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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Pfades zwischen
einer ersten und einer zweiten Funkstation eines Funkkommunikationssystems,
sowie ein Verfahren zur Übertragung
von Nutzdaten über
einen Pfad zwischen einer ersten und einer zweiten Funkstation eines
Funkkommunikationssystems.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung eine Funkeinrichtung zur Unterstützung der
Ermittlung eines Pfades zwischen einer ersten und einer zweiten
Funkstation eines Funkkommunikationssystems und ein Computerprogrammprodukt
für eine
solche Funkeinrichtung.
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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 Station übertragen.
Bei den Stationen kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung des
Funkkommunikationssystems um verschiedenartige teilnehmerseitige
Funkstationen, 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 Mobile Telecommunications
System) mit einer Netzinfrastruktur bestehend z.B. aus Basisstationen,
Einrichtungen zur Kontrolle und Steuerung der Basisstationen und
weiteren netzseitigen Einrichtungen ausgebil det. Für das zellulare GSM-Mobilfunksystem
werden Frequenzen bei 900, 1800 und 1900 MHz genutzt. Die zellularen
Mobilfunkkommunikationssysteme übermitteln
im wesentlichen Sprache, Telefax und Kurzmitteilungen.
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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 Funkzugangspunkten (AP:
Access Point) der WLANs 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. Als lokale funkgestützte Netze
scheinen sich jedoch derzeit vor allem in den USA und Europa fast ausschließlich Produkte
auf Basis der IEEE 802.11-Familie durchzusetzen.
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Allgemein
wird für
WLANs der nicht lizenzierte Frequenzbereich um 2,4 GHz genutzt.
Datenübertragungsraten
liegen bei bis zu 11 Mbit/s. Künftige WLANs
können
im 5 GHz Bereich betrieben werden und Datenraten von über 50 Mbit/s
erreichen. Somit stehen den Teilnehmern der WLANs Datenraten zur Verfügung, die
erheblich höher
liegen als diejenigen, die von der dritten Mobilfunkgeneration (wie
z.B. UMTS) angeboten werden. Damit ist für die Übertragung von großen Datenmengen,
insbesondere in Verbindung mit Internetzugriffen der Zugriff auf WLANs
für hochbitratige
Verbindungen vorteilhaft.
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Über die
WLAN Funkzugangspunkte kann eine Anbindung an andere Kommunikationssysteme, so
z.B. an Breitband-Datennetze (BDN Broadband Data Networks) erfolgen.
Hierzu kommunizieren die Funkstationen des WLAN entweder direkt
mit dem Funkzugangspunkt oder bei weiter entfernten Funkstationen über andere
Funkstationen, welche die Informationen zwischen der Funkstation
und dem Funkzugangspunkt weiterleiten. In einem Adhoc-Modus eines Funkkommunikationssystems
können Funkstationen über einen
oder mehrere Sprünge (Hop,
Multihop) miteinander kommunizieren, ohne dass vermittelnde Einrichtungen
wie z.B. Basisstationen oder Funkzugangspunkte zwischengeschaltet werden.
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Beabsichtigt
eine Funkstation die Übertragung
von Daten an eine andere Funkstation in einem Adhoc-Modus oder an
einen Funkzugangspunkt, mit welchem sie aufgrund ihrer Entfernung
nicht direkt kommunizieren kann, so muss zuerst ein Pfad zwischen
der Funkstation und dem Empfänger
der Daten ermittelt werden. Insbesondere aufgrund der Mobilität von Funkstationen
bleibt ein ermittelter Pfad jedoch nicht auf unbegrenzte Zeit erhalten.
Nach dem Ausfall des einmal ermittelten Pfades muss dann ein Verfahren
zur Ermittlung eines neuen Pfades durchgeführt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung
eines effizienten Pfades zwischen zwei Funkstationen eines Funkkommunikationssystems
und eine zur Durchführung
des Verfahrens geeignete Funkeinrichtung, sowie ein Computerprogrammprodukt
für eine
solche Funkeinrichtung aufzuzeigen. Weiterhin soll ein Verfahren
zur Übertragung
von Nutzdaten über
einen solchen effizienten Pfad aufgezeigt werden.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens zur Ermittlung eines effizienten
Pfades 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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In
dem Verfahren wird ein Pfad zwischen einer ersten und einer zweiten
Funkstation eines Funkkommunikationssystems ermittelt, wobei das
Funkkommunikationssystems neben der ersten und der zweiten Funkstation
eine Mehrzahl weiterer Funkstationen umfasst. Der Pfad wird von
einer Funkeinrichtung auf Anfrage der ersten Funkstation bestimmt.
Er verläuft über eine oder
mehrere Gruppen der weiteren Funkstationen. Hierbei werden die Gruppe
oder die Gruppen von der Funkeinrichtung so bestimmt, dass mindestens
eine Gruppe aus mehr als einer Funkstation besteht. Weiterhin werden
die Gruppe oder die Gruppen so bestimmt, dass für jede Gruppe eine der folgenden
Alternativen zutrifft:
- – Jede Funkstation der Gruppe
kann direkt mit der ersten Funkstation kommunizieren und zu der Gruppe
existiert genau eine benachbarte Gruppe, wobei jede Funkstation
der Gruppe mit mindestens einer Funkstation der benachbarten Gruppe direkt
kommunizieren kann.
- – Zu
der Gruppe existieren genau zwei benachbarte Gruppen, wobei jede
Funkstation der Gruppe mit jeweils mindestens einer Funkstation
der zwei benachbarten Gruppen direkt kommunizieren kann.
- – Jede
Funkstation der Gruppe kann direkt mit der zweiten Funkstation kommunizieren
und zu der Gruppe existiert genau eine benachbarte Gruppe, wobei
jede Funkstation der Gruppe mit mindestens einer Funkstation der
benachbarten Gruppe direkt kommunizieren kann.
