DE69931107T2

DE69931107T2 - Ressourcenzuweisung auf Burstebene in zellularen Systemen

Info

Publication number: DE69931107T2
Application number: DE69931107T
Authority: DE
Inventors: Sarath Eatontown Kumar; Sanjiv Clarksburg Nanda; Stanley Parsippany Vitebsky
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: EP0975186A3; US6418148B1; EP0975186A2; KR100485560B1; KR20000011857A; CA2273293A1; JP3506959B2; BR9902728A; ATE325515T1; AU4104799A; DE69931107D1; ID26673A; AU748181B2; JP2000059850A; CN1246771A; EP0975186B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Telekommunikation und insbesondere die Zuteilung von Bandbreiteressourcen in einem zellularen System.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein herkömmliches zellulares Telefonsystem umfasst eine Anzahl von Zellorten (Cell sites) oder Basisstationen, die geografisch derart verteilt sind, dass sie die Übertragung und den Empfang von Sprachübertragungssignalen von und zu Zellulartelefonen, die häufig als Mobiltelefone bezeichnet werden, obwohl jedes beliebige Zellulartelefon ortsfest sein kann, unterstützen. Jeder Zellort bearbeitet Sprachübertragung innerhalb einer bestimmten Region, Zelle genannt, und das gesamte Empfangsgebiet des zellularen Telefonsystems ist durch die Vereinigung von Zellen aller Zellorte definiert, wobei die Empfangsgebiete benachbarter Zellorte in einem gewissen Ausmaß überlappen, um (falls möglich) eine ununterbrochene Kommunikationsversorgung innerhalb der Außengrenzen des Empfangsgebiets des Systems zu gewährleisten. Ein Zellort kann gelegentlich die Versorgung mehrerer Sektoren vorsehen. In dieser Beschreibung werden Zellen und Sektoren synonym verwendet.
Im aktiven Zustand empfängt ein Mobiltelefon Forward-Link-Signale von und sendet Reverse-Link-Signale an (mindestens) einen Zellort. Jedem aktiven Mobiltelefon wird ein Forward-Link-Kanal, auf dem es seine Forward-Link-Signale empfängt, und ein Reverse-Link-Kanal, auf dem es seine Reverse-Link-Signale sendet, zugewiesen. Zur Festlegung der Kanäle eines zellularen Telefonsystems gibt es verschiedene Strategien, einschließlich der Strategien TDMA (Zeitmultiplex), FDMA (Frequenzmultiplex) und CDMA (Codemultiplex). Bei CDMA-Verfahren werden verschiedene Kanäle anhand von unterschiedlichen verteilten Sequenzen unterschieden, die zum Codieren verschiedener Sprachströme benutzt werden, die dann mit einer oder mehreren unterschiedlichen Trägerfrequenzen für die gleichzeitige Übertragung moduliert werden können. Ein Empfänger kann einen bestimmten Sprachstrom unter Verwendung der geeigneten verteilten Sequenz zum Decodieren des empfangenen Signals aus einem empfangenen Signal wieder herstellen.
Um Störungen zwischen Signalen zu vermeiden, die zu und von Mobiltelefonen in einem zellularen Telefonsystem gesendet werden, werden allen aktiven Mobiltelefonen innerhalb einer bestimmten Zelle unterschiedliche CDMA-verteilte Sequenzen zugewiesen. Da es sich bei zellularen Telefonsystemen um dynamische Systeme handelt, in denen Mobiltelefone zu unterschiedlichen Zeiten (und wahrscheinlich willkürlich) aktiviert und inaktiviert werden, und da sich Mobiltelefone von einer Zelle zu einer anderen bewegen können, erfolgt die Kanalzuweisung an die verschiedenen Mobiltelefone durch das zellulare System in Echtzeit. Um Mobiltelefonen Bandbreiteressourcen zuweisen zu können, um Störungen zwischen Mobiltelefonen in benachbarten Zellen zu vermeiden, kann es erforderlich sein, die Aktivitäten hinsichtlich der Ressourcenzuweisung benachbarter Zellorte zu koordinieren.
In herkömmlichen zellularen Telefonsystemen sendet und empfängt jedes Mobiltelefon nur Sprachübertragungssignale. Somit verlangt jedes aktive Mobiltelefon die Zuweisung nur eines einzigen Forward-Link-Kanals und eines einzigen Reverse-Link-Kanals, wobei jeder Kanal des Systems dieselbe feste Bandbreite aufweist. Bei der IS-95-Familie der auf CDMA basierenden Kommunikationsstandards weist jeder Kanal eines Systems abhängig davon, welcher der zwei Geschwindigkeitssätze implementiert ist, entweder 9,6 kbps oder 14,4 kbps auf.
Zukünftige zellulare Telekommunikationssysteme, wie diejenigen, die dem IS-95B-Standard oder Breitband-CDMA-Standards, wie dem CDMA2000- und dem WCDMA-Standard, entsprechen oder den derzeit entwickelten TDMA-Paketdaten-Standards entsprechen, werden jedoch Mobiltelefone unterstützen, die auch andere Signale als nur Sprachsignale senden und empfangen. Ein Mobiltelefon-Datenendgerät kann beispielsweise zum Senden und/oder Empfangen von Datenströmen konzipiert sein. Derartige Mobiltelefone können mehr Bandbreite verlangen, als in einem einzigen CDMA-Kanal zur Verfügung steht. Außerdem sind Datenströme, im Gegensatz zu Sprachströmen, die üblicherweise kontinuierliche Ströme mit verhältnismäßig einheitlichen Bitgeschwindigkeiten darstellen, typischerweise Burst-Ströme, die aus periodisch gesendeten Datenpaketen bestehen. Somit sind die Anforderungen eines Mobiltelefons, das Daten (anstatt nur Sprache) sendet und/oder empfängt, an die Bandbreite zeitlich unterschiedlich. Die herkömmlichen Strategien für die Zuweisung individueller Kanäle an Mobiltelefone für die Dauer ihrer aktiven Zeiten erfüllen üblicherweise nicht die Anforderungen eines zellularen Telekommunikationssystems, das die Übertragung und den Empfang von Daten-Burst von und zu Mobiltelefonen unterstützt.
Die offengelegte GB-Anmeldung GB-A-2320162 beschreibt ein Verfahren, wobei eine erste Zuweisungsanforderung empfangen wird, erste Ressourcen zugewiesen werden, und eine Anforderung für die Zuweisung zusätzlicher Brandbreite empfangen wird, wobei die Anforderung von der Netzwerkmanagementzentrale erteilt oder zurückgewiesen wird. Wenn die Anforderung zurückgewiesen wird, dann kann das Netzwerk Anweisungen an das Endgerät senden, wie die Anforderung trotzdem erfüllt werden kann.
Kurzdarstellung der Erfindung
In den unabhängigen Ansprüchen, auf die der Leser verwiesen wird, sind ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Merkmale beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strategie für die Zuweisung von zusätzlicher Bandbreite in einem zellularen Telekommunikationssystem, das die Übertragung und den Empfang von Daten-Bursts von und zu Mobiltelefonen unterstützt. Eine derartige Strategie kann als eine Burst-Zulassungssteuerungsstrategie bezeichnet werden, da diese das Zulassen von Bursts von und zu Mobiltelefonen, die jeweils von einem Zellort zur Datenübertragung unterstützt werden, steuern. Systemabhängig kann zusätzliche Bandbreite unterschiedliche Formen annehmen, wie einen oder mehrere zusätzliche Kanäle oder einen einzigen Kanal mit variabler Bandbreite. Im Allgemeinen versteht sich in dieser Anmeldung, wenn nichts anderes eindeutig aus dem Zusammenhang hervorgeht, dass ein Verweis auf einen oder mehrere zusätzliche Kanäle die Bezugnahme auf Systeme, die mehrere zusätzliche Kanäle zuteilen, sowie Systeme, die eine variable Bandbreite in einem einzigen Kanal zuteilen, bedeutet.
Der IS-95B-Standard stellt beispielsweise die Luftschnittstelle-Nachrichtenvermittlung-Struktur zur Bereitstellung von Diensten mit hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten bereit. Ähnliche Prozeduren und Nachrichten werden in die Datenstandards für TDMA und Breitband-CDMA aufgenommen. Leistungsfähige Burst-Zulassungssteuerungsstrategien und -prozeduren sind erforderlich, um den Dienst, der derartige Nachrichten verwendet, durchzuführen und die spektrale und Netzwerkressourcenverwendung zu optimieren. Die erfindungsgemäßen Burst-Zulassungssteuerungsstrategien berücksichtigen die folgenden Komponenten: (i) Prozeduren zum Schätzen der zur Verfügung stehenden Funkressourcen auf der Grundlage der Messungen von Mobiltelefon und Zellort und (ii) Prozeduren für die Zuteilung der zur Verfügung stehenden Ressourcen an mehrere Datenbenutzer unter Berücksichtigung von Fairness und Leistungsfähigkeit.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Zuweisung zusätzlicher Bandbreite für Burst-Übertragungen in einem zellularen Telekommunikationssystem bereit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Empfangen einer ersten Anforderung für die Zuweisung zusätzlicher Bandbreite für einen Benutzer und Bestimmen, ob diese erste Anforderung gewährt oder zurückgewiesen werden soll, derart, dass bei einer Zurückweisung der ersten Anforderung die Anweisung erteilt wird, nach einer Wartezeit (Back-off Time) eine erneute Anforderung zu senden; (b) Empfangen einer Weiterführungsanforderung für die erneute Zuweisung zusätzlicher Bandbreite für einen laufenden Burst und Bestimmen, ob diese Weiterführungsanforderung gewährt oder zurückgewiesen werden soll, derart, dass bei einer Zurückweisung der Weiterführungsanforderung die Anweisung erteilt wird, nach einer Wartezeit eine erneute Anforderung zu senden, und (c) Empfangen einer erneuten Anforderung für die Zuweisung zusätzlicher Bandbreite, nachdem eine vorherige Anforderung zurückgewiesen wurde, und Bestimmen, ob diese erneute Anforderung gewährt oder zurückgewiesen werden soll, derart, dass bei einer Zurückweisung der erneuten Anforderung die Anweisung erteilt wird, nach einer Wartezeit erneut eine erneute Anforderung zu senden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, den anhängenden Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen, in denen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Teils eines zellularen Telekommunikationssystems gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
2 ein Blockdiagramm einer verteilten Burst-Steuerungsfunktion für das zellulare System in 1 zeigt;
3 ein beispielhaftes Diagramm zeigt, dass die zeitliche Abfolge der Ereignisse gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung veranschaulicht;
4 ein beispielhaftes Diagramm zeigt, dass die zeitliche Abfolge der Ereignisse gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung veranschaulicht;
5 ein beispielhaftes Diagramm zeigt, dass die über mehrere Zellen reichende Koordinierung von ersten Zuweisungen gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung veranschaulicht;
6 ein beispielhaftes Diagramm zeigt, dass die über mehrere Zellen reichende Koordinierung von erneuten Zuweisungen gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung veranschaulicht;
7 ein Flussdiagramm der von der Burst-Zulassungssteuerung am versorgenden Zellort (Serving Cell Site) implementierten Verarbeitung einer ersten Anforderung für zusätzliche Kanäle gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung zeigt;
8 ein Flussdiagramm der von der Burst-Zulassungssteuerung am versorgenden Zellort implementierten Verarbeitung einer Weiterführungsanforderung für die erneute Zuweisung zusätzlicher Kanäle gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung zeigt;
9 ein Flussdiagramm der von der Burst-Zulassungssteuerung implementierten Verarbeitung an einem bestimmten Zellort gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung zeigt;
10 ein Flussdiagramm der von dem Burst-Anforderungsmanager implementierten Verarbeitung gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung zeigt;
11 einen Zustandsautomaten zur Erzeugung von Internet-ähnlichem Verkehr zur Simulierung der vorliegenden Erfindung zeigt und
12(A)–(B), 13, 14(A)–(B), 15(A)–(B) und 16 Simulationsergebnisse der vorliegenden Erfindung zeigen.
Genaue Beschreibung
