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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drahtloses Betriebskommunikationssystem
und genauer auf die Ressourcenverwaltung in einem solchen drahtlosen
Betriebskommunikationssystem.
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Übliche drahtlose
Betriebskommunikationssysteme weisen für jeden aufzubauenden Anruf
eine vordefinierte Menge an Ressourcen auf der Funkschnittstelle
zu. Normalerweise entspricht diese Menge an Ressourcen bei einer
Gesprächsverbindung
einem Sprachkanal und bei einer Datenverbindung einem Datenkanal,
der die erforderliche Bitrate unterstützt. Diese Zuweisung von Ressourcen
wird bei jedem Verbindungsaufbau durchgeführt.
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In
US-Patent 5,420,909 wird ein solches drahtloses Betriebskommunikationssystem
offen gelegt, das einen Kommunikations-Ressourcen-Zuweiser und einen
Fernsprech-Ressourcen-Zuweiser
enthält.
Auf Anforderung nach einer Kommunikation überprüft der Ressourcen-Zuweiser,
ob noch eine Ressource (Fernsprechleitung, bzw. Sendeeinheit) verfügbar ist.
Ist dies der Fall, weist er diese Ressource für die Kommunikation zu.
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In
US-Patent 5,839,067 wird ein Betriebskommunikationssystem mit einem
Mobilitäts-Server offen
gelegt, der alle Anrufe zu und von den Mobiltelefonen verwaltet.
Der Mobilitäts-Server überprüft die von
einem Mobiltelefon angeforderten Dienste. Wenn diese mit einem Dienstprofil übereinstimmen,
das zum Mobiltelefon gehört,
löst der
Mobilitäts-Server den Verbindungsaufbau
des angeforderten abgehenden Anrufs aus.
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Darüber hinaus
wird Anrufen, die von einem öffentlichen
Kommunikationsnetz in das drahtlose Betriebskommunikationssystem
kommen, dieselbe Menge an Ressourcen im drahtlosen Betriebskommunikationssystem
zugewiesen wie im öffentlichen Kommunikationsnetz.
In diesem Fall ist die Ressourcenzuweisung für das drahtlose Kommunikationsnetz
transparent.
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Ein
Nachteil dieser Lösung
ist, dass die auf der Funkschnittstelle des drahtlosen Betriebskommunikationssystems
zugewiesenen Ressourcen nicht exakt die Anforderungen der drahtlosen
Betriebsfunk-Endgeräte
des drahtlosen Betriebskommunikationssystems erfüllen. In der Tat können sich die
Anforderungen eines Betriebsfunk-Endgerätes während der Kommunikation ändern, während die zugewiesenen
Ressourcen konstant bleiben. Dies führt zu einer schlecht optimierten
Belastung der Funkschnittstelle des drahtlosen Betriebskommunikationssystems.
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Ein
weiterer Nachteil ist, dass die transparente Zuweisung von Ressourcen
für Anrufe,
die aus einem öffentlichen
Kommunikationsnetz in das drahtlose Betriebskommunikationssystem
kommen, nicht optimiert ist. In der Tat können mehr Ressourcen im Betriebskommunikationsnetz
verfügbar
sein als im öffentlichen
Netz, oder im Gegensatz dazu kann die Menge der im öffentlichen
Kommunikationsnetz zugewiesenen Ressourcen größer sein als die im Betriebskommunikationssystem
zur Verfügung
stehenden Ressourcen, weil im Betriebskommunikationssystem Internverkehr
vorliegt.
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Eine
spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein drahtloses
Kommunikationssystem bereitzustellen, das die verfügbaren Ressourcen
den Betriebsfunk-Endgeräten im Bereich
einer Basisstation zuweist, die mit einer Nebenstellenanlage gekoppelt
ist, und dabei die wirklichen Bedürfnisse der Betriebsfunk-Endgeräte besser
zu berücksichtigen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Nebenstellenanlage,
die in einem drahtlosen Betriebskommunikationssystem verwendet werden
kann, wie oben erwähnt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
und weitere Aufgaben, die weiter unten deutlich werden, werden durch
ein drahtloses Betriebskommunikationssystem gemäß Anspruch 1, eine Nebenstellenanlage gemäß Anspruch
2 und eine Basisstation gemäß Anspruch
7, die an eine Nebenstellenanlage gekoppelt werden kann, erfüllt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Nebenstellenanlage, die Teil des drahtlosen
Betriebskommunikationssystems ist, Mittel zur Steuerung der Menge
an Ressourcen, die einem Betriebs-Endgerät im Bereich einer Basisstation,
die mit der Nebenstellenanlage gekoppelt ist, zugewiesen werden.
