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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Telekommunikationsnetz,
und insbesondere auf das effiziente Management von Kanalressourcen
innerhalb eines digitalen mobilen Kommunikationsnetzes.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Der übliche Name
der Verbindung zwischen einer bestimmten Mobilstation, die sich
innerhalb eines bestimmten Zellenbereichs bewegt, und der Basistransceiverstation
(BTS, base transceiver station), die Funkabdeckung für diesen
bestimmten Zellenbereich vorsieht, ist die "Funkschnittstelle" oder "Luftschnittstelle". Historisch wurden für die Kommunikationen
von Information über
die Luftschnittstelle zwischen einer Basistransceiverstation (BTS)
und einer Mobilstation sogenannte analoge Modulationstechniken eingesetzt.
Z.B. wurde Technologie für
Vielfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA, Frequency Division Multiple
Access) weithin genutzt, um jede Mobilstation einem aus einer Vielzahl
der Frequenzkanäle zuzuweisen,
die mit dem gegenwärtigen
Zellenbereich in Verbindung stehen, um mit der bedienenden BTS zu
kommunizieren. In letzter Zeit wurden jedoch digitale Modulationstechniken
verwendet, um die Spektrumseffizienz zu steigern, mit der die Bandbreite
verwendet wird, die mobilen Kommunikationen zugeteilt ist. Als eine
Veranschaulichung wurden die zwei Techni ken von Vielfachzugriff
im Zeitmultiplex (TDMA, time division multiple access) und Vielfachzugriff
im Codemultiplex (CDMA, code division multiple access) genutzt,
um Kommunikationen zu erlauben, zwischen einer BTS und einer Vielzahl
von unterschiedlichen Mobilstationen in einer relativ begrenzten
Menge von Funkfrequenzbandbreite fortzufahren. Das Kommunikationssystem
Global System for Mobil (GSM) nutzt das TDMA-Konzept mit der Zuteilung
von einem TDMA-Rahmen pro Trägerfrequenzkanal,
um zwischen einer Mobilstation und einer BTS zu kommunizieren. Jeder
Rahmen wird weiter in acht Zeitschlitze (TS, time slots) unterteilt.
Jeder Zeitschlitz eines TDMA-Rahmens in einem Einzelfrequenzkanal
wird als ein physischer Kanal bezeichnet. Entsprechend gibt es acht
physische Kanäle
pro Träger
in dem GSM-System. Jeder physische Kanal des GSM-Systems kann mit einem einzelnen Kanal
in einem FDMA-System verglichen werden, wo jeder Benutzer mit dem
System über
eine der zugehörigen
Frequenzen verbunden ist.
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Die
Implementierung von TDMA-Technologie erfordert, dass eine große Menge
und Vielfalt von Information zwischen der bedienenden BTS und der Mobilstation über die
begrenzten physischen Kanäle übertragen
werden muss. Z.B. müssen
Steuerdaten, Dienstanforderungsdaten, tatsächliche Verkehrsdaten, ergänzende Daten
etc. über
die physischen Kanäle
kommuniziert werden. Um einen Typ von Daten von einem anderen zu
unterscheiden, wurden als ein Ergebnis unterschiedliche logische
Kanäle
benannt und auf die verfügbaren
physischen Kanäle
abgebildet (zugewiesen). Z.B. wird tatsächliche Sprache auf dem logischen
Kanal mit dem Namen "Verkehrskanal (TCH,
traffic channel)" gesendet,
der einen oder mehr physische Kanäle belegt. Ausrufen (paging)
einer Mobilstation einer gerufenen Seite wird über den logischen "Ausrufungskanal (PCH,
paging channel)" durchgeführt, während Synchronisation
einer Mobilstation mit einer bedienenden BTS über den logischen "Synchronisationskanal
(SCH, synchronization channel)" durchgeführt wird,
der einen der physischen Kanäle
belegt. Abhängig
von dem Typ von Information, die übertragen wird, werden entsprechend unterschiedliche
logische Kanäle
genutzt. Falls mehr physische Kanäle einem bestimmten logischen
Kanal zugewiesen sind, ist selbstverständlich eine kleinere Zahl von
physischen Kanälen
für den
Rest der logischen Kanäle
verfügbar.
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Wegen
den begrenzten physischen Kanalressourcen sind Mobildienstanbieter
häufig
mit Problemen von Kanalressourcenmanagement und Dimensionierung
konfrontiert. Ein derartiges Problem inkludiert effektives Managen
von autonomen dedizierten Steuerkanälen (SDCCH, Stand-alone Dedicated
Control Channels) innerhalb eines bedienenden Mobilnetzes. Wegen
der Tatsache, dass Verstopfung in SDCCH-Logikkanälen zu verlorenen Rufen und
nicht erfolgreichen Rufeinrichtungen führt, ist das effiziente Management
von SDCCH-Logikkanälen
zum Vorsehen eines zuverlässigen
Mobildienstes für
Mobilstationen, die sich innerhalb des bedienenden Abdeckungsbereichs
bewegen, kritisch.
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SDCCH-Logikkanäle werden
nicht nur zum Einrichten von Rufverbindungen genutzt, sondern auch
zum Durchführen
von Standortaktualisierungen für
sich bewegende Mobilstationen und zum Kommunizieren von Paketnachrichten,
die Text oder grafische Daten enthalten, zwischen dem bedienenden Mobilnetz
und zugehörigen
Mobilstationen. Konventionell werden alle oben erwähnten Funktionalitäten mit
der gleichen Priorität
vorgesehen und gleicher Zugriff wird auf verfügbare SDCCH-Kanalressourcen erlaubt.
