DE60104134T2

DE60104134T2 - Drahtloses Telekommunikationssystem mit Mehrfachrahmen-Struktur und variabler Datenkanalrate

Info

Publication number: DE60104134T2
Application number: DE60104134T
Authority: DE
Inventors: Benoist Sebire; Markus Tapani Hakaste; Janne Parantainen; Thierry Bellier; Eero Nikula
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2021-02-17
Also published as: BR0104591B1; ES2269916T3; CA2370664C; CN100482002C; DE60121971T2; EP1169799A1; DE60104134D1; ATE255305T1; DE60121971D1; AU4645101A; CA2370664A1; TR200402505T4; EP1169799B1; JP2005020783A; ES2219635T3; ATE270481T1; JP3722749B2; JP2007318782A; CN1363157A; BR0104591A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Funkzugangsträger, die sowohl GSM/EDGE RAN (GERAN) als auch UMTS RAN (UTRAN) entsprechen.
Grob gesagt sind Telekommunikationsdienste in zwei Kategorien unterteilt, die Träger- bzw. Vermittlungsdienste und Teledienste. Trägerdienste ermöglichen einem Benutzer den Zugang zu verschiedenen Formen der Kommunikation, wie einem asynchronen leitungsvermittelten Datendienst, der mit dem öffentlichen Fernsprechnetz (PSTN) zusammenarbeitet, oder paketvermittelten Synchronendatendienst, der mit dem paketvermittelten öffentlichen Datennetz (PSPDN) zusammenarbeitet. Andererseits ermöglichen Teledienste dem Benutzer den Zugang zu verschiedenen Formen von Anwendungen, wie der Übertragung von Sprache, Kurzmitteilungsdienste und Faksimilieübertragungen. Derartige Trägerdienste werden gegenwärtig im Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) angewendet. Dieses UMTS-Netz besteht aus vier Unternetzen, dem Zugangsnetz, dem Kernnetz, dem Dienstmobilitätssteuernetz und dem Telekommunikationsverwaltungsnetz. Von diesen ist das Zugangsnetz für grundlegende Übertragungs- und Vermittlungsfunktionen verantwortlich, die erforderlich sind, um einer Mobilstation (MS) den Zugang zu einer festen Netzresource über die Luftschnittstelle (U_m-Schnittstelle) zu ermöglichen.
Trägerdienste (Träger), die einem Benutzer den Zugang zu verschiedenen Formen der Kommunikation über das UMTS-Funkzugangsnetz (RAN) ermöglichen, sind bereits gut definiert.
Eine Alternative zu UTRAN ist GERAN. Mit der Entwicklung von GERAN werden neue Funkzugangsträger definiert. Da GERAN eine Verbindung zu einem Kernnetz herstellt, das UMTS gemein ist, müssen die von GERAN angebotenen Träger jenen von UTRAN entsprechen. Die folgenden Verkehrsklassen müssen dann zur Erfüllung der Dienstanforderung unterstützt werden. Diese Verkehrsklassen sind die Verkehrstypen, die über das RAN zwischen dem Zugangsnetz und dem Kernnetz des mobilen Fernsprechsystems auftreten werden.
Dialogverkehr
Echtzeit-Dialogschemata sind durch die Tatsache charakterisiert, dass die Übermittlungszeit gering sein muss, da die Dialognatur des Schemas und gleichzeitig die Zeitbeziehung (Schwankung) zwischen Informationsgrößen des Stroms auf die gleiche Weise wie für Echtzeitströme bewahrt werden muss. Daher ist die Grenze für eine annehmbare Übermittlungsverzögerung sehr streng, da der Mangel der Bereitstellung einer ausreichend kleinen Übermittlungsverzögerung einen inakzeptablen Mangel an Güte bzw. Qualität ergibt. Die Anforderung an die Übermittlungsverzögerung ist daher sowohl eine erheblich geringere Verzögerung und ist stringenter als die Umlaufverzögerung im nachstehend beschriebenen Fall des interaktiven Verkehrs.
Streamer-Verkehr
Dieses Ein-Wege-Verfahren ist durch die Tatsache charakterisiert, dass die Zeitbeziehungen (Schwankung) zwischen Informationseinheiten (d. h., Abtastwerten, Paketen) in einem Fluss bewahrt werden müssen, obwohl es keinerlei Anforderungen bezüglich einer geringen Übermittlungsverzögerung haben muss. Die Verzögerungsschwankung des durchgehenden Flusses muss begrenzt werden, um die Zeitbeziehung (Schwan kung) zwischen Informationseinheiten in dem Strom zu bewahren.
Interaktiver Verkehr
Dieses Verfahren gilt für einen Endbenutzer, der Online ist und Daten von einer entfernten Einrichtung anfordert. Interaktiver Verkehr ist durch das Anforderungs-Antwort-Muster des Endbenutzers charakterisiert. Am Nachrichtenziel gibt es eine Einheit, die die Nachricht (Antwort) innerhalb einer gewissen Zeit erwartet. Die Umlaufverzögerungszeit ist daher eine Schlüsseleigenschaften. Eine weitere Eigenschaft ist die Tatsache, dass der Inhalt der Pakete transparent übertragen werden muss (mit geringer Bitfehlerrate).
Hintergrundverkehr
Sendet und empfängt der Endbenutzer Datendateien im Hintergrund, gilt dieses Verfahren. Beispiele sind die Hintergrundübermittlung von Emails, SMS, das Herunterladen von Datenbanken und der Empfang von Messdatensätzen. Hintergrundverkehr ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass das Ziel die Daten nicht innerhalb einer bestimmten Zeit erwartet. Dieses Verfahren ist somit mehr oder weniger unempfindlich gegenüber der Übermittlungszeit. Eine weitere Eigenschaft besteht darin, dass der Inhalt des Pakets transparent übertragen werden muss (mit niedriger Bitfehlerrate).
Der Hauptunterscheidungsfaktor zwischen diesen verschiedenen Verkehrsklassen ist der, wie verzögerungsempfindlich der Verkehr ist. Die Dialogverkehrsklasse entspricht Verkehr, der verzögerungsempfindlich ist, während die Hintergrundverkehrsklasse die am meisten verzögerungsunempfindliche Verkehrsklasse ist. Dialog- und Streaming-Klassen sol len hauptsächlich zum Führen von Echtzeitverkehrsflüssen verwendet werden. Die interaktive Verkehrsklasse und die Hintergrundverkehrsklasse sollen hauptsächlich von herkömmlichen Internetanwendungen wie WWW, Email, Telnet, FTP und Nachrichten verwendet werden. Aufgrund lockererer Verzögerungsanforderungen verglichen mit den Dialog- und Streaming-Klassen bieten beide bessere Fehlerraten mittels Kanalcodierung und neuen Übertragungen. Diese Verkehrsklassen sind in UMTS 23.107 näher beschrieben.
In Anbetracht der gemeinsamen Verwendung des UMTS-Kernnetzes in den Kommunikationsprotokollen, die zur Erzeugung von GERAN verwendet werden, sollten auch Funkzugangsträger wie in UMTS gebildet werden, wo Kombinationen verschiedener Protokollarten in einem einzelnen Protokollprofil einen großen Trägersatz ausbilden.
Kommunikationsprotokolle sind die Regelsätze, die Benutzer beim Errichten von Diensten und Übertragen von Daten anwenden. Protokolle erlauben den Aufbau und die Verwaltung von Verbindungen, und sind auch für eine zuverlässige Kommunikation erforderlich. Die durch die Kommunikationsprotokolle bereit gestellten Funktionen sind gut beschrieben, jedoch nicht ihre Implementierung. Ein Modell, das die durch die Kommunikationsprotokolle bereit gestellten Funktionen beschreibt, beinhaltet mehrere Schichten. Diese werden als Protokollprofile bezeichnet.
1 zeigt ein Protokollprofil 10 auf Benutzerebene, das zur Verwendung mit GERAN geeignet ist, wobei jede Schicht verschiedene Modi enthält. Das Profil enthält eine physikalische Schicht 11, die der physikalischen Schicht eines Protokollprofils des UMTS-Zugangsnetzes entspricht, eine Medienzugangs-Steuer-(MAC)Schicht 12, die der Datenverbindungsschicht eines Standards-UMTS-Profils entspricht, eine Funkverbindungssteuer-(RLC)Schicht 13, die der Netzschicht des UMTS-Profils entspricht, und eine Paketdatenkonvergenzprotokoll-(PDCP)Schicht 14, die der Anwendungsschicht des UMTS-Profilmodels entspricht.
