DE10213370A1

DE10213370A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kanalallokation für ein kanalbasiertes Funk-Kommunikationsnetz mit fester Kanalzuordnung

Info

Publication number: DE10213370A1
Application number: DE10213370A
Authority: DE
Inventors: Manfred Baumkoetter
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: DE10213370B4

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kanalallokation für ein kanalbasiertes Funk-Kommunikationsnetz mit fester Kanalzuordnung und mit mindestens zwei teilnehmenden Stellen, die über Funkkanäle Daten übertragen, vorgeschlagen, das mehrere Funkkanäle gleichzeitig belegt und die Anzahl der gleichzeitig belegten Funkkanäle dem Bedarf an Übertragungskapazität anpaßt. Dabei wird der Bedarf an Übertragungskapazität anhand der Menge und der Verweildauer der zwischengespeicherten Daten gemessen, und es wird stets verhindert, daß alle insgesamt zur Verfügung stehenden Funkkanäle im laufenden Betrieb belegt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Allokation, d. h. Belegung und Freigabe, von Funkkanälen in einem kanalbasierten Funk- Kommunikationsnetz mit fester Kanalzuordnung und mit mindestens zwei teilnehmenden Stellen, die über Funkkanäle Daten übertragen.

Es sind kanalbasierte Funk-Kommunikationsnetze mit fester Kanalzuordnung bekannt, wobei die an der Kommunikation teilnehmenden Stellen lediglich einen Kanal nutzen oder eine manuell voreingestellte Anzahl von Kanälen nutzen. Ferner sind Mittel bekannt, ein Funk-Kommunikationssystem an ein Telekommunikationsfestnetz anzubinden.

Während die Nutzung nur eines Funkkanals eine lediglich recht geringe Datenübertragungsrate zwischen den zwei an der Kommunikation teilnehmenden Stellen erlaubt und deswegen in der Regel nicht in ausreichendem Maße Übertragungskapazität zur Verfügung stellt, stellt zwar die gleichzeitige Nutzung mehrerer Kanäle je Verbindung zwischen zwei teilnehmenden Stellen, wobei die Anzahl manuell festgelegt ist, mehr Übertragungskapazität zur Verfügung, bewirkt aber aufgrund der festen Anzahl von verwendeten Funkkanälen, daß bei sehr hohem Bedarf an Übertragungskapazität tendenziell zu wenig Übertragungskapazität zur Verfügung steht und daß bei niedrigem Bedarf an Übertragungskapazität zuviel Übertragungskapazität zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere wenn gleichzeitig eine Vielzahl solcher letztgenannter Systeme in dem selben Funk-Kommunikationsnetz eingesetzt wird, besteht zudem die Gefahr, daß alle freien Funkkanäle belegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Belegung und Freigabe von Funkkanälen zu schaffen, wobei die Anzahl der belegten Funkkanäle, d. h. die Übertragungskapazität, während der Laufzeit des Systems dem jeweils aktuellen Bedarf an Übertra gungskapazität angepaßt wird und ferner die vollständige Auslastung des Systems, also die gleichzeitige Belegung aller insgesamt zur Verfügung stehenden Funkkanäle verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 9 in Verbindung mit den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Die Erfindung weist die Vorteile auf, daß die Funkkanäle rationell verwaltet werden und damit der gleichzeitige Betrieb von möglichst vielen am Funknetz teilnehmenden Stellen ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß die bestimmungsgemäße Nutzung weiterer, auf dem selben Funknetz operierender Systeme nicht behindert wird.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur kostengünstigen und besonders einfachen Funkanbindung von teilnehmenden Stellen an ein Datennetz mit sehr hoher Übertragungskapazität, besonders wenn auf dem selben Funknetz operierende schnurlose Telefone störungsfrei eingesetzt werden sollen.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.

Dadurch, daß die zu übertragenden Daten zwischengespeichert werden und der Bedarf an Übertragungskapazität ermittelt wird anhand der Verweildauer und/oder der Menge der zwischengespeicherten Daten, wird auf zusätzliche Steuersignale - mit Ausnahme des Beginns und der Beendigung der Kommunikation der teilnehmenden Stelle an sich - völlig verzichtet.

