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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Übertragung
von Daten in mindestens zwei Funkkommunikationssystemen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung betrifft ferner ein
Netzwerk zur Übertragung
von Daten mit mindestens zwei Funkkommunikationssystemen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Kommunikationssysteme und insbesondere
solche mit einer Übertragung über Funk
haben eine große Bedeutung
im wirtschaftlichen, aber auch im privaten Bereich bekommen. In
Funkkommunikationssystemen werden Informationen (beispielsweise
Sprache, Bildinformation, Videoinformation, SMS (Short Message Service),
MMS (Multimedia Messaging 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 (Short
Message Service) und auch digitale Daten.
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Für
der zweiten Mobilfunkgeneration (2G) nachfolgende Mobilfunkkommunikationssysteme
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 eines großen Angebots an Diensten zur
Datenübertragung
und vor allem einer flexiblen Verwaltung der Kapazität der Funkschnittstelle,
die bei Funkkommunikationssystemen die Schnittstelle mit den geringsten
Ressourcen ist. Bei diesen Funkkommunikationssystemen soll es vor
allem durch die flexible Verwaltung der Funkschnittstelle möglich sein, dass
einer 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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Bei Zeitbereichs-Vielfachzugriffsverfahren
(TDMA) wird jedes Sende- und Empfangsfrequenzband in Zeitschlitze
unterteilt, wobei ein oder mehrere zyklisch wiederholte Zeitschlitze
den Stationen zugeteilt werden. Durch TDMA wird die Funkressource
Zeit stationsspezifisch separiert.
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Bei Frequenzbereichs-Vielfachzugriffsverfahren
(FDMA) wird der gesamte Frequenzbereich in schmalbandige Bereiche
unterteilt, wobei ein oder mehrere schmalbandige Frequenzbänder den
Stationen zugeteilt werden. Durch FDMA wird die Funkressource Frequenz
stationsspezifisch separiert.
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Bei Codebereichs-Vielfachzugriffsverfahren
(CDMA) wird durch einen Spreizcode, der aus vielen einzelnen sogenannten
Chips besteht, die zu übertragende
Leistung/Information stations spezifisch codiert, wodurch die zu übertragende
Leistung codebedingt zufällig über einen
großen
Frequenzbereich gespreizt wird. Die von unterschiedlichen Stationen
benutzten Spreizcodes innerhalb einer Zelle/Basisstation sind jeweils
gegenseitig orthogonal oder im wesentlichen orthogonal, wodurch
ein Empfänger
die ihm zugedachte Signalleistung erkennt und andere Signale unterdrückt. Durch
CDMA wird die Funkressource Leistung durch Spreizcodes stationsspezifisch
separiert.
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Bei orthogonalen Frequenz-Vielfachzugriffsverfahren
(OFDM) werden die Daten breitbandig übermittelt, wobei das Frequenzband
in äquidistante,
orthogonale Unterträger
eingeteilt wird, so dass die simultane Phasenverschiebung der Unterträger einen
zwei-dimensionalen Datenfluss im Zeit-Frequenz Bereich aufspannt.
Durch OFDM wird die Funkressource Frequenz mittels orthogonalen
Unterträgern
stationsspezifisch separiert. Die während einer Zeiteinheit auf
den orthogonalen Unterträgern übermittelten
zusammengefassten Datensymbole werden als OFDM Symbole bezeichnet.
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Die Vielfachzugriffsverfahren können kombiniert
werden. So benutzen viele Funkkommunikationssysteme eine Kombination
der TDMA und FDMA Verfahren, wobei jedes schmalbandige Frequenzband
in Zeitschlitze unterteilt ist.
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Für
das erwähnte
UMTS-Mobilfunksystem wird zwischen einem sogenannten FDD-Modus (Frequency Division
Duplex) und einem TDD-Modus (Time Division Duplex) unterschieden.
Der TDD-Modus zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein gemeinsames
Frequenzband sowohl für
die Signalübertragung
in Aufwärtsrichtung
(UL – Uplink)
als auch in Abwärtsrichtung
(DL – Downlink)
genutzt wird, während
der FDD-Modus für
die beiden Übertragungsrichtungen
jeweils ein unterschiedliches Frequenzband nutzt.
