DE60011574T2 - Drahtloses Telekommunikationssystem mit einer reduzierten Verzögerung für die Datenübermittlung - Google Patents

Drahtloses Telekommunikationssystem mit einer reduzierten Verzögerung für die Datenübermittlung

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DE60011574T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich sowohl auf Funktelekommunikationsnetzwerke als auch auf Satellitensysteme, speziell auf Funk-Lokalbereichsnetzwerke (LAN) und auf Städtische Bereichsnetzwerke (MAN). Sie ist speziell für jene Telekommunikationssysteme relevant, welche für eine Datenübertragung der diskontinuierlichen Art optimiert sind und wobei asymmetrischer Datenfluss auftritt.
  • Technischer Hintergrund
  • Traditionell wurden Radiotelekommunikationssysteme nahezu ausschließlich für Sprach- oder für Paketdaten gestaltet. Die Verzögerungs- oder Latenzanforderungen, die diskontinuierliche Natur der Kommunikation und die Asymmetrie des Verkehrs in beiden Fällen sind so verschieden, dass oft getrennte Ausführungen für die beiden unterschiedlichen Arten der Übertragung vorgeschlagen wurden. Im Allgemeinen gestattet die Sprache nur kurze Verzögerungen, hat eine nahezu symmetrische Auslastung in der Aufwärtsstrecke und in der Abwärtsstrecke und ist nicht diskontinuierlich. Auf der anderen Seite können Paketdatenübertragungen sehr asymmetrisch sein (z.B. ein Browser kommuniziert mit den Websites über das Internet), lässt häufig Verzögerungen zu und ist häufig von Natur aus diskontinuierlich. Es hat verschiedene Versuche gegeben, Systeme zu gestalten, um sowohl Daten als auch Sprache im gleichen System zu liefern. Ein derartiger Vorschlag ist das ETSI General Packet Radio Service (GPRS) bzw. Allgemeiner Paket-Radio-Dienst, welcher ein überlagertes Netzwerk auf dem leitungsvermittelten GSM-System darstellt. Eine GPRS-Architektur, welche durch ETSI in der Technischen Spezifikation 3.6 vorgeschlagen wird, wird in 1 gezeigt.
  • Im Wesentlichen wird auf der linken Seite des Diagramms ein herkömmliches GSM-Mobiltelefonsystem für vollständige Duplex-Sprachenkommunikation dargestellt, welches ein Mobilschaltzentrum (MSC), ein Basisstationssystem (BSS), welches gewöhnlich ein Basisstationssteuergerät (BSC) und eine Basis-Transceiver-Station (BTS) und ein Mobilendgerät (MT) und ein Heimatregister (HLR) beinhaltet. Die Paketdatendienste sind auf den Kurznachrichtendienst (SMS) begrenzt, welcher durch ein SMS-Gateway Mobile Switching Centre (SMS-GMSC) bzw. eine Netzübergangsfunkvermittlung, und ein Short Message Service Centre (SM-SC) bzw. Kurznachricht-Dienst-Zentrum wird durch ein normales Telefonsystem bearbeitet, z.B. werden über gebräuchliche Modems und eine Interworking Function (IWF) bzw. Netzanpassungsgerät Faxdaten über eine Leitungsschaltung übertragen. Von daher benutzen herkömmliche Mobiltelekommunikationssysteme im Allgemeinen das, was man als leitungsvermittelte Datenübertragung beschreibt. GPRS fügt einem derartigen System zwei neue Knoten hinzu, nämlich den Serving GPRS Support Node (SG-SN) bzw. Anschluss-GPRS-Unterstützungsknoten und den Gateway GPRS Support Node (GGSN) bzw. Netzübergangs-GPRS-Unter-stützungsknoten, wobei beide als Router bzw. Leitweglenkeinrichtu.ngen betrachtet werden können. Der SMSN beinhaltet die Identität des MT in seinen Leitwegtabellen, welche eingefügt werden, wenn das MT sich am Netzwerk anmeldet. Der GGSN ist mit anderen datentragenden Netzwerken verbunden, z.B. einem Packet Data Network bzw. Paketdatennetzwerk (PDN) für das Empfangen und Senden von Paketdaten. Da das GPRS-System parallel zu dem GSM-System ist, wird auch Information über die Änderung des Ortes des MT an den SGSN/GGSN gesandt.
  • Das obige Hybridsystem kann einem Mobiltelefonsystem der dritten Generation, wie z.B. einem UMTS-System, angeschlossen werden, wie dies schematisch in 2 gezeigt wird. Weitere Details einer derartigen Implementierung können in dem Buch von Ojanperá und Prasad, "Wideband CDMA for Third Generation Mobile Communications", Artech House Publishers, 1998, gefunden werden. Grundsätzlich liefert das Radio Access Network bzw. Radiozugriffsnetzwerk (RAN) die netzwerkseitige Ausrüstung für das Kommunizieren mit dem MT. Ein GPRS SGSN und ein UMTS MSC werden parallel zwischen dem RAN und dem relevanten Netzwerk, d.h. oder einem PDN bzw. einem Public Service Telephone Network bzw. Öffentlichem Telefonnetzwerk (PSTN) vorgesehen.
