DE102004053628B4

DE102004053628B4 - Zugriffssteuerung in einem Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE102004053628B4
Application number: DE200410053628
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Jäckel; Reinhard Dr. Schiffel; Holger Vogel
Original assignee: ACCELANT COMM GmbH; ACCELANT COMMUNICATIONS GmbH
Current assignee: IQ Technologies for Earth and Space GmbH
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2024-11-02
Also published as: WO2006047993A1; DE102004053628A1

Abstract

Verfahren für ein drahtloses Point-to-Multipoint-Kommunikationssystem mit einer Kombination von Zugangsnetzwerken zum PSTN und zum Internet, wobei das Kommunikationssystem eine Basisstation (1), ein Airinterface (3) und eine Vielzahl von Teilnehmerstationen (4) umfaßt, die Teilnehmerstationen sowohl über eine Teilnehmerschnittstelle (6) für den Zugang zum PSTN und eine Ethernetschnittstelle (8) für den Zugang zum Internet verfügen, die unabhängig voneinander und auch simultan nutzbar sind, und die Kapazitätsverteilung zwischen beiden Zugangsnetzwerken belastungsabhängig angepaßt wird und das Airinterface mit Direct Sequence CDM/CDMA und einem eingebetteten TDM/TDMA und TDD arbeitet, insbesondere betreffend die Zugriffsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilnehmerstation (4)
– ständig einen speziellen Codekanal_0, in welchem der UCCH (26) und die von der Basisstation (1) in einem BCCH (31) übertragenen Teilnehmeranrufe für IP-Übertragungen im Downlink, für kommende POTS-Verbindungen oder zur Synchronisation übertragen werden, empfängt,
– bei Zuweisung einer IP-Übertragung im Downlink zusätzlich in einem oder für höherratige Übertragungen in mehreren von der Basisstation...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Verfahren, die stationären Teilnehmern den drahtlosen Zugang zum Internet und zum PSTN ermöglichen, speziell der Art, daß sowohl der Zugang zum Internet als auch der Zugang zum PSTN direkte Zugänge sind, und ein Teilnehmer beide Zugänge simultan und unabhängig voneinander nutzen kann. Im Detail betrifft die Erfindung die Verfahren des Kanalaufbaus, der Dienstevermittlung und der Zugriffssteuerung im Airinterface derartiger Funksysteme sowie der effektiven Nutzung der Ressource Airinterface.
Drahtlose lokale Zugangsnetzwerke zum PSTN haben sich in den letzten anderthalb Jahrzehnten immer mehr durchgesetzt und sind inzwischen landläufig unter dem Begriff WLL (Wireless Local Loop) eingeführt. Diese Zugangsnetzwerke wurden ursprünglich unter dem Aspekt entwickelt, daß sie dem Teilnehmer die telekommunikative Grundversorgung als POTS (Plain Old Telephone Service) bieten. Sie unterscheiden sich insofern von den Mobilfunknetzen, die das Merkmal der Mobilität zusätzlich zu einer anderweitig bereits vorhandenen Grundversorgung realisieren, ohne diese ersetzen zu wollen oder ersetzen zu können. Ein daraus resultierendes unterscheidendes Merkmal ist, daß bei WLL die Teilnehmerstationen keine Endgeräte darstellen, sondern Schnittstellen für den Anschluß von Endgeräten nach Wahl des Teilnehmers aufweisen, während bei Mobilfunknetzen die Teilnehmerstationen Endgerätefunktion besitzen.

Ein typischer Vertreter der ersten Generation von WLL sind die in [1] beschriebenen Einrichtungen und Verfahren.

Inzwischen sind vielfältige Weiterentwicklungen erfolgt, die als eine zweite Generation vor allem den Übergang von der analogen zur digitalen Übertragung im Airinterface, die Steigerung der Datenraten für Modem- und Faxübertragungen und die Erweiterung des Diensteangebotes beinhalten. Die WLL dieser zweiten Generation erlauben zwar den Zugang zum Internet mittels Modem über das PSTN, jedoch ist dies auf Grund der geringen Bandbreiten/Datenraten, die der Sprachübertragung im Airinterface der WLL angepaßt sind, uneffektiv. Zudem ist der Zugang zum PSTN in den Einsatzbereichen der WLL meist die einzige Kommunikationsverbindung des Teilnehmers und die Belegung durch einen Internetzugriff lästig und behindernd und der Akzeptanz von WLL abträglich.

Entsprechend wurden inzwischen WLL einer dritten Generation entwickelt, die die Mängel der bestehenden Einrichtungen durch neue Lösungsansätze überwinden.

In [2] wird diesbezüglich das Konzept eines DECT-basierten WLL-Systems beschrieben, welches sich zur Aufgabe stellt, ein Zugangsnetzwerk zum Internet und ein Zugangsnetzwerk zum PSTN in einem System zu vereinigen. DECT (Digital European Cordless Telephone) ist ein durch das ETSI normiertes System für schnurlose Telefonie. Es ist bestimmungsgemäß für geringe Reichweiten bis 300 m und Sprachübertragung vorgesehen. DECT hat bereits in der Standardausführung eine geringe Frequenzeffektivität, welche mit 0,226 Bit/s·Hz (Duplexbetrieb) angegeben werden kann. In dieser Ausführung beträgt die laufzeitbedingte Reichweite 5 km. In dem besagten Konzept wird eine Reichweite von 15 km vorgegeben, ohne zu benennen, daß in diesem Falle im Kanalschema nur jeder zweite Slot nutzbar ist, um hinreichende Abstände für den Laufzeitausgleich zu schaffen. Die Frequenzeffektivität verringert sich in diesem Falle auf 0,113 Bit/s·Hz.

Hinzu kommt, daß DECT weder mit einem Fehlerschutzverfahren wie FEC oder anderem noch mit einem Equalizer zur Kompensation von Störungen durch Mehrwegeausbreitung ausgestattet ist. Beide Fakten im Verbund haben zur Folge, daß DECT nur eine BER von 10^–3 erreicht, was für die Übertragung von Sprache mittels 32 kbps ADPCM ausreicht, für die Datenübertragung jedoch unzureichend ist. Insbesondere Störungen durch Mehrwegeausbreitung und dadurch entstehende Intersymbol-Interferenzen sind bei Übertragungsstrecken bis 15 km nicht mehr vernachlässigbar. Der Grund ist darin zu sehen, daß bereits eine Umweglänge von 500 m ein Produkt von ΠDS = Symbolrate·Umweglaufzeit = 1,5ergibt, siehe hierzu auch untenstehende Ausführungen.

Das in [2] vorgestellte Konzept geht weiter davon aus, daß zwar für die Übertragung des Internet-Verkehrs eine Layer 2 – Sicherung erfolgt (siehe [2], Seite 8), die, da keine Subsegmentierung der IP-Pakete vorgesehen ist, nur auf Paketebene wirksam sein kann. Dies hat erhebliche Nachteile, da bei Paketlängen bis 1500 Byte entsprechend 12.000 Bit bei der oben genannten Fehlerrate die Wahrscheinlichkeit für fehlerhaft übertragene Pakete sehr hoch ist und häufige Wiederholungen der Übertragung von ganzen Paketen zu erwarten sind.

Im praktischen Einsatz sind unter anderem aus den genannten Gründen bisher alle Versuche, DECT für WLL-Anwendungen mit Reichweiten größer 1 km und für Datenübertragung zu nutzen, problembehaftet gewesen. Vorteilhaft bei [2] ist, daß DECT ein schnelles Zugriffsverfahren besitzt und daher möglich ist, für jedes zu übertragende Paket eine neue physikalische Verbindung zwischen einer Basisstation und der Teilnehmerstation aufzubauen.

Weitgehend auf die aktuellen Anforderungen abgestimmt erscheint [3], in welchem Patent eine Lösung vorgestellt wird, welche Zugang zum PSTN und zum Internet in einem System vereinigt. Nachteilig ist in diesem System, daß als traditioneller Stand der Technik die Kapazitäten für Nutzdaten, Signalisierungen und Radio Overhead in einem starren Verhältnis miteinander verknüpft sind und daher bei Zuweisung höherer Übertragungskapazität der absolute Betrag für Signalisierungen und Radio Overhead proportional mit erhöht wird, und damit Übertragungskapazität nicht oder redundant genutzt wird.