Als ein Ergebnis könnten
alle verfügbaren SDCCH-Kanalressourcen
durch Nachrichten vom Kurznachrichtendienst (SMS, Short Message
Service) oder unstrukturierten Ergänzungsdienstdaten (USSD, Unstructered
Supplementary Service Data) belegt werden, die Textnachrichten transportieren, und
könnten
als ein Ergebnis verhindern, dass Sprachverbindungen zwischen Mobilstationen
und einem bedienenden Mobilnetz hergestellt werden. Obwohl die Unterstützung aller
oben erwähn ten Funktionalitäten zum
Vorsehen eines zuverlässigen und
umfassenden Mobildienstes für
zugehörige
Mobilstationen wichtig ist, ist jedoch die Herstellung von Rufverbindungen
die bei weitem wichtigste Rolle, die durch das Mobilnetz durchgeführt wird.
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Entsprechend
gibt es eine Notwendigkeit für einen
Mechanismus, Mobildienste innerhalb eines bedienenden Mobilnetzes
zu priorisieren, um verfügbare
SDCCH-Logikkanäle
besser zu nutzen.
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Literaturstelle
WO 9310600 beschreibt ein Verfahren zum Zuweisen eines Sprach-/Datenkanals oder
eines zeitweiligen Steuerkanals, was eine Unterhaltung eines vorbestimmten
Niveaus eines Kommunikationsdienstes vorsieht. Es wird eine Vielzahl von
Sprachkanälen
unter einer Vielzahl von Teilnehmern unter Verwendung eines ersten
Steuerkanals zugeordnet. Mindestens einer der Sprachkanäle wird auch
als fähig
gesteuert, und falls eine Lastbedingung über einer oberen Lastschwelle
ist, weist die Steuervorrichtung einen steuerungsfähigen Sprachkanal
als einen zeitweiligen Steuerkanal zu.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung legt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Optimieren der Nutzung von autonomen dedizierten Steuerkanälen (SDCCH) innerhalb
eines mobilen Telekommunikationsnetzes für Mobildienste hoher Priorität offen.
Der Grad einer Nutzung von SDCCH-Logikkanälen wird innerhalb einer bestimmten
Basisstationssteuervorrichtung (BSC, base station controller) aufrechterhalten,
die einen bestimmten geografischen Bereiche bedient. Nach einer
Bestimmung, dass ein derartiger Grad einen Schwellwert überschritten
hat, der durch das bedienende Telekommunikationsnetz auferlegt wird, überträgt die BSC
Daten über
einen Rundrufsteuerkanal (Broadcast Control Channel), die zugehörige Mobilstationen,
die sich innerhalb ihres Abdeckungsbereichs bewegen, über eine
derartige Bestimmung informieren. Danach werden Mobilstationen,
die wünschen,
Mobildienste niedriger Priorität
anzufordern, instruiert, Anforderung eines der verfügbaren SDCCH-Logikkanäle zu verzögern, bis
der Nutzungsgrad unter den auferlegten Schwellenpegel fällt. Als
ein Ergebnis bleiben verfügbare
SDCCH-Logikkanäle
für Mobildienste
hoher Priorität
innerhalb eines verstopften mobilen Telekommunikationsnetzes verfügbar.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Ein
vollständigeres
Verständnis
des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann
durch Verweis auf die folgende detaillierte Beschreibung erhalten
werden, wenn in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen,
worin:
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1 ein
Blockdiagramm eines mobilen Telekommunikationsnetzes ist, das eine
Mobilstation veranschaulicht, die mit einer bedienenden Basistransceiverstation
(BTS) kommuniziert;
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2 ein
Blockdiagramm von physischen Kanälen
ist, die in Übereinstimmung
mit der Technologie für
Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA) zugeordnet sind;
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3 ein
Blockdiagramm von unterschiedlichen logischen Kanälen innerhalb
eines physischen TDMA-Rahmens in Übereinstimmung mit dem Global
System for Mobile (GSM) Standard ist;
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4 ein
Signalsequenzdiagramm ist, das die Kommunikation von unterschiedlichen
Nachrichten zum Veranlassen einer ausgehenden Rufverbindung veranschaulicht;
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5 ein
Blockdiagramm eines bedienenden mobilen Netzes ist, das Statusinformation
eines autonomen dedizierten Steuerkanals (SDCCH) zu einer Mobilstation
in Übereinstimmung
mit den Unterweisungen der vorliegenden Erfindung überträgt; und
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6 ein
Flussdiagramm ist, das die Schritte veranschaulicht, die durch eine
Mobilstation durchgeführt
werden, um einen Mobildienst zu einem bedienenden Mobilnetz anzufordern.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm eines öffentlichen
landgestützten
Mobilnetzes (PLMN, Public Land Mobile Network) 10, das
eine Mobilstation 20 veranschaulicht, die mit einer bedienenden
Basistransceiverstation (BTS) 30 kommuniziert. Ein geografischer
Bereich, der mit einem bestimmten öffentlichen landgestützten Mobilnetz
(PLMN) 10 in Verbindung steht, ist in eine Zahl von kleineren
Bereichen partitioniert. Wann immer sich eine Mobilstation 20 in einen
jener kleineren Bereiche bewegt, die als "Standortbereich" bekannt sind, führt die Mobilstation eine Standortaktualisierung
mit dem bedienenden PLMN durch. Eine derartige Standortaktualisierung informiert
das zugehörige
mobile Vermittlungszentrum/Besucherstandortregister (MSC/VLR, mobile switching
center/visitor location register) 50 über das Vorhandensein der Mobilstation.
