-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umleitung einer
Anrufverbindung, die eine Telekommunikationsbasisstation und ein
Mobilfunkgerät
verbindet, zwischen zugeordneten Kanälen in beiden Richtungen dazwischen
und gemeinsamen Kanälen
in beiden Richtungen dazwischen. Die vorliegende Erfindung betrifft
des Weiteren ein Telekommunikationssystem mit einer Basisstation
und einem Mobilfunkgerät,
wobei die Basisstation und das Mobilfunkgerät bei einer Anrufverbindung über zugeordnete
Kanäle
oder gemeinsame Kanäle
benutzt werden.
-
Allgemeiner
Stand der Technik
-
Im
Fall von Datendiensten besteht eine unabdingbare Anforderung eines
terrestrischen Funkzugangsnetzes vom Universal Mobile Telecommunications
System (UMTS)-Typ (UTRAN) in der Bereitstellung von zugeordneten
Kanälen
zur Übertragung von
Benutzerendgerät-Paketdaten über die
Luftschnittstelle (d. h. per Funk zwischen einer Basisstation und
mobilen Benutzer-Endgeräten).
Es ist eine gegebene Tatsache, dass es mehr Benutzer-Endgeräte als zugeordnete
Kanalressourcen gibt, so dass ein Verfahren benötigt wird, mit dem sich die
verfügbaren
Ressourcen gemeinsam nutzen lassen. Ein Verfahren ist die Verwendung
eines Inaktivitäts-Zeitnehmers.
Der Inaktivitäts-Zeitnehmer überwacht
die Aktivität
eines Benutzer-Endgerätes
und hebt die Zuordnung zugeordneter Ressourcen auf, wenn der Inaktivitätszeitraum
die Schwelle für
den Inaktivitäts-Zeitnehmer überschreitet.
Dieses Verhalten führt zu
einer Multiplexverstärkung.
Das Benutzer-Endgerät
behält
ungeachtet dessen eine logische Verbindung zum Kernnetz und zu allen
Datenservern, mit dem sie verbunden sind.
-
Eine
effektive Auslastung zugeordneter Kanäle kann nur erreicht werden,
wenn ein hoher Prozentsatz der Zeit, in der der zugeordnete Kanal
benutzt wird, zum Datentransfer benutzt wird. Dies ist oft nicht
der Fall, wenn kleine Dateien übertragen werden
und die Transportschicht mit Überlastungsvermeidungsalgorithmen
arbeitet, beispielsweise Traffic Control Protocol (TCP) mit Langsamstart.
In diesem Fall bestimmen Umlaufverzögerungen innerhalb des Netzes
die maximale Übertragungsrate. Eine
besonders ineffiziente Nutzung der Luftschnittstelle und der zugeordneten
Kanäle
ist festzustellen, wenn kurze periodische Aktivitätsaufrechterhaltungs-Meldungen
zwischen Client und Server gesendet werden, wie es bei einigen Anwendungsarten vorkommt.
Bei einem solchen Verkehr wird ein zugeordneter Kanal aufgebaut,
eine kleine Datenmenge wird gesendet, und der Aktivitätszeitnehmer
läuft ab, bevor
der Kanal freigegeben werden kann. Die Dauer des Inaktivitäts-Zeitnehmers
verschärft
das Problem, dass Benutzerdaten nur während eines geringen Anteils
der Zeit versendet werden (d. h. ein kurzer Arbeitszyklus), wenn
zugeordnete Kanäle
verwendet werden.
-
Eine
mögliche
Lösung
dieses Problems ist die Verwendung von Zeichengabekanälen zur
Datenübertragung.
