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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen
von von mehreren Benutzerstationen, die mit der Basisstation kommunizieren
emittierten Daten über
eine körperliche
Verbindung zwischen einer Basisstation in einem Zugriffsnetzwerk und
einer Zugriffsnetzwerk-Steuervorrichtung in einem Telekommunikationssystem,
beispielsweise Telekommunikation für mobile Stationen.
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Die
vorliegende Erfindung findet Anwendung, wenn die von den verschiedenen
Benutzerstationen gesendeten Daten von verschiedenen Typen sein
können,
wie beispielsweise Sprachdaten, Bilddaten usw. Es ist bekannt, dass
für jeden
Typ von Daten unterschiedliche Einschränkungen bestehen.
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Im
allgemeinen sind bei einer Verbindung, die eine Basisstation in
einem Zugriffsnetzwerk und eine Netzwerk-Steuervorrichtung verbindet,
die selbst mit ei nem Zwischenverbindungsnetzwerk verbunden ist,
das mehrere Zugriffsnetzwerke vereinigt, diese Daten in einer in
Zellen (ein Gattungsbegriff, der in Verbindung mit der vorliegenden
Erfindung entweder ordnungsgemäße Zellen
wie ATM-Zellen oder Minizellen, wie die Zellen, die dem Fachmann
auch als AAL2-Zellen bekannt sind, bezeichnen kann) segmentierten
Form. Wie durch den Rest der Beschreibung verständlich wird, sind diese Zellen
derart, dass sie in einer bestimmten Anzahl von Übertragungszeitintervallen
TTI gesendet werden müssen, die
unterschiedlich sind entsprechend dem Typ, zu dem sie gehören.
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Zuerst
ist festzustellen, dass mit Bezug auf die Telekommunikation die
in einem Gerät
implementierten Funktionen, ob ein Empfänger, ein Sender oder ein anderes,
in Anordnungen miteinander gruppiert sind, die als Schichten bezeichnet
werden, und zwischen denen Blöcke
von Daten übertragen
werden, die in der Eingangsrichtung und in der Ausgangsrichtung
als Protokolldateneinheiten bezeichnet und durch PDU ausgedrückt werden.
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Insbesondere
werden bei einem Funktelekommunikationssystem in der Benutzerebene
zwei wesentliche Schichten verwendet für die Übertragung von Informationen über eine
körperliche
Verbindung: Schicht 1 oder Transportschicht, die die Funktionen
liefert, die auf den Transport von Informationen von jedem Benutzer
bezogen sind, der der Verwendung der fraglichen Verbindung unterworfen
ist, und Schicht 2 oder Funkverbindung, die auf die Funksteuerfunktionen
bezogen ist, die beispielsweise logische Kanäle entsprechend privatem und
allgemeinem Verkehr definieren,
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1 stellt
Schicht 1 und Schicht 2 eines Funkte lekommunikationssystems
dar. Schicht 2 besteht im wesentlichen einerseits aus einer
Subschicht, die mehrere Funkverbindungs-Steuereinheiten RLC1 bis RLCN miteinander
gruppiert, die jeweils bezeichnet sind, um von stromaufwärtsseitigen Schichten,
die über
die körperliche
Verbindung zu übertragenden
Daten zu empfangen, und andererseits aus einer Subschicht für den Zugriff
zu der MAC(Mediumzugriffssteuerung)-Stütze, die für die Aufbereitung der Daten
und deren Übertragung
zu der Schicht 1 vorgesehen ist.
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In
der Funkverbindungssteuer-RLC-Subschicht sind die Daten so segmentiert,
dass sie als RLC-PDU bezeichnete Protokolldateneinheiten bilden.
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Die
RLC-PDU-Einheiten mehrerer Benutzer werden dann zu der Mediumzugriffssteuerungs-MAC-Subschicht
gesendet.
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Diese
MAC-Subschicht ermöglicht
die Verwaltung des mehrfachen Zugriffs zu der einzigen fraglichen
körperlichen
Verbindung und bildet daher MAC-PDU-Protokolleinheiten. Für jeden
Benutzer werden diese MAC-PDU-Einheiten zu der körperlichen Schicht der Basisstation
mit einer Geschwindigkeit gesendet, die durch ein Übertragungszeitintervall TTI
charakterisiert ist (beispielsweise ein Mehrfaches von 10 ms; 10,
20, 40 oder 80), das spezifisch für den Typ von Daten ist, die
der fragliche Benutzer zu übertragen
wünscht,
und daher für
den Typ von Verkehr, den er in Aussicht nimmt. Beispielsweise hat
ein Sprachdatenverkehr ein Übertragungszeitintervall TTI,
das 20 ms beträgt,
und sie werden in kleinen Paketen (beispielsweise 244 Bits) transportiert.