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In Funkkommunikationsverbindungen
beispielsweise der zweiten und/oder dritten Generation können Informationen
kanalvermittelt (CS Circuit Switched) oder paketvermittelt (PS Packet
Switched) übertragen
werden.
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Die Verbindung zwischen den einzelnen
Stationen erfolgt über
eine Funkkommunikations-Schnittstelle (Luftschnittstelle). Basisstation
und Funknetzwerkkontrolleinrichtung sind üblicherweise Bestandteile eines Basisstationssubsystems
(RNS Radio Network Subsystem). Ein zellulares Funkkommunikationssystem
umfasst in der Regel mehrere Basisstationssubsysteme, die an ein
Kernnetz (CN Core Network) angeschlossen sind. Dabei ist die Funknetzwerkkontrolleinrichtung
(RNC Radio Network Controller) des Basisstationssubsystems in der
Regel bei paketvermittelten Datenübertragungen mit einer Zugangseinrichtung
(SGSN Serving GPRS Support Node, mit GPRS General Packet Radio Service)
des Kernnetzes verbunden. Diese Zugangseinrichtung des Kernnetzes
erfüllt
eine ähnliche
Aufgabe wie die Knoten MSC (Mobile-services Switching Centre) und
VLR (Visitor Location Register) für den kanalvermittelnden Teil
des Kernnetzes. An die Zugangseinrichtung des Kernnetzes ist üblicherweise
eine Übergangseinrichtung
(GGSN Gateway GPRS Support Node) in andere Paketdatennetze wie beispielsweise
das Internet angeschlossen.
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Außer den beschriebenen gewöhnlich weiträumig organisierten
(supralokalen) Funknetzen gibt es auch drahtlose lokale Netze (WLANs
Wireless Local Area Networks) mit einem in der Regel räumlich begrenzten
Funkabdeckungsbereich. Diese eignen sich beispielsweise hervorragend
für einen
hochbitratigen Internetzugang. WLANs übertragen Daten in einer ersten
Version bei einer Frequenz um 2,4 GHz, in einer weiteren Version
in einem Frequenzbereich bei etwa 5–6 GHz, wo quasi optische Ausbreitungsmerkmale
herrschen.
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Mit WLAN kann ein drahtloses lokales
Kommunikationsnetz aufgebaut werden, wobei die Teilnehmerstationen
(MTs Mobile Terminals) per Funk über
WLAN-Basisstationen (APs Access Points) an Breitband-Datennetze
(BDN Broadband Data Networks) verbunden sind. Jede Basisstation
versorgt alle in einer Zelle befindlichen Teilnehmerstationen. Dabei
ist die Zellengröße in der
Regel auf bis zu einigen hundert Metern begrenzt. Prinzipiell kann
mit WLAN ein zellulares Funknetz erstellt werden, in dem bei einer
entsprechenden Bewegung der Teilnehmerstation eine bestehende Datenverbindung
von Basisstation zu Basisstation übergeben werden kann (Roaming).
Die maximalen Datenraten sind abhängig von der jeweiligen WLAN-Technologie
und können
bis zu 54 Mbit/s betragen.
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Derzeit wird die Anbindung von WLANs
an die räumlich
in der Regel weit reichende, zellularen Funkkommunikationssysteme
beispielsweise der zweiten und/oder dritten Generation diskutiert,
beispielsweise in 3GPP-Standardisierungsgremien (3GPP Third Generation
Partnership Project). Aufgrund der technischen Möglichkeiten von WLANs wie insbesondere
die hohen Datenraten besteht ein großes Interesse, diese Technologie
als Ergänzung
zu supralokalen Funkkommunikationssystemen – beispielsweise als Ergänzung zu UMTS – in den
sog. „Hot-Spots" zu nutzen, d.h.