Diese gemeinsamen Kanäle,
als der Forward Access CHannel (FACH) und der Reverse Access CHannel
(RACH) bezeichnet, haben den Vorteil, dass sie kurzen, burstartigen
Verkehr (d. h. mit kurzem Arbeitszyklus) effizienter über die
Luftschnittstelle transportieren. Dies hat den eng damit verbundenen
Vorteil eines guten (d. h. kurzen) Zeichengabeverhaltens, da zugeordnete
Kanäle
nicht regelmäßig auf-
und abgebaut werden. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Kanalisierungscodeauslastung. Die
maximale Anzahl an Codes, die jedes Mal verwendet werden kann, ist
eine erhebliche Einschränkung
für die
Systemleistung im Fall hoher Datenraten.
-
Derzeit
stützen
sich die Parameter, die dafür benutzt
werden zu entscheiden, wann ein Benutzer-Endgerät in den und aus dem Zustand übergehen
soll, wo Daten über
die Zeichengabekanäle
gesendet werden, auf die vorherrschende Datenaktivität für dieses
Benutzer-Endgerät (d. h.
Datenrate und Pufferbelegung).
-
Der
Transport von Benutzerdaten, zusammen mit der Zeichengabe für die Luftschnittstellenverwaltung, über die
FACH/RACH-Kanäle
führt zu
einem erheblichen Anstieg der Zeit, in der die FACH/RACH-Kanäle in Gebrauch
sind (d. h. die FACH/RACH-Arbeitszyklen). In Systemen, wo der FACH-Kanal
keine Leistungssteuerung hat, muss die Sendeleistung (von der Basisstation)
für den
FACH auf einem Pegel liegen, dass sie bis an den Rand der Zelle
heranreicht, unabhängig
davon, wo sich die Benutzer-Endgeräte befinden.
Darüber
hinaus nimmt der Anteil der Zeit, die der RACH-Kanal in Gebrauch ist
(d. h. der RACH-Arbeitszyklus) natürlich ebenfalls zu, was zu
einem Anstieg der Aufwärtsstreckenbelastung
führt.
Der RACH-Kanal hat außerdem
keine schnelle Leistungssteuerung, so dass sich bei schnellem Schwinden
die Leistung des Basisstationsempfängers verringern kann.
-
Außerdem werden
bei einer Datenübertragung
auf einem FACH/RACH-Kanalpaar für
Acknowledged Mode-Dienste viele Bestätigungen als Teil des Radio
Link Control (RLC)-Verhaltens
gesendet. Die RLC ist ein sogenanntes Schicht-2-Protokoll und sorgt
für einen
zuverlässigen
Datentransfer. Je nach dem Verkehrsprofil eines Benutzer-Endgerätes gibt es
einen gewissen Betrag an Interferenzen sowohl in Aufwärts- als
auch in Abwärtsrichtung
(d. h. zu und von der Basisstation) aufgrund der zusätzlichen
Bestätigungsmeldungen.
-
Die
FACH/RACH-Lösung
ist für
burstartigen geringvolumigen Datentransfer gedacht, während der
zugeordnete Kanal für
hochvolumigen konstanten Datentransfer gedacht ist. Wenn ein Benutzer-Endgerät Daten
auf den FACH/RACH-Kanälen sendet
oder empfängt,
so ist vorgesehen, dass das Benutzer-Endgerät bei zunehmendem Datenvolumen
aus den FACH/RACH-Kanälen
in den Zustand des zugeordneten Kanals überwechselt. Messwerte werden
gewonnen (d. h. Messungen werden vorgenommen) und dafür verwendet
festzustellen, wann ein Benutzer-Endgerät aus einem Zustand in einen anderen übergehen
sollte, wobei insbesondere die Datenrate und die Pufferbelegung
für ein
bestimmtes Benutzer-Endgerät überwacht
werden.
