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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines eine Mehrzahl
von Teilnehmerstationen und mindestens eine netzseitige Funkeinrichtung umfassenden
Funkkommunikationssystems mit Zeitschlitzen. Weiterhin betrifft
die Erfindung eine netzseitige Funkeinrichtung in einem Funkkommunikationssystem
zur Durchführung
des Verfahrens.
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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 Funkstation übertragen.
Bei den Funkstationen kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung
des Funkkommunikationssystems um verschiedenartige Teilnehmerstationen,
Funkzugangspunkte oder Basisstationen handeln. Das Abstrahlen der
elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System
vorgesehenen Frequenzband liegen.
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Funkkommunikationssysteme
sind oftmals als zellulare Systeme z.B. nach dem Standard GSM (Global
System for Mobile Communication) oder UMTS (Universal Telecommunications
System) mit einer Netzinfrastruktur bestehend z.B. aus Basisstationen,
Einrichtungen zur Kontrolle und Steuerung der Basisstationen und
weiteren netzseitigen Einrichtungen ausgebildet. Für das zellulare
GSM-Mobilfunksystem werden Frequenzen bei 900, 1800 und 1900 MHz
genutzt.
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Außer diesen
weiträumig
organisierten (supralokalen) zellularen, hierarchischen Funknetzen gibt
es auch drahtlose lokale Netze (WLANs, Wireless Local Area Networks)
mit einem in der Regel räumlich
deutlich stärker
begrenzten Funkabdeckungsbereich. Die von den WLAN-Funkzugangspunkten
(AP: Access Point) abgedeckten Zellen sind mit einem Durchmesser
von bis zu einigen hundert Metern im Vergleich zu üblichen
Mobilfunkzellen klein. Beispiele verschiedener Standards für WLANs sind
HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth und WATM.
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In
einem Adhoc-Modus eines Funkkommunikationssystems übertragen
Teilnehmerstationen Daten zueinander, ohne dass es der Weiterleitung
dieser Daten durch eine zentrale Einrichtung, wie etwa einen Funkzugangspunkt
oder eine Basisstation, bedarf. Die Verbindung zwischen zwei Teilnehmerstationen
erfolgt dabei entweder direkt oder bei größeren Entfernungen über weitere
Teilnehmerstationen, die für
diese Verbindung Relaisstationen bilden. Die Teilnehmerstationen
eines solchen selbstorganisierenden Netzes können mobile Teilnehmerstationen
(beispielsweise Mobilfunkgeräte
von Personen oder in Verkehrsfahrzeugen) und/oder vorwiegend stationäre Teilnehmerstationen
(beispielsweise Computer, Drucker, Haushaltsgeräte) sein.
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Während bei
zentral gesteuerten Funkzugriffsverfahren eine Zuweisung von Funkressourcen an
Teilnehmerstationen durch eine übergeordnete Einheit
wie z.B. eine Basisstation erfolgt, findet in einem Adhoc-Modus
eines Funkkommunikationssystems ein dezentraler Zugriff auf die
Funkressourcen statt. Die Koordinierung des Zugriffs auf die zur
Verfügung
stehenden Funkkanäle
wird daher in einem Adhoc-Modus selbstorganisierend organisiert.
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Vorteile
eines Adhoc-Modus bestehen darin, dass eine Kommunikation von Teilnehmerstationen auch
in Bereichen möglich
ist, in welchen keine Funkabdeckung durch eine Netzeinrichtung besteht. Weiterhin
kann durch die Weiterleitung von Informationen durch Teilnehmerstationen
die von den Teilnehmerstationen verwendete Sendeleistung verringert
werden. Schließlich
werden bei der direkten Kommunikation zwischen Teilnehmerstatio nen
(peer to peer) Verzögerungen,
welche durch eine Versendung von Informationen über eine Basisstation entstehen,
verringert werden. Überdies
werden dadurch, dass die Basisstation bei der Informationsübertragung
nicht beteiligt ist, Netzwerkressourcen eingespart.
