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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption der Datenabarbeitungs-Priorität von mindestens einem
logischen Übertragungskanal,
der zusammen mit mindestens einem weiteren logischen Übertragungskanal
in einem Kommunikationsendgerät und/oder
einer Netzwerkkomponente eines Kommunikationssystems auf mindestens
einen zugeordneten Transportkanal zum Versenden oder Empfangen von
Daten gemeinsam abgebildet wird, wobei die Daten des jeweiligen
logischen Übertragungskanals
in mindestens einem Pufferspeicher vor dem Abbilden abgelegt werden.
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Zum
Nachrichten- bzw. Datenaustausch sind Kommunikationsendgeräte und/oder
Netzwerkeinheiten von Kommunikationssystemen oftmals analog zum
sogenannten OSI (Open Systems Interconnection)-Referenzmodell hinsichtlich
ihrer Übertragungsarchitektur
konzipiert. Dabei werden im jeweiligen Kommunikationsendgerät und/oder
in der jeweiligen Netzwerkkomponente mehrere logische Übertragungskanäle auf mindestens
einen gemeinsamen Transportkanal zum Versenden oder Empfangen abgebildet,
insbesondere gemultiplext. Da beispielsweise die zu verarbeitende
Datenmenge auf den logischen Übertragungskanälen voneinander
verschieden sein kann, kann ein Pufferspeicher für den jeweilig zu multiplexenden,
logischen Übertragungskanal vorgesehen
sein, in dem die zu transportierenden Daten zwischengespeichert
werden. Beispielsweise wird in der WO 01/63857 A1 ein derartiger
Pufferspeicher in der Übertragungsschichten-Architektur eines
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)-Funkkommunikationssystems
dazu benutzt, bei Überschreiten
einer fest eingestellten, fixen Datenmengen-Obergrenze bzw. oberen Pufferschwelle
neu ankommende Datensegmente zu verwerfen, die von dedizierten Einheiten
("Medium Access
Control-Dedicated (MAC-d) Entities") an eine gemeinsame MAC-Empfangseinheit
("MAC-c") übertragen
werden. Durch das Festlegen einer einzigen, starren Datenmengen-
Obergrenze wird lediglich ein unerwünschter Überlauf des Speicherpuffers
vermieden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie
die Datenabarbeitungs-Prioritäten
von mehreren logischen Übertragungskanälen, die
in einem Kommunikationsendgerät
und/oder einer Netzwerkkomponente eines Kommunikationssystems auf
mindestens einen gemeinsamen Transportkanal zum Versenden oder Empfangen
abgebildet, insbesondere gemultiplext, werden, in einfacher und
flexibler Weise an sich verändernde Gegebenheiten
oder Benutzerwünsche
angepasst bzw. adaptiert werden können. Diese Aufgabe wird bei
einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
für den
jeweiligen Pufferspeicher zusätzlich
mehrstufige Pufferschwellen spezifisch festgelegt werden, bei deren
Erreichen die Priorität für die Datenabarbeitung
des Inhalts dieses Pufferspeichers um eine vorgebbare Prioritätsstufe
erhöht oder
erniedrigt wird.
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Durch
mehrstufige Pufferschwellen für
den jeweiligen Pufferspeicher wird es ermöglicht, die Abarbeitungs-Priorität des jeweiligen
logischen Übertragungskanals
nachträglich
spezifisch, d.h. individuell, zu steuern bzw. einzustellen oder
zu verändern.
Auf diese Weise kann beim Abbilden, insbesondere Multiplexen, des
jeweiligen logischen Übertragungskanals
auf den zugeordneten Transportkanal die zeitliche Wichtigkeit der
zu übertragenden
Daten und/oder die aktuell zu übertragende
Datenmenge auf diesem logischen Übertragungskanal
berücksichtigt
werden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Kommunikationsendgerät, insbesondere Funkkommunikationsgerät, mit Mitteln
zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Weiterhin
bezieht sich die Erfindung auch auf eine Netzwerkkomponente, insbesondere
auf eine Basisstation und eine zugeordnete Funknetzwerk-Kontrolleinheit,
eines Funkkommunikationssystems, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildet ist.
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Sonstige
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die
Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von
Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 in schematischer Darstellung
beispielhaft eine Funkzelle eines Funkkommunikationssystems nach
dem UMTS-Standard mit einer Vielzahl von Funkkommunikationsgeräten in dieser
Funkzelle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der Basisstation
dieser Funkzelle sowie einer daran angeschlossenen Funknetzwerk-Kontrolleinheit kommunizieren,
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2 in schematischer Darstellung
die Übertragungsprotokoll-Struktur
eines Funkkommunikationsgeräts
nach 1, das mit der Übertragungsprotokoll-Struktur
der dortigen Basisstation und deren zugehöriger Funknetzwerk-Kontrolleinheit über eine
Luftschnittstelle im UMTS-Funkkommunikationssystem Daten bzw. Nachrichten
austauscht,
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3 in schematischer Darstellung
ein Uplink-Übertragungsszenario
beim Versenden von Daten durch ein Funkkommunikationsgerät an die Basisstation
in seiner momentanen Aufenthaltsfunkzelle, wobei mehrere logische Übertragungskanäle auf mindestens
einen zugeordnten Transportkanal zum Versenden der Daten entsprechend
dem erfindungsgemäßen Verfahren
gemeinsam abgebildet werden,
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4 in schematischer Darstellung
als weitere Einzelheit des Schichtenkonzepts der Protokollstruktur
nach 2 sowie 3 die Abbildung
der Daten der mehreren logischen Übertragungskanäle von 3 auf zugeordnete physikalische
Kanäle
der Luftschnittstelle des sendenden Funkkommunikationsgeräts nach 1,
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5 in schematischer Darstellung
zwei logische Übertragungskanäle, die
auf einen zugeordneten Transportkanal bei der Übertragung von Daten aus der
RLC-Schicht zur
physikalischen Schicht gemäß der Übertragungsprotokoll-Architektur
von 2 für das sendende
Funkkommunikationsgerät nach 1 gemeinsam abgebildet,
insbesondere gemultiplext werden, wobei nach einem ersten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils
ein Pufferspeicher mit mehrstufigen Pufferschwellen in dem jeweiligen
logischen Übertragungskanal
vorgesehen ist, durch die die Datenabarbeitungs-Priorität des jeweiligen
Pufferspeichers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht oder
erniedrigt werden kann,
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6 in schematischer Darstellung
eine vorteilhafte Auswertelogik für die Datenmengen-Schwellwerte
des Pufferspeichers in dem jeweiligen logischen Übertragungskanal nach 5,
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7 in schematischer Darstellung
die Definition bzw. Festlegung von Datenmengen-Schwellwerten für einen
der Pufferspeicher nach 5 nach einem
ersten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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8 in schematischer Darstellung
den zeitlichen Verlauf des Pufferspeichers einer der beiden logischen Übertragungskanäle nach 5 bei einer Schwellenwertfestlegung
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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9 in schematischer Darstellung
die Konfiguration von Signalisierungsdaten basierend auf der Übertragungsprotokoll-Sruktur
von 2 in einem Funkkommunikationsgerät und/oder
mindestens einer Funknetzwerkkomponente,
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10 in schematischer Darstellung
die Konfiguration von Nutzdaten basierend auf der Übertragungs-Protokoll-Struktur von 2 in einem Funkkommunikationsgerät und/oder
Funknetzwerkkomponente, und
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11 in schematischer Darstellung
die Konfiguration erlaubter Transportformat-Kombinationen, mit der
z.B Daten der beiden Transportkanäle nach 3 auf einen gemeinsamen physikalischen Kanal
abgebildet werden.
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Elemente
mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 11 jeweils mit denselben
Bezugszeichen versehen.
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Wie
die gegebene Datenabarbeitungs-Priorität mindestens eines Übertragungskanals
einer Gruppe von mehreren logischen Übertragungskanälen, die
in einem Kommunikationsendgerät
und/oder einer Netzwerkkomponente eines Kommunikationssystems auf
mindestens einen zugeordneten Transportkanal zum Versenden oder
Empfangen von Daten gemeinsam abgebildet, insbesondere gemultiplext
werden, individuell, d.h. spezifisch adaptiert bzw. verändert werden
kann, wird beispielhaft anhand eines UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)-Funkkommunikationssystems
näher erläutert. Die
dabei getrof fenen Aussagen gelten in analoger Weise auch für andere
Funkkommunikationssysteme, wie z.B. nach dem GPRS (General Packet
Radio Service)-Standard arbeitend, und sind in entsprechender Weise
auch auf andere Kommunikationssysteme wie z.B. Festnetze, LANs (Local
Area Networks), WLANs (Wireless LANs) übertragbar.
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1 zeigt in schematischer
Darstellung eine einzelne Funkzelle CE1 eines UMTS-Funkkommunikationssystems
CS, die von einer Basisstation BS1 funktechnisch aufgespannt wird.