Ein typischer Vertreter dieser dritten Generation von WLL wird in [4] beschrieben. Hierin werden drahtlose Zugänge zum Internet und zum PSTN als direkte Zugänge derart realisiert, daß der Teilnehmer beide Zugänge simultan und unabhängig voneinander nutzen kann. Für die Übertragung im Airinterface kommen ein FEC zur Fehlersicherung und Equalizer beziehungsweise Preequalizer zur Anwendung. Des weiteren erfolgt eine Subsegmentierung der IP-Pakete, OA&M-Datenpakete und Signalisierungsdatenpakete von POTS-Verbindungen für die Übertragung im Airinterface. Die derart gebildeten Subpakete werden gemultiplext und mit einer Layer 2 – Sicherung über das Airinterface übertragen. Bei einer im Durchschnitt um eine Größenordnung geringeren Länge der Subpakte und einer um drei Größenordnungen kleineren Fehlerrate dieser Lösung ist zum ersten die Wahrscheinlichkeit für fehlerhaft übertragene Subpakete sehr gering und zum zweiten die Wiederholung der Übertragung von Subpaketen bezüglich der Effektivität der Übertragung und der resultierenden Datenrate von geringerem Einfluß als dies bei einer Lösung nach [2] zu erwarten ist.

Bei [4] erfolgt des weiteren eine belastungsabhängige dynamische Kapazitätsverteilung zwischen dem PSTN- und dem Internet-Zugangsnetzwerk. Nachteilig ist das Fehlen einer belastungsabhängigen dynamischen Kapazitätsverteilung zwischen Uplink- und Downlinkrichtung. Nachteilig ist des weiteren ein langsamer Verbindungsaufbau und -abbau. Dem geschuldet wird bei Internetverbindungen nach Übertragung eines Paketes die Verbindung nicht sofort abgebaut, um nicht für ein innerhalb einer definierten Wartezeit folgendes weiteres Paket Verbindungsabbau und erneuten Verbindungsaufbau durchführen zu müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile der vorgenannten Verfahren zu überwinden. Dies betrifft, basierend auf den Einrichtungen und allgemeinen Verfahren nach [4], Verfahren, die eine belastungsabhängige dynamische Kapazitätsverteilung zwischen Uplink- und Downlinkrichtung mit einem schnellen Verbindungsaufbau und -abbau verbinden. Die Aufgabe wird durch die Verfahren entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 Die Architektur des Funkkommunikationssystems in seiner Gesamtheit.
2 Struktur der Frames in den allgemeinen Codekanälen 1 bis (n-1)
3 Struktur des Frames in einem speziellen Codekanal_0
4 Struktur des Uplink Control Channel UCCH
5 Struktur der Zugriffssteuerung der Teilnehmerstation
6 Zustandsautomat des Uplink Control der Teilnehmerstation, Zustand "Stand by"
7 Zustandsautomat des Uplink Control der Teilnehmerstation, Zustand "Access"
8 Zustandsautomat des Uplink Control der Teilnehmerstation, Zustand "Transmit"
9 Zustandsautomat des Downlink Control der Teilnehmerstation
Sowohl die vorausgehenden allgemeinen Beschreibungen als auch die folgende detaillierte Beschreibung besitzen nur Beispielcharakter als mögliche Ausführungen der erfindungsgemäßen Verfahren und schränken die Ansprüche zur Erfindung nicht ein.
1 beschreibt die Architektur des Funkkommunikationssystems in seiner Gesamtheit. Eine Basisstation 1 besitzt eine Schnittstelle zum Airinterface 3 für die drahtlose Verbindung zu einer Vielzahl von Teilnehmerstationen 4.1 bis 4.i. Der Zugang zum Airinterface 3 erfolgt über eine Antenne 2, die gleichermaßen für den Sende- als auch den Empfangsbetrieb genutzt wird.
Die Basisstation 1 besitzt des weiteren eine PCM-Schnittstelle 10, die als eine oder mehrere E1- oder T1-PCM Trunklines ausgeführt ist und die die Basisstation 1 mit einer Ortsvermittlungseinrichtung 12 des PSTN 13 verbindet. Bei Bedarf werden optionale Anschalteinrichtungen 11 in die Verbindung zwischen der Basisstation 1 und der Ortsvermittlungseinrichtung 12 eingeschaltet, wenn die Ortsvermittlungseinrichtung 12 ein konzentriertes Interface nicht unterstützt, sondern nur teilnehmerbezogene Verbindungen wie TIP/RING (a/b) oder V5.1 bietet oder von der Ortsvermittlungseinrichtung 12 ein Protokoll geboten wird, welches von der Basisstation 1 nicht unterstützt wird.
Die Basisstation 1 besitzt des weiteren eine Schnittstelle 14, welche als eine Ethernetschnittstelle ausgeführt ist. An das Ethernet ist ein Router oder Proxyserver 15 angeschlossen, der über eine Datenleitung 16 mit einem Netzzugang eines ISP (Internet Serviceprovider) 17 verbunden ist, über welchen ein Zugang zum Internet 18 besteht. An das Ethernet ist des weiteren eine lokale OA&M-Einrichtung 21 angeschlossen. Bestandteil der Einrichtung ist weiterhin ein OA&M-Center 19, welches über einen Router/Proxyserver 20 mit dem Internet 18 (über einen hier nicht dargestellten Internet Serviceprovider, der mit dem erstgenannten nicht identisch sein muß) verbunden ist. Das OA&M-Center 19 ist gegebenenfalls für eine Mehrzahl von entfernten Basisstationen 1 vorgehalten.
Die Teilnehmerstationen 4 besitzen eine Schnittstelle zum Airinterface 3 für die drahtlose Verbindung zur Basisstation 1. Der Zugang zum Airinterface 3 erfolgt über eine Antenne 5, die gleichermaßen für den Sende- als auch den Empfangsbetrieb genutzt wird. Des weiteren besitzen die Teilnehmerstationen 4 jeweils eine PSTN-Teilnehmerschnittstelle 6, welche für POTS (TIP/RING, a/b) oder ISDN (Basisanschluß, 2B + D) ausgelegt ist, und eine Ethernetschnittstelle 8, welche für den Internetzugang bestimmt ist. Die PSTN-Teilnehmerschnittstelle 6 erlaubt den Anschluß von Endgeräten 7 dem Diensttyp entsprechend und nach Wahl des Kunden. Die Ethernetschnittstelle 8 erlaubt den Anschluß von Rechnern 9 für den direkten Zugang zum Internet, wobei es sich um Einzelrechner oder bei Rechnernetzen um Router, Proxyserver oder Rechner mit einer Proxyserver-Emulation handeln kann. Das Funkkommunikationssystem realisiert in dieser Konfiguration unabhängige Zugangsnetzwerke zum PSTN und zum Internet. Im Airinterface wird die Kapazitätsverteilung zwischen dem Zugangsnetzwerk zum PSTN und dem Zugangsnetzwerk zum Internet bedarfsabhängig gesteuert und angepaßt.
Des weiteren werden den über Funk angeschalteten Teilnehmern der simultane Zugang zum PSTN und zum Internet ermöglicht. Diese Eigenschaft korreliert mit dem vorgenannten Aspekt, indem für die einzelne Teilnehmerstation die Kapazitätsverteilung zwischen POTS und Internet bedarfsabhängig im Rahmen der maximalen Kapazität der Teilnehmerstation gesteuert wird, wobei die Anforderungen des POTS Vorrang besitzen.
Des weiteren erfolgt im Zugangsnetzwerk zum PSTN eine effektive Ressourcenverwendung, indem den POTS-Teilnehmern als Standardverbindung eine komprimierte Sprachübertragung bereitgestellt wird und anforderungsgesteuert höhere Übertragungskapazität für Fax- oder Modemübertragungen zugewiesen wird und durch Anwendung des "off-hook"-Prinzip POTS-Teilnehmern alle Dienstmerkmale gewährleistet werden, die digitale Ortsvermittlungseinrichtungen standardmäßig auch analog angeschalteten drahtgebundenen Teilnehmern bieten.
Des weiteren wird über das drahtlose Zugangsnetzwerk zum Internet dem Teilnehmer über ein Ethernet-Interface seines Rechners oder seines Rechnernetzwerkes ein direkter Zugang zu einem Gateway eines ISP (Internet Serviceprovider) zur Verfügung gestellt, so daß der Weg über das PSTN mit Anwahl einer Zugangsrufnummer eines Internet Serviceproviders und Nutzung von Übertragung mittels Modem nicht erforderlich ist. Unabhängig davon kann der letztgenannte Weg vom Teilnehmer über seinen POTS-Anschluß alternativ oder simultan genutzt werden.
Im Airinterface des Funkkommunikationssystems wird das besonders störsichere Multiplex/Zugriffsverfahren DS CDM/CDMA (Direct Sequence Code Division Multiplex/Code Division Multiple Access, im weiteren immer als CDMA bezeichnet) benutzt. Bei einer Sequenzlänge n werden durch entsprechende Auswahl n orthogonale Codes bereitgestellt, mit diesen gespreizte Daten können additiv überlagert übertragen und empfangsseitig wieder getrennt werden. Im folgenden wird diesbezüglich der Begriff "Codekanal" benutzt. Des weiteren kommt als Duplexverfahren TDD (Time Division Duplex) zur Anwendung, d.h. es wird zeitlich alternierend ein HF-Kanal für beide Übertragungsrichtungen genutzt.
In 2 ist eine TDD-Periode (Frame) 22 der allgemeinen Codekanäle_i (i = 1 bis (n-1)) dargestellt. Der Frame 22 besteht aus einer Downlinkperiode 23, einer Uplinkperiode 24 und einer Schutzzeit 25 für den Laufzeitausgleich der Sendungen der Teilnehmerstationen 4.
Die Downlinkperiode 23 besteht aus einem UCCH 26 (Uplink Control Channel) und einer maximalen Anzahl von i Timeslots 27, welche der Downlink-Datenübertragung dienen. Die Uplinkperiode besteht aus einer Schutzzeit 28 für die Synchronisation der Teilnehmerstationen in dem speziellen Codekanal_0 entsprechend 3, einem DCCH 29 (Downlink Control Channel) und einer maximalen Anzahl von j Timeslots 30, welche der Uplink-Datenübertragung dienen. Die Darstellung des Frame 22 erfolgt aus Sicht der Basisstation 1. Dies bedeutet, daß die Sendungen der Teilnehmerstationen 4, umfassend den DCCH 29 und die Timeslots 30, synchron in der Basisstation empfangen werden, so dass die Orthogonalität der Codes gewährleistet ist.
Die Anzahl der Timeslots 27 und Timeslots 30 kann variieren. Die Variation erfolgt derart, dass die Summe beider Anzahlen konstant ist und damit bei konstanter Dauer des Frame 22 ein variables Verhältnis von Uplink- zur Downlinkkapazität einstellbar ist. Die Einstellung erfolgt durch das Signal "Rel_CH" 42 im UCCH 26 (s. 4).
In 3 ist eine TDD-Periode (Frame) 22 des speziellen Codekanal_0 dargestellt. Der Frame 22 besteht identisch zu den allgemeinen Codekanälen aus einer Downlinkperiode 23, einer Uplinkperiode 24 und einer Schutzzeit 25 für den Laufzeitausgleich der Sendungen der Teilnehmerstationen 4. Die Darstellung des Frame erfolgt aus Sicht der Basisstation 1. Dies bedeutet, daß die Sendungen 29 der Teilnehmerstationen 4 synchron in der Basisstation empfangen werden, so dass die Orthogonalität der Codes gewährleistet ist.
Die Downlinkperiode 23 besteht aus dem UCCH 26 (Uplink Control Channel), einem BCCH 31 (Bearer Control Channel) und einer maximalen Anzahl von (i-1) Timeslots 32, welche der Downlink-Datenübertragung dienen. Die Uplinkperiode besteht aus einem SCCH 33 (Synchronization Control Channel) für die Synchronisation der Teilnehmerstationen, dem DCCH 29 (Downlink Control Channel) und einer maximalen Anzahl von j Timeslots 30, welche der Uplink-Datenübertragung dienen. Die Lage des SCCH 33 ist für den Fall einer synchronisierten Teilnehmerstation dargestellt. Im Falle einer noch nicht synchronisierten Teilnehmerstation kann der SCCH 33 voreilend und überlappend mit der Schutzzeit 25 erscheinen.
Der BCCH 31 dient dem Teilnehmeranruf zwecks Einleitung einer Downlinkübertragung und der Synchronisation nicht aktiver Teilnehmerstationen und umfaßt zumindest die Signale

