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Diese Erfindung bezieht sich auf eine Basisstation für ein zellulares Kommunikationssystem und insbesondere auf ein Verfahren zur Vermeidung von Problemen bei der Anmeldung innerhalb dieses Kommunikationssystems.
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HINTERGRUND
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In letzter Zeit wurde die Nutzung von Femtocell-Basisstationen innerhalb zellularer Kommunikationsnetzwerke vorgeschlagen. Solche Femtocell-Basisstationen können normalerweise von dem Kunden zur Nutzung am Arbeitsplatz oder zu Hause erworben werden, wo sie via dem Internet an ein Kernnetzwerk angeschlossen werden können. Anschließend dienen die Femtocell-Basisstationen als reguläre Basisstationen innerhalb des zellularen Netzwerkes und bieten Dienstleistungen/Netz für Mobiltelefone (UEs) innerhalb dieses Arbeitsplatzes oder dieser privaten Adresse.
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Femtocells haben üblicherweise eine begrenzte Anzahl zugeteilter (im Voraus genehmigter) Nutzer, für die sie Dienstleistungen auf individueller Basis erbringen. Local Access Control-Verfahren innerhalb der Femtocell beschränken den Service auf lediglich diejenigen Nutzer, die für diese Femtocell genehmigt/autorisiert sind.
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Mobiltelefone (diese werden im Folgenden als UEs bezeichnet) sind, auf Grundlage von PLMN-Codes, in der Lage zu erkennen, ob sie zu bestimmten Zellen Zugang haben (von ihrem privaten PLMN oder einer anderen/genehmigten PLMN aus).
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UEs sind jedoch in Bezug auf (einen) erlaubte(-n) PLMN-Code(-s) normalerweise nicht in der Lage, zu erkennen, welche Femtocells ihnen Dienstleistungen/Netz zur Verfügung stellt oder nicht.
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Daher werden UEs üblicherweise versuchen, sich auf dem Netz jedweder anderen geeigneten Femtocell anzumelden.
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Die „Home”-Femtocell(-s) (welche als eine oder mehrere Zelle(-n), für welche diese UE zum Netz zugelassen ist definiert wird) werden die Anmeldung genehmigen und eine Verbindung zum Netz zur Verfügung stellen.
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Jede „anderen”-Femtocell(-s) (welche als eine oder mehrere Zelle(-n), für welche diese UE zum Netz zugelassen ist definiert wird) wird den Anmeldungsversuch jedoch ablehnen.
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Diese beschränkte Anzahl genehmigter Nutzer führt zu vielerlei Problemen, die in Bezug auf herkömmliche Basisstationen innerhalb des zellularen Netzwerkes normalerweise nicht anzutreffen sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die hier vorliegende Erfindung beinhaltet eine Basisstation, die es einer Benutzervorrichtung ermöglicht, sich mit einem Kommunikationsnetz zu verbinden, wobei die Basisstation einen Anmeldeantrag von einem Teilnehmergerät, welches auf dieser Basisstation nicht genehmigt ist, empfängt; und wobei die Basisstation Folgendes kann:
Überwachen weiterer Anmeldeanträge von besagtem Teilnehmergerät;
Erstellen einer erstmaligen Aufzählung der Gesamtzahl von Anmeldeanträgen besagten Teilnehmergerätes;
Vergleichen der erstmaligen Zählung mit einem ersten Schwellenwert; und
Übermitteln einer aus einer Mehrzahl von ablehnenden Mitteilungen an ein besagtes Teilnehmergeräten, wobei die Wahl der ablehnenden Mitteilung davon abhängt, ob die erste Zählung innerhalb eines ersten konfigurierbaren Beobachtungszeitraumes den besagten Schwellenwert überschreitet.
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Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die erfasste Anzahl von Anmeldeanträgen dazu genutzt werden kann, um einen Mechanismus zu erkennen, mit dem weitere Anmeldeanträge auf eine Art und Weise abgelehnt werden können, die negative Auswirkungen auf das Teilnehmergerät und auf das Netzwerk vermindert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um noch deutlicher aufzuzeigen wie diese umgesetzt werden kann, wird im Folgenden durch Zuhilfenahme von Beispielen auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
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zeigt ein Blockdiagramm, welches einen Teil eines wireless-Mobilfunknetzwerkes im Zusammenhang mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
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erläutert einen Aspekt des Systems im Rahmen dieser Erfindung.
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erläutert einen weiteren Aspekt des Systems im Rahmen dieser Erfindung.
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DETALLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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illustriert einen Teil eines Wireless-Mobilfunknetzwerkes im Zusammenhang mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Im einzelnen zeigt ein Kernnetzwerk (core network – CN) 10 und ein Radionetzwerk (RN) 12 eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes.
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Diese sind allgemein gesagt herkömmlich und werden hier nur insoweit illustriert und beschrieben, wie es für die Gewinnung eines Verständnisses der hier vorliegenden Erfindung notwendig ist.
