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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Informationen
in einem Funkkommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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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.
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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 (Basisstation bzw.
Teilnehmerstation) übertragen.
Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen,
die in dem für
das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
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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.
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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.
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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.
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Die
Verbindung zwischen einer Basisstation und einer Teilnehmerstation
erfolgt über
eine Luftschnittstelle. Die Basisstation kann dabei mehrere Funkzellen
bedienen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung trifft die mindestens eine Einrichtung
zur Funkzugangskontrolle eine Entscheidung über die Art der Benachrichtigung.
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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.
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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.
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Geeignete
Mittel und Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahrensschritte
können
in der Einrichtung zur Funkzugangskontrolle vorgesehen sein.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei
zeigen
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1: einen Ausschnitt aus
einem Funkkommunikationssystem,
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2: ein Ablaufdiagramm eines
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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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, UE2, 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Schließlich erfolgt
die Versendung der Nutzinformation MULTICAST INFO des Multicast-Dienstes
von den Basisstationen NODE B zu den Teilnehmerstationen UE der
Gruppe.
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Grundsätzlich können für die Entscheidung über die
Art der Benachrichtigung auch andere Betriebsmodi als der Verbindungsmodus
und der Leerlaufmodus einbezogen werden.