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Gegenstand
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einrichtung
einer Datenkommunikation über
Funkkanäle
für Sprache,
die zu einem Funkkommunikationssystem gehören, welches ein Transporttelefonnetz
wie das öffentliche
Selbstwähl-Fernsprechnetz
mit einer Gruppe von Teilnehmern dieses Systems verbindet.
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Das
Funkkommunikationssystem nutzt sowohl Zeitmultiplex- (TDMA) als
auch Zeitduplex- (TDD) Techniken.
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Das
Verfahren der Erfindung findet besondere, jedoch nicht ausschließliche Anwendung
in einem digitalen schnurlosen Telekommunikationssystem (DECT),
das Datenpakete wie beispielsweise Sprache über das Internet-Protokoll
(VoIP) innerhalb der Sprach-Funkkanäle überträgt und infolgedessen die begrenzten
Funkressourcen des DECT-Funkkommunikationssystems effizienter nutzt.
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Stand der
Technik
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Ein
Verfahren zur Übertragung
von Daten über
Sprach-Funkkanäle
wird in dem an Davies erteilten US-amerikanischen Patent Nr. 5.412.650
unter Titel "Method
of, and system for, transmitting data over a communications channel" beschrieben. Ein weiteres
Beispiel findet sich in
US 5590133 .
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Einige
Datenendgeräte
erzeugen Daten mit einer Rate, die unter der Kapazität des DECT-Systems
liegt, sodass ein Verfahren zum Einfügen der erzeugten Daten in
die Funkkanäle
eingerichtet wird.
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Jedes
Daten-Endgerät
ist mit einer festen und/oder mobilen Remote-Einheit verbunden,
die einer festen Einheit einen Funkkanal unter den möglichen
Kanälen
vorschlägt,
d.h. einen, der ein gutes Empfangsniveau bietet, und zwar mit der
Absicht, dass die feste Einheit den von der Remote-Einheit vorgeschlagenen
Funkkanal bestätigt,
um diesen Kanal für
die Datenkommunikation zu nutzen.
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Einige
Datenpakete wie IP- (Internet Protocol) Pakete sind dadurch gekennzeichnet,
dass sie von kurzer Dauer sind, und infolgedessen muss die Anforderungs-
und Bestätigungsphase
für den
vorgeschlagenen Funkkanal oft wiederholt werden, damit die gewünschte Datenkommunikation
aufgebaut werden kann.
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Dies
führt dazu,
dass sowohl die feste Einheit als auch die Remote-Einheiten viel
Zeit darauf verwenden, die Zuweisung der möglichen Sprach-Funkkanäle für Datendienste
zu klären,
und infolgedessen besteht ein Bedarf für die Einrichtung eines Zuweisungsverfahrens
für mögliche Funkkanäle, das
wenig Zeit in Anspruch nimmt und dadurch die Gesamteffizienz in
Bezug auf die Kapazität
der Sprach-Funkkanäle des DECT-Systems
verbessert.
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Darstellung
der wesentlichen Merkmale der Erfindung
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, wird ein Verfahren
der Funkkanalzuweisung für
die Datenübertragung
vorgeschlagen, dem gemäß die Zuweisung
dieser Kanäle
dynamisch erfolgt, um eine hohe Gesamteffizienz in dem Funkkommunikationssystem
zu erzielen, wobei darüber hinaus
jederzeit eine Anpassung an die Verkehrsbedingungen in dem System
erfolgt.
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Das
Funkkommunikationssystem umfasst mindestens eine feste Einheit mit
ihrem dazugehörigen
Funkabdeckungsbereich, in dem es eine Gruppe fester und/oder mobiler
Remote-Einheiten gibt, die über
Funk mit der festen Einheit kommunizieren und dafür Zeitmultiplex-
(TDMA) und Zeitduplex- (TDD) Techniken nutzen.