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Demnach hat das Kernnetzwerk 10 Verbindungen zu dem öffentlichen Telefonnetz (Public Switched Telephone Network – PSTN) (nicht abgebildet) und auch zu einem Paketdatennetzwerk, wie zum Beispiel dem Internet 14.
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Das Radionetzwerk 12 kann zum Beispiel ein GSM Radionetzwerk und/oder ein UMTS Radionetzwerk umfassen, welche dann im Allgemeinen herkömmlicher Natur sind.
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An das Radionetzwerk 12 sind, so wie in dargestellt, eine Reihe von Basisstationen (BS), 16a, 16b, 16c, angeschlossen.
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Jeder in dieser Materie bewanderten Person ist bewusst, dass an ein typisches Radionetzwerk 12 viele solche Basisstationen angeschlossen sind.
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Diese Basisstationen decken bestimmte geografische Gebiete oder Zellen ab, so dass Netzwerkteilnehmern entsprechende Dienstleistungen angeboten werden können.
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Oft findet sich eine Gruppe von Basisstationen, die zusammen ein gesamtes Versorgungsgebiet abdecken; andere Basisstationen hingegen sind dazu da, um innerhalb eines Versorgungsgebietes zusätzlich kleinere Gebiete abzudecken, insbesondere kleinerer Gebiete, bei denen mit einem erhöhten Bedarf gerechnet wird. Die Zellen, die von den Basisstationen der ersten Gruppe versorgt werden, bezeichnet man als Makrozellen, wohingegen die kleineren, von den zusätzlichen Basisstationen versorgten Gebiete als Femtocells bezeichnet werden.
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stellt außerdem eine zusätzliche Basisstation 18 dar, die dazu verwendet werden kann, ein sehr kleines Gebiet wie z. B. ein einzelnes Eigenheim oder ein Bürogebäude abzudecken. Diese wird als Femtocell-Basisstation (FBS) bezeichnet. Die Femtocell-Basisstation 18 wird dem Kunden zum Kauf von einem Einzelhändler angeboten und kann, nach deren Erwerb, über das Internet 14 mittels der bestehenden Broadband-Internetverbindung des Kunden 20 an das Kernnetzwerk 10 des Mobilfunknetzwerkbetreibers angeschlossen werden. Demnach kann der Nutzer eines konventionellen Mobiltelefons 22 durch die Femtocell-Basisstation 18 auf die gleiche Weise, wie jedes andere Mobiltelefon dies durch eine der Basisstationen innerhalb des Netzwerkes eines Mobilfunknetzwerkbetreibers könnte, wie z. B. den Basisstationen 16a, 16b und 16c, eine Verbindung zu einem anderen Mobiltelefon herstellen.
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Das Kernnetzwerk 10 beinhaltet, so wie in dargestellt, ein Verwaltungssystem (management system – MS) 11, welches speziell zur Verwaltung der Femtocell-Basisstation 18 und den anderen sich innerhalb des Netzwerkes befindlichen Femtocell-Basisstationen zur Verfügung gestellt wird.
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Wie bereits oben ausgeführt, decken die Makrozellen-Basisstationen das gesamte Versorgungsgebiet einschließlich den Standort der Femtocell-Basisstation 18 und den Standort des Mobiltelefons 22 ab, während sie sich selbst innerhalb des Versorgungsgebietes der Femtocell-Basisstation 18 befinden.
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Sind die Femtocell-Basisstationen Bestandteil eines UMTS-Netzwerkes, so hat eine angerufene Femtocell eine Reihe von innerhalb der 3GPP Standard definierten Möglichkeiten (z. B. die Anwendung verschiedener „Ablehnungsgrunde” wie sie ungenehmigte UEs ablehnen kann.
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Abhängig von der Art der Mitteilung der Ablehnung können die folgenden beiden unerwünschten Folgen einer Ablehnung auftreten:
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„Registration Reject Loop”:
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Dies bezeichnet die Folge, die eintritt wenn ein abgelehntes UE für einen vorgegebenen Zeitraum zurück weicht und dann erneut einen Anmeldeversuch unternimmt.
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Da die angerufene Zelle diesen Anmeldeantrag erneut ablehnen wird (sofern sie eine ähnliche/gleiche Mitteilung einer Ablehnung macht), kann es sein, dass das UE einen kontinuierlichen Zyklus oder „Ablehnungs-Loop” beginnt (Anmeldeantrag > Ablehnung > Antrag > Ablehnung ... etc).
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Solch ein Zyklus wird im UE einen unerwünschten Batterieverbrauch bewirken.
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Ein Rejection Loop wird außerdem in der Femtocell-Basisstation eine unerwünschte Ansammlung von Ladesignalen [signal load] bewirken, welche für genehmigte Nutzer vorgesehene Ressourcen aufbraucht.
