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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Steuerung einer Kleinst-Funkzelle sowie ein zugehöriges Kommunikationssystem
und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung
von sogenannten Femto-Zellen, wie sie als Funkzellen mit kleiner Sendeleistung
in mobilen bzw. Funknetzen zunehmend verwendet werden.
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Es
besteht ein zunehmender Trend, wonach Telekommunikationsunternehmen
Basisstationen für Kleinst-Funkzellen
bzw. sogenannte Femto-Zellen planen, welche direkt beim Kunden im
Haus, der Wohnung oder dem Büro
platziert werden. Hierdurch soll eine Konvergenz von Festnetzen
und mobilen Netzen bzw. Funknetzen beschleunigt werden und ferner
eine Netzabdeckung insbesondere bei den mobilen Netzen wie beispielsweise
UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) und GSM (Global
System for Mobile communication) zu verbessern. Derartige Basisstationen
zur Realisierung einer Kleinst-Funkzelle bzw. Femto-Zelle können in
einem kleinen separaten Gerät
oder einem integrierbaren Modul realisiert sein, das neben einer
Funkschnittstelle wie beispielsweise einem GSM-/UMTS-Interface auch eine
Schnittstelle zu einem paketvermittelten Netzwerk wie beispielsweise
dem Internet haben wird. Beispielsweise könnte eine derartige Basisstation
in ein sogenanntes Gateway integriert sein oder als separates Gerät entworfen
werden, welches beispielsweise über
DSL (Digital Subscriber Line), Ethernet, WLAN (Wireles Local Area
Network) usw. direkt mit dem Festnetz bzw. paketvermittelten Netz oder über ein
bereits vorhandenes Gateway mit dem paketvermittelten Netz (z. B.
Internet) verbunden wird.
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Derartige
Kleinst-Funkzellen bzw. Femto-Zellen haben normalerweise sehr geringe
Sende- und Empfangsleistungen, können
aber eine Netzabdeckung insbesondere in Gebäuden deutlich verbessern. Beispielsweise
liegt eine Sende-Signalfeldstärke
einer Femto-Zelle bei maximal 5 mW, was im Freien eine Reichweite
bis zu ca. 200 Metern ermöglicht.
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Derzeit
wird davon ausgegangen, dass einer jeweiligen Kleinst-Funkzelle
bzw. Femto-Zelle nur bestimmte Mobilteile bzw. Mobiltelefone direkt
zugeordnet werden. Nur diesen direkt zugeordneten Mobilteilen ist
dann die Verbindung zu der zugeordneten Kleinst-Funkzelle erlaubt.
Kommt das Mobilteil bzw. Mobiltelefon des Kunden in die Reichweite
der zugeordneten Kleinst-Funkzelle bzw. Femto-Zelle, so verbindet
es sich mit dieser. Außerhalb
der Reichweite der Kleinst-Funkzelle verbindet sich das Mobilteil
mit einer übergeordneten
Makro-Zelle bzw.
deren Basisstation. Derartige Makro-Zellen weisen eine Reichweite
von ca. 2 bis zu 50 km auf, wodurch große geographische Räume bzw.
Gebiete mit einer geringen Zahl an Mobilfunk-Teilnehmern versorgt
werden können.
Um Funkschatten zu verhindern kann ferner eine Makro-Funkzelle von
mehreren Mikro-Funkzellen bzw. Mikro-Zellen unterstützt werden.
Ferner sind auch sogenannte Pico-Zellen bzw. Pico-Funkzellen bekannt,
welche eine Reichweite bis zu ca. 500 Meter im Freien aufweisen,
was in Gebäuden
einer Reichweite bis zu ca. 100 Meter entspricht. Derartige Pico-Funkzellen
werden insbesondere im Geschäftskundenbereich
zur besseren Mobilfunkversorgung in großen Gebäuden verwendet.
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Gemäß dem Stand
der Technik ist die Femto-Zelle bzw. Kleinst-Funkzelle ständig betriebsbereit, auch dann
wenn keines der zugeordneten Mobilteile bzw. Mobiltelefone sich
in Reichweite der Funkzelle befindet. Da die Femto-Zelle ständig Synchronisierungsinformationen
sendet, verbraucht sie jedoch unnötig Strom und verursacht unnötige Interferenzen
durch die Aussendung permanenter oder periodischer elektromagnetischer
Wellen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Steuerung einer Kleinst-Funkzelle sowie ein zugehöriges Kommunikationssystem,
ein zugehöriges
digitales Speichermedium, ein Computer-Programm-Produkt sowie ein
Computer-Programm zu schaffen, bei dem ein Stromverbrauch reduziert
wird und Interferenzen vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch die Maßnahmen
des Patentanspruchs 8 gelöst.
Hinsichtlich des Kommunikationssystems wird die Aufgabe durch die
Maßnahmen des
Patentanspruchs 19 und hinsichtlich des digitalen Speichermediums
durch die Maßnahmen
des Patentanspruchs 20 gelöst.
Hinsichtlich des Computer-Programm-Produkts wird die Aufgabe durch
die Maßnahmen
des Patentanspruchs 21 und hinsichtlich des Computer-Programms wird
die Aufgabe durch die Maßnahmen
des Patentanspruchs 22 gelöst.
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Vorzugsweise
ist eine Basisstation zur Realisierung der Kleinst-Funkzelle und
eine Schalteinheit zum Aktivieren/Deaktivieren der Kleinst-Funkzelle vorgesehen.