– Teilnehmeranruf mit den Elementen Teilnehmernummer, Dienstanforderung und Nummer des zugewiesenen Codekanals, wobei die Dienstanforderung die Informationen IP, POTS oder Synchronisation beinhalten kann, und
– Sync_2, welches die Anzahl bestimmter Zeiteinheiten beinhaltet, um welche der Startzeitpunkt der Aussendung einer Teilnehmerstation zu verschieben ist, um einen optimalen synchronen Empfang in der Basisstation zu gewährleisten.

In 4 ist die Struktur des UCCH 26 dargestellt. Der UCCH wird von der Basisstation 1 im Downlink 23 eines jeden Codekanals übertragen und dient den Teilnehmerstationen 4 zur Steuerung des Zugriffs und der Übertragung von IP-Datenpaketen, von Datenpaketen anderer Dienste im Uplink 24 oder zum Aufbau gehender POTS-Verbindungen in dem jeweiligen Codekanal. Der UCCH umfaßt zumindest folgende Signale:

– Belegung 35. Das Signal Belegung 35 kann die Informationen "idle" 51, "accept" 55 oder "reject" 38 beinhalten. Die Belegung 35 gilt für die Timeslots 30 der Uplinkperiode unter Beachtung der durch Offset_1 36 gegebenen Einschränkung.
– Offset_1 36 und Offset_2 37. Offset_1 36 gibt an, ab welchem der Timeslots 30 das Signal Belegung 35 gültig ist. Offset_2 37 gibt an, nach wieviel Frames 22 ein neuer Wert von Offset_1 36 gültig ist, der Wert wird deshalb von der Basisstation von Frame zu Frame bis null heruntergezählt.
– "repeat" 39. "repeat" ist ein Layer 2 – Signal und gibt an, welches Subpaket oder ab welchem Subpaket, in Abhängigkeit vom gewählten Layer 2 – Protokoll, wiederholt werden soll.
– Add_CH 40 und Offset_3 41. Add_CH ist die Nummer eines weiteren Codekanals, welcher der Teilnehmerstation für die Uplink-Datenübertragung zugewiesen wird, sofern die Teilnehmerstation einen solchen angefordert hat, Offset_3 gibt an, nach wieviel Frames 22 die Zuweisung gültig ist, der Wert wird deshalb von der Basisstation von Frame zu Frame bis null heruntergezählt. Die Anforderung und Zuweisung weiterer Kanäle erfolgt entsprechend der Verfahrensschritte in Anspruch 6.
– Rel_CH 42 und Offset_4 43. Rel_CH 42 ist die Anzahl der Timeslots 27 im Downlink 23 und charakterisiert dadurch die Lage des Umschaltzeitpunktes zwischen Downlink und Uplink 24. Offset_4 gibt an, nach wieviel Frames 22 ein veränderter Wert von Rel_CH 42 gültig ist, der Wert wird deshalb von der Basisstation von Frame zu Frame bis null heruntergezählt. Die Anwendung zur Steuerung des Verhältnisses von Downlink- zu Uplink erfolgt entsprechend den Beschreibungen in Anspruch 11.
– Sync_1 44. Sync_1 ist die Anzahl bestimmter Zeiteinheiten, um welche der Startzeitpunkt der Aussendung der aktiven Teilnehmerstation zu verschieben ist, um einen optimalen synchronen Empfang in der Basisstation zu gewährleisten. Die Anwendung zur Synchronisation der Teilnehmerstation erfolgt entsprechend der Beschreibung in Anspruch 12.

Erfindungsgemäß beinhaltet die Konzeption des UCCH 26, dass eine Teilnehmerstation einen Zugriff für eine IP-Übertragung im Uplink 24 oder eine gehende POTS-Verbindung in einem nach Zufallsprinzip ausgewählten Codekanal durchführt, bei welchem im UCCH die Belegung 35 die Information "idle" enthält und ihre Identifikation und die Dienstanforderung in dem durch Offset_1 36 vorgegebenen Timeslot überträgt.
Der UCCH wird von allen Teilnehmerstationen unabhängig von ihrem Betriebszustand in mindestens einem der Codekanäle empfangen (s. 6 bis 9), wodurch gesichert wird, daß globale, nicht teilnehmergebundene Informationen durch alle Teilnehmerstationen beachtet werden.
In 5 wird die Struktur der Zugriffssteuerung der Teilnehmerstation dargestellt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils ein Kanal für die Zugriffssteuerung im Uplink- und im Downlink dargestellt wird.
Der Zustandsautomat des Uplink Control 46 der Teilnehmerstation

– empfängt die UCCH 26 einer Mehrzahl in der Numerierung aufeinanderfolgender Codekanäle,
– sendet Zugriffsanforderungen im Uplink 30, und
– kommuniziert mit der internen Steuerung 48 der Teilnehmerstation, die die Sendung von Daten an die Basisstation logisch und physisch realisiert.

