DE10031539C2 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung einer Sende-/Empfangseinrichtung durch Auswertung durchgeleiteter Signalisierung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steue­ rung der Betriebsparameter einer Sende-/Empfangseinrichtung in einem Kommunikationssystem in Abhängigkeit von den Parame­ tern mindestens einer Kommunikationsverbindung zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung und mindestens einem Endgerät, wo­ bei eine Zuweisungseinrichtung der Sende-/Empfangseinrichtung die für die Kommunikationsverbindung benötigten Übertragungs­ kapazitäten in Abhängigkeit von einer durch die Sende-/Emp­ fangseinrichtung weitergeleiteten Signalisierung zwischen dem Endgerät und der Zuweisungseinrichtung zuweist.

Es ist somit eine von der Sende-/Empfangseinrichtung separate Einrichtung vorgesehen, die Übertragungskapazitäten für die Kommunikationsverbindung zu einem Endgerät zuweist, wobei hierfür eine Signalisierung von und zu dem entsprechenden Endgerät erfolgt. Bei bislang aus dem Stand der Technik be­ kannten Kommunikationssystemen ist vorgesehen, dass diese Si­ gnalisierung in transparenter Form durch die Sende-/Empfangs­ einrichtung zwischen dem Endgerät und der Zuweisungseinrich­ tung weitergeleitet wird. Die Zuweisungseinrichtung wertet neben den Signalisierungsdaten auch Messdaten über die Kommu­ nikationsverbindung zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung und dem Endgerät aus und liefert der Sende-/Empfangseinrich­ tung ihrerseits Signalisierungsdaten, einerseits über die Zuweisung von Übertragungskapazitäten für eine bestimmte Kommunikationsverbindung zu einem Endgerät, andererseits über notwendige Anpassungen der Betriebsparameter der Sende-/Emp­ fangseinrichtung wie beispielsweise zur Regelung der Sende­ leistung (Power Control) oder die Ansteuerung von Smart An­ tennas bei bestimmten Funk-Kommunikationssystemen. Es ist somit ein erheblicher Aufwand an Signalisierung von und zu der Zuweisungseinrichtung und von Datenverarbeitungsleistung in der Zuweisungseinrichtung notwendig, der die Leistungs­ fähigkeit des Kommunikationssystems unnötig einschränkt.

Bekannte Kommunikationssysteme sind insbesondere Festnetz- Kommunikationssysteme oder Funk-Kommunikationssysteme. Es gibt in diesen Kommunikationssystemen zwei grundsätzliche Verfahren zur Übertragung von Daten: leitungsvermittelte Ver­ fahren und paketvermittelte Verfahren.

Bei paketvermittelten Verfahren kann ein physikalischer Kanal durch mehrere Verbindungen genutzt werden. Die zu übertrage­ nen Daten werden nacheinander in Form von Paketen über den entsprechenden physikalischen Kanal übertragen. Die Abfolge der Datenpakete unterschiedlicher Endgeräte und die Zahl der einem bestimmten Endgerät aktuell zugeordneten Datenpakete auf dem physikalischen Kanal ergibt sich weitgehend zufällig, lediglich am aktuellen Übertragungsbedarf für die entspre­ chende Kommunikationsverbindung orientiert. Beispiele für solche paketvermittelten Verfahren sind ATM in Festnetz-Kom­ munikationssystemen und GPRS oder EDGE in Funk-Kommunikati­ onssystemen nach dem GSM-Standard und mit einem TDMA-Übertra­ gungsverfahren, die bei Trägerfrequenzen von 900, 1800 oder 1900 MHz betrieben werden. Ein weiteres Beispiel sind zukünf­ tige Funk-Kommunikationssysteme wie UMTS, welches auf einem CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren basiert und Träger­ frequenzen im Bereich von ca. 2000 MHz nutzt. UMTS ist spezi­ ell dafür ausgelegt, dem Teilnehmer eine große Bandbreite an unterschiedlichen Datenübertragungsdiensten verschiedenster Datenraten anzubieten. Insbesondere ist ein hohes Datenauf­ kommen durch die sich immer weiter verbreitenden Multimedia- Anwendungen zu erwarten.