Eine Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit wertet hierbei eine
Aktivierungsinformation aus und betätigt die Schalteinheit in Abhängigkeit
von der ausgewerteten Aktivierungsinformation. Auf diese Weise kann
die Kleinst-Funkzelle sozusagen ferngesteuert und bedarfsorientiert
ein- und ausgeschaltet werden, wodurch ein Stromverbrauch verringert und
Interferenzen mit anderen elektromagnetischen Strahlen vermieden
werden.
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Beispielsweise
kann zum Senden/Empfangen von IP-Nachrichten eine IP-Schnittstelle
vorgesehen sein, wobei eine Registrierungseinheit die Kleinst-Funkzelle
bei einem Mobilfunknetzbetreiber über die IP-Schnittstelle registriert.
Die Aktivierungsinformation kann in diesem Fall über eine IP-Nachricht empfangen
werden, wodurch eine besonders komfortable Ansteuerung ermöglicht wird
und darüber
hinaus die zunehmend breit bandigen Anschlussmöglichkeiten in Festnetzen zur
Erweiterung von Mobilfunknetzen verwendet werden können.
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Beispielsweise
kann eine lokale Schnittstelle zum Senden/Empfangen von lokalen
Nachrichten zu/von der Basisstation sowie eine Basisstation-Auswerteeinheit
zum Auswerten einer lokalen Nachricht und/oder von Anmeldezuständen der
zugehörigen Mobilteile
vorgesehen sein, wobei die Aktivierungsinformation von der Basisstation-Auswerteeinheit über die
lokale Nachricht gesendet wird. Dieses ermöglicht eine modulare Anbindung
der Basisstation an ein Gateway bzw. einen Netzwerkknoten, sofern
für die
lokale Schnittstelle Standardschnittstellen wie beispielsweise WLAN,
Ethernet usw. verwendet werden. Andererseits kann jedoch auch eine
Integration der Basisstation in ein Gateway durchgeführt werden,
wobei insbesondere ein interner Datenbus als lokale Schnittstelle
zum Einsatz kommen kann. Insbesondere ermöglicht die Auswertung der Anmeldezustände von
jeweiligen Mobilteilen an der Femto-Zelle ein eigenständiges Ausschalten
bzw. Deaktivieren der Femto-Zelle,
sobald ein letztes Mobilteil die Reichweite der Femto-Zelle verlassen oder
sich abgemeldet hat. Dies ermöglicht
die Realisierung selbstgesteuerter Ausschaltvorgänge durch die Femto-Zelle.
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Hinsichtlich
des Verfahrens zur Steuerung einer Kleinst-Funkzelle kann vorzugsweise eine Kleinst-Funkzellen-Basisstation bei
einem Mobilfunknetzbetreiber registriert werden, eine Standortinformation
der Kleinst-Funkzellen-Basisstation
ermittelt werden, eine Standortinformation von zumindest einem Mobilteil
ermittelt werden, eine Auswertung der ermittelten Standortinformationen
durchgeführt
werden und die Kleinst-Funkzelle in Abhängigkeit von den ausgewerteten
Standortinformationen aktiviert/deaktiviert werden. Auf diese Weise
kann in Abhängigkeit
vom Standort des Mobilteils und der Kleinst-Funkzellen-Basisstation
die Kleinst-Funkzelle ein- und ausgeschaltet werden, wodurch ein Stromverbrauch
verringert und Interferenzen vermieden werden.
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Die
Standortinformation des zumindest einen Mobilteils kann beispielsweise
auf der Grundlage einer Anmeldeinformation in einer Funkzelle ermittelt werden.
Obwohl eine derartige Standortbestimmung relativ ungenau ist, kann
dennoch eine Kleinst-Funkzelle ausreichend zuverlässig angesteuert
werden, wenn ein zugehöriges
Mobilteil in die Nähe
ihrer Basisstation gelangt.
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Vorzugsweise
wird die Standortinformation des zumindest einen Mobilteils auf
der Grundlage einer jeweiligen Empfangssignal-Feldstärke und/oder einer jeweiligen
Signallaufzeit in mehreren Funkzellen für das zumindest eine Mobilteil
ermittelt. Auf diese Weise erhöht
sich eine Genauigkeit für
die Standortbestimmung des Mobilteils, wodurch eine Genauigkeit
für einen
jeweiligen Aktivierungszeitpunkt erhöht werden kann.
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Ferner
kann das Auswerten der ermittelten Standortinformation auf der Grundlage
einer Bewegungsanalyse des zumindest einen Mobilteils entlang verschiedener
Funkzellen durchgeführt
werden. Bei einer derartigen Auswertung können folglich Verhaltensmuster
eines jeweiligen Nutzers eines Mobilteils berücksichtigt werden und das Aktivieren/Deaktivieren
der Kleinst-Funkzelle
in Abhängigkeit
von beispielsweise einer gewissen Wahrscheinlichkeit für die weitere
Bewegung des Mobilteils durchgeführt
werden.
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Ferner
kann das Auswerten der ermittelten Standortinformationen auf der
Grundlage einer Empfangssignal-Feldstärke der Funkzelle für das zumindest
eine Mobilteil am Standort der Kleinst-Funkzellen-Basisstation durchgeführt werden.
Wenn demzufolge die übergeordneten
z. B. Makro-Funkzellen auf Grund ungenügender Reichweiten gewisse
Abdeckungs-Lücken
im Netz aufweisen, so können
diese Lücken
erfindungsgemäß über die
Kleinst-Funkzellen geschlossen werden.