in lokal begrenzten Bereichen insbesondere mit großer Teilnehmerdichte
wie z.B. Flughäfen,
Hotels oder dergleichen. Hierbei können verschiedene WLAN-Technologien Verwendung
finden, die einen breitbandigen Funkzugang zu den Breitband-Datennetzen
ermöglichen
und die beispielsweise auf TCP/IP (TCP Transmission Control Protocol/IP
Internet Protocol), ATM (Asynchronous Transfer Mode) oder B-ISDN
(Broadband Integrated Services Digital Network) basieren können. Beispiele
für Breitband-WLAN-Technologien
sind IEEE 802.11-Technologien (IEEE Institute of Electrical and
Electronics Engineers) wie z.B. IEEE 802.11a, IEEE 802.11b oder
Hiperlan/2 (High Performance Local Area Network Type 2), OpenAir
oder SWAP (Shared Wireless Access Protocol). Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung wird die Bezeichnung „WLAN" stellvertretend für die einzelnen verschiedenen
Breitband-WLAN-Technologien verwendet.
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Für
die Anbindung von WLANs an ein überörtliches
bzw. überregionales
Funknetz wie das UMTS besteht eine sehr attraktive Möglichkeit
in einer eher „lockeren" Anbindung von WLAN
und UMTS, bei der WLAN und UMTS eigenständige Systeme darstellen, welche über eine
Netzanbindungs-Einheit (IWU Interworking Unit) miteinander verbunden
sind.
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Die Aufgabe der Systemanbindungs-Einheit
ist die Umsetzung von Signalisierungs- und Nutzerdaten von WLAN
zu UMTS und umgekehrt. Diese Anbindung auf Basis einer Netzanbindungs-Einheit (IWU Interworking
Unit) ist sehr vorteilhaft, weil hierdurch verhältnismäßig geringe Änderungen
in der Netzwerk- und
Protokoll-Architektur von WLAN und insbesondere von UMTS durchzuführen sind.
In einer UMTS-Teilnehmerstation kann beispielsweise die hardware-mäßige WLAN-Anbindung
durch ein entsprechendes Modul in der Form bewerkstelligt werden,
dass das Modul z.B. entweder als WLAN-Funkteil bereits mitintegriert
ist oder als WLAN-PC-Karte in die Anschlüsse einer entsprechenden Schnittstelle
der Teilnehmerstation bzw. des Terminals, beispielsweise einer PCMCIA-Schnittstelle,
eingeschoben wird.
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Damit steht ein Verfahren und ein
zugehöriges
Netzwerk zur Übertragung
von Daten in mindestens zwei Funkkommunikationssystemen umfassend
mindestens ein lokales Funkkommunikationssystem und mindestens ein
zellulares, supralokales (d.h. regional oder überregional aufgespanntes bzw.
flächendeckendes) Funkkommunikationssystem
zur Verfügung,
wobei eine Teilnehmerstation mit den mindestens zwei Funkkommunikationssystemen über jeweils
mindestens eine Funkzugangseinrichtung der mindestens zwei Funkkommunikationssysteme
kommunizieren kann.
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Aufgrund des bevorzugten Anwendungsszenarios
von WLAN in den Hot-Spots wird angenommen, dass es zukünftig weltweit
eine Vielzahl von öffentlichen
wie auch von privaten WLAN-Providern
geben wird, die ihre Netze mit gleichen oder aber auch mit jeweils
verschiedenen WLAN-Technologien betreiben können.
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Damit eine dafür geeignete Teilnehmerstation,
welche grundsätzlich
in der Lage ist, sowohl mit einem lokalen zellularen, supralokalen
Funkkommunikationssystem als auch mit einem lokalen Funkkommunikationssystem
zu kommunizieren und welche sich aktuell in einer Funkzelle des
zellularen, supralokalen Funkkommunikationssystems befindet, auch
auf eine Datenübertragung
unter Nutzung mindestens eines lokalen Funkkommunikationssystems
zurückgreifen
kann, sind geeignete Maßnahmen
zu ergreifen, die dies ermöglichen
bzw. erleichtern sollen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und ein Netzwerk der eingangs genannten
Art aufzuzeigen, welche derartige Maßnahmen ermöglichen bzw. bereitstellen,
ohne dass eine starke Anbindung oder Kopplung zwischen dem bzw.
den lokalen Funkkommunikationssystem(en) und dem zellularen, supralokalen
Funkkommunikationssystem erforderlich sein muss. Die vorhandene
Infrastruktur sollte dabei gegebenenfalls – soweit dies möglich und/oder
sinnvoll ist – ausgenutzt
werden.