Der IS-95B-Standard gibt an, dass ein Mobiltelefon, das einen Paketdienst mit hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten nutzt, eine Verbindung zu einem Zellort über einen Grundcodekanal mit einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von 9,6 kbps oder 14,4 kbps aufrechterhalten muss. Durch Zuweisung eines oder mehrerer zusätzlicher Codekanäle auf Grundlage der Nachfrage werden diesem Mobiltelefon höhere Bandbreiten zugeteilt. Jeder dieser zusätzlichen Kanäle unterstützt eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von 9,6 kbps oder 14,4 kbps. Die Burst-Steuerungsfunktion sortiert die Burst-Anforderungen von mehreren Verbindungen und weist verschiedenen Knoten unter Verwendung einer Burst-Zulassungssteuerungsstrategie die verfügbare Bandbreite zu. Der Begriff "Burst-Steuerungsfunktion" bezieht sich insgesamt auf die Verarbeitungselemente, die die Burst-Zulassungssteuerungsstrategie abarbeiten. Abhängig von der Durchführung kann die Burst-Steuerungsfunktion an einem zentralen Ort des zellularen Systems implementiert sein oder sie kann eine verteilte Funktion sein, deren Teile an verschiedenen Orten (z. B. den Zellorten) im gesamten zellularen System implementiert sind.
In dieser Beschreibung werden die Begriffe "Knoten" und "Benutzer" synonym verwendet und beziehen sich auf den Benutzer mobiler Daten für Reverse-Link-Übertragungen und auf einen Benutzer-Proxy für Mobildaten für Forward-Link-Übertragungen. Da zusätzliche Kanäle spezifisch entweder für den Reverse Link oder den Forward Link angefordert werden, werden die zwei Fälle Burst-Steuerungsfunktion unabhängig implementiert: einmal für Forward-Link-Übertragungen und einmal für Reverse-Link-Übertragungen. Die Begriffe "Knoten" und "Benutzer" beziehen sich bei der Reverse-Link-Burst-Steuerungsfunktion auf den Mobildatenbenutzer und bei der Forward-Link-Burst-Steuerungsfunktion auf einen Benutzer-Proxy für Mobildaten.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Teils eines zellularen Telekommunikationssystems gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Daten-Interworking-Funktion (IWF) 102 stellt die Schnittstelle zwischen dem zellularen Netzwerk und Datenpaketnetzwerken, wie dem Internet, dar. Die Infrastruktur des zellularen Systems umfasst einen Satz miteinander verbundener Mobilfunkvermittlungsstellen (MSC) 104, die jeweils eine Anzahl Zellorte 106 unterstützen. Datenübertragungsfähige Mobiltelefone 108 tauschen Daten mit Datenpaketnetzwerken aus, indem sie über eine oder mehrere Zellorte zellulare Verbindungen zu den MSC errichten. Die Prozeduren zum Errichten von zellularen Verbindungen über die HF-Schnittstelle und die verdrahtete Infrastruktur zur MSC sind in Standards, z. B. IS-95 (CDMA), IS-136 (TDMA) und GSM, festgelegt. Darüber hinaus wird für die Datenübertragung eine Sicherungsschichtverbindung zwischen jedem aktiven Daten-Mobiltelefon und dem IWF errichtet. Die Sicherungsschichtverbindung nutzt eine zellulare Verbindung in der zellularen Infrastruktur.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Burst-Steuerungsfunktion des zellularen Systems in 1 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Burst-Steuerungsfunktion (BCF) weist zwei logische Hauptbestandteile auf: die Funktion Burst-Zulassungssteuerung (BAC) und die Funktion Burst-Anforderungsmanager (BRM). Die BAC-Funktion ist für die Zuweisungen und Ressourcennutzung einer bestimmten Zelle verantwortlich. Der Burst-Anforderungsmanager (BRM) ist für die Koordinierung der Ressourcen verantwortlich, die den verschiedenen Zellorten zugeteilt wurden. Diese Koordinierung ist in einem CDMA-System wichtig, das eine sanfte Weiterleitung der zusätzlichen Kanäle unterstüzt, und wird nachstehend ausführlich besprochen.
Die BCF kann in einer zentralisierten oder verteilten Architektur implementiert werden. Bei einer zentralisierten Implementierung befindet sich die BCF an einem zentralen Ort, beispielsweise der Vermittlungsstelle (MSC). In diesem Fall werden die Belastungs- und Ressourceninformationen von jeder der Zellen periodisch oder auf Anforderungsbasis an die BCF gesendet. Diese zentralisierte Architektur erleichtert eine globale Optimierung der Ressourcen. In einer verteilten Architektur befinden sich die BAC an den Zellorten. Jeder der BAC führt eine lokale Zuteilung aus und überträgt diese Zuteilungen zum BRM, der die endgültigen Zuteilungen koordiniert. Die verteilte Architektur ermöglicht eine einfache Implementierung und minimiert den Datenaustausch zwischen der MSC und den Zellorten.
Der Endpunkt der Sicherungsschicht auf der IWF, der einem bestimmten Mobiltelefon entspricht, wird als der Benutzer-Proxy für Mobildaten 202 bezeichnet. Wenn der Datenstau in der Richtung Mobiltelefon-zu-Netzwerk im Mobiltelefon oder in der Richtung Netzwerk-zu-Mobiltelefon am Benutzer-Proxy für Mobildaten der IWF zunimmt, löst dies eine Anforderung für zusätzliche Bandbreite an die zellulare Infrastruktur aus. Diese Anforderung wird von der Burst-Steuerungsfunktion in der zellularen Infrastruktur bearbeitet.
Erfindungsgemäß ist die Burst-Steuerungsfunktion auf verteilte Weise oder auf zentralisierte Weise implementiert. Jedem aktiven Datenbenutzer wird ein benutzerspezifischer Burst-Anforderungsmanager (BRM) 204 zugeteilt. Der BRM kann entweder in der MSC (oder einer ihrer Komponenten, z. B. einem Basisstation-Controller, einer Aufruf- und Verteilungseinheit), oder an einem der Zellorte, über die die zellulare Verbindung des Mobiltelefons derzeit aktiv ist, implementiert werden.
Bei Systemen, die eine sanfte Weiterleitung unterstützen, kann die zellulare Verbindung des Mobiltelefons aus mehreren verschiedenen Wegen zwischen dem Mobiltelefon und der MSC bestehen. Sanfte Weiterleitung bezieht sich auf das Verfahren der Weitergabe der Unterstützung einer Verbindung mit einem Mobiltelefon von einem Zellort zum nächsten, wobei das Mobiltelefon wenigstens für einen bestimmten Zeitraum gleichzeitig mit zwei oder mehr verschiedenen Zellorten in Verbindung steht. Diese verschiedenen Wege kreuzen üblicherweise die HF-Schnittstelle zu mehreren Zellorten oder mehreren Sektoren desselben Zellorts. Wenn ein derartiges Mobiltelefon oder sein Proxy an der IWF zusätzliche Bandbreiteressourcen für die zellulare Verbindung benötigt, leitet der BRM diese Anforderung an alle die Zellorte weiter, an denen das Mobiltelefon die Zuteilung von Ressourcen benötigen würde. Der Satz Zellorte, dem zusätzliche Bandbreiteressourcen zugeteilt werden soll, kann eine Teilmenge der Zellorte sein, mit denen das Mobiltelefon unter Verwendung des Grundkanals eine sanfte Weiterleitung durchführt. Der BRM leitet diese Anforderungen für zusätzliche Bandbreite an den Burst-Zulassungs-Controller (BAC) 206 jedes Zellorts. In einer Ausführungsform müssen Ressourcen an allen der betroffenen Zellorte zugeteilt werden, um die Anforderung zu erfüllen.
Der BAC jedes Zellorts empfängt Anforderungen von den BRM, die zahlreichen verschiedenen Benutzern entsprechen. Der BAC kann die derzeitige Ressourcennutzung am Zellort messen. In diesem Fall können die Ressourcen aus Kanal-Hardware, verfügbarem Übertragungsleistungsbudget oder verfügbarem Empfangsleistungs- oder Störungsbudget bestehen. Es kann von Mobiltelefonen auch gefordert werden, dass diese Pilot- und Kanalqualitätmessungen an das System melden. Darüber hinaus können Messungen und Ressourcennutzung von benachbarten Zellorten zwischen den BAC jedes Zellorts geteilt werden. Unter Verwendung all dieser Messungen, Berichte und Leistungs- und Störbegrenzungen kann der BAC mögliche Ressourcenzuteilungen an die anfordernden BRM festlegen.
Es sind alternative Verfahren für die Ressourcenzuteilung möglich, wobei der BRM Pilotstärkemessungen, die von dem Mobiltelefon gemeldet werden, zur Festlegung nutzen, ob die Zuteilung von Ressourcen an das Mobiltelefon in genau einer Zelle oder einem Sektor möglich ist. Dies wird als Simplex- Burst-Modus bezeichnet. In einem Simplex-Burst-Modus werden einem Benutzer zusätzliche Kanäle an nur einem Zellort zugewiesen und der BRM bestimmt den einen BAC, der dem Mobiltelefon die Ressourcen zuteilt, und leitet die Burst-Anforderung des Mobiltelefons an diesen BAC weiter. Ein Mobiltelefon in Simplex-Burst-Modus kann eine sanfte Weiterleitung durchführen, diese sanfte Weiterleitung gilt aber nur für Grundkanäle, nicht für zusätzliche Kanäle, die im Simplex-Burst-Modus von nur jeweils einem Zellort zugeteilt werden.
Die Burst-Steuerungsfunktion sorgt auch für Fairness und Leistungsfähigkeit bei der Ressourcenzuteilung. Die Prozeduren, die vom BRM jedes Mobiltelefons und vom BAC jedes Zellorts verwendet werden müssen, um eine effiziente und faire Nutzung von Ressourcen zu gewährleisten, sind nachfolgend ausführlich in dieser Beschreibung dargelegt. Unter Verwendung der Begrenzungen der Ressourcenzuteilung und der Kriterien für Fairness und Leistungsfähigkeit meldet jeder BAC die Zuteilung zurück an die BRM. Jeder BRM sortiert die Antworten, die von den BAC erhalten wurden, an die er Anforderungen gesendet hatte. Dem Mobiltelefon wird das Mindestmaß an Bandbreiteressourcen zugewiesen, die ihm von allen BAC, an die es Anforderungen gesendet hatte, zugeteilt sind. Dieser Sortierschritt wird durch die Einführung des Simplex-Burst-Modus deutlich vereinfacht oder ausgeschaltet.
Zusätzliche Leistungsfähigkeit bei der Zuteilung wird in einigen Sonderfällen möglich, wenn der BRM am gleichen Ort wie der Simplex-Burst-Modus-BAC vorhanden ist. Dies wird nachstehend als lokale erneute Zuweisung im Simplex-Burst-Modus bezeichnet. Schließlich sei bemerkt, dass Mobiltelefone in Systemen, die eine sanfte Weiterleitung nicht unterstützten, z. B. die derzeitigen TDMA-Standards IS-136 und GSM, nur einen Zweig aufweisen (d. h. nur mit einem einzigen Zellort in Verbindung stehen) und Burst-Zuteilungen im Simplex- Burst-Modus gemacht werden. Die erfindungsgemäßen Verfahren des Simplex-Burst-Modus gelten auch für den Burst-Modus in diesen Systemen.
Gemäß dem Standard IS-95B kann ein Knoten eine zeitweilige Zuweisung von bis zu sieben zusätzlichen Kanälen anfordern, um höhere Übertragungsgeschwindigkeiten zu erreichen. Die Dauer eines derartigen Bursts zusätzlicher Kanäle wird von der Burst-Steuerungsfunktion festgelegt. Die maximale Anzahl zusätzlicher Kanäle und die Dauer, die einem Burst zu jedem beliebigen Zeitpunkt zugeteilt werden können, ist von der Verfügbarkeit von Funkressourcen, der Übertragungsleistung, den Verlusten des HF-Wegsatzes zwischen dem Mobiltelefon und den Zellorten und der Anzahl konkurrierender Datenbenutzer abhängig. Wenn in einem Knoten am Ende eines Bursts weiterhin ein Datenstau vorhanden ist, kann er eine Burst-Weiterführung (d. h. eine erneute Zuweisung zusätzlicher Kanäle) anfordern. Es kann bevorzugt sein, die Burst-Weiterführung zu begrenzen, um eine faire Verteilung der Ressourcen unter mehreren Knoten zu gewährleisten, Leistungs- und Störüberlastungen sicher zu verhindern und Paketverzögerungen und -blockierungen zu beschränken. Die zur Verfügung stehenden HF-Ressourcen und die individuellen Bedürfnisse werden sich in dieser Umgebung dynamisch ändern. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Ressourcenverteilung in einer derartigen sich dynamisch verändernden Situation. Datenbenutzer mit unterschiedlichen Prioritätsstufen und unterschiedlichen Anforderungen an die Dienstgüte (QOS) können vom BAC unterschiedlich behandelt werden. Ihnen kann bei der ersten Zuweisung und Weiterführungen Priorität eingeräumt sowie eine größere Bandbreite zugewiesen werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit den folgenden Problemen:

1. der erforderlichen Koordinierung zwischen Zellorten zur Erleichterung der Burst-Zulassungssteuerung und der Ressourcenzuweisung für Bursts;
2. den Warteprozeduren für eine erneute Burst-Anforderung, wenn keine Ressourcen zur Verfügung stehen, und
3. der Synchronisierung zwischen den erneuten Burst-Anforderungen von verschiedenen Knoten, um eine faire und leistungsfähige Ressourcenzuteilung zu erleichtern.

Die vorliegende Erfindung betrifft Strategien mit unterschiedlichen Komplexitätsniveaus. Einfache Algorithmen und einfachere Implementierungen bedeuten einen Kompromiss zwischen Leistungsfähigkeit und Einfachheit. Außerdem werden die Variationen der Strategien für den Fall besprochen, dass die zusätzlichen Kanäle nur von einem Weiterleitungszweig (d. h. Simplex-Burst-Modus) unterstützt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch zwei Ansätze für die Burst-Zulassung (d. h. die Zuweisung von zusätzlichen Kanälen). Diese beiden Ansätze werden als (1) asynchrone erneute Zuweisung und (2) synchrone erneute Zuweisung bezeichnet.
Der Begriff "erste Zuweisung" bezieht sich auf das Verfahren, bei dem ein aktiver Knoten (d. h. entweder ein Mobildatenbenutzer oder ein Benutzer-Proxy für Mobildaten an der IWF, dem bereits ein einziger Grundcodekanal zugewiesen wurde) eine erste Anforderung für zusätzliche Bandbreite für einen oder mehrere zusätzliche Kanäle sendet und die Burst-Steuerungsfunktion diese Anforderung durch Zuteilung eines oder mehrerer zusätzlicher Kanäle an den Knoten für einen bestimmten Zeitraum (wenigstens teilweise) erfüllt. Der Begriff "erneute Zuweisung" bezieht sich auf das Verfahren, bei dem ein aktiver Knoten nach Ablauf des Zeitraums der gegenwärtigen (d. h. laufenden) Zuweisung die weitere Zuteilung eines oder mehrerer zusätzlicher Kanäle anfordert. Abhängig von der Implementierung kann eine erneute Zuweisung auf die Weiterführung der zusätzlichen Kanäle einer vorigen Zuweisung begrenzt sein oder sie kann entweder eine Erhöhung oder Senkung der Anzahl zusätzlicher Kanäle ermöglichen.
Eine Zuweisung (entweder eine erste Zuweisung oder einer erneute Zuweisung) wird als asynchron bezeichnet, wenn die Burst-Steuerungsfunktion die Anforderung sofort nach deren Empfang von dem anfordernden Knoten erfüllt. Andererseits wird eine erneute Zuweisung als synchron bezeichnet, wenn die Burst-Steuerungsfunktion die erneute Zuteilung von zusätzlichen Kanälen an verschiedene Knoten so koordiniert, dass diese gleichzeitig zu bestimmten Zeiten, die als Epochen synchroner erneuter Zuweisung bezeichnet werden, erfolgen.
Bei beiden erfindungsgemäßen Ansätzen erfolgt die erste Zuweisung zusätzlicher Kanäle an einen anfordernden Knoten asynchron, wenn Ressourcen zur Verfügung stehen. (In alternativen Ausführungsformen kann die erste Zuweisung synchron erfolgen, aber die Verzögerungen bei der Gewährung erster Zuweisungen würde zu einer nicht effizienten Nutzung von Systemressourcen führen.) Die beiden Hauptansätze unterscheiden sich jedoch in der Durchführung von erneuten Zuweisungen. Wie die Bezeichnungen schon andeuten, erfolgen beim Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung erneute Zuweisungen asynchron, während beim Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung erneute Zuweisungen synchron erfolgen.
Der Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung kann dann vorteilhaft sein, wenn Einfachheit gewünscht und das Datenverkehrsaufkommen gering ist. Dieser Ansatz ist insbesondere dann effizient, wenn die zusätzlichen Kanäle im Simplex-Burst-Modus zugewiesen werden, wobei eine sanfte Weiterleitung für den Grundkanal, aber nicht die zusätzlichen Kanäle unterstützt wird. Der Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung ist für die effiziente Ressourcennutzung sehr wichtig, wenn die sanfte Weiterleitung für zusätzliche Codes unterstützt wird oder wenn das Datenaufkommen hoch ist.
Sowohl der erfindungsgemäße asynchrone als auch der erfindungsgemäße synchrone Ansatz stellen einen Rahmen bereit, der die folgenden Merkmale unterstützt:

• Höhere Priorität für laufende Bursts;
• allmähliche Erhöhung oder Senkung der Codeanzahl, um zu gewährleisten, dass die höheren Schichten (z. B. das Transmission Control Protocol (TCP)) ordnungsgemäß auf die Veränderung der Bandbreite reagieren und häufige erneute Zuweisungen der Netzwerkressourcen (z. B. Packet Handler, Packet Pipe Ressourcen) vermieden werden; und
• geringe Priorität für Bursts, die über einen langen Zeitraum andauern, um eine unfaire Belegung von Ressourcen zu verhindern. Das Belegen bezieht sich auf die übermäßige Nutzung von Systemressourcen (z. B. CDMA-Spreizcodes, Hardware-Verarbeitungselemente, Forward-Link-Leistung oder Zuteilungen vom Reverse-Link-Störungsbudget), wodurch andere Benutzer daran gehindert werden, ihren fairen Anteil der Ressourcen zu erhalten.

Die folgenden Leitlinien begrenzen die mangelnde Leistungsfähigkeit, die die Folgen einer verteilten Burst-Koordinierung ist. Am Burst-Zulassungs-Controller jedes Zellorts wird eine Burst-Zulassungssteuerungsstrategie implementiert, nachdem alle Anforderungen von allen Burst-Anforderungsmanagern an der Mobilfunkvermittlungsstelle eingegangen sind.

1. Einheitlichkeit: Eine effiziente Ressourcennutzung verlangt die Durchführung von einheitlich gehandhabten erneuten Zuweisungen. Dies kann dann erreicht werden, wenn die erneuten Zuweisungen gemäß einheitlicher Regeln und auf der Grundlage von Informationen getätigt werden, die einheitlich bei verschiedenen BAC bekannt sind, z. B. die Zuweisung durch höchstens einen BAC und Erhöhung der Zuweisung um höchstens zwei zusätzliche Kanäle.
2. Fairness: Wenn die gesamte Bandbreite eines Zellorts aufgebraucht ist (z. B. bei voller Belastung), sollte der Zellort Bandbreite an den Knoten freigeben, denen eine größere Anzahl Kanäle zugewiesen wurde, und diese den Knoten mit einer geringeren Anzahl Kanäle zuweisen. Diese Regel unterliegt weiter der folgenden Leistungsfähigkeitsregel.
3. Leistungsfähigkeit: Falls Bandbreite zur Verfügung steht (d. h. alle Ressourcen eines Zellorts nicht aufgebraucht sind), dann wird die Anzahl Kanäle, die allen Knoten (einschließlich derjenigen mit hoher Anzahl zusätzlicher Kanäle) zugewiesen wurde, erhöht, bis die gesamte Bandbreite aufgebraucht ist.
4. Langsame Senkung: Drastische Senkungen der Anzahl zusätzlicher Kanäle kann zu TCP-Timeouts führen. Es ist besser, die Senkung um genau einen vorzunehmen. Wenn dies wiederum einheitlich bei allen BAC erfolgt, bedeutet dies, dass kein BAC eine drastische Senkung durchführt, was zu einer leistungsfähigen Nutzung der Bandbreite führt.
5. Mäßige Erhöhung: Die Bandbreite und/oder Leistung, die von den Knoten mit mehr Kanälen freigegeben wird, wird gleichmäßig zwischen allen Knoten mit weniger Kanälen verteilt. Abhängig von der freigegebenen Bandbreite und/oder Leistung können Knoten mit weniger Kanälen 0, 1 oder mehr (z. B. bis zu 2) zusätzliche Kanäle zugewiesen werden. Wenn andere BAC diese Erhöhung nicht zulassen können, ist der Verlust auf die Bandbreite und/oder Leistung begrenzt, die durch die langsame Senkung freigegeben wurde.
6. Erneute Zuweisung an Simplex: Ein Teil oder die gesamte freigegebene Bandbreite und/oder Leistung kann erneut Benutzern im Simplex-Burst-Modus zugewiesen werden, deren BRM am gleichen Ort wie der BAC vorhanden ist.

