DE60309429T2

DE60309429T2 - Dienstqualitätsoptimierung in einem paketvermittelnden Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE60309429T2
Application number: DE60309429T
Authority: DE
Inventors: Vincent Muniere
Original assignee: Evolium SAS
Current assignee: Evolium SAS
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2023-01-11
Also published as: EP1437901B1; EP1437901A1; ATE344600T1; CN100469175C; US20040157616A1; DE60309429D1; US7787884B2; ES2276020T3; CN1520202A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Funkkommunikationssysteme.
Funkkommunikationssysteme unterliegen grundsätzlich einer Normung; deshalb kann für eine detailliertere Beschreibung derartiger Systeme insbesondere auf die von den entsprechenden Normungsgremien veröffentlichten Normen Bezug genommen werden.
Kurz gesagt, ist die allgemeine Architektur derartiger Systeme in ein Funkzugangsnetz (RAN für "Radio Access Network"), das hauptsächlich für die Übertragung und Verwaltung der Funkressourcen an der Funkschnittstelle zwischen der Mobilstation (MS) und dem Netz verantwortlich ist, und ein Kernnetz (CN für "Core Network"), das hauptsächlich für die Vermittlung und Verwaltung der Verbindungen verantwortlich ist, unterteilt.
Die Weiterentwicklungen der Technologie bei solchen Systemen führen im Allgemeinen zu einer Unterscheidung zwischen Systemen der zweiten Generation und Systemen der dritten Generation.
Ein typisches Beispiel für ein System der zweiten Generation ist GSM ("Global System for Mobile communications") Die vom GSM-RAN genutzte Funkzugangstechnologie basiert auf einem Mehrfachzugriffsverfahren des FDMA/TDMA-Typs (wobei FDMA für "Frequency Division Multiple Access" bzw. Frequenzmultiplexzugriff und TDMA für "Time Division Multiple Access" bzw. Zeitmultiplexzugriff steht). Das GSM-RAN setzt sich aus Teilsystemen zusammen, die als BSS ("Base Station Subsystems" bzw. Basisstation-Subsysteme) bezeichnet werden, und das GSM-CN umfasst Netzelemente wie MSC ("Mobile Switching Center" bzw. Funkvermittlungsstelle) und GMSC ("Gateway Mobile Switching Center" bzw. Eingangsfunkvermittlungsstelle).
Anfangs war das GSM hauptsächlich dafür gedacht, Echtzeitdienste wie insbesondere Telefondienste basierend auf einer leitungsvermittelnden Technologie bereitzustellen. GSM hat sich als nächstes hin zur Bereitstellung von Nicht-Echtzeit-Diensten wie insbesondere Datenübertragungsdiensten basierend auf einer paketvermittelnden Technologie weiterentwickelt. Diese Weiterentwicklung wurde dank der Einführung von GPRS ("General Packet Radio Service" bzw. allgemeiner paketorientierter Funkdienst), wozu auch die Einführung von zwei neuen Netzelementen im CN gehörte, nämlich des SGSN ("Serving GPRS Support Node") und des GGSN ("Gateway GPRS Support Node"), möglich gemacht. Es sei daran erinnert, dass die paketvermittelnde Technologie eine effizientere Nutzung der verfügbaren Ressourcen ermöglicht, indem Ressourcen zu jeder Zeit zwischen verschiedenen Teilnehmern geteilt werden.
Ein typisches Beispiel eines Systems der dritten Generation ist UMTS ("Universal Mobile Telecommunication System" bzw. universelles Mobil-Kommunikationssystem). UMTS bietet Dienste der dritten Generation, einschließlich hoher Bitraten sowohl für Echtzeit- als auch Nicht-Echtzeit-Dienste. Die vom UMTS-RAN eingesetzte Funkzugangstechnologie basiert auf einem Vielfachzugriffsverfahren des CDMA-Typs (wobei CDMA für "Code Division Multiple Access" bzw. für Codemultiplexzugriff steht). Das UMTS-RAN wird auch als UTRAN ("UMTS Terrestrial Radio Access Network" bzw. terrestrisches UMTS-Funkzugangsnetz) bezeichnet, und das UMTS-CN umfasst Netzelemente, die sich auf die paketvermittelnde ("PS" für "packet-switched") Domain beziehen, und Netzelemente, die sich auf die leitungsvermittelnde ("CS" für "circuit-switched") Domain beziehen.
Nun besteht eine weitere Entwicklung von GSM darin, Dienste der dritten Generation anzubieten. Ein erster Schritt dieser Entwicklung entspricht der Einführung von EDGE ("Enhanced Data Rates for GSM Evolution" bzw. erhöhte Datenrate für die Weiterentwicklung von GSM), das dank der Nutzung von Modulationstechniken mit höherer Spektraleffizienz höhere Bitraten an der Funkschnittstelle ermöglicht. Ein zweiter Schritt dieser Entwicklung entspricht der Unterstützung von paketbasierten Echtzeitdiensten.
Wenn paketbasierte Technologien genutzt werden, wird die Dienstgüte (QoS bzw. "Quality of Service") zu einer wichtigen Frage. Die QoS-Architektur in Systemen der dritten Generation ist definiert in der vom 3GPP ("3rd Generation Partnership Project") veröffentlichten Spezifikation 3GPP TS 23.107. Diese QoS-Architektur beruht auf unterschiedlichen Trägerdiensten, die durch unterschiedliche QoS-Attribute gekennzeichnet sind, darunter: Verkehrsklasse, maximale Bitrate, garantierte Bitrate, Übertragungsverzögerung, Prioritätsbehandlung des Verkehrs usw. Darüber hinaus wird eine Unterscheidung zwischen vier Verkehrsklassen getroffen: Konversations-Klasse, Streaming-Klasse, interaktive Klasse, Hintergrundübertragung. Die Konversations- und die Streaming-Klasse werden hauptsächlich für Echtzeit-Verkehrsflüsse genutzt, für die die QoS-Anforderungen im Hinblick auf garantierte Bitrate und Übertragungsverzögerung am höchsten sind.
Die vorliegende Erfindung befasst sich im engeren Sinne mit der Unterstützung von Diensten, insbesondere Echtzeitdiensten, in der paketvermittelnden (PS-) Domain in derartigen Systemen, insbesondere unter Berücksichtigung der GERAN-Zugangstechnologie (wobei GERAN für "GSM/EDGE Radio Access Network" bzw. Funkzugangsnetz für GSM/EDGE) steht.
Die allgemeine Architektur eines Systems, das die GERAN-Zugangstechnologie und die paketvermittelnde Domain nutzt, wird in 1 dargestellt.
Die Protokollarchitektur unter Berücksichtigung der GERAN-Zugangstechnologie und der paketvermittelnden (PS-) Domain wird in 2 dargestellt.
Die Protokollschichten an der Funkschnittstelle oder der Schnittstelle zwischen MS oder BSS oder der "Um"-Schnittstelle umfassen:

– eine erste Schicht oder Bitübertragungsschicht bzw. "Physical Layer";
– eine zweite Schicht oder Sicherungsschicht bzw. "Data Link Layer", die ihrerseits in unterschiedliche Schichten unterteilt ist: nach ansteigenden Ebenen [sind dies] MAC ("Medium Access Control"), RLC ("Radio Link Control") und LLC ("Logical Link Control", wobei die BSS nur als Zwischenfunktion zwischen MS und SGSN für die LLC-Schicht genutzt wird).

In derselben Weise umfassen die Protokollschichten an der Schnittstelle zwischen BSS und SGSN oder der "Gb"-Schnittstelle:

– eine erste Schicht oder Bitübertragungsschicht bzw. "Physical Layer";
– eine zweite Schicht oder Sicherungsschicht bzw. "Data Link Layer", die ihrerseits in unterschiedliche Schichten unterteilt ist: nach ansteigenden Ebenen [sind dies] Netzdienst bzw. "Network Service", BSSGP ("BSS GPRS Protocol") und LLC ("Logical Link Control", wobei die BSS nur als Zwischenfunktion zwischen MS und SGSN für die LLC-Schicht genutzt wird).

Außerdem werden (in dieser Figur nicht eigens dargestellte) Protokolle höherer Ebenen auf der Anwendungsebene oder für Managementaufgaben bereitgestellt, beispielsweise MM ("Mobility Management"), SM ("Session Management") usw.
Es wird auch daran erinnert, dass Übertragungsrahmen bzw. Frames, die als LLC-Frames bezeichnet werden, in der LLC-Schicht aus Dateneinheiten einer höheren Ebene gebildet werden. In den LLC-Frames werden diese Dateneinheiten als LLC-PDU-("LLC-Protocol Data Units")Dateneinheiten bezeichnet. LLC-PDU-Dateneinheiten werden anschließend in der RLC-/MAC-Schicht segmentiert, so dass sie Datenblöcke bilden, die als RLC-Datenblöcke bezeichnet werden. RLC-Datenblöcke werden anschließend in das erforderliche Format für die Übertragung an der "Um"-Schnittstelle in der Bitübertragungsschicht gebracht.
Es wird auch daran erinnert, dass, bevor Daten überhaupt für eine MS in einer paketvermittelnden Datensitzung übertragen werden können, ein PDP-("Packet Date Protocol")Kontext aktiviert oder für die Sitzung sowohl in der MS als auch im SGSN erzeugt werden muss, wobei dieser PDP-Kontext Routing-Informationen und QoS-Informationen für diese Sitzung umfasst.
Sobald dieser PDP-Kontext aktiviert ist, kann die MS Daten übertragen. Wenn eine MS tatsächlich Daten während dieser Sitzung zu übertragen hat, muss sie in einen Modus (genannt "Packet Transfer Mode" bzw. Paketübertragungsmodus) eintreten, in dem es einen für diese MS festgelegten TBF ("Temporary Block Flow" bzw. Paketdatenfluss) gibt, d.h., wo dieser MS Funkressourcen auf einem oder mehreren PDCH ("Packet Data Channel" bzw. Paketdatenkanal) für die Übertragung von LLC-PDUs zugewiesen werden. Andernfalls, wenn die MS keine Daten zu übertragen hat, befindet sie sich in einem Modus (genannt "Packet Idle Mode" bzw. paketvermittelnder Ruhemodus), wo ihr keine Ressource auf einem PDCH zugewiesen wird.
Das Verfahren, durch das einer MS Funkressourcen auf einem oder mehreren PDCHs zugewiesen werden, wird als TBF-Aufbau bezeichnet. Kurz gesagt, kann dieses Verfahren entweder in einem einphasigen Zugriff oder in einem zweiphasigen Zugriff erfolgen. In jedem Fall sendet die MS einen Packet Channel Request bzw. die Anforderung eines Paketkanals an das Netz. Bei einem einphasigen Zugriff antwortet das Netz, indem es Funkressourcen zur Datenübertragung für diese MS reserviert. Bei einem zweiphasigen Zugriff antwortet das Netz zunächst, indem es Funkressourcen für die MS reserviert, um eine detailliertere Beschreibung ihres Bedarfs zu übertragen, und reserviert anschließend die Funkressourcen zur Datenübertragung für diese MS.