Diese Funkzelle CE1 steht stellvertretend für eine Vielzahl weiterer, analog
ausgebildeter Funkzellen des Funkkommunikationssystems CS, die hier
im Ausführungsbeispiel der Übersichtlichkeit
halber weggelassen worden sind. Innerhalb der Funkzelle CE1 von 1 halten sich mehrere Funkkommunikationsgeräte UE1 mit UE5
als Kommunikationsendgeräte
auf. Dabei kommuniziert aktuell das Funkkommunikationsgerät UE1 über seine
Luftschnittstelle LS1 mit der Basisstation BS1 in Hinrichtung ("Uplink") sowie in Rückrichtung ("Downlink"). Die Basisstation
BS1 ist über
eine Datenleitung L1 mit einer übergeordneten
Funknetzwerk-Kontrolleinheit RNC1, insbesondere einem sogenannten "Radio Network Controller", verbunden. Diese übergeordnete
Funknetzwerk-Kontrolleinheit RNC1 überwacht die Zuordnung von
Funkressourcen in der Funkzelle CE1, d.h. sie steuert bzw. kontrolliert
den Datenverkehr zwischen der Basisstation BS1 und dem jeweiligen
Funkkommunikationsgerät in
deren Funkzelle. Die Basisstation BS1 steht stellvertretend für eine Vielzahl
von weiteren, in der 1 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellten Basisstationen des Funkkommunikationssystems
CS, die entsprechende Funkzellen aufweisen und abdecken. Zwischen
der jeweiligen Basisstation wie z.B. BS1 und einem etwaigen Funkkommunikationsgerät wie z.B.
UE1, insbesondere Mobilfunktelefon, werden in dessen momentaner
Aufenthalts-Funkzelle wie z.B. CE1 Nachrichten-/Datensignale über mindestens eine vordefinierte
Luftschnittstelle wie z.B. LS1 vorzugsweise nach einem Vielfachzugriffsübertragungsverfahren übertragen.
Beispielsweise wird im UMTS FDD-Modus (Frequency Division Duplex)
eine getrennte Signalübertragung
in Up- und Downlink-Richtung (Uplink = Signalübertragung vom jeweiligen Funkkommunikationsgerät zur Basisstation
in dessen momentaner Aufenthaltsfunkzelle; Downlink = Signalübertragung
von der jeweiligen Basisstation zum jeweilig empfangenden Funkkommunikationsgerät in deren
Funkzelle) durch eine entsprechende separate Zuweisung von Frequenzen
oder Frequenzbereichen erreicht. Mehrere Funkkommunikationsgeräte in derselben
Funkzelle werden vorzugsweise über
orthogonale Codes, insbesondere nach dem sogenannten CDMA-Verfahren (Code Division Multiple
Access), voneinander separiert bzw. getrennt.
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Die
jeweilige Luftschnittstelle wie z.B. LS1 ist im UMTS-Standard in drei
Protokollschichten gegliedert, was in der 2 schematisch dargestellt ist. Die unterste
Schicht ist eine sogenannte physikalische Schicht PL ("Physical Layer"). Über dieser
ersten Schicht liegt als zweite Schicht eine sogenannte Datenverbindungsschicht,
die sich aus mehreren Komponenten bzw. Datenverbindungseinheiten
MAC ("Medium Access
Control", RLC ("Radio Link Control"), BMC ("Broadcast Multicast
Control") und PDCP ("Packet Data Convergence
Protocol") zusammensetzt. Über dieser
zweiten Schicht sitzt als oberste Schicht eine sogenannte Netzwerkschicht,
die aus mindestens einer Kontrolleinheit RRC ("Radio Resource Control") gebildet wird.
Diese Architektur liegt sowohl im jeweiligen Funkkommunikationsgerät wie z.B.
UE1 als auch im UMTS-Funknetzwerk, bezeichnet als UTRAN (UMTS Terrestrial
Radio Access Network)-Netzwerk,
vor, das sich hier im Ausführungsbeispiel
der Einfachheit halber lediglich aus der Basisstation BS1 sowie
der Funknetzwerk-Kontrolleinheit RNC1 zusammensetzt. Sonstige Netzwerkkomponenten
sind in der 1 der Übersichtlichkeit
halber weggelassen worden.
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Jede
dieser Protokollschichten bietet der über ihr liegenden Schicht sowie
der unter ihr liegenden Schicht ihre Dienste über definierte Dienstzugangspunkte
an. Diese Dienstzugangs punkte sind im UMTS-Standard zum besseren
Verständnis
der Übertragungsarchitektur
mit eindeutigen Namen versehen wie z.B. logische Übertragungskanäle LK, Transportkanäle TK, Radio
Bearer (Radioträger)
RB, Signalling Radio Bearer (signalisierender Radioträger) SRB.
Die in der 2 dargestellte
Protokollarchitektur zum Nachrichten- und/oder Datenaustausch zwischen
dem Funkkommunikationsgerät UE1
und der Basisstation BS1 mit deren zugeordneten Funknetzwerk-Kontrolleinheit
RNC1 ist dabei nicht nur horizontal in die schon erwähnten Schichten und
Einheiten aufgeteilt, sondern auch vertikal in eine Kontroll-Ebene
(C-Plane) CP und eine Nutzer-Ebene (U-Plane) UP. Die jeweilige Kontrollebene
CP setzt sich von unten nach oben aufsteigend betrachtet aus der
physikalischen Schicht PL, der MAC (Medium Access Control)-Schicht,
dem RLC (Radio Link Control), und dem RRC (Radio Resource Control)
zusammen. Die jeweilige Nutzer-Ebene UP (U-Plane) besteht aus der
physikalischen Schicht PL, sowie den Schichten MAC (Medium Access
Control), RLC (Radio Link Control), PDCP (Packet Data Convergence Protocol)
und BMC (Broadcast Multicast Control). Über die sogenannte C-Plane
werden insbesondere Kontrolldaten übertragen, die zum Aufbau,
zur Aufrechterhaltung und zum Abbau einer Nachrichten-Datenverbindung über die
Luftschnittstelle wie z.B. hier LS1 benötigt werden. Demgegenüber werden über die
sogenannte U-Plane dazu die eigentlichen Nutzdaten transportiert.
Diese Protokollarchitektur sowie die Funktionen der einzelnen Protokollschichten
sind im Detail in der Spezifikation 3GPP TS 25.301: "Radio Interface Protocol
Architecture" angegeben.
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Beim
Versenden von Nachrichten bzw. Daten z.B. ausgehend vom Funkkommunikationsgerät UE1 hat
die physikalische Schicht PL die Aufgabe, die sichere Übertragung
der von der MAC-Schicht kommenden Daten über die Luftschnittstelle LS1
zu gewährleisten.
Die Daten werden hierbei auf die jeweils zur Verfügung stehenden,
physikalischen Übertragungskanäle PK der
Luftschnittstelle LS1 abgebildet. Die physikalische Schicht PL bietet
dabei ihre Dienste der MRC-Schicht MAC über Transport kanäle TK an,
die festlegen, wie und mit welcher Charakteristik die Daten über die
Luftschnittstelle LS1 transportiert werden sollen. Die wesentlichen
Funktionen der physikalischen Schicht PL beinhalten insbesondere
eine Kanalkodierung, Modulation und CDMA-Codespreizung für die zu übertragenden
Daten. Entsprechend führt
die physikalische Schicht PL auf der Empfängerseite wie hier z.B. in
der Basisstation BS1 die CDMA-Codeentspreizung,
die Demodulation und die Dekodierung der empfangenen Daten durch und
gibt diese dann über
die Transportkanäle
TK an die MAC-Schicht MAC zur weiteren Verarbeitung weiter. Netzwerkseitig
befindet sich dabei die physikalische Schicht PL in der jeweiligen
Basisstation wie hier z.B. BS1, während die übergeordneten Protokollschichten
der übergeordneten
Funknetzwerk-Kontrolleinheit wie hier z.B. RNC1 zugeordnet sind.
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Die
MAC-Schicht MAC bietet ihre Dienste der RLC-Schicht RLC über logische
Kanäle
LK an, die charakterisieren, um welchen Datentyp es sich bei den
transportierten Daten handelt. Die Aufgabe der MAC-Schicht MAC im
jeweiligen Sender wie hier z.B. dem sendenden Funkkommunikationsgerät UE1 ist,
die Daten, die an einem logischen Kanal LK oberhalb der MAC-Schicht
MAC anliegen, auf die Transportkanäle TK der physikalischen Schicht
PL abzubilden. Die physikalische Schicht PL bietet den Transportkanälen TK hierzu
unterschiedliche Übertragungsraten
an. Die MAC-Schicht MAC im Sender hat deshalb insbesondere die Funktion,
ein geeignetes Transportformat für
jeden konfigurierten Transportkanal TK in Abhängigkeit von der momentanen Übertragungsrate,
der Datenpriorität
der logischen Kanäle LK,
die auf diesen Transportkanal TK abgebildet werden, und der Sendeleistung
auszuwählen.