Der Zustandsautomat des Downlink Control 47 der Teilnehmerstation

– empfängt den BCCH 31 des speziellen Codekanal_0
– empfängt den UCCH 26 des speziellen Codekanal_0 und/oder weiterer Codekanäle, die von der Basisstation für die Downlinkübertragung zugewiesen sind,
– sendet in den DCCH 29 der für die Downlinkübertragung zugewiesenen Codekanäle, und
– kommuniziert mit der internen Steuerung 48 der Teilnehmerstation.

Erfindungsgemäß empfangen Teilnehmerstationen daher gleichzeitig die Signale dieser Mehrzahl von Codekanälen.
IP-Übertragung im Uplink
Da im Falle einer IP-Übertragung im Uplink nicht zwingend gegeben ist, dass die Teilnehmerstation gleichzeitig eine Downlink-Datenübertragung empfängt, stellt der UCCH 26 sowohl für den Zugriff als auch zur Steuerung während der Uplinkverbindung einen minimierten Rückkanal dar. Der Teilnehmerstation werden bei erfolgreichem Zugriff alle Timeslots 30 ab dem durch Offset_1 36 vorgegebenen Timeslot zugewiesen.
Die Funktionsweise im Falle einer IP-Übertragung wird an Hand des Zustandsautomaten des Uplink Control 46 (5) der Teilnehmerstation erläutert. Dieser Zustandsautomat kann die Zustände "Stand by" 50 (6), "Access" 70 (7) und "Transmit" 80 (8) annehmen.
In 6 wird der Zustand "Stand by" 50 dargestellt. Ausgangsbetrachtung sei, daß die Teilnehmerstation in einem frei gewählten Codekanal im UCCH 26 das Belegungssignal "idle" 51 oder "reject" 38 empfängt. Sofern eine Abfrage 52 "N=0?" den Wert Null liefert, erfolgt Rücksetzen von "Search" 67 und die Rückkehr 53 zum Zustand "stand by" 50. Hier wie generell im folgenden bedeutet Rückkehr 53 die Rückkehr zum jeweils aktiven Zustand. Zudem wird das Eingangssignal "reject" 38 wie ein freier Codekanal behandelt, da vorausgesetzt werden kann, dass eine Fremdbelegung des Codekanals ab dem folgenden Frame 22 beendet ist. Wird im UCCH 26 das Belegungssignal "accept" 55 erkannt, so wird der Block 54 zur Kanalsuche abgearbeitet. Der Block 54 gewährleistet, daß bei Fremdbelegung eines Codekanals die Teilnehmerstation bei der Suche nach einem freien Codekanal eine durch eine Randomzahl bestimmte Anzahl freier Codekanäle überspringt und erst im folgenden freien Codekanal verbleibt. Damit erfolgt eine Entflechtung der Mehrzahl von Teilnehmerstationen, die sich gemeinsam in dem nunmehr fremdbelegten Codekanal im Zustand "Stand by" 50 befanden.
Bei erstmaligem Empfang von "accept" 55 liefert die Abfrage "Search" 65 den Wert Nein, es erfolgt Setzen von "Search" 66, die Generierung einer Randomzahl RND>0 und Setzen von N:=RND 56, eine Erhöhung der Nummer des zu empfangenden Codekanals um den Betrag 1 57 und Rückkehr 53. Bei weiterem Empfang von "accept" 55 liefert die Abfrage "Search" 65 dann den Wert Ja, es erfolgt unmittelbar eine Erhöhung der Nummer des zu empfangenden Codekanals um den Betrag 1 57 und Rückkehr 53. Jeweils nach Empfang von "idle" 51 oder "reject" 38, wenn die Abfrage 52 "N=0?" einen Wert ungleich Null liefert, erfolgt eine Verringerung des Betrages von N um 1 58 und eine Erhöhung der Nummer des zu empfangenden Codekanals um den Betrag 1 57. Erst wenn N=0 erreicht ist, erfolgt Rücksetzen von "Search" 67 und der Verbleib im Codekanal.
Das derart dargestellte Verfahren der Suche eines freien Codekanals hätte bei Empfang nur eines Codekanals den Nachteil, daß pro Duplexperiode 22 der Block 54 nur einmal durchlaufen wird. Bei einer hohen Anzahl belegter Codekanäle und einer hohen Randomzahl RND könnten demzufolge bis zur Erfüllung der oben genannten Bedingungen viele Duplexperioden erforderlich und das Verfahren zeitaufwendig sein. Die Teilnehmerstationen sind aus diesem Grunde ausgerüstet, parallel bei einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Codekanäle die UCCH 26 zu empfangen. Die gleichzeitig empfangenen Belegungssignale 35 werden in der Aufeinanderfolge der Codekanäle im Eingangsstack des Zustandsautomaten abgelegt und dann unverzüglich innerhalb der aktuellen Duplexperiode in dem Block 54 verarbeitet, was einen Beschleunigungsfaktor entsprechend der Anzahl der parallel empfangenen Codekanäle bedeutet.
Die Eingangssignale "repeat" 39, Sync_1 44 und das Eingangssignal 59, umfassend "Add_CH" 40 und "Offset_3" 41, werden ignoriert. Das Eingangsignal 60, umfassend "Offset_1" 36 und "Offset_2" 37, sowie das Eingangssignal 61, umfassend "Rel_CH" 42 und "Offset_4" 43, werden als unveränderte Ausgangssignale 62, 63 an die interne Steuerung 48 zur weiteren Beachtung übergeben.
Das Eingangsignal "access" 64, von der internen Steuerung kommend, löst den Übergang zum Zustand "Access" 70 aus.
In 7 wird der Zustand "Access" 70 dargestellt. Ausgangsbetrachtung sei, daß die Teilnehmerstation in einem frei gewählten Codekanal im Uplink Control Channel 26 das Belegungssignal "idle" 51 empfängt. Sofern eine Abfrage 52 "N=0?" den Wert Null liefert, erfolgt Rücksetzen von "Search" 67, es wird an die interne Steuerung 48 das Signal "access" 71 gesendet und ein "Flag_A" 72 gesetzt. Das Signal "access" 71 gestattet der internen Steuerung 48, in der nachfolgenden Uplinkperiode 24 eine Zugriffsanforderung an die Basisstation zu senden. Von der Basisstation wird ein erfolgreicher Zugriff im folgenden Frame 22 im UCCH 26 mit "accept" 55 oder bei einem Hazard infolge des gleichzeitigen Zugriffs durch eine weitere Teilnehmerstation oder andere Störungen mit "reject" 38 beantwortet.
Die Zugriffsanforderung kann bereits die Anforderung für eine höherratige gebündelte Datenübertragung in mehr als einem Codekanal beinhalten. Die Einrichtung einer derartigen Verbindung wird entsprechend den Verfahrensschritten in Anspruch 6 durchgeführt.
Bei Eingang des Belegungssignals "accept" 55

– wird bei positivem Ergebnis der Abfrage "Flag_A?" 73 an die interne Steuerung das Signal "transmit" 74 als Bestätigung des erfolgreichen Zugriffsversuches gesendet und es erfolgt der Übergang zum Zustand "Transmit" 80. Das Signal "transmit" 74 erlaubt der internen Steuerung, in der nachfolgenden Uplinkperiode 24 mit der Sendung von Daten zu beginnen, beziehungsweise
– wird bei negativem Ergebnis der Abfrage "Flag_A?" 73 die Suche eines freien Codekanals begonnen.

Bei Eingang des Signals "repeat" 39

– erfolgt bei positivem Ergebnis der Abfrage "Flag_A?" 73 ein Einsprung in den Pfad nach "idle" 51 und es wird ein erneuter Zugriffsversuch eingeleitet, bzw.
– wird bei negativem Ergebnis der Abfrage "Flag_A?" 73 das Signal ignoriert.

