DE60114491T2 - Verfahren zum Senden von Daten zwischen einer Basisstation in einem Zugangsnetz und einer Zugangsnetzsteuerungseinheit eines Telekommunikationssystems - Google Patents

Verfahren zum Senden von Daten zwischen einer Basisstation in einem Zugangsnetz und einer Zugangsnetzsteuerungseinheit eines Telekommunikationssystems Download PDF

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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,
  • 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.
  • In der Funkverbindungssteuer-RLC-Subschicht sind die Daten so segmentiert, dass sie als RLC-PDU bezeichnete Protokolldateneinheiten bilden.
  • Die RLC-PDU-Einheiten mehrerer Benutzer werden dann zu der Mediumzugriffssteuerungs-MAC-Subschicht gesendet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Beispielsweise ist die vorbestimmte Dauer gleich einer Dauer gleich höchstens dem kürzesten Zeitintervall in dem System.
  • 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.
  • 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:
  • 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
  • 2 ist eine schematische Ansicht der Transportschicht, bei der das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Somit können auf diese Weise alle Daten gesendet werden, ohne dass irgendein Verkehr benachteiligt wird.
  • 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.
  • 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.
  • In 2 sind daher vier Warteschlangen F1 bis F4 ersichtlich, deren Leerung durch eine Leerungseinheit UV gesteuert wird.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Übertragen von von mehreren Benutzern, die in Kommunikation mit einer Basisstation sind, ausgegebenen Daten über eine physikalische Verbindung zwischen der Basisstation und einer Steuervorrichtung eines Telekommunikationssystems, wobei die Daten in die Form von Zellen segmentiert sind und das System so ausgebildet ist, dass die Zellen über die Verbindung in Übertragungszeitintervallen TTI gesendet werden, die unterschiedlich sind entsprechend dem Typ, zu dem sie gehören, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Verwendung von so viel Warteschlangen (F1–F4) wie es unterschiedliche Typen von Daten, die das Telekommunikationssystem verwalten kann, gibt, besteht, welche Warteschlangen (F1–F4) zugeführt sind durch Zellen, die die Daten tragen, wobei jede Warteschlange durch die Zellen zugeführt wird, denen der Typ von Daten entsprechend dieser Warteschlange zugewiesen ist, welche Warteschlangen (F1–F4) durch Zeitscheiben mit einer vorbestimmten Dauer geleert werden, die gleich einer Dauer ist, die am ehesten gleich dem kürzesten Zeitintervall in dem System ist, in folgender Weise: Zu Beginn jeder Scheibe wird die erste nicht leere Warteschlange in ansteigender Reihenfolge der den Warteschlangen zugewiesenen Zeitintervalle geleert, dann wird die zweite nicht leere Scheibe geleert, die dritte nicht leere Scheibe, und so weiter, und nach dem Verstreichen dieser Zeitscheibe beginnt der Zyklus von neuem, wie auch immer der Zustand der Warteschlangen ist.
  2. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es implementiert wird zwischen der Segmentierungssubschicht der Schicht für die Adaption an die Transportschicht und der Subschicht für den gemeinsamen Teil der selben Schicht.
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