Beruht die MS nicht vollständig auf dem Internetprotokoll (IP) oder soll der leitungsvermittelte GSM-Modus verwendet werden, muss eine Komponente für die Übersetzung von Daten gemäß dem leitungsvermittelten Modus in/aus IP/User Datagram-Protokoll- (UDP)/Real Time-Protokoll (RTP)-Pakete und eine Übersetzung der 04.08-Signalisierung in eine/aus einer Signalisierung beruhend auf IP (beispielsweise H.323) sorgen. Eine derartige Funktion ist sehr wahrscheinlich lediglich für Dialog- und Streaming-Verkehrsklassen erforderlich. Es wird ein Beispiel betrachtet, bei dem ein Daten-Spurt zwischen den Endpunkten einer Verbindung in Datenpaketen übertragen wird. Die durch eine Anwendung erzeugten Datenblöcke können in Datenpakete bestimmter Übertragungsprotokolle verkapselt werden. Das Real Time-Protokoll (RTP) ist ein Beispiel eines Paketdatenprotokolls, das für Anwendungen verwendet werden kann, die keine Verzögerungen tolerieren. Die Datenblöcke werden in RTP-Protokollpakete eingekapselt, indem die Datenblöcke selbst in einer Nutzlast der Pakete platziert werden und geeignete Header zu den Datenblöcken hinzugefügt werden. Einige Protokolle können Informationen auch am Ende des Protokollpakets erfordern.
Die RTP-Datenpakete können unter Verwendung des User Datagramm-Protokolls (UDP) übertragen werden, das auf dem Internetprotokoll (IP) laufen kann. UDP und IP fügen ihre eigenen Header zu den Datenpaketen hinzu. Die durch ein Verbindungsschichtprotokoll zugeführten Datenpakete bestehen daher typischerweise aus der ursprünglichen Nutzlast und vielen Headern. Das Verbindungsschichtprotokoll kann ein Header-Stripping durchführen, beispielsweise enthalten die Protokollheader typischerweise verschiedene Felder, deren Inhalt sich von Paket zu Paket nicht ändert. Das Ergebnis des Header-Stripping wird Header-Stripping-Rest genannt, und dabei handelt es sich um die Informationen, die für ein bestimmtes Paket oder eine bestimmt Gruppe von Paketen übertragen werden müssen, um dem Empfangsende das erneute Konstruieren der Pakeketheader zu ermöglichen. Das Header-Stripping kann bei jedem Datenpaket auf ähnliche Weise durchgeführt werden, oder es kann vielleicht beispielsweise bei dem ersten Datenpaket durchgeführt werden, und dann wird der Inhalt der Header der nächsten Datenpakete unter Verwendung der Informationen der Header des ersten Datenpaketes bestimmt.
Für die Protokollkombination RTP/UDP/IP enthält das Header-Stripping-Ergebnis typischerweise zumindest die Sequenznummer (SN) des RTP-Pakets, den Zeitstempel (TS) des RTP-Pakets und das Markierungs-(M)Bit des RTP-Pakets. Es ist möglich, dass lediglich ein gewisser Offset des Header-Stripping-Ergebnisses für eine Aktualisierung übertragen werden muss. Informationen hinsichtlich der UDP- und IP-Header können auf einfache Weise bestimmt werden, nachdem die ersten UDP/IP-Pakete der Verbindung zum Empfangsende übertragen wurden. Sind einmal der Header-Stripping-Rest und die Nutzlast der Datenpakete über das Funkzugangsnetz übertragen worden, kann ein Netzelement auf der anderen Seite des Funkzugangsnetzes die RTP/UDP/IP-Pakete unter Verwendung des Header-Stripping-Rests und der übertragenen Nutzlasten rekonstruieren. Typischerweise werden die Protokollpakete über die Funkschnittstelle ohne die Header übertragen, und das die Header und das Protokollpaket rekonstruierende Netzelement kann beispielsweise entweder eine Mobilstation oder eine Basisstationsteuereinrichtung (BSC) in Abhängigkeit von der Übertragungsrichtung sein. Insbe sondere in einer empfangenden Mobilstation, die Datenpakete typischerweise nicht zu anderen Netzelementen weiterleitet, muss die Rekonstruktion von Headern nicht bedeuten, dass eine dem Header entsprechende Datenstruktur explizit konstruiert wird. Es mag ausreichen, dass der Header-Stripping-Rest und die Nutzlast des Datenpaktes über die IP/UDP-Protokollschicht zur RTP-Schicht weitergeleitet werden. In den IP/UDP-Schichten können beispielsweise lediglich manche Zähler, die sich auf die IP/UDP-Protokollpaketsequenznummer beziehen, inkrementiert werden.
Es wäre von Vorteil, mehrere Funkzugangsträger zu erlauben, die gleichzeitig mit einer einzelnen Benutzereinrichtung verwendet werden können. Dies kann zur Bereitstellung einer parallelen Unterstützung einer Vielzahl von Dienstgüte-(QoS)Profilen verwendet werden. Dies unterstützt die Beibehaltung der Kommunikationsgüte unter verschiedenen Verkehrsbedingungen.
Bei der Bereitstellung von Funkzugangsträgern für GERAN muss auch eine Anzahl von Multiplex-Szenarien betrachtet werden. Diese sind im Folgenden aufgeführt.
Betriebsszenario 1 (OS1)
Permanente Zuweisung eines Kanals für einen Fernsprechruf (Dialog) ohne Multiplex-Möglichkeit.
Betriebsszenario 2 (OS2)
Permanente Zuweisung eines Kanals für einen Fernsprechruf (Dialogverkehrsklasse) und Multiplexen von Best-Effort-Daten vom gleichen Benutzer (Hintergrundverkehrsklasse).
Betriebsszenario 3 (OS3)
Permanente Zuweisung eines Kanals für einen Fernsprechruf (Dialogverkehrsklasse) und Multiplexen von Best-Effort-Daten von verschiedenen Benutzern (Hintergrundverkehrsklasse).
Betriebsszenario 4 (OS4)
Zuweisung eines Kanals zu mehr als einem Fernsprechnutzer (und/oder Datennutzer) auf dynamische Weise.
Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, Funkzugangsträger entsprechend sowohl GERAN als auch UTRAN bereit zu stellen. Diese Systeme haben allerdings eine Anzahl von Nachteilen.
Eine vorgeschlagene Lösung liefert ein System, das leitungsvermittelte Verkehrskanäle nicht wieder verwendet. Das unterscheidende Merkmal eines leitungsvermittelten Systems besteht in der exklusiven Verwendung eines Kanals mit voreingestellter Bandbreite, der für die Verwendung von zwei Benutzern für die Dauer eines Rufs reserviert ist. Beispielsweise ist im Funkzugangsnetz des Global System for Mobile communications (GSM) der bidirektionale leitungsvermittelte Kanal für jeden Ruf reserviert. Die Übertragungskapazität des bidirektionalen Kanals ist in beiden Richtungen, d. h., in der Uplink-Richtung und der Downlink-Richtung, die gleiche. Da während eines Fernsprechrufs Kanäle lediglich ungefähr 40 bis 50% der Zeit aktiv sind, ist dies eine ineffektive Ausnutzung des Kanals.
Außerdem wurde keine diagonale Verschachtelung bei der Übertragung von Informationen vorgesehen. Dies verringert die Effektivität von Fehlerkorrekturcodes und macht einen Datenverlust wahrscheinlicher.
Des Weiteren sehen die vorgeschlagenen Lösungen keinen paketvermittelten Kanal halber Rate vor. Die Paketvermittlung beruht auf der Idee der Nachrichtenvermittlung. Eine Nachricht oder eine Gruppe von Daten wird mit einem Header- und Ende-der-Nachricht-Abschnitt gebildet. Die Nachricht wird in einem Puffer an jeder Vermittlung gespeichert, an der der Header dekodiert und der nächste Knoten in einer Route bestimmt wird. Ein paketvermittelter Kanal halber Rate ermöglicht, dass jeder Kanal in zwei Unterkanäle unterteilt wird, wodurch erhöhtes Verkehrspotential bereitgestellt wird. Dabei werden so genannte Codecs halber Rate verwendet (d. h., ein Codec mit einer Sprachvermittlungsgüte bei 8 kb/s), was bei der Verbesserung der spektralen Ausnutzung oder Benutzerdichte für das zugewiesene Kanalspektrum hilft.
Des gleichen wurde kein leitungsvermittelter Kanal einer viertel Rate vorgesehen. Dies hat den Nachteil, dass die Vorteile der Codecs einer viertel Rate, die entwickelt wurden, nicht ausgenutzt werden können.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Systeme besteht im Fehlen zugehöriger Steuerkanal-(ACCH)Überlegungen. Diese Steuerkanäle tragen Signalisierungs- oder Synchronisierungsdaten und sind in Telekommunikationssystemen bekannt. Vier Kategorien von Steuerkanälen werden verwendet. Diese sind als der Rundsendesteuerkanal (BCCH), der gemeinsame Steuerkanal (CCCH), der unabhängige dedizierte Steuerkanal (STDCCH) und der assoziierte Steuerkanal (ACCH) bekannt. Diese ACCHs werden nachstehend näher beschrieben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, GERAN-Funkzugangsträger auszugestalten, die zumindest teilweise an die vorstehend aufgeführten Anforderungen angepasst sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die zumindest teilweise Vermeidung der bei anderen herkömmlichen GERAN-Funkzugangsträger vorhandenen Nachteile.
