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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung des Flusses von Daten
in einem Funkzugriffsnetz eines Mobilkommunikationsnetzes. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf die Steuerung des Flusses von Daten
zwischen einem NodeB (B Knoten) (oder Basisstationen) und einem
Funknetzcontroller (Radio Network Controller) eines derartigen Funkzugriffsnetzes.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Das
European Telecommunications Standardisation Institute (ETSI) befindet
sich gegenwärtig
in dem Prozess einer Standardisierung eines neuen Satzes von Protokollen
für Mobiltelekommunikationssystems.
Der Satz von Protokollen ist zusammengenommen als das Universal
Telecommunications System (UMTS) bekannt. Die 1 zeigt
schematisch ein UMTS Netz 1, welches ein Kernnetz (Core
Network) 2 und ein UMTS Terrestrial Radio Access Network
(UTRAN) (terrestrisches Funkzugriffsnetz) 3 umfasst. Das
UTRAN 3 umfasst eine Anzahl von Funknetzcontrollern (RNCs) 4,
die jeweils mit einem Satz von benachbarten Basisstationen (BSs) 5 gekoppelt
sind – BSs
werden oft al B Knoten (NodeB) bezeichnet. Jede BS 5 ist
verantwortlich für
die Kommunikation mit mobilen Terminals (oder einem Benutzergerät (User
Equipment; UE)) 6 innerhalb einer gegebenen geographischen
Zellen und der steuernde RNC 4 ist verantwortlich für das lenken
bzw. leiten von Benutzer- und Signalisierungsdaten zwischen einer
BS 5 und dem Kernnetz 2. Das Interface zwischen
den RNCs wird als das Iur Interface (Schnittstelle) bezeichnet,
während
dasjenige zwischen den BSs und den RNCs als die Iub Schnittstelle
bezeichnet wird. Die Luftschnittstelle zwischen dem UE und den BSs
wird als die Uu Schnittstelle bezeichnet. Ein allgemeiner Überblick
des UTRANs wird in der Technical Spezification TS 25.401 V3.3.0,
(199-09) des 3rd Generation Partnership Project 3GPP gegeben.
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Unter
den UTRAN Vorschlägen,
verwenden bestimmte Übertragungskanäle (z.B.
Kanäle,
die den RLC AM Modus verwenden) einen Mechanismus, der als Automatic-Repeat-Request
(ARQ; automatische Wiederholungsaufforderung) bekannt ist, um die
Neuübertragung
von Datenpaketen zu ermöglichen,
die entweder durch eine Empfangseinrichtung nicht empfangen wurden
oder fehlerhaft durch eine derartige empfangen wurden, d.h. einem
UE oder einem RNC. Eine ARQ Maschine existiert für jeder Funkträger (Radio
Bearer; RB) – wobei
RBs einzelnen UEs zugeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass
der Neuübertragungspfad,
was einen Durchgang durch eine BS involviert, eine beträchtliche
Verzögerung
in die Neuübertragungszeit
einführen
kann und sich signifikant auf das Betriebsverhalten von Protokollen
auf höheren
Schichten (z.B. TCP) auswirken kann.
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Um
die verfügbare
Spitzenübertragungsrate zu
erhöhen
und Übertragungsverzögerungen
für Paketdatenträger zu verringern,
um effizient eine hohe Datenrate zu unterstützen, wird gegenwärtig gerade ein
gemeinsam verwendeter Abwärtskanal
(Downlink Shared Channel) in 3GPP standardisiert (Papers R2-001120 und R2-001330).
Dieser Kanal wird mit DSCH-E bezeichnet. Eines der Hauptmerkmale
des DSCH-E ist die Einführung
einer Neuübertragungseinheit
in dem B Knoten (NodeB) (eine Neuübertragungseinheit existiert
für jedes
Terminal, welches den DSCH-E verwendet). Die Neuübertragungseinheit kann entweder
in Verbindung mit dem gegenwärtigen
ARQ Mechanismus in der RLC Einheit oder möglicherweise als ein alleinstehender
ARQ Mechanismus arbeiten. In beiden Fällen wird eine Pufferung an
dem B Knoten ausgeführt
werden. Dieser neue Mechanismus ist als hybrider ARQ (Hybrid ARQ; HARQ)
bekannt. 2 illustriert die Signalisierung, die bei dem
HARQ beteiligt ist.