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In
dem Standard 802.11 für
drahtlose, lokale Netze ist eine Koexistenz zwischen selbstorganisiertem
und zentral gesteuertem Kanalzugriff vorgesehen. Es wird unterschieden
zwischen der Distributed Coordination Function (DCF) für den dezentralen
Zugriff und der Point Coordination Function (PCF) für den zentral
organisierten Zugriff. In einer wettbewerbsfreien Phase (Contention
Free Period, CFP) organisiert der Point Coordinator (PC) den Kanalzugriff, wobei
den jeweils assoziierten Teilnehmerstationen durch expliziten Sendeaufruf
(Polling) Funkressourcen zugewiesen werden. In einer nachfolgenden Wettbewerbsphase
(Contention Period, CP) können alle
Teilnehmerstationen nach den Regeln des dezentralen Kanalzugriffs
auf den Funkkanal zugreifen. Bei dem Standard 802.11 handelt es
sich um ein CSMA (Carrier Sense Multiple Access) basiertes Zugriffsverfahren
ohne feste Zeitschlitzstruktur, bei welchem Teilnehmerstationen
dann auf die Funkressourcen zugreifen dürfen, wenn sie feststellen,
dass diese in ihrem Funkabdeckungsbereich nicht verwendet werden.
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Das
Dokument US 2002/0071413 A1 beschreibt ein WLAN mit einem „network
frame". Zu Beginn
des „network
frames" steht ein
Beacon, in welchem der Funkzugangspunkt Zeitspannen an Stationen
zuweist. Nach den zugewiesenen Zeitspannen folgt eine Zeitspannen
RA (Random Access), in welcher Stationen Verbindungen beim Funkzugangspunkt
anfordern und asynchron kommunizieren können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Verfahren
zum Betreiben eines synchronen Funkkommunikationssystems, in welchem die
Kommunikation in Zeitrahmen stattfindet, welche in Zeitschlitze
unterteilt sind, und welches ei nen Adhoc-Modus aufweist, aufzuzeigen.
Weiterhin soll eine netzseitige Funkeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens
vorgestellt werden.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das
Verfahren dient zum Betreiben eines eine Mehrzahl von Teilnehmerstationen
und mindestens eine netzseitige Funkeinrichtung umfassenden Funkkommunikationssystems.
Die Kommunikation innerhalb dieses Funkkommunikationssystems erfolgt
in Zeitrahmen, welche in Zeitschlitze unterteilt sind. Innerhalb
des Funkabdeckungsbereiches der mindestens einen netzseitigen Funkeinrichtung
erfolgt erfindungsgemäß die Belegung
von Funkressourcen für
eine Kommunikation von Teilnehmerstationen in ersten Zeitschlitzen
ausschließlich
durch eine Zuweisung der Funkressourcen an die jeweiligen Teilnehmerstationen
durch die mindestens eine netzseitige Funkeinrichtung, wobei die
Kommunikation von Teilnehmerstationen in den ersten Zeitschlitzen
ausschließlich
durch die Versendung von Informationen an die mindestens eine netzseitige
Funkeinrichtung und/oder durch den Empfang von Informationen von
der mindestens einen netzseitigen Funkeinrichtung erfolgt. Weiterhin
erfolgt innerhalb des Funkabdeckungsbereiches der mindestens einen
netzseitigen Funkeinrichtung die Belegung von Funkressourcen für eine Kommunikation
von Teilnehmerstationen in zweiten Zeitschlitzen ausschließlich durch
Versendung von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen.
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Bei
dem Funkkommunikationssystem kann es sich insbesondere um ein zellulares
Funkkommunikationssystem mit einer Vielzahl von netzseitigen Funkeinrichtungen
handeln. Beispiele hierfür
sind flächendeckende
Funkkommunikationssysteme nach den Standards GSM oder UMTS.
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Die
Kommunikation von Teilnehmerstationen erfolgt in Zeitschlitzen.
Hierbei sind zwei verschiedene Arten von Zeitschlitzen zu unterscheiden:
in den ersten Zeitschlitzen können
Teilnehmerstationen nur dann kommunizieren, wenn ihnen von der netzseitigen
Funkeinrichtung die entsprechenden Funkressourcen zur Kommunikation
zugewiesen wurden, was einer Re servierung der entsprechenden Funkressourcen
entspricht. Somit wird zentral über die
Funkressourcen der ersten Zeitschlitze verfügt. Die Kommunikation der Teilnehmerstationen
in den ersten Zeitschlitzen besteht dann aus einer Versendung und/oder
einem Empfang von Daten. Sie kann z.B. erfolgen zwi schen Teilnehmerstationen,
welche sich innerhalb des Funkabdeckungsbereiches der mindestens
einen netzseitigen Funkeinrichtung befinden, oder auch zwischen
einer solchen Teilnehmerstation und einer Teilnehmerstation, welche
sich außerhalb
des Funkabdeckungsbereiches der mindestens einen netzseitigen Funkeinrichtung
und gegebenenfalls innerhalb des Funkabdeckungsbereiches einer anderen
netzseitigen Funkeinrichtung befindet, oder auch zwischen einer
Teilnehmerstation innerhalb des Funkabdeckungsbereiches der mindestens
einen netzseitigen Funkeinrichtung und einer Teilnehmerstation eines
anderen Funkkommunikationssystems oder einer netzseitigen Einrichtung des
Funkkommunikationssystems oder eines anderen Funkkommunikationssystems.
