-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Übertragung
von Informationen in einem Funkkommunikationssystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine
Einrichtung zur Funkzugangskontrolle zwischen mindestens einer Basisstation
und Teilnehmerstationen über
eine Luftschnittstelle in einem Funkkommunikationssystem nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 6.
-
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
(Basisstation bzw. Teilnehmerstation) übertragen. Das Abstrahlen der
elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige
System vorgesehenen Frequenzband liegen.
-
Für
das eingeführte
GSM-Mobilfunksystem (Global System for Mobile Communication) werden Frequenzen
bei 900, 1800 und 1900 MHz genutzt. Diese Systeme übermitteln
im wesentlichen Sprache, Telefax und Kurzmitteilungen (SMS), sowie
digitale Daten.
-
Für
zukünftige
Mobilfunksysteme mit CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren, wie beispielsweise
UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme
der dritten Generation, sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000
MHz vorgesehen. Diese Systeme der dritten Generation werden entwickelt
mit den Zielen weltweiter Funkabdeckung, einem großen Angebot
an Diensten zur Datenübertragung
und vor allem einer flexiblen Verwaltung der Kapazität der Funkschnittstelle,
die bei Funk-Kommunikationssystemen die Schnittstelle mit den geringsten
Ressourcen ist. Bei diesen Funkkommunikationssystemen soll es vor
allem durch die flexible Verwaltung der Luftschnittstelle möglich sein,
dass eine Teilnehmerstation bei Bedarf eine große Datenmenge mit hoher Datengeschwindigkeit
senden und/oder empfangen kann.
-
Der Zugriff von Stationen auf die
gemeinsamen Funkressourcen des Übertragungsmedium,
wie zum Beispiel Zeit, Frequenz, Leistung oder Raum, wird bei diesen
Funkkommunikationssystemen durch Vielfachzugriffsverfahren (Multiple
Access, MA) geregelt.
-
Die Verbindung zwischen einer Basisstation und
einer Teilnehmerstation erfolgt über
eine Luftschnittstelle. Die Basisstation kann dabei mehrere Funkzellen
bedienen.
-
Üblicherweise
sind mindestens eine Basisstation und eine Einrichtung zur Funkzugangskontrolle
(RNC, Radio Network Controler) Bestandteile eines Basisstationssubsystems
(RNS, Radio Network Subsystem). Ein Funkkommunikationssystem umfasst
in der Regel mehrere Basisstationssubsysteme, die an ein Kernnetz
(CN, Core Network) angeschlossen sind. Dabei ist die Einrichtung
zur Funkzugangskontrolle des Basisstationssubsystems mit einer Zugangseinrichtung
des Kernnetzes verbunden.
-
Für
die Adressierung von Teilnehmerstationen in Funkkommunikationssystemen
sind verschiedene Verfahren bekannt. Neben dem Einzelsenderuf (Unicast),
bei dem genau eine Teilnehmerstation adressiert wird, ist der Rundsenderuf
(Broadcast), bei dem alle Teilnehmerstationen in Funkreichweite der
sendenden Basisstation adressiert werden, am häufigsten vertreten. Weiterhin
ist der Gruppensenderuf (Multicast) bekannt, bei dem die Teilnehmerstationen
einer Multicast-Gruppe gleichzeitig mit dem Aussenden einer Multicast-Information adressiert werden.
Ein Multicast, bei dem alle Funkstationen in der Reichweite einer
Basisstation adressiert werden, entspricht einem Broadcast.
-
Neben individuellen Nutzinformationen
werden in Funkkommunikationssystemen somit Daten übertragen,
die mehreren Benutzern zur Verfügung gestellt
werden. Beispielsweise umfassen solche Nutzinformationen Video streams
oder andere Broadcast- und/oder
Multicast-Informationen. Die Dienste zur Übertragung von Nutzinformationen,
welche nicht nur individuell für
einen einzigen Teilnehmer vorgesehen sind, sondern mehreren Teilnehmern
zur Verfügung
gestellt werden, werden unter dem Begriff MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast
Service) zusammengefasst. Unterschiedliche MBMS-Dienste (Multimedia
Broadcast/Multicast Service) werden vom Kernnetz in der Regel als
separarte Datenströme
bereitgestellt.
-
Bevor die Nutzinformationen als Dienst
einer Gruppe von Teilnehmern zur Verfügung gestellt werden, erfolgt
eine Benachrichtigung der Teilnehmerstationen dieser Teilnehmer,
welche den Dienst nutzen wollen. Diese Benachrichtigung der Teilnehmerstationen
ist notwendig, damit die Empfänger
konfiguriert werden können.