Bei Eingang des Signals "reject" 38

– wird nach negativem Ergebnis der Abfrage "Flag_A?" 73 das Signal wie ein freier Codekanal bewertet und es erfolgt ein Einsprung in den Pfad nach "idle" 51, bzw.
– erfolgt bei positivem Ergebnis der Abfrage "Flag_A?" 73 die Rücksetzung von "Flag_A" 75 und es wird die Suche eines freien Codekanals begonnen.

Die Suche eines freien Codekanals erfolgt entsprechend den Erläuterungen zu Block 54 (6). In diesem Suchprozeß wird ein Eingangssignal "reject" 38, wenn die nachfolgende Abfrage "Flag_A?" 73 negativ ist, wie ein freier Kanal behandelt, da in diesem Falle "reject" sich auf eine andere Teilnehmerstation bezieht, die diesen Kanal ab diesem Zeitpunkt verläßt.
Das Eingangssignal 59 und das Eingangssignal "Sync_1" 44 werden,

– sofern die Abfrage "Flag_A?" 73 positiv ist, an die interne Steuerung als Signale 76 und 77 zur weiteren Beachtung übergeben, bzw.
– sofern die Abfrage "Flag_A?" 73 negativ ist, ignoriert.

Das Eingangsignal 60 und das Eingangssignal 61 werden identisch zu den Erläuterungen zur 6 verarbeitet.
In 8 wird der Zustand "Transmit" dargestellt. Ausgangsbetrachtung sei, daß noch im Zustand "Access" 70 an die interne Steuerung 48 ein Ausgangssignal "transmit" 74 gesendet wurde, welches die Freigabe für eine Datenübertragung an die Basisstation in der nachfolgenden Uplinkperiode 24 darstellt. Die Datenübertragung wird von der internen Steuerung während dieser Übertragung, und nachfolgend bei jeder weiteren dieser Übertragungen, mit einem Signal "transmit" 81 an den Zustandsautomaten 46 bestätigt.
Nach dem von der internen Steuerung empfangenen Signal "transmit" 81 erfolgt Rücksetzen "Flag_A" 75. Nach einem Eingangssignal "accept" 55 wird "Flag_A" 72 gesetzt und an die interne Steuerung 48 das Signal "transmit" 74 übertragen, womit diese eine erneute Freigabe für eine Datenübertragung an die Basisstation in der nachfolgenden Uplinkperiode 24 erhält.
Die Teilnehmerstation sendet an die Basisstation, wenn ein IP-Paket komplett übertragen wurde und keine weiteren Pakete zu übertragen sind, im Datenkanal ein Endesignal. Die Basisstation sendet nach Erkennen dieses Endesignals weiterhin "accept" 55, bis von der Layer 2 – Instanz der Basisstation

– Verbindungsende gemeldet ist, woraufhin im UCCH 26 "idle" 51 gesendet wird, was in der Teilnehmerstation als ordnungsgemäßer Abschluß der Übertragung gewertet wird. Oder
– eine Repeatanforderung gemeldet ist, woraufhin im UCCH 26 weiterhin "accept" 55 und zusätzlich "repeat" 39 gesendet werden.

In der nach dem Endesignal auftretenden Wartezeit sendet die interne Steuerung 48 der Teilnehmerstation Dummydaten an die Basisstation und weiterhin das Signal "transmit" 81 an den Zustandautomaten des Uplink Control.
Ein Eingangssignal "repeat" 39

– wird bei positivem Ergebnis der Abfrage "Flag_A?" 73 als unverändertes Ausgangssignal 82 an die interne Steuerung zur weiteren Beachtung übergeben, bzw.
– wird bei negativem Ergebnis der Abfrage "Flag_A?" 73 ignoriert.
Nach den Eingangssignalen "reject" 38 oder "idle" 51 werden die Ausgangssignale "Abbruch" 83 beziehungsweise "Ende" 84 an die interne Steuerung gesendet und es erfolgt die Rückkehr zum Zustand "Stand by".

Die Eingangssignale 44, 59, 60 und 61 werden identisch zu den Erläuterungen zur 7 verarbeitet.
Zugriff für den Aufbau einer gehenden POTS-Verbindung
Im Falle einer gehenden POTS-Verbindung stellt der UCCH 26 ausschließlich den Rückkanal für den Zugriff dar. Nach Bestätigung des Zugriffs durch die Basisstation werden weitere Signalisierungen im Signalisierungsteil der zugewiesenen Timeslots im Uplink und Downlink übertragen. Für POTS-Verbindungen, sowohl gehende als auch kommende Verbindungen, werden stets Timeslots in der Reihenfolge beginnend mit dem ersten Timeslot der Uplinkperiode 24 und der Downlinkperiode 23 im gleichen Codekanal zugewiesen. Das Verfahren sichert, dass POTS-Verbindungen bei einer Veränderung des Verhältnisses von Uplink zu Downlink ihre relative Timeslotposition im Uplink und Downlink behalten können.
Zur Einrichtung einer POTS-Verbindung wird von der Basisstation im UCCH 26 der Wert von Offset_1 36 um den Betrag eins erhöht und die Belegung 35 danach wieder auf "idle" gesetzt, was weitere Zugriffe auf die noch freien Timeslots gestattet. Da POTS-Verbindungen Duplexverbindungen sind, gilt Offset_1 36 auch für die einzurichtenden oder bestehenden IP-Übertragungen im Downlink, um auch den zugewiesenen Timeslot im Downlink für die POTS-Verbindung freizumachen bzw. freizuhalten.
Die Steuerung des Zugriffs zum Aufbau einer gehenden PTS-Verbindung erfolgt ebenfalls durch den bereits oben beschriebenen Zustandsautomaten des Uplink Control 46 (5) der Teilnehmerstation. Die Funktionsweisen im Zustand "Stand by" 50 (6) und Zustand "Access" 70 (7) sind in vollem Umfang identisch. Die Funktionsweise im Zustand "Transmit" 80 ist verkürzt. Es gilt die gleiche Ausgangsbetrachtung, jedoch wird von der internen Steuerung der Teilnehmerstation das Signal "transmit" 81 nur bis zu dem Zeitpunkt übertragen, bis von der Basisstation der Timeslot im Downlink bereitgestellt ist, signalisiert dadurch, dass im UCCH 26 Offset_1 36 um 1 erhöht wurde und Offset_2 den Wert Null erreicht hat. Nach Gültigkeit des veränderten Wertes von Offset_1 36 wird im UCCH 26 "idle" 51 übertragen, welches im Zustandsautomaten 46 die Rückkehr zum Zustand "Stand by" 50 veranlaßt.
IP-Übertragung im Downlink
Da im Falle einer IP-Übertragung im Downlink nicht zwingend gegeben ist, dass die Teilnehmerstation gleichzeitig eine Uplink-Datenübertragung durchführt, stellt der DCCH 29 für diesen Fall zusätzlich einen minimierten Rückkanal zur Steuerung des Aufbaus und während der Downlink-Übertragung dar. Der Teilnehmerstation werden bei erfolgreichem Zugriff alle Timeslots 27 oder 32 ab dem durch Offset_1 36 vorgegebenen Timeslot der Downlinkperiode 23 zugewiesen.
Die IP-Übertragung für eine Teilnehmerstation wird von der Basisstation entsprechend den Verfahrensschritten in Anspruch 7 durchgeführt. Die Übertragung kann als höherratige gebündelte Datenübertragung in mehr als einem Codekanal durchgeführt werden. Die Einrichtung einer derartigen Verbindung wird von der Basisstation entsprechend den Verfahrensschritten in Anspruch 9 durchgeführt. In 9 wird die Arbeitsweise der Teilnehmerstation im Falle einer IP-Übertragung an Hand des Zustandsautomaten des Downlink Control 47 (5) beschrieben. Dieser Zustandsautomat kann die Zustände "Stand by" 90 und "Receive" 97 annehmen. Die Erläuterung erfolgt für den Fall der Zuweisung eines Codekanals. Bei Zuweisung mehrerer Codekanäle erfolgt im Zustand "Receive" der beschriebene Datenaustausch parallel für die zugewiesenen Codekanäle. Ausgenommen hiervon ist das Signal "repeat" 99, welches nur in dem erstzugewiesenen Codekanal übertragen wird. Der Zustandsautomat sendet im DCCH 29 des Codekanal_0 oder nach erfolgter Kanalzuweisung im DCCH 29 des zugewiesenen Codekanals an die Basisstation, empfängt den BCCH 31 sowie den UCCH 26 des Codekanal_0 oder nach erfolgter Kanalzuweisung den UCCH 26 des zugewiesenen Codekanals.
Der DCCH 29 umfaßt die Signale

– "receipt" 94. Das Signal "receipt" ist Empfangsbestätigung für die vorangegangene Downlinkperiode 23 ohne eine Aussage über Fehlerfreiheit.
– "repeat" 99. Das Signal "repeat" ist ein Layer 2 – Signal und gibt an, welches Subpaket oder ab welchem Subpaket, in Abhängigkeit vom gewählten Layer 2 – Protokoll, wiederholt werden soll.
– "reject" 101. Das Signal "reject" bedeutet Abbruch ohne ordnungsgemäßen Abschluß der Übertragung.
– "end" 103. Das Signal "end" bedeutet Abbruch mit ordnungsgemäßem Abschluß der Übertragung inklusive des ordnungsgemäßen Abschlusses der Layer 2 – Verbindung.