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Beispielsweise
beinhaltet das Aktivieren/Deaktivieren das Senden einer Aktivierungsinformation
an die Kleinst-Funkzellen-Basisstation, wobei insbesondere die Aktivierungsin formation über eine IP-Nachricht
und/oder einer lokale Nachricht übertragen
wird. Auf diese Weise können
ohnehin vorhandene Kommunikationswege effektiv zum Ein-/Ausschalten
der Kleinst-Funkzelle genutzt werden.
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In
den weiteren Ansprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte Blocksdarstellung eines Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
vereinfachte Blockdarstellung mit einer Basisstation gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
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3 eine
vereinfachte Blockdarstellung mit einer Basisstation gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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4 ein
vereinfachtes Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Einschaltvorgangs;
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5 ein
vereinfachtes Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Ausschaltvorgangs;
und
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6 ein
vereinfachtes Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung eines weiteren
erfindungsgemäßen Ausschaltvorgangs.
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1 zeigt
eine vereinfachte Blockdarstellung eines Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei das Ein-/Ausschalten einer Kleinst-Funkzelle bzw.
Femto-Zelle vollautomatisch und ohne Zutun eines Nutzers durchgeführt werden
kann.
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Gemäß 1 wird
ein Mobilfunknetz eines Mobilfunknetzbetreibers beispielhaft durch
die Makro-Zellen bzw. Makro-Funkzellen
MZ1, MZ2 und MZ3 realisiert, welche eine Reichweite von ca. 2 bis
50 km aufweisen können
und somit große
geographische Räume
abdecken. Ferner ist gemäß 1 eine
sogenannte Femto-Zelle bzw. Kleinst-Funkzelle FZ durch eine Kleinst-Funkzellen-Basisstation 1 realisiert,
welche üblicherweise
in einem Haus, einer Wohnung oder dem Büro eines Kunden angeordnet ist
und lediglich eine sehr geringe Reichweite aufweist. Die Kleinst-Funkzelle
hat beispielsweise eine maximale Sendeleistung von 5 mW und ist
auf eine Reichweite im Freien von maximal 200 Meter begrenzt. Demgegenüber weisen
die Makro-Funkzellen MZ1 bis MZ3 Sendeleistungen von beispielsweise größer 200
mW auf, wodurch sie auch als sogenannte Piko- oder Mikro-Funkzellen
realisiert sein können. Die
Reichweiten sind in diesem Fall entsprechend geringer.
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Üblicherweise
ist ein vorbestimmtes Mobilteil bzw. Mobiltelefon MT einer oder
mehreren vorbestimmten Kleinst-Funkzelle bzw. Femto-Zelle FZ zugeordnet
und z. B. nur für
diese Zelle verwendbar. Grundsätzlich
könnte
jedoch eine derartige Zuordnung auch aufgehoben sein und jedes beliebige
Mobilteil MT für
jede beliebige Femto-Zelle FZ freigegeben werden. Die Erfindung
wird nachfolgend anhand eines Mobilteils MT beschrieben, welches
genau einer Kleinst-Funkzelle bzw. Femto-Zelle FZ zugeordnet ist.
Als Mobilteil MT können
insbesondere mobile Telekommunikationsendgeräte mit einer Funkschnittstelle
verwendet werden, wie z. B. Mobiltelefone, Smartphones, PDAs, Laptops
usw.
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Außerhalb
der Reichweite seiner Femto-Zelle FZ ist das Mobilteil MT zunächst mit
einer oder mehreren Basisstationen des Mobilfunknetzbetreibers verbunden.
Beispielsweise ist dies eine Basisstation für eine Makro-Funkzelle, wobei
jedoch auch eine Mikro-, Piko- oder sonstige -Funkzelle des Mobilfunknetzbetreibers
realisiert werden kann. Beispielsweise durch Auswertung der Empfangssignal-Feldstärken an
den jeweiligen Makro-Basisstationen (nicht dargestellt) kann ein
Netzbetrei ber den Standort bzw. eine Standortinformation des Mobilteils MT
bestimmen. Im einfachsten Fall wird diese Standortinformation lediglich über einen
Anmeldezustand an einer vorbestimmten Makro-Zelle festgelegt, wobei
der Standort jedoch nur relativ ungenau (ca. 2 bis 50 km) bestimmt
werden kann. Dem Netzbetreiber ist weiterhin bekannt, welchem Kunden
bzw. Nutzer welche Kleinst-Funkzelle FZ zugeordnet ist, an welchem
geographischen Ort die Kleinst-Funkzelle FZ bzw. deren Basisstation
sich befindet und ebenfalls welche Mobilteile MT sich mit der Kleinst-Funkzelle FZ
verbinden dürfen.
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Die
Kleinst-Funkzelle FZ bzw. deren zugeordnete Basisstation 1 verfügt üblicherweise über eine
permanente breitbandige Datenverbindung zu einem Festnetz und insbesondere
zu einem paketvermittelten Netz N wie beispielsweise dem Internet. Alternativ
lässt sich
die Basisstation 1 der Kleinst-Funkzelle FZ über einen
Steuerkanal (nicht dargestellt) von einem externen Gerät (nicht
dargestellt) wie beispielsweise einem Gateway ansteuern, welches
wiederum einen Zugang zu einem Festnetz und insbesondere zum paketvermittelten
Netz N (Internet) aufweist.
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Erfindungsgemäß wird nunmehr
eine Auswertung dieser Standortinformationen durchgeführt, um
festzustellen, wann sich ein jeweiliges Mobilteil MT seiner zugeordneten
Kleinst-Funkzelle FZ nähert.
Gemäß 1 wird
diese Auswertung der Standortinformationen durch eine Auswerteeinheit AE
zum Auswerten der Zellinformationen ZI durch beispielsweise den
Netzbetreiber durchgeführt.