Im Empfänger
wie hier z.B. in der übergeordneten
Funknetzwerk-Kontrolleinheit RNC1 verteilt die MAC-Schicht MAC die
auf den Transportkanälen
TK empfangenen Daten auf die logischen Übertragungskanäle LK. Die MAC-Schicht
MAC weist dabei insbesondere drei logische Einheiten auf: eine MAC-d-Einheit
behandelt die Nutz- und Kontrolldaten, die über die dedizierten logischen
Kanäle
DTCH (Dedicated Traffic Channel) und DCCH (Dedicated Control Channel)
auf die dedizierten Transportkanäle
DCH abgebildet werden. Eine MAC-c/SH (MAC-Control/Shared)-Einheit
behandelt die Nutz- und Kontrolldaten von logischen Übertragungskanälen LK,
die auf die gemeinsamen Transportkanäle TK, wie z.B. RACH (Random
Access Channel) im Uplink oder FACH (Forward Access Channel) im
Downlink, abgebildet werden. Eine MAC-b (MAC-Broadcast)-Einheit behandelt nur diejenigen
funkzellenrelevanten Systeminformationen, die über den logischen Übertragungskanal
BCCH (Broadcast Control Channel) auf dem Transportkanal BCH (Broadcast
Channel) per Broadcast zu allen Funkkommunikationsgeräten (User
Equipment) in der jeweiligen Funkzelle übertragen werden. Im Rahmen
der Erfindung wird dabei unter dem Begriff "dedizierter Kanal" verstanden, dass über diesen Kanal Informationen
von der Basisstation nur spezifisch an ein bestimmtes Funkkommunikationsgerät übermittelt
werden. Demgegenüber
werden über
einen "gemeinsamen
Kanal" von der Basisstation
Informationen an alle Funkkommunikationsgeräte in deren Funkzelle gesendet.
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Die
RLC-Schicht RLC bietet ihre Dienste im Fall von RRC, d.h. Radio
Resource Control, über
die Signalling Radio Bearer SRB an. Im Fall von PDCP (Packet Data
Convergence Protocol) und BMC (Broadcast Multicast Control) erfolgt
dies über
die Radio Bearer RB. Die Signalling Radio Bearer SRB bzw. Radio
Bearer RB charakterisieren, wie die RLC-Schicht RLC mit den Datenpaketen
umzugehen hat. Hierzu wird beispielsweise von der RRC-Schicht der Übertragungsmodus
für jeden
konfigurierten Signalling Radio Bearer SRB bzw. Radio Bearer RB
festgelegt. Übertragungsmodi
können
insbesondere sein: TM (Transparent Mode), UM (Unacknowledged Mode)
oder AM (Acknowledged Mode). Die RLC-Schicht ist dabei so modelliert,
dass es eine eigenständige
RLC-Entität
pro Radio Bearer RB bzw. Signalling Radio Bearer SRB gibt. Des Weiteren
ist die Aufgabe des RLC-Protokolls
im Sender, die Nutz- und Signalisierungsdaten von Radio Bearers
RBs bzw. Signalling Radio Bearers SRBs in Pakete zu teilen oder
zusammenzufügen.
Im Fall der Übertragungs modi
UM und AM speichert die jeweilige RLC-Entität die Kopien von den an einen
Radio Bearer RB bzw. Signalling Radio Bearer SRB anliegenden Datenpakete
solange in einem RLC-Sendepuffer, bis diese von Schichten, die der
RLC-Schicht untergeordnet sind, erfolgreich über die Luftschnittstelle wie
hier z.B. LS1 transportiert worden sind. Die RLC-Schicht RLC übergibt
die nach der Teilung oder dem Zusammenfügen entstandenen Datenpakete der
MAC-Schicht MAC zum weiteren Transport an die physikalische Schicht
PL und deren physikalische Kanäle
PK.
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Für den Auf-
und Abbau, die Umkonfiguration von physikalischen Kanälen PK,
Transportkanälen
TK, logischen Übertragungskanälen LK,
Signalling Radio Bearer SRB und Radio Bearer RB, sowie das Aushandeln
aller Parameter der unteren beiden Schicht-Protokolle der physikalischen
Schicht sowie der darüber
liegenden Datenverbindungsschicht ist das sogenannte RRC-Protokoll
(Radio Resource Control) verantwortlich. Hierzu tauschen sich die RRC-Einheiten
im Funkkommunikationsgerät
wie hier z.B. UE1 und in der übergeordneten
Funknetzwerk-Kontrolleinheit
wie z.B. hier RNC1, die der Basisstation wie hier BS1 in der momentanen
Aufenthaltsfunkzelle des Funkkommunikationsgeräts UE1 zugeordnet ist, über die
Signalling Radio Bearers SRBs entsprechende RRC-Nachrichten aus.
Das PDCP-Protokoll
ist nur für
die Übertragung
bzw. Empfang von Daten des Packet-Switched Domain (PS-Domain) zuständig. Seine
Hauptfunktion ist insbesondere die Komprimierung bzw. Dekomprimierung
von IP (Internet Protocol)-Header-Informationen. Das sogenannte BMC (Broadcast
Multicast Control)-Protokoll wird auf der Netzwerkseite verwendet,
um über
die jeweilige Luftschnittstelle wie hier z.B. LS1 sogenannte Cell-Broadcast-Nachrichten,
d.h. Informationen an alle Funkkommunikationsgeräte in der jeweiligen Funkzelle
zu übertragen.
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Zusammenfassend
betrachtet wird also diese Protokollarchitektur von 2 sowohl im jeweiligen Funkkommunikationsgerät als auch
in der am Funkverkehr beteiligten Basisstation und deren zugeordneten
Funknetzwerk-Kontrolleinheit zum Absenden von Nachrichten bzw. Daten
verwendet. Entsprechendes gilt für
den Empfangsfall.
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Zweckmäßigerweise
wird ein sogenanntes Scheduling durchgeführt, d.h. ein Ablaufplan erstellt, um
immer ein passendes Transportformat für jeden konfigurierten Transportkanal
TK aus einer Menge von definierten Transportformat-Kombinationen
auswählen
zu können,
und zwar in Abhängigkeit
von der momentanen Übertragungsrate,
der Datenpriorität der
logischen Kanäle
LK, die auf den jeweiligen Transportkanal TK abgebildet werden,
und der Sendeleistung. Details hierzu sind insbesondere in den Spezifikationen
3GPP TS 25.321: "Medium
Access Control (MAC) Protocol Specification" und 3GPP TS 25.133: "Requirements for
Support of Radio Resource Management (FDD)" beschrieben. Dieses Scheduling-Verfahren
wird beispielhaft anhand der Uplink-Datenübertragung des Funkkommunikationsgeräts UE1 von 1 über dedizierte Transportkanäle TK in
der Funkübertragungstechnologie
FDD näher
erläutert.
Dabei wird angenommen, dass das Funkkommunikationsgerät UE1 in
der Funkzelle CE1 zwei Paketdienste im Uplink von jeweils 64 Kbps
Datenrate parallel nutzt, wie z.B. gleichzeitig für Internet-Browsing und Streaming
von Daten. Aufgrund der aktuellen Verkehrssituation in der Funkzelle
CE1 und der angefragten Dienstqualität QoS (Quality of Service)
werden dem Funkkommunikationsgerät UE1
von der RRC-Schicht in der übergeordneten Funknetzwerk-Kontrolleinheit
RNC1, die der Basisstation BS1 zugeordnet ist, dedizierte Funkressourcen
allokiert. Im Detail werden von der RRC-Schicht RRC in der übergeordneten
Funknetzwerk-Kontrolleinheit RNC1 für die Downlink-Übertragung und Uplink-Übertragung
die einzelnen Protokollschichten bzw. -einheiten derart konfiguriert,
dass eine bestimmte Dienstqualität
wie z.B. eine bestimmte garantierte bzw, maximale Datenrate und/oder
eine bestimmte Übertragungsverzögerung während der Dauer
der Funkverbindung durch die Protokolle der untersten beiden Schichten
weitgehend gewährleistet
ist. Weitere Details hinsichtlich Funktion und Wir kungsweise der
RRC-Schicht finden sich insbesondere in der Spezifikation 3GPP TS
25.331: "Radio Resource
Control (RRC) Protocol Specification". Die von der übergeordneten Funknetzwerk-Kontrolleinheit
RNC1 spezifizierte Konfiguration wird dann der RRC-Schicht RRC im
Funkkommunikationsgerät UE1
signalisiert.
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3 zeigt ein Konfigurationsbeispiel
für ein Uplink-Übertragungsszenario in schematischer
Darstellung. In der U-Plane
sind zwei Radio Bearer RB1, RB2 spezifiert, über die die Nutzerdaten des
jeweiligen Paketdienstes übertragen
werden. Jeder Radio Bearer RB1, RB2 wird in der RLC-Schicht auf
eine RLC-Entität
RLC und auf einen logischen Verkehrskanal DTCH1, DTCH2 abgebildet.