Im Zustand "Stand by" 90 wird der BCCH 31 empfangen und Anrufsignale 91, umfassend Teilnehmernummer, Dienstanforderung und Nummer des zugewiesenen Codekanals, als Ausgangssignal an die interne Steuerung übergeben. Ein Eingangssignal "receipt" 93 von der internen Steuerung bestätigt, daß das Anrufsignal für die Teilnehmerstation zutreffend ist, es wird im DCCH des Codekanal_0 "receipt" 94 gesendet und in den Zustand "Receive" 97 übergegangen.
Nachfolgend von der internen Steuerung eingehende Signale "receipt" 93 und "repeat" 98 werden im DCCH des zugewiesenen Codekanals als Signale "receipt" 94 bzw. "repeat" 99 an die Basisstation gesendet und zum Zustand "Receive" 97 zurückgekehrt.
Von der internen Steuerung eingehende Signale "reject" 100. und "end" 102 werden im DCCH des zugewiesenen Codekanals als Signale "reject" 101 bzw. "end" 103 gesendet und zum Zustand "Stand by" 90 zurückgekehrt.
Die Eingangssignale "Offset_1; Offset_2" 60 sowie "Rel_CH; Offset_4" 61 werden im UCCH 26 empfangen. Der Empfang erfolgt im Zustand "Stand by" 90 im Codekanal_0 oder im Zustand "Receive" 97 im zugewiesenen Codekanal. Die resultierenden Ausgangssignale 62 oder 63 werden an die interne Steuerung zur weiteren Beachtung übergeben. Zwecks Übersichtlichkeit sind zu ignorierende Signale nicht in die Darstellung aufgenommen worden.
Zugriff für den Aufbau einer kommenden POTS-Verbindung
Der Aufbau einer kommenden POTS-Verbindung wird von der Basisstation eingeleitet, indem

– ein Codekanal für die Downlink-Übertragung ausgewählt wird,
– im UCCH 26 Offset_1 36 um den Betrag 1 erhöht wird, und
– im BCCH 31 die Teilnehmerstation gerufen und Codekanal sowie die Dienstanforderung übermittelt werden.

Die Steuerung des Zugriffs zum Aufbau einer kommenden POTS-Verbindung erfolgt ebenfalls durch den bereits oben beschriebenen Zustandsautomaten des Downlink Control 47 (5) der Teilnehmerstation. Die Funktionsweisen im Zustand "Stand by" 90 (9) sind identisch zur obigen Beschreibung.
Im Zustand "Receive" 97 (9) wird von der internen Steuerung der Teilnehmerstation das Signal "receipt" 93 nur bis zu dem Zeitpunkt übertragen, bis von der Basisstation im zugewiesenen Codekanal das Timeslotpaar im Downlink und Uplink bereitgestellt ist, signalisiert dadurch, dass im UCCH 26 Offset_2 37 den Wert Null erreicht hat. Nach Gültigkeit des veränderten Wertes von Offset_1 36 wird von der internen Steuerung "end" 102 gemeldet und im DCCH 29 als "end" 103 übertragen, welches im Zustandsautomaten die Rückkehr zum Zustand "Stand by" 90 veranlaßt. Ab diesem Zeitpunkt werden weitere Signalisierungen im Signalisierungsteil der zugewiesenen Timeslots im Uplink und Downlink übertragen.
Synchronisation der Teilnehmerstationen
Die erfindungsgemäßen Zugriffsverfahren setzen voraus, daß die Teilnehmerstationen zu jedem Zeitpunkt synchronisiert sind, um ohne vorherige zeitaufwendige Synchronisationsprozeduren in einem Timeslot oder im DCCH 29 des Uplink eines der Codekanäle senden zu können, ohne in der Basisstation störende Interferenzen zu verursachen.
Inaktive Teilnehmerstationen werden durch ein Verfahren, welches BCCH 31 und SCCH 33 nutzt, synchronisiert. Das Verfahren beinhaltet, daß

– von der Basisstation im BCCH 31 ein Teilnehmeranruf übertragen wird, bei welchem das Dienstmerkmal die Information Synchronisation beinhaltet,
– von der Teilnehmerstation im nachfolgenden SCCH 33 ein Synchronisationssignal gesendet wird, welches auch mit einer Codesequenz gespreizt sein kann, die nicht mit den für die Datenübertragung im Down- und Uplink benutzten Codesequenzen identisch ist,
– die Basisstation bestimmt, um welche Zeitdauer das im SCCH 33 empfangene Synchronisationssignal vom optimalen Empfangszeitpunkt abweicht,
– die Basisstation im nachfolgenden BCCH 31 ein Signal "Sync_2" sendet, und
– die Teilnehmerstation den Startzeitpunkt korrigiert und für künftige Aussendungen speichert.

Von der Basisstation werden alle inaktiven Teilnehmerstationen nach diesem Verfahren aufeinanderfolgend synchronisiert.
Aktive Teilnehmerstationen werden synchronisiert, indem deren Aussendungen im Uplink von der Basisstation genutzt werden zu bestimmen, um welche Zeitdauer das empfangene Datensignal vom optimalen Empfangszeitpunkt abweicht. Bei IP-Übertragungen im Downlink werden die von der Teilnehmerstation im DCCH gesendeten Signale für diese Messung genutzt. Die Korrekturwerte für den Startzeitpunkt der Teilnehmerstation überträgt die Basisstation

– bei IP-Übertragung im Uplink durch Übertragung des Korrekturwertes als "Sync_1" 44 im UCCH 26,
– bei IP-Übertragung im Downlink durch Einbettung des Korrekturwertes als Signalisierungspaket in den Downlink-Datenstrom,
– bei POTS-Verbindung durch Einbettung des Korrekturwertes als Signalisierungspaket im Signalisierungsteil des zugewiesenen Timeslots des Downlink.

Bezugsliteraturliste

[1] DE 4240249
[2] Vicente Quilez, Head of RCD Fixed Radio Systems Department, Alcatel, Telecom 99 Inter@ctive "Effiient provision of Internet in wireless access systems"
[3] US 6 131 012
[4] DE 100 56 087