Die Teilnehmerstationen können
in den ersten Zeitschlitzen direkt oder über die netzseitige Funkeinrichtung
und/oder über
andere netzseitige Einrichtungen miteinander kommunizieren.
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Im
Gegensatz zur zentralen Verteilung von Funkressourcen für eine Kommunikation
in den ersten Zeitschlitzen erfolgt die Belegung von Funkressourcen
für eine
Kommunikation in zweiten Zeitschlitzen dezentral. Der Zugriff auf
den Funkkanal wird hierbei von den Teilnehmerstationen geregelt,
ohne dass es der Mitwirkung der netzseitigen Funkeinrichtung bedarf.
Hierzu werden von Teilnehmerstationen geeignete Nachrichten aneinander
versendet. Die Belegung von Funkressourcen für eine Kommunikation von Teilnehmerstationen
in zweiten Zeitschlitzen kann durch eine Reservierung erfolgen.
Beispiele hierfür
sind der Austausch der Signalisierungsnachrichten RTS (Ready to
Send) und CTS (Clear to Send) gemäß dem Standard IEEE 802.11
oder eine Reservierung von Funkressourcen gemäß einem R-ALOHA (Reserved ALOHA)
Verfahren. Es ist jedoch auch möglich,
dass die Belegung von Funkressourcen für eine Kommunikation von Teilnehmerstationen
in zweiten Zeitschlitzen durch direkte Versendung von Daten z.B.
gemäß einem
reinen ALOHA oder einem S-ALOHA (Slotted ALOHA) Verfahren erfolgt.
Da hierbei keine Reservierung von Funkressourcen stattfindet, kann
es zur Kollision von versendeten Daten kommen, so dass Daten in
diesem Fall in der Regel nicht korrekt empfangen werden können.
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Gemäß der Erfindung
ist es nicht möglich, dass
innerhalb eines ersten Zeitschlitzes eine Kommunikation unter Verwendung
von Funkressourcen stattfindet, welche selbstorganisierend ohne
Beteiligung der netzseitigen Funkeinrichtung belegt wurden. Ebenso
ist es ausgeschlossen, dass innerhalb eines zweiten Zeitschlitzes
eine Kommunikation aufgrund einer zentral organisierten Belegung
von Funkressourcen durch die netzseitige Funkeinrichtung erfolgt.
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Neben
den ersten und den zweiten Zeitschlitzen können weitere Zeitschlitze in
den Zeitrahmen vorgesehen sein.
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In
Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Belegung von Funkressourcen
für eine
Kommunikation von Teilnehmerstationen in den zweiten Zeitschlitzen in
den zweiten Zeitschlitzen. Somit findet sowohl die Koordinierung
der Belegung von Funkressourcen als auch die nach erfolgreicher
Belegung stattfindende Kommunikation von Teilnehmerstationen in
den zweiten Zeitschlitzen statt. Eine selbstorganisierende Koordinierung
der Belegung von Funkressourcen innerhalb eines ersten Zeitschlitzes
ist somit ausgeschlossen. Vorzugsweise erfolgt eine Belegung von Funkressourcen
und die Kommunikation unter Verwendung dieser belegten Funkressourcen
in dem selben der zweiten Zeitschlitze. Es ist jedoch auch möglich, dass
in einem der zweiten Zeitschlitze eine Belegung von Funkressourcen
und in einem späteren
zweiten Zeitschlitz die Kommunikation unter Verwendung dieser Funkressourcen
stattfindet.
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Einer
Ausgestaltung der Erfindung gemäß erfolgt
die Kommunikation von Teilnehmerstationen in den zweiten Zeitschlitzen
ausschließlich
durch direkte Übertragung
von Informationen zwischen jeweils einer sendenden und einer empfangenden
Teilnehmerstation. Unter einer direkten Übertragung von Informationen
wird eine Übertragung
ohne Weiterleitung der Informa tionen zwischen Sender und Empfänger verstanden.