In der C-Plane sind aufgrund der unterschiedlichen Arten von Kontroll-Nachrichten
beispielsweise vier Signalling Radio Bearers SRB1 mit SRB4 von jeweils
3.4 Kbps Datenrate spezifiziert, die jeweils in der RLC-Schicht
auf eine RLC-Entität
RLC und auf einen logischen Kontrollkanal DCCH1 mit DCCH4 abgebildet
sind. In der MAC-Schicht MAC sind zwei Transportkanäle DCH1 und
DCH2 konfiguriert. Dabei werden in der U-Plane die beiden logischen
Verkehrskanäle
DTCH1, DTCH2 auf den Transportkanal DCH1 gemeinsam abgebildet, insbesondere
gemultiplext. In entsprechender Weise werden in der C-Plane die
vier logischen Kontrollkanäle
DCCH1 mit DCCH4 auf den Transportkanal DCH2 abgebildet, insbesondere
gemultiplext. In der physikalischen Schicht PL werden die beiden
Transportkanäle
DCH1 und DCH2 kanalkodiert und auf einem Funkzeitrahmen CCTrCH (Coded
Composite Transport Channel) der Länge 10 Millisekunden gemultiplext.
Basierend auf der Funkübertragungstechnologie
FDD werden die zu sendenden Daten auf dem Funkzeitrahmen CCTrCH
nach Spreizung und Modulation über
den Dedicated Physical Data Channel DPDCH, d.h. einen physikalischen
Kanal PK, mit einem Spreizungsfaktor SF = 16, über die Luftschnittstelle LS1
zum UTRAN-Netzwerk gesendet. Parallel dazu werden spezifische Kontrollinformationen
der physikalischen Schicht PL auf dem Dedicated Physical Control
Channel DPCCH mit einem Spreizungsfaktor SF = 256 gesendet, damit
die physikalische Schicht PL in der Basisstation BS1 nach der Dekodierung
der Kontrollinformationen auf dem physikalischen Kanal DPCCH auch
die Daten auf dem physikalischen Kanal DPDCH (Dedicated Physical
Data Channel) korrekt dekodieren kann (siehe 4).
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Allgemein
betrachtet werden also mehrere logische Übertragungskanäle in einem
Kommunikationsendgerät,
insbesondere Funkkommunikationsgerät, und/oder in einer Netzwerkkomponente
eines Kommunikationssystems auf mindestens einen gemeinsamen Transportkanal
zum Versenden oder Empfangen von Daten abgebildet, insbesondere
gemultiplext. Dabei sind den logischen Übertragungskanälen selbst
zunächst
bestimmte Datenabarbeitungs-Prioritäten fix, d.h. starr zugeordnet.
Hier im Ausführungsbeispiel
sind den logischen Übertragungskanälen zur
Abarbeitung der Datenpakete in den Sendepuffern der jeweiligen RLC-Entitäten RLC verschiedene
Prioritäten
von 1 bis 8 zugewiesen. Dabei stellt der Wert von 1 die höchste Priorität und der Wert
von 8 die niedrigste Priorität
dar. Die Ziffernfolge von 1 bis 8 kennzeichnet also ausgehend von
der Ziffer 1 (= höchste
Priorität)
eine Abfolge von geringer werdenden Prioritätswerten. Auf Basis dieser
Prioritäten
mit den Werten 1 bis 8 werden die Datenpakete von den logischen Übertragungskanälen LK bevorzugt,
die eine höhere
Priorität
aufweisen. Im Falle einer Pattsituation, d.h. beide oder mehrere
logische Übertragungskanäle, die
auf denselben, gemeinsamen Transportkanal gemultiplext werden, haben
die gleiche Priorität,
wird als weiteres Kriterium für
den Abarbeitungsrang die jeweilige Belegung des Sendepuffers ("buffer occupancy") in der jeweiligen RLC-Entität berücksichtigt.
Falls im Fall gleicher Priorität
von beispielsweise zwei logischen Übertragungskanälen wie
z.B. DTCH1, DTCH2 von 3, die
auf denselben Transportkanal DCH1 gemultiplext werden, der Pufferfüllstand
des logischen Übertragungskanals
DTCH1 höher
als der des logischen Übertragungskanals
DTCH2 ist, dann werden die Daten des logischen Übertragungskanals DTCH1 mit höherer Priorität zu erst
und erst danach die Daten des logischen Übertragungskanals DTCH2 mit
niedrigerer Priorität
abgearbeitet.
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In
der 3 ist der Sendepuffer
der jeweiligen RLC-Entität
zusätzlich
schematisch mit eingezeichnet. Im Einzelnen sind den RLC-Entitäten der beiden
Radio Bearer RB1, RB2 die Sendepuffer BO1, BO2 sowie den Signalling
Radio Bearers SRB1 mit SRB4 die Sendepuffer SB1 mit SB4 spezifisch zugeordnet.
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Die
Datenabarbeitungs-Prioritäten
für die
logischen Übertragungskanäle der Signalling
Radio Bearers SRB1 mit SRB4 von 3 sind
beispielhaft in der Tabelle von 9 neben
weiteren Konfigurationsparametern aufgelistet.
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10 enthält exemplarisch für die Radio Bearer
RB1, RB2 von 3 Konfigurationsparameter
sowie die Prioritäten
ihrer logischen Übertragungskanäle. Hier
im Ausführungsbeispiel
ist dem logischen Übertragungskanal
DTCH1 des ersten Radio Bearers RB1 die Priorität 2 sowie dem Übertragungskanal
DTCH2 des Radio Bearers RB2 die Priorität 4 zugeordnet. Dies bedeutet,
dass dem logischen Übertragungskanal
DTCH1 des ersten Radio Bearers RB1 eine höhere Priorität als dem
logischen Übertragungskanal
DTCH2 des zweiten Radio Bearers RB2 zugewiesen ist. Werden also
z.B., wie in der Tabelle von 10 angegeben,
zwei Radio Bearer wie z.B. RB1, RB2 auf denselben Transportkanal
wie z.B DCH1 gemultiplext, und haben deren logische Übertragungskanäle DTCH1,
DTCH2 unterschiedliche Prioritäten
P1i = 2 und P2i = 4, so wird der logische Übertragungskanal DTCH1 mit
der höheren
Priorität
P1i = 2 zuerst und dann erst der logische Übertragungskanal DTCH2 mit
der geringeren Priorität P2i
= 4 abgearbeitet. Gegebenenfalls kann der Sendepuffer BO2 in der
RLC-Entität
des zweiten logischen Übertragungskanals
DTCH2 aufgrund seiner geringeren Priorität von P2i = 4 überhaupt
nicht abgearbeitet werden.
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Dies
kann dazu führen,
dass der RLC-Pufferstand des Pufferspeichers BO2 ständig durch
die über
den Übertragungskanal DTCH2
hinzukommenden Daten DA2* ansteigt. Auch im Pufferspeicher BO1 treffen
Daten DA1* ein. Erreicht der Pufferinhalt des Pufferspeichers BO2
den maximal zulässigen Wert,
so werden im "worstcase", d.h. im ungünstigsten
Fall, alle sich in dem Puffer befindenden Datenpakete nach Erreichen
einer maximalen Verweildauer, die durch den RRC-Parameter Timer
Discard angegeben ist, gelöscht.
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Für den Transportkanal
DCH1 sind hier im Ausführungsbeispiel
fünf Transportformate
TF0 mit TF4 in einem sogenannten Transportformatset (TFS) konfiguriert.
Beispielsweise legt das Transportformat TF2 fest, dass pro Übertragungszeitlänge TTI
(Transmission Time Interval) von 20 ms zwei Transportblöcke TB der
Größe 340 Bits über den
DCH1 an die physikalische Schicht gesendet werden. Dort werden jedem
Transportblock zur Fehlererkennung 16 CRC (Cyclic Redundancy Check)-Prüfsummenbits
angehängt.
Beide Transportblöcke
werden daraufhin gemeinsam durch einen Turbocoder der Coderate 1/3 kanalkodiert,
um sie vor Übertragungsfehlern,
die durch den Funkübertragungskanal
verursacht werden könnten,
zu schützen.
Für den
Transportkanal DCH2, auf den die logischen Übertragungskanäle DCCH1
mit DCCH4 der Signalling Radio Bearer SRB1 mit SRB4 gemultiplext
werden, sind hingegen nur zwei Transportformate TF0 und TF1 in einem Transportformatset
(TFS) konfiguriert. Beispielsweise legt das Transportformat TF1
fest, dass pro Übertragungszeitlänge von
TTI = 40 ms ein Transportblock der Größe 148 Bits über den
Transportkanal DCH2 an die physikalische Schicht PL gesendet wird.
Dort werden dem Transportblock zur Fehlererkennung 16 CRC-Prüfsummenbits
angehängt.
Der Transportblock wird daraufhin durch einen Faltungscoder der
Coderate 1/3 kanalkodiert.
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Anschließend werden
die kodierten Daten beider Transportkanäle DCH1, DCH2 in Abhängigkeit
ihrer jeweiligen TTI gemeinsam auf einen Funkzeitrahmen CCTrCH gemultiplext.
