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Hintergrund der Erfindung
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I. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Kommunikationssysteme.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Systeme
und Verfahren zum Zuordnen von Verkehrskanälen und Zusatzkanälen in einer
Basisstation oder in einem Basisstationstransceiver-Subsystem (BTS).
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II. Beschreibung verwandter
Technik
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Zelluläre Telekommunikationssysteme
sind gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Mobilstationen (z.B.
Zellulartelefone, mobile Einheiten, drahtlose Telefone oder Mobiltelefone),
die in Kommunikation mit einer oder mehreren Basisstationstransceiver-Substsystemen
(BTS) stehen. Signale, die durch mobile Stationen übertragen
werden, werden durch eine BTS empfangen und häufig an eine Vermittlungsstelle
eines Mobilfunknetzes bzw. ein Mobile Switching Center (MSC) mit
einem Basisstationscontroller (BSC = base station controller) weitergeleitet.
Das MSC routet das Signal wiederum zu einem öffentlichen vermittelten Telefonnetzwerk (PSTN
= public switched telephone network) oder zu einer weiteren Mobilstation.
In gleicher Weise kann ein Signal, das von dem öffentlichen vermittelten Telefonnetzwerk
zu einer Mobilstation über
eine Basisstation oder ein BTS und ein MSC übertragen werden.
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Jedes
BTS deckt eine „Zelle" innerhalb der eine
Mobilstation kommunizieren kann, ab. Eine Zelle deckt einen begrenzten
geographischen Bereich ab und routet Anrufe von Mobilstationen zu
und von einem Telekommunikationsnetzwerk über ein MSC. Der Abdeckungsbereich
eines typischen zellulären
Telekommunikationssystems ist in mehrere Zellen unterteilt. Unterschiedliche
Kommunikationsressourcen, wie beispielsweise Frequenzen werden häufig jeder
Zelle zugewiesen, um die Kommunikationssystemressourcen zu maximieren.
Wenn sich eine Mobilstation von einer ersten Zelle zu einer zweiten Zelle
bewegt, wird ein Handoff bzw. eine Übergabe durchgeführt, um
neue Systemressourcen, die mit der zweiten Zelle assoziiert sind,
zuzuweisen.
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Ein
Handoff beinhaltet die Durchführung
eines Satzes von Verhandlungsinstruktionen zwischen der Mobilstation
und einer oder mehreren BTS und/oder MSC. Zellulare Telekommunikationssysteme
erfordern im Allgemeinen effiziente und verlässliche Handoff-Prozeduren
zum Maximieren des Einsatzes von Systemressourcen. Effiziente und
verlässliche
Handoff-Prozeduren werden immer wichtiger desto kleinere Zellen
eingesetzt werden, um die Anforderungen für ansteigende Kommunikationssystemkapazität zu erfüllen. Die
Verwendung der kleineren Zellen erhöht die Anzahl von Zellgrenzüberquerungen
und die Frequenzzuweisungen, wodurch die Notwendigkeit für effiziente
und kosteneffektive Handoff-Mechanismen und -Prozeduren ansteigt.
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Um
das Handoff zwischen benachbarten Zellen zu fördern, wird häufig ein
Handoff-Beacon eingesetzt. Ein Beacon in jeder Zelle sendet ein
Signal mit einem begrenzten Bereich um die Zelle herum. Wenn eine
Mobilstation in einer ersten Zelle ein Beacon von einer zweiten
Zelle detektiert, wird das Telefon zu der zweiten Zelle übergeben.
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Ein
BTS routet Anrufe zwischen Mobilstationen innerhalb eines vorbestimmten
geographischen Bereichs, d.h. einer Zelle, die durch das BTS bedient
wird, und zu und von einem MSC und einem BSC. Das MSC und BSC ermöglichen
das Routen von Anrufen zwischen BTS und zwischen dem drahtlosen
Kommunikationsnetzwerk und dem PSTN, d.h. dem drahtgebundenen Netzwerk.
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Ein
BSC oder MSC ist häufig
mit einem bestimmten geographischen Bereich, der eine oder mehrere Zellen
beinhaltet assoziiert, und umfasst häufig unterschiedliche Komponenten,
wie beispielsweise ein Auswahlvorrichtungsbank- bzw. -reihesubsystem (SBS = selector
bank subsystem) und einen Funkverbindungsmanager (RLM = radio link
manager) um die Zuordnung von Netzwerkressourcen zwischen Sprachanrufen und
anderen Netzwerkfunktionen zu ermöglichen. Netzwerkressourcen
können
Computerspeicher, Bandbreite und andere Hardware und Software umfassen.
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Typischerweise
sind einige Netzwerkressourcen Verkehrskanälen zugewiesen und einige Netzwerkressourcen
sind Zusatzkanälen
zugewiesen. Die Verwendung von Verkehrskanälen und Zusatzkanälen in drahtlosen
Telekommunikationsnetzwerken wird in der Dokumentation zum IS-95
Telekommunikations-Industriestandard
erläutert.
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Hilfs-
bzw. Zusatzkanäle
tragen bzw. übertragen
häufig
Daten, wie z.B. eine Datei, die zwischen drahtlosen Computermodems übertragen
wird. Fundamentale Verkehrskanäle
tragen bzw. übertragen
häufig Sprachanrufe
und/oder Datenanrufe über
das drahtlose Netzwerk. Um die Qualität eines gegebenen Sprach- und/oder
Datenanrufs zu verbessern, können
zu dem Verkehrskanal, der mit der Sprache und/oder den Daten assoziiert
ist, zusätzliche
Zusatzkanäle
hinzugefügt
werden. Die zusätzlichen
Zusatzkanäle
erhöhen
den Durchsatz der drahtlosen Verbindung zwischen der Mobilstation
und der Basisstation.
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Wenn
eine Mobilstation, die einen Anruf aufrechterhält, sich von einem ersten Systemabdeckungsbereich,
der mit einem ersten BSC (oder BTS) assoziiert ist zu einem zweiten
Systemabdeckungsbereich, der mit einem zweiten BSC (oder BTS) assoziiert
ist, bewegt, wird die Mobilstation zu dem zweiten BSC (oder BTS) und
assoziierten BTS übertragen.
