DE10052931A1

DE10052931A1 - Verbesserungen in einem Funk-Kommunikationssystem

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Publication number: DE10052931A1
Application number: DE2000152931
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-08

Abstract

Erfindungsgemäß werden auf einer Schnittstelle (Iub) zwischen Netzwerkeinrichtungen (NodeB, BSC/RNC) eines ersten Funk-Kommunikationssystems (UTRA) Daten eines Formats (TRAU/PCU-Frames) eines zweiten Funk-Kommunikationssystems (GSM) übertragen.

Description

Die Einführung der Mobilfunksysteme der 3. Generation (3G), beispielsweise UMTS, wurde insbesondere durch den Wunsch nach höheren Datenraten und neuen Diensten höherer Qualität (QoS, Quality of Service; nun definierte Qualitätsklassen mit ga rantiertem maximalem oder durchschnittlichem Datendurchsatz, garantierter minimaler Übertragungsverzögerung (Delay) etc. statt 'best effort') motiviert.

Diese Ziele versucht man derzeit durch einen

- Ersatz bzw. eine neuartige Struktur des BSS (Base Station System, bestehend in der 2G-Welt aus BTS, Base Tranceiver Station und BSC, Base Station Controller, vgl. Bild 1) er setzt durch das (UT)RAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network, bestehend aus NodeB und RNC, Radio Network Con troller), mit neuer, innovativer
- Luftschnittstelle (UMTS FDD, UMTS TDD_HighChiprate oder UMTS TDD_LowChiprate, letzteres auch als TD-SCDMA bezeichnet) und schließlich mit einem
- 3G CN (Core Network)

zu erreichen (vgl.

Bild

2).

Da diese Änderungen die gesamte Infrastruktur eines Netzbe treibers betreffen, ist u. U. ein inkrementeller Ansatz, der in einem ersten Schritt nur einen Teil der o. g. Änderungen durchführt, von Vorteil. So verwendet das von der CATT (China Academy of Telecommunication Technology) und Siemens gemein sam entwickelte System TD-SCDMA@GSM zwar zum einen die inno vative Funkschnittstelle TD-SCDMA (deshalb TD-SCDMA@GSM), stützt sich aber ansonsten auf die existierende GSM-Infra struktur (deshalb TD-SCDMA@GSM) ab (vgl. Bild 3).

Die im folgenden beschriebenen Ideen sind jedoch darüber hin aus für jede hybride 2G/3G-Kombination anwendbar; so könnte ein erfolgreiches TD-SCDMA@GSM-Produkt der Anstoss für die Entwicklung eines TDD_HighChiprate@GSM-Systems, eines FDD@GSM-Sy stems (letztere zur möglichst schnellen Nutzung/Refarming der ausgesprochen teuren UMTS-Frequenzen) oder sogar von 3G-Sy stemen auf IS95 oder D-AMPS-Infrastruktur geben. Genauso ist es denkbar, dass das RAN nicht auf einer klassischer Mobil funkinfrastruktur aufsetzt, sondern sich im CN-Bereich bei spielsweise auf kommerzielle Datennetze abstützt (Stichwort TD-SCDMA@IP). Das Beispiel wird sich jedoch auf die Systeme TD-SCDMA@GSM bzw. TD-SCDMA@UTRA beschränken.

Entscheidend für einen Erfolg eines solchen inkrementellen Ansatzes ist die Existenz einer tragfähigen Migrationsstrate gie, insbesondere die größtmögliche Wiederverwendung/Nutzung der in den ersten Schritten (also basierend auf der 2G-Infra struktur) gemachten Aufwendungen für die Folgeschritte und schließlich für die endgültige Netzkonfiguration. So müssen für eine gewisse Zeit die TD-SCDMA@GSM-Teilnehmerendgeräte (MS) auch in einem TD-SCDMA@UTRA-Netz verwendet werden können (oder umgekehrt, vorteilhaft ist in jedem Fall eine Koexi stenz beider) und sollen die netzseitigen Hardware-Änderungen (insbesondere in der Basisstation BTS bzw. in dem NodeB) auf das absolut Notwendige eingeschränkt sein (vgl. Bild 4).

Es werden zwei unterschiedliche Ansätze vorgeschlagen:

- Betrieb des @UTRA-Teilnehmerendgerätes in einem erweiter ten @GSM-System (vgl. Bild 5) oder
- Betrieb des @GSM-Teilnehmerendgerätes im endgültigen @UTRA-System (mit entsprechender Zusatzfunktionalität, vgl. nochmals Bild 4)

Hier soll eine Ausprägung des 2. Ansatzes beschrieben werden; das System besteht also aus dem endgültigen (3G) NodeB und ist über die standardisierte I_ub-Schnittstelle mit der GERAN (GSM Enhanced Radio Access Network) BSC verbunden (vgl. Bild 2).

Es soll also unter Verwendung der standardisierten I_ub- Schnittstelle insbesondere der Support der @GSM-Teilnehme rendgeräte sichergestellt werden. So können die im 'klassi schen' GSM verwendeten Informationscontainer, also die soge nannten TRAU-Frames für die Übertragung von CS-Daten (Circuit Switched, typischerweise Sprachinformation) bzw. PCU-Frames für die Übertragung von Paketdaten durch das I_ub-Übertra gungsverfahren 'getunnelt' werden, d. h. dass die TRAU- und PCU-Frames in AAL2-Zellen (Sub-ATM-Zellen) ein- und im Ziel- NE wieder ausgepackt werden (im Downlink beispielsweise würde also die GERAN BSC die Daten aus den von der TRAU gelieferten TRAU-Frames aus und in die AAL2-Zellen des I_ub einpacken, während der NodeB aus diesen AAL2-Zellen wieder TRAU-Frames zusammenfügt; diese könnten dann von der @GSM-Software wie gewohnt behandelt werden); LAPD-Signalisierung müsste ent sprechend mittels AAL5-Zellen übertragen werden (vgl. Bilder 6 u. 7).

