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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuweisung von Funkressourcen
an Funkstationen eines Funkkommunikationssystems, in dem Nachrichten
zwischen Funkstationen durch Weiterleitung dieser Nachrichten über andere
Funkstationen übertragen
werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Funkeinrichtung zur
Durchführung
des Verfahrens.
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In
Funkkommunikationssystemen werden Nachrichten, wie beispielsweise
Sprachnachrichten, Nachrichten mit Bildinformation, Videoinformation, SMS
(Short Message Service), MMS (Multimedia Messaging Service) oder
anderen Daten, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine
Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Funkstation übertragen.
Bei den Funkstationen kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung
des Funkkommunikationssystems um verschiedenartige teilnehmerseitige
Funkstationen oder netzseitige Funkstationen wie Funkzugangspunkte,
Repeater oder Basisstationen handeln. In einem Mobilfunkkommunikationssystem
handelt es sich bei zumindest einem Teil der teilnehmerseitigen
Funkstationen um mobile Funkstationen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen
Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen,
die in dem für
das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
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Mobilfunkkommunikationssysteme
sind oftmals als zellulare Systeme z.B. nach dem Standard GSM (Global
System for Mobile Communication) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
mit einer Netzinfrastruktur bestehend z.B. aus Basisstationen, Einrichtungen
zur Kontrolle und Steuerung der Basisstationen und weiteren netzseitigen
Einrichtungen ausgebildet.
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Außer diesen
weiträumig
organisierten (supralokalen) zellularen, hierarchischen Funknetzen gibt
es auch drahtlose lokale Netze (WLANs, Wireless Local Area Networks)
mit einem in der Regel räumlich
deutlich stärker
begrenzten Funkabdeckungsbereich. Die von den Funkzugangspunkten (AP:
Access Point) der WLANs abgedeckten Zellen sind mit einem Durchmesser
von bis zu einigen hundert Metern im Vergleich zu üblichen
Mobilfunkzellen klein. Beispiele verschiedener Standards für WLANs sind
HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth und WATM.
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In
der Regel wird für
WLANs der nicht lizenzierte Frequenzbereich um 2,4 GHz genutzt.
Datenübertragungsraten
liegen bei bis zu 11 Mbit/s. Künftige WLANs
können
im 5 GHz Bereich betrieben werden und Datenraten von über 50 Mbit/s
erreichen. Somit stehen den Teilnehmern der WLANs Datenraten zur Verfügung, die
erheblich höher
liegen als diejenigen, die von der dritten Mobilfunkgeneration angeboten werden.
Damit ist für
die Übertragung
von großen Datenmengen,
insbesondere in Verbindung mit Internetzugriffen, der Zugriff auf
WLANs für
hochbitratige Verbindungen vorteilhaft.
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Über die
WLAN Funkzugangspunkte kann eine Anbindung an andere Kommunikationssysteme, so
z.B. an das Internet, erfolgen. Hierzu kommunizieren die teilnehmerseitigen
Funkstationen des WLAN entweder direkt mit einem Funkzugangspunkt
oder bei weiter entfernten Funkstationen über andere Funkstationen, welche
Nachrichten zwischen der teilnehmerseitigen Funkstation und dem
Funkzugangspunkt weiterleiten. Die zur Verfügung stehenden, in der Regel
knappen, Funkressourcen teilen sich die Funkstationen des WLAN bzw.
werden unter den Funkstationen des WLAN aufgeteilt. Erfolgt die
Aufteilung z.B. derart, dass einer ersten Nachrichten weiterleitenden
Funkstation Funkressourcen in großem Umfang zur Verfügung stehen,
während
einer zweiten Nachrichten weiterleitenden Funkstation kaum Funkressourcen
zur Verfügung
stehen, so kann ein Stau bei der Nachrichtenübertragung, eine Überlastung
der zweiten weiterleitenden Funkstation, und schließlich ein
Verlust von Nachrichten resultieren.
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Das
Dokument
EP 0 418 103
A2 beschreibt ein Mobilfunkkommunikationssystem, welches
eine Basisstation, Relays und eine Teilnehmerstation umfasst. Für die Kommunikation
zwischen den Relays und der Teilnehmerstation wird eine erste Funkfrequenz
verwendet, und für
die Kommunikation zwischen den Relays und der Basisstation eine
zweite Funkfrequenz.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Verfahren
zur Zuweisung von Funkressourcen an Funkstationen eines Funkkommunikationssystems,
in dem Nachrichtenübertragungen
zwischen Funkstationen durch Weiterleitung dieser Nachrichten über andere
Funkstationen erfolgt, aufzuzeigen. Weiterhin soll eine Funkeinrichtung
zur Zuweisung von Funkressourcen zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und durch eine Funkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10
gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
dient der Zuweisung von Funkressourcen an Funkstationen eines Funkkommunikationssystems.