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Um
einen optimalen gemeinsamen Funkkanal für Datenpakete an der Funkschnittstelle
einzurichten, den alle Remote-Einheiten gleichzeitig nutzen wollen
(Zugang des Ethernet-Typs), erstellt jede Remote-Einheit eine Liste
möglicher
Funkkanäle
(mit guten Empfangsbedingungen) und überträgt sie an die feste Einheit,
und letztere wählt
den oder die Funkkanäle
aus, die für
alle Remote-Einheiten möglich
sind, sodass die feste Einheit einen gemeinsamen Funkkanal einrichtet,
der für
Datenpaketkommunikationen wie Sprache über IP (Internet Protocol) geeignet
ist.
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Der
eingerichtete gemeinsame Funkkanal wird durch mindestens eine Kombination
aus einer Trägerfrequenz
und einem Zeitschlitz gebildet, und in Abhängigkeit vom Verkehr in dem
Funkkommunikationssystem verändert
sich der aufgebaute gemeinsame Funkkanal im Lauf des Tages, je nach
Wochentag usw.
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Kurz
gesagt, kann der gemeinsame Funkkanal ein Mehrfachkanal sein, der
mehrere Zeitschlitze einer Trägerfrequenz
und/oder mehrere Trägerfrequenzen
umfasst. Die feste Einheit überträgt durch Rundsenden über einen
Pilotkanal die Identität
des für
die Einrichtung der Datendienste geeigneten gemeinsamen Funkkanals
an die Remote-Einheiten.
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Bei
dem Verfahren gemäß der Erfindung
fallen die Anforderungs- und Bestätigungsphase des von der Remote-Einheit über einen
Pilotkanal vorgeschlagenen Funkkanals weg, und daher fügt die Remote-Einheit,
wenn sie ein IP-Paket zu übertragen hat,
dieses ohne Verzögerung
in den von der festen Einheit eingerichteten gemeinsamen Funkkanal
ein.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Eine
ausführlichere
Erklärung
der Erfindung ist der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, die
auf den beigefügten
Figuren basiert, in denen:
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1 eine
schematisch Darstellung eines Funkkommunikationssystems gemäß der Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm einer festen Einheit gemäß der Erfindung darstellt;
und
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3 ein
Blockdiagramm einer Remote-Einheit gemäß der Erfindung darstellt.
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Beschreibung
der Erfindung
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1 stellt
ein Funkkommunikationssystem wie zum Beispiel ein digitales schnurloses
Telekommunikationssystem DECT dar, das über Funk Teilnehmer mit einem
Telefontransportnetz verbindet, beispielsweise mit einem öffentlichen
Selbstwähl-Fernsprechnetz
(PSTN), einem Internet- (IP) Netz oder jedem anderen Transportnetz.
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Die
Teilnehmer übertragen
und/oder empfangen jeweils Informationen wie Sprache, Daten oder
beliebige digitalisierte Informationen an und/oder von dem Telefonnetz über das
DECT-Funkkommunikationssystem, das eine Gruppe fester Einheiten 11-1 bis 11-m umfasst,
die über
ein Kabel mit dem Telefonnetz verbunden sind.
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Jeder
festen Einheit 11-j (wobei j = 1, ..., m) ist ein Funkabdeckungsbereich
oder eine Zelle zugeordnet, innerhalb derer eine Gruppe von festen und/oder
mobilen Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n angeordnet
ist, und jede Remote-Einheit 12-i (wobei i = 1, ..., n)
ist über
ein Kabel mit mindestens einem Teilnehmer durch einen Datenanschluss
oder -zugang 123 des Ethernet-Typs verbunden, der zu der Remote-Einheit 12-i gehört, wie
in 3 dargestellt.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 umfassen
sowohl die feste Einheit 11-j als auch jede Remote-Einheit 12-i jeweils
eine erste Funkschnittstelle 111 und eine zweite Funkschnittstelle 112,
die einen Funkempfänger
und einen Funksender aufweisen.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 1 wird die Verbindung zwischen
einer festen Einheit 11-j und einer Remote-Einheit 12-i über Funk
implementiert, wobei sowohl Zeitmultiplex- (TDMA) als auch Zeitduplex-
(TDD) Techniken genutzt werden.