  • Der GPRS liefert eine verbindungslose Unterstützung für die Datenübertragung. Um jedoch die geringen Ressourcen auf dem Radio-Luft-Interface zwischen dem BTS und dem MT zu nutzen, wird eine leitungsgeschaltete Radiobetriebsmittelzuweisung benutzt. Damit kann, obwohl die Netzwerke, welche an den GGSN angeschlossen sind, in einer vollständig verbindungslosen Weise arbeiten können, die Übertragung der Datenpakete über das Luft-Interface von einem herkömmlichen Zeitschlitz- und Datenübertragungsblock-Management Gebrauch machen. Entsprechend ist in einer Position im GPRS-Netzwerk ein Paket-Handhabungsgerät erforderlich, welches die Pakete für die Übertragung in Datenübertragungsblöcken über das Luft-Interface vorbereitet und die Datenübertragungsblöcke von dem Luft-Interface empfängt und sie für die Übertragung zum Datennetzwerk vor- bzw. aufbereitet. Diese Einheit kann als eine Packet Control Unit bzw. Paketsteuereinheit (PCU) bezeichnet werden und kann an einigen alternativen Positionen, z.B. in der Base Transceiver Station (BTS) bzw. Basis-Transceiver-Station in dem Base Station Controller (BSC) bzw. Basisstation-Steuergerät oder zwischen dem BSC und dem SGSN angeordnet werden. Im Allgemeinen kann die PCU einem Teil des BSS – dem Basisstationssystem – zugeordnet werden. Typischerweise wird eine Datenübertragungsblock-Zwischenstation zwischen der PCU und dem SGSN benutzt.
  • Ein spezieller Vorteil des GPRS besteht darin, dass mehrere MTs auf einem einzelnen Zeitschlitz warten können. Die Datenblöcke, welche für einen speziellen MT bestimmt sind, werden durch eine spezielle Temporary Flow Identity (TFI) bzw. Temporäre (Daten-)Flussidentität identifiziert. Demzufolge decodiert jedes MT, welches an einem Zeitschlitz mit anderen teilnimmt, jeden Block, um zu bestimmen, ob der Block seine TFI enthält. Wenn eine Datenübertragung abgeschlossen ist, kann die gleiche TFI für eine andere Übertragung entweder mit dem gleichen MT oder mit einem anderen MT benutzt werden. Der TFI-Mechanismus gestattet eine gewisse Optimierung des Gebrauchens der Radio-Ressourcen. Während eine volle Duplex-Übertragungsschaltung mit Datenpaketen Ruhepausen beinhalten kann, können die anteilig genutzten Zeitschlitze optimal mit Daten für unterschiedliche MTs gefüllt werden. Dies liefert eine gewisse Optimierung der Radioressource trotz der diskontinuierlichen Art des Datenverkehrs. Zur gleichen Zeit wird dieses Datennetzwerk parallel mit Sprachkommunikation betrieben, wobei die Basisprotokolle für beide Systeme die gleichen sind.
  • Die Protokolldatenstapel, welche durch GPRS benutzt werden, werden in den 3 und 4 gezeigt. Die GPRS-Proto kolle machen einen Unterschied zwischen der Übertragung und dem Signalisieren. Die Übertragungsprotokolle liefern einen Datentransfer, bei welchem aber auch Steuerinformation, wie z.B. das Steuern des (Daten-)Flusses, Fehlerdetektierung, Fehlerverbesserung und Fehlerbehebung verbunden sind. Die Signalisierebene liefert das Steuern und Signalisieren zum Anfügen und Loslösen vom GPRS-System, zum Steuern des Leitweglenkpfades während der Mobilität des Nutzers, zum Steuern der Zuordnung der Netzwerkquellen und zum Liefern ergänzender Dienste.
  • Das Aufstellen von leitungsvermittelten Anrufen über das Luft-Interface in einem GPRS-Netzwerk wird in Nachrichtenflussdiagrammen in den 5 und 6 gezeigt. In 5 wird eine Datenanforderung durch ein mobiles Endgerät (MT) initiiert, wobei ein Zugriffssteuerkanal benutzt wird, z.B. ein Direktzugriffskanal RACH. Wenn ein MT einige Daten zum Senden hat, erstellt es eine Aufwärtsstrecken-Radioverbindungserstellungsanforderung, welche spezifiziert, wie viele Daten zu senden sind. Das RAN antwortet mit einer Bestätigungsnachricht, dass die Aufwärtsstrecken-Radioverbindung geliefert wird und gibt Details, wann und wie an das MT zu senden ist, z.B. welcher Zeitschlitz und wie viel von dem Zeitschlitz benutzt werden kann. Dann werden die Daten durch das MT auf einem Verkehrskanal übertragen und das RAN unterbricht die Radioverbindung, nachdem alle Daten erfolgreich übertragen wurden. Die von dem RAN empfangenen Daten werden an den SGSN und von dort zu dem GGSN weitergeleitet, welcher irgendwelche Überschriften, welche für das Transportieren der Daten hinauf zu diesem Punkt benutzt wurden, entfernt, und überträgt die Daten zu dem relevanten PDN, z.B. über das Internet zu einem Fern-Server. Einige Zeit später kommt die Antwort auf die Daten von der fernen Stelle an, z.B. einem Server des Service Providers bzw. Diensteanbieters auf dem Internet. Bei Empfangen dieser Antwort wird eine Abwärtsstrecken-Radioverbindung durch das RAN über einen Steuerkanal aufgestellt, und die Antwortdaten werden über einen Verkehrskanal übertragen. Nach dem Übertragen wird die Radioverbindung wiederum freigegeben.