Die Auswerteeinheit ist hierbei wiederum an das Festnetz und insbesondere
an das paketvermittelte Netz N bzw. Internet angeschaltet. Die genaue
Standortbestimmung muss hierbei nicht unbedingt permanent erfolgen,
sondern könnte
auch durch ein Triggersignal ausgelöst werden, wenn sich das Mobilteil
MT über
eine der Makro-Basisstationen einbucht, die sich in unmittelbarer
Nachbarschaft zur Kleinst-Funkzelle FZ befinden. Ist beispielsweise
anhand dieser Information anzunehmen, dass der Kunde den Empfangsbereich
der zugeordneten Kleinst-Funkzelle FZ betreten wird, so kann der
Netzbetreiber bzw. dessen Auswerteeinheit AE durch Aussenden einer
Aktivierungsinformation AI über
das Festnetz bzw. paketvermittelte Netz N das Einschalten oder Hochfahren der
Kleinst-Funkzelle FZ bzw. deren Basisstation 1 veranlassen.
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Das
Ausschalten der Kleinst-Funkzelle bzw. der zugehörigen Basisstation 1 erfolgt
hierbei in ähnlicher
Art und Weise. Wird demzufolge anhand der ausgewerteten Standortinformationen
des Mobilteils sowie der Femto-Zelle FZ festgestellt, dass das letzte zugeordnete
Mobilteil den Empfangsbereich der Femto-Zelle verlassen hat, so
kann die Zelle über eine
entsprechende Signalisierung ausgeschaltet bzw. deaktiviert werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
die Kleinst-Funkzelle abzuschalten besteht darin, dass die Kleinst-Funkzelle
FZ aus sich heraus feststellt, das sich kein weiteres zugeordnetes
Mobiltelefon mehr in ihrer Reichweite befindet. In diesem Fall kann
sich die Kleinst-Funkzelle FZ selbstständig abschalten und den Netzbetreiber über das
Abschalten der Kleinst-Funkzelle informieren. Diese optionale Benachrichtigung
des Netzbetreibers bzw. der Auswerteeinheit AE über das Abschalten ist jedoch
nicht zwingend erforderlich. Für
den Netzbetreiber könnte diese
Information wertvoll sein, um über
den aktuellen Status der Kleinst-Funkzelle informiert zu sein und
beim Eintreten der vorstehend genannten Bedingungen die Kleinst-Funkzelle wieder
einzuschalten.
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Erfindungsgemäß wird somit
eine Netzabdeckung in Mobilfunknetzen verbessert und insbesondere
das Auftreten von Interferenzen vermieden sowie ein Stromverbrauch
zum Betreiben der Kleinst-Funkzellen gesenkt. Ferner erhöht sich
ein Benutzerkomfort und verringert sich eine Strahlungsbelastung,
da eine jeweilige Kleinst-Funkzelle nur bei Bedarf aktiviert werden
kann und ansonsten abgeschaltet bzw. in einen sogenannten „sleep-mode” gebracht
werden kann. Weiterhin vorteilhaft sind hierbei die verringerten
Kosten für
eine Mobilfunkanbindung, die sich im Wesentlichen dadurch ergeben,
dass im Bereich der Kleinst-Funkzelle ein üblicherweise ohnehin vorhandener
breitbandiger Festnetzanschluss des Kunden für die Anbindung an das Mobilfunknetz genutzt
wird.
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2 zeigt
eine vereinfachte Blockdarstellung mit einer Vorrichtung zur Steuerung
einer Kleinst-Funkzelle gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente
bezeichnen wie in 1 und auf eine wiederholte Beschreibung
nachfolgend verzichtet wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer Basisstation 1 zur
Realisierung einer Kleinst-Funkzelle bzw. Femto-Zelle beschrieben,
die auf dem GSM- oder UMTS-Standard basiert. Selbstverständlich können auch
weitere Funkschnittstellen-Standards
zu Grunde gelegt werden und insbesondere zellbasierte Standards
zur Realisierung eines Mobilfunknetzes.
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Gemäß 2 ist
die Auswerteeinheit AE zum Auswerten der Zellinformationen ZI der
zur Mobilfunknetz zugehörigen
Funkzellen über
das paketvermittelte Netz N mit der Kleinst-Funkzelle FZ verbunden, wobei insbesondere
das Internet sowie das zugehörige
Internetprotokoll (IP) zur Verwendung kommt.
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Gemäß 2 kann
die Basisstation 1 zur Realisierung der Kleinst-Funkzelle
FZ in einem Gateway GW implementiert sein, welches eine Anbindung an
das paketvermittelte Netz N über
eine IP-Schnittstelle 5 ermöglicht. Erfindungsgemäß kann nunmehr eine
elektronisch steuerbare Schalteinheit 2 zum Aktivieren/Deaktivieren
der Basisstation 1 bzw. der Kleinst-Funkzelle FZ vorgesehen sein. Beispielsweise
kann das Aktivieren/Deaktivieren der Kleinst-Funkzelle FZ ein Ein-/Ausschalten einer Stromversorgung
AC/DC der Basisstation 1 über einen elektronisch steuerbaren
Schalter darstellen. In gleicher Weise kann die Kleinst-Funkzelle
bzw. deren Basisstation 1 bei einem derartigen Aktivierungs-/Deaktivierungsvorgang
auch definiert hoch- bzw. heruntergefahren werden, wobei sie sich
in einem deaktivierten Zustand in einem soge nannten „Sleep-mode” oder „Stand-by-Betrieb” befindet.
