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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Organisation der teilnehmerseitigen Versendung einer Datenmenge über Funk
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung
eine Einrichtung in einem heterogenen Netzwerk zur Organisation
der Versendung einer Datenmenge über
Funk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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In Funkkommunikationssystemen werden
Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation, Videoinformation,
SMS (Short Message Service) oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen
Wellen über
eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Station übertragen. Das
Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen,
die in dem für
das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Ein Funkkommunikationssystem
umfasst hierbei teilnehmerseitige Funkstationen, z.B. Mobilstationen,
Basisstationen, z.B. Node B's,
sowie weitere netzseitige Einrichtungen. Die Funkstationen und die Basisstationen
sind in einem Funkkommunikationssystem über eine Funkschnittstelle
miteinander verbunden. Die Versendung von Daten von einer Funkstation
zu einer Basisstation erfolgt in Aufwärtsrichtung, diejenige von
einer Basisstation zu einer Funkstation in Abwärtsrichtung.
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Funkkommunikationssysteme können sich z.B.
durch ihre Funkzugangstechnologie oder Übertragungsverfahren, durch
Netzwerksbetriebssysteme und Netzwerkprotokolle unterscheiden. Funknetze
mit einem räumlich
stark begrenzten Funkabdeckungsbereich nennt man WLANs (Wireless
Local Area Networks). Beispiele für Funkkommunikationssysteme
sind Systeme nach den Standards GSM (Global System for Mobile Communications),
GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM
Evolution), TSM (Time Division Synchronous Code Division Multiple
Access), DECT (Digital European Cordless Telephony), IS95 (Interim Standard
No. 95), cdma2000, UMTS (Universales mobiles Telekommunikationssystem),
IEEE 802.11 und Bluetooth.
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Der Zugriff von Funkstationen auf
das gemeinsame Übertragungsmedium
wird bei Funkkommunikationssystemen durch Vielfachzugriffsverfahren/Multiplexverfahren
(Multiple Access, MA) geregelt. Bei diesen Vielfachzugriffen kann
das Übertragungsmedium
im Zeitbereich (Time Division Multiple Access, TDMA), im Frequenzbereich
(Frequency Division Multiple Access, FDMA), im Codebereich (Code
Division Multiple Access, CDMA) oder im Raumbereich (Space Division
Multiple Access, SDMA) zwischen den Funkstationen aufgeteilt werden.
Dabei findet häufig
(zum Beispiel bei GSM, TETRA (Terrestrial Trunked Radio), DECT,
UMTS) eine Unterteilung des Übertragungsmediums
in Frequenz- und/oder Zeitkanäle
entsprechend der Funkschnittstelle statt. Auch Kombinationen mehrerer
dieser Verfahren werden angewendet. Um einen sparsamen Umgang mit den
knappen Funkressourcen zu ermöglichen,
befinden sich in Funkkommunikationssystemen Einrichtungen, wie z.B.
Steuereinrichtungen, welche die Funkressourcen verwalten bzw. eine
Ressourcenzuteilung vornehmen. Die Ressource einer Funkschnittstelle
kann hierbei zum Beispiel ein Zeitschlitz-Frequenz-Paar oder auch nur
eines von beiden (Zeitschlitz oder Frequenz) sein.
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Eine Mehrzahl von Funkkommunikationssystemen
mit ihren jeweiligen Funknetzen kann unter dem Begriff heterogenes
Netzwerk zusammengefasst werden. Ein solches heterogenes Netzwerk kann
Komponenten von verschiedenen Herstellern und Betreibern enthalten.
Die in den einzelnen Funkkommunikationssystemen eines heterogenen
Netzwerkes eingesetzten Technologien können sich unterscheiden. Eine Überlappung
der Funkabdeckungsbereiche von zumindest manchen der einzelnen Funknetze
ist in der Regel zumindest in einem örtlich begrenzten Bereich gegeben.
Bezüglich
der Kopplung der einzelnen Funkkommunikationssyste me untereinander
existiert eine Reihe von Möglichkeiten.
Bei einer schwachen Kopplung (loose coupling) z.B. ist kein Handover
zwischen den einzelnen Funknetzen möglich. Bei einer starken Kopplung (tight
coupling) hingegen existiert eine gemeinsame Einrichtung für mehrere
Funkkommunikationssysteme, welche den Funkzugang zu diesen regelt.