Vorzugsweise wird die gleiche Anzahl von Zeitschlitzen in jedem Rahmen dem Datenkanal für leitungsvermittelte Kommunikationen und dem Datenkanal für paketvermittelte Kommunikationen zugewiesen. Alternativ dazu kann eine Hälfte oder ein Viertel der Anzahl an Zeitschlitzen, die dem Datenkanal für paketvermittelte Kommunikationen zugewiesen sind, dem Datenkanal für leitungsvermittelte Kommunikationen zugewiesen werden.
Der Datenkanal für leitungsvermittelte Kommunikationen kann ein Datenkanal halber Rate oder ein Datenkanal einer viertel Rate sein. Der Datenkanal für paketvermittelte Kommunikationen kann ein Datenkanal halber Rate sein.
Steuerdaten die Steuerung des Datenkanals für paketvermittelte Kommunikationen werden vorzugsweise vom Datenkanal für leitungsvermittelte Kommunikationen geführt. Diese Steuerdaten können zur Steuerung von Sendeleistung und/oder eines Handover-Vorgangs des Kanals dienen. Die Steuerdaten können einen Steuerkanal mit schnellem Zugriff und/oder einen Steuerkanal mit langsamem Zugriff umfassen.
Der Datenkanal für leitungsvermittelte Kommunikationen kann ein Dialogkanal sein. Der Datenkanal für leitungsvermittelte Kommunikationen kann ein Hintergrundkanal sein. Den Datenkanal für paketvermittelte Kommunikationen können zugewiesene Zeitschlitze während der Zeitabschnitte bilden, wenn der Datenkanal für leitungsvermittelte Kommunikationen relativ inaktiv ist, beispielsweise während Pausen in Sprachdaten, die mittels des Datenkanals für leitungsvermittelte Kommunikationen geführt werden.
Erfindungsgemäß kann ein Datenkanal für leitungsvermittelte Kommunikationen Daten als leitungsvermittelte Verbindung oder dergleichen tragen. Der leitungsvermittelte Kanal arbeitet vorzugsweise über ein leitungsvermitteltes Kernnetz des Kommunikationssystems.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kommunikationssystem mit einer ersten Station zur Kommunikation mit einer zweiten Station über einen drahtlosen Kanal ausgebildet, wobei Daten über den drahtlosen Kanal in Superrahmen geführt werden, wobei jeder Superrahmen eine Vielzahl von Rahmen umfasst und jeder Rahmen eine Vielzahl von Zeitschlitzen umfasst, mit
einer ersten Betriebsart, in der ein Kanal voller Rate für paketvermittelte Kommunikationen durch die Zuweisung entsprechender Zeitschlitze in jedem Rahmen zu dem Datenkanal definiert ist,
einer zweiten Betriebsart, in der zwei Datenkanäle halber Rate für paketvermittelte Kommunikationen durch die Zuweisung einer gleichen Anzahl entsprechender Zeitschlitze von Rahmen in jedem Superrahmen zu jedem der Datenkanäle definiert sind.
Der oder jeder Datenkanal voller oder halber Rate für paketvermittelte Kommunikationen kann ein Streaming-, interaktiver oder Hintergrundkanal sein. Der oder jeder Datenkanal voller, halber oder einer viertel Rate für leitungsvermittelte Kommunikationen kann ein Dialogkanal sein.
Das System kann entsprechend der GSM-Spezifikation oder einer Ableitung davon, wie dem GERAN-System betrieben werden.
Der drahtlose Kanal trägt vorzugsweise Daten mittels einer achtfachen Phasenumtastungsmodulation (8PSK).
Ausführungsbeispiele der Erfindung erzielen mehrere Vorteile gegenüber den herkömmlichen Lösungen. Zum einen sind die Funkzugangsträger mit den Entwicklungsanforderungen der Ausgabe 2000 kompatibel und erfüllen daher diese. Dies stellt die nächste Generation der Telekommunikationsnetze dar.
Zum Zweiten ist eine Wiederverwendung einer bereits bestimmten Kanalcodierung adaptiver Mehrfach-Raten-(AMR)Sprachverkehrskanäle für Dialogverkehrsklassen und von leitungsvermittelten Datenverkehrskanälen für Streaming-Verkehrsklassen vorgesehen.
Zum Dritten ermöglichen Ausführungsbeispiele der Erfindung das Multiplexen von leitungsvermittelten und paketvermittelten Kanälen im gleichen Zeitschlitz. Dies ermöglicht eine Koexistenz der Dialog- und interaktiven Verkehrsklassen im gleichen Zeitschlitz.
Zum Vierten ziehen Ausführungsbeispiele, die für einen leitungsvermittelten Verkehrskanal einer viertel Rate vorgesehen sind, einen Vorteil aus viertel Raten-Codecs, die verfügbar sind.
Zum Fünften ermöglichen Ausführungsbeispiele der Erfindung die Wiederverwendung eines bereits bestimmten assoziierten Steuerkanals der leitungsvermittelten Betriebsart (insbesondere von langsamen assoziierten Steuerkanälen (SACCH) und schnellen assoziierten Steuerkanälen (FACCH) für Dialog- und Streaming-Verkehrsklassen).
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen werden die Paketdaten für die Steuerung auch die SACCH- und FACCH-Kanäle des Sprachverkehrskanals verwenden, wenn Paketdaten des glei chen Benutzers in Stumm-Abschnitten eines Sprachverkehrskanals (Dialogverkehrsklasse) multiplext werden.
Weitere Ausführungsbeispiele stellen paketvermittelte Verkehrskanäle halber Rate zur Erhöhung der Multiplex-Möglichkeiten bereit.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 ein Protokollprofil auf Benutzerebene, das zur Verwendung bei GERAN geeignet ist,
2 einen Verkehrskanal voller Rate,
3 einen Verkehrskanal halber Rate,
4 einen Verkehrskanal einer viertel Rate,
5 eine FACCH-Abbildung auf Kanäle voller Rate,
6 eine FACCH-Abbildung auf Kanäle halber Rate,
7 eine FACCH-Abbildung auf Kanäle einer viertel Rate,
8 einen Paketkanal voller Rate,
9 einen Paketkanal halber Rate,
10 Dialog-Funkzugangsträger,
11 Streaming-Funkzugangsträger,
12 interaktive Funkzugangsträger, und
13 Hintergrund-Funkzugangsträger.
In den Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen gleiche Abschnitte.
Die zur Erzeugung der Funkzugangsträger verwendeten Protokolle sind wie bei UMTS gebildet, wobei Kombinationen verschiedener Protokollarten in einem einzelnen Profil einen großen Satz von Trägern bereitstellen. Das zu verwendende Protokollprofil ist in 1 gezeigt, wobei jede Schicht des Protokolls verschiedene Betriebsarten enthält. Die verschiedenen Betriebsarten jeder Schicht sind nachstehend beschrieben.
Paketdatenkonvergenzprotokoll (PDCP)
Transparent bei einer Beseitigung des RTP/UDP/IP-Headers. Trägerdienste können transparent und nicht transparent sein. Transparente Dienste liefern einen Fehlerschutz lediglich über eine Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC). Andererseits haben nicht transparente Dienste den zusätzlichen Schutz einer automatischen Wiederholungsanforderung (ARQ). Diese ist im Funkverbindungsprotokoll vorgesehen, was die Datenintegrität verbessert.
Nicht-Transparent mit Headeranpassung (Headerstripping oder Header-Kompression).
Nicht-Transparent ohne Header-Anpassung.
Funkverbindungssteuerung ("Radio Link Control", RLC)

Transparent
Unbestätigt
Bestätigt

Medienzugangssteuerung ("Media Access Control", MAC)
Dediziert: Es ist keine Benutzeridentifikation enthalten, wobei lediglich ein Benutzer pro Kanal erlaubt ist. Allerdings können bei jedem Auftreten einer diskontinuierlichen Übertragung (DTX) Datenpakete vom gleichen Benutzer übertragen werden. Die Funktion von DTX besteht im Aussetzen einer Funkübertragung während stummer Abschnitte in einem Sprachkanal. Normalerweise wird dies zur Unterstützen der Verhinderung einer Interferenz und Erhöhung der Kapazität des Systems angewendet. Durch die Übertragung von Datenpaketen während stummer Abschnitte kann die Systemkapazität weiter erhöht werden.