- – Jede
Funkstation der Gruppe kann direkt mit der ersten und mit der zweiten
Funkstation kommunizieren.
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Die
erste Funkstation stellt eine Anfrage zur Bestimmung eines Pfades
zu der zweiten Funkstation. Bei den Funkstationen kann es sich z.B.
um teilnehmerseitige Funkstationen oder um einen Funkzugangspunkt
eines WLAN handeln. Die Anfrage kann direkt von der ersten Funkstation
an die Funkeinrichtung gesendet werden, jedoch ist auch eine Weiterleitung
der Anfrage von der ersten Funkstation zu der Funkeinrichtung über andere
Funkstationen oder Einrichtungen möglich. Bei der Funkeinrichtung
kann es sich z.B. um eine Basisstation eines zellularen Mobilfunkkommunikationssystem
handeln. Aber auch andere Einrichtungen, welche per Funk mit den Funkstationen
des Funkkommunikationssystems kommunizieren und die oben beschriebene
Bestimmung des Pfades durchführen
können,
können
im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden.
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Der
von der Funkeinrichtung bestimmte Pfad verläuft über Gruppen von Funkstationen.
Hierbei liegt mindestens eine Gruppe vor, in der Regel wird der
Pfad jedoch über
mehrere Gruppen verlaufen. Liegen mehrere Gruppen vor, so sind diese
jeweils paarweise benachbart. Eine Funkstation ist benachbart zu
einer anderen Funkstation, wenn diese direkt, d.h. ohne Weiterleitung
von Informationen durch andere Funkstationen, miteinander kommunizieren können. Eine
benachbarte Gruppe zu einer anderen Gruppe zeichnet sich dadurch
aus, dass jede Funkstation der benachbarten Gruppen jeweils mit
mindestens einer Funkstation der anderen Gruppe direkt kommunizieren
kann. Eine Gruppe von Funkstationen ist benachbart zu der ersten
bzw. der zweiten Funkstation, wenn jede Funkstation der Gruppe mit der
ersten bzw. der zweiten Funkstation direkt kommunizieren kann. Aufgrund
der Bestimmung der Gruppe oder der Gruppen durch die Funkeinrichtung handelt
es sich bei jeder Gruppe in dem Fall, dass nur eine Gruppe vorhanden
ist, um eine Gruppe, die sowohl benachbart zu der ersten als auch
zu der zweiten Funkstation ist. Im Fall, dass zwei Gruppen vorliegen,
sind die beiden Gruppen gegenseitig benachbart, und eine Gruppe
ist benachbart zu der ersten Funkstation, während die andere Gruppe benachbart
zu der zweiten Funkstation ist. Im Fall, dass drei oder mehr Gruppen
vorliegen, existiert eine Gruppe, welche benachbart zu der ersten
Funkstation und zu einer anderen Gruppe ist, eine zweite Gruppe,
welche benachbart zu der zweiten Funkstation und einer anderen Gruppe
ist, und eine oder mehrere Gruppen in der Mitte, welche benachbart
zu jeweils zwei Gruppen sind.
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Besonders
vorteilhaft für
das Verfahren ist es, wenn die Gruppen so bestimmt werden, dass
die Funkstationen einer jeden Gruppe direkt mit jeder Funkstation
einer jeden benachbarten Gruppe direkt kommunizieren können.
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Eine
erfindungsgemäße Bestimmung
von Gruppen resultiert darin, dass Daten von der ersten Funkstation
zu der zweiten Funkstation über
die Gruppen übertragen
werden können,
wobei die Daten von der ersten Funkstation an eine erste Gruppe gesendet
werden, woraufhin die erste Weiterleitung der Daten durch die erste
Gruppe erfolgt, eine zweite Weiterleitung gegebenenfalls durch eine
zweite Gruppe, und so weiter.
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In
Weiterbildung der Erfindung übermittelt die
Funkeinrichtung der ersten Funkstation und mindestens einer Funkstation
aus jeder Gruppe mit Ausnahme der in Pfadrchtung von der ersten
zu der zweiten Funkstation letzten Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation
von mindestens einer benachbarten Funkstation aus der in Richtung
zur zweiten Funkstation jeweils benachbarten Gruppe. Mindestens
einer Funkstation aus der in Pfadrichtung von der ersten zu der
zweiten Funkstation letzten Gruppe wird Funkstations-Identifikationsinformation
der zweiten Funkstation übermittelt.
Die in Richtung von der ersten zu der zweiten Funkstation letzte
Gruppe ist zuständig
für die
Weiterleitung von Daten an die zweite Funkstation. Daher weist diese
letzte Gruppe keine benachbarte Funkstation auf Seiten der zweiten
Funkstation auf. Während
der oder den Funkstationen der anderen Gruppen Funkstations-Identifikationsinformation
von mindestens einer benachbarten Funkstation aus einer benachbarten
Gruppe auf Seiten der zweiten Funkstation übermittelt wird, wird mindestens
einer Funkstation aus der in Richtung der zweiten Funkstation letzten
Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation
der zweiten Funkstation übermittelt.
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In
Weiterbildung der Erfindung übermittelt die
Funkeinrichtung der ersten Funkstation und den Funkstationen aller
Gruppen mit Ausnahme der in Pfadrichtung von der ersten zu der zweiten
Funkstation letzten Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation von mindestens
einer benachbarten Funkstation aus der in Richtung zur zweiten Funkstation
jeweils benachbarten Gruppe. Jeder Funkstation der in Pfadrichtung
von der ersten zu der zweiten Funkstation letzten Gruppe wird Funkstations-Identifikationsinformation
der zweiten Funkstation übermittelt.
Die beschriebene Übermittlung
von Funkstations-Identifikationsinformation betrifft somit sowohl
die erste Funkstation, als auch jede Funkstation einer jeden Gruppe.