Je nachdem, in welchem Modus sich die Teilnehmerstationen befinden
(z.B. „connected
mode", Verbindungsmodus
oder „idle
mode", Leerlaufmodus),
erfolgt die Benachrichtigung. Üblicherweise
werden zur Benachrichtigung gruppenspezifische Mechanismen angewendet,
bei denen mehrere Teilnehmerstationen gleichzeitig angesprochen
werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welches zur effizienten
Gestaltung der Benachrichtigung von Teilnehmerstationen einer Gruppe
beiträgt.
Weiterhin soll eine Einrichtung zur Funkzugangskontrolle der eingangs
genannten Art aufgezeigt werden, welche eine solche effektive Benachrichtigung
von Teilnehmerstationen einer Gruppe ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird für das Verfahren
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für die Einrichtung
zur Funkzugangskontrolle durch eine Einrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 6 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Das Funkkommunikationssystem umfasst Teilnehmerstationen
und mindestens eine Einrichtung zur Funkzugangskontrolle zwischen
mindestens einer Basisstation und Teilnehmerstationen. Bevor Nutzinformationen
einer Gruppe von Teilnehmerstationen über Funk zur Verfügung gestellt
werden, werden diese Teilnehmerstationen benachrichtigt. Erfindungsgemäß hängt die
Art der Benachrichtigung von mindestens einer Teilnehmerstation
der Gruppe von mindestens einer Eigenschaft dieser Teilnehmerstation
ab.
-
Eine Gruppe besteht hierbei aus mindestens einer
Teilnehmerstation, in der Regel jedoch aus einer Mehr- bzw. Vielzahl
von Teilnehmerstationen. Die maximale Anzahl an Teilnehmerstationen
innerhalb der Gruppe entspricht der Anzahl der Teilnehmerstationen
des Funkkommunikationssystems. Das Funkkommunikationssystem kann
also Teilnehmerstationen der Gruppe und weitere Teilnehmerstationen, welche
z.B. anderen Gruppen angehören
können, umfassen,
oder auch ausschließlich
solche Teilnehmerstationen, welche der Gruppe angehören.
-
Bei einer Eigenschaft der Teilnehmerstation kann
es sich um eine – z.B.
ab dem Werk vorhandene – Eigenschaft
handeln, welche ohne mechanischen Eingriff in die Hardware des Gerätes nicht
veränderbar
ist, wie z.B. die Anzahl oder den Aufbau von Sende- und Empfangseinheiten.
Weiterhin kann es sich um eine z.B. vom Betreiber oder von dem Teilnehmer programmierbare
Eigenschaft handeln. Schließlich kann
auch eine Kombination von Eigenschaften für die Art der Benachrichtigung
relevant sein.
-
Die Abhängigkeit der Art der Benachrichtigung
von mindestens einer Eigenschaft der Teilnehmerstation betrifft
mindestens eine Teilnehmerstation der Gruppe. Sie kann jede Anzahl
von Gruppenmitgliedern bis hin zur Gesamtzahl der Teilnehmerstationen
der Gruppe betreffen. Es ist auch möglich, dass die Teilnehmerstationen,
welche einer solchen Abhängigkeit
hinsichtlich der Benachrichtigung unterliegen, durch eine Bedingung
oder einen gemeinsamen Parameter, wie z.B, eine regionale Beschränkung oder
einen Vertrag mit dem Betreiber des Funkkommunikationssystems oder
einen Betriebsmodus, bestimmt sind.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung
handelt es ich bei der Art der Benachrichtigung um eine gruppenspezifische
oder um eine teilnehmerspezifische Benachrichtigung. Während eine
gruppenspezifische Benachrichtigung zum Empfang und zur Verarbeitung
innerhalb einer Gruppe von Teilnehmerstationen bestimmt ist, besteht
der Adressat einer teilnehmerspezifischen Benachrichtigung aus einem
individuellen Teilnehmer. Beiden Arten der Benachrichtigung können die
Teilnehmerstationen z.B. mittels einer Service-Identifikationsnummer
entnehmen, für
welchen Dienst diese Benachrichtigung Gültigkeit hat. Es ist möglich, dass
verschiedene Arten von Benachrichtigungen an verschiedene Teilnehmerstationen gesendet
werden.