Wenn das Ziel-BTS, das mit dem zweiten BSC (oder BTS) assoziiert
ist, nicht ausreichend Verkehrskanäle besitzt, zum Aufnehmen des
Handoffs bzw. der Übergabe,
wird das Handoff typischerweise durch einen Anrufressourcenmanager
(CRM = call resource manager) des Ziel-BTS blockiert, und der Anruf
wird fallengelassen. Wenn somit alle Verkehrskanäle in einem BTS verwendet werden,
werden zusätzliche
Anrufe, die an das BTS übergeben
werden, üblicherweise
fallengelassen und jegliche neuen Anrufe werden typischerweise blockiert.
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In
der EP - 0717579 A2 ist beispielsweise ein Verfahren offenbart,
bei dem Anrufe mit niedrigerer Priorität zugunsten von Anrufen mit
höherer
Priorität
fallengelassen werden. Die Priorität basiert auf Dienstevereinbarungen
des Anrufers, wie beispielsweise Basic-, Economy- oder Premiumdiensten.
In ähnlicher
Weise offenbart WO 97/16931 ein Verfahren zum Zuordnen eines Kommunikationskanals
zu einer Bedieneranfrage hinsichtlich eines Notfalldienstes zugunsten
eines derzeitigen Nutzers, der keinen Notfalldienst benutzt und das
Fallenlassen des derzeitigen Nutzers.
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Es
besteht daher in der Technik die Notwendigkeit für ein effizientes und kosteneffektives
System zum Reduzieren von fallengelassenen oder blockierten Anrufen
infolge unzureichender Verkehrskanalressourcen. Es gibt ferner eine
Notwendigkeit für
ein effizientes Verfahren zum Zuordnen und eine Aufhebung der Zuordnung
von Verkehrskanälen
und Zusatzkanälen.
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Die Erfindung
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Diese
Notwendigkeit in der Technik wird durch das System zum Managen von
Drahtloskommunikations-Systemressourcen der vorliegenden Erfindung
angesprochen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die vorliegende
Erfindung in Software implementiert, die auf einem Computer innerhalb
einer Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem läuft und
umfasst einen ersten Mechanismus zum Bestimmen der derzeitig verfügbaren Verkehrsressourcen
des drahtlosen Kommunikationssytems, und zum Vorsehen eines Signals
ansprechend darauf, wobei der erste Bestimmungsmechanismus Mittel
umfasst zum Überwachen wann
ein Anruf an einer Basisstation blockiert bzw. abgeblockt wird,
und zum Vorsehen des Signals, wenn der Anruf blockiert wird. Ein
zweiter Mechanismus hebt die Zuordnung von Zusatzressourcen des
drahtlosen Kommunikationssystems auf und führt eine Neuzuordnung der Zusatzressourcen
als Verkehrsressourcen durch, und zwar ansprechend auf das Signal.
Es sind Mittel vorgesehen zum Abschätzen der Zeit, die erforderlich
ist zwischen dem Vorsehen des Signals, dem Aufheben der Zuordnung
von Hilfsressourcen und dem Neuzuordnen als Verkehrsres sourcen.
Auf diese Art und Weise wird das Vorsehen des Ansprechverhaltens
auf das Signal gesperrt, wenn die Schätzung der erforderlichen Zeit
größer ist
als eine vorbestimmte Zeit.
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Bei
einer speziellen Ausführungsform
umfassen die derzeitig verfügbaren
Verkehrsressourcen des drahtlosen Kommunikationssystems derzeitig
verfügbare
Verkehrskanäle
und die Zusatzressourcen umfassen Zusatzkanäle. Der erste Mechanismus umfasst
einen Code zum Vergleichen einer Anzahl von verwendeten Verkehrskanälen mit
einer Anzahl von Gesamt-Verkehrskanälen und
zum Vorsehen des Signals, wenn die Differenz zwischen der Anzahl
von Gesamt-Verkehrskanälen
und der Anzahl von verwendeten Verkehrskanälen geringer ist als ein vorbestimmter
Schwellenwert.
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Der
erste Mechanismus umfasst ferner einen Code zum Überwachen wann eine Anruf-Handoff-Anforderung
bzw. -Anfrage an einem Anrufressourcenmanager einer Basisstation
abgeblockt wird, und zum Vorsehen des Signals, wenn der Anruf abgeblockt
wird. Der zweite Mechanismus umfasst einen Code zum Senden einer
Nachricht an einen Funkverbindungsmanager eines Auswahlbank-Subsystems,
zum Empfangen einer Antwort von dem Funkverbindungsmanager des Auswahlbank-Subsystems,
zum Aufheben einer Zuordnung der Hilfsressourcen, und zum Neuzuordnen
der Hilfsressourcen als Verkehrsressourcen.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist die Erfindung in Software implementiert, die auf einem Computer
läuft,
und zwar innerhalb des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, wobei
der Computer strategisch über
die ersten und zweiten Mechanismen die Zuordnung von Hilfskanälen ansprechend
auf sich verändernden
Netzwerkverkehr steuert. Durch strategische Steuerung der Zuordnung
von Hilfskanälen,
reduziert die vorliegende Erfindung fallengelassene oder blockierte
bzw. abgeblockte Anrufe während
des Handoffs bzw. der Übergabe,
reduziert abgeblockte oder fallengelassene Anrufe während des
Anrufaufbaus und erhöht
die Gesamtverlässlichkeit
des assoziierten drahtlosen Kommunikationssystems.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Codemultiplex-Vielfachzugriffs-
(CDMA = code division multiple access)-Zellulartelefonsystems, für das die
vorliegende Erfindung angepasst ist.
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2 ist
ein detaillierteres Diagramm, das das mobile Vermittlungs-Center (MSC), den
Basisstationscontroller (BSC), das erste Basisstationstransceiver-Subsystem
(BTS) und die Mobilstation gemäß 1 zeigt.
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3 ist
ein Ping-Pong-Diagramm, das einen Nachrichtenaustausch zwischen
dem RLM, CRM und dem TCE gemäß 2 zum
Aufbau eines Anrufs gemäß der Lehre
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
ein Ping-Pong-Diagramm, das einen Nachrichtenaustausch zwischen
dem Funkverbindungsmanager (RLM), dem Anrufressourcenmanager (CRM)
und dem Verkehrskanalelement (TCE) gemäß 2 zeigt,
um die Mobilstationsmobilität
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu ermöglichen.