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In
einem UMTS Netz, wie in die gegenwärtigen digitalen Netzen, werden
mobile Terminals in der Lage sein ein Roaming zwischen B Knoten
auszuführen – dies kann
eine Änderung
der Identität
des bedienenden RNC involvieren oder nicht. Wenn ein mobiles Terminal
zwischen einem gegenwärtigen
und einem neuen B Knoten umschalten muss erfordert die Einführung der
HARQ und der entsprechenden Pufferung von Daten für dieses
mobilen Terminal at dem gegenwärtigen
B Knoten, dass eine Kopie der gepufferten und nicht gesendeten Daten
von dem RNC an den neuen B Knoten gesendet wird – die Alternative ist, dass
sämtliche
an dem alten B Knoten gepufferten Daten verloren werden. In dem
ersteren Fall ist es wichtig die Puffergröße an den B Knoten zu minimieren,
um die Duplizierung von Datenübertragungen
zu minimieren. In dem letzteren Fall wird eine Minimierung der Puffergrößen an den
B Knoten ähnlich
vorteilhaft sein, da dies die Datenmenge minimieren wird, die verloren
wird. Andererseits wird eine Minimierung von Puffergrößen an den
B Knoten die Effektivität
des HARQ Mechanismus verringern.
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Ein ähnliches
Problem ist bereits in dem Dokument von XU K H, „Reliable stream transmission protocols
in mobile computing environments",
veröffentlicht
in Bell Labs Technical Journal, Vol. 2, No. 3, 21. Juni 1997, Seiten
152–163
identifiziert.
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ANGABE DER
ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Nachteile der gegenwärtigen 3GPP
Vorschläge
zu beseitigen. Diese und andere Aufgaben werden durch die Einführung eines
Flusssteuermechanismus zwischen dem RNC und dem Knoten B gelöst, um die
Puffergröße an dem
B Knoten (NodeB) zu begrenzen.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der Erfindung ist vorgesehen ein Verfahren zum Steuern
des Flusses von Daten, in Bezug auf ein gegebenes Mobilterminal,
zwischen einem Radio Network Controller (Funknetzcontroller), nachstehend
als RNC bezeichnet, und einem NodeB (B Knoten) eines UMTS Terrestrial
Radio Access Networks, bei dem ein Automatic-Repeat-Request Mechanismus
zwischen dem NodeB und dem Mobilterminal implementiert ist, um eine
Neuübertragung
von nicht erfolgreich übertragenen
Daten zu ermöglichen,
wobei das Verfahren ein Erzeugen von Steuernachrichten an dem NodeB, wobei
jede Steuernachricht Protocol Data Units (Protokolldateneinheiten),
nachstehend als PDUs bezeichnet, identifiziert, die über die
Luftschnittstelle erfolgreich übertragen
werden, und ein Senden dieser Steuernachrichten an den RNC umfasst,
wobei jede Steuernachricht den RNC befähigt zu identifizieren, welche
Daten als nächstes
an den NodeB gesendet werden sollen.
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Die
Steuernachrichten befähigen
den RNC zu wissen, welche RLC PDUs erfolgreich an ein Mobilterminal
gesendet worden sind. Der RNC kann diese Information verwenden,
um diese gesendeten PDUs aus den RLC Puffern z löschen.
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Jede
Steuernachricht kann eine Datenmenge spezifizieren, die der RNC
an den B Knoten (NodeB) senden kann, bevor eine weitere Steuernachricht
empfangen wird. Somit kann der NodeB sicherstellen, dass seine Puffer
nicht zu groß werden.
Dies minimiert wiederum die Duplizierung des Sendens von Daten an
einen alten und einen neuen B Knoten, für den Falls eines Handovers
(einer Übergabe)
zwischen B Knoten.
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Alternative
kann ein gleitendes Übertragungsfenster
an dem RNC definiert werden, wobei das Fenster relativ zu den RLC
Puffern jedes Mal vorgerückt
wird, wenn eine Steuernachricht empfangen wird. Das Fenster wird
vorgerückt,
um eine Sequenz von RLC PDUs unmittelbar vor der letzten PDU, für die eine
Bestätigung
empfangen worden ist, zu umschließen.
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[n
einer weiteren Alternative legt jede Steuernachricht eine Grenze
auf die Anzahl von PDUs auf, die von dem RNC gesendet werden können, ohne dass
entsprechende Bestätigungen
durch den RNC empfangen worden sind. Nach dem Empfang von Bestätigungen
kann der RNC weitere PDUs senden, bis die Grenze erreicht wird,
oder bis eine weitere Steuernachricht empfangen wird, die eine höhere Grenze
definiert.