-
US-Patent
Nr. 6347091 und die veröffentlichte
Internationale (PCT-) Patentanmeldung WO 02/067606 werden hier als
Stand der Technik zitiert. Aus
US
6347091 ist bekannt, ein Verfahren zur Umleitung einer
Anrufverbindung, die eine Telekommunikationsbasisstation und ein
Mobilfunkgerät
verbindet, zwischen zugeordneten Kanälen in beiden Richtungen dazwischen
und gemeinsamen Kanälen
in beiden Richtungen dazwischen bereitzustellen, wobei die Umleitung
in Abhängigkeit
von der an der Basisstation und dem Mobilfunkgerät gepufferten Datenmenge zur Übertragung
dazwischen und/oder der Rate, mit der Daten an der Telekommunikations-Basisstation
und dem Mobilfunkgerät
zur Übertragung dazwischen
ankommen, getätigt
wird.
-
Kurzdarstellung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung ist im Vergleich zur Offenbarung von
US 6347091 dadurch gekennzeichnet,
dass die Umleitung auch in Abhängigkeit von
dem Wert eines gemessenen Parameters von Signalen zwischen der Telekommunikationsbasisstation
und dem Mobilfunkgerät
getätigt
wird, wobei der gemessene Parameter Signaldämpfung oder Ausbreitungsverzögerung ist,
wobei die Umleitung auch in Abhängigkeit
davon getätigt
wird, ob die gemeinsamen Kanäle
so funktionieren, dass bei Empfang von Daten eine Empfangsbestätigung gesendet
wird, oder nicht.
-
Bei
bevorzugten Ausführungsformen
wird zusätzlich
zur Messung der Benutzerdatenrate und Pufferbelegung ein Indikator
für die
benötigte
Hochfrequenz (HF)-Leistung erwogen, um zu entscheiden, ob ein Übergang
in einen oder aus einem "Daten über BACH/FACH"-Zustand erfolgen
soll. Darum werden zusätzliche
Informationen als Eingangssignale in den Entscheidungsfindungsprozess
eingespeist, wann ein Übergang
in den oder aus dem "Daten über FACH/RACH"-Zustand erfolgen
soll. Ausbreitungsverzögerungs-
oder Signaldämpfungs-
(d. h. Streckendämpfungs-)
Werte zeigen die benötigte HF-Leistung an. Messungen
dieser parameterbezogenen HF-Leistung
werden vorgenommen und beim Treffen einer Entscheidung benutzt,
ob eine Anrufverbindung mit einem Mobilfunkgerät aus einem Paketdatenübertragungszustand
zu einem anderen umgeleitet werden soll. Dies ist besonders dann
von Vorteil, wenn es keine Leistungssteuerung für das FACH/RACH-Kanalpaar gibt.
-
Zu
Vorteilen bevorzugter Ausführungsformen
gehören
weniger Basisstationsleistungsverbrauch für eine Anrufverbindung und
in der Folge weniger Signalinterferenz. Die Nutzung der HF-Leistung für Paketdatenübertragungen
auf gemeinsamen Kanälen
wird verbessert, insbesondere bei solchen ohne Leistungssteuerung.
-
Für eine Anrufverbindung
mit gemeinsamem Kanal wird bei Bestimmung, dass der Parameterwert unter
einer vorbestimmten Schwelle liegt, vorzugsweise eine Umleitung
zu zugeordneten Kanälen
getätigt.
-
Für eine Anrufverbindung
mit zugeordnetem Kanal wird bei Bestimmung, dass der Parameterwert über einer
vorbestimmten Schwelle liegt, vorzugsweise eine Umleitung zu gemeinsamen
Kanälen
getätigt.
-
Die
gemeinsamen Kanäle
sind ein Random Access Channel (RACH) und ein Forward Access Channel
(FACH); die Basisstation enthält
eine Funknetzsteuerung, und die Basisstation und das Benutzer-Endgerät leiten
eine Anrufverbindung gemäß dem Universal
Mobile Telecommunications System (UMTS)-Standard um.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt des Weiteren ein entsprechendes Telekommunikationssystem
bereit.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Es
wird nun eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beispielhaft und unter Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben.