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Die Aufgabe wird für das Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, für das Netzwerk mit den Merkmalen
des Anspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Erfindungsgemäß überträgt die Funkzugangseinrichtung
des mindestens einen zellularen, supralokalen Funkkommunikations systems
an die Teilnehmerstation Informationen bezüglich des mindestens einen
lokalen Funkkommunikationssystem als Broadcast (Rundsenderuf).
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Im Hinblick auf das schnelle Auffinden
von einem oder mehreren lokalen Funkkommunikationssystemen (d.h.
WLAN-Zellen) sowie
weiterer Informationen zur Nutzung dieser lokalen Funkkommunikationssysteme
(z.B. bezüglich
der Identität
und Zugangsmöglichkeit)
ist es für
den Nutzer des supralokalen Funkkommunikationssystems (z.B. UMTS-Nutzer)
sehr vorteilhaft, dass ihm von der Zelle, in der er sich gerade
befindet, in Form von Broadcast-Informationen über verfügbare lokale Funkkommunikationssysteme
zur Verfügung
gestellt werden, die sich innerhalb der Zelle des supralokalen Funkkommunikationssystems
oder benachbart dazu befinden. In der vorliegenden Erfindung werden
zumindest von einer Funkzugangseinrichtung (Mobilfunk-Basisstation)
des supralokalen Funkkommunikationssystems Informationen über die
verfügbaren
lokalen Funkkommunikationssysteme (d.h. WLANs bzw. WLAN-Zellen)
per Broadcast in die Funkzelle übertragen,
so dass alle Mobilfunkteilnehmer, die sich gerade in der Funkzelle
des supralokalen Funkkommunikationssystems befinden, diese Informationen
empfangen können.
Besonderer Maßnahmen
bedarf es dabei seitens der Teilnehmerstation nicht, da die Teilnehmerstationen
Broadcast-Informationen der Funkzelle des supralokalen Funkkommunikationssystems
ohnehin empfangen müssen.
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Denn in derzeitigen Mobilfunksystemen
der zweiten Generation, wie dem GSM/GPRS, oder der zukünftigen
dritten Generation, wie dem UMTS, werden System- und Zell-relevante
Informationen einer Mobilfunkzelle von einer Basisstation über einen
Broadcast-Kanal gesendet, so dass alle in der Funkzelle befindlichen
Mobilfunkteilnehmer diese wichtige Informationen empfangen können. Diese
Informationen umfassen beispielsweise u.a. die PLMN-Identität (PLMN
Public Land Mobile Network), die Nachbarzellen, die Konfiguration
der gemeinsamen Ressourcen sowie Parameter für Messungen. Dadurch, dass
die Erfindung diese bestehenden Einrichtungen des zellularen, supralokalen
Funkkommunikationssystems ausnutzt, kann auf einfache Art und Weise
Informationen über
verfügbare
WLAN-Zellen per
Broadcast an alle Mobilfunkteilnehmer mindestens in einer Funkzelle
des supralokalen Funkkommunikationssystems übertragen werden.
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Die Teilnehmerstationen können dabei – müssen aber
nicht – mobil
sein.
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In Weiterbildung der Erfindung können Informationen
bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystem (WLAN) in
Form von Systeminformationsblöcken
(SIB System Information Block) übertragen
werden. Damit ist es möglich,
die Broadcast-Informationen zu verfügbaren lokalen Funkkommunikationssystemen
ohne größere Systemänderungen
zu übertragen,
da beispielsweise im UMTS eine Broadcast-Übertragung mittels Systeminformationsblöcken vorgesehen
ist.
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Grundsätzlich besteht die Möglichkeit,
dass die Informationen bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystems in mindestens
einem spezifischen Systeminformationsblock separat von anderen Systeminformationen übertragen
werden. In diesem Fall sind folglich keine anderen Informationen
in den Systeminformationsblöcken
bezüglich
des WLAN bzw. der WLANs enthalten.