1: Basisstation
2: Antenne der Basisstation
3: Airinterface
4: Teilnehmerstation
5: Antenne der Teilnehmerstation
6: PSTN-Teilnehmerschnittstelle der Teilnehmerstation
7: Endgerät des Teilnehmers
8: Ethernetschnittstelle der Teilnehmerstation
9: Rechner oder Rechnernetz des Teilnehmers
10: PCM-Schnittstelle der Basisstation
11: Optionale Anschaltbaugruppen
12: Ortsvermittlungszentrale
13: PSTN (Publik Switched Telephone Network)
14: Ethernetschnittstelle der Basisstation
15: Router
16: Datenleitung
17: ISP (Internet Serviceprovider)
18: Internet
19: OA&M-Center
20: Router/Proxyserver
21: Lokale OA&M-Einrichtung
22: Duplexperiode (Frame)
23: Downlinkperiode
24: Uplinkperiode
25: Schutzzeit für Laufzeitausgleich
26: UCCH (Uplink Control Channel)
27: Timeslots für Downlink-Datenübertragung
28: Schutzzeit für die Synchronisation von Teilnehmerstationen
29: DCCH (Downlink Control Channel)
30: Timeslots für Uplink-Datenübertragung
31: BCCH (Bearer Control Channel)
32: Timeslots für Downlink-Datenübertragung
33: SCCH (Synchronization Control Channel)
35: Belegung, Belegungszustand eines Codekanals
36: Offset_1
37: Offset_2
38: "reject"
39: "repeat"
40: Add_CH
41: Offset_3
42: Rel_CH
43: Offset_4
44: Sync_1
46: Zustandsautomat des Uplink Control der Teilnehmerstation
47: Zustandsautomat des Downlink Control der Teilnehmerstation
48: Interne Steuerung der Teilnehmerstation
50: Zustand "Stand by" des Zustandsautomaten des Uplink Control 46 der Teilnehmerstation
51: Belegungssignal "idle"
52: Abfrage "N=0?"
53: Rückkehr zum jeweils aktuellen Zustand
54: Block zur Kanalwahl
55: Belegungssignal "accept"
56: Setzen von N:=RND
57: Erhöhung der Nummer des zu empfangenden Codekanals um den Betrag 1
58: Verringerung von N um den Betrag 1
59: Eingangssignal "Add_CH; Offset_3"
60: Eingangssignal "Offset_1; Offset_2"
61: Eingangssignal "Rel_CH; Offset_4"
62: Ausgangssignal "Offset_1; Offset_2" an interne Steuerung
63: Ausgangssignal "Rel_CH; Offset_4" an interne Steuerung
64: Eingangssignal "access" von der internen Steuerung
65: Abfrage "Search?"
66: Setzen "Search"
67: Rücksetzen "Search"
70: Zustand "Access" des Zustandsautomaten des Uplink Control 46 der Teilnehmerstation
71: Ausgangssignal "access" an interne Steuerung
72: Setzen "Flag_A"
73: Abfrage "Flag_A?"
74: Ausgangssignal "transmit" an interne Steuerung
75: Rücksetzen "Flag_A"
76: Ausgangssignal "Add_CH; Offet_3" an interne Steuerung
77: Ausgangssignal "Sync_1" an interne Steuerung
80: Zustand "Transmit" des Zustandsautomaten des Uplink Control 46 der Teilnehmerstation
81: Eingangssignal "transmit" von der internen Steuerung
82: Ausgangssignal "repeat" an interne Steuerung
83: Ausgangssignal "Abbruch" an interne Steuerung
84: Ausgangssignal "Ende" an interne Steuerung
90: Zustand "Stand by" des Zustandsautomaten des Downlink Control der Teilnehmerstation
91: Teilnehmeranruf im BCCH 31
92: Ausgangssignal Teilnehmeranruf an interne Steuerung
93: Empfangsbestätigung "receipt" von der internen Steuerung
94: Empfangsbestätigung "receipt" an die Basisstation im DCCH 29
97: Zustand "Receive" des Zustandsautomaten des Downlink Control der Teilnehmerstation
98: Eingangssignal "repeat" von der internen Steuerung
99: Ausgangssignal "repeat" an die Basisstation im DCCH 29
100: Eingangssignal "reject" von der internen Steuerung
101: Ausgangssignal "reject" an die Basisstation im DCCH 29
102: Eingangssignal "end" von der internen Steuerung
103: Ausgangssignal "end" an die Basisstation im DCCH 29