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Vorzugsweise
werden erfolgreich übertragene
PDUs in den Steuernachrichten unter Verwendung von Sequenznummern
identifiziert, die zu jeweiligen PDUs gehören. Eine Sequenznummer kann in
PDUs durch ein Flusssteuerprotokoll eingefügt werden, welches an dem RNC
und dem B Knoten implementiert ist. Alternativ können die Sequenznummern Sequenznummern
von einem anderen Protokoll sein, das an dem RNC implementiert ist,
z.B. einer RLC Einheit.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts ist vorgesehen ein UMTS Terrestrial Radio Access
Network, umfassend wenigstens einen Radio Network Controller (Funknetzcontroller)
und eine Vielzahl von NodeBs B Knoten), wobei jeder NodeB angeordnet
ist, um einen Automatic-Repeat-Request Mechanismus zwischen sich
selbst und kommunizierenden Mobilterminals zu implementieren, um
eine Neuübertragung von
nicht erfolgreich übertragenen
Daten zu ermöglichen,
wobei jeder NodeB weiter angeordnet ist, um Steuernachrichten zu
erzeugen, die Protocol Data Units identifizieren, die über die
Luftschnittstelle erfolgreich übertragen
werden, und um diese Steuernachrichten an den RNC zu senden, wobei
jede Steuernachricht den RNC befähigt
zu identifizieren, welche Daten als nächstes an den NodeB (B Knoten) gesendet
werden sollen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 einen
herkömmliche
RAN Architektur eines Mobiltelekommunikationsnetzes;
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2 eine
Steuersignalisierung, die zu einem HARQ Mechanismus in dem Netz
der 1 gehört;
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3 eine
Steuersignalisierung, die zu einem HARQ Mechanismus in dem Netz
der 1 gehört,
mit einer Flusssteuersignalisierung zwischen einem RNC und einem
B Knoten; und
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4 ein
Flussdiagramm, das ein Verfahren einer Flusssteuerung zwischen einem
RNC und einem B Knoten des Netzes der 1 zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Das
Radio Access Network (RAN; Funkzugriffsnetz) eines UMTS Mobiltelekommunikationsnetzes
ist voranstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
worden. Der HARQ Mechanismus zur Ermöglichung der Neuübertragung
von nicht erfolgreich gesendeten Daten an ein Mobilterminal und vorgeschlagen
für den
neuen DSCH-E Kanal ist unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
worden. Eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahem auf die 1 und 3 beschrieben.
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Um
die Datenmenge zu verringern, die an dem B Knoten (NodeB) für eine gegebenes
Mobilterminal gepuffert wird, ist es erforderlich, dass der RNC,
der das Mobilterminal bedient sowohl weiß, wie viele Daten der B Knoten
zu irgendeiner gegebenen Zeit behandeln kann, als auch welche Daten
bereits erfolgreich durch den B Knoten an das Mobilterminal über die
Luftschnittstelle gesendet wurden. Dies wird erreicht durch Einführen eines
Flusssteuermechanismus zwischen dem B Knoten und dem RNC – der unter
Verwendung eines neuen Protokolls definiert wird, welches hier als
das Iub+Rahmen (Iub+Rahmen) Behandlungsprotokoll (Iub+FH) identifiziert
wird. Es bleibt bei der Notwendigkeit einer Pufferung „über" dem B Knoten und
dies wird typischerweise an der RLC Einheit des RNC bereitgestellt
werden. Jedoch kann eine Pufferung alternativ an der Einheit des
Packet Data Convergence Protocols (PDCP) werden. Die Erfindung kann
verwendet werden, wenn PLC SDUs in RLC PDUs von fester Größe segmentiert werden,
oder wenn der RLC in einem transparenten Modus arbeitet, so dass
die RLC SDUs exakt den RLC SDUs entsprechen. Jedoch wird angenommen, dass
des erstere der Fall in der folgenden Diskussion ist.
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Der
Sinn der Iub+FH Protokolls ist dreifach:
- 1.
Es ermöglicht,
dass der RNC darüber
informiert wird, wie viele Daten der B Knoten ihm erlauben wird
an den B Knoten zu irgendeiner gegebenen Zeit für das in Frage stehende Mobilterminal
(oder eigentlich den RB) zu senden.
- 2. Es ermöglicht,
dass der RNC über
RLC PDUs benachrichtigt wird, die erfolgreich über die Luftschnittstelle übertragen
werden – dies
erlaubt dem RNC die RLC Puffer von entsprechenden RLC SDUs zu entleeren.
- 3. Es erlaubt dem RNC (oder PDCP) Daten, die bereits an den
ersten B Knoten übertragen
wurden, die aber bis jetzt noch nicht erfolgreich über die
Luftschnittstelle übertragen
worden sind, an einen zweiten Knoten für den Fall eines Handovers
(einer Übergabe)
von dem ersten an den zweiten B Knoten (NodeB) zu senden.