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Es ist alternativ aber auch möglich, dass
die Informationen bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystem in Systeminformationsblöcken zusammen
mit andersartigen Systeminformationen übertragen werden. In einem
solchen Systeminformationsblock sind beispielsweise Broadcast-Informationen zum
supralokalen UMTS und zu einem WLAN enthalten.
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Diese erwähnten Varianten können auch
gemeinsam genutzt werden, so dass sowohl spezifische Systeminformationsblöcke zu den
lokalen Funkkommunikationssystemen als auch gemischte Systeminformationsblöcke mit
Informationen einerseits zu mindestens einem lokalen Funkkommunikationssystem
und andererseits zu beispielsweise mindestens einem supralokalen
Funkkommunikationssystem vorkommen.
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In Ausgestaltung der Erfindung können die
Informationen bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystems als einzelne
Informationselemente übertragen
werden. Dabei werden die einzelnen Informationselemente vorzugsweise
in Systeminformationsblöcken übertragen.
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Die Informationselemente können insbesondere
mit Vorteil Angaben zur Identität,
zur Position des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystems
und/oder zur Zugangsinformation zu dem mindestens einen lokalen
Funkkommunikationssystem umfassen.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung
können
die Informationen bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystem zyklisch übertragen
werden. Dies bietet organisatorische Vorteile.
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Das erfindungsgemäße Netzwerk zur Übertragung
von Daten mit mindestens zwei Funkkommunikationssystemen zeichnet
sich dadurch aus, dass eine Funkzugangseinrichtung des mindestens
einen zellularen, supralokalen Funkkommunikationssystems Mittel
zum Übertragen
von Informationen bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystem an die Teilnehmerstation
als Broadcast aufweist.
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Die Mittel zum Übertragen von Informationen
bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystem können zum Übertragen
in Form von Systeminformationsblöcken
ausgebildet sein.
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Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Netzwerks
können
die Mittel zum Übertragen
von Informationen bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystem so ausgebildet
sein, dass die Informationen bezüglich
des mindestens einen lokalen Funkkommunikationssystems in mindestens
einem spezifischen Systeminformationsblock separat von anderen Systeminformationen
und/oder in Systeminformationsblöcken
zusammen mit andersartigen Systeminformationen übertragen werden.
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Bevorzugt kann das mindestens eine
lokale Funkkommunikationssystem an das mindestens eine zellulare,
supralokale Funkkommunikationssystem über eine Netzanbindungs-Einheit
angebunden sein. Dies ermöglicht
eine schwache Anbindung oder Kopplung zwischen lokalem Funkkommunikationssystem
und zellularem, supralokalem Funkkommunikationssystem.
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Das erfindungsgemäße Netzwerk eignet sich insbesondere
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im übrigen
können
im erfindungsgemäßen Netzwerk
entsprechende Mittel vorgesehen sein, um die Verfahrensschritte
ausführen
zu können.
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Nachfolgend soll die Erfindung bzw.
Einzelheiten und Details der Erfindung anhand von in Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
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Hierbei zeigen:
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1:
ein vereinfachtes Schema für
eine Netzarchitektur einer Anbindung eines lokales Funkkommunikationssystem
an ein zellulares, supralokales Funkkommunikationssystem über eine
Netzanbindungs-Einheit,
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2:
ein Beispiel-Szenario für
eine hierarchische Mobilfunk-Zellstruktur,
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3:
ein Beispiel zur Übertragung
von Systeminformationen als Broadcast in einem UMTS-Netz.
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Ohne Einschränkung der Erfindung wird im
folgenden die erfindungsgemäße Broadcast-Übertragung von
Systeminformationen anhand eines Beispiels mit einem UMTS-System
als zellularem, supralokalem Funkkommunikationssystem erläutert.
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In 1 ist
ein vereinfachtes Schema für
eine mögliche
Netzarchitektur als Beispiel illustriert.