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Dies kann wiederum zu erhöhten Wartezeiten, verminderter Kapazität und einer Einschränkung der Leistungsfähigkeit führen.
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„Home Lock-out”:
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Um weitere erfolglose Anmeldungsversuche im Sinne des oben beschriebenen Rejection Loops zu verhindern, kann eine Basisstation einen anschließenden Zugriff eines UE auf die Femtocell blockieren, in dem sie den Location Area Code (LAC) dieser Femtocell in eine „Forbidden”[unzulässig, verboten]-Liste für dieses UE einträgt.
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Der Zugriff des UE auf jede andere Femtocell mit dem gleichen LAC ist dann gesperrt.
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Dies kann zu einer unerwünschten „Lock-Out”-Situation bei der(den) Home-Femtocell(-en) führen, wenn diese den gleichen LAC haben, der soeben gesperrt wurde.
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Wenn die UEs zu der (den) Home-Zelle(-n) zurück roamen, würden die UEs noch nicht einmal versuchen, Zugang zum Netz anzufordern.
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Die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Home-Lock Outs ist umgekehrt proportional zu der Menge der unterschiedlichen LAC-Codes, die innerhalb eines Femtocell-Netzwerkes genutzt werden.
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Obschon eine große Anzahl von LACs, z. B. ein LAC-Code für jede Femtocell, ideal wäre, so ist dies jedoch nicht möglich, weil:
- a) Die maximale Anzahl von LACs gemäß der 3GPP Standards begrenzt ist (ungefähr 65.000 Werte [values]); und
- b) Der Netzwerkbetreiber unter Umständen Präferenzen/Einschränkungen innerhalb seines Kernnetzwerkes beachten muss, welche diese Zahl weiter erheblich einschränken (z. B. auf lediglich ein paar tausend Werte [values]).
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Reject Loops und Home-Lock Outs zu verringern.
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Wie oben schon gesagt ist die Anzahl der für eine jeweilige Femtocell verfügbaren LACs begrenzt.
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Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist die Zuteilung von LACs zu Femtocell-Basisstationen geeignet, das Problem der Home-Lock Outs zu minimieren.
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Beim Hochfahren sucht sich jede Femtocell ihren LAC aus einer bestimmten Anzahl von LACs aus.
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Die Zuteilung einer relativ großen Anzahl von LACs aus der ein LAC-Wert gewählt werden kann minimiert die Wahrscheinlichkeit eines Home-Lock Outs, da eine Wiederverwendung von LACs selten sein wird.
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Die Zuteilung einer kleinen Anzahl von LACs erhöht die Wahrscheinlichkeit eines Home-Lock Outs, da eine Wiederverwendung von LACs häufig vorkommen wird.
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Die Anzahl der einer Femtocell-Basisstation zugeteilten LACs kann variieren, was von einer Reihe von Faktoren abhängt.
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Innerhalb des Verwaltungssystems 11 werden die verfügbaren LACs in Gruppen unterteilt, und jede Femtocell-Basisstation wählt dann ihren eigenen LAC aus der passenden Gruppe aus.
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Jede Femtocell-Basisstation kann dann z. B. willkürlich einen LAC aus der passenden Gruppe auswählen, kann jedoch den ausgewählten LAC auch nur dann weiterhin nutzen, wenn keine andere nahe gelegenen Femtocell-Basisstation den gleichen LAC verwendet.
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Die Femtocell-Basisstation kann die LACs benachbarter Basisstationen ermitteln, entweder in dem sie die Signale dieser Basisstationen entweder direkt erkennt oder aber durch Kommunikation mit dem Verwaltungssystem 11.
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Um diese vorgenannte Technik zu ermöglichen informiert die Femtocell-Basisstation das Verwaltungssystem 11 von dem gewählten Wert, sobald sie ihren LAC ausgewählt hat.
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Benachbarte Femtocell-Basisstationen haben typischerweise verschiedene LACs, damit das roamende UE erkennen kann, wenn es in das Versorgungsgebiet einer anderen Femtocell eintritt.
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Jede Femtocell-Basisstation kann ihrer vorgesehenen Nutzung oder ihrem Einsatzszenario entsprechend kategorisiert werden.
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Eine Basisstation der „Home”-Kategorie kann z. B. weniger genehmigte UEs bedienen und bedarf daher einer geringeren Energieversorgung als eine Basisstation der „Business”-Kategorie.
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Des weiteren sind Basisstationen der „Public Access”-Kategorie [d. h. öffentlich zugängliche] zur Nutzung durch jede sich in der Nähe befindliche UE gedacht und verfügt daher nicht über eine Liste genehmigter Nutzer.
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Eine Basisstation kann auch der „Troublespot”-Kategorie angehören, wenn es zu wiederholten erfolglosen Anmeldeversuchen nicht genehmigter Nutzer kommt (mehr Einzelheiten über diese Kategorie finden sich weiter unten).