Ein Stromverbrauch ist hierbei minimal und das Aussenden von elektromagnetischen
Wellen stark begrenzt oder abgeschaltet. Ferner kann die Vorrichtung
gemäß 2 eine
Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 zum Auswerten
einer Aktivierungsinformation AI aufweisen und zum Betätigen der
Schalteinheit 2 in Abhängigkeit
von der ausgewerteten Aktivierungsinformation AI.
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Ferner
kann die Vorrichtung gemäß 2 eine
Registrierungseinheit 4 zum Registrieren der Kleinst-Funkzelle
FZ bei einem Mobilfunknetzbetreiber über die IP-Schnittstelle 5 aufweisen.
Genauer gesagt kann beim ersten Anschalten des in 2 dargestellten
Gateways GW mit implementierter steuerbarer Femto-Zellen-Basisstation 1 eine
automatische Registrierung z. B. bei der Auswerteeinheit AE des
Mobilfunknetzbetreibers über
das Internet N erfolgen. Bei diesem Registrierungsvorgang wird die neue
Femto-Zelle dem Mobilfunknetz des Mobilfunknetzbetreibers hinzugefügt und hierfür ein geographischer
Standort festgelegt, der für
die weitere Auswertung verwendet werden kann.
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Wie
vorstehend in 1 beschrieben wurde, kann nunmehr
eine weitere Standortinformation eines zugehörigen Mobilteils MT weiter
ausgewertet und in Beziehung zu der Standortinformation der Basisstation 1 gebracht
werden, um beispielsweise festzustellen, ob sich das Mobilteil in
der Nähe
der Kleinst-Funkzelle
FZ bzw. deren zugehöriger
Femto-Zellen-Basisstation 1 befindet. Die Ermittlung der Standortinformation
des Mobilteils MT kann beispielsweise lediglich auf der Grundlage
einer Anmeldeinformation in einer Funkzelle des Mobilnetzbetreibers
geführt
werden. Im einfachsten Fall reicht es somit aus festzustellen, in
welcher Makro-, Mikro- oder Piko-Funkzelle
sich ein jeweiliges Mobilteil befindet und ob diese Zelle in der
Nähe der
Kleinst-Funkzelle FZ angeordnet ist. Um eine Standortinformation
mit erhöhter
Genauigkeit zu erhalten kann vorzugsweise auf der Grundlage einer
jeweiligen Empfangssignal-Feldstärke
und/oder einer jeweiligen Signallauf zeit in einer oder mehreren
Funkzellen für
das zumindest eine Mobilteil ein genauer Standort ermittelt werden.
Wiederum sind die Funkzellen hierbei vorzugsweise die Makro-, Mikro- oder Piko-Funkzellen
des Mobilfunknetzbetreibers, welche sich in der Nähe der Kleinst-Funkzelle
befinden. Erkennt nunmehr die Auswerteeinheit AE, dass sich das
Mobilteil seiner zugehörigen
Kleinst-Funkzelle annähert,
so kann es eine Aktivierungsinformation AI über das paketvermittelt Netz
bzw. Internet N an das Gateway GW bzw. dessen IP-Schnittstelle 5 senden.
Die Aktivierungsinformation AI wird somit über eine IP-Nachricht IP(AI) empfangen, wobei die
Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 diese Aktivierungsinformation
AI auswertet und die Schalteinheit 2 entsprechend ansteuert.
Im einfachsten Fall handelt es sich hierbei lediglich eine 1-Bit-Information, wobei
AI = 0 ein Deaktivieren der Basisstation 1 und AI = 1 ein
Aktivieren der Basisstation 1 bedeuten kann.
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Grundsätzlich kann
jedoch ein Teil der Auswertung auch in das Gateway GW bzw. dessen
Auswerteeinheit 3 verlagert werden, wobei als Aktivierungsinformation
AI weitergehende Information hinsichtlich des Standorts eines Mobilteils
oder einer möglichen
Aktivierung der Basisstation 1 enthalten sein können.
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Das
Auswerten, welches vorzugsweise in der Auswerteeinheit AE stattfindet,
kann ferner auf der Grundlage einer Bewegungsanalyse des zumindest
einen Mobilteils entlang verschiedener Makro-Funkzellen MZ durchgeführt werden.
Neben der bereits beschriebenen Methode zur Standortbestimmung eines
Mobilteils MT mittels Empfangssignal-Feldstärken und Signallaufzeiten zwischen
Mobilteil und (mehreren) Basisstation(en) kann beispielsweise eine
Analyse der Bewegung eines Mobilteils entlang verschiedener Makrozellen
einen Rückschluss
auf die Annäherung
an den Heimatort bzw. die Kleinst-Funkzelle FZ durchgeführt werden. Hierbei
werden üblicherweise
vorhandene Nutzergewohnheiten betrachtet, wonach sich ein Nutzer
beispielsweise täglich
von seiner Arbeit nach Hause durch eine Vielzahl von Makro-Funkzellen
bewegt. Hierbei bucht sich das Mobilteil auf dem Weg von der Arbeit
nach Hause nacheinander in verschiedene Basisstationen der Makro-Funkzellen
MZ ein und wieder aus. Eine derartige Abfolge von An- und Abmeldevorgängen kann
demzufolge als Annäherung an
den Heimatort interpretiert werden und somit beispielsweise zeitabhängig oder
wiederum ortsabhängig
für das
Aktivieren der Kleinst-Funkzelle
benutzt werden. Für
den endgültigen
Einschaltzeitpunkt können
sich demzufolge beliebig komplexe Regeln ergeben, die für eine bestimmte
Wahrscheinlichkeit zum Einschalten der Kleinst-Funkzelle sprechen.