-
1 ist
ein Schaubild, das ein UMTS-Mobiltelekommunikationssystem
veranschaulicht.
-
2 ist
ein Schaubild, das den Unterschied zwischen der Priorität des Benutzer-Endgerätes beim Übergang
aus dem "Daten über FACH/RACH-Zustand" veranschaulicht.
-
Detaillierte
Beschreibung
-
Wie
in 1 gezeigt, enthält ein UMTS-Mobiltelekommunikationssystem 2 Funknetzsteuerungen 4 (von
denen in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine gezeigt
ist), die jeweils über
eine Schnittstelle 7, die als IuB-Schnittstelle bekannt
ist, mit Basisstationen 6 verbunden sind (von denen in 1 aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
nur eine gezeigt ist; ein Knoten B in der UMTS-Terminologie). Jede
Basisstation 6 hat eine ihr zugeordnete Zelle, d. h. einen
Funkreichweitenbereich, dergestalt, dass aktive Mobilfunkgeräte 8, 10 innerhalb
der Zelle unter der Kontrolle der zugehörigen Funknetzsteuerung 4 in
Anrufverbindung mit der Basisstation 6 stehen. Jede Funknetzsteuerung 4 weist
einen Entscheidungsblock 12 auf, der dazu dient zu bestimmen, wann
eine Anrufverbindung mit einem Mobilfunkgerät von – einerseits – einem
Aufwärtsstreckenkanal (d.
h. zur Basisstation), der diesem Mobilfunkgerät zugeordnet ist, und einem
Abwärtsstreckenkanal
(d. h. von der Basisstation), der diesem Mobilfunkgerät zugeordnet
ist, zu – andererseits – Aufwärtsstrecken- und
Abwärtsstreckenkanälen, die
gemeinsam mit anderen Mobilfunkgeräten genutzt werden, und zwar der
Forward Access Channel (FACH)-Aufwärtsstrecke und der Reverse
Access Channel (RACH)-Abwärtsstrecke,
umgeschaltet werden soll. Der Entscheidungsblock 12 arbeitet
auf der Grundlage der Berücksichtigung
gewichteter Faktoren, die einen Belegungsgrad von Puffern für den Verkehr
zwischen der Funknetzsteuerung und dem Mobilfunkgerät und eine
Datenrate in beiden Richtungen zwischen der Basisstation und dem
Mobilfunkgerät
darstellen. Signale, die den Belegungsgrad von Puffern darstellen, werden
als ein Eingangssignal 14 in den Entscheidungsblock eingespeist.
Signale, die die Höhe
der Datenrate darstellen, werden als ein Eingangssignal 16 in
den Entscheidungsblock eingespeist.
-
Zusätzlich zu
der eingespeisten Datenrate und Pufferbelegung wird auch der Hochfrequenzsendeleistungsbedarf
als ein Faktor berücksichtigt,
um zu entscheiden, wann in einen oder aus einem "Daten über RACH/FACH"-Zustand übergegangen
werden soll. Dementsprechend hat der Entscheidungsblock 12 einen
Eingang 18 für
ein Signal, das den HF-Leistungsbedarf von Kanälen für eine Anrufverbindung zu einem
Mobilfunkgerät 8, 10 darstellt.
-
Der
HF-Leistungsbedarf wird (in einem Dämpfungs-/Verzögerungsdeterminierer 22)
entweder (a) durch eine Messung der Signaldämpfung (d. h. der Streckendämpfung)
oder (b) durch Verwendung von Messungen der Ausbreitungsverzögerung bestimmt,
die freilich insofern zu der Streckendämpfung in Beziehung steht,
als Signale, die kürzere
Entfernungen zurücklegen,
weniger gedämpft
werden. Der HF-Leistungspegel wird dann in Abhängigkeit von diesen gemessenen
Werten eingestellt (oder justiert). In beiden Fällen erfolgen die Messungen,
um zu bestimmen, welche Benutzer-Endgeräte eine geringere Basisstationssendeleistung
benötigen.