In dem Funkkommunikationssystem erfolgen Nachrichtenübertragungen
zwischen Funkstationen durch Weiterleitung dieser Nachrichten über andere
Funkstationen. Es sind verschiedene Klassen von Funkstationen hinsichtlich ihrer
Funktion bei der Nachrichtenübertragung
vorhanden. Eine Funkeinrichtung empfängt von Funkstationen Anforderungsnachrichten
zur Anforderung einer Zuweisung von Funkressourcen für die Versendung
oder Weiterleitung von Nachrichten. Erfindungsgemäß weist
die Funkeinrichtung Funkressourcen an Funkstationen, welche die
Zuweisung von Funkressourcen angefordert haben, zu, und zwar unter
Berücksichtigung
der Klassen dieser Funkstationen. Weiterhin informiert sie durch
mindestens eine Nachricht über
die Zuweisung.
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Zwischen
den Funkstationen des Funkkommunikationssystems können Nachrichten
ausschließlich über Funk übertragen
werden, d.h. ohne Einbeziehung einer Infrastruktur, welche Nachrichten über Leitungen überträgt. Bei
den Funkstationen des Funkkommunikationssystems kann es sich z.B.
um Funkstationen ei nes WLAN handeln, in Form von z.B. teilnehmerseitigen
Funkstationen, Relaisstationen und Funkzugangspunkten. Hei der Funkeinrichtung
kann es sich z.B. um eine Basisstation eines zellularen Funkkommunikationssystems
handeln. Jede Funkstation des Funkkommunikationssystems, welche
an der Nachrichtenübertragung über Funk
teilnimmt, gehört
einer oder mehrerer Klassen an. Die Klassen beziehen sich hierbei
auf die Funktion einer Funkstation bei der Nachrichtenübertragung.
Es ist möglich,
dass identisch ausgestaltete Funkstationen unterschiedlichen Klassen
angehören.
Gehört
eine Funkstation mehreren Klassen an, so kann die Funkeinrichtung
an der Anfrage dieser Funkstation nach Funkressourcen erkennen,
in Bezug auf welche Klasse diese Anfrage erfolgt. Es ist möglich, dass sich
die Zugehörigkeit
einer Funkstation zu einer oder mehreren Klassen mit der Zeit ändert.
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Bei
den Funkressourcen, welche die Funkeinrichtung den Funkstationen
zuweist, kann es sich z.B. um eine oder mehrere Funkfrequenzen,
wie z.B. OFDM-Bänder
handeln, und/oder um Zeitschlitze und/oder um Codes und/oder um
Raumrichtungen. Besonders vorteilhaft ist die Zuweisung einer Kombination
aus Zeitschlitz und Funkfrequenz. Die Zuweisung von Funkressourcen
durch die Funkeinrichtung erfolgt unter Berücksichtigung der Klassen von
Funkstationen. Dies kann z.B. realisiert werden durch eine Priorisierung
von verschiedenen Klassen und Zuweisung von Funkressourcen gemäß einer
Reihenfolge der Priorisierung. So ist es z.B. möglich, Funkstationen einer
niedriger priorisierten Klasse erst dann Funkressourcen zuzuweisen,
wenn keine Funkstationen einer höher
priorisierten Klasse vorhanden sind, welcher nicht die angeforderten
Funkressourcen zugewiesen sind. Die Berücksichtigung der Priorisierung
kann eingeschränkt
sein auf bestimmte Funkressourcen, so kann z.B. von Funkressource
zu Funkressource eine unterschiedliche Priorisierung erfolgen, und
auch auf bestimmte Funkstationen, so kann z.B. die Berücksichtigung
einer bestimmten Priorisierung nur in Bezug auf Funkstationen einer
bestimmten geographischen Region erfolgen. Nach erfolgter Zu weisung
informiert die Funkeinrichtung über
diese Zuweisung. Die Versendung einer Nachricht mit Informationen über die
Zuweisung kann von der Funkeinrichtung an alle Funkstationen gesendet werden,
oder lediglich an diejenigen Funkstationen, welchen Funkressourcen
zugewiesen sind und/oder an Funkstationen, welche die Informationen über die Zuweisung
im folgenden an andere Funkstationen weiterleiten.
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In
Ausgestaltung der Erfindung leiten Funkstationen einer ersten Klasse
von Funkstationen von Funkstationen empfangenen Nachrichten an andere Funkstationen
zur Weiterleitung der Nachrichten weiter. Hierbei kann es sich z.B.
um Repeater oder Relaisstationen handeln, welche keine neuen Nachrichten
in das Funkkommunikationssystem einbringen, sondern bereits von
anderen Funkstationen in das Funkkommunikationssystem eingebrachte
Nachrichten weiterleiten. Bei den Funkstationen der ersten Klasse
kann es sich insbesondere um netzseitige Funkstationen handeln.