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Vorteilhafterweise übermittelt
die Funkeinrichtung den Funkstationen aller Gruppen und der ersten
Funkstation oder den Funkstationen aller Gruppen und der ersten
und der zweiten Funkstation Pfad-Identifikationsinformation des
bestimmten Pfades. Durch Bezugnahme auf die Pfad-Identifikationsinformation können die
Funkstationen der Gruppen erkennen, auf welchem Pfad die Daten von
der ersten zu der zweiten Funkstation weiterzuleiten sind.
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Einer
Ausgestaltung der Erfindung gemäß übermittelt
die Funkeinrichtung der ersten Funkstation und den Funkstationen
aller Gruppen mit Ausnahme der in Pfadrichtung von der ersten zu
der zweiten Funkstation letzten Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation
aller Funkstationen aus der in Richtung zur zweiten Funkstation
jeweils benachbarten Gruppe. Jeder Funkstation der in Pfadrichtung
von der ersten zu der zweiten Funkstation letzten Gruppe wird Funkstations-Identifikationsinformation
der zweiten Funkstation übermittelt.
Die Übermittlung von
Funkstations-Identifikationsinformation
bezieht sich hier somit auf alle Funkstationen der jeweils benachbarten
Gruppe.
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In
Weiterbildung der Erfindung übermittelt die
Funkeinrichtung der zweiten Funkstation und den Funkstationen aller
Gruppen mit Ausnahme der in Pfadrichtung von der zweiten zu der
ersten Funkstation letzten Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation aller Funkstationen
aus der in Richtung zur ersten Funkstation jeweils benachbarten
Gruppe. Weiterhin übermittelt
die Funkeinrichtung jeder Funkstation der in Pfadrichtung von der
zweiten zu der ersten Funkstation letzten Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation
der ersten Funkstation. Diese Informationsübertragung ist relevant für eine Datenübertragung
in Rückrichtung,
d.h. von der zweiten zu der ersten Funkstation. Den Funkstationen
der Gruppen wird daher Funkstations-Identifikationsinformation betreffend
alle Funkstationen einer auf Seiten der ersten Funkstation benachbarten Gruppe
gesendet. Da die in Richtung von der zweiten zu der ersten Funkstation
letzte Gruppe, d.h. diejenige Gruppe, welche zur ersten Funkstation
benachbart ist, keine benachbarte Gruppe auf Seiten der ersten Funkstation
aufweist, werden allen Funkstationen dieser letzten Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation
der ersten Funkstation übermittelt.
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Mit
Vorzug übermittelt
die Funkeinrichtung den Funkstationen derjenigen Gruppe oder Gruppen, welche
jeweils aus mindestens zwei Funkstationen bestehen, Funkstations-Identifikationsinformation
jeder Funkstation aus der jeweiligen Gruppe. Somit wird den Funkstationen
mitgeteilt, welche anderen Funkstationen sich in ihrer Gruppe befinden.
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In
Weiterbildung der Erfindung übermittelt die
Funkeinrichtung der ersten Funkstation und den Funkstationen aller
Gruppen mit Ausnahme der in Pfadrichtung von der ersten zu der zweiten
Funkstation letzten Gruppe Gruppen-Identifikationsinformation der in Richtung
zur zweiten Funkstation jeweils benachbarten Gruppe. Weiterhin übermittelt
die Funkeinrichtung jeder Funkstation der in Pfadrichtung von der
ersten zu der zweiten Funkstation letzten Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation
der zweiten Funkstation. Die Gruppen-Identifikationsinformation
kann dazu verwendet werden, anstelle einzelner Funkstationen alle
Funkstationen der jeweiligen Gruppe zu adressieren.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung übermittelt die Funkeinrichtung
der zweiten Funkstation und den Funkstationen aller Gruppen mit
Ausnahme der in Pfadrichtung von der zweiten zu der ersten Funkstation
letzten Gruppe Gruppen- Identifikationsinformation
der in Richtung zur ersten Funkstation jeweils benachbarten Gruppe
und jeder Funkstation der in Pfadrichtung von der zweiten zu der
ersten Funkstation letzten Gruppe Funkstations-Identifikationsinformation
der ersten Funkstation. Die Versendung der Gruppen-Identifikationsinformation
kann in diesem Fall für
eine Datenübertragung
von der zweiten zu der ersten Funkstation eingesetzt werden.
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Die
oben genannte Aufgabe hinsichtlich eines Verfahrens zur Übertragung
von Nutzdaten wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
10 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
dient zur Übertragung
von Nutzdaten über
einen Pfad zwischen einer ersten und einer zweiten Funkstation eines
Funkkommunikationssystems, wobei das Funkkommunikationssystem neben
der ersten und der zweiten Funkstation eine Mehrzahl weiterer Funkstationen
umfasst. Der Pfad verläuft über eine
oder mehrere Gruppen der weiteren Funkstationen. Jede Funkstation
einer jeden Gruppe kann direkt mit mindestens einer Funkstation
einer jeden benachbarten Gruppe kommunizieren. Die erste und die
zweite Funkstation können
jeweils direkt mit jeder Funkstation der ihr jeweils benachbarten
Gruppe kommunizieren. Mindestens eine Gruppe besteht aus mehr als einer
Funkstation. Die erste Funkstation versendet die Nutzdaten adressiert
an mindestens eine Funkstation der ihr in Richtung zur zweiten Funkstation benachbarten
Gruppe. Für
jede Gruppe leitet mindestens eine adressierte Funkstation im Falle
des Empfangs der Nutzdaten die Nutzdaten adressiert an mindesten
eine Funkstation aus der in Richtung zur zweiten Funkstation jeweils
benachbarten Gruppe oder adressiert an die zweite Funkstation weiter.
Die Nutzdaten werden bei der Übertragung
von der ersten zu der zweiten Funkstation mindestens einmal an mindestens
zwei Funkstationen adressiert versendet oder weitergeleitet.