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Eine zur Kommunikation mit einem
heterogenen Netzwerk geeignete Funkstation weist in dem Fall, dass
in den einzelnen Funkkommunikationssystemen unterschiedliche Funkzugangstechnologien verwendet
werden, Einrichtungen auf, welche es der Funkstation ermöglichen,
mit verschiedenartigen Funknetzen zu kommunizieren. Eine derartige
Multi-Mode Fähigkeit
ist z.B. in 3G TR 21.910 v3.0.0 (2000-07), Multimode UE Issues Categories,
Principles and Procedures (Release 1999) beschrieben.
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Beabsichtigt eine Funkstation, Daten
in Aufwärtsrichtung
(Uplink) in einem heterogenen Netzwerk zu versenden, so stehen Basisstationen
verschiedener Funkkommunikationssysteme als Empfänger der Daten zur Verfügung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art für ein heterogenes Netzwerk
aufzuzeigen, welches unter Verwendung einer den einzelnen Funkkommunikationssystemen
gemeinsamen Einrichtung eine effiziente Versendung von Daten in
Aufwärtsrichtung
erlaubt. Weiterhin soll eine mehreren Funknetzen eines heterogenen
Netzwerkes gemeinsame Einrichtung der eingangs genannten Art vorgestellt
werden, welche die effiziente Versendung von Daten in Aufwärtsrichtung
unterstützt.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des
Verfahrens durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Es sind mindestens zwei Funknetze
vorhanden, deren jeweilige Funkabdeckungsbereiche sich in mindestens
einem Überlappungsbereich überlappen.
Die mindestens zwei Funknetze sind mit einer gemeinsamen Einrichtung
verbunden. Eine Funkstation mit Einrichtungen zur teilnehmerseitigen
Versendung von Funksignalen zu den mindestens zwei Funknetzen befindet
sich in dem mindestens einen Überlappungsbereich.
Erfindungsgemäß übermittelt die
gemeinsame Einrichtung über
mindestens eines der mindestens zwei Funknetze der Funkstation ein Signal,
welches Informationen über
eine Zuordnung von einem oder mehreren Bestandteilen der zu versendenden
Datenmenge zu einem oder mehreren der mindestens zwei Funknetze
beinhaltet.
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Bei den Funknetzen kann es sich um
gleichartige oder auch um grundsätzlich
verschiedenartige Funknetze handeln. Wie oben bereits ausgeführt, können sich
Funknetze z.B. durch ihre Funkzugangstechnologie oder Übertragungsverfahren,
durch Netzwerksbetriebssysteme oder Netzwerkprotokolle unterscheiden.
Sie bilden zusammen ein heterogenes Netzwerk. Das heterogene Netzwerk
kann z.B. aus einem WLAN, einem UMTS und einem GMS Netz bestehen.
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Die Funkstation kann nach dem Empfang des
Signals von der gemeinsamen Einrichtung den oder die Bestandteile
der zu versendenden Datenmenge gemäß der Zuordnung zu dem oder
den jeweiligen Funknetzen senden. In der Regel wird die Datenmenge
in Bestandteile aufgeteilt und jeder dieser Bestandteile wird dann
einem Funknetz zugeordnet. Wird die Datenmenge beispielsweise in
drei gleich große
Bestandteile aufgeteilt, so kann ein erster Bestandteil zu einem
ersten Funknetz, ein zweiter Bestandteil zu einem zweiten Funknetz
und ein dritter Bestandteil zu einem dritten Funknetz gesendet werden.
Auch eine Zuordnung eines oder mehrerer Bestandteile zu mehr als
einem Funknetz ist möglich. So
könnte
ein erster Bestandteil und gegebenenfalls auch ein zweiter Bestandteil
der Datenmenge zu einem ersten und einem zweiten Funknetz zugeordnet werden.
Dies entspräche
dann einer doppelten Versendung von Daten. Weiterhin kann die Summe
der Bestandteile kleiner oder größer als
die gesamte Datenmenge sein. Während
der Fall, dass die Summe der Bestandteile größer als die Datenmenge ist,
einer Mehrfachversendung von Bestandteilen an mehrere Funknetze
entspricht, kann der Fall, dass die Summe der Bestandteile kleiner
als die Datenmenge ist, beispielsweise dadurch entstehen, dass aktuell
nicht genügend
freie Ressourcen zur Versendung der gesamten Datenmenge zur Verfügung stehen.