Die vorliegende Erfindung kann grundsätzlich bei jeder Art der vorgenannten Kommunikationssysteme Anwendung finden.

Aus der DE 43 29 010 A1 ist ein Funksystem, insbesondere ein Mobilfunksytem, mit Funkschnittstelle mit veränderbaren Parametern bekannt, bei dem die Parameter von einer Funkfeststa­ tion aufgrund von einer angeforderten Übertragungskapazität einer entfernten Funkstation hinsichtlich einer geringen Bele­ gung freier Übertragungskapazitäten berechnet werden.

Aus der DE 198 43 982 A1 ist ein Verfahren zur Kanalzuweisung in einem Funk-Kommunikationssystem bekannt, bei dem von einer Funkstation in einem Signalisierungskanal Übertragungskanäle angefordert und zusätzliche Informationen über gemessene Übertragungsbedingungen der Funkschnittstelle signalisiert werden, und die zusätzlichen Informationen von einer Basis­ station für eine Steuerung einer Sendeleistung für einen wei­ teren Signalisierungskanal zur Zuweisung der Übertragungska­ näle berücksichtigt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah­ ren zur Steuerung der Betriebsparameter einer Sende-/Emp­ fangseinrichtung in einem Kommunikationssystem bereitzu­ stellen, das mit einem möglichst geringen Signalisierungsauf­ wand innerhalb des Kommunikationssystems und mit einem mög­ lichst geringen Datenverarbeitungsaufwand in der Zuweisungs­ einrichtung auskommt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Verfahrens nach Patentanspruch 1 sowie des Kommunikationssystems nach Patentanspruch 6. Es ist dabei vorgesehen, dass die Sende- /Empfangseinrichtung eine zumindest teilweise Auswertung der Signalisierung zwischen dem Endgerät und der Zuweisungsein­ richtung durchführt und in Abhängigkeit von deren Ergebnis eine Steuerung zumindest eines Teils der Betriebsparameter der Sende-/Empfangseinrichtung durchführt.

Erfindungsgemäß werden somit die Signalisierungsdaten nicht lediglich transparent durch die Sende-/Empfangseinrichtung weitergeleitet, sondern die Sende-/Empfangseinrichtung wertet diese aktiv aus und erhält damit selbst notwendige Kenntnisse über das auf der Kommunikationsverbindung aktive Endgerät, um eine entsprechende Anpassung bzw. Optimierung der Betriebspa­ rameter wie beispielsweise Regelung der Sendeleistung (Power Control) der Sende-/Empfangseinrichtung oder Ansteuerung von Smart Antennas vornehmen zu können. Damit ist die Ausführung dieser Aufgaben durch die Zuweisungseinrichtung und die damit verbundene Signalisierung zwischen der Zuweisungseinrichtung und der Sende-/Empfangseinrichtung entbehrlich, wodurch der Datenverarbeitungsaufwand in der Zuweisungseinrichtung und der Signalisierungsaufwand zwischen der Zuweisungseinrichtung und der Sende-/Empfangseinrichtung erheblich verringert wird.