-
Vorteilhafterweise handelt es sich
bei der mindestens einen Eigenschaft der Teilnehmerstation um eine
andauernde oder zeitweise Fähigkeit
zum Empfang und gegebenenfalls zur Verarbeitung einer gruppenspezifischen
Benachrichtigung. Diese Fähigkeit
betrifft somit den Aufbau der gesamten Empfangseinrichtung der Teilnehmerstation.
Bei einer zeitweisen Fähigkeit
zum Empfang handelt es sich um eine Empfangsfähigkeit, die durch Umstände wie z.B.
die aktuelle Betriebsweise gestört
oder vernichtet werden kann. Die Eigenschaft einer Teilnehmerstation
kann sich für
verschiedene Teilnehmerstationen verschieden auf die Art der Benachrichtigung auswirken.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung trifft
die mindestens eine Einrichtung zur Funkzugangskontrolle eine Entscheidung über die
Art der Benachrichtigung.
-
Vorzugsweise liegt Identifikationsinformation und
lokale Information der mindestens einen Teilnehmerstation, über die
Art, diese zu benachrichtigen, die mindestens eine Einrichtung zur
Funkzugangskontrolle entscheidet, der mindestens einen Einrichtung
zur Funkzugangskontrolle vor. Lokale Information bezieht sich z.B.
auf die Funkzelle, in welcher sich die Teilnehmerstation aktuell
befindet. Bezüglich
der Identifikationsinformation ist z.B. im UMTS die U-RNTI (Utra
Radio Network Temporary Identifier) einer Teilnehmerstation als
eindeutige Identifikationsinformation der Einrichtung zur Funkzugangskontrolle
bekannt, wenn sich die Teilnehmerstation im Verbindungsmodus befindet.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Funkzugangskontrolle
weist Mittel zur Entscheidung über die
Art der Benachrichtigung von mindestens einer Teilnehmerstation
der Gruppe aufgrund von mindestens einer Eigenschaft dieser Teilnehmerstation
auf.
-
Geeignete Mittel und Vorrichtungen
zur Durchführung
der Verfahrensschritte können
in der Einrichtung zur Funkzugangskontrolle vorgesehen sein.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand
eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
Dabei zeigen
-
1:
einen Ausschnitt aus einem Funkkommunikationssystem,
-
2:
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich
auf ein Funkkommunikationssystem nach dem UMTS Standard. 1 zeigt einen Ausschnitt
aus einem solchen Funkkommunikationssystem der dritten Generation.
Dieses umfasst eine Einrichtung RNC zur Funkzugangskontrolle, welche
mit einer Basisstation NODE B und einem Kernnetz CN verbunden ist.
Die Aufgabe der Einrichtung RNC zur Funkzugangskontrolle besteht
in der Steuerung und Überwachung
der ihr angeschlossenen Basisstationen mit ihren jeweiligen Funkzellen.
Die Basisstation NODE B bedient eine solche Funkzelle, in der sich
die Teilnehmerstationen UE1, UE2, UE3, UE4 und UE5 befinden. Die Teilnehmer
zu den jeweiligen Teilnehmerstationen UE1, UE2, UE3, UE4 und UE5
wurden für
einen Multicast-Dienst subskribiert. Somit bilden die Teilnehmerstationen
UE1, U2, UE3, UE4 und UE5 eine Gruppe. Weitere Teilnehmerstationen
(in 1 nicht gezeigt)
außerhalb
der durch die Subskription der Teilnehmer definierten Gruppe können sich
in der Funkzelle der Basisstation aufhalten, welche für die Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
jedoch nicht bedeutsam sind.
-
Es werden von der Basisstation NODE
B Nutzinformationen wie z.B. Börseninformationen oder
Videos gesendet, welche die Teilnehmerstationen UE1, UE2, UE3, UE4
und UE5 der Gruppe empfangen und entschlüsseln können. Teilnehmerstationen außer den
Teilnehmerstationen UE1, UE2, UE3, UE4 und UE5 der Gruppe können diese
Multicast-Informationen nicht entschlüsseln. Um die Teilnehmerstationen
UE1, UE2, UE3, UE4 und UE5 der Multicast-Gruppe konfigurieren zu
können,
ist es notwendig, diese vor der Übertragung
der Nutzinformation zu benachrichtigen.