Im Fall, dass die Mobilstation 20 ein nicht registrierter
Teilnehmer ist, wird ein Heimatstandortregister (HLR, home location register) 60,
das mit der sich neu registrierenden Mobilstation 20 in
Verbindung steht, identifiziert und es wird notwendige Kommunikation
zwischen dem bedienenden MSC/VLR 50 und dem HLR 60 unterstützt, um
die neue Mobilstation 20 zu authentifizieren. Es wird ferner
erforderliche Teilnehmerinformation bezüglich der sich neu registrierenden
Mobilstation 20 angefordert und von dem zugehörigen HLR 60 abgefragt
und in dem bedienenden MSC/VLR 50 gespeichert. Danach wird
der Mobilstation 20 erlaubt, auf einen Mobildienst innerhalb
des Abdeckungsbereichs des bedienenden MSC/VLR 50 zuzugreifen.
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Wann
immer eine eingehende Rufverbindung zu der Mobilstation 20 angefordert
wird, wird ein Rufeinrichtungssignal, wie etwa eine auf einem Benutzerteil
eines dienstintegrierenden digitalen Netzes (ISUP, Integrated Service
Digital Network User Part) basierte Anfangsadressnachricht (IAM,
Initial Address Message) durch ein Gateway-Mobilvermittlungszentrum
(GMSC, gateway mobile switching center) 80 empfangen, das
mit dem HLR 60 in Verbindung steht. Nach Durchführung einer
HLR-Befragung, um den gegenwärtigen
Standort der Mobilstation 20 zu ermitteln, wird das empfangene
eingehende Rufeinrichtungssignal durch das GMSC 80 zu dem
MSC/VLR 50, das die Mobilstation 20 gegenwärtig bedient,
umgeleitet. Das MSC/VLR 50 bestimmt dann den gegenwärtigen Standortbereich
der Mobilstation 20 und instruiert die geeignete Basisstationssteuervorrichtung
(BSC) 40, die Mobilstation 20 auszurufen. Die
BTS 30 ruft dann die Mobilstation aus, um die Mobilstation über einen
eingehenden Ruf zu alarmieren. Sobald wie die Mobilstation die Ausrufungsnachricht
erfasst, sendet die Mobilstation 20 eine Anforderung für einen
Signalisierungskanal zu der BSC 40. Nach Zuordnung eines
freien Signalisierungskanals zu der Mobilstation 20 sendet
die BSC 40 eine Nachricht, die die Mobilstation 20 instruiert, zu
diesem bestimmten Signalisierungskanal umzuschalten. Nach Kommunizieren
notwendiger auf Steuerung und Dienst bezogener Daten über den neu
zugeordneten Signalisierungskanal wird anschließend ein Sprachkanal sichergestellt
und es wird eine Rufverbindung zwischen der Mobilstation 20 und
der BSC 40 über
die BTS 30 hergestellt.
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Anfangs
setzte die Kommunikationsschnittstelle 90 zwischen der
bedienenden BTS 30 und der Mobilstation 20 sogenannte
analoge Modulationstechniken ein. Mit den kürzlichen Entwicklungen digitaler
Kommunikationstechnologie werden jedoch di gitale Modulationstechniken
eingesetzt, um die Effizienz und Kapazität von Datenkommunikationen
innerhalb eines mobilen Telekommunikationsnetzes zu steigern. Als
eine Veranschaulichung werden die Techniken zum Vielfachzugriff
im Zeitmultiplex (TDMA) oder Vielfachzugriff im Codemultiplex (CDMA) verwendet,
um mehreren Kommunikationen zu erlauben, in einem relativ begrenzten
Umfang von Funkfrequenzen abzulaufen. Telekommunikationsnetze basierend
auf einem globalen System für
ein Mobiltelefon (GSM) nutzen z.B. die TDMA-Technologie mit einem
TDMA-Rahmen pro Trägerfrequenz,
um zwischen einer Mobilstation und einer BTS zu kommunizieren.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen, die eine schematische
Darstellung von Zeit-Rahmen-Strukturen innerhalb des GSM-Standards darstellt.
Die längste
wiederkehrende Zeitperiode der Struktur wird ein Hyperrahmen 100 genannt
und hat die Dauer von 3 Stunden 28 Minuten 53 Sekunden 760 ms.
Ein Hyperrahmen 100 ist in 2048 Superrahmen 105 unterteilt,
jeder mit einer Dauer von 6,12 Sekunden. Der Superrahmen 105 ist
selbst in eine Zahl von Mehrfachrahmen unterteilt. In dem GSM-Standard
existieren zwei Typen von Mehrfachrahmen. Zuerst gibt es einen einundfünfzig (51)
Rahmen Mehrfachrahmen 110 mit einer Dauer von 120 ms, umfassend
sechsundzwanzig (26) TDMA-Rahmen 130. Als Nächstes gibt
es einen sechsundzwanzig (26) Rahmen Mehrfachrahmen 120 mit
einer Dauer von 235,4 ms, umfassend einundfünfzig (51) TDMA-Rahmen 140.
Schließlich
hat jeder TDMA-Rahmen innerhalb eines Mehrfachrahmens acht Zeitschlitze 150.
Jeder dieser acht physischen Zeitschlitze ist einem Kanal im Vielfachzugriff
im Frequenzmultiplex (TDMA) äquivalent,
der eine einzelne Mobilstation bedient.
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Es
müssen
eine große
Menge und Vielfalt von Information zwischen der BTS und der Mobilstation
transferiert werden. Z.B. muss Ausrufen, um die Mobilstation über einen
eingehenden Ruf zu informieren, über
einen der Zeitschlitze durchgeführt
wer den. Ferner muss eine Anfrage nach einem mobilen Dienst über einen
der Zeitschlitze kommuniziert werden. Des weiteren müssen die
tatsächlichen
Sprachdaten über
die verfügbaren
Zeitschlitze kommuniziert werden. Um einen Typ von Information von
einem anderen zu unterscheiden, wurden deshalb unterschiedliche
logische Kanäle
eingeführt
und jedem der acht physischen Zeitschlitze zugewiesen.