Aufgrund der TTI = 20 ms des Transportkanals DCH1 werden dessen Daten
auf zwei aufeinanderfolgenden Funkzeitrahmen über die Luft schnittstelle LS1
zum UTRAN-Netzwerk übertragen.
Demgegenüber
werden die Daten des zweiten Transportkanals DCH2 aufgrund der TTI
= 40 ms (Millisekunden) auf vier aufeinanderfolgende Funkzeitrahmen über die
Luftschnittstelle LS1 zum UTRAN-Netzwerk übertragen. Die
zulässige
Kombination von Transportformaten der Transportkanäle DCCH1
und DCH2 auf dem Funkzeitrahmen CCTrCH ist durch das Transportformat-Kombinationsset
(TFCS = Transport Format Combination Set) spezifiziert. Allgemein
ergibt sich die maximale Anzahl der möglichen Transportformat-Kombinationen
TFC aus dem Produkt der für
jeden Transportkanal konfigurierten Anzahl von Transportformaten.
Die Kontrolle dieses Transportformat-Kombinationssets TFCS insbesondere
hinsichtlich dessen Größe, d.h.
die Festlegung der Anzahl und der Art der erlaubten Kombinationen
von Transportformaten verschiedener Transportkanäle, wird vorzugsweise durch
das UTRAN-Netzwerk durchgeführt.
In der Praxis kann die erlaubte Anzahl von Transportformat-Kombinationen
TFC in einem Transportformat-Kombinationsset TFCS kleiner als der theoretisch
mögliche
Maximalwert sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erlaubte
Größe des TFCS
= 10 (= 5 TF des Transportkanals DCH1 × 2 TF des Transportkanals
DCH2) auch die tatsächlich
maximale Anzahl.
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In
der Tabelle von 11 sind
diese zehn erlaubten Transportformat-Kombinationen im Einzelnen
aufgeführt.
Die Notation der Transportformat-Kombinationen ist (TFi von DCH1,
TFj von DCH2) mit i = 0...4 und j = 0,1. Beispielsweise gibt die Kombination
TFC8 = (TF3, TF1) an, dass auf dem Funkzeitrahmen CCTrCH die jeweiligen
Anteile der kodierten Daten von drei Transportblöcken (TB1, TB2, TB3) vom ersten
Transportkanal DCH1 (= TF3) und von einem Transportblock (TB1) des
zweiten Transportkanals DCH2 (= TF1) übertragen werden. Damit die
physikalische Schicht in der Basisstation BS1 die Daten auf dem
physikalischen Kanal DPDCH korrekt dekodieren kann, wird auf dem
physikalischen Kanal DPCCH als Kontrollinformation die auf dem Funkzeitrahmen
CCTrCH verwendete Transportformat-Kombination TFC8 signalisiert. Dieses
Beispiel ist in der Fi gur 4 veranschaulicht. Die Auswahl der zu
verwendenden Transportformat-Kombinationen TFC innerhalb des erlaubten Transportformat-Kombinationssets
TFCS trifft dabei die MAC-Schicht MAC unter Berücksichtigung der aktuell existierenden Übertragungseigenschaften und
der momentan benötigten Übertragungsrate.
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Innerhalb
der untersten beiden Schichten der UMTS-Protokollarchitektur existieren somit
zwei Prioritätsebenen.
Die erste Prioritätsebene
wird durch die Abarbeitung der Datenpakete in den Sendepuffern der
RLC-Entitäten
in Abhängigkeit
der durch den Radio Resource Controller vorgegebenen Prioritäten gebildet.
Die zweite Prioritätsebene
stellt die Auswahl einer zulässigen
Transportformat-Kombination TFC dar. Durch die Wahl einer Transportformat-Kombination
TFC wird beeinflusst, wieviele Daten eines bestimmten Transportkanals
wie z.B. DCH1 abgearbeitet, d.h. über die physikalische Schicht
PL an deren Partnerinstanz übertragen
werden.
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Im
Rahmen der Erfindung wird insbesondere auf die erste Prioritätsebene
eingegangen. In dieser ersten Prioritätsebene wird zusammenfassend
betrachtet die Priorität
eines logischen Übertragungskanals
(Logical Channels) beim Multiplexen auf einen Transportkanal (Transport
Channel) der MAC (Medium Access Control)-Schicht MRC durch die RRC-Entität in der übergeordneten
Funknetzwerk-Kontrolleinheit (Radio Network Controller) RNC1 vorgegeben.
Diese Priorität
steuert die Abarbeitung der Daten des logischen Übertragungskanals im RLC (Radio
Link Control)-Pufferspeicher. Generell wird der logische Übertragungskanal
mit der höchsten
Priorität bevorzugt
abgearbeitet. Die Priorität
eines logischen Übertragungskanals
hängt von
der Art bzw. Klasse der zu übertragenden
Daten ab, d.h. ob es sich dabei um Sprachdaten (Conversational Class),
Streamingdaten (Streaming Class), interaktive Daten (Interactive
Class) oder Hintergrunddaten (Background Class) handelt. Nähere Angaben
hierzu finden sich in "H. Holma,
A. Toskala: WCDMA for UMTS – Radio
Access For Third Generation Mobile Communications, John Wiley & Sons, New York;
ISBN 0-47172-051-8; 2000". Jede dieser Datenarten
stellt unterschiedliche Anforderungen unter anderem an die zulässige Übertragungsverzögerung,
die Bitfehlerrate und die Datenrate. Die Gesamtheit dieser, die
Performance beschreibenden Parameter wird als Quality of Service (QoS)
Parameter bezeichnet. Die Priorisierung der Abarbeitung der Daten
eines logischen Übertragungskanals
ist durch die beschriebene, von der Datenklasse abhängende Zuweisung
einer Priorität durch
die jeweils zuständige übergeordnete
Funknetzwerk-Kontrolleinheit wie z.B. RNC1 prinzipiell zunächst statisch,
d.h. starr vorgegeben. Eine mögliche Umkonfiguration
der Prioritäten
kann derzeit nur von der Funknetzwerk-Kontrolleinheit über entsprechende
RRC-Signalisierungen
zwischen Funkkommunikationsgerät
und Funknetz-Kontrolleinheit erfolgen, d.h. auf relativ langsamer
Zeitbasis. Infolge dieser statischen Prioritätsvergabe kann der jeweilige RLC-Pufferspeicher,
der Daten eines logischen Übertragungskanals
enthält,
dessen Priorität
relativ betrachtet nicht das absolute Maximum darstellt, seine maximale
Kapazität
erreichen, was schlimmstenfalls zur Löschung aller der sich im Puffer
befindenden Datenpakete führen
könnte.
Weiterhin wäre
es bei diesem starren Zuordnungsprinzip einer fest vorgegebenen
Priorität
zu dem jeweilig gemultiplexten logischen Übertragungskanal nicht möglich, die
Priorität dieses
logischen Kanals in Abhängigkeit
der zeitlichen Wichtigkeit von zu übertragenden Daten zu verändern. Der
Nutzer hätte
somit keine Möglichkeit
in Abhängigkeit
seiner aktuellen Anforderungen an einen bestimmten Dienst, unmittelbaren
Einfluss auf die Festlegung der Priorität des jeweiligen logischen Übertragungskanals
zu nehmen. Er könnte
insbesondere nicht vorgeben, welche logischen Übertragungskanäle und damit
welche Datenarten für
ihn aktuell besonders wichtig sind und somit zu priorisieren bzw.
bevorzugt abzuarbeiten sind. Durch eine Priorisierung würde sich
z.B. die Zeit für
das Übertragen einer
Datei aber bedeutend reduzieren lassen, sofern mehrere verschiedene
Anwendungsarten gleichzeitig aktiv sind. Dies wäre insbesondere interessant, wenn
beispielsweise der aktuelle Dateitransfer ("Background Class") für
den Benutzer besonders wichtig ist, so dass die Abarbeitung dieses
Dienstes besonders schnell erfolgen soll.
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Wünschenswert
ist es deshalb insbesondere, die ursprünglich vorgegebene Priorität eines
logischen Übertragungskanals
im Nachhinein dynamisch bzw. flexibel zu verändern bzw. anzupassen. Durch
diese nachträgliche
Adaption der Priorität
des jeweiligen logischen Übertragungskanals
lassen sich in vorteilhafter Weise Wünsche des jeweiligen Benutzers
eines Kommunikationsendgeräts
hinsichtlich der Abarbeitungsgeschwindigkeit bei einer Datenübertragung
berücksichtigen.