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Die
Nutzdaten werden von der ersten zu der zweiten Funkstation über eine
oder mehrere Gruppen von Funkstationen übertragen, wobei für die Nachbarschaftsbeziehungen
zwischen den Gruppen und zwischen den Gruppen und der ersten und
der zweiten Funkstation die oben gemachten Ausführungen hinsichtlich des Verfahrens
zur Ermittlung eines Pfades gelten. Die Versendung der Nutzdaten
durch die erste Funkstation bzw. die Weiterleitung der Nutzdaten
durch Funkstationen der Gruppen erfolgt dadurch, dass diese an mindestens
eine Funkstation einer benachbarten Gruppe adressiert werden. Im
Fall derjenigen Gruppe, welche benachbart zu der zweiten Funkstation
ist, erfolgt eine Adressierung der Nutzdaten an die zweite Funkstation.
Eine einzelne Funkstation kann adressiert werden durch Verwendung
von Funkstations-Identifikationsinformation. Eine Adressierung aller
Funkstationen einer Gruppe kann erfolgen durch Verwendung von Gruppen-Identifikationsinformation
oder durch Verwendung von den jeweiligen Funkstations-Identifikationsinformationen
der einzelnen Funkstationen der jeweiligen Gruppe. Somit handelt
es sich bei dem eingesetzten Adressierungsverfahren nicht um einen
Broadcast, sondern um einen Unicast im Falle der Adressierung einer
Funkstation oder um einen Multicast bei Adressierung von mehreren
Funkstationen.
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In
Weiterbildung der Erfindung versendet die erste Funkstation die
Nutzdaten adressiert an jede Funkstation aus der ihr in Richtung
zur zweiten Funkstation benachbarten Gruppe. Für jede Gruppe leitet mindestens
eine adressierte Funkstation im Falle des Empfangs der Nutzdaten
diese adressiert an jede Funkstation aus der in Richtung zur zweiten
Funkstation jeweils benachbarten Gruppe oder adressiert an die zweite
Funkstation weiter. Eine Versendung bzw. Weiterleitung der Nutzdaten
erfolgt in diesem Fall also an jede Funkstation der nächsten Gruppe.
Dies impliziert, dass die die Nutzdaten wei terleitende Funkstation
einer jeden Gruppe benachbart zu al-len Funkstationen der in Richtung zur
zweiten Funkstation benachbarten Gruppe ist.
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Vorteilhafterweise
führen
für jede
Gruppe bei Vorliegen einer Mehrzahl von adressierten Funkstationen
der Gruppe die adressierten Funkstationen nach dem Empfang der Nutzdaten
ein Verfahren zur Ermittlung derjenigen Funkstation oder Funkstationen
durch, welche die Nutzdaten weiterleiten werden. Dieses Verfahren
kann darin resultieren, dass eine oder auch mehrere Funkstationen
die Nutzdaten weiterleiten.
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In
Ausgestaltung der Erfindung sendet für jede Gruppe eine die Nutzdaten
weiterleitende Funkstation oder eine andere Funkstation der Gruppe nach
dem Empfang der Nutzdaten eine Empfangsbestätigung an mindestens eine Funkstation,
von welcher die Nutzdaten empfangen wurden. Diese Empfangsbestätigung zeigt
der Funkstation, von welcher die Daten empfangen wurden, an, dass
die Übertragung über das
jeweilige Teilstück
des Pfades korrekt verlaufen ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung versendet die erste
Funkstation nach Ausbleiben einer Empfangsbestätigung nach der Versendung
der Nutzdaten diese erneut adressiert an mindestens eine von der
mindestens einen bei der vorhergehenden Versendung adressierten
Funkstation unterschiedliche Funkstationen derselben Gruppe wie
die mindestens eine bei der vorhergehenden Versendung adressierte
Funkstation oder adressiert an jede Funkstation derselben Gruppe
wie die mindestens eine bei der vorhergehenden Versendung adressierte
Funkstation. Entsprechendes gilt auch für die Weiterleitung der Nutzdaten
durch Funkstationen der Gruppen an eine oder mehrere Funkstationen
der nächsten
Gruppe. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Verfahren muss somit bei Ausbleiben einer Empfangsbestätigung nicht
ein neuer Pfad ermittelt werden, vielmehr können die Nutzdaten erneut adressiert
an alle Funkstationen der nächsten
Gruppe oder auch adressiert an zuvor nicht adressierte Funkstationen
der nächsten
Gruppe weitergeleitet oder versendet werden.
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Die
oben genannte Aufgabe hinsichtlich der Funkeinrichtung zur Unterstützung der
Ermittlung eines Pfades wird durch eine Funkeinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 15 gelöst.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung ist Gegenstand eines Unteranspruchs.
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Die
erfindungsgemäße Funkeinrichtung dient
zur Unterstützung
der Ermittlung eines Pfades zwischen einer ersten und einer zweiten
Funkstation eines Funkkommunikationssystems, wobei das Funkkommunikationssystem
neben der ersten und der zweiten Funkstation eine Mehrzahl weiterer Funkstationen
umfasst. Die Funkeinrichtung weist Mittel zum Speichern von Nachbarschaftsbeziehungen
zwischen Funkstationen des Funkkommunikationssystems und somit von
der Netzwerktopologie oder zumindest von Teilen der Netzwerktopologie auf,
weiterhin Mittel zum Empfangen und Auswerten einer Anfrage zur Bestimmung
des Pfades und Mittel zum Bestimmen des Pfades, wobei der Pfad über eine
oder mehrere Gruppen der weiteren Funkstationen verläuft. Weiterhin
umfasst die Funkeinrichtung Mittel zum Bestimmen der Gruppe oder
der Gruppen von Funkstationen derart, dass mindestens eine Gruppe
aus mehr als einer Funkstation besteht und dass für jede Gruppe
eine der folgenden Al-ternativen
zutrifft:
- – Jede
Funkstation der Gruppen kann direkt mit der ersten Funkstation kommunizieren
und zu der Gruppe existiert genau eine benachbarte Gruppe, wobei
jede Funkstation der Gruppe mit mindestens einer Funkstation der
benachbarten Gruppe direkt kommunizieren kann.