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Alternativ
können
erfindungsgemäß auch eine
Netzabdeckung verbessert und insbesondere eine Empfangsqualität im Haus
des Nutzers verbessert werden. Hierbei kann eine Empfangssignal-Feldstärke der
Makro-Funkzelle MZ für
das zumindest eine Mobilteil am Standort der Kleinst-Funkzellen-Basisstation 1 ermittelt
und die Kleinst-Funkzelle unter Berücksichtigung dieser Empfangssignal-Feldstärke entsprechend
aktiviert bzw. deaktiviert werden. Beispielsweise kann ein Mobilfunknetzbetreiber das
Einschalten der Kleinst-Funkzelle immer dann veranlassen, wenn er
mit Hilfe seiner Makro-Funkzellen MZ in der Nähe der Kleinst-Funkzelle keinen
oder nur noch einen geringen Empfangspegel für das Mobilteil MT erfasst.
Steigt der Makro-Zell-Empfangspegel wieder an, so kann die Kleinst-Funkzelle FZ wieder
ausgeschaltet bzw. deaktiviert werden.
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Ferner
kann gemäß 2 die
Registrierungseinheit 4 oder die Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 5 eine
IP-Nachricht zum
Mobilfunknetzbetreiber bzw. der Auswerteeinheit AE senden, wodurch
ein jeweiliger Zustand der Kleinst-Funkzelle dem Mobilfunknetzbetreiber
bzw. dessen Auswerteeinheit AE mitgeteilt wird.
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3 zeigt
eine vereinfachte Blockdarstellung mit einer Vorrichtung zur Steuerung
einer Kleinst-Funkzelle gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente
wie in 2 bezeich nen, weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend
verzichtet wird.
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Gemäß 3 kann
die Basisstation 1 zur Realisierung der Femto-Zelle eine
Basisstation-Auswerteeinheit 6 sowie eine Schalteinheit 2 zum
Aktivieren/Deaktivieren der Kleinst-Funkzelle aufweisen. Die Basisstation-Auswerteeinheit 6 realisiert
hierbei gemeinsam mit der Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 eine
lokale Schnittstelle LI, wobei die Aktivierungsinformation AI von
der Basisstation-Auswerteeinheit 6 über diese lokale Schnittstelle
LI mittels einer lokalen Nachricht L(AI) gesendet und empfangen
werden kann.
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Für den Fall,
dass die Aktivierungsinformation AI von der Auswerteeinheit AE über die
IP-Nachricht IP(AI) empfangen und in der Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 ausgewertet
wird, kann die Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 diese
Aktivierungsinformation AI beispielsweise direkt über die
lokale Nachricht L(AI) an die Basisstation-Auswerteeinheit 6 übertragen,
welche ihrerseits die Schalteinheit 2 zum Aktivieren/Deaktivieren
der Kleinst-Funkzelle FZ ein- oder ausschaltet. Im einfachsten Fall
ist wiederum die Stromversorgung AC/DC eines (nicht dargestellten)
Funkschnittstellenmoduls über
einen elektronischen Schalter steuerbar.
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Alternativ
kann die Basisstation-Auswerteeinheit 6 jedoch auch einen
jeweiligen Anmeldezustand von zugehörigen (nicht dargestellten)
Mobilteilen erfassen und auswerten, wobei für den Fall, dass keine Mobilteile
an der Kleinst-Funkzelle angemeldet (bzw. alle Mobilteile abgemeldet)
sind oder sich alle außerhalb
der Reichweite der Kleinst-Funkzelle befinden, eine entsprechende
Nachricht über
die lokale Schnittstelle LI an die Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 übertragen
wird. Diese kann nunmehr beispielsweise diese Information dahingehend
auswerten, dass sie die Femto-Zellen-Basisstation 1 über eine
entsprechende Deaktivierungsnachricht wiederum abschaltet oder aber
diese Information an die Auswerteeinheit AE weitergibt welche ihrerseits diese
Information auswertet und eine entsprechende Aktivierungsinformation
AI zurücksendet,
welche dann wieder bis zur Basisstation 1 weitergegeben wird
und gleichfalls zum Abschalten der Kleinst-Funkzelle FZ führt. In
diesem Fall ist auch ein selbsttätiges
Abschalten der Basisstation 1 möglich, wonach eine Deaktivierung
erfolgt, wenn eine der Auswerteeinheiten mitgeteilt bekommt, dass
sich keine weiteren Mobilteile in Reichweite der Kleinst-Funkzelle
befinden bzw. alle abgemeldet sind.
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Gemäß 3 können die
Registrierungseinheit 4 sowie die Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 und
die IP-Schnittstelleneinheit 5 in einem separaten Gateway
GW angeordnet sein, welches über
die lokale Schnittstelle LI mit der Femto-Zellen-Basisstation 1 verbunden
ist. In diesem Fall werden vorzugsweise standardisierte Schnittstellen
für die
lokale Schnittstelle LI verwendet, wobei insbesondere auf WLAN (Wireless
Local Area Network), Ethernet usw. hingewiesen wird.
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Gemäß einem
nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel kann jedoch
die Basisstation 1, die Schalteinheit 2, die Auswerteeinheiten 3 und 6 sowie
die Registrierungseinheit 4, die IP-Schnittstelleneinheit 5 und
die lokale Schnittstelle LI in einem Gateway GW bzw. Netzanschlussknoten
implementiert bzw. realisiert sein, wobei die lokale Schnittstelle LI
neben der standardisierten Schnittstelle auch eine kundenspezifische
Schnittstelle aufweisen kann und insbesondere lediglich einen internen
Datenbus darstellt. Die Kosten und der Platzbedarf können dadurch
wesentlich verringert werden.