Der oder die restlichen Bestandteile könnten dann in folgenden Signalen
zu Funknetzen zugeordnet und an diese versendet werden. In der Regel
wird die Datenmenge also nicht an ein einziges Funknetz versendet,
sondern in Bestandteile aufgeteilt, welche dann jeweils verschiedenen
Funknetzen zugeordnet werden, so dass die Datenmenge in Bestandteile
aufgeteilt an mindestens zwei Funknetze versendet wird. Es ist jedoch
auch möglich,
dass die Datenmenge zu einem der Funknetze versendet wird. In diesem
Fall kann eine Signalisierung an die anderen Funknetze, über welche
die Datenmenge nicht versendet werden soll, erfolgen, welche indiziert,
dass ihnen keine Bestandteile der Datenmenge zugeordnet wurden.
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Die Aufteilung der Datenmenge in
Bestandteile und ihre Zuordnung zu Funknetzen kann z.B, gemäß der Art
der Daten, dem Volumen der Daten, der Auslastung oder anderer Eigenschaften
der Funknetze oder auch über
einen Zufallsprozess erfolgen.
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Bezüglich der Zuordnung von Bestandteilen der
Datenmenge zu den Funknetzen besteht somit eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten,
welche das erfindungsgemäße Verfahren
beinhaltet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Steuerung
der Versendung von Daten in Aufwärtsrichtung
in einem heterogenen Netzwerk. Durch die erfindungsgemäße Signalisierung
können die Funkressourcen
der Mehrzahl von Funknetzen effizient ausgenutzt werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung
erfolgt die Zuordnung in der gemeinsamen Einrichtung aufgrund von
Informationen über
eine Auslastung von Funkressourcen in einem oder mehreren der mindestens
zwei Funkkommunikationssysteme. Dies erlaubt insbesondere eine effiziente
Verteilung der knappen Funkressourcen, indem Daten mit Vorzug an
diejenigen Funknetze versendet werden, welche aktuell nicht ausgelastet
sind. Die Informationen bezüglich der
Auslastung können
der gemeinsamen Einrichtung von den einzelnen Funknetzen übermittelt
werden. Entsprechend können
hierbei auch Informationen über
Interferenzwerte in den Funknetzen zum Einsatz kommen.
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In einer anderen Ausgestaltung der
Erfindung erfolgt die Zuordnung in der gemeinsamen Einrichtung aufgrund
von Informationen über
eine Verbindungsgüte
zwischen der Funkstation und einem oder mehreren der mindestens
zwei Funkkommunikationssysteme. Die Qualität der Verbindung kann von der
Funkstation oder von einem oder mehreren der Funknetze bestimmt
werden. Von Vorteil ist dann eine Zuordnung von Bestandteilen insbesondere
vorwiegend zu Funknetzen, welche aktuell eine große Verbindungsgüte zu der
Funkstation aufweisen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung erfolgt die Zuordnung in der gemeinsamen Einrichtung aufgrund
von Informationen über
die zu versendende Datenmenge. Bei diesen Informationen, welche
von der Funkstation übermittelt
werden, kann es sich z. B. um die Art und das Volumen der Daten, sowie
um die Qualitätsanforderungen
(Quality of Service, QoS) handeln.
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Mit Vorteil kann die Zuordnung in
der gemeinsamen Einrichtung aufgrund von von der Funkstation übermittelten
Angaben erfolgen. Z.B. kann die Funkstation ein Präferenzvotum
für ein
bestimmtes Funknetz abgeben. Hierbei können auch Kostengründe aufgrund
unterschiedlicher Vergebührung
in den Funknetzen ei ne Rolle spielen. In die von der Funkstation übermittelten
Angaben bezüglich
der Zuordnung von Bestandteilen zu Funknetzen können auch mehrere Kriterien
einer Funknetzwahl in Kombination einfließen.
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In Weiterbildung der Erfindung beinhaltet
das Signal die von der Funkstation für den oder die Bestandteile
der zu versendenden Datenmenge zu verwendenden Funkressourcen. Z.B.
kann der Funkstation somit mitgeteilt werden, welche Frequenzen
für die
Versendung zu verwenden sind.