Wenn der Bedarf an Übertragungskapazität vorteilhafterweise dadurch ermittelt wird, daß das Verhältnis von Nutzdaten zu Nicht-Nutzdaten, wie Fülldaten und/oder Dauerlagen, im zu übertragenden Datenstrom überprüft wird, können die für die Zwischenspeicherung benötigten Speicher (12, 12a) entfallen. Die Funktionen können entsprechend durch die Funktionseinheiten Protocol Analyser (13, 13a) mit übernommen werden:

Dadurch, daß vor der Belegung eines zusätzlichen Funkkanals die Anzahl freier Funkkanäle überprüft wird und nur dann ein weiterer Funkkanal belegt wird, wenn nach dieser Belegung mindestens ein freier Funkkanal verbleibt, wird in einfacher, effektiver und dezentral durchführbarer, d. h. von den teilnehmenden Stellen selbst ausführbarer, Weise verhindert, daß durch Belegungen von. Funkkanälen im Zuge des Verfahrens alle noch freien Funkkanäle belegt werden.

Für den Fall, daß aus der Menge der insgesamt zur Verfügung stehenden Funkkanäle durch andere, auf dem selben Funknetz operierende Systeme Funkkanäle belegt werden, ist es besonders vorteilhaft, laufend zu überprüfen, ob insgesamt alle Funkkanäle belegt sind, respektive ob nicht mindestens ein Funkkanal frei ist, und ggf. ein belegter Kanal freigegeben wird. Bei dieser Überprüfung ist es wiederum besonders vorteilhaft, wenn nach einer ersten Prüfung ein zufällig bestimmtes Zeitintervall abgewartet wird (dieses Zeitintervall kann auch Null sein) und dann nach erneuter Prüfung ggf. ein belegter Funkkanal freigegeben wird; es wird dadurch vermieden, daß mehr Funkkanäle von gleichzeitig und auf dem selben Funk-Netz verfahrensgemäß arbeitenden Systemen freigegeben werden als nötig.

Eine weitere Möglichkeit zu verhindern, daß durch die Belegung von Funkkanälen durch andere, auf demselben Funknetz operierende Systeme alle Funkkanäle belegt werden, ist, daß stets durch die erfindungsgemäß am Funknetz teilnehmenden Stellen überprüft wird, ob alle Kanäle belegt sind und gegebenenfalls durch jedes erfindungsgemäß am Funknetz teilnehmende System jeweils ein Kanal freigegeben wird, so daß bei weiterem Bedarf nach und nach die Kanäle durch teilnehmende Stellen wieder belegt werden, so daß mindestens ein freier Funkkanal verbleibt.

Dadurch, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Pufferspeicher und/oder die Steuereinrichtung mit Mitteln ausgestattet sind, so daß die Verweildauer der Daten im Speicher, bzw. sein Füllstand, oder beides, bestimmt werden kann und dementsprechend die Belegung und Freigabe von Funkkanälen veranlaßt werden kann, wird die bedarfsgerechte Belegung und Freigabe von Funkkanälen auf eine technisch besonders aufwandsarme Weise realisiert, da Bedarfsmessung Belegung und Freigabe in den teilnehmenden Stellen unter Einbeziehung der dort vorhandenen Kommunikationskomponenten realisiert ist.

Um die Anzahl noch freier Funkkanäle zu bestimmen, ein zufälliges Zeitintervall zu erzeugen und abzuwarten, um nach diesem Zeitintervall erneut die Anzahl der noch freien Funkkanäle zu prüfen und um entsprechend der Anzahl Funkkanäle freizugeben, wirkt die Unterbringung entsprechender Mittel im Funksystem mit Kanalsteuerung und/oder in der Steuereinrichtung technisch besonders vereinfachend und erübrigt, wie auch die Unterbringungen der Funktionalität für die bedarfsgesteuerte Belegung und Freigabe von Funkkanälen in Pufferspeicher und/oder Steuereinrichtung, zusätzliche technische Geräte, die diese Aufgaben für das Funknetz zentral übernehmen.