Bevorzugt wird vorgesehen, dass die Sende-/Empfangseinrich­ tung eine Auswertung von Messdaten der Parameter der Kommuni­ kationsverbindung und von Identifikationsdaten der Endgeräte in der Signalisierung zwischen dem Endgerät und der Zuwei­ sungseinrichtung durchführt. Damit kann die Sende-/Empfangs­ einrichtung eine eindeutige Korrelation zwischen den Messdaten und den Signalisierungsdaten herstellen, somit für jedes Endgerät eindeutig die Parameter der Kommunikationsverbindung ermitteln und gegebenenfalls eine Anpassung bzw. Optimierung der Betriebsparameter der Sende-/Empfangseinrichtung durch­ führen. Es ist außerdem in diesem Fall nicht eine komplette Auswertung der Signalisierung zwischen dem Endgerät und der Zuweisungseinrichtung erforderlich, sondern diese kann auf die Auswertung der dort enthaltenen Identifikationsdaten be­ schränkt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gerade in solchen Fällen bevorzugt Anwendung finden, in denen auf einem physikalischen Übertragungskanal Daten mehrerer Kommunikationsverbindungen für je ein Endgerät übertragen werden. Hier würde die Sende- /Empfangseinrichtung sonst keine Kenntnis über die Zuordnung der übertragenen Daten zu einer konkreten Kommunikationsver­ bindung und damit zu einem konkreten Endgerät besitzen und wäre damit zur Optimierung dieser Kommunikationsverbindung wie bisher auf Anweisungen durch die Signalisierung der Zu­ weisungseinrichtung angewiesen.

Speziell können diese Fälle so ausgestaltet sein, dass Daten von Kommunikationsverbindungen mit einem Paketdatenübertra­ gungsverfahren auf einem gemeinsamen physikalischen Kanal übertragen werden. Gerade in diesen bislang problematischen Fällen kann nun die Sende-/Empfangseinrichtung eine eindeu­ tige Kenntnis über die gerade aktiven Endgeräte erhalten.

Für den Fall, dass Daten mehrerer Kommunikationsverbindungen mit reduzierter Datenrate wie z. B. Half Rate Codec-Verbindun­ gen auf einem gemeinsamen physikalischen Kanal übertragen werden, ist eine Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt erforderlich, da hier die Kenntnis über die Daten­ zuordnung in der Sende-/Empfangseinrichtung bereits nach dem Stand der Technik vorliegt. Eine Anwendung der Erfindung auch für diese Fälle ist jedoch nicht grundsätzlich ausgeschlos­ sen.

Die Erfindung umfasst außerdem ein Kommunikationssystem mit mindestens einer Sende-/Empfangseinrichtung, mindestens einer mit dieser Sende-/Empfangseinrichtung verbundenen Zuweisungs­ einrichtung zur Zuweisung von Übertragungskapazitäten und Endgeräten. Die Sende-/Empfangseinrichtung besitzt eine Ein­ richtung zur Weiterleitung von Signalisierungs- und Kommuni­ kationsdaten zwischen der Zuweisungseinrichtung und den End­ geräten sowie eine Einrichtung zur Erfassung von Messdaten über Kommunikationsverbindungen zwischen der Sende-/Empfangs­ einrichtung und den Endgeräten. Erfindungsgemäß ist nun vor­ gesehen, dass die Sende-/Empfangseinrichtung zusätzlich eine mit der Einrichtung zur Weiterleitung verbundene Einrichtung zur Auswertung der Signalisierungsdaten aufweist, so dass eine Auswertung der Signalisierung ermöglicht wird.

Das Kommunikationssystem kann entweder als Festnetz-Kommuni­ kationssystem oder als Funk-Kommunikationssystem ausgebildet sein. Insbesondere kann es als GSM-Funk-Kommunikationssystem ausgebildet ist und Einrichtungen zur Übertragung von Paket­ daten nach dem GPRS-Übertragungsverfahren aufweisen.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel wir nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 für eine Anwendung der Erfindung im Rahmen des Paketdatenübertragungsverfahrens GPRS nach dem GSM-Stan­ dard erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Schematischer Aufbau eines GSM-Kommunikations­ systems mit GPRS-Einrichtungen

Fig. 2: Schematische Darstellung eines RLC/MAC-Datenblocks für eine Datenübertragung in Abwärtsrichtung

In Fig. 1 ist ein Mobilfunksystem als Beispiel für ein Funk- Kommunikationssystem dargestellt, das hier speziell für eine Paketdatenübertragung nach dem GPRS-Verfahren im GSM-Standard ausgebildet sei. Das Mobilfunksystem weist eine Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC auf (in Fig. 1 davon nur eine dargestellt und die Verbindung zu weitern durch eine gestri­ chelte Linie angedeutet), die miteinander verbunden sind und von denen zumindest eine einen Zugang zu weiteren Kommunika­ tionsnetzen wie beispielsweise einem Festnetz PSTN bildet.