  • 6 zeigt ein ähnliches Nachrichtenschema, wenn die initiierende Nachricht eine Abwärtsstreckenverbindung aufweist. Wiederum sind die Abwärtsstrecken- und Aufwärtsstreckenübertragungen nicht miteinander gekoppelt, so dass die Abwärtsstrecken-Radioverbindung am Ende der Abwärtsstreckenübertragung und vor der antwortenden Aufwärtsstreckenübertragung freigegeben wird.
  • Die obigen Nachrichtenverfahren haben einen Nachteil. Es ist notwendig, Radioverbindungen zwischen jeder Aufwärtsstrecken- und Abwärtsstrecken-Datenübertragung aufzubauen und abzubauen. Dies verursacht Verzögerungen, da das Netzwerk darauf warten muss, bis die Radioquelle fertig ist, bevor die Daten übertragen werden können. In der WO 98/24250 wird ein System beschrieben, in welchem eine spezielle Mobilstation immer zunächst für Übertragungen auf der Abwärtsstrecke zeitlich eingeteilt ist und ein reservierter Zugriff für die Aufwärtsstrecke vorgesehen ist, so dass deshalb nur eine konstante Verzögerungsdauer für die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke involviert ist. Jegliche Verzögerungen können den MT-Nutzer verärgern, welcher von seinem/ihrem Mobil-Browser die gleiche Leistungsfähigkeit erwartet wie von drahtgebundenen Systemen. Aus der Sicht des Systems kann die Verzögerung auf der Antwort-Aufwärtsstreckenübertragung nicht so ernst sein, da das MT seine Daten gewöhnlich auf einer üblichen Vorrichtung gespeichert hat, z.B. einem Lap- oder Palmtop, auf welchem der Speicherraum wahrscheinlich keine Begrenzung ist und der Betrag der Daten gewöhnlich klein ist. Auf der anderen Seite besitzen die Daten, welche von dem Internet auf der Abwärtsstrecke in Antwort auf eine Anforderung auf ein MT kommen, häufig ein großes Volumen. Dies bedeutet, dass eine große Pufferkapazität in dem GPRS-System geliefert werden muss, um die empfangenen Daten zu halten, bis die Radioquellen fertig sind. Das Vorsehen einer Pufferkapazität wird in der EP-A-332 818 beschrieben. Aufgrund der hohen Asymmetrie, welche von dem Browser-Verkehr erwartet wird (Abschätzungen sind wenigstens 10 zu 1), kann der Pegel der Pufferkapazität auf der Abwärtsstrecke hoch sein, was kostenintensiv zu implementieren ist.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein datentragendes zelluläres Mobil-Radiotelekommunikationssystem und ein Verfahren, um dieses zu betreiben, zu liefern, welches Verzögerungen reduziert, speziell auf der Abwärtsstrecke.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung kann ein mobiles Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) zum Schalten von Daten zwischen Nutzerendgeräten und einem Datennetzwerk liefern, wobei das RT-Netzwerk aufweist: ein Basisstationssystem, welches wenigstens einen Funk-Transceiver beinhaltet; und mindestens einen Funkdatenverkehrskanal zur Kommunikation zwischen dem Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) und den Teilnehmerendgeräten und einem Datenservice, der die Herstellung eines Datenverkehrskanal zwischen einem Teilnehmerendgerät und dem Basisstationssystem erfordert; wobei, wenn ein Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal einem der Teilnehmerendgeräte zugeordnet ist:
    das RT-Netzwerk einen Aufwärtsstrecken- bzw. einen Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal vor dem Freigeben des zugeordneten Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Datenverkehrskanals reserviert, wobei der reservierte Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Radioverkehrskanal die Freigabe des zugeordneten Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Verkehrskanals überdauert.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Mobilfunk-Telekommunikations-(RT-)Netzwerks zum Schalten von Daten zwischen Teilnehmerendgeräten und einem Datennetzwerk, wobei das RT-Netzwerk aufweist: ein Basisstationssystem, welches wenigstens einen Funk-Transceiver aufweist; und wenigstens einen Funkdatenverkehrskanal zur Kommunikation zwischen dem RT-Netzwerk und den Teilnehmerendgeräten, einen Datenservice, welcher die Herstellung eines Datenverkehrskanals zwischen einem Teilnehmerendgerät und dem Basisstationssystem erfordert; wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    Zuordnen eines Abwärtsstrecken- bzw, Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals zu einem der Teilnehmerendgeräte; und Reservieren eines Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals vor der Freigabe eines zugehörigen Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals, wobei der reservierte Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal die Freigabe des zugehörigen Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals überdauert.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch ein Netzwerkelement für die Nutzung in einem mobilen Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) zum Vermitteln von Daten zwischen Teilnehmerendgeräten und einem Datennetzwerk, wobei das RT-Netzwerk aufweist:
    ein Basisstationssystem, welches wenigstens einen Funk-Transceiver beinhaltet; und
    wenigstens einen Funkdatenverkehrskanal zur Kommunikation zwischen dem RT-Netzwerk und den Teilnehmerendgeräten, einen Datenservice, welcher das Herstellen eines Datenverkehrskanals zwischen einem Teilnehmerendgerät und dem Basisstationssystem erfordert;
    wobei, wenn ein Aufwärtsstrecken- bzw. ein Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal einem der Teilnehmerendgeräte zugeordnet ist:
    das Netzwerkelement einen Abwärtsstrecken- bzw. einen Aufwärtsstrecken-Funkdatenkanal für das eine Teilnehmerendgerät reserviert, bevor die Freigabe des zugeordneten Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals erfolgt.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch ein Teilnehmerendgerät zum Verwenden in einem Mobilfunktelekommunikations-(RT-)Netzwerk zum Vermitteln von Daten zwischen Teilnehmerendgeräten und einem Datennetzwerk, wobei das RT-Netzwerk aufweist: ein Basisstationssystem, welches wenigstens einen Funk-Transceiver beinhaltet; wenigstens einen Funkdatenverkehrskanal zur Kommunikation zwischen dem RT-Netzwerk und den Teilnehmerendgeräten, einen Datenservice, welcher das Herstellen eines Datenverkehrskanals zwischen einem Teilnehmerendgerät und dem Basisstationssystem erfordert; und
    wobei, wenn ein Abwärtsstrecken- bzw. ein Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal einem der Teilnehmerendgeräte zugeordnet ist: das eine Teilnehmerendgerät einen Aufwärtsstrecken- bzw. einen Abwärtsstrecken-Funkdatenkanal vor der Freigabe des zugeordneten Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals reserviert.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines GPRS-Systems, welches mit einem GSM-Mobiltelefonsystem kombiniert ist.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines GPRS-Systems, welches in einem Mobiltelefonsystem der dritten Generation inkorporiert ist.