Demgegenüber
kann ein Netz- oder ftp-Datenverkehr ein Übertragunszeitintervall TTI
von 80 ms haben und sie werden in Paketen von relativ großer Größe (beispielsweise
3.848 Bits) transportiert.
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Diese
MAC-Subschicht wird durch eine Funkressourcen-Verwaltungseinheit RRC gesteuert, die
die Anzahl von MAC-PDU-Protokolleinheiten, die zu der körperlichen
Schicht zu senden sind, gemäß der Kapazität und Verfügbarkeit
der körperlichen
Verbindung zu der fraglichen Zeit bestimmt. Es ist festzustellen,
dass auf diese Weise die MAC-Subschicht nicht zu den unteren Subschichten
Daten senden kann, welche sie nicht verarbeiten könnte.
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Nachdem
ihre Anzahl bestimmt wurde, werden diese MAC-PDU-Einheiten in einem Rahmen zusammengefasst,
um FP-PDU(Rahmenprotokoll-PDU)-Protokolleinheiten
zu bilden, die zu der Schicht 1 übertragen werden, um ihren
Transport über
die körperliche
Verbindung sicher zu stellen. Zusätzlich enthalten die Vorsätze dieser
FP-PDU-Einheiten
CFN(Verbindungsrahmennummer)-Zeitstempel,
die durch die MAC-Subschicht angezeigt sind. Diese Stempel ermöglichen
die Kenntnis der genauen Augenblicke, in Bezug auf den Rahmen, wenn
die jeweils durch diese FP-PDU-Einheiten getragenen Nutzinformationen über die
Funkverbindung übertragen
werden.
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Es
ist festzustellen, anders als das, was in den höheren Schichten passiert, alle
Daten an dem Ausgang der MAC-Schicht mehr oder weniger Echtzeit
werden, da sie einen Zeitstempel tragen. Nichtsdestoweniger werden
die betroffenen unterschiedlichen Verkehre unterschieden durch ihre
Werte des Übertragungszeitintervalls
TTI.
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Die
FP-PDU-Einheiten werden dann über
ein Netzwerk des AAL2-Typs übertragen
und können, falls
erforderlich, segmentiert sein. An dem Ausgang von der AAL2-Schicht werden AAL2-Minizellen
gefunden, die jeweils einen Typ von Verkehr (Sprache, Daten usw.)
entsprechen, die dann in ATM-Zellen (ATM-Schicht) eingekapselt werden.
Diese AAL2-Minizellen werden durch die entsprechende ATM-Schicht
zu Zeiten geliefert, die durch einen Algorithmus bestimmt sind,
beispielsweise den EDF(frühester
Buchungsschnitt zuerst)-Algorithmus oder
den FCFS(zuerst gekommen, zuerst bedient)-Algorithmus, als eine
Funktion der in den FP-PDU-Einheiten enthaltenen Stempel.
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Die
Frage, die sich stellt, ist die der Kenntnis, wann diese AAL2-Zellen über die
körperliche
Verbindung zu senden sind. Wenn bekannte Algorithmen verwendet werden,
die dies besorgen, werden alle AAL2-Zellen entsprechend den Informationen
desselben Typs und daher mit demselben Übertragungszeitintervall TTI
versehen, mit derselben Priorität
gefunden, da sie alle denselben CFN-Stempel haben. AAL2-Zellen und
dann ATM-Zellen, die von derselben FP-PDU-Einheit ausgegeben werden
und daher vom selben Typ sind, folgen aufeinander, ohne dass Zellen
eines anderen Typs erscheinen.
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Beispielsweise
bewirkt ein erster Typ von Daten, deren FP-PDU-Protokolleinheiten
groß sind und
die ein Übertragungszeitintervall
TTI haben, das relativ hoch ist, eine Kette von Zellen, die diesem
TTI entsprechen. Jede FP-PDU-Einheit kann eine Größe von 3.853
Oktetten für
ein TTI von 80 ms haben. Die Anzahl von ATM-Zellen in der sich ergebenden
Kette von Zellen beträgt
beispielsweise 86, die mit einer Rate von 1,5 Mbits/s übertragen
eine Übertragungszeit
von 24 ms erfordern, daher weniger als TTI von 80 ms. Jedoch kann
die Dauer der Übertragung
dieser Kette sich als größer erweisen
als das Übertragungszeitintervall
TTI für
einen zweiten Typ von Daten, der, da er keine Priorität mit Bezug
auf seinen CFN-Stempel haben kann, daher nicht in Übereinstimmung
mit seinem Übertragungszeitintervall
TTI übertragen
werden kann. Dieser zweite Typ ist vom Sprachentyp, dessen TTI 20
ms beträgt.