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Eine in diesem Bereich bewanderte Person könnte sich viele weitere Kategorien ausdenken.
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Die verschiedenen Kategorien zu definieren ist im wesentlichen die Aufgabe des Designers des individuellen Systems und die hier vorgestellte Liste von Kategorien ist nicht als eine erschöpfende Aufzählung gedacht und soll keinesfalls die Reichweite der Erfindung einschränken.
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Im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung könnten die Public Access-Femtocell-Basisstationen z. B. einer geringeren Anzahl von verfügbaren LACs zugeordnet werden.
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Eine Public Access-Femtocell-Basisstation ist dazu gedacht, von jedem UE genutzt werden zu können und wird daher kein UE ablehnen, in dem es dessen LAC auf die Forbidden-Liste setzt (oder sie lehnt in der Tat gar keine UEs ab).
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Daher treten die Probleme Reject Loop und Home-Lock-Out bei Public Access-Femtocell-Basisstationen normalerweise nicht auf.
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Das Netzwerk von Femtocell-Basisstationen kann so gestaltet werden, dass es mehr Business-Basisstationen als private (Home) Basisstationen umfasst.
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Im Rahmen dieses Szenarios wird der Home-Basisstation eine geringere Anzahl von LACs zur Auswahl zugeteilt, um die beschränkte Anzahl der verfügbaren LACs aktiv zu verwalten.
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„Troublespot” Femtocell-Basisstationen können eine größere Anzahl von LACs zugeteilt bekommen, da diese Basisstationen es wahrscheinlich ablehnen wird, den UEs Zugriff auf ihren LAC zu nehmen und dabei potentiell einen Lock-Out verursachen wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird jeder Basisstation der „Troublespot”-Kategorie aus einer Reihe von hierfür bestimmten LACs ein individueller LAC zugeordnet, so dass es nicht zu einem Lock-Out kommen kann.
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Wenn eine Basisstation in dieser Kategorie einen bestimmten LAC auswählt, dann muss das Verwaltungssystem 11 überprüfen, ob nicht andere Basisstation bereits den gleichen LAC ausgewählt hat.
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Des weiteren kann jede Femtocell-Basisstation die sie umgebende HF-Umgebung kontrollieren und so erkennen, ob dort benachbarte Makrozellen-Basisstation vorhanden sind.
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Wenn zum Beispiel von mindestens einer Makrozellen-Basisstation ein adäquater Signalpegel- oder „Makro-Signal”- ausgeht, so werden die Probleme im Rahmen der Anmeldung, d. h. Reject Loop und Home-Lock weniger häufig auftreten: ein UE, das von einer Femtocell-Basisstation abgelehnt wird, könnte so eine höhere Aussicht auf Erfolg haben, wenn sich bei benachbarten Makrozellen-Basisstationen anmeldet und es wird daher wahrscheinlich nicht mehrmals versuchen, sich bei der Femtocell anzumelden.
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Wenn umgekehrt das Makrosignal schwach ist kann es eher zu Reject Loops kommen, da das UE weniger Auswahlmöglichkeiten hat wenn es versucht, auf das Netzwerk zuzugreifen.
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Daher kann im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung die Femtocell-Basisstation ihren LAC auch aus einer Gruppe von LACs auswählen, wobei die Wahl der Gruppe auf den sie umgebenden Makrosignalen beruht.
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Eine relativ geringe Anzahl von LACs kann solchen Basisstationen zugeordnet werden, die ein adäquates Makrosignal erkennen können, da in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Reject Loops (und damit auch Home-Lock Outs) gering ist.
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Femtocell-Basisstationen, die lediglich ein schwaches Makrosignal oder überhaupt kein Makrosignal erkennen, kann eine größere Anzahl von LACs zugeordnet werden, da die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Reject Loops (und damit auch von Home-Lock Outs) in diesem Fall hoch ist.
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Des weiteren kann das Verwaltungssystem 11 innerhalb jeder Femtocell-Basisstation einen Parameter festlegen, der die Grundlage für die Auswahl seines LACs schafft.
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Z. B. kann jedes mal wenn das Gerät hochgefahren wird ein LAC ausgewählt werden, wobei der Parameter dann die Auswahl auf ”zuvor festgesetzter” Grundlage, auf der Grundlage „Wiederherstellung” oder gestatten kann.
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Bei Wahl der „zuvor festgelegten” Grundlage kann das Verwaltungssystem 11 im Grunde der Femtocell-Basisstation die Wahl eines bestimmten LACs ausdrücklich vorschreiben.
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Bei Wahl der Grundlage ”Wiederherstellung” kann die Femtocell-Basisstation den LAC, den sie benutzt hat, bevor sie heruntergefahren wurde, einfach nochmal wählen, vorausgesetzt dass dies nicht mit dem LAC einer benachbarten Femtocell-Basisstation kollidiert.