  • 3 und 4 sind Darstellungen von jeweils Verkehrs- und Signalisierprotokollen eines GPRS-Systems.
  • 5 ist ein Nachrichtenflussdiagramm einer herkömmlichen Aufwärtsstrecken-Datenübertragung in einem GPRS-System.
  • 6 ist ein Nachrichtenflussdiagramm einer herkömmlichen Abwärtsstrecken-Datenübertragung in einem GPRS-System.
  • 7 ist ein Nachrichtenflussdiagramm einer Aufwärtsstrecken-Datenübertragung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist ein Nachrichtenflussdiagramm einer Abwärtsstrecken-Datenübertragung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist ein Nachrichtenflussdiagramm einer Aufwärtsstrecken-Datenübertragung entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist ein Nachrichtenflussdiagramm einer Aufwärtsstrecken-Datenübertragung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der erläuternden Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf gewisse Ausführungsformen und mit Bezug auf gewisse Zeichnungen beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern nur aufgrund der Patentansprüche. Speziell wird die vorliegende Erfindung hauptsächlich mit Bezug auf zelluläre Mobiltelefonsysteme beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt. Z.B. kann die vorliegende Erfindung nützlich in drahtlosen Local Area Networks bzw. Lokal-Bereichs-Netzwerken (LAN) oder Metropolitan Access Networks bzw. Städtischen Zugriffsnetzwerken benutzt werden, speziell wenn ein asymmetrischer Datenfluss vorhanden ist. Verschiedene Arten von Funk-LAN wurden standardisiert oder sind im Allgemeinen Gebrauch, z.B. die Standards IEEE 802.11, IEEE 802.11HR (aufgeweitetes Spektrum) und die Systeme, welche auf DECT, Blue Tooth, HIPERLAN, auf diffusem oder Punkt-zu-Punkt-Infrarot beruhen. Funk-LAN's werden im Detail in "Wireless LAN's" von Jim Geier, Macmillan Technical Publishing, 1999 diskutiert. Außerdem wird die vorliegende Erfindung hauptsächlich mit Bezug auf ein TDMA-System, wie z.B. GSM oder GPRS, beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Das aufgeteilte Nutzen eines Datenkanals durch viele Teilnehmerendgeräte kann z.B. das aufgeteilte Nutzen eines Codes in einem CDMA-System oder das aufgeteilte Nutzen einer Frequenz in einem Frequency Division Multiple Access- bzw. einem Frequenzmultiplexzugriff-System beinhalten. Ferner wird die vorliegende Erfindung hauptsächlich mit Bezug auf ein zelluläres Mobiltelefonsystem beschrieben, aber die vorliegende Erfindung findet auch nützliche Anwendung in einem öffentlichen Mobilradio-(PMR-)System.
  • Ein Netzwerk, welches für die vorliegende Erfindung nützlich ist, kann so sein, wie es mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Weise, in welcher Radioquellen gesteuert werden, und auf eine optimalere Zuordnung solcher Quellen. Nachrichtenflüsse entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in den 7 und 8 gezeigt. 7 zeigt die Situation, wenn die Nachricht von einem MT initiiert wird. Die Anforderung zur Aufwärtsstrecken-Radioverbindungseinrichtung, deren Bestätigung und das Übertragen von Daten von dem MT bleiben wie vorher mit Bezug auf 5 beschrieben. Jedoch führt das RAN, einige Zeit vor dem Ende der Übertragung der Daten von dem MT an das RAN, eine Abwärtsstrecken-Verbindungserstellung aus, in Vorbereitung auf die Abwärtsstreckenantwort von dem Internet zu den Daten, welche durch das MT gesandt werden. Dies basiert auf der Idee, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Antwort auf die MT-Daten hoch ist. Wenn einmal die Daten von dem MT an das RAN übertragen wurden, wird die Aufwärtsstreckenverbindung freigegeben. Das Erstellen der Abwärtsstreckenverbindung kann über ein "In-Band-Signalisieren" erstellt werden, welches innerhalb des gleichen Zeitschlitzes ist, welches das MT für die Aufwärtsstreckenübertragung nutzt.