Zur nachträglichen
Adaption der ursprünglich
vorgegebenen Datenabarbeitungs-Priorität eines logischen Übertragungskanals, der
auf mindestens einen gemeinsamen Transportkanal zum Versenden oder
Empfangen von Daten gemultiplext wird, wobei die Daten in mindestens
einem Pufferspeicher vor dem Multiplexen abgelegt werden, werden
für den
jeweiligen Pufferspeicher zusätzlich
mehrstufige Pufferschwellen zusätzlich
festgelegt, bei deren Erreichen oder Überschreiten die Priorität für die Datenabarbeitung
des Inhalts dieses Pufferspeichers erhöht oder erniedrigt wird. Durch die
Verwendung dieser mehrstufigen Pufferschwellen in dem jeweiligen
Pufferspeicher des jeweiligen logischen Übertragungskanals kann die
Priorität,
mit der die Daten dieses logischen Übertragungskanals auf den gemeinsamen
Transportkanal gemultiplext werden, an die zeitliche Wichtigkeit
der aktuell zu übertragenden
Daten und/oder an die aktuell zu übertragende Datenmenge flexibel
angepasst werden. Mit den mehrstufigen Pufferschwellen für den jeweiligen
Pufferspeicher des jeweiligen logischen Übertragungskanals lässt sich
eine Datenabarbeitungspriorität
für die
Daten im Pufferspeicher neu vergeben und in gezielter Weise dynamisch
steuern.
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5 zeigt im Detail beispielhaft
die beiden logischen Übertragungskanäle DTCH1
und DTCH2 von 3, die
auf denselben Transportkanal TK (= DCH1) mit Hilfe eines Multiple xers
MUX in der MAC-Schicht MAC gemeinsam gemultiplext, d.h. allgemein
ausgedrückt
abgebildet, werden. Auf dem ersten logischen Übertragungskanal DTCH1 werden zu
versendende Daten DA1* übertragen,
die in dem Pufferspeicher BO1 vor dem Multiplexer MUX zwischengespeichert
werden. Dabei ist diesem Pufferspeicher BO1 und damit diesem ersten
logischen Übertragungskanal
DTCH1 eine statische Datenabarbeitungs-Priorität P1i = 2 zugeordnet. In entsprechender
Weise werden gleichzeitig zu versendende Daten DA2* auf dem zweiten
logischen Übertragungskanal
DTCH2 zum Multiplexer MUX geführt und
dabei vor dem Multiplexer MUX in dem Pufferspeicher BO2 abgelegt.
Diesem Pufferspeicher BO2 und damit dem zweiten logischen Übertragungskanal ist
dabei eine statische Datenabarbeitungs-Priorität P2i = 4 zugeordnet. Die Daten
DA1 des Pufferspeichers BO1 werden somit mit einer höheren Priorität als die
Daten DA2 des Pufferspeichers BO2 abgearbeitet und dem Multiplexer
MUX zugeführt.
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Zur
Adaption der Priorität
des jeweiligen logischen Übertragungskanals
DTCH1 bzw. DTCH2 werden dessen Pufferspeicher BO1 bzw. BO2 nunmehr
mehrstufige Pufferschwellen zugewiesen, durch die eine nachträgliche Adaption
und gezielte Veränderung
der ursprünglich
statischen Priorität
P1i bzw. P2i ermöglicht
wird. Diese zusätzliche
Vergabe von mehrstufigen Pufferschwellen für den jeweiligen Pufferspeicher
wird beispielhaft anhand des Pufferspeichers BO2 in der 7 erläutert. Dabei wird hier im Ausführungsbeispiel
die ursprüngliche
Priorität P1i
= 2 des Pufferspeichers BO1 des ersten logischen Übertragungskanals
DTCH1 unverändert,
d.h. konstant gelassen.
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Z.B.
wird vom Benutzer nun eine schnelle Abarbeitung der im Pufferspeicher
BO2 abgelegten Daten DA2* gewünscht,
obwohl er ursprünglich
eine niedrigere Priorität
P2i = 4 als der Pufferspeicher P1i = 2 des ersten logischen Übertragungskanals DTCH1
hat. Dazu werden für
den Pufferspeicher BO2 zwei Subarten von Schwellwerten Ai und Mi
definiert. Die erste Gruppe Ai von Schwellwerten dient der logischen
Erhöhung
der Datenabarbeitungs-Priorität
P2i des Pufferspeichers BO2. Die zweite Gruppe von Puffer-Schwellwerten
Mi bewirkt eine logische Erniedrigung der Datenabarbeitungs-Priorität P2i. Vorteilhafterweise
wird die Priorität
P2i bei Erreichen des jeweilig eingeführten Puffer-Schwellwertes
Ai, Mi jeweils um 1 erhöht
oder reduziert. Insbesondere ist je einer Pufferschwelle Ai zum
Erhöhen
der Datenabarbeitungs-Priorität
P2i je eine Pufferschwelle Mi zum Erniedrigen der Datenabarbeitungs-Priorität P2i unter
Bildung eines Schwellenwertpaares Ai, Mi zugeordnet. Dabei wird
zweckmäßigerweise
die Priorität
P2i bei Erreichen der prioritätserhöhenden Pufferschwelle
Ai um dieselbe Prioritätsstufe
x erhöht,
wie die Priorität
P2i bei Erreichen der zugehörigen
prioritätserniedrigenden
Pufferschwelle Mi erniedrigt wird. Die beiden Gruppen von Schwellwerten
Ai, Mi stehen vorzugsweise derart zueinander in Relation, dass die prioritätserhöhenden Pufferschwellwerte
Ai grundsätzlich
größer als
die mit ihnen korrespondierenden, assozierten prioritätserniedrigenden
Pufferschwellwerte Mi sind. Es gilt also: Ai > Mi mit i = 1 bis n.
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Die
maximale Anzahl der prioritätserhöhenden Schwellenwerte
Ai wird vorzugsweise durch die Differenz zwischen der Anfangspriorität des jeweilig zu
multiplexenden, logischen Übertragungskanals und
der Ziffer 1 festgelegt. Hier im Ausführungsbeispiel der 5, 7 hat der Pufferspeicher BO2 und damit
der logische Übertragungskanal
DTCH2 die Anfangspriorität
bzw. Startpriorität
P2i = 4. Damit können
maximal drei prioritätserhöhende Schwellwerte A1
mit A3 definiert werden. In entsprechender Weise ergibt sich die
maximale Anzahl der prioritätserniedrigenden
Schwellenwerte Mi mit i = 1 bis 3. Die maximale Gesamtanzahl der
für den
Pufferspeicher BO2 definierten Schwellwerte Ai + Mi ist somit doppelt
so groß wie
die um 1 reduzierte und durch den Pufferspeicher BO2 ursprünglich zugewiesene
Startpriorität
P2i. Nach dieser Definition von mehrstufigen Pufferschwellwerten
kommt eine Einführung
von Schwellwerten somit nur dann in Betracht, wenn die Startpriorität des jeweiligen
Pufferspeichers einen Wert von größer 1 aufweist. Denn dem Schwellwert
1 ist die höchste
logische Priorität
zugeordnet. Da jeweils ein prioritätserhöhender Schwellwert Ai mit einem
prioritätserniedrigenden
Schwellwert Mi assoziiert wird, kann in vorteilhafter Weise eine
Zunahme oder Abnahme des Inhalts des Speicherpuffers detektiert
werden. Dabei führt
ein Unterschreiten eines prioritätserniedrigenden
Schwellwertes Mi zu einer logischen Reduzierung der Priorität P2i, während ein Überschreiten
eines prioritätserhöhenden Schwellwertes
Ai eine logische Erhöhung
der Priorität
P2i nach sich zieht.
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Hier
im Ausführungsbeispiel
von 7 hat der Pufferspeicher
BO2 die Anfangspriorität
P2i = 4. Bevor Daten DA2* in den Pufferspeicher BO2 einlaufen, ist
er zunächst
leer. Mit dem Eintreffen von Daten DA2* wird der niedrigste, prioritätserniedrigende
Pufferschwellwert M1 überschritten
und dadurch der damit assoziierte, korrespondierende prioritätserhöhende Pufferschwellwert
A1 freigeschaltet, d.h. er wird derart aktiviert, dass er bei Überschreiten
der Datenmenge im Pufferspeicher BO2 ausgelöst werden kann. Da der Pufferspeicher
BO2 zunächst
eine Startpriorität
P2i = 4 hat und damit einen niedrigeren Rang als der Pufferspeicher
BO1 mit der höheren
Priorität
P1i = 2, füllt
sich der Pufferspeicher BO2 mit Daten DA2* an. Erreicht sein Inhalt
den Pufferschwellwert A1, so wird dieser prioritätserhöhende Schwellwert A1 ausgelöst. Dadurch
wird die Priorität P2i
um eine Prioritätsstufe
x = 1 logisch erhöht.
Mit anderen Worten heißt
das, dass dem Pufferspeicher BO2 jetzt eine Priorität P2i =
3 zugewiesen wird. Gleichzeitig wird mit Erreichen des niedrigsten
prioritätserhöhenden Schwellwertes
A1 dieser Schwellwert A1 wieder deaktiviert und gleichzeitig der nächsthöhere, prioritätserniedrigende
Schwellwert M2 aktiviert. Würde
jetzt die Prioritätserhöhung auf P2i
= 3 bereits ausreichen, schneller als der Pufferspeicher BO1 abgearbeitet
zu werden, so könnte
es zu einer Unterschreitung dieses zweiten, prioritätserniedrigenden
Schwellwertes M2 kommen. Dies ist hier im Ausführungs beispiel allerdings nicht
der Fall, weil die Priorität
P2i = 3 des Pufferspeichers BO2 noch immer niedriger als die Priorität P1i =
2 des ersten Pufferspeichers BO1 ist. Damit kommt es zu einem weiteren
Ansteigen der Datenmenge im Pufferspeicher BO2. Da mit Erreichen
des Pufferstandes des zweiten prioritätserniedrigenden Schwellwertes M2
auch der mit diesem assoziierte prioritätserhöhende Schwellwert A2 > M2 aktiviert wird,
wird bei Erreichen dieses prioritätserhöhenden Schwellwertes A2 eine
weitere Prioritätserhöhung um
die Wertigkeitssstufe 1 durchgeführt.