Außerdem sind die Mobilvermittlungsstellen MSC mit Einrich­ tungen BSC (Base Station Controller) zur Ansteuerung von Sende-/Empfangseinrichtungen BS (Basisstation) und zur Zuwei­ sung von Ressourcen im Mobilfunksystem verbunden, an die ver­ schiedene Basisstationen BS angebunden sind. Die Schnitt­ stelle zwischen Basisstation BS und BSC wird als Abis- Schnittstelle bezeichnet. Über diese Schnittstelle müssen alle Signalisierungen zwischen der Basisstation BS und der BSC bzw. weiterer in der BSC enthaltenen Einrichtungen lau­ fen. Die BSC enthält dabei für das Paketdatenübertragungsver­ fahren GPRS eine spezielle Zuweisungseinrichtung PCU (Packet Control Unit), die die Zuweisung von Übertragungskapazitäten für Paketdaten auf einem bestimmten physikalischen Kanal für eine bestimmte Kommunikationsverbindung, d. h. für ein be­ stimmtes Endgerät MS (Mobile Station) durchführt. Dieser phy­ sikalische Kanal ist als Verkehrskanal PDTCH (Paket Data Traffic Channel) ausgebildet.

Um diese Zuweisung zu ermöglichen, werden in den Datenpake­ ten, die auf dem Verkehrskanal PDTCH übertragen werden, die Identifikationsdaten USF (Uplink State Flag) für die Steue­ rung der Aufwärtsrichtung (Uplink) von dem Endgerät MS zur Basisstation BS und TFI (Temporary Flow Identifier) für die Zuordnung der Datenpakete zu einem Endgerät MS eingefügt. Hierzu wird auch auf die Darstellung in Fig. 2 verwiesen, die ein in der Abwärtsrichtung übertragenes Datenpaket zeigt. Diese Identifikationsdaten zeigen somit an, welchem Endgerät MS und damit welcher Kommunikationsverbindung ein bestimmtes Datenpaket zugeordnet ist.

Die Identifikationsdaten USF und TFI werden von der Zuwei­ sungseinrichtung PCU einer bestimmten Kommunikationsverbin­ dung bzw. einem bestimmten Endgerät MS zugewiesen. In der Ab­ wärtsrichtung werden die Identifikationsdaten TFI und USF von der PCU in die entsprechenden Datenpakete eingefügt, die dann über eine Weiterleitungseinrichtung (in Fig. 1 vereinfacht als Signalling/Data Routing Unit dargestellt) in der Basis­ station BS an das Endgerät MS weitergeleitet werden. Dabei dienen in der Abwärtsrichtung die Identifikationsdaten TFI zur Identifizierung des Endgeräts MS, für das die in der Ab­ wärtsrichtung gesendeten Daten bestimmt sind und die Identi­ fikationsdaten USF, die ebenfalls in dem in Abwärtsrichtung gesendeten Datenpaket enthalten sind, zur Signalisierung, welches Endgerät MS als nächstes Datenpakete in der Auf­ wärtsrichtung senden darf. In der Aufwärtsrichtung (Uplink) werden die Identifikationsdaten TFI von einer entsprechenden Einrichtung (in Fig. 1 vereinfacht als Signalling Unit dar­ gestellt) im Endgerät MS in die Datenpakete eingefügt und die Datenpakete an die Basisstation BS gesandt, die diese an die BSC und damit an die Zuweisungseinrichtung PCU weiterleitet. In der Aufwärtsrichtung sind keine USF-Identifikationsdaten in den Datenpaketen enthalten, da diese hier nicht benötigt werden.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Datenblock (RLC/MAC block), der auf dem Verkehrskanal PDTCH in Abwärtsrichtung übertragen werden soll. Er enthält einen Signalisierungsbereich MAC hea­ der/RLC header, in dem die Identifikationsdaten TFI für die aktuelle Abwärtsverbindung und USF für die anschließende Auf­ wärtsverbindung enthalten sind. An diesen Signalisierungsbe­ reich MAC header/RLC header schließt sich ein Nutzdatenbe­ reich (RLC data unit) an, gefolgt von einem Enddatenbereich (spare).