Unter Verwendung der vorstehend genannten Regeln für die erneute Zuweisung kann jeder BAC die vorgeschlagenen erneuten Zuweisungen an den BRM senden, der das Minimum an erneuten Zuweisungen für alle zusätzlichen Zweige akzeptiert. Diese akzeptierte erneute Zuweisung wird zurück an alle die BAC gesendet, die die festgeschriebene Ressourcennutzung aktualisieren. Die nicht zugewiesene Nutzung ist dann auf diese kleine Störung der erneuten Zuweisung begrenzt. Diese mangelnde Leistungsfähigkeit wird nach weiterer lokaler erneuter Zuweisung von Bandbreite und/oder Leistung an Simplex-Bursts wie folgt reduziert:
Bei einer lokalen erneuten Zuweisung an Simplex-Zweige für Benutzer, deren BRM am gleichen Ort wie der BAC ist, kann die Bandbreite und/oder die Leistung, die nach dieser Koordinierung von Zweigen mit sanfter Weiterleitung freigegeben wurde, unter Verwendung ähnlicher Regen für die langsame Senkung und die moderate Erhöhung wie oben erneut an Benutzer im Simplex-Burst-Modus zugewiesen werden. Die Zuweisung von größerer Bandbreite und/oder Leistung an Benutzer im Simplex-Burst-Modus führt insgesamt zu einem größeren systemweiten Durchsatz, was für alle Benutzer, einschließlich derjenigen mit sanfter Weiterleitung, von Vorteil ist.
Asynchrone erneute Zuweisung
Beim Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung erfolgen alle Zuweisungen, einschließlich der erneuten Zuweisungen laufender Bursts, asynchron. Wenn eine neue Anforderung eingeht und einer der betroffenen Zellorte nicht in der Lage ist, Ressourcen zuzuweisen, wird die neue Anforderung aufgefordert, zu dem Zeitpunkt, an dem ein laufender Burst des belasteten Zellorts frühestens ablaufen wird (nach einer Epoche asynchroner erneuter Zuweisung), eine erneute Anforderung zu senden. Zu diesem Zeitpunkt werden der neuen Anforderung Ressourcen zugewiesen, die von dem laufenden Burst freigegeben werden können. Abhängig von der Implementierung können an dieser erneuten Zuweisung andere laufende Bursts beteiligt sein. Bei anderen Implementierungen kann jedoch die Menge an Ressourcen, die erneut an laufende Bursts zugewiesen wird, allmählich gesenkt werden, um Ressourcen für zuvor blockierte Benutzer freizugeben.
Wie vorstehend vorgeschlagen, ist der Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung dann besonders nützlich, wenn das Netzwerk Bursts im Simplex-Burst-Modus zuweist. Im Simplex-Burst-Modus werden zusätzliche Kanäle für die Verbindung mit einem Mobiltelefon für jeweils nur einen Zellort zugewiesen, selbst wenn das Mobiltelefon eine sanfte Weiterleitung durchführt. Die Burst-Steuerungsfunktion wählt den passenden Zellort auf der Grundlage von Pilotkanalmessungen, die über das Mobiltelefon und die Belastungsinformationen für benachbarte Zellorte gemeldet werden. Wenn von einem Knoten eine erste Burst-Anforderung (im Gegensatz zu einer Burst-Weiterführungsanforderung) gemacht wird, werden verfügbare Ressourcen zugeteilt. Wenn der Zellort nicht im Stande ist, Ressourcen zuzuweisen, wird der Knoten aufgefordert, seine erste Burst-Anforderung nach einer bestimmten Zeit (z. B. der nächsten verfügbaren Epoche asynchroner erneuter Zuweisung, d. h. der Zeit, nach der ein derzeit aktiver Burst des Zellorts frühestens abgelaufen ist) wieder zu senden. Der Knoten wird dann nach einer willkürlichen Wartezeit im Anschluss an diese bestimmte Zeitdauer seine erste Burst-Anforderung erneut senden. Die Wartezeit wird derart gewählt, dass die Burst-Weiterführungsanforderungen für die erneute Zuweisung eines derzeit aktiven Bursts Vorrang vor ersten Burst-Anforderungen eingeräumt wird, dies jedoch einer Begrenzung des Belegens von Ressourcen durch einen einzelnen Benutzer unterliegt. Darüber hinaus verlängert die Burst-Steuerungsfunktion die anschließende Wartezeiten in Abhängigkeit von der Anzahl kürzlicher Anforderungen, die blockiert sind.
3 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, dass die relative zeitliche Abfolge der Ereignisse gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung veranschaulicht. 3 zeigt ein 10-Sekunden-Intervall, das zu einem willkürlichen Zeitpunkt T0 = 0 s beginnt. Während dieses 10-Sekunden-Intervalls finden die folgenden sechs Burst-Anforderungsereignisse statt.
Zeitpunkt T1: Von Knoten A wird eine erste Zuweisungsanforderung empfangen und für eine Dauer von 4 Sekunden gewährt.
Zeitpunkt T2: Von Knoten B wird eine erste Zuweisungsanforderung empfangen und für eine Dauer von 7 Sekunden gewährt.
Zeitpunkt T3: Von Knoten C wird eine erste Zuweisungsanforderung empfangen und zurückgewiesen; Knoten C wird mitgeteilt, nach 4 Sekunden eine erneute Anforderung zu senden.
Zeitpunkt T4: Am Ende der ersten Zuweisung sendet Knoten A eine Weiterführungsanforderung, die für eine Dauer von 3 Sekunden gewährt wird.
Zeitpunkt T5: Zum festgelegten Zeitpunkt sendet Knoten C eine erneute Anforderung, die für eine Dauer von 5 Sekunden gewährt wird.
Zeitpunkt T6: Am Ende der ersten Zuweisung sendet Knoten B eine Weiterführungsanforderung, die zurückgewiesen wird; Knoten B wird mitgeteilt, nach 5 Sekunden eine erneute Anforderung zu senden.
Dieses beispielhafte Diagramm zeigt die asynchrone Art sowohl der ersten Anforderungen als auch der Weiterführungsanforderungen und der erneuten Anforderungen beim erfindungsgemäßen Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung.
Synchrone erneute Zuweisung
Wie vorstehend beschrieben, handelt es sich bei dem Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung um einen Zwei-Stufen-Ansatz, der aus asynchronen ersten Zuweisungen zusätzlicher Kanäle gefolgt von Epochen synchroner erneuter Zuweisung besteht. Wenn die Zuweisungsepochen nicht für alle Zellen synchronisiert sind, ist es unwahrscheinlich, dass Benutzer mit sanfter Weiterleitung an allen Zellorten gleichzeitig Ressourcen verfügbar haben. Dies spricht für Epochen synchroner erneuter Zuweisung bei allen Zellen. Da hier mehrere neue und laufende Bursts über eine Kombination von mehreren Zellen betroffen sind, werden erneute Zuweisungen am besten synchron über mehrere Zellen hinweg gehandhabt.
Im Falle von synchronen erneuten Zuweisungen wird angenommen, dass der Burst-Modus zeitgeschlitzt ist, z. B. mit einer Dauer in der Größenordnung von wenigen Sekunden. Wenn Ressourcen verfügbar sind, werden erste Zuweisungen von zusätzlichen Kanälen an Knoten, die Burst-Übertragungen anfordern, asynchron gehandhabt. Genauer gesagt werden die zusätzlichen Kanäle sofort nach Eingang der Anforderungen mit allen jeweils zur Verfügung stehenden Ressourcen zugewiesen. Mit diesen asynchronen ersten Zuweisungen werden unnötige Verzögerungen bei den ersten Zuweisungen vermieden. Erste Zuweisungen werden für einen Zeitraum erteilt, der bis zum Beginn der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung dauert. Wenn keine Ressourcen zur Verfügung stehen, werden die Knoten aufgefordert, zu Beginn der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung eine erneute Anforderung zu senden. Erneute Anforderung von zuvor zurückgewiesenen Anforderungen und Weiterführungsanforderungen für die erneute Zuweisung von zusätzlichen Kanälen für laufende Bursts werden zu den Epochen erneuter Zuweisung, die mit den Slotzeiten zusammenfallen, alle synchron bearbeitet.
Wenn insbesondere eine Anforderung für eine erste Zuweisung von zusätzlichen Kanälen an einem Zellort empfangen wird, teilt die Burst-Zulassungssteuerung die verfügbaren Ressourcen zu. Wenn zu diesem Zeitpunkt keine Ressourcen zur Verfügung stehen, einige jedoch zum Zeitpunkt t einer Epoche synchroner erneuter Zuweisung verfügbar werden, sendet der BAC eine Nachricht an den Knoten, mit der dieser aufgefordert wird, eine erneute Anforderung zum Zeitpunkt t einer Epoche synchroner erneuter Zuweisung zu senden. Die erste Zuweisung von zusätzlichen Kanälen an Knoten, die Burst-Übertragungen anfordern, wird vorzugsweise asynchron gehandhabt (wenn Ressourcen verfügbar sind). Wenn erste Zuweisungen als Alternative nur zu synchronisierten Epochen erfolgen, würden die Zuweisungen unnötige Verzögerungen erfahren. Außerdem sollten erste Zuweisungen über eine solche Dauer erfolgen, dass sie zusammen mit anderen laufenden Bursts für die erneute Zuweisung erneut beurteilt werden können. Wenn eine erste Zuweisung zurückgewiesen wird und der anfordernde Knoten zu einer erneuten Anforderung aufgefordert wird, dann sollte die Verzögerung bei der erneuten Anforderung derart sein, dass diese zusammen mit anderen Anforderungen und laufenden Bursts erneut beurteilt wird.
Bei asynchronen Zuweisungen als Reaktion auf erste Anforderungen werden diese, sofern eine sofortige Zuweisung mehrerer Codes möglich ist, gemäß folgenden Leitlinien implementiert. Die erhöhte Zuweisung zusätzlicher Kanäle wird mäßig begrenzt (z. B. auf 2–4). Es wird erwartet, dass das Transport Control Protocol (TCP) für Internet-Daten nicht sofort eine große Anzahl von zusätzlichen Kanälen nutzen kann. Falls später der Bedarf nach anschließender erneuter Zuweisung besteht, kann eine Verkleinerung der Anzahl Codekanäle zu diesem Zeitpunkt nachteilig sein. Wenn die Belastung gering ist, kann die Anzahl Kanäle bei einer anschließenden erneuten Zuweisung erhöht werden.
Eine asynchrone erste Zuweisung begünstigt Bursts im Simplex-Modus, da diesen mit größerer Sicherheit Ressourcen zu asynchronen Epochen zugewiesen werden. Burst-Zuteilungen mit sanfter Weiterleitung haben bessere Chancen, eine Zuteilung zu erhalten, wenn mehrere Zellorte gleichzeitig zu einem bestimmten Zeitpunkt erneute Zuweisungen durchführen. Das gilt für mäßige bis hohe Belastung. Bei geringer Belastung ermöglicht dieses Verfahren einem Einzelbenutzer einen schnellen Zugriff auf eine große Anzahl zusätzlicher Kanäle. Bei mäßiger bis hoher Belastung begünstigt eine asynchrone erste Zuweisung Burst-Zuweisungen im Simplex-Modus.
Um einen angemessenen Zugriff zu ermöglichen, werden die Ressourcen aller Zellen (oder Sektoren) synchron erneut zugewiesen. Um Fairness für alle Benutzer einer Zelle sicherzustellen, werden kürzliche neue Anforderungen, erneute Anforderungen und Weiterführungsanforderungen gleichzeitig erneut beurteilt. Bei asynchronen erneuten Zuweisungen kann Fairness möglicherweise dadurch sichergestellt werden, indem unter Berücksichtigung anderen Anforderungen weniger als die maximal zur Verfügung stehenden Codes zugewiesen werden, dies kann jedoch zu einer unzureichenden Nutzung der Ressourcen führen.
Burst-Weiterführungsanforderungen und diejenigen ersten Burst-Anforderungen, die zuvor zurückgewiesen und zu einer erneuten Anforderung aufgefordert worden waren, werden an den Slotgrenzen verarbeitet. Diese Slotgrenzen sind über alle Zellorte hinweg synchronisiert um sicherzustellen, dass die Ressourcenzuweisung für Mobiltelefone, die eine sanfte Weiterleitung durchführen, gleichzeitig an allen Zellorten erfolgen kann. Zugelassene Bursts werden für eine Dauer, die zu Beginn der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung beendet ist (z. B. bis zu 5 Sekunden später), Ressourcen zugewiesen. Bei einer Zurückweisung wird der Knoten aufgefordert, zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung eine erneute Anforderung zu senden. Somit werden alle erneuten Anforderungen und Weiterführungsanforderungen für alle Knoten auf Epochenzeitpunkte synchronisiert. Alle beteiligten Zellorte (einschließlich derjenigen mit geringer Belastung) stellen fest, dass die erneuten Anforderungen zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung eingehen. Wenn bei den Zellorten mit geringer Belastung, die auf diese erneuten Anforderungen warten, andere neue Anforderungen eingehen, können sie als asynchrone Zuweisungen erteilt werden. Diese Anforderungen werden jedoch zusammen mit der erneuten Anforderung zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung erneut zugewiesen.
4 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, dass die relative zeitliche Abfolge der Ereignisse gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung veranschaulicht. Wie 3 zeigt 4 ein 10-Sekunden-Intervall, das zu einem willkürlichen Zeitpunkt T0 = 0 s beginnt. Im Gegensatz zu 3 ist das Diagramm in 4 jedoch mit Slotzeiten versehen, die angefangen zum Zeitpunkt T₀ alle 5 Sekunden auftreten. Während dieses 10-Sekunden-Intervalls finden die folgenden sechs Burst-Anforderungsereignisse statt.
Zeitpunkt T1: Von Knoten A wird eine erste Zuweisungsanforderung empfangen und bis zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung gewährt.
Zeitpunkt T2: Von Knoten B wird eine erste Zuweisungsanforderung empfangen und bis zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung gewährt.
Zeitpunkt T3: Von Knoten C wird eine erste Zuweisungsanforderung empfangen und zurückgewiesen; Knoten C wird mitgeteilt, zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung eine erneute Anforderung zu senden.
Zeitpunkt T4: Zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung, der mit der Slotzeit zum Zeitpunkt 5 Sekunden zusammenfällt, senden Knoten A und B Weiterführungsanforderungen und Knoten C sendet eine erneute Anforderung, die alle bis zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung gewährt werden.
Zeitpunkt T5: Von Knoten D wird eine erste Zuweisungsanforderung empfangen und zurückgewiesen; Knoten D wird mitgeteilt, zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung eine erneute Anforderung zu senden.
Zeitpunkt T6: Zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung, der mit der Slotzeit zum Zeitpunkt 10 Sekunden zusammenfällt, senden Knoten A, B und C Weiterführungsanforderungen und Knoten D sendet eine erneute Anforderung, Knoten A und C werden bis zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung gewährt, und Knoten B und D werden zurückgewiesen und mitgeteilt, zum Zeitpunkt der nächsten Epoche synchroner erneuter Zuweisung eine erneute Anforderung zu senden.
Dieses beispielhafte Diagramm zeigt die asynchrone Art der ersten Anforderungen und die synchrone Art der Weiterführungsanforderungen und der erneuten Anforderungen beim erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung.
5 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, dass die über mehrere Zellen reichende Koordinierung von ersten Zuweisungen gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung veranschaulicht, wobei Mobilstation 1 (MS₁) eine sanfte Weiterleitung mit Zelle 1 und Zelle 2 durchführt. In 5 werden folgende Ereignisse gezeigt:

• Eine Burst-Anforderung von MS₁ geht zum Zeitpunkt T₀ beim BRM ein.
• Der BRM stellt beim BAC an Zelle 1 (BAC₁) und beim BAC an Zelle 2 (BAC₂) eine Anfrage bezüglich der Verfügbarkeit von Ressourcen zum Zeitpunkt T₀.
• Die Antworten von BAC₁ und BAC₂ gehen beim BRM vor dem Zeitpunkt T₁ ein und werden vom BRM sortiert.
• Der BRM weist auf der Grundlage der von den BAC erhaltenen Antworten einen Burst mit einer Dauer vom Zeitpunkt T₁ bis zur nächsten Slotzeit zu. Wenn die Antwort wenigstens eines BAC anzeigt, dass nicht genügend Ressourcen zur Verfügung stehen, dann wird der anfordernde Knoten aufgefordert, zur nächsten Slotzeit eine erneute Anforderung zu senden.

6 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, dass die über mehrere Zellen reichende Koordinierung von ersten Zuweisungen gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung veranschaulicht, wobei Mobilstation 1 (MS₁) eine sanfte Weiterleitung mit Zelle 1 und Zelle 2 durchführt und Mobilstation 2 (MS₂) an Zelle 2 im Simplex-Burst-Modus ist. In 6 werden folgende Ereignisse gezeigt:

• Alle Anforderungen für erneute Zuweisung gehen beim BRM vor dem Zeitpunkt T₀ ein.
• Der BRM stellt beim BAC₁ und beim BAC₂ eine Anfrage bezüglich der Verfügbarkeit von Ressourcen zum Zeitpunkt T₀.
• Die Antworten von BAC₁ und BAC₂ gehen beim BRM vor dem Zeitpunkt T₁ ein und werden vom BRM sortiert.
• Der BRM weist auf der Grundlage der von den BAC erhaltenen Antworten Bursts mit einer Dauer von der nächsten Slotzeit bis zur darauf folgenden Slotzeit zu. Wenn BAC₁ MS₁ beispielsweise 20 kbps zuteilen kann, BAC₂ MS₁ jedoch nur 10 kbps zuteilen kann, dann legt der BRM fest, dass er MS₁ nur 10 kbps zuteilen kann. Wenn für einen anfordernden Knoten nicht genügend Ressourcen zur Verfügung stehen, wird der anfordernden Knoten aufgefordert, zur nächsten Slotzeit eine erneute Anforderung zu senden.

Einzelheiten bei der Implementierung
Der Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung kann mithilfe zweier Zähler am Zellort implementiert werden: Block_Zähler und Weiter_Zähler. Block_Zähler protokolliert die Anzahl kürzlich blockierter Dienstanforderungen und Weiter_Zähler protokolliert die Anzahl der Dienstweiterführungen pro Knoten. Block_Zähler legt die Wartezeiten fest, wobei höheren Zählerwerten längere Wartezeiten zugeordnet werden. Außerdem verwendet der Zellort Weiter_Zähler zur Steuerung der Menge an zulässigen Weiterführungen, um ein Belegen der Funkressourcen durch einen Knoten zu verhindern und gleichzeitig unnötige Zugriffsnachrichten auf ein Minimum zu beschränken.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, dass kein einziger Datenbenutzer mit Hochgeschwindigkeitszugriff die Netzwerkressourcen mit Beschlag belegen kann. Um diese Aufgabe zu lösen, ermöglicht der Ansatz der asynchronen erneuten Zuweisung jedem Datenbenutzer mit Hochgeschwindigkeitszugriff eine endliche Menge Burst-Weiterführungen.
Eine besondere Implementierung eines erfindungsgemäßen Ansatzes einer synchronen erneuten Zuweisung wird als asynchrone Fair-Share-Strategie (AFS) im Simplex-Modus bezeichnet. Die AFS-Strategie wird im Burst-Zulassungs-Controller am versorgenden Zellort implementiert. Der BAC ist eine Funktion, die im Stande ist, die Anforderungen von allen Datenbenutzern mit Hochgeschwindigkeitszugriff innerhalb der Zelle (oder des Sektors) zu beurteilen.
Die AFS-Strategie geht davon aus, dass einem Mobiltelefon im Simplex-Modus bis zu sieben zusätzliche Kanäle zugewiesen werden können, wobei der Grundkanal in sanfter Weiterleitung verbleibt. Der Zellort, der die zusätzlichen Kanäle unterstützt, wird hier als versorgender Zellort bezeichnet. Der versorgende Zellort wird auf der Grundlage der vom Mobiltelefon erzeugten Pilotstärkemessung-Nachricht (PSMM), die der BRM bei jeder Burst-Anforderung erhält, ausgewählt.
Wie vorstehend beschrieben, werden zwei Fälle der Burst-Steuerungsfunktion gleichzeitig implementiert: Einmal für den Forward Link zur Verarbeitung der Zuweisung zusätzlicher Forward-Link-Kanäle für den Forward-Link-Datenaustausch mit den Mobiltelefonen und einmal für den Reverse Link zur Verarbeitung der Zuweisung zusätzlicher Reverse-Link-Kanäle für den Reverse-Link-Datenaustausch mit verschiedenen Mobiltelefonen. Die nachstehend beschriebene AFS-Strategie kann für den Forward Link angewendet werden, wenn Bursts zusätzlicher Kanäle auf nur einem Zweig erfolgen und, unter bestimmten Bedingungen (z. B. wenn Bursts auf einem Zweig erfolgen und die durch den Burst induzierte Störung an anderen Zellorten begrenzt ist) auf für den Reverse Link. Obwohl die AFS-Strategie davon ausgeht, dass während der sanften Weiterleitung keine Koordinierung zwischen Zellorten erfolgt, können andere Strategien eine solche Koordinierung beinhalten. Diese Koordinierung erfolgt im Forward Link, wenn Bursts zusätzlicher Kanäle auf zwei Zweigen erfolgen und im Reverse Link, wenn die durch den Burst induzierte Störung an anderen Zellorten ausreichend groß ist, selbst wenn die Bursts nur auf einem Zwei erfolgen. Die Koordinierung kann auch im Forward Link durchgeführt werden, wenn Bursts nur auf einem Zweig erfolgen, wenn beispielsweise eine Koordinierung des Leistungsverbrauchs wünschenswert ist.
Die AFS-Strategie nutzt die folgenden Parameter:

• Block_Zähler – ein Zähler für die Anzahl ausstehender blockierter Anforderungen von allen Knoten.
• Weiter_Zähler[Knoten]- ein Zähler für die Anzahl aufeinander folgender Bursts, die einem Knoten gewährt werden.
• T_BRUST – festgelegte Dauer eines Bursts.
• T_{BRUST_MAX} – maximal zulässige Burst-Dauer.
• T_ERNEUT – festgelegter Zeitraum zum erneuten Senden einer abgewiesenen Anforderung für zusätzliche Kanäle.
• T_{ERNEUT_KLEIN} – oberer Grenzwert für die Berechnung der Verzögerung von erneuten Anforderungen bei neuen oder zuvor blockierten Knoten, unterer Grenzwert für die für die Berechnung der Verzögerung von erneuten Anforderungen von einem Knoten, der Ressourcen belegt.
• T_{ERNEUT_GROSS} – oberer Grenzwert für die Berechnung der Verzögerung von einem Knoten, der Ressourcen belegt.
• T_AKTUELL – aktuelle Zeit.
• T_ENDE – Endzeitpunkt eines laufenden Bursts.
• Weiter_Schwelle – die maximale Anzahl blockierter Anforderungen im Sektor, bei der der Burst-Knoten ohne Warten weiter arbeiten kann.
• Wartezeit_Schwelle – der Werte des Block_Zählers, bei dem die Erhöhung der Wartezeitverzögerung ausgelöst wird.
• Min_Anzahl_an_Weiterführungen – die garantierte Anzahl aufeinander folgender Bursts pro Knoten.
• Max_Anzahl_an_Weiterführungen – die maximale Anzahl aufeinander folgender Bursts pro Knoten.