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5 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum strategischen Zuordnen von
Zusatzkanälen
zum Reduzieren fallengelassener Anrufe während eines Handoffs oder eines
ursprünglichen
Aufbaus, das innerhalb des BTS und BSC gemäß 2 implementiert
ist.
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6 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Zuordnen von Zusatzkanälen und
Verkehrskanälen
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Beschreibung
der Erfindung
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Während die
vorliegende Erfindung hier unter Bezugnahme auf darstellende Ausführungsformen
für bestimmte
Anwendungen beschrieben wird, sei bemerkt, dass die Erfindung nicht
auf diese Ausführungsformen
beschränkt
ist. Der normale Fachmann mit Zugriff auf die Lehre der vorliegenden
Erfindung erkennt zusätzliche
Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen, die innerhalb
des Umfangs der Erfindung liegen und zusätzliche Gebiete, in denen die
vorliegende Erfindung eine erhebliche Nützlichkeit hätte.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften zellularen Telefonsystems 10,
für das
die vorliegende Erfindung geeignet ist. Das System 10 umfasst
eine Mobil-Vermittlungsstelle (MSC= mobile switching center) 12 mit
einer Basisstationssteuerung (BSC = base station controller) 14.
Ein öffentlich
vermitteltes Telefonnetzwerk (PSTN = public switched telephone network) 16,
routet Anrufe von Telefonleitungen und anderen Netzwerken (nicht
gezeigt) zu und von der MSC 12. Die MSC 12 routet
Anrufe von dem PSTN 16 zu und von einem ersten BTS 18 und
einem zweiten BTS 20, die mit einer ersten Zelle 22 bzw.
einer zweiten Zelle 24 assoziiert sind. Das BTS 18 und 20 werden
häufig
als Zellcontroller bzw. Zellensteuerung bezeichnet.
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Die
MSC 12 routet Anrufe zwischen den BTS 18 und 20.
Das erste BTS 18 richtet Anrufe zu einer ersten Mobilstation 26 innerhalb
der ersten Zelle 22 über
eine erste Kommunikationsverbindung 28. Die Kommunikationsverbindung 28 ist
eine Zweiwegeverbindung mit einer Vorwärtsverbindung 30 und
einer Rückwärtsverbindung 32.
Typischerweise, wenn das BTS 18 Sprachkommunikationen mit
der Mobilstation 26 etabliert hat, wird die Verbindung 28 als
ein Verkehrskanal bezeichnet. Obwohl jedes BTS 18 und 20 mit
nur einer Zelle assoziiert ist, ist ein BSC häufig durch mehrere Zellen verwaltet
oder mit mehreren Zellen assoziiert.
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Wenn
die Mobilstation 26 sich von der ersten Zelle 22 zu
der zweiten Zelle 24 bewegt, wird die Mobilstation 26 zu
dem zweiten BTS 20 übergeben.
Eine Übergabe
bzw. ein Handoff tritt üblicherweise
in einem Überlappungsbereich 36 auf,
wo die erste Zelle 22 die zweite Zelle 24 überlappt.
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Bei
einem Soft-Handoff stellt die Mobilstation 26 eine zweite
Kommunikationsverbindung 34 mit dem Ziel-BTS 20 zusätzlich zu
der ersten Kommunikationsverbindung 28 mit dem Quell-BTS 18 her.
Während
eines Soft-Handoffs werden sowohl die erste Verbindung 28 als
auch die zweite Verbindung 34 simultan aufrechterhalten.
Nachdem die Mobilstation 26 in die zweite Zelle 24 eingetreten
ist, kann die erste Kommunikationsverbindung 28 fallengelassen
werden.
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Bei
einem Hard-Handoff wird die Kommunikationsverbindung 34 nicht
aufgebaut. Wenn sich die Mobilstation 26 von der ersten
Zelle 22 zu der zweiten Zelle 24 bewegt, wird
die Verbindung 28 zu dem Quell-BTS 18 fallengelassen
und es wird eine neue Verbindung mit dem Ziel-BTS 20 aufgebaut.
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Die
vorliegende Erfindung akkommodiert unterschiedliche Arten von Anrufaufbau
und Handoff einschließlich
eines Intersystem-Handoffs und eines Intrasystem-Handoffs. Ein Intersystem-Handoff
tritt auf, wenn eine Mobilstation, die unter der Steuerung eines
gegebenen zellularen Telekommunikationssystems arbeitet, wie z.B.
dem System 10 sich außerhalb
des Abdeckungsbereichs des Telekommunikationssystems bewegt und
zu einem benachbarten System (nicht gezeigt) übergeben wird. Ein Intrasystem-Handoff
wird verwendet wenn zwei Telekommunikationssysteme benachbart zueinander
liegen und das benachbarte System besser in der Lage ist, die Mobilstation 26 zu
bedienen, als das derzeitig bedienende System 10. Das benachbarte
System und das bedienende System 10 müssen fortlaufende Dienstbereiche
besitzen. Ein Intersystem-Handoff kann zwischen zwei Systemen stattfinden,
welche dieselbe Luftschnittstelle verwenden oder zwischen zwei Systemen,
die zwei unterschiedliche Luftschnittstellen verwenden.
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Ein
Intrasystem-Handoff tritt auf, wenn sich eine Mobilstation von einem
Zellen-(BTS)-Abdeckungsbereich zu einem anderen Zellen-Abdeckungsbereich
bewegt. Das Intrasystem-Handoff wird häufig in Systemen mit multiplen
Frequenzen verwendet, die einigen BTS zugewiesen sind, um effizient
Spektralressourcen zu verwenden, und die Kapazität des CDMA-Netzwerks zu erhöhen. Die
Verwendung von mehreren Frequenzen sieht häufig Vorteile gegenüber anderen
Methoden vor, die auf einen Kapazitätsanstieg gerichtet sind, wie
beispielsweise Zellenteilung oder Zellensektorisierung. Ein Intrasystem- Handoff kann auch
zwischen zwei Netzwerken desselben Systems, die zwei unterschiedliche
Luft-Schnittstellen verwenden, auftreten.