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In
Ausgestaltung der Erfindung leiten Funkstationen einer zweiten Klasse
von Funkstationen von Funkstationen empfangene Nachrichten an die Funkstationen,
an welche die jeweilige Nachricht adressiert ist, weiter. Hierbei
kann es sich z.B. um Repeater oder Relaisstationen handeln, welche
keine neuen Nachrichten in das Funkkommunikationssystem einbringen,
sondern bereits von anderen Funkstationen in das Funkkommunikationssystem eingebrachte
Nachrichten weiterleiten. Bei den Funkstationen der zweiten Klasse
kann es sich insbesondere um netzseitige Funkstationen handeln.
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Eine
Funkstation kann der ersten und der zweiten Klasse von Funkstationen
angehören,
ihre Klassenzugehörigkeit
in Bezug auf eine bestimmte Nachricht hängt dann davon ab, für welche
Funkstation eine von ihr empfangene und weiterzuleitende Nachricht
bestimmt ist.
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In
Ausgestaltung der Erfindung leiten Funkstationen einer dritten Klasse
von Funkstationen von einem anderen Kommunikationssystem empfangene Nachrichten
an Funkstationen zur Weiterleitung der Nachrichten weiter. Bei den
Funkstationen der dritten Klasse kann es sich z.B. um Funkzugangspunkte
eines WLAN mit Anbindung ans Internet handeln. Das andere Kommunikationssystem
kann als Funkkommunikationssystem ausgestaltet sein. Die Funkstationen
der dritten Klasse können
insbesondere aus netzseitigen Funkstationen bestehen.
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In
Ausgestaltung der Erfindung leiten Funkstationen einer vierten Klasse
von Funkstationen von einem anderen Kommunikationssystem empfangene Nachrichten
an die Funkstation, an welche die jeweilige Nachricht adressiert
ist, weiter. Bei den Funkstationen der vierten Klasse kann es sich
z.B. um Funkzugangspunkte eines WLAN mit Anbindung ans Internet
handeln. Das andere Kommunikationssystem kann als Funkkommunikationssystem
ausgestaltet sein. Die Funkstationen der vierten Klasse können insbesondere
aus netzseitigen Funkstationen bestehen.
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Eine
Funkstation kann der dritten und der vierten Klasse von Funkstationen
angehören,
ihre Klassenzugehörigkeit
in Bezug auf eine bestimmte Nachricht hängt dann davon ab, für welche
Funkstation eine von ihr von dem anderen Kommunikationssystem empfangene
und weiterzuleitende Nachricht bestimmt ist.
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In
Ausgestaltung der Erfindung versenden Funkstationen einer fünften Klasse
von Funkstationen eigene Nachrichten an Funkstationen. Bei einer eigenen
Nachricht handelt es sich um eine Nachricht, welche nicht von einer
anderen Funkstation zur Weiterleitung empfangen wurde, sondern von
der Funkstation neu in das Funkkommunikationssystem versendet wird.
Bei den Funkstationen der fünften
Klasse kann es sich insbesondere um teilnehmerseitige Funkstationen
handeln.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Berücksichtigung von
Klassen bei der Zuweisung von Funkressourcen derart erfolgt, dass
für eine
Funkfrequenz Zeitschlitze zugewiesen werden gemäß einer Priorisierung von Funkstationen
in der Reihenfolge: zuerst erste Klasse, dann dritte Klasse. In
diesem Fall verwenden alle oder zumindest ein Teil der Funkstationen
der ersten und der dritten Klasse die gleiche Funkfrequenz. Bevorzugt
werden die Funkstationen der ersten Klasse bei der Zuweisung von
Funkressourcen behandelt, d.h. diejenigen Funkstationen, welche
eine bereits im Funkkommunikationssystem existierende Nachricht weiterleiten.
Die niedriger priorisierten Funkstationen der dritten Klasse hingegen
versenden Nachrichten neu in das Funkkommunikationssystem. Somit
werden neu in das Funkkommunikationssystem gesendete Nachrichten
hintangestellt gegenüber
den bereits im Funkkommunikationssystem existierenden Nachrichten.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Berücksichtigung
von Klassen bei der Zuweisung von Funkressourcen derart, dass für eine oder
mehrere Funkfrequenzen Zeitschlitze zugewiesen werden gemäß einer
Priorisierung von Funkstationen in der Reihenfolge: zuerst zweite
und vierte Klasse, dann fünfte
Klasse. In diesem Fall kommt der zweiten und der vierten Klasse,
d.h. den beiden Klassen, deren Funkstationen Nachrichten an die
Adressaten dieser Nachrichten weiterleiten, gemeinsam die höhere Priorität zu. Auch
eine Unterscheidung zwischen den Prioritäten dieser beiden Klassen ist
möglich.