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Vorteilhafterweise wird das Signal
von der gemeinsamen Einrichtung an die mindestens zwei Funknetze
gesendet. Dies kann bei dem Vorliegen von mehr als zwei Funknetzen
eine Versendung des Signals an einen Teil der Funknetze oder an
alle Funknetze. Somit ist einem Teil der oder allen Funknetzen bekannt,
welche Daten sie von der Funkstation erhalten werden und gegebenenfalls
welche Funkressourcen für
die Funkstation zu reservieren sind.
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Die oben genannte Aufgabe wird hinsichtlich der
gemeinsamen Einrichtung durch eine Einrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 8 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist die Einrichtung Mittel
zur Bildung einer Zuordnung von einem oder mehreren Bestandteilen
der von der Funkstation zu versendenden Datenmenge zu einem oder
mehreren der mindestens zwei Funknetze auf. Weiterhin weist sie
Mittel zur Erzeugung und Übermittlung
eines Signals mit Informationen über
die Zuordnung über
mindestens eines der mindestens zwei Funknetze an die Funkstation
auf.
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Entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte
gemäß der Erfindung
nach Anspruch 1 und den Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung können
in der erfindungsgemäßen Einrichtung
vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
Dabei zeigen
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1:
schematisch ein heterogenes Netzwerk,
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2:
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist
schematisch ein heterogenes Netzwerk dargestellt. Dieses umfasst
die einzelnen Funknetze N1, N2 und N3. Die Funkabdeckungsbereiche
dieser einzelnen Funknetze N1, N2 und N3 sind durch Kreise angedeutet.
Sie überschneiden sich
in dem Bereich, in welchem sich die Funkstation MT (Mobile Terminal)
befindet. Bei der Funkstation kann es sich um verschiedenartige
Einrichtungen, wie z.B. ein Mobiltelefon oder ein Laptop, handeln. Die
Funkstation ist in der Lage, zu jedem der einzelnen Funknetze N1,
N2 und N3 Daten zu versenden und auch Daten von diesen zu empfangen.
Ein derartige Multi-Mode
fähige
Funkstation ist mit verschiedenen Funkzugangstechnologien ausgerüstet. Ein Beispiel
hierfür
sind SDR (Software Defined Radio) Funkstationen. Die Versendung
der Daten zu den einzelnen Funknetzen N1, N2 und N3 kann ebenso wie
der Empfang von Daten von den einzelnen Funknetzen N1, N2 und N3
gleichzeitig, zeitliche teilweise überlappend und/oder zeitlich
getrennt stattfinden.
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Die einzelnen Funknetze N1, N2 und
N3 sind mit einer gemeinsamen Einrichtung RNC verbunden. Eine Aufgabe
der gemeinsamen Einrichtung RNC ist es, Funkressourcen der einzelnen
Funknetze N1, N2 und N3 zu verwalten.
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Die Funkstation MT beabsichtigt,
eine Datenmenge in Aufwärtsrichtung
zu versenden. Hierfür steht
als Empfänger
eine Basisstation des Funknetzes N1, eine Basisstation des Funknetzes
N2, sowie eine Basisstation des Funknetzes N3 zur Verfügung. Die
Datenmenge kann als Ganzes zu einem oder mehreren der einzelnen
Funknetze N1, N2 oder N3 versendet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Datenmenge
aufzuteilen und die Bestandteile zu verschiedenen Funknetzen N1,
N2 oder N3 zu versenden. Wird die Datenmenge z.B. in vier Bestandteile aufgeteilt,
so kann der erste und der vierte Bestandteil dem – ersten
Funknetz N1, der zweite Bestandteil dem zweiten Funknetz N2 und
der dritte Bestandteil dem Funknetz N3 zugeordnet werden.
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Die gemeinsame Einrichtung RNC weist
eine Einrichtung E auf, welche eine Zuordnung von Bestandteilen
der in Aufwärtsrichtung
zu versendenden Datenmenge zu den einzelnen Funknetzen N1, N2 oder
N3 vornehmen kann. Eine weitere Einrichtung T erzeugt nach erfolgter
Zuordnung ein Signal, welches diese Zuordnung indiziert. Dieses
Signal kann durch die Einrichtung T zu einem oder mehreren der einzelnen
Netzwerke N1, N2 oder N3 versendet werden.
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2 verdeutlicht
den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Funknetz N1 übermittelt
eine Nachricht UL-LR1 (Uplink Load Report 1) an die gemeinsame Einrichtung
RNC, welche die aktuelle oder prognostizierte Auslastung der Funkressourcen
des Funknetzes N1 anzeigt. Eine ebensolche Nachricht UL-LR2 sendet
auch das Funknetz N2 an die gemeinsame Einrichtung RNC. Zur Vereinfachung
wurde in 2 kein weiteres
Funknetz aufgeführt.