Die AFS-Strategie wird von folgenden Grundsätzen bestimmt:

1. Alle Anforderungen werden asynchron verarbeitet.
2. Alle Anforderungen werden unter Verwendung eines Ansatzes einer gierigen Strategie erfüllt, solange die Anzahl der zugewiesenen zusätzlichen Kanäle gleich der kleineren der Anzahl zusätzlicher Kanäle, die aufgrund des Forward-Leistungsbudgets (oder Reverse-Störungsbudget) zulässig ist, und der Anzahl vom Knoten angeforderter zusätzlicher Kanäle ist.
3. Alle Bursts werden für T_BURST = min (T_{BURST_MAX}, T_BURST vom Knoten angefordert) gewährt.
4. Der Zellort verwendet Block_Zähler zum Zählen, wie viele Blockiernachrichten er seit der letzten Gewährung gesendet hat.
5. Wenn vom Zellort kein zusätzlicher Kanal gewährt werden kann, wird eine Blockiernachricht zurück an den Knoten gesendet und dieser aufgefordert, nach T_ERNEUT = Zufall [T_ENDE, T_ENDE + 2 ^(N–1) T_{ERNEUT_KLEIN}] (d. h. binäre exponentielle Wartezeit) eine erneute Anforderung zu senden, wobei Zufall eine Funktion ist, die zufällig einen Werten innerhalb zweier angegebener Grenzwerte auswählt, T_ENDE der nächste Zeitpunkt ist, an dem ein laufender Burst endet, und N = Runden_auf (Block_Zähler/Wartezeit_Schwelle), wobei Runden_auf eine Funktion ist, die zur nächsthöheren ganzen Zahl aufrundet. Die Werte für T_ENDE werden vom BAC in der sortierten Liste gespeichert und wie folgt berechnet: a) alle Einträge in der Liste, die kleiner als T_AKTUELL (d. h. des aktuellen Zeitpunkts) sind, werden gelöscht; b) wenn die Liste leer ist, dann T_ENDE = T_AKTUELL; c) ansonsten, T_ENDE = kleinster Eintrag in der Liste.
6. Bei jeder blockierten Anforderung speichert der versorgende Zellort den Wert von T_ERNEUT in einer sortierten Liste.
7. Vor der Verarbeitung jeder neuen Anforderung verkleinert der versorgende Zellort Block_Zähler um die Anzahl Einträge, die in der T_ERNEUT-Liste abgelaufen sind. Dies erfolgt, gleichgültig, ob die Anforderung blockiert oder gewährt wird. Als Alternative kann der Zellort, wenn die Aufrechterhaltung der T_ERNEUT-Liste kompliziert ist, Block_Zähler auf Null zurücksetzen, wann immer einem neuen oder erneut versuchenden Knoten, aber nicht einem weiterführenden Knoten ein Burst gewährt wird.
8. Wenn sich ein Burst seinem Ende nähert (T_AKTUELL = T_ENDE – ΔT), kann der BRM eine Weiterführungsanforderung erhalten. Der BRM erzeugt eine Nachricht an den Knoten, aus der hervorgeht, ob er die Weiterführungsanforderung auf folgender Grundlage akzeptieren wird: (a) Um ein Belegen von Ressourcen durch weiterführende Knoten zu verhindern, wenn die Ressourcen begrenzt sind (d. h. wenn eine oder mehrere kürzliche Anforderungen zurückgewiesen wurden, was durch Block_Zähler > 0 angegeben ist), wird jeder Knoten mit einem festen Grenzwert für die Anzahl aufeinander folgender Weiterführungen belegt. Wenn somit (Block_Zähler > 0) und (Weiter_Zähler[Knoten] > = Max_Anzahl_an_Weiterführungen), dann weist der BRM die Weiterführungsanforderung zurück. (b) Anderenfalls belegt der Knoten keine Ressourcen und wenn die Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen kleiner ist als ein festgelegter Schwellenwert (d. h. Block_Zähler < Weiter_Schwelle), dann zeigt der BRM an, dass die Weiterführungsanforderung sofort akzeptiert wird, wobei er davon ausgeht, dass ausreichende Ressourcen zur Verfügung stehen. (c) Anderenfalls hat die Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen den Schwellenwert erreicht und wenn der Knoten seine garantierte Mindestanzahl Weiterführungen erhalten hat (d. h. Weiter_Zähler[Knoten] > = Min_Anzahl_an_Weiterführungen), dann weist der BRM die Weiterführungsanforderung zurück. (d) Anderenfalls hat der Knoten seine garantierte Mindestanzahl Weiterführungen noch nicht erhalten hat, wobei der BRM in diesem Fall anzeigt, dass die Weiterführungsanforderung sofort akzeptiert wird, wobei er davon ausgeht, dass ausreichende Ressourcen zur Verfügung stehen. Wenn eine Weiterführungsanforderung zurückgewiesen wird, zeigt der BRM an, dass die Weiterführungsanforderung nach T_ERNEUT = Zufall [2^(N–1) T_{ERNEUT_KLEIN}, 2(N–1) T_{ERNEUT_GROSS}] erneut gesendet werden muss, wobei N = Runden_auf (Block_Zähler/Wartezeit_Schwelle). Die erneute Anforderung wird wie jede andere erste Anforderung behandelt. Dieses Verfahren erzwingt eine gewisse gesteuerte Menge an Weiterführungen am Zellort.

Verschiedene Parameter der AFS-Strategie können prioritätsspezifisch für Mobiltelefone eingerichtet werden. Damit können Datenbenutzer mit besserer Dienstgüte höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten oder kürzere Verzögerungen erhalten.
7 zeigt ein Flussdiagramm der von der Burst-Zulassungssteuerung am versorgenden Zellort implementierten Verarbeitung einer ersten Anforderung für zusätzliche Kanäle von einem Knoten, wobei der Knoten entweder ein bestimmtes Mobiltelefon ist, das zusätzliche Kanäle für den Reverse Link anfordert, oder der Benutzer-Proxy des Mobiltelefons an der IWF, der zusätzliche Kanäle für den Forward Link anfordert. Die Verarbeitung in 7 stimmt mit den vorstehend skizzierten Grundprinzipien überein.
Insbesondere verkleinert die Burst-Zulassungssteuerung nach Empfang einer ersten Anforderung für zusätzliche Kanäle von einem bestimmten Knoten (Schritt 702 in 7) Block_Zähler um die Anzahl Einträge in der ERNEUT-Liste, die kürzlich abgelaufen sind, (Schritt 703) und stellt fest, ob zur Gewährung der ersten Anforderung zusätzliche Kanäle verfügbar sind (Schritt 704). In diesem Fall sendet die Burst-Zulassungssteuerung eine Nachricht an den anfordernden Knoten und weist für eine bestimmte Zeitdauer einen oder mehrere bestimmte zusätzliche Kanäle zu (Schritt 706) und nimmt den entsprechenden Endzeitpunkt des Bursts in die Liste über Burst-Endzeitpunkten auf (Schritt 708). Abhängig von der Verfügbarkeit zusätzlicher Kanäle kann die Anzahl zugewiesener zusätzlicher Kanäle geringer als die vom Knoten angeforderte Anzahl sein. Die Burst-Zulassungssteuerung initialisiert (wahlweise) Block_Zähler auf Null (Schritt 710) und erhöht Weiter_Zähler für diesen bestimmten Knoten (Schritt 712). Der fakultative Schritt 710 wird nur dann implementiert, wenn bestimmte andere Schritte weggelassen werden (z. B. Schritt 703 und 716).
Wenn andererseits keine zusätzlichen Kanäle zur Verfügung stehen, sendet die Burst-Zulassungssteuerung eine Blockiernachricht an den anfordernden Knoten und fordert diesen auf, seine Anforderung nach einer festgelegten Zeit erneut zu senden (Schritt 714). Dann speichert die Burst-Zulassungssteuerung diesen Zeitpunkt für eine erneute Anforderung (Schritt 716) und erhöht Block_Zähler (Schritt 718).
Das erneute Senden einer Anforderung für zusätzliche Kanäle von einem Knoten, dessen direkt zuvor gesendete Anforderung von der Burst-Zulassungssteuerung blockiert wurde (gleichgültig, ob die vorige Anforderung eine erste Anforderung oder eine Weiterführungsanforderung war) wird von der Burst-Zulassungssteuerung wie eine erste Anforderung behandelt. Somit wird die Prozedur in 7 für erneute Anforderungen und erste Anforderungen eingehalten. Weiterführungsanforderungen werden jedoch von der Burst-Zulassungssteuerung anders behandelt.
8 zeigt ein Flussdiagramm der von der Burst-Zulassungssteuerung am versorgenden Zellort implementierten Verarbeitung einer Weiterführungsanforderung von einem Knoten, wobei der Knoten entweder ein bestimmtes Mobiltelefon ist, das eine erneute Zuweisung (d. h. einen weiteren Burst) bestimmter zusätzlicher Kanäle für den Reverse Link anfordert, oder der versorgende Zellort selbst, der eine erneute Zuweisung zusätzlicher Kanäle für den Forward Link für ein bestimmtes Mobiltelefon anfordert. Wie bei der Verarbeitung in 7 stimmt die Verarbeitung in 8 mit den vorstehend skizzierten Grundprinzipien überein.
Insbesondere verkleinert die Burst-Zulassungssteuerung nach Empfang einer Weiterführungsanforderung für bestimmte zusätzliche Kanäle von einem bestimmten Knoten (Schritt 802 in 8) Block_Zähler um die Anzahl Einträge in der ERNEUT-Liste, die kürzlich abgelaufen sind, (Schritt 803) und stellt dann fest, ob die Weiterführungsanforderung gewährt werden soll oder nicht. Wenn Ressourcen zur Verfügung stehen, was dadurch angezeigt wird, dass Block_Zähler Null ist (Schritt 804), wird die Weiterführungsanforderung gewährt. Anderenfalls sind die Ressourcen begrenzt, und wenn der Knoten bereits seine maximale Anzahl Weiterführungsanforderungen erhalten hat (Schritt 806), dann wird die Weiterführungsanforderung zurückgewiesen. Anderenfalls belegt der Knoten keine Ressourcen und wenn die Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen kleiner ist als ein festgelegter Schwellenwert (d. h. wenn Block_Zähler kleiner ist als Weiter_Schwelle) (Schritt 808), dann wird die Weiterführungsanforderung gewährt. Anderenfalls hat die Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen den Schwellenwert erreicht und wenn der Knoten seine garantierte Mindestanzahl Weiterführungen erhalten hat (d. h. Weiter_Zähler[Knoten] > = Min_Anzahl_an_Weiterführungen) (Schritt 810), dann weist der BRM die Weiterführungsanforderung zurück. Anderenfalls hat der Knoten seine garantierte Mindestanzahl Weiterführungen noch nicht erhalten hat, wobei der BRM in diesem Fall anzeigt, dass die Weiterführungsanforderung sofort akzeptiert wird. Die Anzahl zusätzlicher Kanäle kann bei erneuten Zuweisungen gleich oder verschieden sein.
Wenn die Weiterführungsanforderung gewährt werden soll, dann weist die Burst-Zulassungssteuerung dem Knoten erneut die zusätzlichen Kanäle für eine bestimmte Zeitdauer (Schritt 812) zu, nimmt den entsprechenden Endzeitpunkt des Bursts in die Liste über Burst-Endzeitpunkten auf (Schritt 814) und erhöht Weiter_Zähler für diesen bestimmten Knoten (Schritt 816).
Wenn die Weiterführungsanforderung zurückgewiesen werden soll, sendet die Burst-Zulassungssteuerung eine Blockiernachricht an den anfordernden Knoten und fordert diesen auf, nach einer festgelegten Zeit eine erste Anforderung zu senden (Schritt 818). Dann speichert die Burst-Zulassungssteuerung diesen Zeitpunkt für eine erneute Anforderung in ihrer Liste über Zeitpunkte für erneute Anforderungen (Schritt 820), erhöht Block_Zähler (Schritt 822) und initialisiert Weiter_Zähler für diesen bestimmten Knoten auf Null (Schritt 824).
Wie vorstehend angedeutet, wird Schritt 710 in 7 nur dann implementiert, wenn die folgenden Schritte nicht durchgeführt werden: Schritt 703 und 716 in 7 und Schritt 803 und 820 in 8.
Die AFS-Strategie gewährleistet, dass eine geringe Anzahl Knoten anderen nicht den Zugriff auf das Netzwerk verweigern. Sie ermöglicht auch BurstWeiterführungen, wenn die Belastung relativ gering ist. Die Menge an zulässigen Weiterführungen wird durch die Einstellung des Werts für Weiter_Schwelle eingestellt.
Wenn der versorgende Zellort während der Wartezeit gewechselt wird, tritt ein gewisser Leistungsverlust auf, da der Wert des Wartezeit-Timers für einen bestimmten versorgenden Zellort gilt.
In alternativen Implementierungen des Ansatzes einer asynchronen erneuten Zuweisung können eines oder mehrere der folgenden Grundsätze verwendet werden:

• Antworten auf blockierte Nachrichten werden nicht sofort, sondern erst am nächsten Ende eines Bursts in diesem Sektor gesendet. Diese Antworten geben an, dass der Burst entweder akzeptiert oder blockiert wurde.
• Eine endliche Anzahl akzeptierter Bursts dürfen die zur Verfügung stehende Leistung teilen. Blockierte Benutzer werden unter Verwendung der vorstehenden Strategie zu einer erneuten Übermittlung aufgefordert.
• Wenn ein neuer Knoten Zugang hat, wobei mehrere blockierte Knoten bis zum am nächsten Ende eines Bursts in der Warteschlange stehen, und dieser neue Knoten im Stande ist, eine gewisse Menge der Forward-Leistung der zusätzlichen Kanäle zu erhalten, dann kann diese Leistung stattdessen dem ersten Knoten in der Warteschlange zugewiesen werden.
• Wenn eine Weiterführungsanforderung akzeptiert wird, während Block_Zähler anzeigt, dass kürzlich blockierte Benutzer existieren, dann können erneute Zuweisungen mit einer allmählich kleiner werdenden Anzahl zusätzlicher Kanäle gewährt werden, um die blockierten Benutzer bei deren erneuter Anforderung zu unterstützen.
• Zwar wurden die Wartezeiten im Zusammenhang mit den Zeitpunkten für erneute Anforderungen T_ERNEUT beschrieben, die auf der Grundlage von bestimmten binären Exponentialfunktionen bestimmt werden, andere geeignete Funktionen zur Bestimmung der Wartezeiten sind aber ebenfalls möglich, einschließlich linearer Funktionen und konstanter Funktionen.

9 zeigt ein Flussdiagramm der von der Burst-Zulassungssteuerung implementierten Verarbeitung an einem bestimmten Zellort gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung. Insbesondere sammelt der BAC Anforderungen für zusätzliche Kanäle, die von den BRM mehrerer Knoten empfangen wurden (z. B. Knoten A, B und C) (Schritt 902 in 9). Der BAC untersucht die aktuellen Zuweisungen (M_A, M_B und M_C) für Knoten A, B und C im aktuellen Slot (Schritt 904) und legt die HF-Leistung und die Störanforderungen pro Kanal (R_A, R_B und R_C) für Knoten A, B und C fest (Schritt 906). Der BAC legt unter Verwendung der aktuellen Zuweisungen und der HF-Leistung und die Störanforderungen mögliche Zuweisungen für den nächsten Slot (P_A, P_B und P_C) fest (Schritt 908) und sendet zulässige Zuweisungen an die anfordernden BRM (Schritt 910). Nach Empfang der Antworten von den BRM mit der zugewiesenen Anzahl Kanäle für den nächsten Slot aktualisiert der BAC die Zuweisungen für den nächsten Slot (Schritt 912). Dann weist der BAC jegliche freigegebene Ressourcen lokalen Burst-Anforderungen im Simplex-Modus zu (Schritt 914).
10 zeigt ein Flussdiagramm der von dem Burst-Anforderungsmanager implementierten Verarbeitung gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz der synchronen erneuten Zuweisung. Insbesondere empfängt der BRM eine Anforderung von einem bestimmten Knoten (z. B. Knoten A) für zusätzliche Kanäle (Schritt 1002 in 10). Der BRM wählt eine Teilmenge der Zellort aus, denen die zusätzlichen Kanäle für Knoten A zugeteilt werden sollen (Schritt 1004), und sendet eine Anforderung für jeden ausgewählten Zellort an den BAC (Schritt 1006). Der BRM sortiert die Antworten, die von den BAC der ausgewählten Zellorte erhalten wurden, welche die zulässigen Zuweisungen enthalten (Schritt 1008), und bestimmt die Mindestanzahl (M) der zugewiesenen zusätzlichen Kanäle an den ausgewählten Zellorten (Schritt 1010). Der BRM sendet den Wert für M für die Anzahl zusätzlicher Kanäle, die den ausgewählten Zellorten zugewiesen werden sollen (Schritt 1012), und sendet die Zuweisung für zusätzliche Kanäle für M Kanäle an den anfordernden Knoten (Knoten A) (Schritt 1014). Ein Wert von M = 0 zeigt an, dass Knoten A zur nächsten Slotzeit eine erneute Anforderung senden muss.
Simulationsergebnisse
Die AFS-Strategie wurde unter Verwendung des Netzwerksimulationswerkzeugs OPNET im Forward Link simuliert. Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die AFS-Strategie zwei verschiedene Optionen zur Einstellung von Block_Zähler: Option A, wobei der Zähler bei jeder neuen Zuweisung zusätzlicher Kanäle zurückgesetzt wird (wie in Schritt 710 in 7), und Option B, wobei der Zähler um die Anzahl erneuter Anforderungen verkleinert wird, die während der letzten Burst-Übertragung hätten auftreten sollen. Die nachstehend vorgelegten Simulationsergebnisse wurden mit Option B erhalten. Für die Simulationen wurden die folgenden Parameterwerte verwendet:
T_{BERST_MAX} = 5 s;
T_{ERNEUT_KLEIN} = 0,5 s;
T_{ERNEUT_GROSS} = 2,5 s;
Weiter_Schwelle = 3;
Wartezeit_Schwelle = 1;
Min_ Anzahl_an_Weiterführungen = 3 und
Max_Anzahl_an_Weiterführungen = 10.
Die AFS-Simulationsergebnisse werden mit den Simulationen eines Systems verglichen, in dem keine faire Verteilung der Ressourcen verwendet wird. Bei einem Systembetrieb ohne faire Verteilung wird davon ausgegangen, dass jeder Benutzer Bursts fortsetzen kann, bis alle seine gestauten Daten übertragen sind. Benutzer, deren Anforderungen blockiert werden, versuchen es nach einem willkürlichen Zeitraum zwischen 0 und 2,5 s erneut. Die Anzahl aufeinander folgender erneuter Anforderungen nach einer blockierten ersten Anforderung ist unbegrenzt.
Die AFS-Simulationen gehen von einer festen Leistungsbudgetzuteilung für Datenbenutzer mit Hochgeschwindigkeitszugriff für die Dauer jedes Simulationsdurchlaufs aus. Simulationen wurden mit einem Leistungsbudget ausgeführt, das die gleichzeitige Zuteilung von bis zu 14 zusätzlichen Kanälen an einen oder mehrere verschiedene Knoten ermöglichte, wobei das Maximum an jedem Knoten 7 zusätzliche Kanäle betrug. In jedem Durchlauf wurden 5 Stunden (18.000 s) Systembetrieb simuliert.
Realistische Nicht-Echtzeit-Dienste (z. B. Datenpaketdienste) werden am besten anhand eines Mehrdienstmodells (ein/aus) beschrieben, das die folgenden Parameter enthält:

• Sitzungsbeginnprozess (Poisson-Verteilung). Die Sitzung wird hier einer E-Mail-Sitzung, einer File Transfer Protocol-Übertragung (ftp), einer Web-Browsing-Sitzung usw. gleichgesetzt. Eine Sitzung besteht aus einem Paketanruf (im Falle der Dateiübertragung) oder einem oder mehreren Paketanrufen im Falle des Web-Browsing.
• Anzahl Paketanrufe pro Sitzung (geometrische Verteilung).
• Zeitraum zwischen Paketanrufen (geometrische Verteilung).
• Anzahl Pakete in einem Paketanruf (geometrische Verteilung oder eine andere Verteilungsfunktion; kann ein Paket/Anruf sein).
• Zwischenbeginnzeit zwischen Paketen in Paketanrufen (geometrische Verteilung).
• Paketgröße. Für die Paketgröße werden mehrere Modelle vorgeschlagen. Beispielsweise eine abgeschnittene Cauchy-Verteilung (auf der Grundlage der E-Mail-Nutzung über FUNET), gleichmäßige Verteilung (auf der Grundlage einer Flottenmanagement-Anwendung unter Verwendung eines drahtlosen Mobitex-Netzwerks), abgeschnittene Exponentialverteilung (auf der Grundlage der Anforderung von Railway-Anwendungen), abgeschnittene Pareto-Verteilung (auf der Grundlage einer Web-Browsing-Anwendung). Es sei bemerkt, dass FUNET, Mobitex und Railway Aggregat-Verkehrsmodelle sind und dass die Paketgrößenverteilung einzelner Benutzer, die zu diesen Aggregatmodellen führen, nicht vollständig geklärt sind.

Für die Simulationen wurde das folgende Verkehrsmodell (Web-Browsing) angenommen:

• Anzahl Benutzer pro Sektor: 5;
• Totzeit zwischen aufeinander folgenden Web-Sitzungen pro Benutzer: Exponentialverteilung, Durchschnitt 45 s;
• Anzahl Paketanrufe pro Sitzung: konstant, 5;
• Zwischenbeginnzeit bei Paketanrufen während der Sitzung: Exponentialverteilung, Durchschnitt 25 s;
• Anzahl Pakete pro Paketanruf: konstant, 25;
• Zwischenbeginnzeit innerhalb des Paketanrufs: konstant, 10 ms;
• Paketgröße: Exponentialverteilung, Durchschnitt 480 Byte;
• Pakete werden IWF in einen Byte-Strom übersetzt und die Burst-Anforderung für den gesamten Datenrückstau in der IWF wird an den BRM des Zellorts gesendet; und
• Verzögerungsstatistiken werden für ursprüngliche Nachrichten höherer Schichten (über IWF) gesammelt, wenn diese vom Zellort übertragen werden.

