DE19804185A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Austausch von Signalisierungsinformation zwischen Funkfeststationen in einem Mobilfunksystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austausch von Signalisierungsinformation zwischen Funkfest­ stationen in einem Mobilfunksystem.

In zellularen Mobilfunknetzen ist das Versorgungsgebiet in einzelne Funkzellen unterteilt, die funktechnisch durch je­ weils eine Basisstation versorgt werden. Die Teilnehmer in einer Funkzelle werden mittels Funkkanälen über die Basissta­ tion - und von dieser aus über Leitungen und Vermittlungs­ stellen (Mobile Switching Center MSC) mit einem anderen Teil­ nehmer - beispielsweise einem Festnetzteilnehmer - verbunden. Das Umbuchen - oder Handover - ist das Umschalten einer Kom­ munikationsverbindung - beispielsweise eines Gesprächs - auf einen anderen Funkweg. Wenn eine Mobilstation den Funkzellen­ bereich einer die Mobilstation bedienenden Basisstation ver­ läßt, übergibt die diese Mobilstation bedienende Basisstation die Mobilstation an eine andere - geeignetere - Basisstation. Das Handover ist somit durch die Periodizität des Systems be­ dingt und nimmt mit kleineren Funkzellengräßen an Bedeutung zu. Um die Teilnehmeranzahl zu erhöhen könnte die Funkzellen­ anzahl erhöht werden, wodurch das Handover nochmals an Bedeu­ tung gewinnen würde.

Bewegt sich der Teilnehmer somit innerhalb des Netzes kann der Wechsel der Funkzelle - d. h. ein Handover bzw. Umbuchen der Mobilstation - erforderlich werden, insbesondere wenn eine hohe Bitfehlerrate bzw. eine schlechte Übertragungsqua­ lität festgestellt wird, wenn ein niedriger Empfangspegel herrscht, wenn ein großer Abstand zur bedienenden Basissta­ tion besteht, wenn eine hohe Verkehrslast in der aktuellen Funkzelle herrscht oder, wenn sich die Fahrzeuggeschwindig­ keit ändert. Beispielsweise werden in hierarchischen Zellen sich schnell bewegende Mobilstationen oder Teilnehmer in die Makrozellenschicht übergeben.

Falls ein solcher Grund für einen Funkzellenwechsel festge­ stellt wird, so wird versucht, eine möglichst optimale Funk­ zelle für die weitere Versorgung der Mobilstation zu finden. Dies geschieht dadurch, daß das Teilnehmerendgerät - d. h. die Mobilstation (MS) - Pegelmessungen auf den Frequenzen des Broadcast Control Channel (BCCH) der benachbarten Basissta­ tionen durchführt. Die Lage dieser Frequenzen wird der Mobil­ station über Signalisierungskanäle der sie bedienenden Basis­ station von dieser mitgeteilt. Der gemessene Empfangspegel wird von der Mobilstation an die sie bedienende Basisstation geschickt, die diese auswertet und dann bei einer Handover- Entscheidung berücksichtigt.