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Bei auf „Zufall” basierender Wahl kann die Femtocell-Basisstation jedweden LAC auswählen, der von sich von dem vor dem letzten Herunterfahren gewählten LAC unterscheidet.
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Bei Wahl einer geeigneten Grundlage für die Auswahl des LAC kann das Risiko eines Lock-Outs noch weiter verringert werden.
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Wie oben bereits erwähnt kann, wenn ein UE versucht sich bei einer Femtocell-Basisstation anzumelden, für das es nicht genehmigt ist, so hat die Basisstation eine Reihe von Antwortmöglichkeiten zur Ablehnung des UEs.
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Der Hauptablehnungsmechanismus wird unten kurz umrissen:
Ablehnung unter Zuhilfenahme der Ablehnungsgründe #12, #13 oder #15:
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„Standortbereich unzulässig”
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Dieser fügt den Location Area Identity(LAI)-Wert in die Liste der verbotenen LAIs des UEs ein und das UE wird dann weitere Anmeldeversuche sofort einstellen.
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Dies zieht das Risiko eines „Home-Lock Outs” nach sich und sollte daher nur in selektiv und zurückhaltend/in kontrollierter Weise genutzt werden.
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Ablehnung unter Zuhilfenahme eines Ablehnungsgrundes:
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„Versuchen Sie es erneut bei Betreten einer neuen Zelle”
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UEs werden dies normalerweise als einen anormalen Ablehnungsgrund ansehen und in einem Reject Loop verharren.
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Es wird jedoch erwartet, dass in Zukunft mehr UEs die beabsichtigten Handlungen ausführen und aufhören werden zu versuchen, ihren Standort neu anzumelden.
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Früher Abbruch der RR-Signalgebung
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Sobald eine Femtocell erkennt, dass ein nicht zugelassene UE sich in einem Reject Loop befindet, lehnt die Femtocell anschließende RRC-Verbindungsanfragen dieser UE bewusst ab (es sei denn es handelt sich um einen Notruf).
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Die Tatsache, dass die UE sich in einem Reject Loop befindet hat den Vorteil, dass die Femtocell keine RRC-Ressourcen auf eine nicht zugelassene UE verwendet.
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Zulassen einer Anmeldung unter Beschränkung des Service auf Notrufe
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Sobald die Femtocell erkennt, dass eine nicht zugelassene UE sich in einem Reject Loop befindet, wird sie:
den Anmeldeantrag akzeptieren,
und dabei anzeigen, dass die Nutzung auf Notrufe beschränkt ist.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um dies zu erreichen, ein Beispiel für eine Methode um dies zu erreichen ist die folgende:
Die Femtocell sendet nach jedem Location Update [Standortwechsel-Update] MM-Informations-Nachrichten an die UE, wobei sie in die MM-Informations-Nachricht einen Satz wie z. B. „Nur für Notrufe” auf dem Feld mit dem Namen des Netzwerkes platziert.
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Die UE zeigt diesen Text auf ihrem Bildschirm (anstelle des Textes der unter dem Namen des Netzwerkes erscheint).
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Die Femtocell blockiert anschließende Versuche dieser nicht zugelassenen UE auf die Dienste zuzugreifen, es sei denn es handelt sich um einen Notruf.
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Hinweis:
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- da die Unterstützung von MM-Informations-Nachrichten durch UEs optional ist, ist auf diese nicht in Bezug auf alle UEs Verlass.
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Im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung kann eine Femtocell von dem Verwaltungssystem so konfiguriert werden, dass sie die folgenden Schwellenwert-Ereignisse zu erkennen und zu berichten, um zu bestätigen, dass sich ein UE in einem Reject Loop befindet und um unnötige Handlungen zugunsten von UEs, die sich vorübergehend innerhalb dieser Zelle befinden zu vermeiden.
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Wenn die Femtocell von einem nicht zugelassenen UE zum ersten Mal ein Update über eine Veränderung des Standortes erhält, beginnt ein Beobachtungszeitraum (dessen Dauer im Verwaltungssystem konfiguriert werden kann), in dem sie anschließende Anmeldeversuche dieses UEs zählt.
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Wenn die ermittelte Anzahl am Ende des Beobachtungszeitraumes einen ersten Schwellenwert (der ebenfalls im Verwaltungssystem konfiguriert werden kann) überschreitet, so wird die Femtocell eine „Reject Loop Anzeige” (welche die Identität des entsprechenden UEs beinhaltet) an das Verwaltungssystem senden.
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Wenn die ermittelte Anzahl anschließend einen zweiten, höheren Schwellenwert überschreitet, so wird noch eine Anzeige an das Verwaltungssystem gesendet Die Femtocell-Basisstation kann auch ganz allgemein erfolglose Anmeldeversuche überwachen.