Wie weiter oben erwähnt, können nun höhere Datenraten dank der EDGE entsprechenden Verbesserung von GPRS erzielt werden, die auch als EGPRS ("Enhanced GPRS" bzw. verbessertes GPRS) bezeichnet wird. Eine andere Möglichkeit, höhere Datenraten zu erzielen, erfolgt über den Multislot-Betrieb, wodurch einer MS gleichzeitig mehr als ein PDCH zugewiesen werden kann. Allerdings werden diese Möglichkeiten zur Erzielung höherer Datenraten im Allgemeinen nicht von allen MSen und/oder allen Zellen des Netzes unterstützt. Daher sind, damit das Netz effizient arbeiten kann, einige Mechanismen erforderlich, durch die das Netz Kenntnis über die Funkzugangsfähigkeiten einer MS erhalten kann, wozu insbesondere ihre Fähigkeit zur Arbeit im EGPRS-Modus und/oder ihre Multislot-Klasse (oder die Anzahl der Zeitschlitze, auf denen die MS gleichzeitig arbeiten kann) gehören.
Es wird auch daran erinnert, dass eine MS, bevor sie überhaupt eine Aktivierung eines PDP-Kontexts anfordert, eine GPRS-Attach-Prozedur ausführen muss, durch welche sie dem Netz ihre Identität sowie andere Parameter liefert, hauptsächlich, um zu überprüfen, ob der Teilnehmer berechtigt ist, auf GPRS-Dienste zuzugreifen, was von seinem Teilnehmervertrag abhängt. Unter diesen Parametern liefert die MS ihre Funkzugangsfähigkeiten.
Eine typische Transaktion, in der das Netz Kenntnis über die Funkzugangsfähigkeiten erhalten muss, ist die Prozedur des TBF-Aufbaus. Da diese Transaktion zwischen der MS und dem BSS erfolgt, sind spezifische Mechanismen bereitgestellt worden, um das BSS in die Lage zu versetzen, dass es Kenntnis über die Funkzugangsfähigkeiten der MS erhält, wobei diese Mechanismen insbesondere vorsehen, dass eine unterschiedliche Anforderungsnachricht von der MS gesendet wird, je nachdem, ob sie EGPRS unterstützt oder nicht (die Nachricht "EGPRS Packet Channel Request", wenn die MS EGPRS unterstützt, oder die Nachricht "(Packet) Channel Request", wenn die MS EGPRS nicht unterstützt, wobei die letztgenannte Nachricht davon abhängt, ob PBCCH ("Packet Broadcast Control Channel") in der Zelle vorhanden ist oder nicht), oder dass die MS-Multislot-Klasse in der von der MS gesendeten Anforderungsnachricht angegeben wird.
Es ist möglich, auf US2002006508 zu verweisen, worin offenbart wird, einen Indikator in Nachrichten vorzusehen, die zwischen einer Mobilstation und einem Netz ausgetauscht werden, um zwischen herkömmlichen EGPRS- und GERAN-Mobilstationen unterscheiden zu können.
Es ist auch möglich, auf US20010046879 zu verweisen, das sich auf das Problem bezieht, eine optimale Zelle unter den Zellen mit aufgrund unterschiedlicher Funkschnittstellen verschiedenen Fähigkeiten auszuwählen.
Zurückkommend auf die zur Unterstützung von Diensten der dritten Generation erforderliche QoS-Architektur in einem System wie dem in 1 dargestellten (einschließlich der Unterstützung hoher Bitraten für Echtzeitdienste in der packetvermittelnden Domain) wird daran erinnert, dass das Aufbauen eines Trägers in einem solchen System im Allgemeinen so ausgeführt wird, dass garantiert ist, dass die QoS-Anforderungen auf verschiedenen Ebenen des Systems erfüllt werden, wobei die verschiedenen Merkmale auf jeder Ebene berücksichtigt werden. Die verschiedenen Träger, auf denen die QoS-Architektur beruht, umfassen insbesondere einen Funkträger, und die QoS-Anforderungen müssen auf der Funkebene erfüllt werden.
Daher erfordert, wenn man die GERAN-Zugangstechnologie betrachtet, die Unterstützung von Diensten wie insbesondere Echtzeitdiensten in der paketvermittelnden Domain mehrere Basisfunktionen:

– Unterstützung von Rel-99 GERAN-Standards in der MS, im BSS und SGSN;
– Unterstützung der Rel-99 QoS-Parameter-Aushandlung zum Aktivierungszeitpunkt des PDP-Kontexts, einchließlich einer Aushandlung mit dem BSS (in Rel- 97 werden die QoS-Parameter nur zwischen der MS und dem SGSN ausgehandelt). Diese Aushandlung zwischen dem BSS und dem SGSN erfordert die Unterstützung des Merkmals "Packet Flow Context" an der Gb-Schnittstelle (definiert in 3GPP TS 08.18);
– Unterstützung spezifischer Algorithmen für Call Admission Control bzw. Zugangskontrolle im BSS und dem SGSN, um Echtzeitanforderungen wie Übertragungsverzögerung und Bitrate zu garantieren, welche die Reservierung von Ressourcen zum Zeitpunkt des Trägeraufbaus erfordern.

Bezüglich einer Beschreibung derartiger Funktionen kann auch auf ETSI TS 123 060 V3.6 (2001-01) verwiesen werden.
3 zeigt einen Überblick über die verschiedenen Schritte, die am Aufbauen eines Trägers wie beispielsweise eines Echtzeitträgers beteiligt sind.

1) Die R99-MS fordert die die Aktivierung eines PDP-Kontexts an, für den die Parameter "QoS Requested" einem Echtzeitträger entsprechen.
2) Der SGSN kann anschließend Sicherheits- und Protokollierungsfunktionen ausführen. Ein Zugangskontrollalgorithmus wird aufgerufen, um zu prüfen, ob die angeforderten QoS-Attribute erfüllt werden können. Der SGSN kann anschließend die angeforderten QoS-Attribute unter Berücksichtigung seiner Fähigkeiten und der aktuellen Auslastung einschränken, und er muss die angeforderten QoS-Attribute gemäß dem abonnierten QoS-Profil einschränken. Der SGSN fordert danach die Erstellung des PDP-Kontexts im GGSN an.
3) Verschiedene Funktionen werden im GGSN ausgeführt, der sogar die Anforderung vom SGTSN zurückweisen darf, wenn die vom SGSN empfangene Nachricht "QoS Negotiated" mit dem gerade aktivierten PDP-Kontext nicht kompatibel ist.
4) Sobald die Erstellung des PDP-Kontexts im GGSN als erfolgreich bestätigt wurde, fordert der SGSN anschließend die Erstellung eines Packet Flow Context (PFC) bzw. Paketflusskontexts für den Echtzeitträger an. Obwohl es theoretisch möglich ist, mehrere Träger im selben PFC zusammenzufassen, scheint es besser zu sein, einen PFC für jeden Echtzeitträger zu erstellen und nur Nicht-Echtzeit- Träger, die ähnliche QoS-Merkmale innerhalb desselben PFC aufweisen, zusammenzufassen. Die Anforderung vom SGSN umfasst mehrere obligatorische Parameter: – TLLI: Kennung der Mobilstation – PFI: "Packet Flow Identifier" (Kennung des PFC) – PFT: "Packet Flow Timer" (Lebensdauer des PFC in Zeiten der Inaktivität) – ABQP: "Aggregate BSS QoS Profile" (QoS-Parameter, die den PFC kennzeichnen)
5) Das BSS führt anschließend einen Zugangskontrollalgorithmus aus, um zu prüfen, ob die angeforderten QoS-Attribute erfüllt werden können. Mehrere Funktionen können ausgeführt werden, um zur Unterstützung der angeforderten QoS in der Lage zu sein (z.B. Neuzuweisung von anderen MSen, Umsteuerung der MS zu einer anderen, weniger ausgelasteten Zelle usw.). Das BSS kann das angeforderte Gesamt-QoS-Profil des BSS unter Berücksichtigung seiner Fähigkeiten und der aktuellen Auslastung einschränken, obwohl die Nichterfüllung der Attribute "Garantierte Bitrate" und "Übertragungsverzögerung" so weit wie möglich vermieden werden sollten. Das BSS führt eine Ressourcenreservierung durch, um die ausgehandelte garantierte Bitrate zu unterstützen, wobei der RLC-Modus berücksichtigt wird, der für den Fluss verwendet werden wird (wahrscheinlicher Fall: der bestätigte RLC-Modus seit den LLC-PDUs sollte relativ groß sein: beispielsweise 500 Byte oder mehr für Video-Streaming). Die an der Funkschnittstelle reservierten Ressourcen müssen aufgrund des Steuerungsaufwands der Funkschnittstelle höher sein als die ausgehandelte garantierte Bitrate.
6) Das BSS bestätigt die PFC-Erstellung, wenn sie erfolgreich ist, und liefert an den SGSN das ausgehandelte ABQP, d.h., die ausgehandelten Dienstgüteattribute.
7) Unter der Annahme, dass das ausgehandelte ABQP für den SGSN annehmbar ist, wird das Verfahren zur Aktivierung des PDP-Kontexts durch das Senden einer Zustimmungsnachricht an die Mobilstation abgeschlossen.
8) Da der SGSN die angekündigte Verlustrate für die dazugehörigen MS/PFC einhalten muss, ist die Wahrscheinlichkeit relativ hoch, dass das BSS eine Nachricht "FLOW CONTROL MS" oder "FLOW CONTROL PFC" an den SGSN senden muss, um eine Verlustrate anzukündigen, die größer ist als die ausgehandelte garantierte Bitrate (andernfalls werden Standardwerte verwendet). Die Wahl zwischen der MS- und PFC-Flusssteuerung ist implementierungsabhängig und hängt auch davon ab, ob es weitere aktive PFCs für dieselbe MS gibt.
9) Der SGSN bestätigt die Nachricht "FLOW CONTROL MS" oder "FLOW CONTROL PFC".
10) Wenn die Echtzeitsitzung (in diesem Beispiel der Fall des Downlink-Stroms) dank anderer in diesem Dokument nicht beschriebener Protokolle in höheren Schichten gestartet wird, sendet der SGSN an das BSS BSSGP-PDUs, welche die PDU-Lebensdauer, das QoS-Profil (R97, nicht sinnvoll in diesem Fall), die Funkzugangsfähigkeiten der MS sowie PFI und LLC-PDU, die zu senden sind, umfassen.
11) Das BSS sendet die LLC-PUDs an die MS.