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Es
wird nun auf 3 Bezug genommen, die unterschiedliche
logische Kanäle
innerhalb des GSM-Standards veranschaulicht, die in zwei breite Kategorien
getrennt werden können:
Verkehrskanäle (TCH) 160 und
Signalisierungskanäle 170.
Verkehrskanäle
(TCH) 169 werden durch die bedienende BSC genutzt, um Rufdaten
(z.B. Sprachdaten) mit einer bestimmten Mobilstation, die sich innerhalb
ihres Abdeckungsbereiches bewegt, zu kommunizieren. Andererseits
werden Signalisierungskanäle 170 durch die
bedienende BSC und BTS genutzt, um andere Steuerdaten zu kommunizieren,
die notwendig sind, die Kommunikation von Rufdaten mit der Mobilstation
zu implementieren.
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Signalisierungskanäle werden
ferner in drei Kategorien unterteilt: Rundrufsteuerkanäle 270,
gemeinsame Steuerkanäle 280 und
dedizierte Steuerkanäle 280.
Jede der obigen drei Kategorien werden dann weiter noch in eine
Zahl von logischen Kanälen zum
Transportieren unterschiedlicher Typen von Information zwischen
der bedienenden BTS und der Mobilstation unterteilt.
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Rundrufsteuerkanäle 270 werden
hauptsächlich
zum Kommunizieren von Information von der bedienenden BTS zu einer
bestimmten Mobilstation genutzt, die sich innerhalb ihres Abdeckungsbereiches
bewegt (Abwärtsstrecke,
down-link) und inkludieren den Frequenzkorrekturkanal (FCCH, Frequency
Correction Channel) 180, Synchronisationskanal (SCH, Synchronization Channel) 190 und Rundrufsteuerkanal
(BCCH, Broadcast Control Channel) 200. Der Frequenzkorrekturkanal
(FCCH) 180 überträgt Information
für Frequenzkorrektur
der Mobilstation. Der Synchronisationskanal (SCH) 190 überträgt Information
für Rahmensynchronisation
der Mobilstation und Identifikation der BTS. Schließlich wird
der Rundrufsteuerkanal (BCCH) 200 verwendet, um allgemeine
Systeminformation über
die Zelle zu allen Mobilstationen rundzurufen, die sich in ihrem Standortbereich
befinden. Z.B. inkludiert die Rundrufsysteminformation Daten über das
Netz, die die Mobilstation benötigt,
um mit dem Netz auf eine geeignete Art und Weise kommunizieren zu
können. Derartige
Information inkludiert Zellenbeschreibung, Standortbereichsidentität, Nachbarzellenbeschreibung
etc.
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Die
gemeinsamen Steuerkanäle 280 inkludieren
den Ausrufungskanal (PCH, Paging Channel) 210, Kanal mit
wahlfreiem Zugriff (RACH, Random Access Channel) 220 und
den Zugangsfreigabekanal (AGCH, Access Grant Channel) 230.
Der Ausrufungskanal (PCH) 210 wird in der Abwärtsstrecke verwendet,
um eine Mobilstation auszurufen. Wenn z.B. eine Einrichtungsanfrage
eines eingehenden Rufes durch das bedienende MSC/VLR empfangen wird,
wird die geeignete BSC, die die Mobilstation gegenwärtig bedient,
instruiert, die spezifizierte Mobilstation über einen PCH auszurufen. Der
Kanal mit wahlfreiem Zugriff (BACH) 220 andererseits wird durch
die Mobilstation verwendet, Zuordnung eines autonomen dedizierten
Steuerkanals (SDCCH) 240 zu der BSC anzufordern. Bei Erfassung
der Ausrufungsnachricht, die die Mobilstation über einen eingehenden Ruf informiert,
fordert z.B. die Mobilstation der gerufenen Seite einen SDCCH von
der bedienenden BSC über
einen RACH an. Nach Zuordnung eines freien SDCCH nutzt die BSC einen
Zugangsfreigabekanal (AGCH) 230, um die Identität des zugeordneten
SDCCH der anfragenden Mobilstation zu kommunizieren.
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Die
dedizierten Steuerkanäle 290 inkludieren den
autonomen dedizierten Steuerkanal (SDCCH) 240, einen langsamen
zugehörigen
Steuerkanal (SACCH, Slow Associated Control Channel) 250 und den
schnellen zugehörigen
Steuerkanal (FACCH, Fast Associated Control Channel) 260.
Der autonome dedizierte Steuerkanal (SDCCH) 240 wird für Signalisierung
mit einer dedizierten Mobilstation verwendet. Entsprechend ist der
SDCCH 240 der Kanal, der zum Durchführen von Standortaktualisierungsprozeduren
verwendet wird, wann immer eine Mobilstation in einen neuen Standortbereich
eintritt. Der SDCCH wird auch genutzt, um eine Rufeinrichtung zu
initiieren und einen TCH zu belegen. Des weiteren werden SDCCH-Logikkanäle durch
das bedienende Mobilnetz genutzt, um unstrukturierte Daten, wie etwa
Kurznachrichtendienst (SMS), oder unstrukturierte Ergänzungsdienstdaten-
(USSD, Unstructured Supplementary Service Data) Nachrichten mit
zugehörigen
Mobilstationen zu kommunizieren. Der langsame zugehörige Steuerkanal
(SACCH) 250 steht mit einem TCH 160 oder einem
SDCCH 240 in Verbindung. Der SACCH 250 ist ein
kontinuierlicher Datenkanal, der kontinuierliche Steuerinformation,
wie etwa Messberichte, Zeitsteuerungsvorschub und Leistungsanordnung,
zwischen der bedienenden BSC und der Mobilstation überträgt. Schließlich steht der
schnelle zugehörige
Steuerkanal (FACCH) 260 mit einem bestimmten TCH in Verbindung,
um in einem Häufungsentwendungsmodus
zu arbeiten, um Sprach- oder Datenverkehr mit anderer notwendiger Signalisierung
auszutauschen.