Die netzseitige Funkeinrichtung ist somit nicht bei der Übertragung
von Informationen beteiligt. Hierzu ist es nötig, dass sich der Empfänger innerhalb
des Funkabdeckungsbereiches des Senders befindet. Durch mehrere
aufeinanderfolgende direkte Übertragungen
zwischen jeweils zwei benachbarten Teilnehmerstationen können Informationen
zwischen einem Sender und einem nicht benachbarten Empfänger über einen
Pfad übertragen werden,
was einer Multi-Hop Datenübertragung
entspricht.
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Es
ist möglich,
dass sich zumindest ein Teil der zur Kommunikation in den ersten
und zweiten Zeitschlitzen verwendeten Übertragungsprotokolle voneinander
unterscheidet. Beispiele für Übertragungsprotokolle
sind die Protokolle, welche während der
Kommunikation von Teilnehmerstationen in den zellularen Funkkommunikationssystemen
gemäß GSM, UMTS,
TETRA oder in Adhoc-Modi gemäß IEEE 802.11,
HIPERLAN/1, Bluetooth oder HIPERLAN/2 verwendet werden.
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Mit
Vorteil erfolgt die Kommunikation von Teilnehmerstationen in den
ersten und in den zweiten Zeitschlitzen unter Verwendung des selben
Frequenzbandes oder der selben Frequenzbänder. In diesem Fall existieren
keine Funkfrequenzen, welche von den ersten Zeitschlitzen, aber
nicht von den zweiten Zeitschlitzen oder umgekehrt verwendet werden.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung signalisiert die netzseitige Funkeinrichtung
die zeitliche Lage von zumindest einem der zweiten Zeitschlitze. Diese
Signalisierung erfolgt vorzugsweise per Rundsenderuf (Broadcast)
an alle Teilnehmerstationen innerhalb des Funkabdeckungsbereiches
der mindestens einen netzseitigen Funkeinrichtung. Bei periodischer
Wiederkehr der zweiten Zeitschlitze ist es nicht nötig, dass
die zeitliche Lage eines jeden der zweiten Zeitschlitze signalisiert
wird. Bei unregelmäßiger Wiederkehr
der zweiten Zeitschlitze hingegen sollte jeder der zweiten Zeitschlitze
zuvor von der mindestens einen netzseitigen Funkeinrichtung angekündigt werden.
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Mit
Vorzug signalisiert die mindestens eine netzseitige Funkeinrichtung
in Bezug auf mindestens einen der zweiten Zeitschlitze mindestens
eine Beschränkung
der Belegbarkeit von Funkressourcen. In diesem Fall erfolgt zwar
eine dezentrale Belegung von Funkressourcen für eine Kommunikation in den zweiten
Zeitschlitzen, jedoch findet eine Beeinflussung dieser Belegung
durch eine zentrale Instanz statt. Eine Beschränkung kann zum Beispiel Teilnehmerstationen
betreffen, für
deren Kommunikation Funkressourcen belegbar sind, und/oder Qualitätsparameter
von Kommunikationen, für
welche Funkressourcen belegbar sind, und/oder mindestens eine Dauer,
für welche
Funkressourcen belegbar sind. Die Beschränkung kann hierbei positiv
formuliert werden durch eine Angabe von Teilnehmerstationen, welche
Funkressourcen belegen dürfen
bzw. eine Angabe von Qualitätsparametern,
welche für
die Kommunikationen eingehalten werden müssen. Aber auch eine entsprechende
negative Formulierung der selben Beschränkungen ist möglich. Durch
eine Beschränkung
der Dauer, für
welche Funkressourcen belegbar sind, kann eine faire Verteilung
der Funkressourcen zwischen den Teilnehmerstationen angestrebt werden.
Dies ist insbesondere bei Zugriffsverfahren, welche eine Reservierung
von Funkressourcen ermöglichen,
von Vorteil. Eine Beschränkung
der Dauer der Belegung von Funkressourcen kann z.B. mit einer Beschränkung von
Teilnehmerstationen kombiniert werden, so dass beispielsweise bestimmte
Teilnehmerstationen existieren, welche Funkressourcen nur für eine bestimmte Dauer
belegen dürfen,
während
andere Teilneh merstationen ohne zeitliche Begrenzung eine Belegung von
Funkressourcen vornehmen dürfen.