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4 zeigt
ein vereinfachtes Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung eines Einschaltvorgangs
bzw. Aktivierens einer Kleinst-Funkzelle gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche oder entsprechende Elemente
wie in den 1 bis 3 bezeichnen, weshalb
auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
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Gemäß 4 kann
in einem Schritt S1 ein Nutzer das oder die Geräte gemäß 2 oder 3 einschalten
bzw. mit einer Stromversorgung verbinden, wodurch in einem Schritt
S2 eine Detektion der Femto-Zellen-Basisstation 1 durchgeführt werden kann.
Für den
Fall, dass die Kleinst-Funkzellen-Basisstation 1 innerhalb
eines z. B. Gateways GW angeordnet ist, ist diese Detektion bzw.
Erfassung als Detektion eines Femto-Zell-Moduls zu interpretieren. In einem Schritt
S3 kann nunmehr über
die Registrierungseinheit 4 eine Registrierung der Kleinst-Funkzelle
FZ im Mobilfunknetz des Mobilfunknetzbetreibers erfolgen, wobei
z. B. die Kommunikationsparameter mitgeteilt werden, mit denen die
Kleinst-Funkzelle angesprochen werden kann. Derartige Kommunikationsparameter
können
insbesondere IP-basierte Parameter wie z. B. eine Nutzer-ID, eine
IP-Adresse sowie eine Port-Adresse sein. Auf diese Weise kann die
neu registrierte Kleinst-Funkzelle eindeutig vom Mobilfunknetzbetreiber
bzw. der Auswerteeinheit AE angesprochen und angesteuert werden.
Ferner ist dadurch eine Ortsbestimmung der Kleinst-Funkzelle möglich. In
einem Schritt S4 erfolgt nunmehr unter Berücksichtigung der Makro-Funkzellen-Statusinformation
MZ-SI eine Auswertung von zur Verfügung stehenden Standortinformationen
für ein
jeweiliges Mobilteil. Genauer gesagt kann hierbei eine Annäherung des
zur Nutzer-ID passenden Mobilteils MT an die Heimatadresse bzw.
den geographischen Standort der zur Nutzer-ID gehörenden Person
festgestellt werden. Wird hierbei z. B. ein bestimmter Annäherungs-Schwellwert überschritten,
so kann in einem Schritt S5 die Aktivierungsinformation AI zum Aktivieren
der Femto-Zelle bzw. Kleinst-Funkzelle abgesetzt werden. Genauer
gesagt wird beispielsweise eine IP-Nachricht des Netzbetreibers
an die Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 gesendet,
wonach die registrierte Femto-Zelle eingeschaltet werden soll. Nach
einer optionalen weiteren Auswertung in der Auswerteeinheit 3 wird
diese Aktivierungsinformation AI in einem Schritt S6 weitergeleitet,
was zum Aktivieren bzw. Einschalten der Femto-Zelle bzw. Kleinst-Funkzelle
führt.
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5 zeigt
ein vereinfachtes Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung eines Ausschaltvorgangs
bzw. Deaktivierens gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche
oder entsprechende Elemente bzw. Schritte wie in den 1 bis 4 bezeichnen,
weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet
wird.
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Die
Schritte S1 bis S3 entsprechen im Wesentlichen den Schritten S1
bis S3 gemäß 4, weshalb
auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. In einem Schritt
S20 kann gemäß 5 unter
Auswertung der Makro-Zellen-Statusinformation MZ-SI festgestellt
werden, wie groß z.
B. eine Entfernung des zur Nutzer-ID passenden Mobilteils von der Heimatadresse
der zur Nutzer-ID gehörenden
Person ist. Die Auswertung erfolgt hierbei unter Berücksichtigung
der vorstehend beschriebenen Kriterien. In einem Schritt S21 wird
eine Aktivierungsinformation AI an die Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 abgesetzt,
wonach die Kleinst-Funkzelle nunmehr deaktiviert werden kann, wenn
sich das Mobilteil z. B. abgemeldet hat oder die Reichweite der Kleinst-Funkzelle
verlassen hat. Genauer gesagt kann die Auswerteeinheit AE eine IP-Nachricht
des Mobilfunknetzbetreibers zur IP-Adresse der registrierten Kleinst-Funkzelle
versenden, wonach die Kleinst-Funkzelle ausgeschaltet werden soll.
In einem Schritt S22 wird diese Aktivierungsinformation AI an die
Basisstation 1 weitergegeben, wodurch schließlich die
Kleinst-Funkzelle deaktiviert wird und ein Stromverbrauch vermindert
sowie Interferenzen vermieden werden.
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6 zeigt
ein vereinfachtes Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung eines Ausschaltvorgangs
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel, wobei
gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente oder Schritte
bezeichnen wie in den 1 bis 5, weshalb
auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
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Wiederum
entsprechen die Schritte S1 bis S3 den Schritten S1 bis S3 in 4 oder 5,
weshalb nachfolgend auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet
wird.