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Die erweitert den oben erwähnten Überwachungs- und Erkennungsmechanismus auf die Identifizierung von Szenarien, in denen der kombinierte Effekt mehrerer sich vorübergehend in Reject Loops befindlicher UEs ebenfalls hervorgehoben wird, obwohl eine einzelne UE selbst keine Reject Loop-Anzeige bewirken kann.
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Somit kann die Basisstation die Gesamtzahl der fehlgeschlagenen Anmeldeversuche aller UEs festhalten
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Diese Anzahl wird dann mit dem „Troubleshoot”-Schwellenwert verglichen.
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Der Beobachtungszeitraum und der Schwellenwert können von dem Verwaltungssystem konfiguriert werden und, sofern dieser Schwellenwert überschritten wird, kann die Femtocell dem Verwaltungssystem eine „Troublespot”-Anzeige machen.
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Im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung kann die Femtocell-Basisstation auf einen Anmeldungsversuch eines nicht zugelassenen UEs unterschiedlich reagieren, je nach dem ob der erste Reject Loop-Schwellenwert oder der Troublespot-Schwellenwert erreicht wurden oder nicht.
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Die Femtocell kann eine jeweils andere der vier verschiedenen ablehnenden Mitteilungen versenden, je nach dem ob es sich um den ersten Anmeldungsversuch dieser UE handelt oder um den letzten Versuch im Rahmen eines Reject Loops.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Femtocell, je nach dem in welche der oben definierten Kategorien sie fällt, z. B. „Horne”, „Public Access”, „Troublespot” oder einer Reihe anderer Möglichkeiten entsprechend auf andere Art und Weise antworten Zum Beispiel können bei einer „Public Access”-Basisstation alle vier der möglichen ablehnenden Mitteilungen ausgeschaltet sein, da beabsichtigt wird, jedem UE das dieses beantragt, Zugang zu gewähren.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Femtocell-Basisstation auch je nach dem in welcher HF-Umgebung sie sich befindet, eine andere Antwort geben.
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Das heißt, die Basisstation wird das Makrosignal” beobachten, um zu bestimmen, ob von den benachbarten Makrozellen-Basisstationen ein adäquates Signal kommt.
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Die Antwortmitteilung der Femtocell-Basisstation kann dann auch anders ausfallen, wenn eine nicht zugelassene UE sich in Gegenwart eines adäquaten Makrosignals befindet, im Unterschied zu Situationen, wo ein Makrosignal nicht vorhanden ist.
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Wie bereits oben ausgeführt ist z. B. das Auftreten von Reject Loops unwahrscheinlich, wenn ein adäquates Makrosignal vorhanden ist.
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In diesem Fall kann die ablehnende Mitteilung, welche den LAI auf die „Forbidden”-Liste des UEs setzt, ausgeschaltet und so ein Home-Lock Out verhindert werden.
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stellt eine mögliche Konfiguration der Ablehnungsmechanismen dar.
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Somit gibt es in dem durch dargestellten Beispiel drei Kategorien von Basistationen, nämlich Home/Business (wobei diese Kategorie nochmals, abhängig davon, ob die Femtocell-Basisstation ein von eine Makrozellen-Basisstation kommendes Signal ausreichender Stärke erkennen kann der nicht, unterteilt wird), Public Access und Troublespot Basisstationen.
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Bei einer oder mehrerer dieser Kategorien kann der Ablehnungsmechanismus auch davon abhängen, ob der fragliche Anmeldungsversuch während des Beobachungszeitraumes (d. h. während der Phase 1) oder nach dem der erste Schwellenwert von Anmeldeanträgen überschritten wurde (d. h. während der Phase 2) stattfindet.
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Das in dargestellte Schaubild zeigt auch den Status vier möglicher Ablehnungsmechanismen, d. h. den der vier oben in mehr Detail dargestellten Ablehnungsmechanismen, nämlich: Ablehnung des Antrages unter Zuhilfenahme des Ablehnungsgrundes „Versuchen Sie es erneut bei Betreten einer neuen Zelle”, welcher lediglich Notrufe erlaubt; Ablehnung des Antrages unter Angabe eines Grundes, der zu einem unzulässigen Location Area Indicator (oder Code) führt sowie die Ablehnung der RCC-Verbindungsanfrage.
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Somit zeigt der Status jeder Zelle für jede Phase und Kategorie ob dieser Mechanismus entweder:
Ausgeschaltet ist, was bedeutet, dass der Mechanismus in dieser Phase/Kategorie nie zum Einsatz kommt und dass das System nicht dergestalt re-konfiguriert werden kann, dass es ihn wieder aktiviert; oder
Konfigurierbar ist, was bedeutet, dass der der Mechanismus unter der aktiven Kontrolle des Verwaltungssystems 11 entweder auf einer FBS-Grundlage oder (was typischer ist) auf Grundlage einer für den gesamten Bestand von FBS geltenden Regel aktiviert oder deaktiviert werden kann.