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Die
oben genannte Aufgabe hinsichtlich der netzseitigen Funkeinrichtung
wird durch eine netzseitige Funkeinrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 9 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße netzseitige
Funkeinrichtung eines Funkkommunikationssystems, in welchem die
Kommunikation in in Zeitschlitze unterteilten Zeitrahmen erfolgt,
weist Mittel zum Zuweisen von Funkressourcen an Teilnehmerstationen
für die Kommunikation
der jeweiligen Teilnehmerstationen in ersten Zeitschlitzen auf,
wobei die Kommunikation von Teilnehmerstationen in den ersten Zeitschlitzen ausschließlich durch
die Versendung von Informationen an die mindestens eine netzseitige
Funkeinrichtung und/oder durch den Empfang von Informationen von
der mindestens einen netzseitigen Funkeinrichtung erfolgt. Weiterhin
umfasst sie Mittel zum Signalisieren der zeitlichen Lage von zweiten
Zeitschlitzen, wobei die Belegung von Funkressourcen für eine Kommunikation
von Teilnehmerstationen in den zweiten Zeitschlitzen ausschließlich durch
Versendung von Nachrichten zwischen Teilnehmerstationen erfolgt.
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Die
konkrete Ausgestaltung der netzseitigen Funkeinrichtung kann von
der Art des Funkkommunikationssystems abhängen, zum Beispiel kann es
sich um eine Basisstation handeln. Die Entscheidung über die
vorzunehmende Zuweisung von Funkressourcen für die Kommunikation in den
ersten Zeitschlitzen kann eine andere, mit der netzseitigen Funkeinrichtung
verbundene Einrichtung treffen, wie zum Beispiel ein Base Station
Controller (BSC) für
ein GSM-Funkkommunikationssystem oder ein Radio Network Controller
(RNC) für
ein UMTS-Funkkommunikationssystem.
Auch die Festlegung der zeitlichen Lage der zweiten Zeitschlitze
kann sowohl durch die erfindungsgemäße netzseitige Funkeinrichtung,
als auch durch ande re mit der netzseitigen Funkeinrichtung verbundene
Einrichtungen des Funkkommunikationssystems erfolgen.
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Die
erfindungsgemäße netzseitige
Funkeinrichtung ist insbesondere geeignet zur Durchführung eines
oben beschriebenen Verfahrens, wobei dies auch für die Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
Verfahrens zutrifft.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
zeigen
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1:
einen Ausschnitt aus einem zellularen Funkkommunikationssystem,
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2:
eine erfindungsgemäße Aufteilung von
Zeitrahmen in Zeitschlitze,
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3:
eine erfindungsgemäße Basisstation.
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1 zeigt
eine Funkzelle eines zellularen Funkkommunikationssystems, welches
z.B. nach dem Standard GSM oder UMTS ausgebildet sein kann. Bestandteil
des Funkkommunikationssystems ist eine Basisstation BS, welche an
weitere netzseitige Einrichtungen NET, wie z.B. Einrichtungen zur Funkzugangskontrolle,
zur Kontrolle von Basisstationen und ein Kernnetz, angeschlossen
ist. Über
die weiteren netzseitigen Einrichtungen NET ist eine Verbindung
zu anderen Daten- und Kommunikationsnetzen möglich. Weitere Funkzellen des
flächendeckenden
Funkkommunikationssystems sind der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellt. In der Funkzelle, welche von der Basisstation BS versorgt
wird, befinden sich die Mobilstationen MS1, MS2 und MS3.
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Bei
dem Funkkommunikationssystem handelt es sich um ein synchrones Funkkommunikationssystem,
in welchem die Zeit in jeweils gleich lange Zeitrahmen (frames)
eingeteilt ist. Weiterhin erfolgt eine Unterteilung der Zeitrahmen
in eine jeweils gleiche Anzahl an Subrahmen (subframes). Zwei Subrahmen
SUBFRAME1 und SUBFRAME2 sind in 2 abgebildet,
wobei der Verlauf der Zeit nach rechts aufgetragen ist. Die Subrahmen
SUBFRAME1 und SUBFRAME2 werden in Zeitschlitze (time slots) unterteilt,
wobei in 2 die Zeitschlitze TS11, TS12, TS13
und TS21 Bestandteil des Subrahmens SUBFRAME1 und die Zeitschlitze
TS14, TS22, TS15 und TS16 Bestandteil des Subrahmens SUBFRAME2 sind.