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In
Mehrfrequenzsystemen ist ein Handoff erforderlich, wenn sich eine
Mobilstation von einem Bereich bewegt, der mehrere Frequenzen besitzt
zu einem Bereich, der weniger Frequenzen besitzt. Ein Handoff ist auch
erforderlich, wenn sich eine Mobilstation von einem Bereich mit
geringer Belastung auf der Dienstfrequenz zu einem Bereich mit hoher
Belastung auf der Dienstfrequenz bewegt, und ein Lastausgleich erforderlich
ist.
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2 ist
ein detaillierteres Diagramm, das die Mobil-Vermittlungsstelle (MSC
= mobile switching center) 12, die Basisstationssteuerung
(BSC = base station controller) 14, die erste Basisstation
(BTS = base station) 18 und die Mobilstation 26 gemäß 1 zeigt.
Gemäß 2 umfasst
das System 10 von links nach rechts die Mobilstation 26,
die Basisstation 18, die Mobil-Vermittlungsstelle 12 mit der
Basisstationssteuerung 14 und eine Zusatzdiensteinheit
(SSA = supplementary services adjunct) 40, und das öffentlich
vermittelte Telefonnetzwerk (PSTN) 16.
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Die
Basisstation 18 besitzt einen Overhead-Kanalmanager (OCM
= overhead channel manager) 42, einen Anrufressourcenmanager
(CRM = call resource manager) 44, einen BTS-Computer 46 (auch
bekannt als ein BTSC), der den OCM 42 und den CRM 44 umfasst,
und ein Verkehrskanalelement (TCE) 48. Der BTS-Computer 46 steuert
den OCM 42 und den CRM 44 über Software. Die MSC 12 umfasst
die BSC 14 und die SSA 40. Die SSA 40 kann
durch eine Standardmobil-Vermittlung ersetzt werden, ohne vom Umfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die
BSC 14 umfasst einen Anrufsteuerprozessor (CCP = call control
processor) 50, eine Zeit- und Frequenzeinheit (TFU = time
and frequency unit) 52, und ein Auswahlbank- bzw. Reihe-Subsystem
(SBS = selector bank subsystem) 54. Der CCP 50 umfasst
einen Funkruf- und Zugriffsmanager (PAM = paging and access manager) 56.
Das SBS 54 umfasst einen Funkverbin dungsmanager (RLM =
radio link manager) 58 und eine Verkehrsbearbeitungseinheit
(TPU = traffic processing unit) 60. Die SSA 40 kommuniziert
mit dem CCP 50, dem SBS 54 und dem PSTN 16 und
wirkt als eine Vermittlung um das Routing von Anrufen zwischen der
MSC 12 und dem PSTN 16 zu ermöglichen.
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Aus
Klarheitsgründen
ist die zweite Basisstation 20 gemäß 1 in der 2 weggelassen.
Zusätzlich
sind unterschiedliche andere Systemkomponenten weggelassen, der
Fachmann weiß jedoch,
wo diese Komponenten zu erhalten sind, und wie sie in das System 10 passen.
Beispielsweise sind Komponenten, wie ein Zellstandortmodem in der
Basisstation 18, zum Herstellen der Luft-Schnittstellenverbindung 28 zwischen der
Basisstation 18 und der Mobilstation 26, und ein
Codemultiplex-Vielfachzugriffs-(CDMA)-Zwischenverbindungssubsystem
zum Routen von Nachrichten von unterschiedlichen Elementen innerhalb
der Basisstation 18 an unterschiedliche Elemente innerhalb
der BSC 14 weggelassen.
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Der
OCM 42 in der Basisstation 18 kommuniziert mit
dem PAM 56 und der TFU 52 in der BSC 14.
Eine Signalisierungsverbindung zwischen dem OCM 42 und
dem PAM 56 wird verwendet für Nachrichten, wie beispielsweise
Mobilstations-Ausgangsnachrichten und Nachrichten, die sich auf
eine Zugriffs- und
Registrierungsüberbelastung
beziehen, die über
einen Zugriffskanal empfangen werden. Nachrichten, die an die Mobilstation 26 gerichtet
sind, gehen von dem PAM 56 zu dem OCM 42, und
Nachrichten, die von der Mobilstation 26 empfangen werden
gehen von dem OCM 42 zu dem PAM 56, der innerhalb
eines Auswahlkarteninterface (nicht gezeigt) implementiert ist.
Eine Signalisierungsverbindung zwischen dem OCM 42 und
der TFU 52 wird verwendet, um Nachrichten aufrechtzuerhalten,
die durch die TFU 52 zu dem OCM 42 geschickt werden,
um eine aktive Rückverbindung
anzuzeigen.
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Der
OCM 42 und der CRM 44 in der BTS 18 sind
gesteuert und/oder implementiert über Software, die auf dem BTS-Computer 46 läuft. Der
BTS-Computer 46,
der einen Mikroprozessor (nicht gezeigt) umfasst, kommuniziert mit
dem RLM 58, der sich in dem SBS 54 der BSC 14 befindet.
Der BTS-Computer 46 kommuniziert
auch mit dem RLM 58 und führt einzigartige Software durch,
die gemäß der Lehre
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, und die nachfolgend noch
genauer beschrieben wird, um Verkehrs- und Zusatzressourcen innerhalb
des BTS 18 zu managen.
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Eine
Signalisierungsverbindung zwischen dem CRM 44 und dem RLM 58 überträgt bzw.
transferiert Netzwerkbetriebs-Interfacespezifikations-(NOIS = network
operation interface specification)-Nachrichten zwischen dem CRM 44 und
dem RLM 58. NOIS-Nachrichten werden von dem RLM 58 zu
dem CRM 44 geschickt, um eine Anrufressourcen-Zuordnung
und eine Aufhebung der Anrufressourcen-Zuordnung zu ermöglichen. Antwortnachrichten
werden von dem CRM 44 zu dem RLM 58 geschickt.
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Das
TCE 48 in dem BTS 18 kommuniziert mit dem RLM 58 und
der TPU 60 in dem SBS 54 der BSC 14.
Eine Signalisierungsverbindung zwischen dem TCE 48 und
dem RLM 58 transferiert NOIS-Nachrichten zwischen dem TCE 48 und
dem RLM 58, um Verkehrsressourcen-Steueroperationen zu
unterstützen.