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Wie
oben veranschaulicht, müssen
mit neun unterschiedlichen Typen von logischen Signalisierungskanälen und
einem logischen Verkehrskanal, die die begrenzten physischen Kanäle belegen,
die acht Zeitschlitze innerhalb eines TDMA-Rahmens effizient und
effektiv gemanagt werden, um Mobilstationen, die sich innerhalb
eines bestimmten BSC-Abdeckungsbereiches bewegen, einen zuverlässigen Mobildienst
bereitzustellen. Da Zuweisungen logischer Kanäle zu physischen Kanälen nicht
dyna misch geändert
werden können,
während
sich Anforderungen nach jedem logischen Kanal innerhalb eines bedienenden
Netzes ändern,
ist eine Bestimmung der geeigneten Zahl von physischen Zeitschlitzen,
die jedem der logischen Kanäle
zuzuweisen sind, kritisch. Besonders da Verstopfung in den zwei der
am häufigsten
genutzten logischen Kanälen
(SDCCH und TCH) zu einer fehlgeschlagenen Rufverbindung und verlorenen
Rufen führt.
Selbst nach Zuordnung einer geeigneten Zahl von physischen Kanälen zu jedem
logischen Kanal ist deshalb ferner effizientes Management von Kanalressourcen
notwendig, um die potenzielle Nutzung von verfügbaren logischen Kanälen zu maximieren.
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4 ist
ein Signalsequenzdiagramm, das eine normale Rufeinrichtungsprozedur
in Übereinstimmung
mit dem GSM-Standard veranschaulicht. Wann immer eine Mobilstation 20 einen
Mobildienst zu dem bedienenden mobilen Vermittlungszentrum (MSC) 50 anfordert,
entweder zum Veranlassen einer ausgehenden Rufverbindung oder zum
Empfangen einer eingehenden Rufverbindung, überträgt die Mobilstation 20 eine
Kanalanforderungsnachricht über
einen Kanal mit wahlfreiem Zugriff (RACH) zu der verbundenen BSC 40.
Nach Kommunizieren mit dem zugehörigen
MSC 50 wird ein verfügbarer
SDCCH-Kanal zugeordnet. Die bedienende BSC 40 überträgt dann
eine Befehlsnachricht für
unverzügliche
Zuweisung 310 zu der bedienenden BTS 30 (in 4 nicht
gezeigt), um den zugeordneten SDCCH der anfragenden Mobilstation 20 zuzuweisen.
Die Nachricht für
unverzügliche
Zuweisung 310 wird ferner zu der anfragenden Mobilstation 20 übertragen, um
die Mobilstation 20 zu instruieren, zu dem zugewiesenen
SDCCH umzuschalten. Unter Nutzung des zugewiesenen SDCCH-Logikkanals
fordert die Mobilstation 20 einen Mobildienst von dem bedienenden MSC 50 durch Übertragen
einer Verschlüsselungsmodus-Dienstanforderungs-
(CM Serv. Req.) Nachricht 320 an. Die bedienende BSC 40 richtet
dann eine Signalisierungsverbindungs-Steuerteil- (SCCP, Signaling Connection
Control Part) Verbindung mit dem MSC 50 durch Übertragen
einer SCCP-Verbindungsanforderungs- (CR, Connection Request) Nachricht 330 ein.
Die empfangene Nachricht CM Serv. Req. 320 kann ferner
zu der übertragenen
SCCP-CR-Nachricht 330 im "Huckepack" sein. Das bedienende MSC 50 kennt
dann die Anforderung der Mobilstation nach einem Mobildienst. Als
ein Ergebnis versucht das MSC 50, die Mobilstation 20 durch transparentes Übertragen
einer Authentifizierungsanforderungsnachricht 350 zu der
Mobilstation 20 durch die verbundene BSC 40 und über den
zugewiesenen SDCCH-Logikkanal zu authentifizieren. Die Mobilstation 20 versucht
als Reaktion den Authentifizierungsprozess durch Rückgabe einer
Authentifizierungsantwortnachricht 360 zu dem bedienenden
MSC 50 zu befolgen. Falls die Authentifizierungsprozedur
erfolgreich durchgeführt
wird, kann die Verschlüsselungsmodus-Einstellungsprozedur durch
das bedienende MSC 50 initiiert werden. Entsprechend sendet
das bedienende MSC 50 einen Verschlüsselungsmodusbefehl (in 4 nicht
gezeigt) zu BSC 40. Die BSC 40 überträgt wiederum eine
Verschlüsselungsmodus-Befehlsnachricht 370 inkludierend
einen Chiffrierschlüssel
zu der Mobilstation 20 über
den zugewiesenen SDCCH-Logikkanal. Der bereitgestellte Chiffrierschlüssel wird
dann später
durch die bedienende BTS und die Mobilstation genutzt, digitale
Daten, die über
die Funkschnittstelle übertragen
werden, zu verschlüsseln
und zu entschlüsseln.