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Das
Protokoll erlaubt die Einfügung
von Sequenznummern in die RLC PDUs an dem RNC (durch die RLC Einheit).
Diese Sequenznummern werden durch den B Knoten und den RNC verwendet,
um RLC PDUs zu identifizieren. Wenn ein B Knoten eine ARQ Statusnachricht
von einem Mobilterminal (welches eine oder eine Vielzahl von ACKs
enthält)
empfängt,
dann erzeugt der NodeB eine Steuernachricht auf der Flusssteuerebene,
die die höchste Sequenznummer
der bislang bestätigten
Pakete enthält.
Die Steuernachricht enthält
auch eine Kreditierung c, die die maximale Anzahl von RLC PDUs spezifiziert,
die zu irgendeiner gegebenen Zeit ausstehend sein können, d.h.
die Anzahl von PDUs, die von dem RNC an den B Knoten gesendet worden
sind, aber für
die eine Bestätigung
einer erfolgreichen Übertragung
bislang nicht gewesen ist. Alternativ kann die Steuernachricht die
Rate spezifizieren, bei der der RNC Daten an den NodeB übertragen
kann, d.h. die Anzahl von RLC PDUs pro (vordefiniertem) Übertragungszeitintervall.
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Auf
den Empfang einer Steuernachricht hin von dem B Knoten, macht der
RNC weiter, um aus den RLC Puffern die RLC SDUs zu löschen, für die PDUs
erfolgreich PDUs erfolgreich übertragen
worden sind. Zusätzlich
zieht der RNS die Anzahl von gegenwärtig ausstehenden RLC PDUs
von der Kreditierung ab, die in den Steuernachrichten enthalten sind,
und diese Anzahl von RLC PDUs von dem RLC Puffer: diese werden an
den NodeB übertragen.
Bevor weitere RLC PDUs gesendet werden wartet der RNC auf eine weitere
Steuernachricht.
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Für den Fall,
dass sich für
ein gegebenes Mobilterminal ein Handover (Übergabe) ergibt – wobei
diese Entscheidung durch den Radio Resource Manager (RRM) des RNC
getroffen wird – enthalten die
RLC Puffer nur nicht gesendete (oder genauer nicht bestätigte) RLC
PDUs. Der RNC wird eine Steuernachricht von dem neuen NodeB empfangen,
die eine Anzahl von Übertragungskreditierungen
c enthalten wird. Die Steuernachricht wird natürlich jegliche Sequenznummern
enthalten, die richtig übertragene
PDUs identifizieren. Es ist die Verantwortung der RLC Schicht nicht
gesendete PDUs an den neuen NodeB zu transferieren. Während des
Handover Prozesses wird der RRM des RNCs an den neuen NodeB signalisieren
die Puffer an dem NodeB, die dem Verkehrskanal (den Verkehrskanälen) entsprechen,
der zu dem Mobilterminal gehört
(die zu dem Mobilterminal gehören)
und die umgeschaltet werden sollen, zu entleeren.
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3 zeigt
die Steuersignalisierung, die zu einem HARQ Mechanismus in dem Netz
der 1 gehört,
einschließlich
der Flusssteuersignalisierung zwischen dem RNC und dem NodeB, während 4 ein
Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren einer Flusssteuerung zwischen
dem RNC und dem NodeB zeigt.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass Durchschnittsfachleute in dem technischen
Gebiet an den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Modifikationen
durchführen
können, ohne
von dem umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel
kann der Fluss von Information von dem RNC an den NodeB unter Verwendung
eines „gleitenden
Fensters" an dem
RNC erzielt werden. Die Fenstergröße W wird vorher festgelegt und
am Beginn der Übertragung
kann der RNC bis zu W PDUs übertragen.
Auf einen Empfang von Bestätigungen
für richtig übertragene
PDUs von dem NodeB hin wird der RLC dann neue PDUs übertragen, so
dass die maximale Anzahl von ausstehenden (nicht bestätigten)
PDUs nicht mehr als W sein wird. Vorzugsweise sollte die Fenstergröße so gewählt werden,
dass sie groß genug
ist, um den B Knoten zu erlauben vollständig die maximale verfügbare Übertragungsrate
zu verwenden. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Lösung nicht
die Verwendung eines Feld „Datenmenge,
die übertragen
werden soll" der Steuernachrichten,
die von dem NodeB an den RNC gesendet werden, erfordert.