Gemeinsam genutzt: der gleiche Kanal kann unter verschiedenen Benutzern gemeinsam genutzt werden.
Physikalische Schicht (PHYS)
Modulation: Ein Modulationsvorgang wird zur Umwandlung kanalcodierter Sprache oder kanalcodierter Daten in einen für die Übertragung über den Funkkanal geeigneten Typ verwendet. Eine effektive Modulation ermöglicht die Übertragung binärer Informationen auf analogen Trägern. Während der Modulation wird ein Bit oder eine Gruppe von Bits in schnelle Zustandsänderungen übersetzt, die Änderungen in Amplitude oder Frequenz. Gegenwärtig sind die Gauss'sche minimale Phasenumtastung (GMSK) und die Acht-Phasenumtastung (8PSK) für GERAN definiert. Die Sprachübertragung verwendet lediglich die GMSK, während Daten unter Verwendung einer 8PSK- oder GMSK-Modulation übermittelt werden können. Bei der Phasenumtastungsmodulation wird die Phase eines Signals unterschiedlich, relativ zur vorhergehenden Phase verschoben (beispielsweise plus 90% für Null und plus 270% für Eins).
Kanalcodierung: aufgrund elektromagnetischer Interferenz müssen über die Luftschnittstelle übertragene codierte Sprach- und Datensignale vor Fehlern geschützt werden. Faltungscodierung und Blockverschachtelung werden zum Erreichen dieses Schutzes verwendet. Insbesondere sind zwei verschiedene Fehlerschutzverfahren in der GSM-Spezifikation vorhanden, die eine Faltungscodierung durchführen. Ein ungleiches Fehlerschutzverfahren (UEP) behandelt die Bits eines Signals mit unterschiedlicher Kanalcodierung in Abhängigkeit von der Klasse des Bits (Klasse 1a-Bits sind gegenüber Bitfehlern am meisten empfindlich, Klasse 1b-Bits sind durchschnittlich empfindlich, während Klasse 2-Bits am wenigsten empfindlich gegenüber Bitfehlern sind). Das gleiche Fehlerschutzverfahren (EEP) verwendet die gleiche Kanalcodierung für alle Dateninformationen.
Kanalrate: ein Verkehrskanal wird zum Tragen des Sprach- und Datenverkehrs verwendet. Verkehrskanäle sind definiert, die einen 26-Rahmen-Multirahmen verwenden, was nachstehend näher beschrieben wird. Aus den 26 Rahmen werden 24 für Verkehr verwendet. Dies sind die Verkehrskanäle der vollen Rate. Es sind auch einige Kanäle halber Rate und einer viertel Rate vorgesehen. Es ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf Rahmen und Multirahmen mit dieser Konfiguration beschränkt ist.
Verschachtelung: wie vorstehend beschrieben wird eine Verschachtelung zum Schutz der Daten vor Fehlern verwendet, die während der Übertragung auftreten. Nach der Codierung werden Verschachtelungsschritte zum Verschachteln der verschiedenen Signalbits mit Codier-Indices zur Bildung einer verschachtelten Sequenz ausgeführt. Tritt ein Fehler in einen Teil dieser Sequenz auf, kann der Rest zur Rekonstruktion der richtigen Daten verwendet werden. Die Verschachtelung kann diagonal (diag) oder rechtwinklig (rect) sein, und es können verschiedene Verschachtelungstiefen verwendet werden (19, 8, 4, 2). Je höher die Verschachtelungstiefe ist, desto besser ist die Leistung auf der Verbindungsebene, jedoch ist die Verzögerung dementsprechend länger.
Erfindungsgemäße Funkzugangsträger werden aus den Kombinationen der verschiedenen angebotenen Schichten ausgewählt.
Die Abbildung der Funkzugangsträger auf die physikalische Schicht kann zwei Arten von Verkehrskanälen wie vorstehend beschrieben verwenden. Dabei handelt es sich um die Paketkanäle (PCH) und leitungsvermittelten Kanäle (TCH). Benutzerdaten sind nicht die einzigen Informationen, die über diese Kanäle über die Luftschnittstelle geführt werden müssen. Es müssen auch Signalisierungsnachrichten übertragen werden. Diese ermöglichen dem Netz und der MS eine Diskussion über die Verwaltung mehrerer Punkte, wie Resourcen und Handover. Läuft der Verkehr weiter, wird diese Signalisierung über den assoziierten Steuerkanal (ACCH) durchgeführt. Aufgrund verschiedener Anforderungen ist die Art und Weise, in der ACCHs implementiert werden, allerdings für paket- oder leitungsvermittelte Verkehrskanäle unterschiedlich. Verschieden ACCHs sind für paket- und leitungsvermittelte Kanäle gut definiert und einige von diesen sind nachstehend beschrieben. Außerdem sind ACCHs für GERAN-Funkzugangsträger beschrieben, die erfindungsgemäß implementiert sind.
ACCHs sind bidirektionale Kanäle. In der Downlink-Richtung tragen sie Steuerbefehle von der Basisstation zu der Mobilstation (MS) zur Steuerung deren Sendeleistungspegel. In der Uplink-Richtung tragen sie den Status der MS zur Basisstation. Ein SACCH wird bei der Signalisierung der Schicht zumindest für Messergebnisse während der Übertragung vom MS zum Netz verwendet. Der SACCH hat die Besonderheit, dass eine kontinuierliche Übertragung in beiden Richtungen stattfinden muss. Zu diesem Zweck werden in der Richtung vom MS zum Netz Messergebnissnachrichten zu jeder möglichen Gelegenheit gesendet, wenn sonst nichts zu senden ist. Gleichermaßen werden Systeminformationstyp 5, 6 und optional 5 bis und 5 ter -Nachrichten wie aus dem Stand der Technik bekannt in der Richtung vom Netz zur MS in UI-Rahmen gesendet, wenn sonst nichts zu senden ist. Der SACCH wird für nicht dringende Prozeduren verwendet, hauptsächlich für die Übertragung der Funk- bzw. Hochfrequenzmessdaten, die für Handover-Entscheidungen erforderlich sind.
In jedem SACCH-Downlink-Block gibt es geordnete MS-Leistungspegel- und geordnete Zeitfortschrittsinformationen. In jedem SACCH-Uplink-Block gibt es tatsächliche MS-Leistungspegel- und tatsächliche Zeitfortschrittsinformationen.
Außerdem trägt der SACCH Nachrichten, die im Anhang A aufgeführt sind. Jeder SACCH-Block enthält 184 Informationsbits, die in 456 Bits codiert und über 4 Übertragungsblöcke verschachtelt sind. Ein SACCH-Zyklus beträgt 480 ms. D. h., die Zeitfortschritts-, Leistungspegel- und Messberichte können alle 480 ms aktualisiert werden. Es ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf Blöcke und Bits dieser Konfiguration beschränkt ist.
Der FACCH (der auch als dedizierter Hauptsteuerkanal (DCCH) bekannt ist) erleichtert dringende Aktionen wie Handover-Befehle und eine Kanalneuzuweisung bei Handover-Vorgängen innerhalb einer Zelle. Er wird durch Mit-Beschlag-Belegen der Hälfte oder aller Informationsbits der Übertragungsblöcke des Verkehrskanals (TCH) übertragen, mit dem er assoziiert ist.
Es gibt vier alternative Vielfalten von Übertragungsblöcken, die für eine Übertragung in GSM-Systemen verwendet werden. Es gibt den normalen Übertragungsblock, den F-Übertragungsblock, den S-Übertragungsblock und den Zugangsübertragungsblock. Von diesen wird der normale Übertragungsblock zum Tragen von Daten und der meisten Signalisierung verwendet. Er hat eine Gesamtlänge von 156.25 Bits aus zwei 57-Bit-Informationsbits, einer 26-Bit-Trainingsequenz, die zum Synchronisieren des Empfängers mit ankommenden Informationen und zum Vermeiden negativer Auswirkungen aufgrund einer Mehrwegeausbreitung verwendet wird, einem Stealing-Bit für jeden Informationsblock (das dem Empfänger angibt, ob durch einen Übertragungsblock getragene Informationen Verkehrs- oder Signalisierungsdaten entsprechen), 3 Tail-Bits an jedem Ende (die zum Abdecken der Zeitabschnitte zum Erreichen und Abfallen der Leistung einer Mobilstation verwendet werden) und einer 8.25-Bit-Schutzsequenz (die zum Vermeiden einer möglichen Überlappung von 2 Mobilstationen während der Anstiegs-/Abfallzeit verwendet wird). Der FACCH wird für verschiedene Zwecke verwendet, wie einen Ruferrichtungsvorgang, einen Handover-Vorgang, eine Teilnehmerbeglaubigung, die DTMF, Benachrichtigung (für VGCS und VBS anstelle von NCH) und einen Paging-Vorgang (anstelle von PCH).