Niedriger priorisiert ist wiederum die neue Versendung einer Nachricht
in das Funkkommunikationssystem. Auch eine Kombination der hier
beschriebenen Priorisierung der zweiten, vierten und fünften Klasse
mit der oben beschriebenen Priorisierung der ersten und dritten
Klasse ist möglich. Vorteilhafterweise
handelt es sich bei der oder den Funkfrequenzen, welche unter Funkstationen
der zweiten, vierten und fünften
Klasse aufgeteilt werden, um andere Funkfrequenzen als diejenige,
welche unter die Funkstationen der ersten und der dritten Klasse
aufgeteilt wird.
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In
Ausgestaltung der Erfindung kommunizieren die Funkstationen des
Funkkommunikationssystems untereinander unter Verwendung einer ersten Funkschnittstelle
und mit der Funkeinrichtung unter Verwendung einer zweiten Funkschnittstelle.
Bei der ersten Funkschnittstelle kann es sich z.B. um eine Funkschnittstelle
eines WLAN und bei der zweiten Funkschnittstelle um eine zellulare
Funkschnittstelle handeln.
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Die
erfindungsgemäße Funkeinrichtung
zur Zuweisung von Funkressourcen an Funkstationen eines Funkkommunikationssystems
weist Mittel zum Empfangen und Verarbeiten von Anforderungsnachrichten
zur Anforderung einer Zuweisung von Funkressourcen für die Versendung
oder Weiterleitung von Nachrichten von Funkstationen auf, sowie Mittel
zum Zuweisen von Funkressourcen an Funkstationen, welche die Zuweisung
von Funkressourcen angefordert haben, unter Berücksichtigung der Klassen dieser
Funkstationen, sowie Mittel zum Erstellen und Versenden von mindestens
einer Nachricht mit Informationen über die Zuweisung der Funkressourcen.
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Die
erfindungsgemäße Funkeinrichtung
eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei dies auch auf die Ausgestaltungen und Weiterbildungen zutrifft.
Hierzu kann sie weitere geeignete Mittel aufweisen. Es ist möglich, die
erfindungsgemäße Funkeinrichtung durch
eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Einrichtungen, welche
die jeweiligen Mittel aufweisen, zu realisieren.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1:
ein Funkkommunikationssystem,
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2:
schematisch den Inhalt einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
versendeten Nachricht,
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3:
schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Basisstation.
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In 1 ist
ein WLAN dargestellt, welches aus dem Funkzugangspunkt AP, den beiden
Mobilstationen MS1 und MS2, sowie den beiden Relaisstationen N1
und N2 besteht. Der Funkzugangspunkt AP weist eine Anbindung an
das Internet INTERNET auf. Bei den Relaisstationen N1 und N2 handelt
es sich um ortsfeste netzseitige Funkstationen, die der Weiterleitung
von Nachrichten zwischen den Mobilstationen MS1 und MS2 und dem
Funkzugangspunkt AP dienen. Zusätzlich
oder alternativ ist es möglich, dass
die Weiterleitung von Nachrichten teilweise oder vollständig von
ortsfesten oder mobilen teilnehmerseitigen Funkstationen durchgeführt wird.
Das WLAN kann – in 1 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestelltweitere Funkzugangspunkte, teilnehmerseitige
Funkstationen, sowie Relaisstationen umfassen.
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Die
Nachrichtenübertragung
zwischen den Funkstationen AP, MS1, MS2, N1 und N2 des WLAN erfolgt
unter Verwendung einer WLAN Funkschnittstelle. Befindet sich eine
teilnehmerseitige Funkstation innerhalb der Funkreichweite des Funkzugangspunktes
AP, wie in 1 die Mobilstation MS1, so kann
diese direkt mit dem Funkzugangspunkt AP kommunizieren. Bei weiter
entfernten teilnehmerseitigen Funkstationen, wie in 1 bei
der Mobilstation MS2, erfolgt die Nachrichtenübertragung zwischen dem Funkzugangspunkt
AP und der teilnehmerseitigen Funkstation über eine Weiterleitung der
Nachrichten durch Relaisstationen. So kann eine Nachricht von dem
Funkzugangspunkt AP an die Mobilstation MS2 von dem Funkzugangspunkt
AP an die Relaisstation N1 gesendet werden, welche die Nachricht
an die Relaisstation N2 weiterleitet, welche die Nachricht an die
Mobilstation MS2 weiterleitet.
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Dem
WLAN steht eine erste Funkfrequenz zur Verfügung, welche zur Kommunikation
zwischen den Relaisstationen N1 und N2, sowie zwischen den Relaisstationen
N1 und N2 und dem Funkzu gangspunkt AP verwendet wird. Zusätzlich stehen
drei weitere Funkfrequenzen zur Verfügung, welche zur Kommunikation
zwischen den Relaisstationen N1 bzw. N2 und den Mobilstationen MS1
bzw. MS2, sowie zwischen dem Funkzugangspunkt AP und den Mobilstationen
MS1 und MS2 verwendet werden. Die drei weiteren Funkfrequenzen werden
somit immer dann eingesetzt, wenn eine teilnehmerseitige Funkstation
an der Kommunikation beteiligt ist.