Es ergibt sich somit für den
Pufferspeicher BO2 eine Priorität
P2i = 2. Der Pufferspeicher BO2 weist auf diese Weise dieselbe Priorität P2i =
P1i wie der erste Pufferspeicher BO1 auf. Da allerdings der Füllstand
an Daten DA1* im Pufferspeicher BO1 größer als der Füllstand
im Pufferspeicher BO2 ist, wird der Pufferspeicher BO1 nach wie
vor vorrangig vor dem Pufferspeicher BO1 abgearbeitet. Mit Erreichen
der dritten, prioritätserniedrigenden
Pufferschwelle M3 > M2 > M1 wird der zugehörige prioritätserhöhende Pufferschwellwert
A3 > A2 > A1 aktiviert. Gleichzeitig
mit dem Erreichen des zweiten, prioritätserhöhenden Pufferschwellwerts A2 > A1 wird dieser Pufferschwellwert
A2 wieder deaktiviert und der höchste,
dritte prioritätserniedrigende
Pufferschwellwert M3 freigeschaltet. Da die Datenmenge im Pufferspeicher
BO2 allerdings weiter anwächst,
wird auch der Pufferschwellwert M3 überschritten und damit der
größte, prioritätserhöhende Pufferschwellwert
A3 aktiviert. Schließlich
erreicht der Füllstand
im Pufferspeicher BO2 den Schwellwert A3. Daraufhin wird die Priorität P2i nochmals
um eine Prioritätsstufe
x = 1 logisch erhöht,
d.h. der Pufferspeicher BO2 weist dann die Priorität P2i = 1
auf. Damit ist nun dem Pufferspeicher BO2 eine höhere Priorität als dem
Pufferspeicher BO1 des ersten logischen Übertragungskanals DTCH1 zugeordnet, so
dass der Inhalt des Pufferspeichers BO2 jetzt schneller als der
Inhalt des Pufferspeichers BO1 abgearbeitet wird. Erreicht der Füllstand
des Pufferspeichers BO2 den größten, prioritätserhöhenden Schwellwert
A3 > A2 > A1, so wird dieser
Schwellwert wieder deaktiviert und der zugehörige prioritäts erniedrigende
Schwellwert M3 > M2 > M1 aktiviert, so dass
bei einem Unterschreiten dieses Schwellwerts M3 die Priorität P2i logisch
um die Prioritätsstufe
x wieder reduziert werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
liegen je zwei benachbarte Schwellenwertpaare Ai, Mi sowie Ai +
1, Mi + 1 verschachtelt zueinander, d.h. sie sind ineinander verschränkt. Im Einzelnen
gilt dabei A2 > A1 > M2 > M1.
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6 veranschaulicht für ein einzelnes Schwellwertpaar
Ai, Mi deren wechselseitige Aktivierung und Deaktivierung anhand
eines Flussdiagrammes, um eine Zunahme oder Abnahme des Puffer-Füllstandes
detektieren zu können.
Zunächst
wird überprüft, ob der
prioritätserniedrigende
Schwellwert Mi ausgelöst
worden ist. Falls dies der Fall ist, wird der zugehörige prioritätserhöhende Schwellwert
Ai aktiviert und der prioritätserniedrigende
Schwellwert Mi deaktiviert. Falls der prioritätserhöhende Schwellwert Ai ausgelöst worden
ist, wird die Priorität
Pi des jeweiligen Pufferspeichers logisch um die Prioritätsstufe
x erhöht.
Gleichzeitig wird wieder die zugehörige prioritätserniedrigende
Pufferschwelle Mi aktiviert und der prioritätserhöhende Schwellwert Ai deaktiviert.
Danach wird überprüft, ob der
prioritätserniedrigende
Schwellwert Mi womöglich
ausgelöst
worden ist. Falls dies der Fall ist, wird die Priorität Pi des
jeweiligen Pufferspeichers logisch um die Prioritätsstufe
x reduziert. Gleichzeitig wird der prioritätserhöhende Schwellwert Ai wieder
aktiviert und der prioritätserniedrigende
Schwellwert Mi wieder deaktiviert. Dann folgt der Zyklus ggf. von
neuem mit der Abfrage, ob der prioritätserhöhende Schwellwert Ai ausgelöst worden
ist. Dieses Flussdiagramm gilt dabei für jedes Schwellenwertpaar Ai,
Mi.
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Die
Dimensionierung der Schwellwerte Ai, Mi kann insbesondere durch
den Radio Resource Controller RRC der jeweilig beteiligten, übergeordneten Funknetzwerk-Kontrolleinheit
(Radio Network Controller) wie z.B. RNC1 erfolgen, indem der RRC
für jedes
assoziierte Schwellwertpaar Ai, Mi einen bestimmten Wertebereich
vorgibt. Innerhalb dieses Wertebereichs können die Schwellwerte durch
die jeweilige RLC-Entität
im RNC oder im Funkkommunikationsgerät UE1 frei eingestellt werden.
Diese Einstellung kann z.B. in Abhängigkeit der Anwendung erfolgen.
Zweckmäßig kann
es gegebenenfalls sein, voreingestellte Auswahlbereiche für die Schwellenwertpaare
Ai, Mi dem Benutzer eines Funkkommunikationsgerätes wie z.B. UE1 im Rahmen
einer Applikation anzubieten. Der Benutzer kann dann selbständig die
Pufferschwellen Ai, Mi je nach Bedarf festlegen. Zusätzlich oder
unabhängig
hiervon kann es gegebenenfalls auch zweckmäßig sein, dass durch mindestens
eine Netzwerkeinheit wie z.B. RNC1 die Schwellenwerte Ai, Mi festgelegt
werden.
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Durch
diese Einführung
von mehrstufigen Pufferschwellen für die Pufferspeicher der logischen Übertragungskanäle wird
eine größere und
flexiblere Entscheidungsfreiheit bei der Priorisierung der logischen Übertragungskanäle gegenüber einer
rein statischen Festlegung der Prioritäten ermöglicht. Die Anzahl der verwendeten
Schwellwerte und deren Konfiguration relativ zueinander verändert die
Puffer-Füllstände der
Pufferspeicher und damit auch die Priorität der jeweilig mit ihnen verbundenen
logischen Übertragungskanäle. Dies
ermöglicht
die Berücksichtigung
der zeitlichen Wichtigkeit von zu sendenden Daten sowie lässt eine
Gewichtung hinsichtlich der zu übertragenden
Datenmenge zu. Dabei ist die Konfiguration der Schwellwerte für die Benutzer des
jeweiligen Kommunikationsendgeräts
wie z.B. eines Funkkommunikationsgeräts in einfacher Weise ohne
Veränderung
von bereits bestehenden Hardwarekomponenten möglich.
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Gegebenenfalls
kann es auch zweckmäßig sein,
für die
Erhöhung
oder Reduzierung der Priorität des
jeweiligen Pufferspeichers eine Prioritätsstufe x > 1 zuzulassen. Weiterhin richtet sich
die Anzahl der zu vergebenden Schwellwerte Ai, Mi nach der Anfangs-
bzw. Startpriorität
des jeweiligen Pufferspeichers. Diese wird durch den RRC im jeweiligen
Funkkommunikationsend gerät,
insbesondere Funkkommunikationsgerät oder im RRC der jeweilig
beteiligten Netzwerkkomponente vorgegeben.
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Auf
diese Weise führt
die Einführung
von mehrstufigen Pufferschwellen für den Pufferspreicher des jeweiligen
logischen Übertragungskanals
zur Adaptionsmöglichkeit
der Priorität
dieses logischen Übertragungskanals
an die zeitliche Wichtigkeit der zu übertragenden Daten und/oder
an die aktuell zu übertragende
Datenmenge. Dabei können
insbesondere Wertebereiche für
die Pufferschwellen des jeweiligen Pufferspeichers vorgegeben werden,
innerhalb welcher die Schwellwerte frei eingestellt werden können. Eine
solche Vorgabe von Wertebereichen wird bei einem UMTS-Funkkommunikationssystem beispielsweise
durch die jeweils beteiligte übergeordnete
Funknetzwerkkontrolleinheit wie z.B. RNC1 durchgeführt, die
diese Wertebereiche für
die Pufferschwellen an das jeweilige Funkkommunikationsgerät übermittelt.