-
Nach dem Einschalten einer Teilnehmerstation
in dem Funkkommunikationssystem befindet sich diese in einem Leerlaufmodus
(Idle Mode). Dieser Modus zeichnet sich dadurch aus, dass diese
Teilnehmerstation zwar in dem Kernnetz CN, nicht aber in dem Funkzugangsnetz
(Radio Access Network, RAN) des Funkkommunikationssystems durch
eine Identifikationsinformation bekannt ist. Einer Einrichtung RNC
zur Funkzugangskontrolle bleibt es somit verborgen, welche Teilnehmerstationen
im Leerlaufmodus sich in den Funkzellen der ihr angeschlossenen
Basisstationen befinden. Eine Teilnehmerstation im Leerlaufmodus
tauscht mit dem Funknetz keine Informationen aus, bis eine Verbindungsanfrage durch
die Teilnehmerstation gestellt wird. Nach einer solchen Verbindungsanfrage
wechselt die Teilnehmerstation in den Verbindungsmodus. Eine Verbindungsanfrage
kann z.B. durch die Nachfrage der Teilnehmerstation nach einem Dienst
oder auch durch eine Paging-Anfrage des Funknetzes initiiert werden.
-
Die Teilnehmerstationen des Funkkommunikationssystems,
welche sich in einem Verbindungsmodus befinden, sind der jeweiligen
Einrichtung zur Funkzugangskontrolle aufgrund einer Identifikationsinformation
bekannt und somit lokalisierbar. Die entsprechende Identifikationsinformation
wurde der Einrichtung zur Funkzugangskontrolle von der Teilnehmerstation übermittelt.
Auch das Kernnetz kann der Einrichtung zur Funkzugangskontrolle
Informationen über
die jeweilige Teilnehmerstation übermitteln. Während der
Verbindungsmodus aktiv ist, überwachen
die jeweiligen Teilnehmerstationen andere Funkkanäle als die
Teilnehmerstationen, welche sich aktuell im Leerlaufmodus befinden.
Eine Teilnehmerstation kann sich auch dann in einem Verbindungsmodus
befinden, wenn dieser aktuell kein physikalischer Kanal zugewiesen
ist.
-
Im betrachteten Beispiel der 1 befinden sich die Teilnehmerstationen
UE1, UE2 und UE3 im Leerlaufmodus IM, wogegen sich die Teilnehmerstationen
UE4 und UE5 im Verbindungsmodus CM befinden. Somit sind der Einrichtung
RNC zur Funkzugangskontrolle die Teilnehmerstationen UE4 und UE5
bekannt, während
sie keine Kenntnis über
den Aufenthalt der Teilnehmerstationen UE1, UE2 und UE3 innerhalb
des Versorgungsbereichs der Basisstation NODE B hat.
-
Die Benachrichtigung der Teilnehmerstationen
UE1, UE2 und UE3 im Leerlaufmodus IM über eine zu erwartende Multicast- Information erfolgt über einen
Paging-Kanal, welchen diese Teilnehmerstationen UE1, UE2 und UE3
im Leerlaufmodus IM beobachten. Bei dieser Benachrichtigung handelt
es sich um gruppenspezifische Informationen, welche ausschließlich an
die Teilnehmerstationen UE1, UE2, UE3, UE4 und UE5 der Gruppe adressiert
sind. Andere Teilnehmerstationen müssen den betreffenden Paging-Kanal
nicht beobachten. Durch diese gruppenspezifische Benachrichtigung
werden also mehrere Teilnehmerstationen gleichzeitig angesprochen.
-
Ob auch die Teilnehmerstationen UE4
und UE5 im Verbindungsmodus CM die Informationen des Paging-Kanals
empfangen und verarbeiten können,
hängt von
den Kapazitäten
dieser Teilnehmerstationen UE4 und UE5 im Verbindungsmodus CM ab.
In der Regel sind einige Teilnehmereinrichtungen, sogenannte einfache
Teilnehmereinrichtungen, nicht in der Lage, gleichzeitig dedizierte
Kanäle
für z.B. Sprachverbindungen
und Kanäle
für gruppenspezifische
Benachrichtigungen zu empfangen. Diese Teilnehmerstationen benötigen eine
an sie adressierte, teilnehmerspezifische Benachrichtigung über die
zu erwartende Multicast-Information.