  • Tatsächlich wird keine (oder ein kleiner Betrag einer) Radioquelle für diese zukünftige Erwiderung zugeordnet (reserviert). Das RAN liefert eine Identifikation (Temporary Flow Identity bzw. Temporäre Flussidentität, TFI) an das MT, welche als ein Kennzeichen für die anstehende Erwiderung benutzt wird, so dass das MT erkennen kann, wenn die Nachricht übertragen wird. Das MT bleibt auf dem jeweiligen Zeitschlitz gelagert, auf welchem diese Antwort kommen wird, und "hört" auf das relevante TFI für eine vorher festgelegte Zeitperiode, sagen wir 5 Sekunden. Das MT decodiert jeden Block in dem relevanten Zeitschlitz, um zu bestimmen, ob der relevante Block das relevante TFI enthält. Wenn die Antwort nicht bis zum Ende dieser Zeit kommt, dann wird die reservierte Abwärtsstreckenverbindung freigegeben. Auf der anderen Seite, wenn die Nachricht ankommt, so kann sie sofort an das MT übertragen werden. Da verschiedene MTs sich einen Schlitz teilen können, verbraucht ein zusätzlicher MT, welcher einfach auf eine Übertragung wartet, nicht an und für sich Quellen. Während es eine Grenze der Anzahl von MTs gibt, welche sich einen Zeitschlitz teilen können, reserviert das zusätzliche MT einige Ressourcen, welche nicht für andere Nutzer zugänglich sind. Von daher ist es vorzuziehen, die Auszeitdauer kurz zu halten, z.B. 5 Sekunden.
  • Der von der Abwärtsstrecke initiierte Fall wird in 8 gezeigt. In diesem Fall macht das MT eine Aufwärtsstrecken-Verbindungserrichtungsanforderung vor dem Ende der Abwärtsstreckenübertragung im Vorlauf zu einer Antwort darauf. Wieder kann die Anforderung im Band gemacht werden. Diese Anforderung kann eine Option sein, welche vom Teilnehmer gesendet werden kann. Wenn keine Antwort notwendig ist, wird die Aufwärtsstreckenverbindung durch das RAN nach einer gewöhnlichen Auszeit, z.B. 5 Sekunden, freigegeben.
  • Die obige Ausführungsform basiert auf dem folgenden Konzept. Die zusätzlichen Quellen, welche erforderlich sind, um die Aufwärtsstrecken- oder Abwärtsstreckenquellen in Erwartung einer Benutzung aufrechtzuerhalten, sind klein oder null. Auf der anderen Seite ist die potenzielle Reduktion der Verzögerung und speziell die Reduktion der Pufferkapazität in der Abwärtsstrecke ein Vorteil, welche jedwede zusätzlichen Kosten ausgleicht. Man erwartet, dass die relative Frequenz für das Übertragen eines großen Betrages von Daten an ein MT, welches von der Netzwerkseite initiiert wird, wahrscheinlich viel niedriger ist als die Übertragungen großer Datenbeträge von der Netzwerkseite, welche durch eine Anforderung von dem MT ausgelöst wurde. Z.B. ist der gewöhnliche Browser-Dialog mit dem Internet asymmetrisch, wobei die Majorität der Daten übertragen wird, welche vom Internet an das MT auf eine Aktion hin erfolgt, welche durch das MT ausgeführt wird. Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung zum Reduzieren der netzwerkseitigen Verzögerungen für die Übertragung von Daten von dem Netzwerk an das MT, welches durch eine MT-Aktion getriggert wurde. Dies reduziert das Puffern, welches auf der Netzwerkseite erforderlich ist.
  • Ein detaillierteres Schema zum Ausführen der obigen Ausführungsform wird in den 9 und 10 gezeigt. Die Nachrichtenflüsse sind zwischen dem MT und der PCU und zwischen der PCU und dem SGSN. 9 zeigt den Fall einer vom MT initiierten Anforderung für eine Datenübertragung. Anfangs macht das MT eine Anforderung für eine Datenübertragung, z.B. eine Paket-Ressourcenanforderung auf einem Steuerkanal. Dieser Steuerkanal kann ein Direktzugriffskanal sein und die Ressourcenanforderung kann mehrmals übertragen werden (im Falle einer Konkurrenzsituation). Diese Anforderung wird durch die PCU einem speziellen Verkehrskanal zugeordnet, d.h. einem Zeitschlitz oder -schlitzen, zusammen mit einer Paket-Aufwärtsstrecken-Zuordnungsnachricht, welche die relevante TFI sowie auch die exakte Zeit, zu der die Übertragung stattfinden muss, enthält. Das MT überträgt nun die angeforderten Daten in einem Verkehrskanal, wobei der Zeitschlitz, welcher zur richtigen Zeit spezifiziert wurde, benutzt wird. Wenn der Betrag an Daten, welche übrig bleiben, übertragen zu werden, einen gewissen Punkt erreicht hat, welcher Indikativ dafür ist, dass die Datenübertragung nahe dem Ende ist, initiiert die PCU eine Abwärtsstreckenzuordnung im Vorlauf auf eine Antwort auf die Daten von der Netzwerkseite. Diese Abwärtsstreckenzuordnung kann im Band übertragen werden, d.h. innerhalb des gleichen Zeitschlitzes, welcher durch das MT für die Aufwärtsstreckenübertragung benutzt wird. In der Zuordnung ist die TFI, welche das MT nutzen sollte, um die Antwort zu identifizieren, wenn sie kommt. Um das Zielverfolgen des Endes der Aufwärtsstrecken-Datenübertragung zu gestatten, liefert das MT eine Referenzidentifizierung, z.B. ein "CV" (einen Wert zum Herunterzählen), welcher die letzten Blöcke der Übertragung herunterzählt, z.B. die letzten 15 Blöcke. von daher initiiert die PCU, wenn sie bestimmt, dass das CV beginnt, unter 15 zu fallen, das Erstellen der Abwärtsstreckenverbindung.