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Hierbei ist die Netzarchitektur des
lokalen Funkkommunikationssystems WLAN mit den Elementen mindestens
einer Funkzugangseinrichtung AP (zwei Funkzugangseinrichtungen AP
sind stellvertretend für eine
mögliche
Vielzahl gezeigt), eines Vermittlungsknotens ROUTER und einer Authentisierungseinheit
AAAL (Authentication Authorization Accounting Local) dargestellt.
Das lokale Funkkommunikationssystem WLAN weist über den Vermittlungsknoten
ROUTER eine Verbindung zu einem Breitband-Datennetz BDN auf.
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Die vereinfacht dargestellte Netzarchitektur
des zellularen, supralokalen Funkkommunikationssystem UMTS umfasst
die Elemente mindestens einer Funkzugangseinrichtung oder Basisstation
NodeB (zwei Funkzugangseinrichtungen NodeB sind stellvertretend
für eine
mögliche
Vielzahl gezeigt), einer Funknetzwerkkontrolleinrichtung RNC, einer
Zugangseinrichtung SGSN des Kernnetzes, einer Übergangseinrichtung GGSN in andere
Paketdatennetze und eines Heimnutzerservers HSS (Home Subscriber
Server). Das zellulare, supralokale Funkkommunikationssystem UMTS
ist mittels der Übergangseinrichtung
GGSN mit dem Breitband-Datennetz BDN verbunden.
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Das lokale Funkkommunikationssystem
WLAN ist an das supralokale Funkkommunikationssystem UMTS über eine Netzanbindungs-Einheit
IWU des Funkkommunikationssystems UMTS angebunden.
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In 2 ist
als Beispiel eine mögliche
hierarchische Mobilfunk-Zellstruktur illustriert. Es sind jeweils Funkabdeckungsbereiche
von Funkzellen dargestellt. Die Funkzelle 1 ist dabei als
UMTS-Zelle angenommen, in der sich z.B. zur Versorgung von Hot-Spots
weitere Zellen befinden. Die drei Funkzellen 21, 22 und 23 stellen
WLAN-Zellen dar, während
die Funkzelle 3 wiederum beispielsweise eine Zelle nach
dem UMTS-Standard ist.
In dem gezeigten Szenario nach 2 kann
also der UMTS-Nutzer neben dem UMTS-Netz in den WLAN-Zellen 21, 22 und 23 auch
WLAN nutzen, vorausgesetzt, er verfügt für den WLAN-Zugang über mindestens
ein WLAN-Modul mit der entsprechenden Technologie und hat sich beim
jeweiligen Netzprovider als Kunde eingeschrieben bzw. ist in irgendeiner
Weise als Teilnehmer zur Nutzung einer oder mehrerer der WLAN-Zellen 21, 22 und 23 berechtigt.
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3 verdeutlicht
ein Beispiel zur Übertragung
von Systeminformationen als Broadcast in einem UMTS-Netz. Hierbei
wird als Beispiel ein UMTS FDD-System näher betrachtet. Selbstverständlich kann
die Erfindung auch für
andere Systeme Anwendung finden.
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Die Broadcast-Übertragung von Systeminformationen
im UMTS FDD-System ist detailliert in
– 3GPP TS 25.331: RRC Protocol
Specification
beschrieben.
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3 zeigt
die protokollmäßige Übertragung
der Systeminformationen auf der Netzwerkseite. Systeminformationen
werden immer in Form einer Nachricht der Länge 246 bits übertragen.
Die Nachricht besteht aus der Systemrahmennummer „SFN prime" der Länge 12 bits
und der eigentlichen Informationen „SIB data" der Länge 234 bits. Die Nachricht
wird transparent über
den logischen Broadcast Control Channel (BCCH) und den Transportkanal
BCH (Broadcast Channel) zur physikalischen Schicht übertragen.
In der physikalischen Schicht wird die Nachricht dann zum Schutz
vor Kanalübertragungsfehlern
kodiert (Channel coding) und anschließend von einer Basisstation
(NodeB) über
den physikalischen Kanal P-CCPCH (Primary Common Control Physical
Channel) per Broadcast an alle Mobilfunkteilnehmer in der Zelle übertragen.