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In
dem DECT-System wird jede der Frequenzen aus einer Frequenzbank
in mehrere Zeitschlitze unterteilt, die ihrerseits in Übertragungsrahmen
zusammengefasst werden. Jeder Übertragungsrahmen umfasst
eine zuvor festgelegte Anzahl von Zeitschlitzen, die in zwei Segmente
oder Hälften
zusammengefasst werden, welche dieselbe Anzahl von Zeitschlitzen
aufweisen, jeweils eine Hälfte
für jede Übertragungsrichtung,
sodass ein Übertragungsrahmen ein
theoretisches Maximum an möglichen
Verkehrskanälen
von zum Beispiel 12 bidirektionalen Verkehrskanälen aufweist.
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Wenn
gewünscht
wird, eine Kommunikation von einem mit der Remote-Einheit 12-i verbundenen Teilnehmer
einzurichten, muss letztere der festen Einheit 11-j einen
Funkkanal unter den möglichen Kanälen vorschlagen,
um die Kommunikation durchzuführen.
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Die
Wahl des Funkkanals (Trägerfrequenz und
Zeitschlitz), der vorgeschlagen wird, erfolgt in der Remote-Einheit 12-i unter
Verwendung eines Verfahrens zur dynamischen Kanalzuweisung (DCA, "Dynamic Channel Allocation"), welches die Empfangsbedingungen
in jedem möglichen
Kanal bewertet und in Abhängigkeit
davon einen optimalen Funkkanal auswählt.
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Sobald
dieser optimale Funkkanal ausgewählt
ist, wird er der festen Einheit 11-j von der Remote-Station 12-i vorgeschlagen.
Wenn die feste Einheit 11-j keine Unstimmigkeiten erkennt,
antwortet sie mit einer Nachricht, die die Verwendung des vorgeschlagenen
Funkkanals bestätigt.
Diese Aushandlung findet über
einen innerhalb des Übertragungsrahmens
eingerichteten Pilotkanal statt.
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Kurz
gesagt, impliziert die Bestätigung
zur Verwendung eines Zeitschlitzes in der Uplink-Richtung der Kommunikation
die automatische Zuweisung des entsprechenden Duplex-Zeitschlitzes
in der Downlink-Richtung der Kommunikation.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
schlägt die
Einrichtung eines gemeinsamen Funkkanals für die Datenpaketübertragung
vor, bei der alle Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n gleichzeitig
den Datenanschluss 123 nutzen wollen.
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Gemäß der hier
vorgestellten Erfindung wird das Verfahren zur Zuweisung von mindestens
einem gemeinsamen Datenkanal für
Datenpaketdienste wie Sprache über
IP (Internet Protocol) wie folgt ausgeführt: Die Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n werden, wenn
sie zum ersten Mal in das System eintreten, sowie nach einem "Registrierungsverfahren" von der festen Einheit 11-j abgefragt,
wofür eine
Nachricht zum Testen der Empfangsbedingungen für einen bestimmten Funkkanal,
d.h. für
ein Frequenz/Zeitschlitz-Paar, verwendet wird (DECT-Befehl "LISTEN").
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Jede
Remote-Einheit 12-i beantwortet den Bewertungsvorschlag
mit einer Nachricht "Good/Poor" (gut/schlecht).
Die feste Einheit 11-j setzt dieses Verfahren für alle möglichen
Kanäle
fort, indem alle Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n abgefragt werden,
sobald letztere nach und nach in das DECT-System eintreten.