Um bei Beginn der Kommunikation einer teilnehmenden Stelle einen ersten Funkkanal zu belegen und bei Ende der Kommunikation dieser jeweiligen Stelle den Letzten Funkkanal freizugeben, ist es vorteilhaft, Mittel zur Analyse und Interpretation des Kommunikationsprotokolls in der Steuereinrichtung vorzusehen, einen sog. Protocol-Analyzer.

Mit Blick auf den Anwendungsfall einer teilnehmenden Stelle in Form eines marktüblichen Personal Computers oder Notebooks, oder zur Anbindung von Gateways zu Computernetzwerken, erscheint es besonders vorteilhaft, die Schnittstelle vor vorgenannten Kommunikationsteilnehmern und der Vorrichtung als LAN-, USB- oder PCMCIA-Schnittstelle auszuführen.

Eine Weiterbildung der Erfindung, besonders für die Anbindung eines kanalbasierten Funknetzes an ein Hochgeschwindigkeitsfestnetz, sieht in mindestens einer der teilnehmenden Stellen zusätzlich eine Anbindungsvorrichtung vor. Die Anbindungsvorrichtung kann, wenn es sich bei dem Hochgeschwindigkeitsfestnetz um ein Digital-Subscriber-Line(DSL)- Netz handelt, vorteilhafterweise einen Splitter und ein DSL-Modem enthalten, wobei der Splitter das von außen eingehende Signal aus der Anschlußleitung (ASL) aufspaltet in das DSL-Signal und andere Signale, und das DSL-Signal über das DSL-Modem an die Schnittstelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung geliefert wird.

Alternativ dazu, die drei Komponenten Übertragungssystem, DSL Modem und Splitter in einem Gehäuse besonders vorteilhaft zu vereinigen, können mit Rücksicht auf die kostengünstige Verwendung allgemein erhältliche Teile auch die Komponenten Übertragungssystem und DSL-Modem in einem ersten Gehäuse und der Splitter in einem weiteren Gehäuse untergebracht sein.