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Die
Funkstationen AP, MS1, MS2, N1 und N2 des WLAN befinden sich innerhalb
einer durch eine Wolke veranschaulichten Funkzelle einer Basisstation
BS eines zellularen Funkkommunikationssystems, wie z.B. eines Systems
nach dem Standard UMTS. Weitere Bestandteile des zellularen Funkkommunikationssystems
sind der Übersichtlichkeit halber
nicht dargestellt. Der Funkzugangspunkt AP, die Relaisstationen
N1 und N2, und gegebenenfalls auch die Mobilstationen MS1 und MS2
können
mit der Basisstation BS unter Verwendung der zellularen Funkschnittstelle
kommunizieren. Da für
die Kommunikation unter Verwendung der zellularen Funkschnittstelle
eine niedrigere Funkfrequenz eingesetzt wird als für eine Kommunikation
innerhalb des WLAN können
der Funkzugangspunkt AP, die Relaisstationen N1 und N2, und gegebenenfalls
auch die Mobilstationen MS1 und MS2 direkt mit der Basisstation BS
kommunizieren, ohne dass die Nachrichten weitergeleitet werden.
Lässt die
Ausstattung einer teilnehmerseitigen Funkstation die Kommunikation
mit der Basisstation BS unter Verwendung der zellularen Funkschnittstelle
nicht zu, so kann eine Kommunikation zwischen der jeweiligen teilnehmerseitigen Funkstation
und der Basisstation BS über
diejenige Relaisstation erfolgen, in deren Nähe sich die teilnehmerseitige
Funkstation aktuell befindet. So könnte beispielsweise die Mobilstation
MS2 über
die Relaisstation N2 mit der Basisstation BS kommunizieren, falls
ihr eine Kommunikation unter Verwendung der zellularen Funkschnittstelle
nicht möglich
ist.
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Beabsichtigt
eine Mobilstation MS1 bzw. MS2 die Versendung einer Nachricht, so
fordert sie Funkressourcen hierfür
an. Die Nachricht, deren Versendung die Mobilstation MS1 bzw. MS2
beabsichtigt, kann z.B. aus einer Anfrage nach Daten aus dem Internet
INTERNET bestehen. Die Mobilstation MS1 bzw. MS2 sendet eine Anforderungsnachricht RR-MS
(RR: Resource Request) zur Zuweisung von Funkressourcen aus. Die
Anforderungsnachricht RR-MS kann entweder direkt an die Basisstation
BS versendet werden, oder an die Relaisstation N2 im Fall der Mobilstation
MS2 bzw. an den Funkzugangspunkt AP im Fall der Mobilstation MS1,
welcher sie dann an die Basisstation BS weiterleitet. Zur Versendung
einer Anforderungsnachricht RR-MS
an eine Relaisstation oder einen Funkzugangspunkt verwendet eine
teilnehmerseitige Funkstation eine der drei Funkfrequenzen, welche
für die
Kommunikation von teilnehmerseitigen Funkstationen eingesetzt werden können.
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Hat
die Relaisstation N2 eine über
die Relaisstation N1 an den Funkzugangspunkt AP weiterzuleitende
Nachricht von der Mobilstation MS2 empfangen, so versendet sie eine
Anforderungsnachricht RR-N-N an die Basisstation BS, wodurch die
Basisstation BS zur Zuweisung von Funkressourcen an die Relaisstation
N2 zur Versendung einer Nachricht an eine andere Relaisstation aufgefordert
wird. Hierbei ist es möglich,
dass die Anforderungsnachricht RR-N-N Identifikationsinformation
der Relaisstation N1 beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass
die Basisstation BS der Anforderungsnachricht RR-N-N lediglich entnimmt,
dass die Funkressourcen von der Relaisstation N2 für die Versendung
einer Nachricht an eine andere Relaisstation benötigt werden.
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Hat
die Relaisstation N2 eine an die Mobilstation MS2 weiterzuleitende
Nachricht von der Relaisstation N1 empfangen, so versendet sie eine
Anforderungsnachricht RR-N-MS an die Basisstation BS. Die Basisstation
BS erkennt an der Anforderungsnachricht RR-N-MS, dass die Relaisstation
N2 Funkressourcen zur Weiterleitung einer Nachricht an eine teilnehmer seitige
Funkstation benötigt.
Es ist möglich,
dass die Anforderungsnachricht RR-N-MS Identifikationsinformationen
der Mobilstation MS2 beinhaltet.