Darüber hinaus können für die Handover-Entscheidung Größen wie beispielsweise die Auslastung und die Störsituation der benachbarten Funkzellen berücksichtigt werden. Diese Größen ändern sich dynamisch und werden von den einzelnen Basissta­ tionen an die die Mobilstation bedienende Basisstation wei­ tergegeben. Diese Informationen werden derzeit über Signali­ sierungskanäle auf den Leitungen, die die Basisstationen bzw. Basisstationssystemen verbinden, übertragen. Eine solche Pro­ zedur ist in den GSM-Standard definiert. Somit werden für diesen Informationsaustausch mehrere Netzelemente und Schnittstellen belastet. Darüber hinaus kann es vorkommen, daß die einzelnen Informationsprotokolle zwischen den Netz­ elementen für einen solchen Informationsaustausch nicht aus­ gelegt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austausch von Signalisierungsinfor­ mation zwischen Funkfeststationen in einem Mobilfunksystem anzugeben, bei dem der Informationsaustausch zwischen ver­ schiedenen Basisstationen effizienter erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Aus­ tausch von Signalisierungsinformation zwischen Funkfeststa­ tionen in einem Mobilfunksystem gelöst, bei dem beim Umbuchen einer Mobilstation, die einer bedienenden Basisstation zuge­ ordnet ist, zu einer weiteren Basisstation die Entscheidung zum Umbuchen auf der Basis von aktuellen Zustandsinformatio­ nen von weiteren Basisstationen über ihre Funkzellen getrof­ fen wird, wobei diese Zustandsinformationen über die Funkzel­ len der weiteren Basisstationen von der Mobilstation oder an­ deren Mobilstationen in der Funkzelle empfangen und an die bedienende Basisstation weitergegeben werden. Auf diese Weise wird das Umbuchen effizienter, da die involvierten Basissta­ tionen die Lastinformationen nicht mehr über Leitungen und mehrere andere Netzelemente, wie beispielsweise MSC, übertra­ gen müssen, da die Mobilstation bezüglich des Signalisie­ rungsaustausches quasi wie eine Relaisstation zwischen den einzelnen Basisstationen fungiert. Der Signalaustausch kann dann direkt von einer ersten Basisstation zu einer zweiten Basisstation via der Mobilstation erfolgen.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die Zustandsinformationen Informationen über Last und/oder Stör­ situation und/oder benutzte Frequenzen für Verkehrskanäle und/oder Empfangspegel enthalten. Auf diese Weise ist ge­ währleistet, daß die übertragene Zustandsinformation die In­ formation umfaßt, die bei der Wahl einer geeigneten neuen Ba­ sisstation für das Handover benötigt wird.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die Zustandsinformationen von der Mobilstation in einem bestimm­ ten Rhythmus dekodiert wird. Dadurch kann sichergestellt wer­ den, daß die Informationen in vorbestimmten Zyklen aktuali­ siert werden und auf diese Weise auch ein historischer Ver­ lauf der Zustandsinformation gewonnen werden kann. So kann für die Handover-Entscheidung eine nochmals ausführlichere und umfangreichere Information zu Grunde gelegt werden. Eine solche periodische Dekodierung kann analog zur heute üblichen Dekodierung der BS-Kennung BSIC erfolgen.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem die Zustandsinformationen von der Mobilstation an die bedienende Basisstation parallel mit anderen Signalisierungsaktionen transportiert werden und/oder kontinuierlich während der Ver­ bindung transportiert werden und/oder bei Aufforderung durch eine Basisstation, insbesondere durch die bedienende Basis­ station, transportiert werden. Beim Transport parallel mit anderen Signalisierungsaktionen, bevorzugt dem Gesprächsauf­ bau oder dem Location Update, können die Zustandsinformatio­ nen über bereits vorhandene Signalisierungskanäle transpor­ tiert werden. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, die Zustandsinformationen kontinuierlich - bevorzugt mit geringer Rate - während der Verbindung über den Slow Associated Con­ trol Channel (SACCH) zu transportieren. Darüber hinaus ist es bevorzugt, die Übermittlung der Zustandsinformation bei Auf­ forderung durch die Basisstation zu übermitteln. Dadurch kann von der Basisstation der erforderliche Informationsfluß ge­ steuert werden.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem für die Verbindung der Mobilstation und den Basisstationen ein Signalisierungskanal, insbesondere ein BCCH oder ein SACCH, verwendet wird. Dieser Signalisierungskanal ist bevorzugt hierfür eingerichtet. Es kann ebenfalls daran gedacht werden, den BCCH hierfür mit zu benutzen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird insbesondere durch eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebe­ nen Verfahrens gelöst, wobei in der Mobilstation eine Ein­ richtung zum Empfang von Zustandsinformationen über die Funk­ zellen der weiteren Basisstationen und zur Weitergabe an die bedienende Basisstation oder andere Basisstationen vorgesehen ist. Durch diese Einrichtung ist die Mobilstation in der Lage, das erfindungsgemäße Verfahren umzusetzen. Die Mobil­ station kann bevorzugt zum Austausch der Zustandsinformation zwischen den Basisstationen eingesetzt werden. Dadurch fällt das Lastinformationsaufkommen zwischen den einzelnen Basis­ stationen via den sie verbindenden Leitungen weg.

Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der in der Mobilstation eine Einrichtung zur Dekodierung, insbe­ sondere zur Dekodierung nach einem vorbestimmten Ereignismu­ ster, der empfangenen Zustandsinformation vorgesehen ist. Da­ durch kann mittels der Mobilstation vorbestimmt werden, wie die vorhandene Zustandsinformation verarbeitet wird, insbe­ sondere wie die Zustandsinformationen von der Mobilstation an die entsprechende Basisstation weitergegeben werden sollen. Ein solches Ereignismuster kann ein vorbestimmbares oder sich nach Anforderung änderndes Zeitintervall sein; es ist auch daran zu denken, daß ein Absinken unter einen vorbestimmbaren Empfangspegel die Dekodierung auslöst. Bevorzugt wird die De­ kodierung rhythmisch vorgenommen.

Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der in der Mobilstation eine Einrichtung zum Signalisierungsaus­ tausch zwischen Basisstationen vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Mobilstation wie eine Relaisstation zwischen den einzelnen Basisstationen eingesetzt werden. Zustandsin­ formation kann dann zwischen den Basisstationen via der Mo­ bilstation ausgetauscht werden, ohne daß Leitungen zwischen den Basisstationen für diese Lastinformation mitgenutzt wer­ den müßten.

Im folgenden sollen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von drei Funkzellen ei­ nes Mobilfunknetzes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Zusammenspiels zwi­ schen Basisstationen und einer Mobilstation bei einer Umbuchung der Mobilstation nach der Ausgangslage von Fig. 1.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von drei Funkzel­ len 10, 20, 30 eines Mobilfunknetzes 1. In den Funkzellen 10, 20, 30 sind entsprechende Basisstationen 12, 22, 32 darge­ stellt. In der Funkzelle 10 ist eine Mobilstation 14 darge­ stellt. Die Basisstation 12 ist die die Mobilstation 14 be­ dienende Basisstation.

Wenn sich die Mobilstation 14 nun entlang des eingezeichneten Pfeils aus dem Bereich der Funkzelle 10 heraus bewegt tritt eine Situation auf, die eine Handover-Entscheidung erfordert, da die Mobilstation 14 sich nun zu weit von der sie bedie­ nenden Basisstation 12 entfernt. In Frage kommt hier das Handover bzw. Umbuchen zu einer der Basisstationen 22 oder 32.

In Fig. 2 ist in drei Phasen (a, b und c) dargestellt, wie die Handover-Entscheidung in dem Ausgangsfall von Fig. 2 ge­ troffen wird.

Fig. 2a zeigt Phase a), in der die bedienende Basisstation 12 der Mobilstation 14 die Informationen über die Lage der Si­ gnalisierungskanäle der Basisstationen 22 und 32 sendet (Pfeil A'). Die Mobilstation 14 empfängt daraufhin von den Basisstationen 22, 32 aktuelle Information über den Zustand in den Funkzellen 20, 30 der benachbarten Basisstationen 22, 32 (Pfeile A'' und A'''). Diese Information wird bevorzugt auf den entsprechenden Signalisierungskanälen den Basissta­ tionen übermittelt und enthält Informationen über Last, Stör­ situation und benutzte Frequenzen für Verkehrskanäle in den entsprechenden Funkzellen 20, 30.

Fig. 2b zeigt Phase b), in der die Mobilstation 14 die er­ haltene Zustandsinformation der benachbarten Basisstationen 22, 32 an die sie bedienende Basisstation 12 übermittelt (Pfeil B). Eine solche Übermittlung wird bevorzugt nach einer Dekodierung der empfangenen Zustandsinformation durch die Mo­ bilstation 14 eingeleitet. Sie kann parallel mit Signalisie­ rungsaktionen, kontinuierlich oder nach Aufforderung durch die sie bedienende Basisstation 12 erfolgen.

