationssteuerung BSC der ersten Basisstation BTS1 eine
RF-Kanalfreigabenachricht in Schritt 414, die die Basisstation
bestätigt (RF-Kanalfreigabe-Bestätigung),
nachdem sie den Kanal freigegeben hat (Schritt 418).
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Falls
in Schritt 408 festgestellt wird, dass die Auslösebedingung
erfüllt
werden wird, wenn die Basisstation sich ändert, wird ein BSC-interner
Handover, der durch die Vermittlungszentrale für mobile Dienste MSC gesteuert
wird, ausgeführt,
wie in 6 gezeigt. Die Basisstationssteuerung BSC sendet
zuerst der Vermittlungszentrale für mobile Dienste MSC eine „Handover-erforderlich"-Nachricht in Schritt 500. Diese
Nachricht zeigt zum Beispiel den Kanal der bedienenden Basisstation
BTS1, das aktuelle Sprachcodierungsverfahren und eine Zellenkennung
der neuen Basisstation BTS2 oder alternativ eine Zellenkennungsliste,
die die neuen Basisstationen in ihrer bevorzugten Reihenfolge angibt.
Im nächsten
Schritt 501 sendet die Vermittlungszentrale für mobile Dienste
eine Handover-Anforderung an die Basisstationssteuerung BSC, wobei
die Anforderung Informationen, zum Beispiel über den Kanal der bedienenden
Basisstation BTS1, das aktuelle Sprachcodierungsverfahren und die
Zellenkennung der neuen Basisstation BTS2, umfasst. In einem gewöhnlichen Handover,
der zwischen zwei Basisstationssteuerungen BSC stattfindet, wird
diese Nachricht an die Zielbasisstationssteuerung gesendet, aber
wenn ein BSC-interner Handover betroffen ist, wird die Nachricht
an die aktuelle Basisstationssteuerung BSC gesendet. In Schritt 502 wird
der Verkehrskanal zu der Basisstation BTS2 (Kanalaktivierung) aktiviert,
was durch die Zielbasisstation BTS2 in Schritt 503 (Kanalaktivierungsbestätigung)
bestätigt
wird, wenn der neue Verkehrskanal sowohl zu der Luftschnittstelle als
auch der abis-Schnittstelle aktiviert worden ist. Als Nächstes bestätigt die
Basisstationssteuerung BSC die Handover-Anforderungsnachricht an
die Vermittlungszentrale für
mobile Dienste in Schritt 504. Diese Bestätigung umfasst
zum Beispiel den Handover-Befehl, der an die Mobilstation zu übertragen
ist, den Kanal in der neuen Basisstation BTS2 und das neue Sprachcodierungsverfahren.
In Schritt 505 wird die Schaltfunktion in die Zwischenstufe
gesetzt (es wird in diesem Zusammenhang angenommen, dass die Verzweigungs-/Summierungs-Schaltfunktion
der 3a bis 3c insbesondere
im Zusammenhang mit dem Flussdiagramm der 6 verwendet
wird).
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Die
Vermittlungszentrale für
mobile Dienste MSC sendet dann in Schritt 506 den Handover-Befehl
an die Mobilstation MS über
die Basisstationssteuerung BSC und die bedienende Basisstation BTS1
und, nachdem der Befehl empfangen worden ist, stellt sich die Mobilstation
MS auf den neuen Kanal CH2 der Zielbasisstation BTS2 ein. Da die
neue Basisstation BTS2 einen Handover-Zugriffsburst von der Mobilstation erfasst,
sendet die Basisstation BTS2 eine „Handover-erfasst"-Nachricht an die
Vermittlungszentrale für
mobile Dienste MSC durch die Basisstationssteuerung BSC (Schritt 507).
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Nach
einem erfolgreichen Handover sendet die Mobilstation MS eine „Handover-abgeschlossen"-Nachricht durch
die neue Basisstation BTS2, die die Basisstationssteuerung BSC an
die Vermittlungszentrale für
mobile Dienste MSC weiterleitet (Schritt 509). Die Schaltfunktion
wird dann in Schritt 510 in den Endzustand gesetzt. Schließlich wird
der Verkehrskanal der ursprünglichen
Basisstation BTS1 in den Schritten 511 bis 514 freigegeben.
Zuerst sendet die Vermittlungszentrale für mobile Dienste MSC in Schritt 511 eine „Lösch-Befehl" (Clear Command)-Nachricht,
nach der die Basisstationssteuerung BSC in Schritt 512 eine „RF-Kanalfreigabe"-Nachricht an die
ursprüngliche
Basisstation BTS1 sendet, die die Basisstation bestätigt, nachdem
sie den Kanal freigegeben hat (Schritt 513), mit einer „RF-Kanalfreigabe"-Bestätigung.
Der Prozess wird mit einer „Löschen-abgeschlossen"-Nachricht abgeschlossen,
die zu der Vermittlungszentrale für mobile Dienste MSC gesendet
wird (Schritt 514).
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Es
versteht sich, dass die obige Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen
nur beabsichtigen, die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen.
Für einen
Fachmann ist es offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedene
Weisen modifiziert und verändert
werden kann, ohne vom Bereich der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen offenbart
ist, abzuweichen.