Eine Verkehrsverbindung zwischen dem TCE 48 und der TPU 60 transferiert
Verkehrsnachrichten zwischen dem TCE 48 und der TPU 60.
Die Nachrichtennutzlast (payload) überträgt Rückwärtsverbindungs-Verkehrskanalrahmen
von dem TCE 48 zu der TPU 60 und Vorwärtsverbindungs-Verkehrskanalrahmen
von der TPU 60 zu dem TCE 48. Die Rahmenqualitäts- und Leistungssteuerinformation
ist auch an die Nachrichten angehängt. Die Nachrichten sind gemäß dem IS-95
A-Standard aufgebaut.
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Der
Computer 46 führt
Software durch zum selektiven Zuordnen und Aufheben der Zuordnung
von Verkehrskanälen
und Zusatzkanälen,
basierend auf Gesamt-Verkehrsressourcen, Zusatzressourcen und den gesamten
derzeitig verfügbaren
Ressourcen. Zum Beispiel überwacht
der Computer 46 die Zuordnung von Kanälen innerhalb des TCE 48 über den
CRM 44 und den RLM 58 und hält einen Verkehrskanalschwellenwert und
einen Zusatzkanalschwellenwert aufrecht. Wenn die Anzahl von verbleibenden
Verkehrskanälen,
die derzeitig nicht verwendet wird, unter den Verkehrskanalschwellenwert
fällt,
wird die Zuordnung von Zusatzkanälen aufgehoben
und diese Kanäle
werden neu als Verkehrskanäle
zugeordnet über
eine Serie von Nachrichten, die zwischen dem CRM 44, dem RLM 58 und
dem TCE 48 (wie nachfolgend noch näher erläutert wird) transferiert. Die
Zuordnung von Zusatzkanälen
wird aufgehoben bis die Anzahl von verfügbaren Verkehrskanälen den
Verkehrskanalschwellenwert übersteigt.
Ferner können
die Zusatzkanäle,
die derzeitig nicht verwendet werden, als Verkehrskanäle eingesetzt
werden.
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Wenn
die Anzahl von verbleibenden Verkehrskanälen geringer wird als der Zusatzkanalschwellenwert, dann
wird die Zuordnung von Zusatzkanälen
unterbrochen und diese werden stattdessen für die Verwendung eines Verkehrskanals
reserviert. Die tatsächlichen
Werte für
den Verkehrskanalschwellenwert und den Zusatzkanalschwellenwert
sind abhängig
von der Anwendung und der Fachmann wird leicht in der Lage sein,
geeignete Werte auszuwählen,
um die Erfordernisse für
eine gegebene Anwendung zu erfüllen.
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Alternativ
kann die Zuordnung von Zusatzressourcen zum letzten Zeitpunkt aufgehoben
werden, um einen fallengelassenen Anruf während eines Handoff-Vorgangs
zu verhindern. Wenn z.B. eine Handoff-Anfrage für einen Anruf an dem CRM 44 abgeblockt
wird, kann die einzigartige Software, die auf dem Computer 46 läuft, die
Anzahl von Zusatzkanälen,
die derzeitig in dem TCE 48 verwendet werden, über den
RLM 58 oder den CRM 44 überprüfen. Wenn der Anruf an dem
CRM 44 infolge ungenügender
Verkehrskanalressourcen abgeblockt wurde, initiiert die Software
eine Ressourcenfreigabe-Aufforderung,
die von dem CRM 44 zu dem RLM 58 geschickt wird,
die fordert, dass der RLM 58 Zusatzkanalressourcen an dem
TCE 48 freigibt.
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In
der derzeitigen speziellen Ausführungsform
schätzt
vor dem Implementieren der obigen Schritte die Software, die auf
dem Computer 46 läuft,
eine Zeit, die erforderlich ist, dass eine Ressourcenfreigabe-Aufforderung
von dem CRM 44 zu dem RLM 58 geschickt wird, dass
eine Antwort zu dem CRM 44 zurückgeschickt wird, dass eine
Zuordnung von Zusatzkanälen
an dem TCE 48 aufgehoben wird, und diese als Verkehrskanäle an dem
TCE 48 neu zugeordnet werden für eine geeignete Anzahl von
Zusatzkanälen.
Wenn die erforderlich Zeit wahrscheinlich dazu führt, dass ein Anruf fallengelassen
wird, infolge eines Zeitproblems, wird das Verfahren abgebrochen.
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Die
vorliegende Erfindung ist angepasst zur Verwendung mit mittleren
Datenraten-(MDR = medium data rate)-Eigenschaften bzw. -Merkmal.
Der mittlere Datenraten-(MDR)-IS-95-Standard und assoziierte Merkmale
zielen darauf aus, den Datendurchsatz zu erhöhen, ohne die Infrastruktur-Hardware
zu verändern. Dies
wird erreicht, indem einem einzelnen Teilnehmer erlaubt wird, bis
zu 8 Codekanälen
auf der Vorwärtsverbindung 30 und
bis zu 8 Codekanälen
auf der Rückwärtsverbindung 32 zu
verwenden. Zusätzliche
Codekanäle,
die als Zusatzkanäle
oder Supplementärkanäle bezeichnet
werden, können
einer mobilen Datenstation, wie beispielsweise einem Computermodem,
zugewiesen sein.
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Ein
Zusatz-Codekanal wird entweder mit voller Rate (9600 bps für Ratensatz
1 oder 14400 bps für
Ratensatz 2) oder überhaupt
nicht übertragen.
Er muss dieselbe Rate verwenden, die für den Fundamental- bzw. Grundcodekanal
verwendet wird. Er kann Primärverkehr
oder Sekundärverkehr übertragen,
aber nicht beide (d.h. kein „dim-and-burst"). Auf dem Zusatz-Codekanal
wird kein Signalisierungsverkehr verschickt. Wenn weder Primär- noch
Sekundärverkehr
verfügbar
ist, soll die Basisstation 18 nicht auf den Vorwärts-Zusatz-Codekanälen übertragen.
Ferner besitzen Zusatz-Codekanäle
keinen Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuersubkanal
(keine Codepunktierung), welche eine Leistungsverbesserung ergibt.