- – Zu
der Gruppe existieren genau zwei benachbarte Gruppen, wobei jede
Funkstation der Gruppe mit jeweils mindestens einer Funkstation
der zwei benachbarten Gruppen direkt kommunizieren kann.
- – Jede
Funkstation der Gruppen kann direkt mit der zweiten Funkstation
kommunizieren und zu der Gruppe existiert genau eine benachbarte Gruppe,
wobei jede Funkstation der Gruppe mit mindestens einer Funkstation
der benachbarten Gruppe direkt kommunizieren kann.
- – Jede
Funkstation der Gruppe kann direkt mit der ersten und mit der zweiten
Funkstation kommunizieren.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Funkeinrichtung weiterhin
Mittel zum Versenden von Funkstations-Identifikationsinformation von mindestens
einer Funkstation der in Richtung zur zweiten Funkstation jeweils
benachbarten Gruppe an die erste Funkstation und an mindestens eine
Funkstation aus jeder Gruppe mit Ausnahme der in Pfadrichtung von
der ersten zu der zweiten Funkstation letzten Gruppe, sowie Mittel
zum Versenden von Funkstations-Identifikationsinformation
der zweiten Funkstation an mindestens eine Funkstation aus der in Pfadrichtung
von der ersten zu der zweiten Funkstation letzten Gruppe.
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Die
erfindungsgemäße Funkeinrichtung dient
insbesondere zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und kann hierfür
weitere geeignete Mittel aufweisen.
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Die
oben genannte Aufgabe hinsichtlich eines Computerprogrammproduktes
für eine
Funkeinrichtung wird durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen
des Anspruchs 17 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt
für eine
Funkeinrichtung dient zum Bestimmen eines Pfades unter Einbeziehung
von Nachbarschaftsbeziehungen zwischen Funkstationen eines Funkkommunikationssystems,
wobei der Pfad zwischen einer ersten und einer zweiten Funkstation über eine
oder mehrere Gruppen von weiteren Funkstationen verläuft. Die
Bestimmung durch das Computerprogrammprodukt erfolgt derart, dass mindestens
eine Gruppe aus mehr als einer Funkstation besteht.
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Weiterhin
gilt aufgrund der Bestimmung für jede
Gruppe eine der folgenden vier Alternativen:
- – Jede Funkstation
der Gruppen kann direkt mit der ersten Funkstation kommunizieren
und zu der Gruppe existiert genau eine benachbarte Gruppe, wobei
jede Funkstation der Gruppe mit mindestens einer Funkstation der
benachbarten Gruppe direkt kommunizieren kann.
- – Zu
der Gruppe existieren genau zwei benachbarte Gruppen, wobei jede
Funkstation der Gruppe mit jeweils mindestens einer Funkstation
der zwei benachbarten Gruppen direkt kommunizieren kann.
- – Jede
Funkstation der Gruppen kann direkt mit der zweiten Funkstation
kommunizieren und zu der Gruppe existiert genau eine benachbarte Gruppe,
wobei jede Funkstation der Gruppe mit mindestens einer Funkstation
der benachbarten Gruppe direkt kommunizieren kann.
- – Jede
Funkstation der Gruppe kann direkt mit der ersten und mit der zweiten
Funkstation kommunizieren.
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Unter
einem Computerprogrammprodukt wird im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung neben dem eigentlichen Computerprogramm (mit seinem über das
normale physikalische Zusammenspiel zwischen Programm und Recheneinheit
hinausgehenden technischen Effekt) insbesondere ein Aufzeichnungsträger für das Computerprogramm, eine
Dateisammlung, eine konfigurierte Recheneinheit, aber auch beispielsweise
eine Speichervorrichtung oder ein Server, auf der bzw. dem zum Computerprogramm
gehörende
Dateien gespeichert sind, verstanden.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt
eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und kann hierzu weitere Funktionalitäten aufweisen.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
zeigen
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1:
ein Schema einer erfindungsgemäßen Pfadermittlung,
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2:
ein Schema einer Pfadermittlung gemäß dem Stand der Technik,
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3:
eine erfindungsgemäße Funkeinrichtung.
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2 zeigt
ein Funkkommunikationssystem, in welchem die Mobilstationen MN1,
MNA, MNB, MNC, MND, MNE, MNF, MNG, MNH, MNI und MN2 in einem Adhoc-Modus
direkt miteinander kommunizieren können. Bei dem Funkkommunikationssystem kann
es sich z.B. um ein WLAN handeln. Weiterhin zeigt 2 eine
Basisstation BS eines zellularen Mobilfunkkommunikationssystems,
wobei sich die Mobilstationen MN1, MNA, MNB, MNC, MND, MNE, MNF,
MNG, MNH, MNI und MN2 innerhalb der Funkzelle der Basisstation BS
befinden. Nicht in 2 gezeigt ist die Anbindung
der Basisstation BS an weitere netzseitige Einrichtungen bzw. an
ein Kernnetz.
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Im
folgenden wird davon ausgegangen, dass der Basisstation BS die aktuelle
Topologie des Netzwerkes der Mobilstationen, d.h. die Nachbarschaftsbeziehungen
zwischen den in 2 dargestellten Mobilstationen,
bekannt ist. Hierfür
können
verschiedene Algorithmen zur Ermittlung der Topologie zum Einsatz
kommen.