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Entsprechend
versendet auch die Relaisstation N1 eine Anforderungsnachricht RR-N-N
an die Basisstation BS in dem Fall, dass sie eine Nachricht von
dem Funkzugangspunkt AP an die Relaisstation N2 oder von der Relaisstation
N2 an den Funkzugangspunkt AP weiterzuleiten hat. Umfassen die von den
Relaisstationen N1 und N2 versendeten Anforderungsnachrichten RR-N-N
keine Identifikationsinformationen derjenigen Funkstationen, an
welche eine Nachricht weiterzuleiten ist, ist diesen nicht zu entnehmen,
ob eine Nachricht an eine Relaisstation N1 bzw. N2 oder an den Funkzugangspunkt
AP weiterzuleiten ist. Dies liegt darin begründet, dass für die Kommunikation
zwischen den Relaisstationen N1 und N2 und zwischen der Relaisstation
N1 und dem Funkzugangspunkt AP die gleiche Funkfrequenz verwendet
wird.
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Liegt
dem Funkzugangspunkt AP eine aus dem Internet INTERNET empfangene
Nachricht an die Mobilstation MS1 vor, so versendet er eine Anforderungsnachricht
RR-AP-MS. Die Basisstation BS entnimmt der Anforderungsnachricht
RR-AP-MS, dass eine Nachricht von dem Funkzugangspunkt AP direkt
an eine teilnehmerseitige Funkstation versendet werden soll, und
dass Ressourcen für
diese Versendung benötigt
werden. In der Anforderungsnachricht RR-AP-MS können Identifikationsinformationen der
Mobilstation MS1 enthalten sein. Ist die von dem Funkzugangspunkt
AP aus den Internet INTERNET empfange Nachricht hingegen an die
Mobilstation MS2 adressiert, so erfolgt die Versendung einer Anforderungsnachricht
RR-AP-N an die Basisstation BS mit dem Inhalt, dass der Funkzugangspunkt
AP Funkressourcen für
die Versendung einer Nachricht an eine Relaisstation benötigt, gegebenenfalls
unter Nennung von Identifikationsinformationen der Relaisstation
N1.
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Jede
der beschriebenen Anforderungsnachrichten RR-MS, RR-N-N, RR-N-MS,
RR-AP-MS, RR-AP-N kann Angaben über
den Umfang der jeweils zu versenden Nachricht oder Nachrichten beinhalten,
so dass die Basisstation BS den Anforderungsnachrichten entnehmen
kann, welcher Umfang an Funkressourcen der jeweiligen Funkstation
zuzuweisen ist.
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Es
existieren somit die Anforderungsnachrichten RR-MS, RR-N-N, RR-N-MS, RR-AP-MS
und RR-AP-N. Die Unterschiede zwischen den Anforderungsnachrichten
sind bedingt durch die Funktionen der Funkstationen AP, MS1, MS2,
N1 und N2 des WLAN bei der Nachrichtenübertragung. D.h. es liegen
hinsichtlich der Funktionen der Funkstationen AP, MS1, MS2, N1 und
N2 des WLAN bei der Nachrichtenübertragung
verschiedene Klassen von Funkstationen vor. Die Anforderungsnachrichten
RR-MS stammen von teilnehmerseitigen Funkstationen, welche keine
Nachrichten weiterleiten, sondern neue Nachrichten versenden. Die
Anforderungsnachrichten RR-N-N stammen von Relaisstationen, welche von
anderen Relaisstationen oder von einer teilnehmerseitigen Funkstation
oder von einem Funkzugangspunkt empfangene Nachrichten an andere
Relaisstationen weiterleiten. Die Anforderungsnachrichten RR-N-MS
stammen von Relaisstationen, welche eine von einer anderen Relaisstation
oder von einem Funkzugangspunkt empfangene Nachricht an die mit der
Nachricht adressierte teilnehmerseitige Funkstation weiterleiten.
Die Anforderungsnachrichten RR-AP-MS stammen von einem Funkzugangspunkt, welcher
eine von einem anderen Kommunikationssystem empfange Nachricht für eine teilnehmerseitige
Funkstation direkt an diese teilnehmerseitige Funkstation weiterleitet.
Die Anforderungsnachrichten RR-AP-N stammen von einem Funkzugangspunkt,
welcher eine von einem anderen Kommunikationssystem empfange Nachricht
an eine Relaisstation zu Weiterleitung der Nachricht weiterleitet.
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Auf
den Empfang von Anforderungsnachrichten hin weist die Basisstation
BS den Funkstationen AP, MS1, MS2, N1 und N2 des WLAN in regelmäßigen Zeitabständen Funkressourcen
zu. Bei der Entscheidung darüber,
welche Funkressourcen an welche Funkstation zugewiesen werden, berücksichtigt
die Basisstation BS die oben beschriebenen Klassen von Funkstationen,
von welchen sie die jeweiligen Anforderungsnachrichten empfangen
hat. Nach der Entscheidung über
die Zuweisung versendet die Basisstation BS eine Nachricht, mit
welcher sie die betroffenen Funkstationen über die Zuweisung informiert.