Zusatz-Codekanäle
besitzen denselben Rahmen-Offset wie der assoziierte Grundkanal.
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Ein
Grund-Codekanal (fundamental code channel) wird einem Soft-Handoff
unterzogen, unter Verwendung in der Technik bekannter Verfahren
und für
Sprachanrufe verwendet. Wann immer der Grund-Codekanal einem Soft- Handoff ausgesetzt
wird, werden die assoziierten Zusatz-Codekanäle auch einem Soft-Handoff
ausgesetzt. Zusatz-Codekanal-Symmetrie muss erreicht werden zwischen
den Basisstationen. Wenn es nicht genug Ressourcen für alle Zusatz-Codekanäle an der
neuen Basisstation oder der BSC gibt, werden durch die anfordernde
Basisstation oder die BSC einige Kanäle freigegeben.
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Eine
Vorwärtsverbindung
erlaubt bis zu acht Codekanäle,
die zusammen kombiniert werden können, um
bis zu acht Mal die derzeitige maximale Datenrate vorzusehen. Diese
Codekanäle
sind Vorwärts-Verkehrskanäle, die
in dem IS-95 A-Standard definiert sind, und sie werden durch Walsh-Codes
unterschieden bzw. diskriminiert, die durch die Basisstation 18 zugewiesen
werden. Die Vorwärts-Verkehrskanäle sind
in zwei Arten unterteilt: den Grund-Codekanal und die assoziierten Zusatz-Codekanäle.
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Ein
Grund-Codekanal ist der Mobilstation 26 für einen
Datenanruf zugewiesen. Ein Grund-Codekanal ist ein Standard-Vorwärts-Verkehrskanal,
der mit variabler Datenrate übertragen
wird. Der Grund-Codekanal kann Primärverkehr, Sekundärverkehr
oder Signalisierungsverkehr übertragen.
Der Grund-Codekanal
besitzt auch einen Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuer-Subkanal, wie es
in IS-95 A definiert ist.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
besitzt der CRM 44 einen Schwellenwert zum Beibehalten
von TCEs, die über
den Computer 46 aufgebaut wurden, unter dem es eine Anforderung
an das SBS 54 gibt, die Zuordnung von Zusatzkanälen aufzuheben.
Wenn z.B. die Basisstation 18 insgesamt 60 TCEs
(nicht gezeigt) besitzt, und der Zuordnungsaufhebungs-Aufforderungsschwellenwert
bei 55 TCEs liegt, wird, wenn die Anzahl der verbleibenden
TCEs unter 5 fällt
(60 – 55),
der CRM 44 eine Aufforderung an den RLM 58 schicken,
und zwar entsprechend seinem ersten Zusatzkanal, für eine Ressourcenfreigabe
(wie nachfolgend noch deutlicher beschrieben wird). Somit könnte z.B.
ein 60 TCE-System 20 Zusatzkanäle als erstes zugeordnet besitzen,
gefolgt durch 35 Grund- und Zusatzkanäle. Wenn die Anzahl von verbleibenden
TCEs 5 erreicht, startet der CRM 44 eine Anfrage
für die
Zuordnungsaufhebung von Zusatzkanälen.
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Der
Zuordnungsaufhebungs-Aufforderungsschwellenwert muss nicht notwendigerweise
dem Zusatz-Abblockschwellenwert für die TCEs entsprechen. Wenn
z.B. der CRM 44 einen Zusatz-Abblockschwellenwert besitzt,
der bei x liegt, und ein Zuordnungsaufhebungs-Aufforderungsschwellenwert
bei y (y > x) liegt, wird
Zuordnung von Zusatzkanälen
blockiert bzw. abgeblockt, nachdem x-TCEs verwendet werden. Es wird ein
Versuch unternommen, die Zuordnung von Zusatzkanälen aufzuheben, wenn die verbleibenden
Verkehrsressourcen unter y fallen. Die Zuordnungsaufhebungs-Aufforderung
wird nur während
einer Ressourcenzuordnung durch den CRM 44 ausgelöst.
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In
dem Fall einer Soft-Handoff-Anfrage für einen Grundkanal hält der CRM 44 Information
aufrecht, welche festlegt, ob ein bestimmter TCE einen Grund- oder einen Zusatzcodekanal
handhabt oder nicht.
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Im
Allgemeinen wird die Zuordnung von Grundkanälen aufgehoben bevor die Zuordnung
eines assoziierten Grundkanals aufgehoben wird. Wenn das SBS 54 nicht
die Zuordnung von Zusatzkanälen
vor der Zuordnung von Grundkanälen
aufhebt, kann die Basisstation 18 die Zuordnung der Zusatzkanäle aufheben,
oder auf eine freie bzw. hängende
Ressource warten, um die Zuordnung der Kanäle aufzuheben.
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Für ein Soft-Handoff
ordnet der CRM 44 Zusatzkanäle zu, die in einer CRMRLM-Ressourcen-Aufforderungsnachricht
angefordert werden, d.h. eine CRMRLM_ResourceRelReq message.
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Für ein softeres
Handoff platziert der CRM 44 zugeordnete Kanalelemente
in ein softer Handoff. Zusätzliche
Zusatzkanalelemente sind nicht für
ein softeres Handoff zugeordnet.
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3 ist
ein Ping-Pong-Diagramm, das Nachrichten darstellt, die zwischen
dem RLM 58, dem CRM 44 und dem TCE 48 gemäß 2 ausgetauscht
werden, um einen Anruf gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung aufzubauen. Zum Zuweisen von Zusatzkanälen zu einem
Anruf sendet der RLM 58 eine CRMRLM_ResourceReq message
bzw. -Nachricht an den CRM 44, die eine Freigabe von n
Zusatzkanälen anfordert.
Ansprechend auf die CRMRLM_ResourceReq message sendet der CRM 44 eine CRMTCE_AllocateCmd
message bzw. -Nachricht an das TCE 48, die dem TCE 48 befiehlt,
einen Zusatzkanal freizugeben. Das TCE 48 antwortet mit
einer CRMTCE_AllocateRsp message bzw. Nachricht, die anzeigt, dass
der Zusatzkanal freigegeben wurde. n CRMTCE_AllocateCmd messages
bzw. -Nachrichten und n CRMTCE_AllocateRsp messages bzw. -Nachrichten
werden zwischen dem CRM 44 und dem TCE 48 ausgetauscht,
und zwar jeweils eine für
jeden freigegebenen Zusatzkanal.