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Allgemein
gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Übertragen
von Daten, die von mehreren Benutzern, die mit einer Basisstation kommunizieren,
ausgegebenen Daten über
eine körperliche
Verbindung zwischen einer Basisstation und einer Steuervorrichtung
eines Telekommunikationssystems, welche Daten in der Form von Zellen
segmentiert sind, wobei das System so ausgebildet ist, dass die
Zellen über
die Verbindung mit Übertragungszeitintervallen übertragen
werden, die entsprechend dem Typ, zu dem sie gehören, unterschiedlich sind.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP 0820165 schlägt ein ATM-Übertragungssystem
vor, in welchem eine Verzögerungszeit
zum Erzeugen einer Zelle minimiert ist, um die für Echtzeitübertragung erforderliche Informationsqualität sicher
zu stellen, während
ein festes Intervall T, mit dem jeder der Rahmen übertragen
wird, auf die kleinste Übertragungsperiode
der höchsten
Informationsübertragungsrate gesetzt
wird.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP 0843499 schlägt ein Verfahren
und eine Vorrichtung für
die Verwaltung von Ressourcen in ATM-Technik für annehmbare Warteschlangen-Nennanwendungen
vor, die einen FIFO für
jeden Datentyp der hohen Priorität,
niedrigen Priorität
und sehr niedrigen Priorität.
Weiterhin ist offen bart, dass eine Erneuerungsperiode TR vorgesehen
ist, in der zuerst die zu Echtzeitströmen gehörenden Zellen übertragen
werden durch Bedienen ihrer jeweiligen Warteschlange.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren vorzuschlagen,
das eine Übertragung
von großen
Datenströmen
ermöglicht,
z.B. IP-Verkehr, ohne den Sprachverkehr zu benachteiligen, der gewiss
eine geringere Menge hat, aber der sehr strikt in Bezug auf das
Zeitintervall zwischen Zellen ist.
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Zu
diesem Zweck besteht das Verfahren aus der Verwendung von so viel
Zellen, wie unterschiedliche Datentypen vorhanden sind, die das
Telekommunikationssystem verwalten kann, wobei den Warteschlangen,
die die datentragenden Zellen zugeführt werden und jeder Warteschlange
die Zellen zugeführt
werden, denen der Datentyp entsprechend dieser Warteschlange zugewiesen
ist, welche Warteschlangen durch Zeitscheiben mit einer vorbestimmten
Dauer in der folgenden Weise gelehrt werden:
Zu Beginn jeder
Scheibe wird die erste nicht leere Warteschlange in ansteigender
Reihenfolge der den Warteschlangen zugewiesenen Zeitintervalle geleert, und
dann wird die zweite nichtleere geleert und dann die dritte nichtleere
geleert usw., und
nach dem Verstreichen dieser Zeitscheibe
beginnt der Zyklus von Neuem, wie auch immer der Zustand der Warteschlangen
ist.
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Beispielsweise
ist die vorbestimmte Dauer gleich einer Dauer gleich höchstens
dem kürzesten Zeitintervall
in dem System.
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Vorteilhaft
wird dieses Verfahren implementiert zwischen der Segmentierungssubschicht
der Schicht für
die Adaption an die Transportschicht und der Subschicht für den gemeinsamen
Teil derselben Schicht.
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Die
vorgenannten Eigenschaften der Erfindung sowie andere werden klarer
ersichtlich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels,
welche Beschreibung in Beziehung zu den begleitenden Zeichnungen
gegeben wird, in denen:
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1 zeigt
die Zusammensetzung der Transport- und Funkschichten, die an der Schnittstelle
zwischen einer Basisstation in einem Zugriffsnetzwerk und einer
Zugriffsnetzwerk-Steuervorrichtung in einem Telekommunikationssystem
verwendet werden, und
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2 ist
eine schematische Ansicht der Transportschicht, bei der das Verfahren
nach der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird besonders bei einem Telekommunikationssystem
angewendet, bei dem die Funktionen und ihre Verteilung in verschiedenen
Schichten der in 1 dargestellten Zusammensetzung
folgen.