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun durch die Basis­ stationen BS, die die Sende-/Empfangseinrichtung des Kommunikationssystems darstellen, nicht nur die Signalisierungsdaten MAC header/RLC header transparent weitergeleitet, sondern es ist zusätzlich eine Einrichtung vorgesehen, die die seitens der Zuweisungseinrichtung PLC definierte Signalisierung MAC header/RLC header auswertet und in Fig. 1 vereinfacht als Signalling Evaluation Unit bezeichnet wurde. Es kann dabei bereits ausreichen, wenn die Basisstation BS lediglich die Identifikationsdaten USF und TFI aus der Signalisierung MAC header/RLC header auswertet, eine Auswertung der gesamten Si­ gnalisierung muss daher nicht erfolgen.

Durch eine solche Auswertung der Signalisierung MAC hea­ der/RLC header bekommt die Basisstation BS die Kenntnis, wel­ che Datenpakete, die in der Aufwärtsrichtung oder Abwärts­ richtung übertragen werden, zu welcher Kommunikationsver­ bindung gehören bzw. welchem Endgerät MS zugeordnet sind. Gleichzeitig erfasst die Basisstation BS Messdaten über die einzelnen Kommunikationsverbindungen auf dem Verkehrskanal PDTCH, insbesondere über bestimmte Parameter der Kommunikati­ onsverbindung wie Empfangsleistung, Datenqualität etc. Dies erfolgt über eine entsprechende Einrichtung in der Basissta­ tion BS, die in Fig. 1 vereinfacht als Measurement Unit be­ zeichnet wurde.