Der Betrieb der @UTRA-Teilnehmerendgeräte in einem erweiter ten @GSM-System wird als kritisch angesehen, da praktisch keiner der 3G-Services, insbesondere die entsprechende QoS über die veraltete Infrastruktur (z. B. PCM30-basiertes A_bis zwischen BSC und BTS) realisierbar ist.

Das Ein- und Auspacken von TRAU- bzw. PCU-Containern erzeugt zwar nicht unerheblichen, zusätzlichen Delay; die alten Teil nehmerendgeräte (i. e. die TD-SCDMA@GSM-Teilnehmerendgeräte) können dafür aber mit praktisch unveränderter Software sowohl in BTS als auch BSC bedient werden (vgl. Bild 6). Es muss nur erkannt werden, dass ein altes Teilnehmerendgerät zu bedienen ist; im Downlink wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass al les, was die BSC über die 'alten' 2G-Schnittstellen (also A bzw. A_sub und G_b) erreicht, alten Teilnehmerendgeräten zuzu ordnen sein muss. Die BSC baut nun die entsprechenden TRAU- Frames auf, wandelt sie in AAL2-Zellen um und überträgt sie über das I_ub-Interface zur BTS. Dies muss auf geeignete Art und Weise der BTS signalisiert werden; diese entnimmt dem ATM-Strom die zugehörigen AAL2-Zellen und baut aus ihnen wie der TRAU- bzw. PCU-Frames zusammen. Ganz analog wird mit LAPD-Signalisierung verfahren; diese werden von der BSC in AAL5-Zellen ver- und von der BTS entsprechend ausgepackt.

In gleicher Weise kann die Steuerung für die Uplink-Richtung erfolgen.

Im folgenden wird eine weitere Ausprägung des 2. Ansatzes be schrieben.

Auch bei Verwendung der standardisierten I_ub-Schnittstelle gibt es zwei Möglichkeiten, den Support der @GSM-Teilnehmer endgeräte sicherzustellen:

- So können zum einen die im 'klassischen' GSM verwendeten Informationscontainer, also die sogenannten TRAU-Frames für die Übertragung von CS-Daten (Circuit Switched, typi scherweise Sprachinformation) bzw. PCU-Frames für die Übertragung von Paketdaten durch das I_ub-Übertragungsver fahren 'getunnelt' werden, d. h. dass die TRAU- und PCU- Frames in AAL2-Zellen (Sub-ATM-Zellen) ein- und im Ziel- Netzelement wieder ausgepackt werden (im Downlink bei spielsweise würde also die GERAN BSC die Daten aus den von der TRAU gelieferten TRAU-Frames aus und in die AAL2-Zel len des I_ub einpacken, während der NodeB aus diesen AAL2- Zellen wieder TRAU-Frames zusammenfügt; diese könnten dann von der @GSM-Software wie gewohnt behandelt werden); LAPD- Signalisierung müsste entsprechend mittels AAL5-Zellen übertragen werden (vgl. Bilder 6 und 7).
- Zum anderen könnte das I_ub-Interface wie vorgesehen verwen det werden - hierzu ist für Sprache eine Konvertierung RANAP<-<RR in der GERAN-BSC erforderlich, für Paket-Daten eine einfache Umsetzung innerhalb der PCU in das I_ub-For mat. Dieser Ansatz soll hier vorgestellt werden (vgl. Bild 8).

Der Betrieb des @UTRA-Teilnehmerendgerätes in einem erweiter ten @GSM-System wird als kritisch angesehen, da praktisch keiner der 3G-Services, insbesondere die entsprechende QoS über die veraltete Infrastruktur (z. B. PCM30-basiertes A_bis zwischen BSC und BTS) realisierbar ist.

Das Ein- und Auspacken von TRAU- bzw. PCU-Containern erzeugt eine nicht unerhebliche zusätzliche Übertragungsverzögerung, nützt die Vorteile der paketorientierten Übertragung im I_ub in keinster Weise aus und schreibt eine antiquierte Struktur (die TRAU-Rahmen) fest, selbst wenn bei Verwendung fort schrittlicher Codecs es gar keine TRAU mehr gibt.

Dem gegenüber ermöglicht eine Konvertierung RANAP<-<RR früh zeitig eine ausschliessliche Benutzung des I_u(CS)-Interfaces (statt A-) in Richtung CN. Das hat für den Betreiber den ent scheidenden Vorteil, dass er die Codec-Funktionalität ins CN (und d. h. ans festnetzseitige Ende des CN) legen kann (also volle 3G-Funktionalität), sein CN damit auf Basis 16 kbps betreiben kann (statt der im Falle 2G/TRAU beim BSS nötigen 64 kbps). Ein Vergleich dieser beiden Ansätze zeigt Bild 9.

Da für neue Technologien (UMTS FDD, UMTS TDD_HighChiprate oder UMTS TDD_LowChiprate) die alten Codecs (FR, HR, EFR) nicht mehr versorgt werden müssen (statt dessen einheitlich AMR (Adapti ver Multiraten-Codec), kann die o. g. Konvertierung sehr ein fach gehalten werden.

Claims

1. Verfahren zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunikati onssystem, bei dem auf einer Schnittstelle (I_ub) zwischen Netzwerkeinrichtungen (NodeB, BSC/RNC) eines ersten Funk-Kom munikationssystems (UTRA) Daten eines Formats (TRAU/PCU-Fra mes) eines zweiten Funk-Kommunikationssystems (GSM) übertra gen werden.

2. Basisstationssystem eines Funk-Kommunikationssystems zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1.