Der FACCH kann Nachrichten führen, die im Anhang A beschrieben sind. Jeder FACCH-Block enthält 184 Informationsbits (oder Datenübertragungspakete), und diese sind 456-Bit-codiert wie der SACCH, wobei die Verschachtelung von seinem assoziierten Kanal (volle Rate oder halbe Rate) abhängt.
Der gesteuerte schnelle assoziierte Steuerkanal (E-FACCH) ist ein schneller assoziierter Steuerkanal, der für ECSD eingeführt wurde. Jeder E-FACCH-Block enthält die gleichen Informationen wie FACCH (184 Bits) und verwendet eine GMSK-Modulation. Jedoch wird der E-FACCH auf volle aufeinander folgende Übertragungsblöcke anstelle von acht halben Übertragungsblöcken für FACCH bei voller Rate abgebildet.
Der verbesserte assoziierte In-Band-Steuerkanal (E-IACCH) ist der In-Band-E-TCH/F, der mit einem Steuerkanal assoziiert ist, der für die schnelle Leistungssteuerung (FPC) in ECSD eingeführt wurde. Die BSS gibt der MS über den SACCH-Kanal die Verwendung der FPC an. Die Leistungssteuerinformationen werden in jedem FPC-Berichtabschnitt der Länge von 4 TDMA-Rahmen (20 ms) gesendet. Die drei Informationsbits sind 24 Bits codiert, die auf Stealing-Symbole von vier aufeinander folgenden normalen Übertragungspaketen abgebildet werden.
Selbst wenn die schnelle Leistungssteuerung bzw. -regelung aktiviert ist, läuft die normale Leistungssteuerung bzw. -regelung (über SACCH) immer. Die MS ignoriert allerdings dann die Leistungspegelbefehle vom SACCH.
Die vorstehend beschriebene ACCHs sind mit leitungsvermittelten Verkehrskanälen assoziiert. Die folgenden zwei ACCHs sind mit Paketverkehrskanälen assoziiert.
Ein Paket-assoziierter Steuerkanal (PACCH) führt Signalisierungsinformationen, die sich auf eine gegebene MS beziehen. Die Signalisierungsinformationen enthalten beispielsweise Bestätigungen und Leistungssteuerinformationen. Der PACCH trägt auch Ressourcenzuweisungs- und Neuzuweisungsnachrichten, wobei die Zuweisung einer Kapazität für PDTCHs und für ein weiteres Auftreten eines PACCH umfasst sind. Der PACCH teilt sich Ressourcen mit PDTCHs, die gegenwärtig einer Ms zugeordnet sind. Außerdem kann eine MS, die gegenwärtig in eine Paketübertragung involviert ist, für leitungsvermittelte Dienste auf dem PACCH angepiepst werden. Die Nachrichten, die auf einem PACCH gesendet werden können, sind in der Anlage A aufgelistet.
Der PACCH ist bidirektional. Jeder Block enthält 184 Informationsbits, die 456-Bit-codiert und über vier Übertragungsblöcke (gleiche Codierung wie beim SACCH) verschachtelt sind. Nichts desto trotz hat der PACCH keine kontinuierliche Übertragung wie der SACCH.
Aufgrund dieser kontinuierlichen Übertragung wurde ein Verfahren zur kontinuierlichen Aktualisierung des Zeitfortschritts in GPRS definiert. Der Zeitfortschritt kann über seinen eigenen Kanal aktualisiert werden. Dieser wird Paketzeitfortschrittssteuerkanal (PTCCH) genannt. Eine MS im Paketübertragungsmodus wird regelmäßig aufgefordert, Zufallszugriffsübertragungspakete in der Uplink-Richtung zu senden, um eine Schätzung des Zeitfortschritts zu ermöglichen. Der PTCCH wird dann in der Downlink-Richtung zum Senden von Aktualisierungen der Zeitfortschrittsinformationen zu mehreren MSs verwendet. Die folgende Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Steuerkanäle.
Tabelle 1: ACCH-Funktionen
Die Tabelle zeigt die assoziierten Steuerkanäle und Aktualisierungszeiten für die verschiedenen Steuerabläufe sowohl für leitungsvermittelte als auch paketvermittelte Verkehrskanäle.
Auf ähnliche Weise wie vorstehend beschrieben verwenden GERAN-Funkzugangsträger zwei verschiedene Arten von Verkehrs kanälen. Dies sind die leitungsvermittelten und paketvermittelten Kanäle.
Leitungsvermittelte Kanäle können für Streaming- und Dialogsverkehrsklassen verwendet werden, wenn ein konstanter Echtzeitdatenfluss erforderlich ist. Es gibt natürlich einige Unterschiede zwischen den Verzögerungsanforderungen dieser zwei Klassen, da der Streaming-Verkehrstyp entspanntere Anforderungen aufweist. Aus Sicht der physikalischen Schicht bedeutet dies, dass der Streaming-Verkehrstyp die Verwendung einer längeren Verschachtelung erlaubt.
Wie der SACCH auf einen physikalischen Kanal abgebildet wird hängt weder von der für die Datenübertragung verwendeten Modulation noch von der Verkehrsklasse ab. Wie vorstehend bezüglich vorhandener Verkehrskanäle (TCHs) beschrieben, wird der SACCH über vier GMSK-Übertragungsblöcke abgebildet.
Die vorgeschlagene SACCH-Abbildung ist in 2 gezeigt, die bekannten Abbildungsabläufen folgt. Die Datenübertragungsblockmodulation kann entweder die GMSK oder 8PSK sein.
2 zeigt einen Multirahmen (oder Superrahmen) 20, der den Verkehrskanal voller Rate (TCH/F) definiert. Jeder Multirahmen umfasst eine Gruppe von 26 TDMA-Rahmen 21_0-25 . Da das Hochfrequenzspektrum eine begrenzte Ressource ist, wird die Bandbreite über Frequenzmultiplex (FDMA) und Zeitmultiplex (TDMA) wie aus dem Stand der Technik bekannt unterteilt. Insbesondere beinhaltet FDMA das Aufsplitten durch Teilen der 25 MHz Bandbreite in 124 Trägerfrequenzen, die 200 kHz auseinander sind. Jeder dieser Träger wird dann über ein TDMA-Verfahren zeitlich eingeteilt. Die Basiszeiteinheit im TDMA-Verfahren wird als Übertragungsblockperiode bezeichnet und dauert ungefähr 0,577 ms. Jeder TDMA-Rahmen 21_0-25 wird in acht dieser Übertragungsblockperioden 22 unterteilt. Jeder TDMA-Rahmen 21_0-25 besteht daher aus acht Übertragungsblockperioden 22, die eine Basiseinheit für Logikkanäle bilden. Ein physikalischer Kanal ist eine Übertragungsblockperiode 22 pro TDMA-Rahmen 21. Die Kanäle werden durch die Anzahl und Position der entsprechenden Übertragungsblockperiode definiert. In der folgenden Beschreibung wird der Ausdruck „Multirahmen" verwendet, und ist als Superrahmen zu verstehen, d. h., als Rahmen aus einer Vielzahl von TDMA-Rahmen. Gleichermaßen soll der Ausdruck „Übertragungsblockperiode" einen Zeitschlitz im TDMA-Rahmen darstellen.
Jede der acht Übertragungsblockperioden 22, die einen TDMA-Rahmen bilden, umfasst einen normalen 156.25 Bit-Übertragungsblock mit zwei Datenübertragungsblöcken wie vorstehend beschrieben.
Aus den 26 Rahmen werden 21, 24 für Verkehr verwendet und können Daten übertragen, und einer, der SACCH-Rahmen 23 wird für den SACCH verwendet. Der letzte Rahmen 24 wird nicht verwendet und ist leer. Bei Sprachanwendungen wird die digitalisierte Sprache typischer Weise unter Verwendung eines bestimmten Sprachcodierverfahrens codiert, bevor sie über die Luftschnittstelle übertragen wird. Die Menge an codierter Sprache hängt von der Sollsprachqualität und der Effizienz des Sprachcodierverfahrens ab. Die codierte Sprache wird üblicherweise in Sprachrahmen übertragen, und ein Sprachrahmen entspricht typischerweise ungefähr der Dauer von vier TDMA-Rahmen. In einem Kanal voller Rate entsprechen 6 Sprachrahmen (120 ms) der Dauer von 26 TDMA-Rahmen (24 für Sprache + 1 für SACCH + 1 für Leer). Die Sprachrahmen werden mit einem geeigneten Kanalcodierungsverfahren kanalcodiert; die Wahl des Kanalcodierverfahrens wird üblicherweise von der Übertragungsdatenrate des für den Ruf re servierten Kommunikationskanals beeinflusst. Für einen Kanal voller Rate ist die Anzahl von Bits eines kanalcodierten Sprachrahmens typischerweise kleiner oder gleich der Anzahl von Bits, die von vier Hochfrequenzübertragungsblöcken getragen werden. Die Verschachtelungstiefe, d. h., über wie viele Hochfrequenzübertragungsblöcke ein bestimmter codierter Datenrahmen abgebildet wird, hängt typischerweise auch von der Übertragungsdatenrate des Kommunikationskanals ab.