Dabei werden die Daten auf dem P-CCPCH mit dem Spreizfaktor SF =
256 gespreizt und mit der Übertragungszeitlänge TTI
= 20ms (Transmission Time Interval) über die Luft in die Zelle gesendet,
d.h. die Nachricht wird in zwei aufeinanderfolgende FDD-Rahmen der
Länge 10
ms, nämlich
dem Rahmen FRAME #i und dem Rahmen FRAME #i + 1 in 3, gesendet.
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Insgesamt werden auf diese Weise
eine Vielzahl von Systeminformationen in die Mobilfunkzelle übertragen.
Nach Art der Informationen sind diese in verschiedenen Blöcken gruppiert,
den sogenanten SIBs (System Information Block). In UMTS sind derzeit
18 SIBs definiert. Beispiele sind:
- – SIB 1:
Enthält
die Informationen zum UMTS-Kernnetz sowie die Konfiguration von
Systemrelevanten Timern und Konstanten.
- – SIB
3: Enthält
die Parameter für
Zellauswahl und Zellwechsel.
- – SIB
5: Enthält
die Konfiguration der physikalischen Common Ressourcen im Idle Mode.
- – SIB
11: Enthält
die Informationen zur Durchführung
von Messungen.
- – SIB
15: Enthält
die Informationen über
die verschiedenen Methoden zur Positionsbestimmung.
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Die einzelnen SIBs haben unterschiedliche
Größen, so
dass mit einer Systeminformationsnachricht der Länge 246 Bits nicht alle SIBs übertragen
werden können.
Das bedeutet, dass in Abhängigkeit
der jeweiligen Zellkonfiguration die komplette Übertragung aller SIBs bis zu
40.96 s dauern kann. Nach einer kompletten Übertragung aller Systemrelevanten
Informationen werden diese in der Zelle zyklisch wiederholt übertragen, wobei
jeweils die neuesten Informationen in Abhängigkeit von der aktuellen
Zellkonfiguration gesendet werden.
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Erfindungsgemäss kann ein neuer Systeminformationsblock
(z.B. SIB 19) spezifiziert werden, der alle relevanten WLAN-Systeminformationen
enthält.
Für alle
verfügbaren
WLAN-Zellen können über das
neue WLAN-SIB beispielsweise insbesondere folgende Parameter per
Broadcast in die Mobilfunkzelle übertragen werden:
Informationselemente
bzgl. WLAN-Identität:
- – PLMN
= Identität
des WLAN-Providers
- – S5ID
(Service Set Identity) = Name des WLAN-Netzes
- – IP-Adresse
= IP-Adresse der AP (= WLAN-Basisstation)
- – WLAN-Technologie
= Technologie der WLAN-Zelle.
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Informationselement bzgl. Position:
- – Positionsdaten
der WLAN-Zelle in Form (X, Y, R) mit dem horizontalem Wert X und
dem vertikalem Wert Y des kartesischen Koordinatensystems sowie
dem Zellradius R.
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Informationselemente bzgl. Zugangsinformationen:
- – Typ
= Typ der WLRN-Zelle
- – Kategorie
= Kategorie der WLAN-Zelle
- – Zugangsrestriktionen
= Einschränkung
des WLAN-Zugangs auf Basis der Teilnehmer-Priorität
- – Anzubietende
QoS (Quality of Service) = Dienstqualität, die die WLAN-Zelle einem
Teilnehmer anbietet
- – Aktuelle
Zellauslastung = aktuelle Auslastung der WLAN-Zelle.
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Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt
ein Beipiel für
die Struktur eines neuen WLAN-Systeminformationsblocks mit Angabe
des möglichen
Wertebereichs für
die einzelnen Informationselemente. In diesem Beispiel werden die
Informationen bezüglich
eines oder mehrere lokaler Funkkommunikationssysteme in einem spezifischen
Systeminformationsblock separat von anderen Systeminformationen übertragen.
Als Alternative könnten
die relevanten WLAN-Systeminformationen auch in bereits bestehende
Systeminformationsblöcke
eingefügt
werden.