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Die Funkstation MT sendet eine Nachricht REQUEST,
welche eine Anfrage nach Aufwärts-Funkressourcen
für die
Versendung der Datenmenge beinhaltet. Hierin wird die Art der Daten
und das Volumen der Datenmenge spezifiziert. Die Nachricht REQUEST
wird von der Funkstation MT an mindestens eine Basisstation des
Funknetzes N1 oder an mindestens eine Basisstation des Funknetzes
N2 oder auch an jeweils mindestens eine Basisstation der beiden
Funknetze N1 und N2 gesendet. Diese übermitteln die Nachricht dann
an die gemeinsame Einrichtung RNC.
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Aufgrund der erhaltenen Informationen
kann die gemeinsame Einrichtung RNC in einem Schritt INFO eine Zerlegung
der Datenmenge in Bestandteile und eine Zuordnung der Bestandteile
zu den einzelnen Funknetzen N1 und N2 vornehmen. Hierbei können auch
weitere Informationen einfließen,
wie z.B. Informationen über
eine Verbindungsgüte
zwischen der Funkstation MT und einem oder mehreren Funknetzen N1
oder N2, welche von der Funkstation MT oder direkt von einem oder
mehreren Funknetzen gesendet wurden. Weiterhin ist es möglich; dass
alternativ oder zusätzlich
Präferenzen
der Funkstation MT bezüglich
des empfangenden Funknetzes berücksichtigt
werden. Eine wichtige Rolle können
auch Qualitätsanforderungen
bei der Übermittlung
der Datenmenge spielen.
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Nach der Zuordnung der Bestandteile
der Datenmenge zu den Funknetzen N1 oder N2 übermittelt die gemeinsame Einrichtung
RNC eine Nachricht SPLIT. Diese beinhaltet Informationen darüber, welcher
Bestandteil der Datenmenge von der Funkstation MT an welches Funknetz
N1 oder N2 zu versenden ist. Weiterhin indiziert sie, welche Funkressourcen
für die
Versendung des jeweiligen Bestandteils zu verwenden sind. Die Nachricht
SPLIT wird von der gemeinsamen Einrichtung RNC an mindestens eines
der Funknetze N1 oder N2 übermittelt,
von wo aus sie an die Station MT gesendet wird. Die Funknetze N1
und N2 können
der Nachricht SPLIT entnehmen, welche Funkressourcen im folgenden von
der Funkstation MT belegt werden.
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Nach dem Empfang der Nachricht SPLIT sendet
die Funkstation MT eine Nachricht UL-TR2 (Uplink Traffic 2). Diese
enthält
den Bestandteil der Datenmenge, welche in der vorhergehenden Nachricht
SPLIT dem Funknetz N2 zugeordnet wurde. Entsprechend wird gleichzeitig
oder anschließend die
Nachricht UL-TR1
mit dem jeweiligen Bestandteil der Datenmenge an das Funknetz N1
gesendet.
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Besteht die Datenmenge z.B. aus Echtzeitdaten
in Form eines Telefonats mit einer kleinen Datenrate und aus Nichtechtzeit daten
mit einer höheren Datenrate,
so kann beispielsweise ein GSM Funkkommunikationssystem das Telefonat übernehmen, während die
höherratigen
Nichtechtzeitdaten an ein WLAN gesendet werden. Die zu verwendenden
Frequenzen und Zeitschlitze kann die Funkstation der Nachricht SPLIT
entnehmen. Es ist jedoch auch möglich,
dass die Anzeige der zu verwendenden Funkressourcen in einer anderen
als der Nachricht SPLIT erfolgt, so z.B. in einer von dem jeweiligen Funknetz
gesendeten Nachricht, an das der Bestandteil gemäß der Nachricht SPLIT versendet
werden soll. Auch innerhalb der einzelnen Datengruppen wie z.B.
innerhalb der Echtzeitdaten und Nichtechtzeitdaten kann eine Aufspaltung
erfolgen. Diese Aufspaltung erfolgt dann bevorzugt sinnvollerweise
gemäß den Auslastungen
der verschiedenen Funknetze. Auch eine Zuordnung der ganzen Datenmenge zu
einem einzigen Funknetz ist möglich.