Bekannte Verkehrskanäle halber Rate (TCH/H) sind in 3 gezeigt, die auch der vorhandenen SACCH-Abbildung folgen. Zwei Unterkanäle 30, 31 sind gezeigt, die jeweils über einen jeweiligen Multirahmen 32, 33 vorgesehen sind. Jeder dieser Multirahmen (oder Superrahmen) enthält 24 TDMA-Rahmen, allerdings ist der Unterkanal in jedem Multirahmen über eine Übertragungsblockperiode (T) in jedem zweiten TDMA-Rahmen 21 vorgesehen. In diesem Fall verwendet der SACCH für den Unterkanal 31 den 25ten Rahmen 21₂₅ , der ansonsten leer wäre.
Ein Verkehrskanal einer viertel Rate (TCH/Q) zur Verwendung mit leitungsvermittelten Verkehrskanälen ist in 4 gezeigt. Vier Unterkanäle 40, 41, 42, 43 sind vorgesehen, von denen jeder durch eine Übertragungsblockperiode T ungefähr in jedem vierten TDMA-Rahmen gebildet wird. Zur Bereitstellung eines SACCH für jeden Unterkanal wird eine Übertragungsblockperiode einmal in jedem zweiten Multirahmen reserviert. Aufgrund der Bedingungen zum Senden einer ausreichenden Datenrate über die Luftschnittstelle wird hier eine Verwendung in Umgebungen im Haus und bei Mikrozellen bevorzugt. Die Erfindung ist natürlich nicht auf diese Umgebungen beschränkt. In einer derartigen Umgebung ist die Benutzermobilität natürlich eingeschränkt, und die SACCH-Rate kann ohne nachteilige Auswirkung auf die Leistung verringert werden.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist der SACCH für den Unterkanal Null 40 im TDMA-Rahmen 21₁₂ des Multirahmens 44₀ vorgesehen. Der folgende Multirahmen 44 der TDMA-Rahmen für diesen Kanal enthält keine SACCH-Übertragungsblockperiode. Gleichermaßen ist die SACCH-Periode für den Unterkanal 1, 41, der durch Multirahmen 45₀ und 45₁ gebildet wird, die TDMA-Rahmen 0 bis 51 bereitstellen, im TDMA-Rahmen 21₃₈ . Für den Unterkanal 2, 42 tritt die SACCH-Periode im TDMA-Rahmen 21₂₅ des Multirahmens 46₀ auf. Im Multirahmen 46₁ ist keine SACCH-Periode erforderlich. Im Unterkanal 3, 43 tritt die SACCH-Periode im TDMA-Rahmen 21₅₁ im Multirahmen 47₁ auf. Im Multirahmen 47₀ ist keine SACCH-Periode vorgesehen.
Die Bereitstellung dieser vier Unterkanäle erfordert nicht die Zuweisung von Extra-TDMA-Rahmen, die von den vorher vorhandenen SACCH- und anderen freien Kanälen verschieden sind.
Da der FACCH in verzögerungsempfindliche Verfahren involviert ist, wie einer Zuordnung, Benachrichtigung, einem Anpiepsen bzw. Paging, Handover oder sogar bei der Übertragung von ETMF-Signalen, können Verzögerungsanforderungen nicht entspannt werden. Selbst wenn die Handoverwahrscheinlichkeit ziemlich niedrig ist (beispielsweise in einer guten Umgebung und mit einem Benutzer mit verringerter Mobilität), heißt dies nicht, dass FACCH-Verzögerungen erhöht werden können. Tatsächlich müssen andere FACCH verwendende Verfahren noch ausgeführt werden, und längere Verzögerungen könnten in diesen Situationen Probleme verursachen. Somit beruht der FACCH auf einem vorhandenen Stealing-Verfahren, bei dem die Bevorrechtigung auf zwei verschiedenen Ebenen stattfinden kann. Diese sind die Rahmenebene, wo jeder FACCH-Block einen Datenrahmen oder Datenrahmen ersetzt, und die Übertragungsblockebene, wo jeder FACCH-Block vier aufeinander folgende Datenübertragungsblöcke durch vier GMSK-Übertragungsblöcke (nur in ECSD) ersetzt.
Wie der Verkehr bewirkt wird, hängt von der verwendeten Verschachtelung ab. In ECSD, wo entspannte Verzögerungsanforderungen eine lange Verschachtelung erlauben, findet das Stealing-Verfahren auf einer Übertragungsblockebene statt (es werden vier aufeinander folgende Übertragungsblöcke gestohlen). Jeder Datenrahmen wird dann lediglich leicht beeinflusst, wobei das Adjektiv „schnell" des FACCH seine Bedeutung behält. Wird Sprache geführt, tritt das Stealing-Verfahren auf einer Rahmenebene auf. Dann gehen Datenrahmen einfach verloren.
Die folgende Tabelle 2 gibt einen kurzen Vergleich zwischen den zwei Möglichkeiten des Stealing-Verfahrens.
Tabelle 2: Stealing-Verfahren
Das Verfahren der Bereitstellung des FACCH hängt von dem Typ des Kanals ab, anhand dessen das Stealing-Verfahren arbeitet. Dabei handelt es sich entweder um Datenkanäle oder Sprachkanäle.
Ein Datenkanal voller Rate kann entweder eine 8PSK- oder GMSK-Modulation verwenden. Für beide sind vorhandene Lösungen in GSM-Spezifikationen enthalten, und werden daher für GERAN wieder verwendet. Wird die 8PSK-Modulation verwendet, stellt sich die Frage, welche Modulation zum Senden des FACCH zu verwenden ist. ECSD-Studien haben gezeigt, dass unter Berücksichtigung der Leistungsergebnisse und der Robustheit der Identifizierung des FACCH die bevorzugte Lösung die Abbildung des FACCH über vier volle aufeinander folgende GMSK-Übertragungsblöcke ist.
Ein Datenkanal der halben Rate kann lediglich die GSMK-Modulation zum Wiederverwenden vorhandener Lösungen anwenden, die in den GSM-Spezifikationen enthalten sind. Neue 8PSK-Datenkanäle der halben Rate können verwendet werden, werden aber nicht bevorzugt. Andererseits kann ein Sprachkanal der vollen Rate entweder die 8PSK- oder GMSK-Modulation verwenden. Für eine GMSK-Modulation folgt die FACCH-Abbildung vorhandenen Lösungen, die in den GSM-Spezifikationen beschrieben sind (das Stehlen von Rahmen). Für eine 8PSK-Modulation kann das Stealing-Verfahren auf zwei verschiedenen Ebenen (Übertragungsblock oder Rahmen) wie in 5 gezeigt stattfinden. Einen Vergleich der beiden Verfahren zeigt Tabelle 3.
Tabelle 3: Vergleich des FACCH-Stealing-Verfahrens für 8PSK-FR-Kanäle
5 zeigt einen Teil eines Multirahmens 50 für einen Sprachkanal voller Rate, der aus aufeinander folgenden TDMA-Rahmen 51_0-17 besteht. Jeder ist durch 8 Übertragungsblockperioden 52 oder Zeitschlitze gebildet. Jede Übertragungsblockperiode besteht aus 156.25 Bits wie vorstehend beschrieben. Diese enthalten zwei 57 Bit-Informationsbits, die ansonsten als zwei 57 Bit-Rahmen 53 oder Datenübertragungsblöcke bekannt sind. Somit enthält jeder Zeitschlitz 52 zwei 57 Bit-Datenübertragungsblöcke 53, die jeweils in einem entsprechenden Abschnitt des Zeitschlitzes 52 positioniert sind. Anders gesagt enthält jede 156.25 Bit-Übertragungsblockperiode zwei 57 Bit-Rahmen 53. Erfordert eine dringende Aktion einen sehr schnellen Handover oder eine Kanalneuzuweisung, kann der FACCH entweder vier aufeinander folgende Übertragungsblockperioden zum Bereitstellen der Daten zur Steuerung dieser dringenden Aktion stehlen, oder kann acht Bit-Rahmen aus aufeinander folgenden Übertragungsblockperioden stehlen. Im Fall des Stehlens von Bitrahmen wird ein diagonales Verschachtelungsverfahren zum Beibehalten der Informationsintegrität angewendet. Durch das Stehlen von Bitrahmen (oder Datenübertragungsblöcken) anstelle ganzer Übertragungsblockperioden (oder Zeitschlitzen) kann auf diese Weise die Auswirkung auf hörbare Sprache, die auf dem offenen Kanal übertragen wird, minimiert werden, wie es aus Tabelle 3 ersichtlich ist.