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2 zeigt
den Aufbau einer solchen von der Basisstation BS versendeten Informationsnachricht
RESSOURCE MESSAGE. Der erste Teil PREAMBLE der Nachricht RESSOURCE
MESSAGE zeigt an, dass eine Zeitspanne mit einer neuen Funkressourcenzuweisung
beginnt. Die folgenden Teile informieren die Funkstationen darüber, welche Funkressourcen
ihnen zugewiesen sind. Die Basisstation BS versendet die Nachricht
RESSOURCE MESSAGE an alle Relaisstationen und Funkzugangspunkte,
welchen Funkressourcen zugewiesen sind. Hierzu ist es möglich, dass
die Nachricht RESSOURCE MESSAGE per Broadcast von der Basisstation
BS ausgestrahlt wird. Die teilnehmerseitigen Funkstationen, welchen
Funkressourcen zugewiesen sind, empfangen die Nachricht RESSOURCE MESSAGE
entweder direkt von der Basisstation BS, oder durch Weiterleitung
der Nachricht RESSOURCE MESSAGE oder von Informationen über die
ihnen zugewiesenen Funkressourcen von einer Relaisstation oder einem
Funkzugangspunkt.
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Die
erste Funkfrequenz F1 wird von den Relaisstationen N1 und N2 und
dem Funkzugangspunkt AP verwendet, d.h. für alle Nachrichtenversendungen
oder -weiterleitungen innerhalb des WLAN, an welchen keine teilnehmerseitige
Funkstation beteiligt ist. In Bezug auf die erste Funkfrequenz F1
weist die Basisstation BS somit den Funkstationen N1, N2 und AP
Zeitschlitze zu. Die Zuweisung erfolgt in Abhängigkeit von den empfangenen
Anforderungsnachrichten bzw. von der Klasse der die Funkressourcen
anfordernden Funkstation. Am höchsten
priorisiert bei der Zuweisung der Zeitschlitze für die erste Funkfrequenz F1
sind die Relaisstationen, welche eine Anforderungsnachricht RR-N-N gesendet
haben. Darauf folgen die Zugangspunkte, welche eine Anforderungsnachricht
RR-AP-N gesendet haben. Die Zuweisung von Zeitschlitzen für die erste
Funkfrequenz F1 an Funkzugangspunkte erfolgt somit nur, wenn jeder
Relaisstation, welche die Zuweisung von Funkressourcen beantragt
hat, diese im von ihr benötigten
Umfang zugewiesen sind. Der Grund für diese Vorgehensweise liegt
darin, dass die von den Relaisstationen weiterzuleitenden Nachrichten
bereits von anderen Funkstationen des WLAN stammen und daher rasch,
d.h. ohne unnötige
Verzögerung
durch langen Aufenthalt bei einer Relaisstation, zur adressierten
Funkstation übertragen
werden sollen. Die Nachrichten, welche ein Funkzugangspunkt unter
Verwendung der auf eine Anforderungsnachricht RR-AP-N hin zugewiesenen
Ressourcen versendet jedoch gelangen von dem Funkzugangspunkt AP
neu in das WLAN. Die Bevorzugung von neu in das WLAN gesendeten
Nachrichten gegenüber
bereits im WLAN existierenden Nachrichten würde die Anzahl der aktuell
im WLAN weiterzuleitenden Nachrichten erhöhen und somit zu längeren Übertragungsdauern
bzw. Staus und Engpässen
bei der Nachrichtenübertragung
führen.
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Die
Zuweisung von Zeitschlitzen in Bezug auf die weiteren drei Funkfrequenzen
F2, F2 und F4 erfolgt unabhängig
von der Zuweisung der Zeitschlitze für die erste Funkfrequenz F1.
Die weiteren Funkfrequenzen werden für die Kommunikation zwischen einer
teilnehmerseitigen Funkstation und einer Relaisstation bzw. einem
Funkzugangspunkt eingesetzt. Auch bei der Zuweisung von Zeitschlitzen
für die
Funkfrequenzen F2, F3 und F4 berücksichtigt
die Basisstation BS eine Priorisierung von Funkstationen. Am höchsten priorisiert
werden bei der Ressourcenvergabe die Relaisstationen, welche Nachrichten direkt
an eine teilnehmerseitige Funkstation weiterzuleiten haben, d.h.
diejenigen Relaisstationen, welche eine Anforderungsnachricht RR-N-MS
gesendet haben. Die zweite Priorität wird den Funkzugangspunkten
zugeordnet, welche Nachrichten direkt an eine teilnehmerseitige
Funkstation weiterzuleiten haben, d.h. denjenigen Funkzugangspunkten,
welche eine Anforderungs nachricht RR-AP-MS gesendet haben. Es ist
auch möglich,
dass zwischen den zu den Anforderungsnachrichten RR-N-MS und RR-AP-MS gehörigen Funkstationen
bei der Ressourcenvergabe hinsichtlich ihrer Prioritäten nicht
unterschieden wird, d.h. dass beide die höchste Priorität einnehmen.