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Die
Kommunikation innerhalb des Funkkommunikationssystems erfolgt unter
Verwendung eines Frequenzbandes, welches schematisch durch die vertikale
Ausdehnung der Subbänder
und Zeitschlitze angedeutet ist. Somit steht für jeden Zeitschlitz der gleiche
Umfang an Funkfrequenzressource zur Verfügung.
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Für eine Kommunikation
innerhalb der Zeitschlitze TS11, TS12 und TS13 weist die Basisstation den
Mobilstationen MS1, MS2 und MS3 Funkressourcen zu. Diese Funkressourcen
können
z.B. bei einem CDMA-Verfahren (CDMA: Code Division Multiple Access)
aus Codes und/oder bei einem SDMA-Verfahren (SDMA: Space Division
Multiple Access) aus Raumrichtungen bestehen. Zur Vereinfachung
wurde in 2 angenommen, dass pro Zeitschlitz
jeweils nur einer Mobilstation Funkressourcen zugewiesen werden.
So wird der Zeitschlitz TS11 der Mobilstation MS1, der Zeitschlitz
TS12 der Mobilstation MS2 und der Zeitschlitz TS13 der Mobilstation MS3
zugewiesen. Die Mobilstation MS1 kann dann den Zeitschlitz TS11
verwenden, Daten zu senden und zu empfangen. Ob Daten in Aufwärtsrichtung, d.h.
von einer Mobilstation zu einer Basisstation, oder in Abwärtsrichtung,
d.h. von einer Basisstation zu einer Mobilstation, gesendet werden
dürfen,
kann von der Basisstation festgelegt werden. Es handelt sich bei
den Zeitschlitzen TS11, TS12 und TS13 um Zeitschlitze eines ersten
Typs, für
welche eine zentrale Zuweisung der Funkressourcen durch die Basisstation
stattfindet.
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Bei
dem Zeitschlitz TS21 handelt es sich um einen Zeitschlitz eines
zweiten Typs. Für
eine Kommunikation von Teilnehmerstationen innerhalb dieses Typs
von Zeitschlitzen weist die Basisstation den Mobilstationen MS1,
MS2 und MS3 keine Funkressourcen zu. Vielmehr steht der Zeitschlitz
TS21 den Mobilstationen MS1, MS2 und MS3 zur Kommunikation gemäß einem
Adhoc- Modus ADHOC
zur Verfügung. Dies
bedeutet, dass die Mobilstationen MS1, MS2 und MS3 innerhalb des
Zeitschlitzes TS21 ein geeignetes Verfahren durchführen, um
Funkressourcen zur Kommunikation für sich zu belegen. Beispiele
für derartige
Verfahren sind der Austausch von Signalisierungsnachrichten RTS
(Ready To Send) und CTS (Clear To Send) gemäß dem Standard IEEE 802.11 oder
ein S-ALOHA oder ein R-ALOHA Verfahren.
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Die
Kommunikation der Mobilstationen innerhalb der Zeitschlitze des
zweiten Typs, welche für den
Adhoc-Modus allokiert wurden, erfolgt dann direkt, d.h. ohne Versendung
von Informationen an die Basisstation. Somit wird in den Zeitschlitzen
des zweiten Typs keine Kapazität
der Basisstation genutzt, diese ist weder bei der Belegung von Funkressourcen
noch bei der Kommunikation der Mobilstationen beteiligt. Die konkrete
Art der Nutzung der Zeitschlitze des zweiten Typs, wie z.B. die
zur Belegung von Funkressourcen und zur Kommunikation verwendeten
Protokolle, ist unabhängig
von den Regelungen, welche die anderen Zeitschlitze, welche nicht für den Adhoc-Modus
eingesetzt werden, betreffen.
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Der
reguläre
Betrieb des zellularen Systems, welcher u.a. innerhalb der Zeitschlitze
des ersten Typs abläuft,
wird von der Verwendung von Zeitschlitzen für den Adhoc-Modus nicht gestört, da der
Adhoc-Modus auf die zur Verfügung
gestellten Zeitschlitze des zweiten Typs beschränkt ist. Die Mobilstationen
des synchronen Funkkommunikationssystems halten die Grenzen von
Zeitschlitzen streng ein, so dass eine Ausdehnung des Adhoc-Modus
auf nicht für
den Adhoc-Modus zur Verfügung
stehende Zeitschlitze unterbleibt.