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Der Standard-Status (gleich ob dieser aktiviert oder deaktiviert ist) eines jeden konfigurierbaren Mechanismus wird in dem Schaubild der in Klammern angezeigt.
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Der Standard-Status ist der standardmäßige oder empfohlene Status eines jedweden konfigurierbaren Mechanismus, obschon es einem erfahrenen Betreiber, der die entsprechenden Konsequenzen versteht und akzeptiert, gestattet ist, die Standard-Einstellungen zu verändern.
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Somit wird jede dieser Antworten automatisch innerhalb der Femtocell-Basisstation ausgewählt, möglicherweise innerhalb von durch den Netzwerkbetreiber oder den Designern des Systems gesetzten Grenzen, jedenfalls in der Absicht, dass das Design einer einzelnen Femtocell-Basisstation verschiedene individuell angepasste Vorgehensweisen innerhalb verschiedener Netzwerke oder an verschiedenen Standorten zulassen kann.
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Somit kann durch das Beantworten einer UE-Anfrage ohne Rückgriff auf das Verwaltungssystem die Basisstation die Arbeitslast des Verwaltungssystems und die zur Lösung eines Problems benötigte Zeit verringern.
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Wie oben bereits ausgeführt, kann die Basisstation dem Verwaltungssystem jedoch auch eine Anzeige senden, die besagt, dass in Folge einer großen Anzahl von fehlgeschlagenen Anmeldungsversuchen durch eine oder mehrere UEs ein „Troublespot”-Schwellenwert überschritten wurde.
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Wenn eine Troublespot-Anzeige versendet wurde, so kann das Verwaltungssystem die Basisstation reklassifizieren und der „Troublespot”-Kategorie zuordnen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verwaltungssystem die Basisstation lediglich dann reklassifizieren, nachdem eine bestimmte Anzahl von Troublespot-Anzeigen eingegangen sind.
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Auf diese Weise kann das Verwaltungssystem eine Reklassifizierung der Basisstationen aufgrund des Vorliegens einer isolierten Gruppe von fehlgeschlagenen Anmeldeversuchen vermeiden.
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Wenn das Verwaltungssystem eine Basisstation reklassifiziert und der „Troublespot”-Kategorie zuordnet finden, so wie in dargestellt, andere Ablehnungsmechanismen Anwendung.
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Wenn außerdem die Basisstation dem Verwaltungssystem per entsprechender Mitteilung anzeigt, dass die Anzahl der Ablehnungsvorgänge in Bezug auf ein bestimmten Mobiltelefons einen Schwellenwert überschritten hat, kann das Verwaltungssystem eine Anweisung an die Basisstation senden, die angibt, wie sie dem jeweiligen sich in einem Reject Loop befindlichen Mobiltelefon antworten soll.
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Auf den Empfang einer solchen Anweisung hin kann der FBS daraus schließen, dass die Phasen 1 und 2 (in Bezug auf diess bestimmte Mobiltelefon) abgeschlossen wurden und dass demnach die in dem Schaubild aufgeführten Regeln auf dieses Mobiltelefon nicht länger Anwendung finden.
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Im Anschluss wird die Basisstation die von dem Verwaltungssystem gesendeten, sich auf dieses bestimmte Mobiltelefon beziehenden Anweisungen genau befolgen (ohne Bezugnahme auf die in Schaubild 2 aufgeführten „Regeln”, wobei zu beachten ist, dass die von dem Verwaltungssystem vorgegebenen Handlung von den im Rahmen der Phasen 1 und 2 befolgten Regeln abweichen kann).
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Wenn z. B. eine Reject Loop-Anzeige von dem Verwaltungssystem empfangen wurde, so kann dieses den LAC der berichtenden Femtocell mit dem (den) LAC(-s) der Home-Femtocell(-s) der abgelehnten UE vergleichen.
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Wo keine Duplikation oder Überschneidung vorliegt, kann das Verwaltungssystem die Femtocell anweisen, die Ablehnungsgründe #12, 13 und 15 anzugeben, d. h. den LAC auf die ”Forbidden”-Liste der UE zu setzen, da in diesem Fall die Gefahr eines Home-Lock Outs nicht besteht.
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Im Gegensatz hierzu kann das Verwaltungssystem, wenn es zu einer Überschneidung zwischen dem LAC der berichtenden Femtocell und der Home-Zelle des UEs kommt, die Femtocell daran hindern, die Ablehnungsgründe #12, 13 und 15 anzugeben.
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In dieser Phase des Betriebs führt sie somit, obschon es der FBS ist, der die Wiederherstellung durchführt, diejenigen Handlungen aus, deren Durchführung das Verwaltungssystem angewiesen hat.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung kann die Anzahl der für die Femtocell-Basisstationen verfügbaren LACs durch Verwendung von virtuellen Mapping-Techniken künstlich erhöht werden.