Besonders vorteilhaft kommt die Erfindung zum Einsatz, wenn das kanalbasierte Funk-Kommunikationsnetz ein DECT-Netz oder ein GSM-Netz ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine der teilnehmenden Stellen, die zusätzlich eine Anbindungsvorrichtung zur Anbindung an ein Hochgeschwindigkeitsnetz aufweisen;
Fig. 2 jeweils ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung als teilnehmende Stelle und als teilnehmende Stelle, die an die Anbindungsvorrichtung zur Anbindung an ein Hochgeschwindigkeitsfestnetz angeschlossen ist.
In Fig. 1 ist dargestellt, wie eine der teilnehmenden Stellen an das Hochgeschwindigkeitsfestnetz, hier das DSL-Netz, angebunden ist. Die an sich bekannten Funktionseinheiten Splitter 4 und DSL-Modem 5 sind über die Schnittstelle 7 an die Vorrichtung 6, hier als Übertragungssystem bezeichnet, angeschlossen. Von hier erfolgt die Funkübertragung.
In Fig. 2, rechte Seite, ist das selbe Übertragungssystem im einzelnen ausgeführt. Eine andere an der Kommunikation teilnehmende Stelle, in Fig. 2 auf der linken Seite, ist über die Schnittstelle 11 beispielsweise mit einem Notebook-Computer verbunden.
Am Beispiel einer Internetverbindung wird im folgenden Aufbau und Funktionsweise der Erfindung anschaulich erläutert.
Zunächst werden Daten vom über die Schnittstelle 11 angeschlossenen Gerät in den Speicher 12a übertragen. Unterhält diese teilnehmende Stelle noch keine entsprechende Funkverbindung, so erkennt dies der Protocol-Analyzer der Steuereinrichtung 13a anhand der zu übermittelnden Protokolldaten und veranlaßt das Funksystem mit Kanalsteuerung 14a, einen Funkkanal zu belegen. Es wird also eine Funkverbindung nach Funksystem 14 aufgebaut. Während der Kommunikation über eine Internetverbindung kommt es typischerweise zu einem stark wechselnden Bedarf an Übertragungskapazität. Dieser Bedarf wird dadurch ermittelt, daß untersucht wird, wie groß die Menge der im Pufferspeicher 12a verweilenden Daten ist und wie lange die Daten dort verweilen, bevor sie versendet werden. Steigt der Füllgrad des Speichers und/oder die Verweildauer der Daten im Speicher, so wird die Steuereinrichtung 13a, die den vorgenannten Sachverhalt erfaßt, das Funksystem mit Kanalsteuerung veranlassen, weitere Funkkanäle zu belegen, also weitere Funkverbindungen aufzubauen, bis der Bedarf an Übertragungskapazität die zur Verfügung gestellte Übertragungskapazität nicht weiter überschreitet. Ermittelt die Steuereinrichtung 13a ein Sinken des Bedarfes an Übertragungskapazität, so veranlaßt sie entsprechend, daß das Funksystem mit Kanalsteuerung 14a Funkkanäle wieder freigibt. Entsprechendes findet im Speicher 12 der Steuereinheit 13 und im Funksystem mit Kanalsteuerung 14 statt.
Bei asymmetrischem Betrieb ist ein Vergleich der Übertragungsraten sowohl der Sende- als auch der Empfangsrichtung sinnvoll, wobei von den an der Kommunikation teilnehmenden Stellen vorzugsweise nur die Stelle mit der höheren Senderate Kanäle freigibt.
Die Funksysteme mit Kanalsteuerung 14 und 14a dürfen nur dann einen weiteren Funkkanal belegen, wenn nach einer solchen Belegung ein weiterer freier Kanal frei bleiben würde. So wird erreicht, daß - mit DECT als kanalbasiertem Funknetz - auch bei hohem Bedarf an Übertragungskapazität nicht alle DECT-Kanäle durch die teilnehmenden Stellen 10 und 1 belegt werden, sondern die teilnehmenden Stellen 10 und. 1 mindestens einen Kanal für die Verwendung durch andere DECT-Geräte, beispielsweise schnurlose Telefone, übrig gelassen wird.
Im Fall, daß ein DECT-schnurloses Telefon den Betrieb aufnimmt, und daß dadurch der letzte freiverbleibende Kanal belegt wird, geben die teilnehmenden Stellen 10 und 1 einen Funkkanal frei. Damit bei mehreren teilnehmenden Stellen 10 und/oder mehreren teilnehmenden Stellen 1 nicht gleichzeitig zu viele Funkkanäle freigegeben werden, wird 13 und 13a bzw. 14 und 14a vor der Freigabe ein Zufallsintervall zwischen 0,1 und 3 Sekunden ermittelt und abgewartet, um dann erneut zu prüfen, ob alle der DECT-Kanäle belegt sind und dann ggf. den Kanal freizugeben. Die teilnehmende Stelle mit dem kürzesten Zufallsintervall gibt somit als einzige einen Kanal frei.
Es können grundsätzlich derartige Kommunikationsverbindungen zwischen allen teilnehmenden Systemen 10 aufgebaut werden, nicht ausschließlich zwischen solchen teilnehmenden Systemen 10, die an ein Endgerät angeschlossen sind und solchen teilnehmenden Stellen 6, die eine Anbindungsvorrichtung an ein Hochgeschwindigkeitsfestnetz aufweisen.