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Tabelle
1: Struktur eines neuen WLAN-SIBs
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Die Vorteile dieses Beispiels nach
der Erfindung sind:
- – Es wird einem Mobilfunkteilnehmer
das schnelle Auffinden von WLAN-Zellen ermöglicht, die sich innerhalb
oder benachbart zu seiner aktuellen Mobilfunkzelle befinden.
- – Dem
Mobilfunkteilnehmer wird auf effiziente Weise wertvolle Informationen
beispielsweise bezüglich
der Identität
und Zugangsmöglichkeit
der verfügbaren
WLAN-Zellen mitgeteilt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
werden im nachfolgenden Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Hierzu
wird angenommen, dass sich ein Mobilfunkteilnehmer in einer UMTS-Mobilfunkzelle
befindet, in der er mit seinem UMTS-Terminal über ein WLAN-Funknetz, beispielsweise
basierend auf der IEEE 802.11b-Technologie,
eine Internet-Verbindung aufbauen will. Sein Terminal verfügt über ein
entsprechendes WLAN-Modul. Beim Vertragsabschluss mit seinem UMTS-Provider
T-Mobil wurde ihm zur WLAN-Nutzung die Teilnehmer-Priorität 8 (mittlere
Priorität)
zugewiesen. Seine aktuelle UMTS-Funkzelle überträgt nun per Broadcast Systeminformationen über alle
verfügbaren
WLAN-Zellen, die sich innerhalb der UMTS-Funkzelle oder benachbart dazu befinden.
Es wird eine Mobilfunk-Zellstruktur nach 2 angenommen, und der Mobilfunkteilnehmer
empfängt über den
WLAN-SIB folgende Konfigurationen für die drei WLAN-Zellen 21, 22 und 23: WLAN-Zelle 21:
- – PLMN
= 262001 (= T-Mobil)
- – SSID
= „WLAN-Zelle
der T-Mobil"
- – IP-Adresse
= 232.210.120.33
- – WLAN-Technologie
= IEEE 802.11b
- – Positionsdaten:
(X21, Y21, 50 m)
- – Typ
= Öffentlich
- – Kategorie
= Cafe
- – Zugangsrestriktionen
= 0 (= keine Einschränkungen)
- – Anzubietende
QoS = „Best
Effort"
- – Aktuelle
Zellauslastung = 30%
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WLAN-Zelle 22:
- – PLMN
= 262002 (= Vodafone)
- – SSID
= „WLAN-Zelle
der Vodafone"
- – IP-Adresse
= 235.255.201.101
- – WLAN-Technologie
= IEEE 802.11b
- – Positionsdaten:
(X22, Y22, 30 m)
- – Typ
= Öffentlich
- – Kategorie
= Hotel
- – Zugangsrestriktionen
= 7 (= mittlere Einschränkungen)
- – Anzubietende
QoS = „Garantierte
Bitrate von 0.064 Mbps"
- – Aktuelle
Zellauslastung = 20%
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WLAN-Zelle 23:
- – PLMN
= 262015 (= Firma XYZ)
- – SSID
= „WLAN-Zelle
der Firma XYZ"
- – IP-Adresse
= 211.157.155.98
- – WLAN-Technologie
= Hiperlan/2
- – Positionsdaten:
(X23, Y23, 100 m)
- – Typ
= Privat
- – Kategorie
= Privatunternehmen
- – Zugangsrestriktionen
= 12 (= hohe Einschränkungen)
- – Anzubietende
QoS = „Übertragungsverzögerung von
50 ms"
- – Aktuelle
Zellauslastung = 80%
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Anhand der empfangenen WLAN-Systeminformationen
bestimmt der Mobilfunkteilnehmer die WLAN-Zelle 21 als
die einzig geeignete in der derzeitigen UMTS-Zelle. Für WLAN-Zelle 21 bestehen
keine Zugangsbeschränkungen
aufgrund der Zugangsrestriktion = 0 und der aktuellen Zellauslastung
von 30%. Mit Hilfe der Positionsdaten (X21, Y21, 50 m) und der auf
seinem UMTS-Terminal implementierten Methoden zur Positionsbestimmung
kann der Mobilfunkteilnehmer die relative Entfernung zur WLAN-Zelle 21 ermitteln
und sich dorthin begeben.