6 zeigt ein Stealing-Verfahren, das bei einem Sprachkanal der halben Rate verwendet wird. Für einen derartigen Kanal ist entweder ein 8PSK- oder GMSK-Modulationsverfahren verfügbar. Für eine GMSK-Modulation kann die FACCH-Abbildung vorhandenen Abbildungslösungen wie bekanntermaßen in den GSM-Spezifikationen beschrieben folgen.
Für eine 8PSK-Modulation kann das zur Bereitstellung des FACCH erforderliche Stealing-Verfahren auf zwei verschiedenen Ebenen (Übertragungsblock oder Bitrahmen) wie in 6 gezeigt stattfinden. 6 zeigt einen Teil eines Multirahmens 60, der aus einem Strom aufeinander folgender TDMA-Rahmen 61_0-17 besteht, die jeweils acht Übertragungsblockperioden 62 (oder Zeitschlitze) enthalten. Für einen Kanal der halben Rate wird der Kanal in Unterkanäle unterteilt, die jeweils aus Übertragungsblockperioden in dem gleichen Zeitschlitz ungefähr alle zwei TDMA-Rahmen bestehen. Gemäß 6 überträgt der Kanal Sprache unter Verwendung der Übertragungsblockperioden 61_0-8 . Tritt eine dringende Aktion auf, die einen schnellen Handover oder eine Kanalneuzuweisung erfordert, kann der FACCH optional vier aufeinander folgende Übertragungsblöcke 63_0-0 in aufeinander folgenden Rahmen oder nicht aufeinander folgenden Rahmen stehlen. Beim Stehlen aufeinander folgender Bitrahmen werden die zwei Rahmen aus jeder der zwei aufeinander folgenden Übertragungsblockperioden verwendet. Im Fall des Stehlens von Rahmen wird ein diagonales Verschachtelungsverfahren wenn möglich angewendet. Tabelle 4 zeigt die Auswirkung auf die Sprache bei den drei separaten Stealing-Verfahren, und zeigt auch deren weitere Eigenschaften.
Tabelle 4: Vergleich eines FACCH-Stealing-Verfahrens für 8PSK-HR-Kanäle
7 zeigt das Stealing-Verfahren für einen Sprachkanal einer viertel Rate. Die bevorzugte Modulation, die zu Kanälen einer viertel Rate passt, ist die 8PSK-Modulation. Das Stealing-Verfahren kann auf zwei verschiedenen Ebenen (Übertragungsblock oder Rahmen) wie in 6 gezeigt stattfinden. Zur Erhöhung der Verschachtelungstiefe (und somit der Leistung auf der Verbindungsebene) besteht eine erdenkliche Lösung im Stehlen von zwei nicht aufeinander folgenden Rahmen. Ein Vergleich dieser drei Verfahren ist in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5: Vergleich eines FACCH-Stealing-Verfahrens für einen 8PSK-QR-Kanal
7 zeigt einen Teil eines Multirahmens 70, der Teil eines laufenden Informationsstroms ist, der Sprachverkehr trägt. Der Multirahmen besteht aus einem Strom aufeinander folgender TDMA-Rahmen 71_0-17 . Für einen Kanal einer viertel Rate wird der Kanal in Unterkanäle unterteilt, die jeweils aus Übertragungsblockperioden im gleichen Zeitschlitz ungefähr alle 5 TDMA-Rahmen (tatsächlich in den TDMA-Rahmen 71_0,4,8,13,17 ) bestehen. Macht eine dringende Aktion einen schnellen Handover oder eine Kanalneuzuweisung erforderlich, kann der FACCH optional vier aufeinander folgende Übertragungsblöcke aus dem Unterkanal (d. h., die Übertra gungsblockperioden aus den TDMA-Rahmen 71_0,4,8,13 ) oder aufeinander folgende Rahmen aus den aufeinander folgenden Übertragungsblockperioden stehlen (d. h. den zweiten Rahmen aus der Übertragungsblockperiode im TDMA-Rahmen 71₀ , beider Rahmen aus dem Übertragungsblockperioden in TDMA-Rahmen 71_4,8,13 und den ersten Rahmen aus der Übertragungsblockperiode im TDMA-Rahmen 71₁₇ oder nicht aufeinander folgende Rahmen aus aufeinander folgenden Übertragungsblockperioden stehlen (wobei mehr TDMA-Rahmen als in 7 gezeigt erforderlich wären). Auswirkungen und Eigenschaften des FACCH-Stealing-Verfahrens für einen Sprachkanal der viertel Rate sind in Tabelle 5 gezeigt.
Mit Paketverkehrskanälen assoziierte ACCHs (PACCH) unterscheiden sich von ACCHs, die mit leitungsvermittelten Verkehrskanälen assoziiert sind. Der PACCH erfordert eine explizite Ressourcenzuweisung, während dem SACCH implizit ein Zeitschlitz alle 120 ms (26 TDMA-Rahmen) gegeben wird. Außerdem ist kein SACCH-Ansatz erforderlich, weil jedes einzelne Paket entweder Benutzerdaten oder eine Signalisierung tragen kann, wobei die Unterscheidung über die RLC/MAC-Header gemacht wird.
Für Hintergrund- und interaktive Verkehrsklassen, in denen kein konstanter Echtzeit-Datenfluss erforderlich ist, können PACCH-Blöcke überall eingefügt werden. Kommt es allerdings zu Dialog- und Streaming-Verkehrsklassen, ist ein konstanter Datenfluss erforderlich. Aufgrund der 52 Mehrfachrahmenstruktur sieht die Abbildung dieses Verkehrstyps allerdings keinen freien Block für PACCH-Zwecke vor. Als Beispiel wird ein Sprachpaketverkehrskanal der vollen Rate betrachtet. Einerseits sind alle 52 TDMA-Rahmen 12 Blöcke verfügbar. Andererseits müssen alle 52 TDMA-Rahmen (240 ms) 12 Sprachrahmen (20 ms) übertragen werden. Daher sollte jeder Block einen Sprachrahmen tragen. Demzufolge ist kein Block für ACCH verfügbar. Das gleiche geschieht, wenn zwei Paketsprachbenutzer der halben Rate auf dem gleichen Paketverkehrskanal multiplext sind.
Allerdings verwenden die Zeitfortschritt- und Leistungsregelungsverfahren nicht den PACCH. Da außerdem die Zellenneuauswahl von der MS gesteuert werden kann, ist es nicht immer erforderlich, Messberichte in der Uplink-Richtung zu senden. Eine Option ist daher eine Einrichtung, mit der eine MS eine Liste gewünschter Zellenkandidaten nur dann sendet, wenn ein Handover-Vorgang erforderlich ist. Demzufolge ist eine PACCH-Rate von eins alle 480 ms im Paketmodus nicht erforderlich. Daher sollte der PACCH für die Dialog- und Streaming-Verkehrsklassen einen Sprachblock bei Bedarf stehlen können. Zur Verringerung der Auswirkungen auf die vom Endbenutzer wahrgenommene Qualität sollte die PCU versuchen, Stummperioden mit PACCH-Blöcken aufzufüllen.
Nichts desto weniger ist es unangenehm, zum Übertragen von Steuerinformationen immer Sprachpakete stehlen zu müssen. Daher sollte der leitungsvermittelte Ansatz für Dialog- und Streaming-Verkehrsklassen der folgenden Beschreibung folgen.
8 zeigt einen Paketkanal der vollen Rate (PCH/F) 80, der aus zwei Multirahmen 81_0,1 besteht. Jeder Multirahmen enthält 26 TDMA-Rahmen 82_0-25 und 82_26-51 . Jeder TDMA-Rahmen enthält acht Übertragungsblockperioden, die zum Tragen von Daten (D) verwendet werden. Ein Datenkanal wird durch eine entsprechende Übertragungsblockperiode in jedem der TDMA-Rahmen vorgesehen. In jedem Multirahmen werden 24 TDMA-Rahmen zur Übertragung von paketvermittelten Daten D verwendet. Ein TDMA-Rahmen wird als Steuerkanal für paketvermittelten Verkehr (PACCH) verwendet, während die restliche Übertragungsblockperiode leer bleibt.