In Fig. 2c ist Phase c) dargestellt, in der die Basisstation 12 aufgrund der übermittelten Zustandsinformationen eine Handover-Entscheidung zugunsten der Basisstation 32 getroffen hat. Die Basisstation 32 wird nun von der Basisstation 12 über den Handover unterrichtet und übernimmt die Versorgung für die Mobilstation 14.

Neben der Auswahl der Zielzelle bei einem Handover wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt auch bei einer dynami­ schen Kanal- oder Frequenzzuteilung eingesetzt. Aus der In­ formation über benutzte Kanäle bzw. Frequenzen in den benach­ barten Funkzellen kann eine Funkzelle bei einer anstehenden Zuteilung die optimalen Kanäle bzw. Frequenzen auswählen. Auch hierbei fungieren die in den Funkzellen vorhandenen Mo­ bilstationen bevorzugt als Relaisstation zwischen den Basis­ stationen.

Gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Er­ findung kann die Signalisierungslast pro Mobilstation dann gering gehalten werden, wenn sich viele Mobilstationen in ei­ ner Funkzelle aufhalten. Die entsprechende Signalisierung auf den Leitungen, die die einzelnen Netzelemente verbinden bzw. zwischen den einzelnen Basisstationen kann entfallen. Somit werden Schnittstellen, die für das eigentliche Funknetz nicht benötigt werden, von funknetzspezifischen Meldungen entla­ stet. Änderungen der Signalisierung zwischen den Basisstatio­ nen wirken sich dann nicht mehr auf die Vermittlungsstellen aus.

Auf diese Weise ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umbuchung einer Mobilstation in einem Mobilfunksystem bereit­ gestellt worden, mit dem eine effizientere Umbuchung einer Mobilstation ermöglicht wird. Darüber hinaus können auch dy­ namische Kanal- oder Frequenzzuteilungen vorgenommen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Mobilfunksystemen der zweiten und insbesondere der dritten Generation zum Einsatz kommen. Ein Mobilfunksystemen der dritten Generation ist z. B. UMTS, bei dem CDMA und TDMA-Übertragungsverfahren benutzt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Austausch von Signalisierungsinformation zwischen Funkfeststationen in einem Mobilfunksystem, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umbuchen einer Mobilstation (14), die einer bedie­ nenden Basisstation (12) zugeordnet ist, zu einer weiteren Basisstation (22) die Entscheidung zum Umbuchen auf der Basis von aktuellen Zustandsinformationen von weiteren Basisstatio­ nen (22, 32) über ihre Funkzellen (20, 30) getroffen wird, wobei diese Zustandsinformationen über die Funkzellen (20, 30) der weiteren Basisstationen (22, 32) von der Mobilstation (14) oder anderen Mobilstationen in der Funkzelle (10) emp­ fangen und an die bedienende Basisstation (12) weitergegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsinformationen Informationen über Last und/oder Störsituation und/oder benutzte Frequenzen für Ver­ kehrskanäle und/oder Empfangspegel enthalten.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsinformationen von der Mobilstation (14) in einem bestimmten Rhythmus dekodiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsinformationen von der Mobilstation (14) an die bedienende Basisstation (12) parallel mit anderen Si­ gnalisierungsaktionen transportiert werden und/oder kontinu­ ierlich während der Verbindung transportiert werden und/oder bei Aufforderung durch eine Basisstation, insbesondere durch die bedienende Basisstation (12), transportiert werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung der Mobilstation (14) und den Basis­ stationen ein Signalisierungskanal, insbesondere ein BCCH oder ein SACCH, verwendet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mobilstation (14) eine Einrichtung zum Empfang von Zustandsinformationen über die Funkzellen (20, 30) der weite­ ren Basisstationen (22, 32) und zur Weitergabe an die bedie­ nende Basisstation (12) oder andere Basisstationen vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mobilstation (14) eine Einrichtung zur Dekodie­ rung, insbesondere zur Dekodierung nach einem vorbestimmten Ereignismuster, der empfangenen Zustandsinformation vorge­ sehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mobilstation (14) eine Einrichtung zum Signali­ sierungsaustausch zwischen Basisstationen vorgesehen ist.