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Ein
drahtloses Betriebskommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
hat den Vorteil, dass die verfügbaren
Ressourcen genauer zugewiesen werden, da eine Nebenstellenanlage
die Anforderungen eines Betriebsfunk-Endgerätes besser kennt als eine öffentliche
Vermittlungsanlage.
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Ein
weiterer Vorteil eines drahtlosen Betriebskommunikationssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, dass die Ressourcen besser zwischen dem Internverkehr
und dem Externverkehr des drahtlosen Betriebskommunikationssystems
aufgeteilt werden.
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Weitere
vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden deutlicher, wenn
man die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung liest,
die durch nicht einschränkende
Erklärungen
erfolgt, sowie durch die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 ein drahtloses Betriebskommunikationssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 eine Nebenstellenanlage
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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1 zeigt ein drahtloses Betriebskommunikationssystem 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das drahtlose Betriebskommunikationssystem besteht aus
einer Nebenstellenanlage 11, einer Basisstation 12,
die an die Nebenstellenanlage 11 gekoppelt ist, und Betriebsfunk-Endgeräten 131, 132, 133 im
Bereich der Basisstation 12.
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Das
drahtlose Betriebskommunikationssystem kann dahingehend komplizierter
sein, dass es mehrere Basisstationen und/oder mehrere Nebenstellenanlagen
umfasst. Vorzugsweise wird ein Modul zum Anschluss der Nebenstellenanlage 11 an
die Basisstation 12 benötigt.
Man kann annehmen, dass dieses weitere Modul in die Nebenstellenanlage 11 integriert
ist. In diesem Fall kann Basisstation 12 eine Basisstation
sein, die für
die Verwendung in einem öffentlichen
Funkkommunikationsnetz angepasst ist.
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Aus
Gründen
der Einfachheit wird die Erfindung mit Hilfe des in 1 gezeigten drahtlosen Betriebskommunikationssystems
erklärt.
Die Nebenstellenanlage 11 ist an ein öffentliches Kommunikationsnetz 14 angeschlossen.
Das öffentliche
Kommunikationsnetz 14 kann ein Festnetz oder ein Mobilfunknetz
sein, z.B. PSTN, ISDN, GSM, GPRS, UMTS. Diese Liste ist nicht erschöpfend.
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Vorzugsweise
ist das drahtlose Kommunikationssystem 10 so angepasst,
dass es die Kommunikation im Paketmodus durchführt. In diesem Fall ist die
Zuweisung von Ressourcen eine entscheidende Funktion für das System.
Diese Erfindung kann jedoch auch auf die leitungsvermittelte Kommunikation angewendet
werden, wie zum Beispiel HSCSD (High Speed Switched Circuit Data,
sehr schnelle leitungsvermittelte Daten), angewendet auf ein drahtloses Betriebskommunikationssystem,
bei dem einem einzigen Teilnehmer bis zu acht Funkkanäle gleichzeitig zugeteilt
werden können.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält die
Nebenstellenanlage 11 ein Modul zur Zuteilung von Ressourcen,
das für
die Steuerung der Ressourcen verantwortlich ist, die den Betriebsfunk-Endgeräten 131,
..., 133 zugeteilt werden. Zu diesem Zweck sendet die Nebenstellenanlage 11 eine
Nachricht an die Basisstation 12, die anzeigt, wie viel
Ressourcen jedem neuen Betriebsfunk-Endgerät 131, ..., 133 zugewiesen
wurden, das eine neue Verbindung aufbaut (In-Band-Ressourcen-Zuteilung).
Basisstation 12 leitet diese Nachricht ihrerseits weiter
an die Betriebsfunk-Endgeräte 131,
..., 133, womit jedem von ihnen angezeigt wird, welche
Menge an Ressourcen ihnen zugewiesen wurde.
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Der
Begriff Ressource muss als Bandbreite verstanden werden, die einem
Betriebsfunk-Endgerät 131,
..., 133 zugewiesen wird, um über die Funkschnittstelle zu
kommunizieren. Dann kann der Begriff Ressource eine Anzahl von Zeitschlitzen
sein, die in einem TDMA-(Time Division Multiple Access, Zeitmultiplex
mit Vielfachzugriff)-Rahmen zugewiesen wurden oder die Anzahl von
leitungsvermittelten Verbindungen, die einem Betriebsfunk-Endgerät gleichzeitig
zugewiesen wird. Tatsächlich
hängt die Bedeutung
des Begriffs Ressource vom Typ der Übertragung über die Funkschnittstelle ab
(z.B. TDMA/FDMA/CDMA, sowie paket- oder leitungsvermittelte Übertragung).