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Gemäß 2 weist
die feste Einheit 11-j Auswahlmittel 112 auf,
die mit den von den Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n empfangenen
Nachrichten eine Teilgruppe von Zeitschlitzen auf einer der Frequenzen
auswählen,
die für
alle Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n das Optimum
darstellt. Auf diese Weise ist der ausgewählte Kanal ein gemeinsamer
Funkkanal für
den Datendienst, der eine Gruppe von möglichen Funkkanälen umfasst
und der allen Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n gemeinsam
ist.
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Als
nächstes
wird der gemeinsame Funkkanal für
Pakete per Rundsenden an alle Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n übermittelt,
und zwar über
den Pilotkanal, der von der festen Einheit 11-j zum Rundsenden
von Informationen über
den Betrieb des DECT-Systems genutzt wird, beispielsweise der nächsten Frequenz,
die für
den Empfang im folgenden Übertragungsrahmen
eingestellt wird usw. Im Allgemeinen ist der Pilotkanal ein nicht
für den
Verkehr aktivierter Funkkanal.
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Kurz
gesagt, ist der gemeinsame Funkkanal für den Datenpaketdienst in beiden Übertragungsrichtungen
reserviert, und die übrigen
Funkkanäle
in dem Übertragungsrahmen
sind für
den Sprachdienst reserviert.
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Der
gemeinsame Funkkanal muss mindestens von einem Zeitschlitz und einer
Trägerfrequenz gebildet
werden. Der Aufbau des Kanals ist jedoch je nach Verkehrsbedingungen
des DECT-Systems unterschiedlich und kann von mehreren Zeitschlitzen
einer Frequenz oder mehreren Frequenzen aus der Trägerfrequenzbank
gebildet werden, wobei ein Mehrfachkanal erzielt wird, sodass die
Aufteilung der IP-Pakete aus einem beliebigen Anlass vermieden wird.
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Unter
Bezugnahme auf 3 stimmen während des Normalbetriebs des
DECT-Systems, wenn ein Endteilnehmer einen Prozess zum Aufbau eines Paketanrufs
startet und sobald der von der festen Einheit 11-j eingerichtete
gemeinsame Funkkanal bekannt ist, zur Remote-Einheit 12-i gehörende Fragmentierungsmittel 122 fortlaufend
die Pakete auf die Transportkapazität des gemeinsamen Kanals zu jedem
gegebenen Zeitpunkt ab oder passen sie daran an (Fragmentierung),
d.h. an die Anzahl der Kanäle,
aus denen der Kanal besteht.
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Da
die vom Teilnehmer ausgehenden IP-Pakete charakteristischerweise
von kurzer Dauer sind, kann der gemeinsame Kanal Informationen transportieren,
die zu mehreren Teilnehmern gehören.
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Die
Auswahlmittel 112 umfassen ein Verfahren zur Verwaltung
des Zugriffs auf den gemeinsamen Kanal, durch das sie in Abhängigkeit
davon, ob die Pakete korrekt empfangen wurden, sowie in Abhängigkeit
von festgestellten Kollisionen in der Downlink-Richtung und unter
Verwendung des Signalisierungsfelds (A) des gemeinsamen Funkkanals selbst
die notwendigen Bestätigungsnachrichten
bezüglich
der korrekt empfangenen Pakete senden.
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Die
Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n übertragen
Pakete und Sprache getrennt unter Verwendung des üblichen
Verfahrens, das von DECT-Leitungen für Sprachkommunikationen genutzt
wird.
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Kurz
gesagt, richtet die feste Einheit 11-j einen gemeinsamen
Funkkanal für
den IP-Paketdienst in Abhängigkeit
von den möglichen
Funkkanälen
mit guter Empfangsqualität
ein, die von der Gruppe der Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n gesendet
werden, welche sich in ihrem Funkabdeckungsbereich befinden.
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Der
gemeinsame Funkkanal wird dynamisch und regelmäßig von der festen Einheit 11-j auf
der Grundlage der Informationen aktualisiert, die von den Remote-Einheiten 12-1 bis 12-n empfangen
werden.