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Die
vorliegende Erfindung besteht in der Schaffung von so vielen Warteschlangen,
wie TTI-Werte in dem System verfügbar
sind, wie in 2 dargestellt ist. Diesen Wartenschlangen
F1 bis FK werden
die Zellen zugeführt,
beispielsweise die AAL2-Zellen, die sich aus der Segmentierung der
Dateneinheiten, beispielsweise der FP-PDU-Einheiten, der kommunizierenden
Benutzer ergeben. Insbesondere werden jeder War teschlange Fi die Zellen zugeführt, denen das TTI entsprechend
dieser Warteschlange Fi zugeteilt ist.
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Beispielsweise
werden, wie es der Fall in 2 ist, wenn
das System vier mögliche
TTI-Werte hat (10 ms, 20 ms 40 ms und 80 ms), vier Warteschlangen
F1 bis F4 verwendet.
Die Warteschlange F1 wird dem kürzesten
Intervall von 10 ms zugeteilt und empfängt nur die Zellen, die diesem
Intervall zugeteilt sind, die Warteschlange F2 dem
Intervall von 20 ms, die Warteschlange F3 dem
Intervall von 40 ms und die Warteschlange F4 dem
Intervall von 80 ms.
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Zu
der Anfangszeit t0 jeder Zeitscheibe, die höchstens
gleich dem kürzesten
Zeitintervall TTImin in dem System ist (in
dem vorstehenden Beispiel 10 ms), wird begonnen, die erste nichtleere
Warteschlange Fi in ansteigender Reihenfolge
der ihnen zugeteilten Zeitintervalle zu leeren. Diese Warteschlange
vor dem Ende dieser Zeitscheibe geleert ist, d.h. zu einer Zeit
t, die weniger als t0 + TTImin ist, erfolgt
ein Übergang
zu der nächsten.
Zusätzlich
erfolgt auch, wenn eine Warteschlange Fi leer
ist, ein Übergang
zu der nächsten.
Schließlich
wird, nachdem die fragliche Zeitscheibe abgelaufen ist, der Vorgang
wieder begonnen.
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Beispielsweise
besteht zu der Zeit t0 einer Zeitscheibe
mit einer Dauer von 10 ms der erste Schritt darin, die Warteschlange
F1 zu leeren. Wenn die Leering vor der Zeit
t0 + 10 ms beendet ist, wird zu der Warteschlage
F2 übergegangen.
Wenn die Warteschlange F2 vor der Zeit t0 + 10 ms geleert wurde, wird zu der Warteschlage
F3 übergangen
usw. Wenn eine Warteschlage Fi leer ist,
wird zu der folgenden direkt übergegangen
in einsteigender Reihenfolge der ihnen zuge teilten Zeitintervalle.
Sobald die Zeit t0 + 10 ms erreicht ist,
wird zu der ersten nichtleeren Warteschlange zurückgekehrt, z.B. der Warteschlage
F1.
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Es
ist festzustellen, dass die Anzahl von Zellen, die in den Warteschlangen
F1 bis FK vorhanden sind
und die über
die physikalische Schicht zu senden sind, nicht größer sein
kann als die Anzahl von Zellen, die die physikalische Schicht stützen kann, unter
Beachtung der Übertragungszeitintervalle.
Dies ergibt sich daraus, dass es die die Funkressourcen RRC verwaltende
Einheit ist, die die Anzahl von MAC-PDU-Protokolleinheiten bestimmt,
und daher schließlich
die Anzahl von Zellen, die zu der physikalischen Schicht zu senden
sind, als eine Funktion der Kapazität und der Verfügbarkeit
der körperlichen
Verbindung zu dem fraglichen Zeitpunkt.
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Somit
können
auf diese Weise alle Daten gesendet werden, ohne dass irgendein
Verkehr benachteiligt wird.
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An
dem Ausgang jeder Warteschlange ist es dann möglich, einen Ablaufalgorithmus
wie einen bekannten Algorithmus anzuwenden, um die Zellen über die
physikalische Schicht zu senden.
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2 stellt
die Implementierung der vorliegenden Erfindung in der AAL2-Schicht
selbst dar, und genauer zwischen einerseits der als SSSAR (Service
Specific Segmentation and Reassembly) bekannten Segmentierungssubschicht,
die, wie ihr Name anzeigt, die Segmentierung der Dateneinheiten,
die sie empfängt,
in AAL2-Minizellen variabler Größe bewirkt,
und andererseits der CPS (Subschicht für den gemeinsamen Teil), die
unter anderem den Ablaufalgorithmus enthält.
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In 2 sind
daher vier Warteschlangen F1 bis F4 ersichtlich, deren Leerung durch eine Leerungseinheit
UV gesteuert wird.