In diesem Kontext basiert die vorliegende Erfindung insbesondere auf den folgenden Beobachtungen.
Aus der obigen Beschreibung wird ersichtlich, dass ein bedeutender Schritt bei der Unterstützung von Echtzeitdiensten der Zugangskontrollalgorithmus sowohl im SGSN als auch im BSS ist, was die Kenntnis erfordert:

– der Zelle, in der sich die MS befindet, sowie ihrer Fähigkeiten (z.B., ob sie EGPRS-fähig ist oder nicht;
– des Status der Zelle (z.B., wie ausgelastet sie ist);
– der MS-Fähigkeiten (z.B., ob die MS EGPRS-fähig ist oder nicht, sowie der Multislot-Klasse der MS).

Wenn nämlich der PDP-Kontext eine garantierte Bitrate erfordert, die im GPRS-Modus nicht von einer MS der Multislot-Klasse 1 unterstützt werden kann, dann muss das BSS wissen, ob die MS EGPRS-fähig ist oder nicht und welches ihre Multislot-Klasse ist; ebenso muss das BSS wissen, ob die Zelle, in welcher der PFC genutzt würde, EGPRS-fähig ist oder nicht, und welches die verbleibenden Funkressourcen sind.
Wenn man zum Beispiel den Fall betrachtet, in dem der PDP-Kontext eine garantierte Downlink-Bitrate von 64 kbps für eine MS erfordert, die sich befindet:

– in einer EGPRS-fähigen Zelle, die reichlich Ressourcen verfügbar hat, können zum Beispiel die folgenden Fälle in Betracht kommen: – Fall 1: Wenn die MS nur GPRS-fähig ist und der Multislot-Klasse 4 angehört, beträgt der maximale theoretische Durchsatz, der auf der Funkverbindung im Downlink angeboten werden kann: 3·20 kbps = 60 kbps. In diesem Fall kann die angeforderte garantierte Bitrate nicht bereitgestellt werden. – Fall 2: Wenn die MS EGPRS-fähig ist und der Multislot-Klasse 8 angehört, beträgt der maximale theoretische Durchsatz, der auf der Funkverbindung im Downlink angeboten werden kann: 4·59,2 kbps = 236,8 kbps. In diesem Fall kann die angeforderte garantierte Bitrate bereitgestellt werden.
– in einer nur GPRS-fähigen Zelle, die reichlich Ressourcen verfügbar hat, kann zum Beispiel der folgende Fall in Betracht kommen: – Fall 3: Ungeachtet der EGPRS-Fähigkeit der MS wird nur die GPRS-Multislot-Klasse berücksichtigt. Wenn die MS der GPRS-Multislot-Klasse 8 angehört, dann beträgt der maximale theoretische Durchsatz, der im Downlink angeboten werden kann: 4·20 kbps = 80 kbps. Das BSS weiß jedoch, dass aufgrund der Funkbedingungen nur 4·15 kbps = 60 kbps erreicht werden können. In diesem Fall kann die angeforderte garantierte Bitrate nicht bereitgestellt werden.