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Beabsichtigt
die Mobilstation MN1, Daten an die Mobilstation MN2 zu senden, so
wird hierzu die Weiterleitung der Daten durch andere Mobilstationen benötigt, da
es sich bei der Mobilstation MN2 nicht um eine benachbarte Mobilstation
zur Mobilstation MN1 handelt. Unter benachbarten Mobilstationen werden
Mobilstationen verstanden, welche direkt miteinander kommunizieren
können,
so dass Daten von der einen Mobilstation zu der anderen Mobilstation und
umgekehrt ohne eine Weiterleitung der Daten durch weitere Mobilstationen übertragen
werden können.
Benachbarte Mobilstationen befinden sich somit innerhalb des Funkabdeckungsbereiches
der jeweils anderen Mobilstation.
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Zur
Ermittlung eines Pfades zur Mobilstation MN2 sendet die Mobilstation
MN1 eine Anfrage an die Basisstation BS. Diese bestimmt gemäß dem Stand
der Technik aufgrund ihrer Kenntnis der Topologie einen Pfad, welcher
in 2 über
die Mobilstationen MNB, MNC, MNE, MNH verläuft. Über diesen Pfad können nun
Nutzdaten von der Mobilstation MN1 zur Mobilstation MN2 übertragen
werden. Bewegen sich eine oder mehrere der Mobilstationen MNB, MNC,
MNE, MNH fort, so kann eine Datenübertragung über den ermittelten Pfad nicht
mehr stattfinden. In diesem Fall muss ein neuer Pfad durch die Basisstation
BS bestimmt werden. Bei einer hohen Mobilität der Mobilstationen des Funkkommunikationssystems
muss somit häufig
ein Verfahren zur Ermittlung eines Pfades durchgeführt werden.
Dies führt
zu einer Verzögerung
der Datenübertragung zwischen
der Mobilstation MN1 und der Mobilstation MN2. Außerdem müssen knappe
Funkressourcen zur Versendung der für die Pfadermittlung benötigte Signalisierung
verwendet werden.
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Gemäß der Erfindung
teilt die Basisstation BS die Mobilstationen des Pfades in Gruppen
ein. In 1 hat die Basisstation BS die
Gruppen derart bestimmt, dass eine erste Gruppe G1 aus den Mobilstationen
MNA und MNB besteht, eine zweite Gruppe G2 aus der Mobilstation
MNC, eine dritte Gruppe G3 aus den Mobilstationen MND und MNE, und
eine vierte Gruppe G4 aus den Mobilstationen MNF, MNG, MNH und MNI.
Hierbei wurden die Gruppen so von der Basisstation BS bestimmt,
dass folgende in 2 durch Verbindungslinien dargestellte
Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Mobilstationen verschiedener
Gruppen gelten: die Mobilstationen MNA und MNB sind jeweils benachbart
zu der Mobilstation MN1 und der Mobilstation MNC. Die Mobilstation
MNC ist benachbart zu den Mobilstationen MNA, MNB, MND und MNE.
Die Mobilstation MND ist benachbart zu den Mobilstationen MNC, MNF,
MNG, MNH und MNI. Die Mobilstation MNE ist benachbart zu den Mobilstationen
MNC, MNF, MNG, MNH und MNI. Die Mobilstation MNF ist benachbart
zu den Mobilstationen MND, MNE und MN2. Die Mobilstation MNG ist
benachbart zu den Mobilstationen MND, MNE und MN2. Die Mobilstation
MNH ist benachbart zu den Mobilstationen MND, MNE und MN2. Die Mobilstation
MNI ist benachbart zu den Mobilstationen MND, MNE und MN2.
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Auf
Anfrage zur Ermittlung eines Pfades zwischen den Mobilstationen
MN1 und MN2 bestimmt die Basisstation BS somit Gruppen von Mobilstationen, über welche
Daten von der Mobilstation MN1 zu der Mobilstation MN2 übertragen
werden können. Benachbarte
Gruppen von Mobilstationen zeichnen sich dadurch aus, dass jede
Mobilstation einer Gruppe benachbart zu mindestens einer Mobilstation
der benachbarten Gruppe ist. Somit ist die erste Gruppe G1 benachbart
zur zweiten Gruppe G2, die zweite Gruppe G2 ist benachbart zur dritten
Gruppe G3, und die dritte Gruppe G3 ist benachbart zur vierten Gruppe
G4. In der zur Mobilstation MN1 benachbarten Gruppe G1 sind alle
Mobilstationen benachbart zur Mobilstation MN1, und ebenso sind
in der zur Mobilstation MN2 benachbarten Gruppe G4 alle Mobilstationen
benachbart zur Mobilstation MN2.
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Jede
Gruppe beinhaltet eine oder mehrere Mobilstationen. Die Anzahl der
Gruppen ist beliebig, auch das Bestimmen von nur einer Gruppe ist
möglich.
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Über einen
Pfad, welcher über
die Gruppen G1, G2, G3 und G4 verläuft, können Daten zwischen den Mobilstationen
MN1 und MN2 über
mehrere Sprünge übertragen
werden. Hierbei findet bei einer Datenübertragung von der Mobilstation
MN1 zur Mobilstation MN2 der erste Sprung zwischen der Mobilstation
MN1 und der ersten Gruppe G1, der zweite Sprung zwischen der zweiten
Gruppe G2 und der dritten Gruppe G3, der vierte Sprung zwischen
der dritten Gruppe G3 und der vierten Gruppe G4 und der fünfte Sprung
zwischen der vierten Gruppe G4 und der Mobilstation MN2 statt.
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Bevor
eine derartige Datenübertragung
möglich
ist, übermittelt
die Basisstation BS den Mobilstationen jedoch Informati onen über den
von ihr bestimmten Pfad. Hierzu wird der Mobilstation MN1 und den
Mobilstationen MNA, MNB, MNC, MND, MNE, MNF, MNG, MNH, MNI der Gruppen
eine Nummer des ermittelten Pfades als Pfad-Identifikationsinformation übermittelt.