Nach Speichern des empfangenen Chiffrierschlüssels gibt die Mobilstation 20 eine
Verschlüsselungsmodus-Abschlussnachricht 380 zu
der bedienenden BSC 40 über
den zugewiesenen SDCCH-Logikkanal zurück. Die empfangene Verschlüsselungsmodus-Abschlussnachricht 390 wird
dann zu dem bedienenden MSC 50 übertragen. Um Vertraulichkeit
des mobilen Teilnehmers zu garantieren, wird des weiteren an Stelle
einer Identifikation der Mobilstation mit ihrer permanent zugewiesenen
Internationalen Mobilteilnehmeridentitäts- (IMSI, International Mobile Subscriber
Identity) Nummer ferner eine zeitweilige Mobilteilnehmeridentitäts- (TMSI,
Tempo rary Mobile Subscriber Identity) Nummer durch das bedienende
MSC 50 zugewiesen. Die zugewiesene TMSI-Nummer wird dann
in eine TMSI-Neuzuordnungsbefehlsnachricht 400 inkludiert
und zu der Mobilstation 20 über den zugewiesenen SDCCH-Logikkanal übertragen.
Die Mobilstation 20 bestätigt dann den Empfang der zugewiesenen
TMSI-Nummer durch Übertragen
einer TMSI-Neuzuordnungsabschlussnachricht 410 über den
zugewiesenen SDCCH-Logikkanal
zurück
zu dem bedienenden MSC 50. Die Mobilstation 20 ist
nun vorbereitet, eine ausgehende Rufverbindung zu veranlassen und überträgt eine
Rufeinrichtungsnachricht 420 zu dem bedienenden MSC 50.
Die übertragene
Einrichtungsnachricht 420 inkludiert z.B. die Vorwahlnummer,
die mit dem vorgesehenen Teilnehmer der gerufenen Seite in Verbindung
steht. Das bedienende MSC 50 bestätigt dann das Rufeinrichtungssignal
durch Übertragen
einer Rufbestätigungsnachricht 430 zurück zu der
anfragenden Mobilstation 20 über den zugewiesenen SDCCH-Logikkanal. Die BSC 40 wählt dann einen
freien Verkehrskanal (TCH) und instruiert die Mobilstation 20,
auf den neu zugeordneten TCH-Logikkanal abzustimmen, durch Übertragen
einer Zuweisungsbefehlsnachricht 440 über den SDCCH-Logikkanal. Als
eine Bestätigung
gibt die Mobilstation 20 eine Zuweisungsabschlussnachricht 450 zurück zu dem
bedienenden MSC 50, die anzeigt, dass der Verkehrskanal
eingerichtet ist und läuft.
Die BSC gibt dann den nicht länger
benötigten
SDCCH-Logikkanal frei. Es wird dann eine Warnungsnachricht 460 von der
bedienenden BSC 40 zu der Mobilstation 20 übertragen,
die die Mobilstation informiert, das durch das bedienende MSC 50 ein
Klingelton generiert wurde. Danach wird ein Verbindungssignal 470 von
der Mobilstation 20 zu dem bedienenden MSC 50 übertragen.
Das bedienende MSC 50 bestätigt dann das Verbindungssignal
durch Rückgabe
einer Verbindungsbestätigungsnachricht 480 zu
der anfragenden Mobilstation 20. Danach wird Sprachverbindung über den
neu zugeordneten TCH-Logikkanal hergestellt, was der Mobilstation 20 erlaubt,
Daten (z.B. Sprache) mit ihrem Teilnehmer der gerufenen Seite zu
kommunizieren.
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Es
ist zu verstehen, dass die oben veranschaulichte Rufveranlassungsprozedur
nur beispielhaften Zwecken dient und dass Rufterminierungsprozeduren
für eine
Einrichtung eines eingehenden Rufes auch in dem Sinne anwendbar
sind, dass der SDCCH auch benötigt
und extensiv genutzt wird, bevor ein Ruf zu seiner Mobilstation
der gerufenen Seite terminiert werden kann.
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Wie
oben veranschaulicht, muss, bis ein TCH-Logikkanal belegt ist, was
einem Mobilteilnehmer ermöglicht,
mit einem anderen Telekommunikationsendgerät zu kommunizieren, eine große Vielfalt und
Menge von Information zwischen dem bedienenden Mobilnetz und der
anfragenden Mobilstation über
einen SDCCH-Logikkanal ausgetauscht werden. Derartige Information
inkludiert Authentifizierungsdaten, Kanalzuweisungsdaten, Dienstanforderungsdaten,
TMSI-Nummerndaten und Rufeinrichtungsinformationsdaten. Ohne einen
verfügbaren SDCCH-Kanal
ist eine Mobilstation entsprechend nicht in der Lage, auf einen
Mobildienst zuzugreifen, selbst wenn ein TCH-Logikkanal verfügbar ist.
Ein derartiger Mobildienst inkludiert nicht nur Rufeinrichtungsanforderungen,
wie oben erläutert,
sondern auch eine Reihe anderer Funktionalitäten. Jedes Mal, wenn sich eine
Mobilstation in einen neuen Standortbereich bewegt, der durch eine
neue BSC bedient wird, muss die sich bewegende Mobilstation eine
Standortaktualisierung mit ihrem zugehörigen Heimatstandortregister
(HLR) über
einen SDCCH-Logikkanal durchführen.
Periodisch muss die Mobilstation dann die bedienende BSC und MSC
informieren, dass die Mobilstation noch innerhalb des Dienstbereiches
ist, durch Durchführen
von Anschlussprozeduren einer internationalen Mobilteilnehmeridentität (IMSI) über SDCCH-Logikkanäle. Terminierende
Rufverbindungen benötigen
auch auf eine Art und Weise, die der oben beschriebenen ähnlich ist,
SDCCH-Logikkanäle,
um Mobilstationen zu alarmieren und terminierende Rufverbindungen
herzustellen. Des wei teren werden auch unstrukturierte Daten, wie
etwa Kurznachrichtendienst- (SMS) und unstrukturierte Ergänzungsdienstdaten-
(USSD) Nachrichten über
SDCCH-Logikkanäle
kommuniziert. Mit allen den oben beschriebenen Mobildiensten, die
versuchen, eine begrenzte Zahl von SDCCH-Logikkanälen innerhalb
eines bestimmten mobilen Telekommunikationsnetzes zu belegen und
zu nutzen, wird Bereitstellung von effizientem und effektivem SDCCH-Logikkanal-Ressourcenmanagement zum
Vorsehen eines zuverlässigen
und effizienten Mobildienstes für
zugehörige
Mobilstationen äußerst wichtig.