Deshalb kann man sehen, dass in Abhängigkeit von den MS-Merkmalen und den Zellenmerkmalen das BSS unterschiedlich auf die SGSN-Anforderung antworten wird.
In diesem Zusammenhang erkennt die vorliegende Erfindung einige Probleme mit dem derzeitigen Stand der Technik, die wie folgt dargestellt werden können:
Im SGSN sind alle Merkmale der Mobilstation bekannt, da die MS zuvor eine GPRS-Attach-Prozedur ausgeführt hat. Ferner kennt der SGSN nicht die Funkmerkmale der Zelle und sollte die Funkmerkmale der MS, wie beispielsweise die EGPRS-Fähigkeit und die Multislot-Klasse, nicht decodieren. Deshalb wird er wahrscheinlich eine sehr einfache Zugangskontrolle (CAC) nur basierend auf seiner aktuellen Auslastung implementieren und vielleicht den maximalen theoretischen Durchsatz berücksichtigen, der von GERAN bereitgestellt werden kann (der 8·59,2 = 473,9 kbps beträgt).
Im BSS gibt es zwei Optionen:

– Entweder befindet sich die MS, für welche der PFC angefordert wird, bereits im Paketübertragungsmodus (d.h., ein aufgebauter TBF für diese MS für eine andere, im Gange befindliche Sitzung ist vorhanden). In diesem Fall ist alles, was für die CAC ("Call Admission Control" bzw. Zugangskontrolle) benötigt wird, typischerweise im BSS bekannt: die Zelle, die die MS bedient, ihre EGPRS-Fähigkeit und ihre Multislot-Klasse. Es gibt jedoch einige Fälle, in denen die Multislot-Klasse der MS nicht bekannt ist (z.B. ist nur ein im Gange befindlicher Uplink-EGPRS-TBF (UL EGPRS TBF) vorhanden, der im Anschluss an den Empfang eines "EGPRS PACKET CHANNEL REQUEST" mit dem Grund "Signalisierung" aufgebaut worden war).
– Oder die MS befindet sich nicht im Paketübertragungsmodus. In diesem Fall können, wenn die MS sich wenige Sekunden zuvor im Paketübertragungsmodus befand (d.h., die MS befindet sich noch im Status "Bereit" bzw. "Ready") und das BSS die Funkzugangsfähigkeiten der MS aus der letzten GPRS-Sitzung gespeichert hat, die Funkzugangsfähigkeiten der MS bekannt sein. Da die Nachricht "CREATE BSS PFC" auf einem BVCI ("BSSGP Virtual Connection Identifier"; virtuelle Verbindungskennung des GPRS-Protokolls des BSS) gesendet wird, welcher der Zelle entspricht, in der sich die MS befindet, hat das BSS dann alles, was es benötigt. Allerdings ist die Speicherung der Funkzugangsfähigkeiten der MS im Anschluss an eine GPRS-Sitzung kein standardisiertes Verfahren, und darüber hinaus kann die Verfügbarkeit der Funkzugangsfähigkeiten der MS nicht immer garantiert werden (z.B. bestand die GPRS-Sitzung nur aus einem Uplink-TBF, der durch ein einphasiges Zugangsverfahren eingerichtet wurde; in diesem Fall werden die Funkzugangsfähigkeiten der MS dem BSS nicht zur Kenntnis gegeben).

Deshalb kann heute nicht sichergestellt werden, dass das BSS die EPGRS-Fähigkeit der MS und ihre Multislot-Klasse zu dem Zeitpunkt kennt, an dem es eine Nachricht "CREATE BSS PFC" empfängt.
Wie ebenfalls durch die vorliegende Erfindung erkannt wird, könnte eine Lösung darin bestehen, dass ein standardisiertes Verfahren verwendet wird, das dem BSS ermöglicht, die Funkzugangsfähigkeiten der MS vom SGSN abzurufen: Es wird als "RA CAPABILITY UPDATE"-Verfahren, d.h., Verfahren zur Aktualisierung der Funkzugangsfähigkeit bezeichnet. Dieses Verfahren könnte vom BSS aufgerufen werden, wenn es eine Nachricht "CREATE BSS PFC" für eine MS empfängt, die es nicht kennt.
Wie jedoch weiterhin durch die vorliegende Erfindung erkannt wird, würde dieses Verfahren eine gewisse zusätzliche Verzögerung bei der Aufbauzeit des Echtzeitträgers verursachen, was ein sehr zeitkritisches Verfahren ist, da die Erfahrung des Endanwenders von dieser Aufbauzeit abhängt. Außerdem ist in der Praxis möglicherweise nicht garantiert, dass alle SGSNs dieses Verfahren implementiert haben, d.h., es kann unmöglich sein, dieses Verfahren anzuwenden.
Mit anderen Worten sind heute die Mechanismen, durch welche das Netz Kenntnis über die Funkzugangsfähigkeiten einer MS zum Zeitpunkt der Einrichtung (oder Änderung) eines Packet Flow Context erlangt, nicht vollständig optimiert, und deswegen werden die QoS-Anforderungen möglicherweise nicht erfüllt oder die Gesamtleistung des Systems kann sich verschlechtern.
Die vorliegende Erfindung schafft insbesondere die Voraussetzungen, um einen Teil oder alle der weiter oben erkannten Probleme zu lösen. Allgemeiner gesagt, bietet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, die Unterstützung von Diensten wie insbesondere Echtzeitdiensten in der paketvermittelnden Domain derartiger Systeme zu optimieren.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Dienstgüteoptimierung in der paketvermittelnden Domain eines Funkkommunikationssystems, ein Verfahren, bei dem:

– eine Instanz eines Kernnetzes dieses Systems an eine Instanz eines Funkzugangsnetzes dieses Systems eine Anforderung zum Aufbau oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers für eine paketvermittelnde Sitzung für eine Mobilstation sendet, wobei die Anforderung erste Informationen umfasst, die von der Dienstgüteinformation abgeleitet sind, welche in einer von der Instanz des Kernnetzes empfangenen entsprechenden Anforderung enthalten waren;
– die Instanz des Kernnetzes zu der Anforderung zweite Informationen hinzufügt, die auf ihrer Ebene bekannt sind und die zusammen mit den ersten Informationen genutzt werden können, um eine Zugangskontrolle auf der Funkebene durchzuführen.