Claims

Verfahren für ein drahtloses Point-to-Multipoint-Kommunikationssystem mit einer Kombination von Zugangsnetzwerken zum PSTN und zum Internet, wobei das Kommunikationssystem eine Basisstation (1), ein Airinterface (3) und eine Vielzahl von Teilnehmerstationen (4) umfaßt, die Teilnehmerstationen sowohl über eine Teilnehmerschnittstelle (6) für den Zugang zum PSTN und eine Ethernetschnittstelle (8) für den Zugang zum Internet verfügen, die unabhängig voneinander und auch simultan nutzbar sind, und die Kapazitätsverteilung zwischen beiden Zugangsnetzwerken belastungsabhängig angepaßt wird und das Airinterface mit Direct Sequence CDM/CDMA und einem eingebetteten TDM/TDMA und TDD arbeitet, insbesondere betreffend die Zugriffsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilnehmerstation (4) – ständig einen speziellen Codekanal_0, in welchem der UCCH (26) und die von der Basisstation (1) in einem BCCH (31) übertragenen Teilnehmeranrufe für IP-Übertragungen im Downlink, für kommende POTS-Verbindungen oder zur Synchronisation übertragen werden, empfängt, – bei Zuweisung einer IP-Übertragung im Downlink zusätzlich in einem oder für höherratige Übertragungen in mehreren von der Basisstation für eine Downlinkübertragung zugewiesenen Codekanälen, welche auch den speziellen Codekanal_0 umfassen können, den UCCH (26) und die Timeslots für die IP-Übertragung empfängt, und in den DCCH (29) der zugewiesenen Codekanäle sendet, – bei Zuweisung einer kommenden POTS-Verbindung zusätzlich in einem von der Basisstation zugewiesenen Codekanal in einem Timeslotpaar des Downlink und Uplink empfängt und sendet und den UCCH des zugewiesenen Codekanals empfängt, – ständig einen nach dem Zufallsprinzip ausgewählten und im Uplink freien Codekanal, welches auch der spezielle Codekanal_0 sein kann, als Zugriffskanal empfängt, in welchem die von der Basisstation (1) im UCCH dieses Codekanals übertragenen Informationen für Aufbau, Steuerung und Abbau von Uplinkübertragungen ausgewertet werden, und im Uplink dieses Codekanals Zugriffsanforderungen für IP-Übertragung im Uplink oder gehende POTS-Verbindungen sendet, – bei erfolgreichem Zugriff für eine IP-Übertragung im Uplink im Zugriffskanal und für höherratige Übertragungen in weiteren, von der Basisstation zugewiesenen, Codekanälen in den Timeslots für die IP-Übertragung sendet und die UCCH dieser Kanäle empfängt, – bei erfolgreichem Zugriff für eine gehende POTS-Verbindung im Zugriffskanal in einem Timeslotpaar des Downlink und Uplink empfängt und sendet und den UCCH des Zugriffskanals empfängt, – eine Mehrzahl von weiteren Codekanälen, welche auch den speziellen Codekanal_0 umfassen können, empfängt, in welchen die von der Basisstation in den UCCH dieser Codekanäle übertragenen Belegungsinformationen für eine schnelle Suche eines im Uplink freien Codekanals ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei IP-Übertragung zwischen Basisstation und einer Teilnehmerstation die Uplink- und Downlinkverbindungen – unabhängig voneinander eingerichtet, betrieben und abgebaut werden, – bei gleichzeitigem Vorliegen in unterschiedlichen Codekanälen eingerichtet werden können, – nach vollständiger Übertragung vorliegender Daten, im Minimum nur ein IP-Paket umfassend, und Abschluß der Layer 2 – Verbindung abgebaut werden, – jeweils alle Timeslots der Uplink- oder Downlinkperiode nutzen, ausgenommen Timeslots, die durch eine POTS-Verbindungen belegt sind oder während der Verbindung belegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmerstation bei IP-Übertragung im Uplink – in einem ersten Verfahrensschritt bereits vor einer Übertragungsanforderung einen im Uplink freien Codekanal, gekennzeichnet durch ein Signal "idle" im UCCH (26) des Codekanals, auswählt, in einen Zustand "Stand by" übergeht und den UCCH dieses Codekanals kontinuierlich empfängt, – in einem zweiten Verfahrensschritt bei Vorliegen einer Übertragungsanforderung im Uplink des ausgewählten Codekanals eine Accessforderung überträgt, – in einem dritten Verfahrensschritt bei positiver Bestätigung der Accessforderung durch die Basisstation, gekennzeichnet durch ein Signal "accept" im UCCH des Codekanals, die Nutzdatenübertragung durchführt, sofern von Frame zu Frame die Übertragung von der Basisstation mit "accept" bestätigt wird, – in einem vierten Verfahrensschritt nach Beendigung der Nutzdatenübertragung Dummydaten sendet, – in einem fünften Verfahrensschritt nach Bestätigung des positiven Abschlusses der Übertragung durch die Basisstation, gekennzeichnet durch ein Signal "idle" im UCCH des Codekanals, wieder in den Zustand "Stand by" übergeht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmerstation bei IP-Übertragung im Uplink – während des Zustandes "Stand by" nach einem Signal "accept" im UCCH (26) des gewählten Codekanals, kennzeichnend, daß ein erfolgreicher Zugriff durch eine andere Teilnehmerstation erfolgte, oder – während des Accessversuchs oder der Datenübertragung nach einem Signal "reject" im UCCH des gewählten Codekanals, die Suche eines im Uplink freien Codekanals durchführt, indem eine Randomzahl N generiert wird und bei Prüfung der UCCH der Codekanäle in fortlaufender Reihenfolge der N freie Codekanal gewählt wird, wobei die Teilnehmerstation ständig parallel bei einer Mehrzahl von Codekanälen in fortlaufender Reihenfolge, beginnend ab dem aktuell gewählten oder genutzten Codekanal, deren UCCH empfängt und die Belegungssignale "idle", "accept" und/oder "reject" noch innerhalb der aktuellen Duplexperiode (22) in das Verfahren der Kanalsuche einbezieht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung im Airinterface die zu übertragenden Datenpakete subsegmentiert werden und auf Basis der Subpakete eine Layer 2 – Sicherung erfolgt, und Wiederholungsanforderungen der Basisstation als Signal "repeat" (39) im UCCH (26) des erstzugewiesenen Codekanals übertragen werden, wobei entsprechend gewähltem Layer 2 – Protokoll Wiederholungen eines Subpaketes oder Wiederholungen ab einem bestimmten Subpaket angefordert werden können.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß höherratige gebündelte Datenübertragung in mehr als einem Codekanal erfolgt, – indem die Teilnehmerstation in der Accessforderung in einem ersten Codekanal einen zweiten Codekanal anfordert, – die Basisstation einen im Uplink freien Codekanal auswählt und diesen Codekanal durch ein Belegungssignal "accept" im UCCH (26) für andere Teilnehmerstationen als belegt kennzeichnet, und – die Basisstation im UCCH des ersten Codekanals ein Signal "Add_CH" (40) überträgt, welches der anfordernden Teilnehmerstation den ausgewählten zweiten Codekanal zuweist, und das Verfahren für die Zuweisung weiterer Codekanäle dahingehend modifiziert erfolgt, daß die Teilnehmerstation die Anforderung als Signalisierungspaket im Uplink-Datenstrom überträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation bei IP-Übertragung im Downlink – in einem ersten Verfahrensschritt bei Vorliegen von Daten für eine Teilnehmerstation einen im Downlink freien Codekanal auswählt, – in einem zweiten Verfahrensschritt im BCCH (31) einen Teilnehmeranruf (91) überträgt, – in einem dritten Verfahrensschritt bei positiver Bestätigung des Teilnehmeranrufs durch die Teilnehmerstation, gekennzeichnet durch eine Empfangsbestätigung "receipt" (94) im DCCH (29) des zugewiesenen Codekanals, die Nutzdatenübertragung durchführt, sofern von Frame zu Frame die Übertragung von der Teilnehmerstation mit "receipt" bestätigt wird, – in einem vierten Verfahrensschritt nach Beendigung der Nutzdatenübertragung Dummydaten sendet, – in einem fünften Verfahrensschritt nach Bestätigung des positiven Abschlusses der Übertragung durch die Teilnehmerstation, gekennzeichnet durch ein Signal "end" (103) im DCCH des Codekanals, die Verbindung abbaut.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung im Airinterface die zu übertragenden Datenpakete subsegmentiert werden und auf Basis der Subpakete eine Layer 2 – Sicherung erfolgt, und Wiederholungsanforderungen der Teilnehmerstation als Signal "repeat" (99) im DCCH (29) des erstzugewiesenen Codekanals übertragen werden, wobei entsprechend gewähltem Layer 2 – Protokoll Wiederholungen eines Subpaketes oder Wiederholungen ab einem bestimmten Subpaket angefordert werden können.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß höherratige gebündelte Datenübertragung in mehr als einem Codekanal erfolgt, – indem die Basisstation bei Downlinkübertragung zu einer geeigneten Teilnehmerstation nach Aufbau der Verbindung in einem ersten Codekanal einen oder mehrere im Downlink freie Codekanäle auswählt, und – die Zuweisung der weiteren Codekanäle als Signalisierungspakete im Downlink-Datenstrom überträgt, – in einem dritten Verfahrensschritt bei positiver Bestätigung der Zuweisung durch die Teilnehmerstation, gekennzeichnet durch eine Empfangsbestätigung "receipt" (94) in den DCCH (29) der zugewiesenen Codekanäle, die Basisstation die Nutzdatenübertragung in den zugewiesenen Codekanälen durchführt, sofern von Frame zu Frame die Übertragung von der Teilnehmerstation mit "receipt" bestätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer POTS-Verbindung zwischen Basisstation und einer Teilnehmerstation stets Timeslots in der Reihenfolge beginnend mit dem ersten Timeslot der Uplinkperiode (24) und der Downlinkperiode (23) im gleichen Codekanal zugewiesen werden und – von der Basisstation die Belegung der Timeslots in der genannten Art im UCCH (26) dadurch angezeigt wird, daß ein Signal Offset_1 (36) pro POTS-Verbindung um den Betrag eins erhöht wird, – von der Basisstation durch ein Signal Offset_2 (37) im UCCH angezeigt wird, nach wieviel Duplexperioden das Signal Offset_1 Gültigkeit besitzt, und das Signal Offset_2 von Frame zu Frame bis null herabgezählt wird, – Basisstation und Teilnehmerstationen, die im gleichen Codekanal IP-Übertragungen im Uplink und/oder Downlink durchführen, ab dem durch das Signal Offset_2 festgelegten Zeitpunkt den der POTS-Verbindung zugewiesenen Timeslot nicht mehr nutzen, – die Basisstation nach Einrichtung einer gehenden POTS-Verbindung ab dem durch das Signal Offset_2 festgelegten Zeitpunkt im UCCH dieses Codekanals das Signal "idle" sendet und damit Zugriffe auf die nicht belegten Timeslots des Uplinks ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Verhältnisses von Downlink zu Uplink bei konstanter Dauer einer Duplexperiode die Zahl der Timeslots im Downlink und Uplink gegenläufig veränderbar ist und die für alle bestehenden und neu aufzubauenden Verbindungen gültige Einstellung von der Basisstation vorgegeben wird, indem – von der Basisstation in den UCCH aller Codekanäle identisch ein Signal Rel_CH (42), welches angibt, wieviele Timeslots der Downlinkperiode zugeordnet sind, und ein Signal Offset_4 (61) = 0, welches angibt, daß der Wert von Rel_CH gültig ist, übertragen werden, – von der Basisstation bei Änderung des Verhältnisses in den UCCH aller Codekanäle der neue Wert des Signal Rel_CH und ein Signal Offset_4 > 0 übertragen werden, welches angibt, nach wieviel Duplexperioden (22) der neue Wert von Rel_CH Gültigkeit erlangt, welches mit jeder Duplexperiode um den Wert 1 herabgesetzt wird und welches bei Erreichen von Offset_4 = 0 die Gültigkeit des neuen Wertes von Rel_CH anzeigt,
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß inaktive Teilnehmerstationen aufeinanderfolgend von der Basisstation synchronisiert werden, indem – von der Basisstation im BCCH (31) ein Teilnehmeranruf übertragen wird, bei welchem das Dienstmerkmal die Information Synchronisation beinhaltet, – von der Teilnehmerstation im nachfolgenden SCCH (33) ein Synchronisationssignal gesendet wird, welches auch mit einer Codesequenz gespreizt sein kann, die nicht mit den für die Datenübertragung im Down- und Uplink benutzten Codesequenzen identisch ist, – die Basisstation bestimmt, um welche Zeitdauer das im SCCH empfangene Synchronisationssignal vom optimalen Empfangszeitpunkt abweicht, – die Basisstation im nachfolgenden BCCH ein Signal "Sync_2" sendet, und – die Teilnehmerstation den Startzeitpunkt korrigiert und für künftige Aussendungen speichert, und aktive Teilnehmerstationen synchronisiert werden, indem deren Aussendungen im Uplink von der Basisstation genutzt werden zu bestimmen, um welche Zeitdauer das empfangene Datensignal vom optimalen Empfangszeitpunkt abweicht. Bei IP-Übertragungen im Downlink werden die von der Teilnehmerstation im DCCH (29) gesendeten Signale für diese Messung genutzt. Die Korrekturwerte für den Startzeitpunkt der Teilnehmerstation überträgt die Basisstation – bei IP-Übertragung im Uplink durch Übertragung des Korrekturwertes als "Sync_1" (44) im UCCH (26), – bei IP-Übertragung im Downlink durch Einbettung des Korrekturwertes als Signalisierungspaket in den Downlink-Datenstrom, – bei POTS-Verbindung durch Einbettung des Korrekturwertes als Signalisierungspaket in den Signalisierungsteil des zugewiesenen Timeslots des Downlinks.