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Es
wird nun auf 5 Bezug genommen, die ein bedienendes
Mobilnetz veranschaulicht, das autonome dedizierte Steuerkanal-
(SDCCH) Statusinformation zu einer Mobilstation in Übereinstimmung mit
den Unterweisungen der vorliegenden Erfindung überträgt. Ein Telekommunikationsknoten,
der mit einem bestimmten geografischen Bereich in Verbindung steht,
wie etwa ein Zellenbereich, unterhält statistische Daten, die
den Nutzungsgrad von SDCCH-Logikkanälen darstellen, die mit diesem
bestimmten Bereich in Verbindung stehen. Ein derartiger Telekommunikationsknoten
kann eine Basisstationssteuervorrichtung (BSC) 60 umfassen,
die diesen bestimmten geografischen Bereich bedient. Er kann ferner
eine Basistransceiverstation (BTS) umfassen, die diesen bestimmten
Zellenbereich bedient. Jedes Mal, wenn ein SDCCH-Kanal angefordert
und durch eine der zugehörigen
Basistransceiverstation (BTS) 30 für eine bestimmte Mobilstation
zugeordnet wird, werden die statistischen Daten, die mit diesem
bestimmten Zellenbereich in Verbindung stehen, durch ein Anwendungsmodul 500 aktualisiert,
das mit der BSC 60 in Verbindung steht. Jedes Mal, wenn
ein zugeordneter SDCCH-Logikkanal durch eine Mobilstation freigegeben
wird, werden ähnlich
die statistischen Daten aktualisiert, um die Verfügbarkeit
des freigegebenen Kanals innerhalb des geografischen Bereichs widerzuspiegeln.
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Im
Fall, dass die unterhaltenen statistischen Daten, die den Grad einer
SDCCH-Nutzung widerspiegeln, einen Schwellenpegel überschreiten,
der durch das zugehörige
mobile Telekommunikationsnetz auferlegt wird, wird eine Anzeige
festgehalten, dass der Grad einer SDCCH-Nutzung innerhalb des bedienenden
geografischen Bereichs einen unerwünschten Grad erreicht hat und
deshalb eine inadäquate
Menge von verfügbaren
SDCCH-Logikkanälen verbleibt,
um potenzielle Mobildienstanforderungen hohen Grades von ihren zugehörigen Mobilstationen adäquat zu
handhaben. Als ein Ergebnis überträgt das Anwendungsmodul 500 eine
Rundrufnachricht zu allen Mobilstationen, die sich innerhalb seines
Abdeckungsbereiches befinden, über
einen seiner Rundrufkanäle.
Um alle Mobilstationen zu erreichen, die sich gegenwärtig innerhalb
des betroffenen geografischen Bereichs bewegen, kann die Nachricht über einen
Rundrufsteuerkanal (BCCH) übertragen werden.
Die übertragene
Rundrufnachricht zeigt die übermäßige Nutzung
von SDCCH-Logikkanalressourcen innerhalb des aktuellen geografischen
Bereichs an und instruiert die empfangenden Mobilstationen, einen
anfordernden Mobildienst unteren Grades von dem bedienenden Mobilnetz
zu verzögern.
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Als
eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann dem bedienenden mobilen Kommunikationsnetz
eine Vielzahl von Schwellenpegeln zugewiesen werden. Als eine Veranschaulichung
wird ein erster Schwellenpegel zugewiesen, der Zugriff zu allen
Mobildiensten mit Ausnahme mobiler Dienste untersten Grades erlaubt,
wie etwa SMS- oder USSD-Diensten. Es kann ferner ein zweiter Schwellenpegel
zugewiesen werden, um den nächsten
Grad von Mobildiensten einzuschränken. Z.B.
können
ferner Standortaktualisierungen und IMSI-Anschluss eingeschränkt werden,
auf das Netz zuzugreifen. Es kann dann der höchste Schwellenpegel auferlegt
werden, um nur Zugriff für
Rufverbindungen zu erlauben. Eine derartige hierarchische Struktur
von Mobildiensten kann durch den Dienstbetreiber identifiziert und
bestimmt und frei mit dynamisch zuweisbaren Schwellwerten in Verbindung
gebracht werden. Die bedienende BSC 60 überträgt dann eine geeignete Rundrufnachricht,
die die zugehörigen
Mobilstationen informiert, mit welchem Grad der aktuelle Nutzungsgrad
gegenwärtig
in Verbindung steht.
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Auf
Empfang derartiger SDCCH-Statusinformation hin bestimmt eine Mobilstation,
die wünscht, einen
Mobildienst anzufordern, zuerst, ob der Mobildienst höhere Priorität als der
empfangene SDCCH-Status hat. Falls der gewünschte Mobildienst geringere
Priorität
als der aktuelle SDCCH-Ressourcenstatus hat, reiht ein Anwendungsmodul 510 innerhalb
der Mobilstation 20 die empfangenen Anforderungen ein.
Ferner kann eine Anzeige zu dem zugehörigen Mobilteilnehmer angezeigt
werden, dass der angeforderte Mobildienst eingereiht ist und verzögert wird.