Nach einer Ausführungsform umfassen die zweiten Informationen Informationen, die für die Funkzugangsfähigkeiten der Mobilstation repräsentativ sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfassen die Funkzugangsfähigkeiten Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfassen die Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten eine Multislot-Fähigkeit.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfassen die Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten eine Fähigkeit zur Unterstützung unterschiedlicher Datenübertragungsmodi.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfassen die unterschiedlichen Datenübertragungsmodi den GPRS-("General Packet Radio Service")Modus und den EGPRS-("Enhanced General Packet Radio Service")Modus.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst der Aufbau oder die Neukonfiguration eines Funkträgers die Erstellung oder Änderung eines Packet Flow Context.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Anforderung zum Aufbau oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers in einer Nachricht "CREATE BSS PFC" gesendet.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Instanz eines Funkzugangsnetzes (BSS) zur Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Instanz eines Kernnetzes in der paketvermittelnden Domain (SGSN) zur Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Diese und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung klarer ersichtlich werden, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird:
1 ist ein Diagramm zur Darstellung der allgemeinen Architektur eines Systems, in dem die GERAN-Zugangstechnologie und eine paketvermittelnde Domain zum Einsatz kommen;
2 ist ein Diagramm zur Darstellung der Protokoll in einem System, in dem die GERAN-Zugangstechnologie und eine paketvermittelnde (PS) Domain zum Einsatz kommen;
3 ist ein Diagramm zur Darstellung der verschiedenen Schritte, die am Aufbau eines Trägers wie beispielsweise eines Echtzeitträgers in einem solchen System beteiligt sind.
Die vorliegende Erfindung kann auch wie folgt erklärt werden, zum Beispiel, wenn die GERAN-Zugangstechnologie und die PS-Domain in der oben dargestellten Weise berücksichtigt werden.
Die vorliegende Erfindung schlägt insbesondere vor, zu der Nachricht "CREATE-BSS-PFC", wie sie in den Spezifikationen 3GPP TS 08.18 und 3GPP TS 48.018 definiert ist und die dem BSS ermöglicht, einen BSS Packet Flow Context zu erstellen oder zu verändern, Informationen hinzuzufügen, die für die Funkzugangsfähigkeiten der MS repräsentativ sind.
Informationen, die für die Funkzugangsfähigkeiten der MS repräsentativ sind, können insbesondere ihre Multislot-Fähigkeit und/oder ihre Fähigkeit zur Unterstützung des EGPRS-Modus umfassen.
Allgemeiner gesagt, schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Dienstgüteoptimierung in der paketvermittelnden Domain eines Funkkommunikationssystems vor, bei dem:

Insbesondere:

– kann das Funkkommunikationssystem im Besonderen ein GSM/EDGE-System sein;
– kann das Funkzugangsnetz ein GSM/EDGE-BSS sein;
– kann die zweite Information zur Durchführung der Zugangskontrolle (CAC; "Call Admission Control") eines Echtzeitträgers dienen und kann die Funkzugangsfähigkeit der MS sein, wobei der Aufbau oder die Neukonfiguration eines Funkträgers die Erstellung oder Änderung eines Packet Flow Context umfassen kann;
– kann die Anforderung zum Aufbauen oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers in der Nachricht "CREATE BSS PFC" gesendet werden;
– kann das Verfahren für die Prozedur der PFC-Erstellung dienen, die vom SGSN zum Zeitpunkt der PDP-Kontextaktivierung für einen Echtzeitträger initiiert wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist auch ein Netzelement für ein Funkzugangsnetz (BSS) eines Funkkommunikationssystems, das Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem beliebigen der oben beschriebenen Verfahren umfasst.
Die detaillierte Implementierung derartiger Mittel bringt für einen Fachmann keinerlei besondere Schwierigkeiten mit sich, und daher brauchen derartige Mittel nicht vollständiger offengelegt zu werden, als dies weiter oben für einen Fachmann durch ihre Funktion geschehen ist.