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Vor
Beginn des Zeitschlitzes TS21 signalisiert die Basisstation z.B.
auf einem Broadcast-Kontrollkanal die zeitliche Lage dieses Zeitschlitzes
des zweiten Typs. Hierzu genügt
z.B. die Angabe, dass der letzte Zeitschlitz des Subrahmens SUBFRAME1 für den Adhoc-Modus
ADHOC verwendet werden darf. Wird grundsätzlich oder zumindest für eine bestimmte
Anzahl aufeinanderfolgender Subrahmen der jeweils letzte Zeitschlitz
von der Basisstation für den
Adhoc-Modus ADHOC zur Verfügung
gestellt, so muss nicht für
jeden der Zeitschlitze des zweiten Typs eine Signalisierung zur
Ankündigung
des Adhoc-Modus ADHOC für
den jeweiligen Zeitschlitz erfolgen.
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Um
das Verfahren jedoch flexibel zu gestalten, ist es vorteilhaft,
wenn die Zeitschlitze des zweiten Typs nicht grundsätzlich eine
festgelegte Position innerhalb eines Subrahmens einnehmen. In 2 ist hierzu
der Fall gezeigt, dass innerhalb des Subrahmens SUBFRAME2 der zweite
Zeitschlitz TS22 von der Basisstation für den Adhoc-Modus ADHOC zur Verfügung gestellt
wird. Bei den anderen Zeitschlitzen TS14, TS15 und TS16 handelt
es sich um Zeitschlitze des ersten Typs. Zur Kommunikation hat die Basisstation
die Zeitschlitze TS14 und TS15 der Mobilstation MS1 und den Zeitschlitz
TS16 der Mobilstation MS2 zugewiesen.
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Nicht
nur die Lage der Zeitschlitze des zweiten Typs innerhalb der einzelnen
Subrahmen ist flexibel, sondern auch die Anzahl der Zeitschlitze
des ersten und des zweiten Typs pro Subrahmen. So ist es möglich, dass
in manchen Subrahmen kein Zeitschlitz für den Adhoc-Modus zur Verfügung gestellt wird,
während
die Basisstation in anderen Subrahmen mehrere Zeitschlitze des zweiten
Typs zur Verfügung
stellt. Diese dynamische Anpassung der Zeitschlitzzuteilung erlaubt
eine Lastanpassung zwischen zellularem und Adhoc-Betrieb.
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Dadurch,
dass die Zeitschlitzgrenzen von den Mobilstationen im Adhoc-Modus
streng eingehalten werden, und dass die Freigabe von Funkressourcen
in Form der Zeitschlitze des zweiten Typs notwendigerweise durch
die Basisstation erfolgt, kann eine Mindestgüte für den regulären Betrieb des zellularen
Funkkommunikationssystems garantiert werden. Wird zudem eine Mindestanzahl
an Zeitschlitzen für
den Adhoc-Modus festgelegt, ist zusätzlich eine Qualitätsgarantie
für den
selbstorganisierenden Modus möglich,
ohne dass hierzu in dem selbst organisierenden System eine Infrastruktur
oder zentrale Instanz existiert.
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Der
Unterschied zwischen den beiden Typen an Zeitschlitzen liegt nicht
in der Länge
oder der Position der Zeitschlitze innerhalb eines Subrahmens, sondern
in ihrer Verwendung für
Kommunikationen aufgrund eines zentral oder dezentral gesteuerten Zugriffs
auf Funkressourcen. Hierbei kann die Basisstation für jeden
Zeitschlitz entscheiden, ob es sich um einen Zeitschlitz des ersten
oder des zweiten Typs handeln soll.