In (a) wird die Dämpfung
durch Messen der Amplitude (oder Intensität) von Signalen bestimmt, die
von einem Mobilfunkgerät
empfangen werden, wobei diese Meldungen an die Basisstation 6 zurückgemeldet werden
und zu der Funknetzsteuerung 4 weitergeleitet werden. In
(b) wird die Zeit für
die Übertragung von
der Basisstation 6 zum Mobilfunkgerät bestimmt, indem die Empfangszeit
im Mobilfunkgerät
zur Basisstation 6 zurückgemeldet
wird und diese Information zu der Funknetzsteuerung 4 weitergeleitet
wird.
-
Der
Entscheidungsblock 12 der Funknetzsteuerung 4 steuert
einen Kanalzuteiler, der dafür konfiguriert
ist, einer Anrufverbindung entweder RACH/FACH (d. h. gemeinsame)
-Aufwärtsstrecken- oder
-Abwärtsstreckenkanäle oder
zugeordnete Aufwärtsstrecken-
oder Abwärtsstreckenkanäle zuzuweisen.
-
Wenden
wir uns 2 zu. Benutzer-Endgeräte, die
eine hinreichend geringe Leistung erfordern, wie beispielsweise
Benutzer-Endgeräte,
von denen anhand einer kurzen Ausbreitungsverzögerung oder einer geringen
Signaldämpfung,
die in an sie gesandten Signalen gemessen wird, festgestellt wird,
dass sie sich ganz in der Nähe
befinden, werden in den Zustand der zugeordneten Kanäle übergeleitet.
Diese Benutzer-Endgeräte werden übergeleitet,
weil sie keine so hohen Sendeleistungen benötigen. Ein solches Benutzer-Endgerät ist in 2 als "UE1" gezeigt.
-
Der Übergang
in den Zustand der zugeordneten Kanäle hat zur Folge, dass jene
Benutzer-Endgeräte
schnell leistungsgesteuert werden, wodurch die Basisstationsleistung
effizient genutzt wird und somit Interferenzen gemindert werden.
Benutzer-Endgeräte
am Rand der Zelle würden
aufgrund ihres Standortes mehr Leistung verbrauchen, so dass es
für sie
vorteilhafter ist, im "Daten über FACH/RACH"-Zustand zu verbleiben,
in dem es keine schnelle Leistungssteuerung gibt, um von den Vorteilen
dieses Zustands im Hinblick auf die effiziente Auslastung von Ressourcen
zu profitieren, wie zuvor angesprochen wurde. Ein solches Endgerät ist in 2 als "UE2" gezeigt. (In 2 ist
die Basisstation als "Knoten
B" bezeichnet, wie
es in der UMTS-Terminologie üblich
ist.) Bei einer weiteren Ausführungsform,
die ein Telekommunikationssystem wie in 1 ist, aber
mit einem (nicht gezeigten) weiteren Eingang zum Entscheidungsblock 12 versehen
ist, wird eine mögliche
Zunahme der (Radio Link Control (RLC)-) Bestätigungen im FACH/RACH-Zustand
berücksichtigt,
wenn ein Übergang
aus einem Zustand der zugeordneten Kanäle in einen Zustand der gemeinsamen
Kanäle
erwogen wird. Der (nicht gezeigte) weitere Eingang empfängt ein
Kanal, das anzeigt, ob Bestätigungen
zurück
empfangen werden müssen
oder nicht, bevor davon ausgegangen wird, dass die Daten korrekt
empfangen wurden. Wenn der FACH/RACH-Kanal-Zustand im Acknowledge-Modus ist
(d. h. Bestätigungen
benötigt
werden), so kommt es zu mehr verkehr, so dass ein Verbleiben im Zustand
der zugeordneten Kanäle
vergleichsweise günstiger
ist.