Durch die erfindungsgemäß vorhandene Kenntnis der Zuordnung der Datenpakete zu einer bestimmten Kommunikationsverbindung kann nun die Basisstation BS selbst eine Steuerung ihrer ei­ genen Betriebsparameter wie Sendeleistung oder Ansteuerung von Smart Antennas vornehmen, um die Kommunikationsverbindun­ gen zu den einzelnen Endgeräten MS zu optimieren. Wäre dies nicht der Fall, so müsste wie bislang üblich die Basisstation BS sowohl die Messdaten zusätzlich zur Signalisierung an die Zuweisungseinrichtung PCU weiterleiten und von dieser an­ schließend weitere Signalisierungsdaten zur Steuerung ihrer Betriebsparameter erhalten, was den Datentransfer über die Abis-Schnittstelle und den Datenverarbeitungsaufwand in der Zuweisungseinrichtung PCU unnötig erhöht. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung auf einfache Weise behoben.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung der Betriebsparameter einer Sende- /Empfangseinrichtung (BS) in einem Kommunikationssystem in Abhängigkeit von Parametern mindestens einer Kommunikations­ verbindung zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung (BS) und mindestens einem Endgerät (MS),
wobei eine der Sende-/Empfangseinrichtung (BS) zugeordnete Zuweisungseinrichtung (BSC, PCU) die für die Kommunikations­ verbindung benötigten Übertragungskapazitäten in Abhängigkeit von einer durch die Sende-/Empfangseinrichtung (BS) weiterge­ leiteten Signalisierung (MAC header, RLC header) zwischen dem Endgerät (MS) und der Zuweisungseinrichtung (BSC, PCU) zu­ weist,
dadurch gekennzeichnet, dass
Daten der Kommunikationsverbindung gemäß einem Paketdaten­ übertragungsverfahren auf einem von mehreren Kommunikations­ verbindungen gemeinsam genutzten physikalischen Übertragungs­ kanal (PDTCH) übertragen werden,
die Sende-/Empfangseinrichtung (BS) eine zumindest teilweise Auswertung der Signalisierung (MAC header, RLC header) zwi­ schen dem Endgerät (MS) und der Zuweisungseinrichtung (BSC, PCU) durchführt, und
in Abhängigkeit von deren Ergebnis eine kommunikationsverbin­ dungsspezifische Steuerung zumindest eines Teils der Be­ triebsparameter der Sende-/Empfangseinrichtung (BS) durch­ führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangseinrichtung (BS) eine Auswertung von Messdaten der Parameter der Kommunikationsverbindung und von Identifikationsdaten (USF, TFI) der Endgeräte (MS) in der Si­ gnalisierung (MAC header, RLC header) zwischen dem Endgerät (MS) und der Zuweisungseinrichtung (BSC, PCU) durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsverbindung in einem Festnetz-Kommuni­ kationssystem aufgebaut wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsverbindung in einem Funk-Kommunikati­ onssystem aufgebaut wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Daten von Kommunikationsverbindungen nach dem Paketda­ tenübertragungsverfahren GPRS nach dem GSM-Standard übertra­ gen werden und die Sende-/Empfangseinrichtung (BS) neben Messdaten der Parameter der Kommunikationsverbindungen die Identifikationsdaten Uplink State Flag (USF) und Temporary Flow Identifier (TFI) der Signalisierung (MAC header, RLC header) zwischen der Zuweisungseinheit (BSC, TFI) und dem End­ gerät (MS) auswertet.

6. Kommunikationssystem mit mindestens einer Sende- /Empfangseinrichtung (BS), mindestens einer mit dieser Sende- /Empfangseinrichtung (BS) verbundenen Zuweisungseinrichtung (BSC, PCU) zur Zuweisung von Übertragungskapazitäten zu Kommu­ nikationsverbindungen und Endgeräten (MS), wobei die Sende- /Empfangseinrichtung (BS) eine Einrichtung zur Weiterleitung von Signalisierungs- und Kommunikationsdaten (Signalling/Data Routing Unit) zwischen der Zuweisungseinrichtung (BSC, PCU) und den Endgeräten (MS) sowie eine Einrichtung zur Erfassung von Messdaten (Measurement Unit) über Kommunikationsverbin­ dungen zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung (BS) und den Endgeräten (MS) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangseinrichtung (BS) zusätzlich eine mit der Einrichtung zur Weiterleitung (Signalling/Data Routing Unit) verbundene Einrichtung zur Auswertung der Signalisie­ rungsdaten (Signalling Evaluation Unit) aufweist, und die Sende-/Empfangseinrichtung (BS) in Abhängigkeit von dem Er­ gebnis der Auswertung eine kommunikationsverbindungsspezifi­ sche Steuerung zumindest eines Teils der Betriebsparameter der Sende-/Empfangseinrichtung (BS) durchführt, wobei die Da­ ten der Kommunikationsverbindungen gemäß einem Paketdaten­ übertragungsverfahren auf einem gemeinsam genutzten physika­ lischen Kanal (PDTCH) übertragen werden.

7. Kommunikationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem als Festnetz-Kommunikationssy­ stem ausgebildet ist.

8. Kommunikationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem als Funk-Kommunikationssystem ausgebildet ist.

9. Kommunikationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem als GSM-Funk-Kommunikationssy­ stem ausgebildet ist und Einrichtungen zur Übertragung von Paketdaten (PCU) nach dem GPRS-Übertragungsverfahren auf­ weist.