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Vorzugsweise
wird die Ressouren-Zuteilung dynamisch aktualisiert, d.h. die Menge
der Ressourcen, die einem Betriebsfunk-Endgerät 131, ..., 133 zugewiesen
wird, kann auf Initiative der Nebenstellenanlage 11 während einer
Kommunikation erhöht oder
verringert werden.
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Alternativ
kann die Ressourcen-Zuteilung auch durch einen gemeinsamen Kanal
gesteuert werden, auf den jedes der Betriebsfunk-Endgeräte 131,
..., 133 Zugriff hat (Außerband-Ressourcen-Zuteilung).
Diese Lösung
ist besonders gut an den TDMA-Übertragungsmodus
im drahtlosen Betriebskommunikationssystem 10 angepasst.
Der gemeinsame Kanal kann in Zeitschlitze unterteilt werden, wobei
jeder Zeitschlitz die Identität
des Betriebsfunk-Endgerätes 131,
..., 133 anzeigt, das im nächsten Zeitschlitz ein Paket
senden darf. In diesem Fall füllt
Basisstation 12 den gemeinsamen Kanal mit den Anzeigen,
die in den von der Nebenstellenanlage 11 empfangenen Nachrichten
enthalten sind.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch andere übliche Methoden
verwendet werden, um den Betriebsfunk-Endgeräten anzuzeigen, wie viele Ressourcen
ihnen zugewiesen wurden.
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In
einer bevorzugten Ausführung
können
einem Betriebsfunk-Endgerät
in Uplink-Richtung
(d.h. vom Betriebsfunk-Endgerät
zur Basisstation) und in Downlink-Richtung (d.h. von der Basisstation
zum Betriebsfunk-Endgerät)
unterschiedliche Mengen von Ressourcen zugewiesen werden. Dann muss
die Nebenstellenanlage 11 parallel berechnen, welche Menge
an Ressourcen in den beiden Kommunikationsrichtungen zugewiesen
werden muss.
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In
einer weiteren Ausführung
der Erfindung können
Ressourcen einem nicht zum drahtlosen Betriebskommunikationssystem
gehörenden Funk-Endgerät zugewiesen
werden, das sich im Bereich der Basisstation 12 befindet,
um diesem Funk-Endgerät
den Zugang zum öffentlichen
Kommunikationsnetz 14 zu ermöglichen. In diesem Fall sollte
eine vordefinierte Standard-Menge an Ressourcen zugewiesen werden,
und dieser Anruf wird über
Nebenstellenanlage 11 transparent zum öffentlichen Kommunikationsnetz 14 weitergeleitet.
Nebenstellenanlage 11 ist verantwortlich für die Berechnung
der Menge an Ressourcen, die den verschiedenen Betriebsfunk-Endgeräten zugewiesen
werden müssen.
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Im
Folgenden werden mehrere Ausführungen
für die
Berechnung der Menge an Ressourcen vorgestellt.
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2 zeigt eine Nebenstellenanlage 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Nebenstellenanlage 20 enthält eine Koppeleinrichtung 21,
eine Schnittstelle 22 zum öffentlichen Kommunikationsnetz 14, eine
Schnittstelle 23 zur Basisstation 12, eine Profil-Datenbank 24,
ein Modul zur Zuweisung von Ressourcen 25 und ein Modul
zum Senden von Nachrichten 26, welche die Menge zugewiesener
Ressourcen anzeigen.
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Schnittstelle 22 ist
an Koppeleinrichtung 21 angeschlossen, die an Schnittstelle 23 angeschlossen
ist. Dies ist die übliche,
in der Technik bekannte Struktur einer Nebenstellenanlage. Koppeleinrichtung 21 enthält das Koppelvielfach
sowie Protokollumwandlungs-Module, wenn die an den beiden Schnittstellen 22, 23 benutzten Protokolle
unterschiedlich sind (z.B. GSM an Schnittstelle 22 und DECT
an Schnittstelle 23 oder GPRS an Schnittstelle 22 und
HSCSD an Schnittstelle 23). Alternativ kann Koppeleinrichtung 21 durch
einen IP-Router ersetzt werden, wenn das drahtlose Kommunikationssystem auf
dem Internet-Protokoll basiert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält die
Profil-Datenbank 24 einen Eintrag für jedes der Betriebsfunk-Endgeräte, das
zum drahtlosen Betriebskommunikationssystem gehört. Ein Eintrag kann Felder
umfassen, wie z.B. den Typ des Endgerätes (z.B. Telefon, Telefax,
Computer), den Datentyp, den dieses Endgerät unterstützt (z.B. Sprache, Echtzeit-Daten,
Paketdaten, ...), die Priorität,
die dieses Endgerät
vom System erhalten hat (z.B. hohe Priorität für Sprache und Echtzeit-Daten,
eine geringere Priorität
für Paketdaten).