-
Die separate Benachrichtigung von
Teilnehmerstationen über
eine zu erwartende Multicast-Information steigert insbesondere bei
einer großen
Anzahl an Gruppenteilnehmern innerhalb einer Funkzelle die Auslastung
der jeweiligen Einrichtung zur Funkzugangskontrolle erheblich. Aufgrund
dieses unerwünschten
Effektes wird einer Teilnehmerstation im Verbindungsmodus nur dann
eine separate Benachrichtigung zugeschickt, wenn diese nicht in
der Lage ist, den entsprechenden Paging-Kanal auszuwerten. Den „besser
ausgestatteten" Teilnehmerstationen,
welche im Verbindungsmodus den Paging-Kanal beobachten können, wird
eine derartige separate teilnehmerspezifische Benachrichtigung nicht
gesendet.
-
Das erfindungsgemäße Vorgehen kann eine effektivere
Ausnutzung der knappen Funkressourcen erreichen. Durch die Vermei dung
der Versendung von unnötigen
separaten Benachrichtigungen und somit durch die Reduzierung des
Signalisierungsaufwands kann die Interferenz verringert werden,
welches eine Steigerung der Übertragungsqualität innerhalb
des Funkkommunikationssystems zur Folge hat.
-
Der Einrichtung zur Funkzugangskontrolle liegen
Informationen über
die Kapazität
der Teilnehmerstationen im Verbindungsmodus zum Empfang des Paging-Kanals
vor. Diese Informationen kann die Einrichtung zur Funkzugangskontrolle
von der Teilnehmerstation bei dem Wechsel in den Verbindungsmodus
oder auch von dem Kernnetz erhalten haben. Aufgrund dieser Informationen
kann die Einrichtung zur Funkzugangskontrolle entscheiden, auf welche Art
die Teilnehmerstationen im Verbindungsmodus über die Multicast-Informationen
zu benachrichtigen sind.
-
2 zeigt
den Ablauf dieses Verfahrens. In einem Entscheidungsschritt DECIDE
entscheidet die Einrichtung RNC zur Funkzugangskontrolle, welche Benachrichtigung
eine jede Teilnehmerstation im Verbindungsmodus innerhalb der Funkzellen
der ihr zugeordneten Basisstationen erfahren soll. Zur Auswahl steht
hierbei die gruppenspezifische Benachrichtigung mittels des Paging-Kanals
oder eine teilnehmerspezifische Benachrichtigung z.B. auf einem dedizierten
Kanal oder auf einem anderen Kanal, welchen die jeweilige Teilnehmerstation
im Verbindungsmodus beobachtet. Der linke Ast der 2 beschreibt das Vorgehen im Bezug auf
Teilnehmerstationen im Leerlaufmodus und auf diejenigen Teilnehmerstationen
im Verbindungsmodus, welche in diesem Modus den Paging-Kanal beobachten
können. Der
rechte Ast der 2 hingegen
betrifft diejenigen Teilnehmerstationen im Verbindungsmodus, welche in
diesem Modus den Paging-Kanal nicht beobachten können.
-
Ist eine Teilnehmerstation in der
Lage, im Verbindungsmodus den Paging-Kanal auszuwerten, so entnimmt
diese – wie
auch die Teilnehmerstationen im Leerlaufmodus – dem Signal PAGING des Paging-Kanals
die relevanten Informationen über
den Multicast-Dienst. Die Teilnehmerstationen, welche die Paging-Nachricht empfangen
haben, antworten mit einem Signal ANSWER an die jeweilige Basisstation
NODE B. Dieser Antwort kann die Einrichtung zur Funkzugangskontrolle
entnehmen, ob Bedarf zur Aussendung der Multicast-Informationen
in den betreffenden Funkzellen herrscht. Es ist auch möglich, dass
die Teilnehmerstationen die Benachrichtigung durch den Paging-Kanal
nicht beantworten.
-
Einer jede Teilnehmerstation im Verbindungsmodus,
welche den Paging-Kanal nicht empfangen kann, wird eine teilnehmerspezifische
Benachrichtigung MESSAGE zugeschickt. Diese Benachrichtigung MESSAGE
enthält
die gleichen Informationen wie das Signal PAGING. Nach einer Auswertung
der Benachrichtigung kann die Teilnehmerstation eine Antwort ANSWER
an die betreffende Basisstation NODE B senden.
-
Schließlich erfolgt die Versendung
der Nutzinformation MULTICAST INFO des Multicast-Dienstes von den
Basisstationen NODE B zu den Teilnehmerstationen UE der Gruppe.
-
Grundsätzlich können für die Entscheidung über die
Art der Benachrichtigung auch andere Betriebsmodi als der Verbindungsmodus
und der Leerlaufmodus einbezogen werden.