  • Nachdem die Aufwärtsstreckendaten übertragen worden sind, bestimmt die PCU, ob irgendwelche schlechten Datenübertragungsblöcke vorhanden waren, und fordert das Rückübertragen von dem MT von irgendwelchen Datenübertragungsblöcken oder Blöcken, welche notwendig sind, an. Dann wird die Aufwärtsstreckenverbindung freigegeben, während die Abwärtsstreckenverbindung aufrechterhalten wird. Das MT fährt fort, auf die relevante TFI in dem zugeordneten Zeitschlitz für eine Zeit, z.B. 5 Sekunden, zu hören. Das MT decodiert jeden Block in dem Zeitschlitz, welches ihm zugeordnet ist, um zu sehen, ob er die spezifizierte TFI enthält. Wenn keine Antwort innerhalb der vorher festgelegten Zeit kommt, initiiert die PCU das Freigeben der Abwärtsstreckenverbindung, und das MT hört nicht weiter auf diesen Zeitschlitz.
  • Ein Nachrichtenfluss von einer durch eine Abwärtsstrecke initiierten Übertragung wird in 10 gezeigt. In Folge auf eine Anforderung von dem Netzwerk über den SGSN initiiert die PCU eine Paket-Abwärtsstreckenzuordnung des relevanten MT, wobei ein Steuerkanal benutzt wird. Die Anforderung kann das einfache Ankommen von Daten sein, welche für die Übertragung zu dem relevanten MT spezifiziert sind. Die Zuordnungsnachricht von der PCU beinhaltet den Zeitschlitz, welcher zu nutzen ist, und die TFI-Daten. Das MT antwortet auf den gleichen Steuerkanal (oder im Band auf dem zugeordneten Zeitschlitz) mit einer Bestätigung. Dann beginnt das MT das Decodieren aller Blöcke, welche auf dem Verkehrskanal in dem relevanten Zeitschlitz übertragen werden. Dort, wo das MT die spezifizierte TFI in einem Block bestimmt, wird dieser Block voll durch das MT verarbeitet. Wenn das MT den Endblock der Abwärtsstreckenübertragung empfängt, dann macht das MT eine Anforderung für eine Aufwärtsstreckenverbindung. Aufgrund der Tatsache, dass das Netzwerk die Zuordnung von Quellen steuert, ist es nicht notwendig, den CV bzw. das Vorgehen der Herunterzählweise zu nutzen, wie es mit Bezug auf 9 beschrieben wurde, da es keine Gefahr gibt, dass das Netzwerk die Verbindung freigeben wird, bis das MT den sicheren Empfang bestätigt hat. Die Anforderung für eine Aufwärtsstreckenverbindung kann deshalb in der Bestätigung (ACK) am Ende der Datenübertragung oder mit einem Fehlerreport (NACK) beinhaltet sein, welcher übertragen wird, wenn einer der Blöcke nicht richtig empfangen wurde.
  • Beim Empfangen der Anforderung stellt die PCU eine Aufwärtsstreckenverbindung her. Das MT sendet dann die Antwort oder, wenn die Antwort nicht sofort fertig ist, eine Serie von Dummy-Blöcken, wenn diese für eine korrekte Systemfunktion (z.B. für die Leistungssteuerung) erforderlich sind. Die Antwortdaten werden dann an die Aufwärtsstreckenverbindung gesandt. Gegen Ende dieser Übertragung wird das CV bzw. das Herunterzählverfahren initiiert. Wenn das CV unter den Maximalwert fällt, z.B. 15, weiß die CPU, dass die Übertragung zum Ende kommt. Die PCU kann dann eine weitere Abwärtsstreckenanforderung initiieren, wie dies mit Bezug auf 9 beschrieben wird. In ähnlicher Weise kann die Vorgehensweise, welche in 9 beschrieben wird, mit einer Aufwärtsstrecken-Paketressourcenanforderung in dem Endpaket-Aufwärtsstrecken-ACK/NACK enden, so dass eine Aufwärtsstreckenverbindung für die nächste Antwort von dem MT reserviert wird. Man beachte jedoch, dass eine Aufwärtsstreckenreservierung Radioressourcen aufbraucht und deshalb weniger vorzuziehen ist.