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Wie oben bereits ausgeführt, ist die Anzahl der für die Femtocell-Basisstationen verfügbaren LACs eine begrenzte und kann durch von dem Kernnetzwerk auferlegten Beschränkungen weiter reduziert werden.
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Dem Femtocell-Netzwerk oder einer Femtocell einer bestimmten Kategorie können von dem Netzwerkbetreiber z. B. lediglich 10 LACs zugeteilt werden, da die dem Femtocell-Netzwerk zugeteilten LACs bereits vorher bestimmten Kategorien zugeordnet wurden.
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Um dieses Problem zu lösen bindet das Netzwerk der Femtocell-Basisstation alle von dem Kernnetzwerk zugeteilten LACs an eine größere Anzahl von virtuellen LACs, die innerhalb dieses Femtocell-Netzwerkes benutzt werden.
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Durch die Erhöhung der Anzahl der dem Femtocell-Netzwerk zugeteilten LACs wird die Wahrscheinlichkeit eines Home-Lock Outs stark verringert, da einfach die Wahrscheinlichkeit, dass der LACs der ablehnenden Basisstation mit demjenigen der Home-Zelle der UE identisch ist, verringert wird.
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veranschaulicht ein Beispiel dieses Konzepts.
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In dem aufgeführten Beispiel werden innerhalb des Kernnetzwerkes 10 LACs zur Nutzung innerhalb eines Femtocell-Netzwerkes zugeteilt.
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Jede dieser 10 LACs wird dann innerhalb des Verwaltungssystems an tausende von virtuellen LACs gebunden.
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Die virtuellen Bereiche werden dann von dem Femtocell-Verwaltungssystem unter Nutzung einer Reihe von LACs, die nicht bereits von dem Makronetzwerk genutzt werden, koordiniert und festgelegt
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Ein typisches Makronetzwerk nutzt innerhalb eines gewöhnlichen Landes ein paar hundert LACs und da es insgesamt ca. 65.000 LACs gibt, bleiben ungefähr 64.000 LACs zur Nutzung innerhalb der virtuellen Bereiche übrig.
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Sobald eine Femtocell so konfiguriert ist, dass sie einen virtuellen LAC nutzen kann, wird sie die virtuellen Werte durch das Radio Interface (d. h. durch Kommunikation mit den UEs) übertragen und jedes Signal mit dem ursprünglichen LAC das von dem Kernnetzwerk kommt und/oder an dieses gesendet wird, abfangen und übersetzen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Femtocell-Basisstation durch Erkennen der sie umgebenden HF-Umgebung auch bestimmen, ob ein Mapping [Bindung] erforderlich ist.
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Wie oben bereits ausgeführt, wird z. B. da, wo ein adäquates Makrosignal vorhanden ist, das Auftreten von Reject Loops weniger wahrscheinlich.
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In diesem Fall kann die Basisstation bestimmen, dass es nicht notwendig ist, die Anzahl von LACs im Wege von Mapping zu bestimmen.
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Wo umgekehrt das Makrosignal schwach ist, muss u. U. auf Mapping zurückgegriffen werden um das Risiko eines Home-Lock Outs zu verringern.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Femtocell-Basisstation unter Zugrundelegung der oben definierten Kategorien, ob Mapping erforderlich wird.
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Eine „Public Access” Femtocell-Basisstation z. B. wird Mapping normalerweise nicht erforderlich werden lassen, da sie so programmiert ist, dass sie Anmeldungsversuche von UEs nicht ablehnt (und es daher nicht zu Home-Lock Outs kommen kann).
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann Femtocell-Basisstationen, bei denen es zu ständigen und erheblichen Reject Loops kommt, ein individueller virtueller LAC aus einer von dem Verwaltungssystem organisierten Reserveliste zugeteilt werden.
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Da die Anzahl der LACs beschränkt ist, muss diese Liste unter strenger kontrolliert werden, und individuelle LACs dürfen nur im Falle eines Worts-Case-Szenarios zugeteilt werden.
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Z. B. kann diese Lösung dann auf Basisstationen innerhalb der „Troublespot”-Kategorie Anwendung finden, oder sogar nur auf die problematischsten Basisstationen innerhalb dieser Kategorie.
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Durch Zuteilung eines individuellen LACs an diese Basisstation kann das System jede Wahrscheinlichkeit eines Home-Lock Outs ausschliessen, da der LAC der ablehnenden Basisstation dann in keinem Fall mit dem Home-Zellen-LAC der UE übereinstimmen kann.
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Es werden demnach verschiedene Methoden zur Umgehung der Probleme Reject Loops und Home-Lock Out innerhalb von Femtocell-Netzwerken beschrieben.