Das Modell spiegelt das signifikante Burst-Verhalten von Internet-Verkehr wieder. Jeder Paketanruf stellt eine mittlere Belastung von 48 Kilobyte pro Sekunde dar, wohingegen jede Web-Sitzung eine Belastung von etwa 2,4 Kilobyte pro Sekunde darstellt. Die endgültige Belastung des Netzwerks beträgt etwa 16,5–17 kbps. Aus diesem Grund findet dann eine längere Netzwerküberbelegung statt, wenn das System nicht im Stande ist, über wesentliche Zeiträume mehr als zwei zusätzliche Kanäle pro Sektor zur Verfügung zu stellen. Eine sofortige Überbelegung ist gut möglich, selbst wenn zahlreiche zusätzliche Kanäle verfügbar sind. 11 zeigt einen Zustandsautomaten zur Erzeugung von Webähnlichem Verkehr.
12(A)–(B) zeigt die Simulationsergebnisse der durchschnittlichen Zugriffsverzögerung (pro Paket) in Abhängigkeit von der Anzahl verfügbarer zusätzlicher Kanäle. Mit den vorstehend beschriebenen Verkehrsmodellen wird die maximale Systemkapazität mit zwei zusätzlichen Kanälen mit 8 kbps erreicht. Somit wächst die durchschnittliche Verzögerung in der Warteschlange signifikant für eine Anzahl zusätzlicher Kanäle kleiner als drei. 12(B) stellt eine vergrößerte Ansicht der Verzögerung in 12(A) für die Anzahl zusätzlicher Kanäle im Bereich 3 bis 14 dar. Die AFS-Strategie stellt eine Verbesserung der durchschnittlichen Verzögerung bereit, die ein Benutzer in einem Sektor mit hoher Belastung erlebt.
13 zeigt die Simulationsergebnisse für die kumulative Verteilungsfunktion (CDF) der Zugriffsverzögerung. Diese Kurven entsprechen den Fällen, in denen die maximale Anzahl verfügbarer zusätzlicher Kanäle gleich drei ist. Die AFS-Strategie verbessert nicht nur die durchschnittliche Verzögerung, sondern mildert auch die meisten Fälle größerer Verzögerungen pro Paket. Dies ergibt sich eindeutig aus dem Vergleich der Verteilungsenden in 13.
14(A)–(B) zeigen die Simulationsergebnisse für Zeitverteilungen bei Abschlussverzögerungen in drei zusätzlichen Kanälen ohne Strategie für eine faire Verteilung bzw. mit der AFS-Strategie. 15(A)–(B) zeigen die Simulationsergebnisse für Zeitverteilungen bei Abschlussverzögerungen in zwei zusätzlichen Kanälen ohne Strategie für eine faire Verteilung bzw. mit der AFS-Strategie. Die AFS-Verteilungen sind dank der Fähigkeit der Strategie, ein Belegen zu verhindern, durch eine signifikant geringere Anzahl Stauereignisse gekennzeichnet. Diese Wirkung ist unter hoher Belastung, wie in 15(A)–(B) dargestellt, besonders ausgeprägt.
16 zeigt die Simulationsergebnisse für die Anzahl Blockierereignisse pro Paketeingang. Die meisten Blockierereignisse führen zu weiteren Handshakes bei erneuten Anforderungen zwischen dem Knoten und dem BRM. Aus diesem Grund kann die Anwendung der AFS-Strategie zu Einsparungen in Höhe von mehr als der Hälfte der Nachrichten zwischen der IWF oder dem Mobiltelefon und dem Zellort führen, insbesondere dann, wenn der Zellort schwer belastet ist, sodass nur zwei oder drei zusätzliche Kanäle für Datenbenutzer mit Hochgeschwindigkeitszugriff zur Verfügung stehen.
Wie anhand dieser Simulationsergebnisse gezeigt, verbessert die AFS-Strategie die Leistung bei Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen vom Gesichtspunkt des Benutzers (kürzere Verzögerungen) und der Infrastruktur (weniger Nachrichten zwischen IWF und Zellort) aus gesehen erheblich. Erwartungsgemäß zeigt diese Strategie ihren Wert in erster Linie unter hohen Belastungsbedingungen (d. h. hoher Anzahl Benutzer und/oder geringe Anzahl zuteilbarer zusätzlicher Kanäle). Eine Senkung der Reverse-Link-Übertragungen spart wertvolle HF-Ressourcen ein.
Anfangs erwarten zahlreiche Kunden möglicherweise, dass Hochgeschwindigkeitsdatendienste HF-Ressourcen nutzen, die nicht von Sprachdiensten genutzt werden. Unter solchen Umständen ist die Erwartung, dass nur zwei oder drei zusätzliche Kanäle für fünf oder mehr Datenbenutzer in einem Sektor über wesentliche Zeiträume zur Verfügung stehen, durchaus realistisch. Die vorstehend dargelegten Simulationsergebnisse zeigen, dass die AFS-Strategie unter diesen Bedingungen die durchschnittliche Verzögerung eines IP-Pakets um ca. 8 Minuten (die Wirkung eines TCP-Timeouts wurde nicht berücksichtigt) und die Nachrichtenvermittlung um 55 % reduzieren kann.
In alternativen Implementierungen, bei denen mehr HF- Ressourcen ausschließlich für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung zur Verfügung stehen, kann die Anzahl Benutzer pro Träger pro Sektor wahrscheinlich wesentlich zunehmen. Aus diesem Grund treten bei der hohen Anzahl verfügbarer zusätzlicher Kanäle hohe Belastungsbedingungen auf. Die AFS-Strategie sieht vermutlich auch unter diesen Bedingungen ähnliche Leistungsverbesserungen vor.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar in Zusammenhang mit CDMA-basierten zellularen Systemen beschrieben, die dem IS-95B-Standard entsprechen, die vorliegende Erfindung kann aber auch in Zusammenhang mit anderen CDMA-basierten zellularen Systemen implementiert werden, die anderen Standards entsprechen, sowie mit zellularen Systemen, die auf anderen Strategien als CDMA basieren, wie TDMA, wobei Kanäle zeitdefiniert sind, FDMA, wobei die Kanäle frequenzdefiniert sind, und Hybridstrategien mit wenigstens zwei von CDMA, TDMA und FDMA.
Ferner ist offensichtlich, dass der Fachmann verschiedene Änderungen an den Einzelheiten, Materialien und Anordnungen der Teile, die hier als Erklärung der Art der Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurden, vornehmen kann, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen ausgedrückt ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Zuweisung zusätzlicher Bandbreite für Burst-Übertragungen in einem zellularen Telekommunikationssystem, das Netzknoten und Benutzer umfasst, wobei die Ressourcen für die Übertragung mindestens einem Benutzer zugewiesen wurden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Empfangen (204) einer ersten Anforderung für die Zuweisung zusätzlicher Bandbreite für einen Benutzer und Bestimmen (204), ob diese erste Anforderung gewährt oder zurückgewiesen werden soll, und (b) Empfangen (204) einer anschließenden erneuten Anforderung für die Zuweisung zusätzlicher Bandbreite, nachdem eine vorherige Anforderung zurückgewiesen wurde, und Bestimmen (204), ob diese erneute Anforderung gewährt oder zurückgewiesen werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zurückweisung der ersten Anforderung Anweisungen erteilt (204) werden, nach einer Wartezeit (Back-off Time) eine erneute Anforderung zu senden bei einer Zurückweisung der anschließenden erneuten Anforderung Anweisungen erteilt (204) werden, nach einer Wartezeit erneut eine erneute Anforderung zu senden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Empfangens (204) einer Weiterführungsanforderung für die erneute Zuweisung zusätzlicher Bandbreite für einen laufenden Burst und Bestimmen (204), ob diese erneute Weiterführungsanforderung gewährt oder zurückgewiesen werden soll, derart, dass bei einer Zurückweisung der Weiterführungsanforderung Anweisungen erteilt (204) werden, nach einer Wartezeit eine erneute Anforderung zu senden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Weiterführungsanforderung zurückgewiesen (204) wird, sofern die Anzahl der Weiterführungen des entsprechenden laufenden Bursts einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Wartezeiten für Weiterführungsanforderungen eine Funktion der Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei: die Wartezeiten T_ERNEUT für zurückgewiesene Weiterführungsanforderungen gegeben sind durch: T_ERNEUT = Zufall [2^(N–1) T_{ERNEUT_KLEIN}, 2^(N–1)T_{ERNEUT_GROSS];} Zufall ist eine Funktion, die zufällig einen von zwei Werten auswählt; T_{ERNEUT_KLEIN} ist ein Wert eines Parameters; T_{ERNEUT_GROSS} ist ein Wert eines Parameters größer als T_{ERNEUT_KLEIN}; N = Runden_auf (Block_Zähler/Wartezeit_Schwelle); Runden_auf ist eine Funktion, die zur nächsthöheren ganzen Zahl aufrundet; Block_Zähler ist die Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen und Wartezeit_Schwelle ist ein Wert eines Parameters.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Gewährung von Weiterführungsanforderungen Vorrang vor der Gewährung von erneuten Anforderungen hat.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zusätzliche Bandbreite für erneute Zuweisungen als Funktion der Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zellulare Telekommunikationssystem ein CDMA-System ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Bandbreite jedem Benutzer von jeweils nur einem Zellort (106) (Cell Site) zugewiesen werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Bandbreite für entweder eine Forward-Link-Verbindung oder eine Reverse-Link-Verbindung genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten Anforderungen asynchron verarbeitet und gewährt werden, solange ausreichende Ressourcen zur Verfügung stehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erneuten Anforderungen asynchron verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede gewährte Anforderung für einen Burst mit einer Dauer von nicht mehr als einer maximalen Burst-Dauer gilt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erneuten Anforderungen bei Epoch Times synchron verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei Bursts, die als Reaktion auf erste Anforderungen gewährt werden, zu den Epoch Times ablaufen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Wartezeiten mit den Epoch Times zusammenfallen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erneuten Anforderungen zu den Epoch Times verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wartezeiten eine Funktion der Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen sind.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Wartezeiten auf einer binären Warte-Exponentialfunktion beruhen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei: die Wartezeiten T_ERNEUT für zurückgewiesene erste und erneute Anforderungen gegeben sind durch: T_ERNEUT = Zufall [T_ENDE, T_ENDE + 2^(N–1) T_{ERNEUT_KLEIN}]; Zufall ist eine Funktion, die zufällig einen von zwei Werten auswählt; T_ENDE der nächste Zeitpunkt ist, an dem ein laufender Burst planmäßig endet; T_{ERNEUT_KLEIN} ist ein Wert eines Parameters; N = Runden_auf (Block_Zähler/Wartezeit_Schwelle); Runden_auf ist eine Funktion, die zur nächsthöheren ganzen Zahl aufrundet; Block_Zähler ist die Anzahl kürzlich zurückgewiesener Anforderungen und Wartezeit_Schwelle ist ein Wert eines Parameters.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erneuten Anforderungen zeitgleich mit den ersten Anforderungen verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Empfangens (204) einer Weiterführungsanforderung für die erneute Zuweisung zusätzlicher Bandbreite für einen laufenden Burst und Bestimmen (204), ob diese erneute Weiterführungsanforderung gewährt oder zurückgewiesen werden soll, derart, dass bei einer Zurückweisung der Weiterführungsanforderung Anweisungen erteilt (204) werden, nach einer Wartezeit eine erneute Anforderung zu senden, wobei eine Weiterführungsanforderung zurückgewiesen wird, sofern die Anzahl der Weiterführungen des entsprechenden laufenden Bursts einen Schwellenwert überschreitet; die Gewährung von Weiterführungsanforderungen Vorrang vor der Gewährung von erneuten Anforderungen hat; die ersten Anforderungen asynchron verarbeitet und gewährt werden, solange ausreichende Ressourcen zur Verfügung stehen; die erneuten Anforderungen und die Weiterführungsanforderungen asynchron zu Epoch Times verarbeitet werden; Bursts, die als Reaktion auf erste Anforderungen gewährt werden, zu den Epoch Times ablaufen; die Wartezeiten mit den Epoch Times zusammenfallen und die erneuten Anforderungen und die Weiterführungsanforderungen zu den Epoch Times verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Bandbreite einen oder mehrere Zusatzkanäle darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Bandbreite einen Kanal mit veränderlicher Bandbreite darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wartezeiten und Burst-Dauern Funktionen von Servicequalitätparametern des anfragenden Benutzers sind.
Vorrichtung (204) für ein zellulares Telekommunikationssystem, einschließlich Mitteln, die zur Zuweisung zusätzlicher Bandbreite mittels Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Vorrichtung ein Zellort (106) des zellularen Telekommunikationssystems ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Vorrichtung eine Mobilvermittlungsstelle (104) des zellularen Telekommunikationssystems ist.