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Das
Profil eines Teilnehmers kann sehr detailliert sein. Zum Beispiel
können
der Typ der Daten und die Priorität der Daten von der Zeit abhängen. Wenn
eine Daten-Zusammenlegung
zu einer vorbestimmten Tageszeit laufen muss, kann die Priorität dieser
Daten zu diesem Zeitpunkt dann sehr hoch sein. Es können einige ähnliche
Abhängigkeiten
in der Profil-Datenbank 24 gespeichert werden.
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Dies
wird möglich
gemacht, weil eine Nebenstellenanlage eine genauere Kenntnis des
Betriebskommunikationssystems hat als es eine Heimatdatei, in der
die Teilnehmerprofile in einem öffentlichen Funkkommunikationsnetz
gespeichert werden, Kenntnis von einem Teilnehmer hat.
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Diese
Profil-Datenbank 24 ist an Modul 25 zur Zuweisung
von Ressourcen angeschlossen. Dieses Modul verwaltet die verfügbaren Ressourcen (z.B.
Bandbreite, Anzahl von Zeitschlitzen, ...) gemäß der Anforderungen der verschiedenen
Betriebsfunk-Endgeräte,
die im drahtlosen Betriebskommunikationssystem miteinander kommunizieren
wollen. Auf Modul 25 für
die Zuordnung der Ressourcen läuft ein
Algorithmus, der die Menge von Ressourcen festlegt, die einem Teilnehmer
am Betriebskommunikationssystem abhängig von dem Profil des Teilnehmers,
das in der Profil-Datenbank gespeichert ist, zuzuweisen sind. Vorzugsweise
muss die effektive Menge von Daten, die an einen Teilnehmer gerichtet sind
und die von einem öffentlichen
Kommunikationsnetz an Schnittstelle 22 empfangen werden,
in dem Algorithmus zur Zuweisung der Ressourcen in Modul 25 ebenfalls
berücksichtigt
werden. Diese effektive Menge von Daten kann an Koppeleinrichtung 21 beobachtet
werden, und Modul 25 hat Zugriff darauf. In der Tat kann,
sogar wenn die im drahtlosen Betriebskommunikationssystem zugewiesenen
Ressourcen sehr hoch sind, ein Engpass im öffentlichen Kommunikationsnetz
dazu führen,
dass sehr wenige Daten an dieser Schnittstelle empfangen werden
(dies würde
zum Beispiel auftreten, wenn eine Datei vom Internet an einem Betriebsfunk-Endgerät heruntergeladen
würde).
In solchen Fällen
kann Modul 25 für
die Zuweisung von Ressourcen die diesem Betriebsfunk-Endgerät zugewiesenen
Ressourcen verringern, bis die vom öffentlichen Kommunikationsnetz kommende
Menge von Ressourcen sich erhöht.
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Ein ähnliches
Problem tritt auch in den Fällen auf,
wenn auf einen Intranet-Server oder auf einen anderen gemeinsam
genutzten Server zugegriffen wird, auf den mehrere Betriebsfunk-Endgeräte gleichzeitig
zugreifen können,
wodurch sich Verzögerungen
der Kommunikation ergeben.
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Ein
weiteres Kriterium für
die Zuweisung von Ressourcen könnte
die Last in der Nebenstellenanlage sein. Diese Last kann durch Beobachtung
des Verkehrs an Koppeleinrichtung 21 bestimmt werden. Wenn
der Verkehr an der Nebenstellenanlage gering ist, können einem
Betriebsfunk-Endgerät,
das versucht, eine Verbindung aufzubauen, mehr Ressourcen zugewiesen
werden, als wenn die Nebenstellenanlage sehr belastet ist.
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Wenn
die Menge der Ressourcen, die einem Betriebsfunk-Endgerät zuzuweisen
sind, in Modul 25 berechnet wurde, wird eine Nachricht,
die eine Kennung des Betriebsfunk-Endgerätes und die entsprechende Menge
von Ressourcen enthält,
in Modul 26 erzeugt und über Schnittstelle 23 zur
Basisstation gesendet, in deren Bereich sich das Betriebsfunk- Endgerät befindet.
Die Basisstation ihrerseits sendet Nachrichten zu den Betriebsfunk-Endgeräten, die
jedem von ihnen die Menge von Ressourcen anzeigen, die ihnen zugewiesen
sind.