Danach überwacht
die Mobilstation 20 periodisch den BOCH-Logikkanal um zu
bestimmen, ob der SDCCH-Nutzungsgrad genug reduziert wurde, um Zugriff
auf das Mobilnetz zu erlauben. Eine derartige Bestimmung kann auf
einer Reihe von Wegen durchgeführt
werden. Es kann eine unterschiedliche Rundrufnachricht durch die
bedienende BSC 60 übertragen
werden, die die Mobilstationen, die sich innerhalb ihres effektiven
Bereiches bewegen, benachrichtigt, dass sich der SDCCH-Nutzungsgrad verringert
hat. Falls die überwachenden
Mobilstationen Rundrufnachrichten über den BOCH-Logikkanal nicht
länger
empfangen, kann dann als eine Alternative durch das Anwendungsmodul 510 eine
Annahme getroffen werden, dass die Einschränkung in der SDCCH-Kanalanforderung
nicht länger
gültig
ist. Das Anwendungsmodul 510 ruft dann die zuvor eingereihte
Anforderung ab und die abgerufene Mobildienstanforderung wird dann
auf eine konventionelle Art und Weise durchgeführt.
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Es
wird nun Bezug auf 6 genommen, die die Schritte
veranschaulicht, die durch eine Mobilstation durchgeführt wer den,
um die SDCCH-Ressourcenmanagementprozedur in Übereinstimmung mit den Unterweisungen
der vorliegenden Erfindung zu befolgen. Es wird ein Rundrufkanal,
wie etwa der Rundrufsteuerkanal (BCCH), in Schritt 500 durch
die Mobilstation überwacht,
die sich gegenwärtig
innerhalb des bestimmten geografischen Bereiches befindet. Danach
empfängt
die Mobilstation eine Anzeige, einen Mobildienst zu dem bedienenden
Mobilnetz anzufordern. Eine derartige Anzeige kann einen zugehörigen Teilnehmer,
der eine Verzeichnisnummer eingibt, Dienstcodes oder Funktionstasten
inkludieren. Außerdem
kann eine derartige Anzeige intern innerhalb der Mobilstation generiert
und erfasst werden. Des weiteren kann ein derartiger Mobildienst Veranlassen
einer ausgehenden Rufverbindung, Übertragen von SMS- oder USSD-Nachrichten
oder Durchführen
von Standortaktualisierung inkludieren. Als Reaktion bestimmt ein
Anwendungsmodul, das mit der Mobilstation in Verbindung steht, ob
eine Rundrufnachricht, die mit den SDCCH-Ressourcen in Verbindung
steht, über
den BOCH-Logikkanal empfangen wurde. Falls keine derartige Statusnachricht
empfangen wurde, nimmt die Mobilstation die Entscheidungsverknüpfung "Nein" 570 und
führt den angeforderte
Mobildienst auf eine konventionelle Art und Weise in Schritt 560 durch.
Falls andererseits eine derartige Statusinformation über den
Rundrufkanal empfangen wurde, vergleicht die Mobilstation die Priorität des angeforderten
Mobildienstes mit dem empfangenen SDCCH-Ressourcenstatus in Schritt 520.
Falls die Mobilstation einen Dienst anfordert, der höher als
der SDCCH-Ressourcenstatus ist, der gegenwärtig durch die empfangene Rundrufnachricht
angezeigt wird, nimmt die Mobilstation die Entscheidungsverknüpfung "Nein" 590 und
fordert den Mobildienst auf eine konventionelle Art und Weise in
Schritt 560 an. Falls jedoch der angeforderte Mobildienst
geringere Priorität
als der empfangene Kanalressourcenstatus hat, verzögert das
Anwendungsmodul, das mit der Mobilstation in Verbindung steht, Übertragen
der Anforderung und durch Puffern oder Einreihen der empfangenen
Anforderung. Eine der artige Anforderung kann innerhalb einer Teilnehmeridentitätsmodul-
(SIM) Karte eingereiht werden, die mit der Mobilstation in Verbindung
steht.
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Danach überwacht
die Mobilstation den Rundrufkanal um zu bestimmen, ob sich der Kanalressourcennutzungsgrad
genügend
verringert hat, um der Mobilstation zu ermöglichen, den eingereihten Mobildienst
anzufordern. Wie zuvor beschrieben kann eine derartige Bestimmung
entweder durch Empfangen einer anderen Rundrufnachricht, die einen
geringeren Nutzungsgrad anzeigt, oder durch Nicht-Empfangen irgendeiner
Rundrufnachricht über eine
vorbestimmte Zeitperiode durchgeführt werden, Als eine Veranschaulichung
wartet, falls die gleiche Rundrufnachricht, die die Mobilstation
einschränkt, einen
Mobildienst unteren Grades anzufordern, über den BOCH-Logikkanal übertragen
wird, die Mobilstation in Schritt 540, bis die einschränkende Nachricht nicht
länger
empfangen wird.
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Nach
Durchführen
einer Bestimmung, dass sich der SDCCH-Nutzungsgrad verringert hat,
ruft die Mobilstation dann den zuvor eingereihten Mobildienst in
Schritt 550 ab. Der abgerufene Mobildienst wird dann in
Schritt 560 auf eine konventionelle Art und Weise angefordert.
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Indem
Mobilstationen ermöglicht
wird, übertragene
Rundrufnachrichten zu befolgen, ist das bedienende mobile Telekommunikationsnetz
entsprechend in der Lage, wertvolle SDCCH-Logikkanalressourcen für einen
Mobildienst hoher Priorität
besser zu nutzen, wenn die SDCCH-Nutzung einen unerwünscht hohen
Grad überschritten
hat.
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Obwohl
eine bevorzugte Ausführungsform des
Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in den
begleitenden Zeichnungen veranschaulicht und in der vorangehenden
detaillierten Beschreibung beschrieben wurde, wird verstanden, dass die
Erfindung nicht auf die offengelegte Ausführungsform begrenzt ist, sondern
zu zahlreichen Neuanordnungen, Modifikationen und Ersetzungen fähig ist.