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In
besonders einfacher Weise können
die Pufferschwellen implizit im jeweiligen Funkkommunikationsgerät dadurch
eingestellt werden, dass eine bestimmte Anwendung auf dem Funkkommunikationsgerät durch
den Benutzer priorisiert, d.h. als wichtiger als andere Anwendungen
eingestuft wird.
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Nach
einem weiteren Ausführungsbeispiel gibt
der Radio Resource Controller RRC in der übergeordneten Funknetzwerk-Kontrolleinheit wie
z.B. RNC1 für
das nach 3 betrachtete
Uplink-Übertragungsszenario
für lediglich
zwei zulässige Schwellwerte
ASW, MSW, deren Wertebereiche AB, MB sowie die Prioritätsstufe
x = 1 der MAC-Schicht im jeweiligen Funkkommunikationsgerät wie z.B. UE1
vor. Dies wird anhand des Diagramms von 8 näher
erläutert.
Die Vorgabe der Auswählbereiche
AB, MB für
die Auswahl zulässiger
Schwellwerte ASW, MSW kann dabei durch eine entsprechende RRC-Signalisierung
zwischen der RRC-Instanz im UTRAN, d.h. im RNC1 und der RRC-Instanz im jeweiligen
Funkkommunikationsgerät
wie z.B. UE1 erfolgen. In diesem Ausführungsbeispiel ist dem Radio
Bearer RB1 und damit dem logischen Übertragungskanal DTCH1 unverändert der
Prioritätswert P1i
= 2 zugewiesen. Für
die Priorität
des Radio Bearers RB2 und damit dem logischen Übertragungskanal DTCH2 wird
nun zur Vereinfachung der Prioritätswert P2i = 3 angenommen. 8 zeigt dann den zeitlichen
Verlauf des RLC-Pufferstandes für
den Pufferspeicher BO2 des zweiten logischen Übertragungskanals DTCH2, die
durch die RRC signalisierten Wertebereiche AB, MB für die optimale
Auswahl des Schwellenwertepaars ASW, MSW und den maximal zulässigen Füllstand
MBS für
den Puffer-Füllstand BS.
Bei Erreichen des maximalen Pufferfüllstandes MBS und der maximalen
Verweildauer wird der RRC-Pufferspeicher BO2 im "worst case", d.h. schlimmstenfalls vollständig gelöscht. Der
prioritätserhöhende Pufferschwellwert
ASW wird hinsichtlich des Pufferfüllstandes BS größer als
der prioritätserniedrigende
Pufferschwellwert MSW eingestellt. Dabei liegt es innerhalb des
Entscheidungsspielraumes des jeweiligen Funkkommunikationsgerätes wie
z.B. UE1 von 1 aus den
angebotenen Schwellwertbereichen AB, MB eine entsprechende Auswahl
für den
prioritätserhöhenden Schwellwert
RSW sowie den prioritätserniedrigenden
Schwellwert MSW auszuwählen.
Der Auswahlbereich AB liegt dabei oberhalb des Auswahlbereichs MB.
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Werden
nun auf den beiden logischen Übertragungskanälen DTCH1,
DTCH2 kontinuierlich Daten gleichzeitig übertragen, so werden die Daten DA1*
des Radio Bearers RB1 bevorzugt vor den Daten DA2* des Radio Bearers
RB2 abgearbeitet. Infolgedessen füllt sich der Pufferspeicher
des Radio Bearers RB2 fortlaufend mit zu übertragenden Datenpaketen an,
die aber aufgrund der niedrigeren Priorität P2i des logischen Übertragungskanals
DTCH2 gegenüber
der höheren
Priorität
P1i des logischen Übertragungskanals
DTCH1 nicht abgearbeitet werden. Gemäß dem Abarbeitungsschema von 6 wird beim Auslösen des
prioritätserniedrigenden Schwellwertes
MSW der damit assoziierte, prioritätserhöhende Schwellwert ASW aktiviert.
Bei Auslösen dieses
prioritätserhöhenden Schwellwertes
ASW wird die Priorität
P2i des Speicherpuffers BO2 um die Prioritätsstufe x = 1 erhöht. Diese
Erhöhung
der Priorität
P2i des Pufferspeichers BO2 führt
dazu, dass beide Pufferspeicher BO1, BO2 nun dieselbe Priorität aufweisen.
Aufgrund dessen wird jetzt, abhängig vom
Puffer-Füllstand
des Pufferspeichers BO1 des Radio Bearers RB1 auch der Pufferspeicher
BO2 des Radio Bearers RB2 abgearbeitet. Dies resultiert in einem
sinkenden Puffer-Füllstand
BS des Pufferspeichers BO2 des Radio Bearers RB2. Sobald der Puffer-Füllstand
BS des Pufferspeichers BO2 wieder unter den Wert des prioritätserniedrigenden
Schwellwertes MSW fällt,
wird gemäß 6 die Priorität des Pufferspeichers
2 wieder um die Prioritätsstufe
x = 1 reduziert. Dadurch beginnt der Puffer-Füllstand BS im Pufferspeicher
BO2 wieder zu steigen.
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Durch
diese mehrstufigen Pufferschwellen kann eine sehr flexible Anpassung
der Priorität
der logischen Übertragungskanäle erreicht
werden. Dabei kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Erreichen
des maximal zulässigen
Pufferfüllstandes
MBS > ASW > MSW und somit eine
vollständige
Löschung des
Speicherpuffers BO2 verhindert werden.
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Neben
den oben erläuterten
Ausführungsbeispielen
der Erfindung liegt eine Vielzahl weiterer Ausführungsvarianten im Rahmen der
Erfindung, welche hier nicht weiter beschrieben werden, aber anhand
der erläuterten
Ausführungsbeispiele
einfach in die Praxis umgesetzt werden können.
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Insgesamt
betrachtet wird durch Einführung mindestens
einer minimalen und maximalen Schwelle und damit mindestens zweier
Pufferschwellen für den
jeweiligen Pufferspeicher eines logischen Übertragungskanals die Möglichkeit
bereitgestellt, die zeitliche Wichtigkeit und/oder die gewünschte Priorität der Daten
beim Abbilden dieses logischen Kanals auf einen Transportkanal zu
berücksichtigen.
Bisher erfolgte dabei die Vergabe der Prioritäten ausschließlich anhand
der vereinbarten Quality of Service für den entsprechenden Dienst
bzw. der Art der auf den logischen Übertragungskanal übertragenen
Daten.
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In
Abhängigkeit
vom Datenmengen- Füllstand
des jeweiligen Pufferspeichers und den definierten Pufferschwellen
wird jetzt hingegen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Neubewertung und
Neueinstellung der Priorität
vorgenommen, die die Abarbeitung der Daten im jeweiligen Pufferspeicher
steuert. Dies führt
insbesondere zu einer Verbesserung der MAC-Multiplexing/Scheduling-Funktion bei
der Datenübertragung
im Uplink und Downlink für
ein Funkkommunikationsgerät
in einem UMTS-Funkkommunikationssystem.
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Im
Rahmen der Erfindung wird insbesondere Bezug auf folgende Abkürzungen
bzw. Akronyme sowie Definitionen genommen, die in den einschlägigen Spezifikationen
zum UMTS-Standard angegeben sind:
- 3GPP
- Third Generation Partnership
Projec
- AM
- Acknowledged Mode
- BCCH
- Broadcast Control
Channel
- BCH
- Broadcast Channel
- BLER
- Block Error Rate,
Blockfehlerrate
- BMC
- Broadcast Multicast
Control
- BO
- Buffer Occupancy
- BS
- Basisstation
- CCTrCH
- Coded Composite Transport
Channel
- CDMA
- Code Division Multiple
Rccess
- CRC
- Cyclic Redundancy
Check
- DCCH
- Dedicated Control
Channel
- DCH
- Dedicated Channel
- DPCCH
- Dedicated Physical
Control Channel
- DPDCH
- Dedicated Physical
Data Channel
- DTCH
- Dedicated Traffic
Channel
- FACH
- Forward Access Channel
- FCS
- Funkkommunikationssystem
- FDD
- Frequency Division
Duplex
- HMI
- Human Machine Interface
- IP
- Internet Protocol
- kbps
- kilo bits per second
- MAC
- Medium Access Control
- Mbps
- Mega bits per second
- PDCP
- Packet Data Convergence
Protocol
- PS
- Packet-Switched
- QoS
- Quality of Service
- RACH
- Random Access Channel
- RB
- Radio Bearer
- RLC
- Radio Link Control
- RNC
- Radio Network Controller
- RRC
- Radio Resource Control
- SF
- Spreading Factor
- SIB
- System Information
Block
- SRB
- Signalling Radio Bearer
- TF
- Transportformat
- TFC
- Transportformat-Kombination
- TFCS
- Transport Format Combination
Set
- TFS
- Transport Format Set
- TMT
- ransparent Mode
- TTI
- Transmission Time
Interval
- UE
- User Equipment, Teilnehmergerät
- UM
- Unacknowledged Mode
- UMTS
- Universal Mobile Telecommunications System
- UTRAN
- Terrestrial Radio
Access Network