  • Im Folgenden werden einige Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung beschrieben. In einem Funktelekommunikationssystem, welches eine Datenübertragung über ein Luft-Interface gestattet, wird ein erster Funkdatenverkehrskanal entweder in Aufwärtsstrecken- oder Abwärtsstreckenrichtung erstellt (von einem Teilnehmerendgerät zu dem Funknetzwerk oder von dem Funknetzwerk zu einem Teilnehmerendgerät), und bevor dieser erste Verkehrskanal freigegeben wird, wird ein entsprechender Abwärtsstreckenbzw. Aufwärtsstrecken-Funkverkehrskanal reserviert. Diese Reservierung tritt vorzugsweise nur auf, nachdem einige Verkehrsdaten auf dem ersten Kanal übertragen wurden.
  • Wenn der erste Verkehrskanal ein Abwärtsstreckenkanal ist, kann die Anforderung zur Reservierung von dem Teilnehmerendgerät (konditionale Reservierung) erfolgen oder kann automatisch durch das Netzwerk reserviert werden. Die automatische Reservierung kann durch ein bestimmtes Teilnehmerendgerätprofil festgelegt werden, welches zur Zeit des Aufstellens des ersten Abwärtsstrecken-Datenverkehrskanals verfügbar ist. Dieses Teilnehmerendgerätprofil zeigt an, ob der Teilnehmer zu diesem Service bzw. Dienst Zugriff hat und kann von dem Teilnehmerendgerät zum Zeitpunkt des Aufstellens des ersten Abwärtsstrecken-Verkehrskanals übertragen werden oder kann von dem Netzwerk verfügbar sein, z.B. kann zusammen mit anderen Parametern des Teilnehmerprofils in dem Heimatregister (HLR) gespeichert sein.
  • Wenn der erste Verkehrskanal ein Aufwärtsstreckenkanal ist, kann der zweite Abwärtsstrecken-Verkehrskanal automatisch durch das Funknetzwerk reserviert werden oder kann durch das Netzwerk nur reserviert werden, wenn eine vorherige Anforderung von dem relevanten Teilnehmerendgerät (konditionelle Reservierung) empfangen wurde. Die automatische Reservierung kann durch ein bestimmtes Teilnehmerendgerätprofil bestimmt werden, welches beim Erstellen des ersten Aufwärtsstrecken-Datenverkehrskanals verfügbar ist, wobei dieses Profil anzeigt, ob der Teilnehmer Zugriff zu diesem Service hat. Dieses Teilnehmerendgerätprofil kann von dem Teilnehmerendgerät zur Zeit des Erstellens des ersten Aufwärtsstreckenverkehrskanals übertragen werden oder kann von dem Netzwerk erhältlich sein; z.B. es kann zusammen mit anderen Parametern des Teilnehmerprofils in dem Heimatregister (HLR) gespeichert sein. Das herannahende Ende der Aufwärtsstreckenübertragung wird vorzugsweise in einer gewissen Weise gekennzeichnet, z.B. einem Herunterzählwert, welcher sich auf den Betrag der Daten, z.B. die Anzahl der Datenblöcke, welche noch zu übertragen sind, bezieht.
  • Der entsprechende zweite Verkehrskanal überdauert die Freigabe des ersten Verkehrskanals. Vorzugsweise überdauert der zweite Kanal die Freigabe des ersten Kanals für eine vorher festgelegte Zeitdauer von z.B. 5 Sekunden. Wenn irgendeine Antwortnachricht von dem Funknetzwerk oder von dem Teilnehmerendgerät innerhalb dieser Zeitperiode verfügbar ist, wird diese über den reservierten Kanal übertragen. Vorzugsweise kann mehr als ein Teilnehmerendgerät ein Datenverkehrskanal zur gleichen Zeit nutzen, d.h. ein Verkehrskanal kann durch mehr als ein Teilnehmerendgerät gemeinsam genutzt werden. Ob eine spezielle Abwärtsstrecken-Datennachricht für ein spezielles Teilnehmerendgerät bestimmt ist oder nicht, kann durch einen Identifizierer für dieses Teilnehmerendgerät, z.B. durch eine Zeitliche (Daten-) Flussidentität (TFI) bestimmt werden. Dieser Identifizierer überdauert (behält seine Relevanz) nur (für) die Dauer des Kanals, d.h. er codiert nicht allein für das Teilnehmerendgerät, er wird jedoch für die Identifikation der Nachrichten zu oder von einem speziellen Teilnehmerendgerät nur für die Zeitperiode der jeweiligen Kanalübertragung genutzt.
  • Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, wird von Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen oder Modifikationen bezüglich der Form und im Detail durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Z.B. wurde die Anforderung der Reservierung eines Abwärtsstreckenkanals entsprechend einem In-Band-Signalisieren beschrieben, jedoch kann die Anforderung, wenn die Protokolle es gestatten, mit einer anderen Art von Kanal, z.B. einem Steuerkanal, durchgeführt werden.

Claims (19)

  1. Mobiles Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) zum Vermitteln von Daten zwischen Teilnehmerendgeräten und einem Datennetzwerk, wobei das Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) ein Basisstationssystem, das mindestens einen Funktransceiver beinhaltet, mindestens einen Funkdatenverkehrskanal zur Kommunikation zwischen dem Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) und den Teilnehmerendgeräten, und einen Datenservice, der die Herstellung von einem Datenverkehrskanal zwischen einem Teilnehmerendgerät und dem Basisstationssystem erfordert, aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass das Funktelekommunikationsnetzwerk (RT), wenn ein Abwärtsstrecken- bzw. ein Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal einem der Teilnehmerendgeräte zugeordnet wird, einen Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal vor der Freigabe des zugeordneten Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal reserviert, wobei der reservierte Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal die Freigabe des zugeordneten Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals überdauert.