Claims

Verfahren zur Dienstgüteoptimierung in der paketvermittelnden Domain eines Funkkommunikationssystems, ein Verfahren, bei dem: – eine Instanz (SGSN) eines Kernnetzes dieses Systems an eine Instanz (BSS) eines Funkzugangsnetzes dieses Systems eine Anforderung zum Aufbau oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers für eine paketvermittelnde Sitzung für eine Mobilstation (MS) sendet, wobei die Anforderung erste Informationen umfasst, die von der Dienstgüteinformation abgeleitet sind, welche in einer von der Instanz des Kernnetzes empfangenen entsprechenden Anforderung enthalten waren; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass – die Instanz (SGSN) des Kernnetzes zu der Anforderung zweite Informationen hinzufügt, die auf ihrer Ebene bekannt sind und die zusammen mit den ersten Informationen genutzt werden können, um eine Zugangskontrolle auf der Funkebene durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zweiten Informationen Informationen umfassen, die für die Funkzugangsfähigkeiten der Mobilstation repräsentativ sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Funkzugangsfähigkeiten Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten umfassen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten eine Multislot-Fähigkeit umfassen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten eine Fähigkeit zur Unterstützung unterschiedlicher Datenübertragungsmodi umfassen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die unterschiedlichen Datenübertragungsmodi den GPRS-("General Packet Radio Service")Modus und den EGPRS-("Enhanced General Packet Radio Service")Modus umfassen.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Aufbau oder die Neukonfiguration eines Funkträgers die Erstellung oder Änderung eines Packet Flow Context umfassen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Anforderung zum Aufbau eines entsprechenden Funkträgers in einer Nachricht "CREATE BSS PFC" gesendet wird.
Netzelement (SGSN) für ein Kernnetz eines Funkkommunikationssystems, umfassend: – Mittel, um an eine Instanz (BSS) eines Funkzugangsnetzes eine Anforderung zum Aufbau oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers für eine paketvermittelnde Sitzung für eine Mobilstation (MS) zu senden, wobei die Anforderung erste Informationen umfasst, die von der Dienstgüteinformation abgeleitet sind, welche in einer von der Instanz des Kernnetzes empfangenen entsprechenden Anforderung enthalten waren, wobei das Netzelement (SGSN) dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: – Mittel, um zu der Anforderung zweite Informationen hinzuzufügen, die auf ihrer Ebene bekannt sind und die zusammen mit den ersten Informationen genutzt werden können, um eine Zugangskontrolle auf der Funkebene durchzuführen.
Netzelement nach Anspruch 9, bei dem die zweiten Informationen Informationen umfassen, die für die Funkzugangsfähigkeiten der Mobilstation repräsentativ sind.
Netzelement nach Anspruch 9, bei dem die Funkzugangsfähigkeiten Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten umfassen.
Netzelement nach Anspruch 9, bei dem die Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten eine Multislot-Fähigkeit umfassen.
Netzelement nach Anspruch 9, bei dem die Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten eine Fähigkeit zur Unterstützung unterschiedlicher Datenübertragungsmodi umfassen.
Netzelement nach Anspruch 9, bei dem die unterschiedlichen Datenübertragungsmodi den GPRS-("General Packet Radio Service")Modus und den EGPRS-("Enhanced General Packet Radio Service")Modus umfassen.
Netzelement nach Anspruch 9, bei dem der Aufbau oder die Neukonfiguration eines Funkträgers die Erstellung oder Änderung eines Packet Flow Context umfassen.
Netzelement nach Anspruch 9, bei dem die Anforderung zum Aufbau eines entsprechenden Funkträgers in einer Nachricht "CREATE BSS PFC" gesendet wird.
Netzelement einer Instanz (BSS) eines Funkzugangsnetzes eines Funkkommunikationssystems, umfassend: – Mittel, um von der Instanz (SGSN) dieses Systems eine Anforderung zum Aufbau oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers für eine paketvermittelnde Sitzung für eine Mobilstation (MS) zu empfangen, wobei die Anforderung erste Informationen umfasst, die von der Dienstgüteinformation abgeleitet sind, welche in einer von der Instanz des Kernnetzes empfangenen entsprechenden Anforderung enthalten waren, und dadurch gekennzeichnet, dass die Anforderung ferner zweite Informationen umfasst, die auf ihrer Ebene der Instanz des Kernnetzes bekannt sind und die zusammen mit den ersten Informationen genutzt werden können, um eine Zugangskontrolle auf der Funkebene durchzuführen.
Netzelement nach Anspruch 17, bei dem die zweiten Informationen Informationen umfassen, die für die Funkzugangsfähigkeiten der Mobilstation repräsentativ sind.
Netzelement nach Anspruch 17, bei dem die Funkzugangsfähigkeiten Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten umfassen.
Netzelement nach Anspruch 17, bei dem die Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten eine Multislot-Fähigkeit umfassen.
Netzelement nach Anspruch 17, bei dem die Fähigkeiten zur Unterstützung höherer Datenraten eine Fähigkeit zur Unterstützung unterschiedlicher Datenübertragungsmodi umfassen.
Netzelement nach Anspruch 17, bei dem die unterschiedlichen Datenübertragungsmodi den GPRS-("General Packet Radio Service")Modus und den EGPRS-("Enhanced General Packet Radio Service")Modus umfassen.
Netzelement nach Anspruch 17, bei dem der Aufbau oder die Neukonfiguration eines Funkträgers die Erstellung oder Änderung eines Packet Flow Context umfassen.
Netzelement nach Anspruch 17, bei dem die Anforderung zum Aufbau eines entsprechenden Funkträgers in einer Nachricht "CREATE BSS PFC" gesendet wird.