Claims

1. Verfahren zur Kanalallokation für ein kanalbasiertes Funk-Kommunikationsnetz mit mindestens zwei teilnehmenden Stellen, die über Funkkanäle Daten übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der übertragenden Stellen der Bedarf an Übertragungskapazität ermittelt wird und mit steigendem Bedarf zunehmend Funkkanäle belegt werden und bei sinkendem Bedarf Funkkanäle freigegeben werden, wobei die Anzahl noch freier Funkkanäle laufend überprüft und verhindert wird, daß alle insgesamt zur Verfügung stehenden Funkkanäle im laufenden Betrieb belegt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu übertragenden Daten zwischengespeichert werden und der Bedarf an Übertragungskapazität ermittelt wird anhand der Verweildauer der zwischengespeicherten Daten.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu übertragenden Daten zwischengespeichert werden und der Bedarf an Übertragungskapazität ermittelt wird anhand der Menge der zwischengespeicherten Daten.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedarf an Übertragungskapazität ermittelt wird anhand des Verhältnisses von Nutzdaten zu Fülldaten und/oder Dauerlagen im zu übertragenden Datenstrom.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Belegung eines zusätzlichen Funkkanals die Anzahl freier Funkkanäle überprüft wird und nur dann ein weiterer Funkkanal belegt wird, wenn nach dieser Belegung mindestens ein freier Funkkanal verbleibt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß laufend überprüft wird, ob insgesamt alle Funkkanäle belegt sind und ein Funkkanal freigegeben wird, wenn nach einem zufällig bestimmten Zeitintervall und erneuter Prüfung immer noch insgesamt alle Funkkanäle belegt sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß laufend überprüft wird, ob alle Funkkanäle insgesamt belegt sind und in einem solchen Fall jede teilnehmende Stelle einen Kanal freigibt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der teilnehmenden Stellen die zu übertragenden Daten aus einem Hochgeschwindigkeitsnetz bezieht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochgeschwindigkeitsnetz ein Digital-Subscriber- Line(DSL)-Netz ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kanalbasierte Funk- Kommunikationsnetz ein DECT-Netz oder ein GSM-Netz ist.

11. Vorrichtung zur Kanalallokation, geeignet für ein kanalbasiertes Funk-Kommunikationsnetz mit mindestens zwei teilnehmenden Stellen (6, 10), die über Funkkanäle Daten übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer teilnehmenden Stelle ein Funksystem mit Kanalsteuerung (14) zur Datenübertragung und zur Überwachung, Belegung und Freigabe von Funkkanälen, eine Steuereinrichtung (13) und ein Pufferspeicher (12) vorgesehen ist, wobei die Steuereinrichtung zur Bestimmung des Bedarfs an Übertragungskapazität mit dem Pufferspeicher und zum Veranlassen der Belegung und Freigabe von Funkkanälen mit dem Funksystem verbunden ist, und der Pufferspeicher zur Übertragung der Daten mit dem Funksystem verbunden ist und der Pufferspeicher eine Schnittstelle (11) aufweist, mit der Daten ausgelesen und eingegeben werden können.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (12) und/oder die Steuereinrichtung (13) mit Mitteln versehen ist, um den Füllstand der Daten im Speicher und/oder die Verweildauer der Daten im Speicher zu bestimmen und davon abhängig die Belegung und Freigabe von Funkkanälen zu veranlassen.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Funksystem mit Kanalsteuerung (14) und/oder die Steuereinrichtung (13) mit Mitteln versehen ist, um die Anzahl der noch freien Funkkanäle zu bestimmen und/oder um ein zufälliges Zeitintervall zu erzeugen und abzuwarten und/oder abhängig von der Anzahl insgesamt freier Funkkanäle freizugeben.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13) einen Protocol-Analyzer umfaßt für die Belegung des ersten Funkkanals bei Beginn und das Freigeben des letzten Funkkanals bei Ende der Kommunikation der jeweiligen teilnehmenden Stelle.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (11) als LAN- und/oder USB- und/oder PCMCIA-Schnittstelle ausgeführt ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer teilnehmenden Stelle zusätzlich eine Anbindungs-Vorrichtung (1) zur Anbindung an ein Hochgeschwindigkeitsnetz vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochgeschwindigkeitsnetz ein Digital-Subscriber- Line(DSL)-Netz ist und die Anbindungs-Vorrichtung einen Splitter (4) aufweist zur Abtrennung des DSL-Signals einerseits und anderer Signale (3) (ISDN und analoge Telefonie) andererseits vom eingehenden Signal (2) aus der Anschlußleitung (ASL) - und ein DSL-Modem (5) umfaßt, wobei der Splitter mit dem DSL-Mcdem verbunden ist und das DSL-Modem über eine geeignete Schnittstelle (7) mit dem Pufferspeicher (12).

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß das kanalbasierte Funk- Kommunikationsnetz ein DECT-Netz oder ein GSM-Netz ist.