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Es
ist jedoch auch möglich,
dass das zellulare Funkkommunikation über die Entscheidung darüber, ob
ein Zeitschlitz für
den Adhoc-Modus genutzt werden darf, hinaus Einfluss auf Vorgänge innerhalb von
Zeitschlitzen des zweiten Typs nimmt. So kann z.B. für eine zeitkritische
Kommunikation zwischen zwei Mobilstationen eine Belegung von Funkressesourcen
für die
jeweiligen Mobilstationen für
eine Kommunikation in einem Zeitschlitz des zweiten Typs durch das
zellulare System erleichtert werden. Dies kann dadurch realisiert
werden, dass ein Zeitschlitz des zweiten Typs nicht vollständig für einen
Adhoc-Modus aller Mobilstationen zur Verfügung gestellt wird. Vielmehr
kann eine Festlegung einer Auswahl von Mobilstationen erfolgen,
welche gemäß dem Adhoc-Modus
einen Zugriff auf Funkressourcen vornehmen dürfen. Entsprechendes gilt auch
für eine Allokierung
von Zeitschlitzen des zweiten Typs für bestimmte Diensteklassen
(QoS, Quality of Service), für
welche dann der Zugriff auf Funkressourcen der jeweiligen Zeitschlitze
des zweiten Typs möglich
ist. Ein Beispiel hierfür
ist das Absetzen von Notrufen (Emergency-Warnings). Hierbei dürfen die
Funkressourcen der jeweiligen Zeitschlitze des zweiten Typs zwar
von allen Mobilstationen genutzt werden, jedoch beschränkt auf
die bestimmten Diensteklassen. Es können somit Zeitschlitze des
zweiten Typs mit unterschiedlicher Priorität entsprechend den unterschiedlichen
Diensteklassen definiert werden, wobei die Vergabe der Prioritäten durch
die Basisstation geregelt wird.
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Während in 2 die
Subrahmen SUBFRAME1 und SUBFRAME2 vollständig in Zeitschlitze des ersten
und des zweiten Typs aufgeteilt wurden, ist es auch möglich, dass
Subrahmen neben diesen beiden Arten von Zeitschlitzen weitere Zeitschlitze,
welche z.B. zu Signalisierungszwecken genutzt werden können, enthalten.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren kann
eine Koexistenz eines zellularen und eines selbstorganisierenden
Funkkommunikationssystems bzw. ein zellulares Funkkommunikationssystem,
welches einen Adhoc-Modus ermöglicht,
realisiert werden. Dadurch kann das zur Verfügung stehende Frequenzband
effizient ausgenutzt werden. Durch eine dynamische Allokation von
Funkressourcen für
den Adhoc-Modus können
die Vorteile eines zellularen und eines Adhoc-Systems ausgenutzt
und die jeweiligen Nachteile kompensiert werden. So kann z.B. das
zellulare Netz seinen Betrieb unbeeinflusst von dem selbstorganisierenden
Netz weiterführen,
da im Rahmen des Adhoc-Modus keine Daten von den Einrichtungen des
zellularen Netzes gespeichert, weitergeleitet oder bearbeitet werden
müssen. Das
selbstorganisierende Netz hingegen kann das Vorhandensein der Zeit-
und Frequenzreferenz des zellularen Netzes nutzen, wodurch Synchronisierungsaufgaben
des selbstorganisierenden Netzes erheblich vereinfacht werden.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Basisstation
BS. Diese weist Mittel M1 zum Zuweisung von Funkressourcen an Mobilstationen
auf, wobei die Funkressourcen von den Mobilstationen für eine Kommunikation
in den Zeitschlitzen des ersten Typs verwendet werden. weiterer
Bestandteil der Basisstation BS sind die Mittel M2 zum Signalisieren
der zeitlichen Lage von zweiten Zeitschlitzen. Die Entscheidung
darüber,
welche Funkressourcen an welche Mobilstationen zur Kommunikation
in den ersten Zeitschlitzen vergeben werden, sowie die Entscheidung
darüber,
welche Zeitschlitze den Mobilstationen als Zeitschlitze des zweiten
Typs bekannt gegeben werden, kann je weils in der Basisstation oder
in einer mit der Basisstation verbundenen netzseitigen Einrichtung
stattfinden. Für
die Entscheidung über
die zeitliche Lage der Zeitschlitze des zweiten Typs eignen sich
z.B. die für
das Radio Resource Management zuständigen Einrichtungen wie der
Base Station Controller (BSC) eines GSM-Systems oder der Radio Network
Controller (RNC) eines UMTS-Systems.
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In
zellularen Funkkommunikationssystemen schließen sich die verschiedenen
Funkzellen direkt aneinander an. Um Interferenzen zwischen dem regulären zellularen
und dem Adhoc-Modus verschiedener Funkzellen zu verringern, ist
eine Synchronisation der Ressourcenaufteilung zwischen dem zellularen
und dem Adhoc-Modus über
Zellgrenzen hinweg sinnvoll. In synchronen Netzen, wie z.B. bei
UTRA TDD (UMTS Terestrial Radio Access Time Division Duplex) ist
dies implizit durch die Verwaltung der Funkressourcen durch den
Radio Network Controller gegeben.