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Nach
dem Nachrichtenaustausch zwischen dem CRM 44 und dem TCE 48 sendet
der CRM 44 ein CRMRLM_ResourceRelRsp-Nachricht an den RLM 58,
der den RLM 58 informiert, dass n Zusatzkanäle zugeordnet
wurden.
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Mit
der Kenntnis der vorliegenden Lehre kann der Fachmann leicht die
Nachrichten gemäß 3 aufbauen.
Die folgende Beschreibung von Änderungen,
die hinsichtlich des IS-95-Standards erforderlich sind zum Ermöglichen
von ausgetauschten Nachrichten zwischen dem RLM 58 und
dem CRM 44 dienen für
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung.
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Für die CRMRLM_CRMResourceReq-Nachricht
sind Änderungen
erforderlich, um zu erlauben, dass der RLM 58 mehrere Ressourcen
von dem TCE 48 in einer Ressourcen-Anforderungsnachricht
anfordert. Ein CRMResourceReq-Type
Feld wird weiterhin verwendet, um zu spezifizieren, warum die Ressourcen
benötigt werden
(z.B. Handoff, Aufbau, usw.). Wenn z.B. Ressourcen für einen
Grundkanal und 5 Vorwärts-Zusatzkanäle für ein Handoff
angefordert werden, wird das CRMResourceRegType Feld auf _HANDOFF
gesetzt, und das Fundamentallncluded Feld auf WAHR gesetzt, und
der NumFwdSupChannelsRequested wird auf 5 gesetzt.
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Wenn
alternativ Ressourcen für
3 Vorwärts-Zusatzkanäle durch
den RLM 58 angefordert werden, um den Datendurchsatz eines
Mitteldatenraten-(MDR)-Anrufs
zu erhöhen,
wird das CRMResourceRegType Feld auf AUFBAU bzw. _URSPRUNG gesetzt,
das Fundamentallncluded Feld wird auf FALSCH gesetzt, und der NumFwdSupChannelsRequested
wird auf 3 gesetzt.
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Das
Feld FundamentalFwdTrafficGain wird durch den CRM 44 verwendet,
um die Vorwärtsleistungs-Anforderungen
von angeforderten Zusatzkanälen
des Typs _URSPRUNG für
Zulassungs-Steuerprozesse vorherzusagen. Die Felder ForwardRateSet
und ReverseRateSet wurden hinzugefügt, um IS-95C zu unterstützen.
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Die
Tabelle 1 illustriert Änderungen
des CRMRLM_CRMResouceReq-Netzwerksbetrieb-Interfacespezifikationen-(NOIS)Nachricht.
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Die
CRMRLM_CRMResourceRsp-Nachricht wurde ausgedehnt, um jede Kombination
von Grund-, Vorwärts-Zusatz-
oder Rückwärts-Zusatz-Kanälen in derselben
Nachricht zu erlauben. Die bestehenden Felder der Nachricht werden
verwendet zum Zuordnen des Grundkanals, und fünf neue Felder wurden hinzugefügt, um die
Vorwärts-
und Rückwärts-Zusatz-Kanäle zu spezifizieren.
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Tabelle
2 stellt erforderliche Änderungen
der CRMRLM-ResourceRsp-NOIS-Nachricht
dar.
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Die
CRMRLM_CRMResourceReleaseReq-Nachricht wurde auch generalisiert,
um die Freigabe irgendeiner Kombination von Grund-, Vorwärts-Zusatz- und/oder Rückwärts-Zusatzkanälen zu erlauben.
Wenn ein Vorwärts-Zusatzkanal freigegeben
wird, ermöglicht
das Einschließen
des Grundkanal-Vorwärtsgewinns dem
CRM 44 zu schätzen,
wie viel Vorwärts-Leistung
für andere
Nutzer in dem Sektor verfügbar
werden kann.
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Tabelle
3 illustriert Änderungen,
die erforderlich sind, an der RMRLM_CRMResourceReleaseReq-NOIS-Nachricht.
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4 ist
ein Ping-Pong-Diagramm, das Nachrichten darstellt, die zwischen
dem RLM 58, dem CRM 44 und dem TCE 48 gemäß 2 ausgetauscht
werden, um ein Mobilstation-Handoff zwischen einem anfordernden
Kommunikationssystem (nicht gezeigt), das eine anfordernde BSC (nicht
gezeigt) umfasst mit einem anfordernden RLM (RLM2) 70 zu
ermöglichen.
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Ursprünglich transferiert
der anfordernde RLM 70 eine CRMRLM_ResourceReq-Nachricht,
d.h. eine Handoff-Nachricht an den CRM 44. Üblicherweise,
wenn der CRM 44 nicht genügend Ressourcen hat, um das Handoff
zu akzeptieren, wurde der zu übergebende
Anruf fallengelassen, d.h. an dem CRM 44 abgeblockt. Bei der
derzeitigen speziellen Ausführungsform,
die in 4 ausgeführt
ist, schickt die CRM 44, wenn sie feststellt, dass ungenügend Verkehrsressourcen,
wie beispielsweise Grundkanäle
verfügbar
sind, um das Handoff zu akzeptieren, eine CRMRLM_SuppRelReq zum
Freigeben von m Zusatzkanälen
an den RLM 58. Der RLM 58 schickt daraufhin eine
CRMTCE_ResourceRelReq-Nachricht an die CRM 44, welche die
CRM 44 auffordert, m Zusatzkanäle von dem TCE 48 freizugeben.
Der CRM 44 bestätigt
den Empfang der Nachricht in einem CRMTCE_ResourceRelRsp an den RLM 58 und
sendet nachfolgend CRMTCE_DeallocateReq-Nachrichten an das TCE 48,
um das TCE 48 aufzufordern, eine Zuordnung eines Zusatzkanals
aufzuheben, so dass er als Verkehrskanal verwendet werden kann.
Das TCE 48 antwortet mit einer CRMTCE_DeallocateRsp, die
anzeigt, dass eine Zuordnung eines Zusatzkanals aufgehoben wurde.