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Um
Informationen von der Mobilstation MN1 über die Gruppen G1, G2, G3
und G4 an die Mobilstation MN2 übertragen
zu können,
muss der Mobilstation MN1 zumindest Identifikationsinformation einer
der Mobilstationen MNA und MNB der ersten Gruppe G1 übertragen
werden. Weiterhin muss zumindest einer Mobilstation aus jeder Gruppe
Identifikationsinformation von zumindest einer benachbarten Mobilstation
der zur Seiten der Mobilstation MN2 benachbarten Gruppe übermittelt
werden. Im Fall der der Mobilstation MN2 benachbarten Gruppe G4 muss
an zumindest eine Mobilstation dieser Gruppe Identifikationsinformation
der Mobilstation MN2 übermittelt
werden. Bei der Versendung von Identifikationsinformation von nur
einer Mobilstation einer Gruppe muss beachtet werden, dass die Mobilstationen, welchen
die Identifikationsinformation gesendet wird, jeweils gegenseitig
benachbart sind, so dass Information über diese Mobilstationen von
der Mobilstation MN1 zu der Mobilstation MN2 übertragen werden können.
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Von
Vorteil ist es, der Mobilstation MN1 Identifikationsinformation
aller Mobilstationen MNA und MNB der ihr benachbarten Gruppe G1
und allen Mobilstationen MNA, MNB, MNC, MND, MNE der Gruppen G1,
G2, G3 Identifikationsinformation aller Mobilstationen der auf Seiten
der Mobilstation MN2 benachbarten Gruppe, sowie den Mobilstationen
MNF, MNG, MNH, MNI der Gruppe G4 Identifikationsinformation der
Mobilstation MN2 zu senden. In diesem Fall wird z.B. der Mobilstation
MND Identifikationsinformation der Mobilstationen MNF, MNG, MNH
und MNI gesendet.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu der Identifikationsinformation einzelner Mobilstationen kann
auch eine Identifikationsinformation einer Gruppe an die jeweilige
benachbarte Gruppe ge sendet werden, so dass bei der Versendung oder
Weiterleitung von Daten an Stelle von einzelnen Mobilstationen alle
Mobilstationen der jeweiligen Gruppe adressiert werden können. So
würde der
Mobilstation MN1 Gruppenidentifikationsinformation der Gruppe G1
gesendet werden, den Mobilstationen MNA und MNB der Gruppe G1 Gruppenidentifikationsinformation
der Gruppe G2, der Mobilstation MNC der Gruppe G2 Gruppenidentifikationsinformation
der Gruppe G3, und den Mobilstationen MND und MNE der Gruppe G3
Gruppenidentifikationsinformation der Gruppe G4. Da die Gruppen
G4 keine benachbarte Gruppe auf Seiten der Mobilstation MN2 aufweist,
wird den Mobilstationen MNF, MNG, MNH und MNI Identifikationsinformation
der Mobilstation MN2 gesendet.
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Soll
der von der Basisstation BS bestimmte Pfad auch in der Richtung
von der Mobilstation MN2 zu der Mobilstation MN1 genutzt werden,
so kann die Basisstation BS die oben beschriebenen Informationen
auch in Bezug auf die benachbarten Mobilstationen und/oder Gruppen
zur Seite der Mobilstation MN1 versenden. Der Mobilstation MN2 wird
dann Gruppenidentifikationsinformation der Gruppe G4 und/oder Identifikationsinformation
einer oder mehrerer Mobilstationen MNF, MNG, MNH und MNI der Gruppe
G4 gesendet. Einer oder mehrerer der Mobilstationen MND und MNE
der Gruppe G3 wird Gruppenidentifikationsinformation der Gruppe
G2 und/oder Identifikationsinformation der Mobilstation MN2 von
der Basisstation BS übertragen.
Der Mobilstation MN2 der Gruppe G2 wird Gruppenidentifikationsinformation
der Gruppe G1 und/oder Identifikationsinformation einer oder mehrerer
Mobilstationen MNA und MNB der Gruppe G1 übertragen. Da die Gruppe G1
keine benachbarte Gruppe auf Seiten der Mobilstation MN1 aufweist,
wird einer oder mehrerer der Mobilstationen MNA und MNB der Gruppe
G1 Identifikationsinformation der Mobilstation MN1 übermittelt.
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Nachdem
wie beschrieben ein Pfad zwischen der Mobilstation MN1 und der Mobilstation MN2
ermittelt wurde, kann dieser zur Übertragung von Daten eingesetzt
werden. Sollen Daten von der Mobilstation MN1 zu der Mobilstation
MN2 übertragen
werden, sendet die Mobilstation MN1 die Daten adressiert an die
beiden Mobilstationen MNA und MNB der ihr benachbarten Gruppe G1.
Die Adressierung erfolgt unter Verwendung der von der Basisstation
BS übermittelten
Identifikationsinformation der beiden Mobilstationen MNA und MNB.
Alternativ oder zusätzlich
kann die Mobilstation MN1 die Daten auch unter Verwendung der Gruppenidentifikationsinformation
adressieren.
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Nachdem
die Mobilstationen MNA und MNB die Daten empfangen haben, ermitteln
sie, welche Mobilstation MNA und/oder MNB die Daten an die zweite
Gruppe G2 weiterleiten wird. Hierzu können verschiedene Medienzugriffsverfahren
verwendet werden, so z.B. das aus dem IEEE 802.11 Standard bekannte
MAC-Verfahren (MAC:
Medium Access Control), welches die Kontrollsignale RTS (Ready to Send)
und CTS (Clear to Send) verwendet.
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Eine
der beiden Mobilstationen MNA und MNB sendet eine Empfangsbestätigung der
Daten an die Mobilstation MN1 zurück. Vorteilhafterweise wird
die Empfangsbestätigung
von der die Daten weiterleitenden Mobilstation versendet. Es ist
jedoch auch möglich,
dass die Mobilstationen analog zur Ermittlung der Mobilstation,
welche die Daten weiterleitet, ein Verfahren zur Ermittlung derjenigen
Mobilstation, welche die Empfangsbestätigung sendet, durchführen. Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, dass die Mobilstation MN1 in der die Daten umfassenden Nachricht
eine der beiden Mobilstationen MNA oder MNB zu einer Versendung
der Empfangsbestätigung nach
korrektem Empfang der Daten auffordert.