  2. Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) nach Anspruch 1, wobei das Teilnehmerendgerät derart ausgelegt ist, dass es die Zuteilung des Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals vor der Freigabe des zugeordneten Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals anfordert.
  3. Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Funkdatenverkehrskanal für Ausgleichs-Mehrfachdatenrufe von mindestens zwei Teilnehmerendgeräten geeignet ist.
  4. Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine Funkdatenkanalanfrage zum Anfordern eines Datenservices in einer Übertragungsrichtung vorgesehen ist.
  5. Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) nach einem der Ansprüche 2 oder 4, wobei eines der Teilnehmerendgeräte derart ausgelegt ist, dass es die Zuteilung des Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Datenverkehrskanals durch Inband-Signalisierung anzufordert.
  6. Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) nach einem der Ansprüche 3 oder 5, wobei die Ausgleichs-Mehrfachdatenrufe von mindestens zwei Teilnehmerendgeräten vorsehen, dass ein Zeitfenster in einem TDMA-System geteilt wird oder ein Code in einem CDMA-System geteilt wird.
  7. Verfahren zum Betreiben eines mobilen Funktelekommunikationsnetzwerkes (RT) zum Vermitteln von Daten zwischen Teilnehmerendgeräten und einem Datennetzwerk, wobei das Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) ein Basisstationssystem, das mindestens einen Funktransceiver enthält, mindestens einen Funkdatenverkehrskanal zur Kommunikation zwischen dem Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) und den Teilnehmerendgeräten und einen Datenservice, der die Herstellung eines Datenverkehrskanals zwischen einem Teilnehmerendgerät und der Basisstation erfordert, aufweist, wobei das Verfahren folgenden Verfahrensschritt aufweist: Zuordnen eines Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkertrskanals zu einem der Teilnehmerendgeräte, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter folgenden Verfahrensschritt aufweist: Reservieren eines Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals vor der Freigabe eines zugehörigen Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals, wobei der reservierte Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal die Freigabe des zugehörigen Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals überdauert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das eine Teilnehmerendgerät die Zuteilung des Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals vor der Freigabe des zugehörigen Abwärtsstrecken- bzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals anfordert.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) automatisch den Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal vor der Freigabe des zugehörigen Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals reserviert.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei der mindestens eine Funkdatenverkehrskanal für Ausgleichs-Mehrfachdatenrufe von mindestens zwei Teilnehmerendgeräten geeignet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 10, wobei eine Funkdatenkanalanfrage zum Anfordern von einem Datenservice in einer Übertragungsrichtung vorgesehen ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei. das eine Teilnehmerendgerät derart ausgelegt ist, dass es die Zuteilung des Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals durch Inband-Signalisierung anfordert.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Ausgleichs-Mehrfachdatenrufe von mindestens zwei Teilnehmerendgeräten das Teilen von einem Zeitfenster mittels eines TDMA-Systems oder das Teilen eines Codes mittels eines CDMA-Systems vorsieht.
  14. Netzwerkelement für die Nutzung in einem mobilen Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) zum Vermitteln von Daten zwischen Teilnehmerendgeräten und einem Datennetzwerk, wobei das Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) aufweist: ein Basisstationssystem, mit mindestens einem Funktransceiver, mindestens einen Funkdatenverkehrskanal zur Kommunikation zwischen dem Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) und den Teilnehmerendgeräten, und einen Datenservice, der die Herstellung von einem Datenverkehrskanal zwischen einem Teilnehmerendgerät und dem Basisstationssystem erfordert, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkelement, wenn ein Aufwärtsstrecken- bzw. ein Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal einem Teilnehmerendgerät zugeordnet wird, einen Abwärtsstreckenbzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal für das eine Teilnehmerendgerät vor der Freigabe des zugeordneten Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals reserviert.
  15. Netzwerkelement nach Anspruch 14, wobei das Netzwerkelement eine Datenpaketsteuereinheit ist.
  16. Netzwerkelement nach Anspruch 15, wobei die Datenpaketsteuereinheit an das Basisstationssystem angeschlossen ist.
  17. Teilnehmerendgerät zur Nutzung in einem mobilen Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) zur Vermittlung von Daten zwischen Teilnehmerendgeräten und einem Datennetzwerk, wobei das Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) aufweist; ein Basisstationssystem, das mindestens einen Funktransceiver aufweist, mindestens einen Funkdatenverkehrskanal zur Kommunikation zwischen dem Funktelekommunikationsnetzwerk (RT) und den Teilnehmerendgeräten, und einen Datenservice, der die Herstellung von einem Datenverkehrskanal zwischen einem Teilnehmerendgerät und einer Basisstation erfordert, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkelement, wenn ein Aufwärtsstrecken- bzw. ein Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal einem Teilnehmerendgerät zugeordnet wird, einen Abwärtsstreckenbzw. Aufwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanal für das eine Teilnehmerendgerät vor der Freigabe des zugeordneten Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals reserviert.
  18. Teilnehmerendgerät nach Anspruch 17, wobei das Teilnehmerendgerät ein mobiles Endgerät ist.
  19. Teilnehmerendgerät nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Teilnehmerendgerät derart ausgelegt ist, dass es die Zuteilung des Aufwärtsstrecken- bzw. Abwärtsstrecken-Funkdatenverkehrskanals durch eine Inband-Signalisierung anfordert.
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