Der CRM 44 und das TCE 48 tauschen m CRMTCE_DeallocateReq-Nachrichten
und m CRMTCE_DeallocateRsp-Nachrichten aus, und zwar eine für jeden
der m Zusatzkanäle,
deren Zuordnung aufgehoben wird. Nachdem die Zuordnung von m Zusatzkanälen aufgehoben
wurde, sendet der CRM 44 eine CRMRLM_ResourceReqResp-Antwortnachricht
zurück
an den anfordernden RLM 70, wodurch angezeigt wird, dass
das Handoff nun durchgeführt
bzw. beendet werden kann.
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Mit
der Kenntnis der vorliegenden Lehre kann der Fachmann die Nachrichten
gemäß 4 aufbauen.
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5 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 80 zum strategischen Zuordnen
von Zusatzkanälen,
um fallengelassene Anrufe während
des Handoffs zu reduzieren, das innerhalb der Basisstationssteuerung 54 gemäß 2 implementiert
ist. Das Verfahren 80 ist implementiert durch Software,
die auf dem Computer 46 gemäß 2 läuft.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 5 wird in
einem anfänglichen Überwachungsschritt 82 der CRM 44 hinsichtlich
abgeblockter Handoff- oder Anrufursprungs- bzw. Neuaufbauanforderungen
von einer Quell-BSC (nicht gezeigt) überwacht. Wenn der CRM 82 den
mit der Handoff-Anforderung assoziierten Anruf nicht abblockt, ist
das Verfahren 80 beendet. Wenn der CRM 44 den
Anruf abblockt, wird die Steuerung zu einem Schätzungsschritt 84 übertragen,
wuo die erforderliche Zeit geschätzt
wird zum Aufheben der Zuordnung von Zusatzressourcen und die Neuzuordnung
als Verkehrsressourcen und zwar gemäß den in der Technik bekannten
Prozeduren. Wenn die erforderliche Zeit geringer ist als eine vorbestimmte
Größe, geht
die Steuerung zu einem Ressourcen-Managementschritt 86 über. Die
vorbestimmte Zeitgröße ist anwendungsspezifisch
und entspricht grob der Zeit, nach der es wahrscheinlich ist, dass
der Anruf fallengelassen wird infolge einer Zeitablauf-Bedingung
(time-out condition).
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In
dem Ressourcen-Managementschritt 86 wird die Anzahl der
derzeitig verwendeten Zusatzkanäle oder
die Sonstigen für
die Neuzuordnung als Verkehrskanäle
verfügbaren
an der Ziel-BSC 14 überprüft. Die Software
bewirkt nachfolgend dass die Ziel-BSC 14 eine Zusatzkanal-Freigabeanforderung
erzeugt.
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In
dem nachfolgenden Ressourcen-Freigabeschritt 88 werden
Zusatzkanäle
gemäß der Zusatzkanal-Freigabeanforderung
durch die Ziel-BSC 14 freigegeben. Die neu verfügbaren Zusatzressourcen
können dann
je nach Notwendigkeit durch den BTS-CRM 44 als Verkehrsressourcen
neu zugeordnet werden, um ein Handoff oder einen Anrufursprung bzw.
-neuaufbau zu ermöglichen.
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Zusammenfassend
umfasst das Verfahren 80 das Überprüfen der derzeitig verwendeten
oder ansonsten für
eine Neuzuordnung als Verkehrskanäle verfügbaren Zusatzkanäle an einem
Ziel-BSC; die Anforderung, dass die Ziel-BSC eine Zusatzkanal-Freigabeanforderung
ausgibt, auf deren Beendigung hin der assoziierte Ziel-BTS-CRM die
verfügbaren
Zusatzressourcen als Verkehrsressourcen neu zuordnen kann, die ausreichend
sind, um das Handoff oder den Anrufneuaufbau zu ermöglichen,
der durch die Quell-BSC angefordert wurde.
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6 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 90 zum Zuordnen von
Zusatzkanälen
und Verkehrskanälen
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Unter Bezugnahme auf 2 und 6 wird
anfänglich
in einem Schwellenwert-Einstellschritt 92 ein
Schwellenwert für
Verkehrsressourcen etabliert bzw. eingestellt. Die Steuerung geht
dann zu einem Verkehrsressourcen-Überprüfungsschritt 94 über, in
dem die derzeitig verfügbaren Verkehrsressourcen überwacht
werden. Wenn die derzeitig verfügbaren
Verkehrsressourcen größer sind
als der Schwellenwert, dann ist das Verfahren 90 beendet.
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Wenn
die verfügbaren
Verkehrsressourcen unter den Schwellenwert abfallen, dann geht die
Steuerung zu einem Ressourcen-Zuordnungsschritt 96, in
dem eine Anforderung von dem Ziel-BTS CRM 44 zu dem BSC
SBS 54 initiiert wird, welche anfordert, dass das BSC SBS 54 eine
Zusatzkanal-Freigabeanforderung
an das Ziel-BTS 18 ausgibt.
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Die
Steuerung geht anschließend
zu einem Zusatzressourcen-Freigabeschritt 98 über, in
dem die Zuordnung von Zusatzressourcen an dem BTS 18 aufgehoben
wird, und zwar gemäß der Zusatzkanal-Freigabeanforderung
von dem BSC SBS 54. Neu verfügbare Kanalelemente, die mit
den freigegebenen Zusatzkanälen assoziiert
sind, werden in Verkehrskanalelemente umgewandelt, bis die derzeitigen
Verkehrsressourcen größer sind
als der vorbestimmte Schwellenwert.
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Zusammenfassend
umfasst das Verfahren 90 das Initiieren einer Anforderung
von einem Ziel-BTS CRM zu einem assoziierten BSC SBS, die das BSC
SBS auffordert, eine Zusatzkanal-Freigabeanforderung an das BTS
auszugeben, auf dessen Beendigung hin das Ziel-BTS Kanalelemente
neu zuordnen kann, die mit den Zusatzkanälen assoziiert sind, und zwar
zu Verkehrskanalelementen, bis die derzeitigen Verkehrsressourcen
größer sind
als ein vorbestimmter Schwellenwert.