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Eine
Weiterleitung der Daten ist durch mehrere Mobilstationen einer Gruppe
möglich.
Um Funkressourcen zu sparen, ist es jedoch sinnvoll, dass die Daten
von nur einer der Mobilstationen MNA oder MNB an die Mobilstation
MNC der zweiten Gruppe G2 weitergeleitet werden. Diese sendet eine Empfangsbestätigung an
diejenige Mobilstation, von welcher sie die Daten empfangen hat.
Im allgemeinen ist auch die Versendung einer Empfangsbestätigung an
mehrere oder alle Mobilstationen einer Gruppe möglich. Die Mobilstation MNC
leitet die Daten an die Mobilstationen MND und MNE der dritten Gruppe
G3 weiter.
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Die
Versendung oder Weiterleitung von Daten an eine Gruppe kann durch
die Adressierung aller Mobilstationen der Gruppe über individuelle
Identifikationsinformationen oder auch über die Gruppen-Identifikationsinformation
erfolgen, oder auch durch die Adressierung von nur einem Teil der
Mobilstationen der Gruppe, wobei der Teil sinnvollerweise nur Mobilstationen
enthält,
welche benachbart zu der die Daten versendenden oder weiterleitenden
Mobilstation sind. Die Entscheidung darüber, an wie viele Adressaten
die Daten versendet oder weitergeleitet werden, kann z.B. davon
abhängig
gemacht werden, wie stark die Auslastung der Funkressourcen innerhalb
des Funkkommunikationssystems ist.
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Nachdem
die Mobilstation MN2 die Daten empfangen hat, wird eine Empfangsbestätigung zurück an die
Mobilstation MN1 gesendet. Die Übertragung
der Empfangsbestätigung
erfolgt über
diejenigen Mobilstationen der Gruppen, über welche die Daten an die
Mobilstation MN2 weitergeleitet wurden.
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Empfängt eine
Mobilstation, welche die Daten versendet oder weitergeleitet hat,
keine Empfangsbestätigung,
so findet eine erneute Versendung oder Weiterleitung statt. Waren
bei der vorhergehenden Versendung oder Weiterleitung alle Mobilstationen
einer Gruppe adressiert, so erfolgt die neue Versendung oder Weiterleitung
wieder an alle Mobilstationen der Gruppe. Wurde zuvor eine der Mobilstationen
der Gruppe zur Versendung einer Empfangsbestätigung aufgefordert, so kann
nun eine andere Mobilstation hierzu aufgefordert werden. War bei
der vorhergehenden Versendung oder Weiterleitung nur ein Teil der
Mobilstationen der Gruppe adressiert, so können bei der erneuten Versendung
oder Weiterleitung hiervon unterschiedliche Mobilstationen oder auch
eine oder mehrere zusätzliche
zu den zuvor adressierten Mobilstationen adressiert werden.
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Sind
eine oder mehrere wiederholte Versendungen oder Weiterleitungen
der Daten durch eine Mobilstation nicht erfolgreich, so kann diese
Mobilstation eine Fehlermeldung an die Basisstation BS senden. Diese
kann dann die betreffende Mobilstation aus dem Pfad bzw. aus der
jeweiligen Gruppe des Pfades streichen und den davon betroffenen
Mobilstationen Informationen über
den derart geänderten Pfad übertragen.
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Eine
Datenübertragung
von der Mobilstation MN2 zu der Mobilstation MN1 kann auf analoge
Weise zu den obigen Ausführungen über die
Datenübertragung
von der Mobilstation MN1 zu der Mobilstation MN2 erfolgen.
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Das
beschriebene Verfahren ist auch zur Pfadermittlung für eine Multicast Übertragung
anwendbar. In diesem Fall bestimmt die Basisstation BS anstelle
eines Pfades zur Mobilstation MN2 eine Mehrzahl von Pfaden zu den
Mitgliedern der Multicast-Gruppe, wobei jeder Pfad über eine
oder mehrere Gruppen wie in 1 dargestellt
verläuft.
Die Übertragung
der Daten findet dann über
jeden Pfad wie oben beschrieben statt.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Basisstation
BS zur Unterstützung
der Ermittlung eines Pfades zwischen der ersten und der zweiten
Mobilstation. Diese weist Mittel M1 zum Speichern der Netzwerktopologie
auf, sowie Mittel M2 zum Empfangen und Auswerten einer Anfrage zur
Pfadbestimmung und Mittel M3 zum Bestimmen des Pfades durch Bildung
von Gruppen von Mobilstationen. Die Mittel M4 ermöglichen
eine derartige Bestimmung der Gruppen, dass mindestens eine Gruppe
aus mindestens zwei Mobilstationen besteht und dass jede Gruppe
entweder benachbart zur ersten oder zur zweiten Mobilstation und
zu einer anderen Gruppe, oder zur ersten und zur zweiten Mobilstation,
oder zu zwei Gruppen von Mobilstationen ist. Die Mittel M5 dienen
der Versendung von Identifikationsinformati on von einer oder mehrerer
Mobilstationen der in Richtung zur zweiten Mobilstation benachbarten Gruppe
an die erste Mobilstation und an eine oder mehrere Mobilstationen
der Gruppen mit Ausnahme derjenigen Gruppe, welche benachbart zur
zweiten Mobilstation ist. Durch die Mittel M6 versendet die Basisstation
BS Identifikationsinformation der zweiten Mobilstation an mindestens
eine Mobilstation aus der der zweiten Mobilstation benachbarten
Gruppe.