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Die 6 bezieht
sich insbesondere auf das selbstständige bzw. eigeninitiierte
Abschalten der Kleinst-Funkzelle. Genauer gesagt kann in einem Schritt
S7 unmittelbar in der Basisstation 1 der Kleinst-Funkzelle
das Verlassen der Mobilteile bzw. des Mobilteils MT aus ihrem Empfangsbereich
bzw. ihrer Reichweite erfasst werden. Wird hierbei festgestellt,
dass alle Mobilteile MT den Empfangsbereich der Kleinst-Funkzelle
verlassen haben bzw. abgemeldet wurden, so kann in einem Schritt
S8 von der Basisstation 1 bzw. deren Auswerteeinheit 6 eine Nachricht
an die Auswerteeinheit 3 gesendet werden, wonach kein(e)
Mobiltelefon(e) mehr angemeldet ist. In einem Schritt S9 kann diese
Nachricht, wonach „kein
Mobiltelefon angemeldet ist” von
der Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit 3 dahingehend ausgewertet
werden, dass nunmehr eine Aktivierungsinformation an die Basisstation 1 zurückgesendet
wird, wodurch das Ausschalten der Kleinst-Funkzelle veranlasst wird
(Schritt S10). Optional kann dieses Deaktivieren der Kleinst-Funkzelle
in einem Schritt S11 auch dem Mobilfunknetzbetreiber bzw. dessen
Auswerteeinheit AE mitgeteilt werden, wobei eine IP-Nachricht mit
einer Statusinformation SI an die Auswerteeinheit AE gesendet wird,
wonach die registrierte Kleinst-Funkzelle ausgeschaltet ist. Diese optionale
Nachricht kann als Statusinformation SI auch eine Information beinhalten,
wonach die Kleinst-Funkzelle eingeschaltet ist, wodurch ein jeweiliger
Zustand der Kleinst-Funkzelle permanent oder in vorbestimmten Zeitabständen dem
Mobilfunknetzbetreiber mitgeteilt werden kann. Auf diese Weise kann
eine Kleinst-Funkzelle vollautomatisch und ohne Zutun eines Nutzers
ein- und ausgeschaltet sowie überwacht
werden, wodurch sich ein Stromverbrauch wesentlich verringern lässt und
Interferenzen von elektromagnetischen Wellen zuverlässig vermieden
werden. Ferner wird eine oftmals als unerwünscht empfundene Strahlungsbelastung
verringert.
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Die 4 bis 6 zeigen
Zustandsdiagramme für
ein Verfahren und ein Computer-Programm-Produkt gemäß der vorliegenden
Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, dass jeder Verfahrensschritt
des Zustandsdiagramms und jeweilige Kombinationen von Verfahrensschritten
im Zustandsdiagramm durch Computer-Programm-Befehle implementiert sein
können.
Diese Computer-Programm-Befehle
können
auf einen Computer oder ein anderes programmierbares Gerät geladen
werden, um eine Vorrichtung zu erzeugen, wobei die im Computer oder
einem anderen programmierbaren Gerät ausgeführten Befehle Mittel zum Implementieren
der Funktionsweisen erzeugen, wie sie in den Schritten des Zustandsdiagramms
dargestellt sind. Diese Computer-Programm-Befehle
können
ebenfalls in einem digitalen Speichermedium, wie beispielsweise einer
DVD, CD oder Diskette gespeichert sein, die einen Computer oder
ein anderes programmierbares Gerät
zur Realisierung einer bestimmten Funktionalität anweist. Darüber hinaus
können
die Computer-Programm-Befehle
bzw. der Programm-Code in beispielsweise einem Telekommunikationsnetzwerk heruntergeladen
werden, um Betriebsschritte hervorzurufen, die auf einem Computer
oder auf einem anderen programmierbaren Gerät ausgeführt werden, um einen computer-implementierten
Prozess zu erzeugen, der die Durchführung der Verfahrensschritte gemäß 4 bis 6 ermöglicht.
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Die
Erfindung umfasst daher ferner ein digitales Speichermedium mit
elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einem Computersystem zusammenwirken
können,
dass sie die Verfahrensschritte gemäß 4 bis 6 ausführen können. Ferner
bezieht sich die Erfindung auf ein Computer-Programm-Produkt mit auf einem
maschinenlesbaren Träger
gespeicherten Programm-Code zur Durchführung der Verfahrensschritte
nach 4 bis 6, wenn das Programm auf einem
Rechner abläuft.
Im Übrigen
betrifft die vorliegende Erfindung ein ComputerProgramm mit Programm-Code
zur Durchführung
von Verfahrensschritten nach 4 bis 6,
wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
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Die
vorliegende Erfindung wurde anhand einer GSM- oder UMTS-Femto-Zelle beschrieben.
Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher
Weise auch andere Kleinst-Funkzellen
gemäß anderen
Funkschnittstellen-Standards. Ferner wurde die Erfindung anhand
des Internets als paketvermittelten Festnetzes beschrieben. Sie
ist jedoch nicht darauf beschränkt
und umfasst in gleicher Weise auch alternative Festnetze.
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- 1
- Kleinst-Funkzelle-Basisstation
- 2
- Schalteinheit
- 3
- Aktivierungsinformation-Auswerteeinheit
- 4
- Registrierungseinheit
- 5
- IP-Schnittstelle
- 6
- Basisstation-Auswerteeinheit
- MZ1
bis MZ3
- Makro-Funkzellen
- MT
- Mobilteil
- FZ
- Kleinst-Funkzelle
- AE
- Zellinformation-Auswerteeinheit
- AI
- Aktivierungsinformation
- MZ-SI
- Makro-Funkzellen-Zustandsinformation
- N
- paketvermitteltes
Netz
- GW
- Gateway
- AC/DC
- Stromversorgung
- IP(AI)
- IP-Nachricht
- L(AI)
- lokale
Nachricht
- LI
- lokale
Schnittstelle
- S1
bis S22
- Verfahrensschritte