Die niedrigste Priorität
wird den teilnehmerseitigen Funkstationen, welche eine Anforderungsnachricht
RR-MS versendet haben, zuteil. Diesen werden nur dann Zeitschlitze
für die
Funkfrequenzen F2, F3 und F4 zugewiesen, wenn nach der Zuweisung
von Zeitschlitzen an die Relaisstationen, von welchen die Anforderungsnachrichten
RR-N-MS stammen, und an die Funkzugangspunkte, von welchen die Anforderungsnachrichten
RR-AP-MS stammen, noch freie Zeitschlitze zur Verfügung stehen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die beschriebene Priorisierung bei der Zuweisung von
Zeitschlitzen in Bezug auf die weiteren drei Funkfrequenzen F2,
F2 und F4 unter Verwendung der Randbedingung erfolgt, dass jedem
Cluster, bestehend aus einer Relaisstation und den ihr zugeordneten
teilnehmerseitigen Funkstationen, nur Zeitschlitze für eine der
Funkfrequenzen F2, F2 und F4 zugewiesen wird. Steht z.B. für die Kommunikation
der teilnehmerseitigen Funkstationen ein Frequenzband zur Verfügung, welches in
eine Anzahl an OFDM-Bändern
aufgeteilt ist, so können
die OFDM-Bänder
zwischen den verschiedenen Clustern, von welchen Funkressourcen
angefordert wurden, aufgeteilt werden. Den Funkstationen der Cluster
werden wie oben beschrieben Zeitschlitze ihrer jeweiligen Clusterfrequenz
zugewiesen.
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Obige
Ausführungen
bezüglich
der Priorisierung von Funkstationen bei der Zuweisung von Funkressourcen
sind insbesondere sinnvoll in Bezug auf Funkstationen, deren Signale
unerwünscht
interferieren können.
So ist es z.B. möglich,
der Mobilstation MS2 und dem Funkzugangspunkt AP den gleichen Zeitschlitz
in Bezug auf die gleiche Frequenz der drei Funkfrequenzen F2, F2
und F4 zuzuweisen, da die Signale der Mobilstation MS2 und des Funkzugangspunktes
AP aufgrund des Ab standes zwischen der Mobilstation MS2 und dem
Funkzugangspunkt AP nicht interferieren. Sind der Basisstation BS
die Abstände
zwischen den Funkstationen AP, MS1, MS2, N1 und N2 des WLAN bzw.
die Netzwerktopologie des WLAN bekannt, so kann die Basisstation die
oben beschriebene Priorisierung jeweils bezogen auf Funkstationen
vornehmen, bei denen eine Zuweisung der gleichen Funkressource zu Übertragungsstörungen führen würde. Das
oben beschriebene Verfahren wird in diesem Fall bezogen auf einen
eingeschränkten
geographischen Bereich durchgeführt. Sind
der Basisstation BS die Abstände
zwischen den Funkstationen AP, MS1, MS2, N1 und N2 des WLAN hingegen
nicht bekannt, so kann eine Priorisierung wie oben beschrieben in
Bezug auf alle Funkstationen AP, MS1, MS2, N1 und N2 des WLAN durchgeführt werden.
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In
dem Fall, dass OFDM-Bänder
unter die Cluster aufgeteilt werden, ist es möglich, ausreichend voneinander
beabstandeten Clustern die gleichen OFDM-Bänder zuzuweisen. Innerhalb
eines Clusters werden Zeitschlitze vorrangig der Relaisstation bzw.
dem Funkzugangspunkt zugewiesen, gefolgt von der Zuweisung an die
teilnehmerseitigen Funkstationen.
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3 zeigt
schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Basisstation BS. Eine Antenne A
dient zur Versendung und zum Empfang von Nachrichten über die
zellulare Funkschnittstelle. Über
die Antenne A empfange Anforderungsnachrichten gelangen in die Mittel
RECEIVE RR, wo sie verarbeitet und analysiert werden. Zur Bestimmung
der Zuweisung von Funkressourcen in den Mitteln DETERMINE ALLOCATION
werden die den Anforderungsnachrichten entnommenen für die Zuweisung
gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren relevanten Informationen von den Mitteln
RECEIVE RR weitergegeben. Nach erfolgter Entscheidung über die
Zuweisung werden die für
die Funkstationen relevanten Informationen an die Mittel TRASNMIT
RESSOURCE MESSAGE weitergegeben, welche eine Nachricht an die Funkstationen
erstellen und über
die Antenne A abstrahlen.