9 zeigt einen Paketkanal halber Rate (PCH/H). Zwei Unterkanäle 90, 91 sind gezeigt, die jeweils über ein Paar 92_0,1 und 93_0,1 von Multirahmen vorgesehen sind. Der Unterkanal 90 wird durch Übertragungsblockperioden D in ungefähr jedem zweiten TDMA-Rahmen 94_0-51 gebildet. Gleichermaßen wird der Unterkanal 91 über entsprechende Übertragungsblockperioden D in ungefähr jedem zweiten TDMA-Rahmen 95_0-51 gebildet. Die zwei Unterkanäle sind derart aufgebaut, dass die Übertragungsblockperioden in jedem Unterkanal gegeneinander versetzt sind. Somit wird der TDMA-Rahmen 94₀ für den Unterkanal 90 verwendet, der TDMA-Rahmen 95₁ wird für den Unterkanal 91 verwendet, der TDMA-Rahmen 94₂ wird für den Unterkanal 90 verwendet und der TDMA-Rahmen 95₃ wird für den Unterkanal 91 verwendet, usw.
Der PTCCH ist für den Unterkanal 90 in TDMA-Rahmen 94₁₂ und 94₃₈ vorgesehen. Der PTCCH ist für den Unterkanal 91 in TDMA-Rahmen 95₂₅ und 95₅₁ vorgesehen. Es ist ersichtlich, dass obwohl Unterkanäle 90 und 91 für Darstellungszwecke als vier separate Multirahmen 92_0,1 und 93_0,1 gezeigt sind, sie tatsächlich zwei verknüpfte aufeinander folgende Multirahmen darstellen.
Die Verwendung eines derartigen Paketkanals der halben Rate (PCH/H) ermöglicht ein Multiplexen im gleichen Zeitschlitz mit einem leitungsvermittelten Kanal halber Rate (TCH/H).
Ein anderer Weg zur Betrachtung eines Paketkanals halber Rate wäre die Zuweisung eines von immer zwei Blöcken (für Übertragungsblöcke) innerhalb eines PCH/F. Aus Sicht der physikalischen Schicht würde dies aber wie ein PCH/F aussehen, und könnte daher nicht mit einem TCH/H multiplext werden. Pakete werden mit einer Granularität von vier aufeinander folgenden Übertragungsblöcken abgebildet. D. h., Pake te können entweder vier oder acht Übertragungspakete lang sein.
Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kanäle der vollen, halben und viertel Rate könne Kanäle auf grundlegenden physikalischen Kanälen auf die folgenden Weisen kombiniert werden. Die in Klammern nach den Kanalbezeichnungen erscheinenden Nummern geben Unterkanalnummern an.

i) TCH/F
ii) PCH/F
iii) TCH/H(0) + TCH/H(1)
iv) TCH/H(0) + PCH/H(1)
v) PCH/H(0) + TCH/H(1)
vi) PCH/H(0) + PCH/H(1)
vii) TCH/Q(0) + TCH/Q(1) + TCH/Q(2) + TCH/Q(3)
viii) TCH/Q(0) + TCH/Q(1) + TCH/H(1)
ix) TCH/H(0) + TCH/Q(2) + TCH/Q(3)
x) TCH/Q(0) + TCH/Q(1) + PCH/H(1)
xi) PCH/H(0) + TCH/Q(2) + TCH/Q(3)

10 zeigt, wie verschiedene Modi eines Protokollprofils auf Benutzerebene, die für Dialogverkehr und zur Verwendung mit GERAN geeignet sind, aufgebaut sind. Das Protokollprofil 100 beinhaltet eine Paketdatenkonvergenzprotokoll-(PDCP)Schicht, die der Anwendungsschicht des bekannten UMTS-Profilmodells entspricht, und drei Betriebsarten 102, 103 und 104 enthält, die jeweils nicht-transparent mit Headerentfernung, nicht-transparent mit Headeranpassung und Rahmenbildung und nicht transparent mit Rahmenbildung sind. Die transparenten Betriebsarten liefern einen Fehlerschutz lediglich über die Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC). Andererseits liefern nicht transparente Betriebsarten zusätzlichen Schutz über ACK („ACKnowledge mode", Bestätigungsmodus). Der RTP/UDP/IP-Header kann entfernt oder angepasst werden.
Das Protokollprofil 100 enthält auch eine Funkverbindungssteuerungs- (RLC)Schicht 105, die der UMTS-Profilnetzschicht entspricht, und Betriebsarten 106, 107 und 108 enthält, die jeweils transparent mit LA-Verschlüsselung, unbestätigt mit Segmentation, Verbindungsanpassung (LA) und Verschlüsselung und unbestätigt mit Segmentation, Verbindungsanpassung (LA), Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) und Verschlüsselung sind.
Das Protokollprofil enthält auch eine Medienzugangssteuer-(MAC)Schicht 109, die zwei Betriebsarten 110 und 111 enthält, die jeweils für dedizierte und gemeinsam genutzte Kanäle vorhanden sind. Für dedizierte Kanäle ist keine Benutzer-ID enthalten, wobei lediglich ein Benutzer pro Kanal erlaubt ist, wenn aber DTX auftritt, können Datenpakete vom gleichen Benutzer übertragen werden. Im gemeinsamen Modus kann der gleiche Kanal von mehreren Benutzern genutzt werden.
Das Protokollprofil enthält auch eine physikalische Schicht (PHYS) 112, die zwei Betriebsarten 113 und 114 enthält, die jeweils für leitungsvermittelte (TCH) und paketvermittelte Kanäle (PCH) vorhanden sind. Die physikalische Schicht ermöglicht eine GMSK- oder 8PSK-Modulation zum Umsetzen kanalcodierter Sprache oder Daten in einen für eine Übertragung über den Luftkanal geeigneten Typ. Verschiedene Kanalcodierungsstrategien können auch implementiert sein, um die Datenintegrität zu schützen, wie UEP und EEP. Es kann auch eine rechteck- und diagonale Verschachtelung mit einer Tiefe von 2, 4, 8 oder 19 eingeführt werden, um die Datenintegrität zu unterstützen.
Tabelle 7: Dialog-Funkzugangsträger
Der erste Funkzugangsträger A unterstützt die Betriebsart (OS) 1, bei der ein Kanal einem Fernsprechruf permanent zugewiesen ist (Dialog-Verkehrsklasse), und keine Multiplexmöglichkeiten vorhanden sind. Dies liefert eine optimierte Adaptive Multirate(AMR)-Sprache, wobei die Datenverbindungsschicht aus dem GSMCS-Modus wieder verwendet wird. Die Abbildung folgt den 2, 3 oder 4 in Abhängigkeit von der Kanalrate, d. h., volle Rate TCH/F, halbe Rate TCH/H oder viertel Rate TCH/Q. Verschiedene Codierverfahren wie UEP, TCH/AFS, E-TCH/AFS, E-TCH/AHS und E-TCH/AQS können auch vorgesehen werden. Dieser Funkzugangsträger verwendet eine FACCH- und SACCH-Signalisierungsabbildung wie vorstehend beschrieben.
Der zweite Funkzugangsträger B in Tabelle 1 unterstützt OS1 und auch OS2, bei der es sich um die permanente Zuordnung eines Kanals zu einem Fernsprechruf (Dialog-Verkehrsklasse) und Multiplexen von Best-Effort-Daten vom gleichen Benutzer (Hintergrundverkehrsklasse) handelt. Dieser Träge B wird unter Verwendung des transparenten Modus 102 in der PDCP-Schicht 101 mit Header-Beseitigung, im transparenten Modus 106 in der RLC-Schicht 105 mit Verbindungsanpassung (LA) und einem dedizierten Verschlüsselungsmodus 110 in der MAC- Schicht 109 und leitungsvermitteltem Modus 113 in der physikalischen Schicht 112 vorgesehen. Der Träger stellt eine optimierte AMR-Sprache bereit. Die Codierung und Signalisierung sind äquivalent zum Träger A, jedoch ist das Protokollprofil unterschiedlich, was die Unterstützung von OS2 aufgrund der MAC-Schicht ermöglicht. Die Abbildung folgt den 2, 3 oder 4 in Abhängigkeit von der Kanalrate. Es ist möglich, Best-Effort-Datenpakete vom gleichen Benutzer in Stummperioden einzupassen.
Der dritte Funkzugangsträger C in Tabelle 6 unterstützt gleichermaßen OS1 und OS2. Dieser Träger ist unter Verwendung des nicht-transparenten Modus 103 in der PDCP-Schicht 101 mit Header-Stripping als Anpassung und mit einer Rahmenbildung vorgesehen, die eine Segmentation und ein Hinzufügen eines Headers enthält. Der transparente Modus 106 in der RLC-Schicht 105 mit LA und Verschlüsselung und dediziertem Modus 110 in der MAC-Schicht 109 wird auch verwendet. Der leitungsvermittelte Modus 113 wird in der physikalischen Schicht entweder mit voller, halber oder viertel (TCH(F/H/Q)) Rate in Abhängigkeit von der erforderlichen Kanalrate verwendet. Der Träger liefert eine optimierte AMR-Sprache mit Header-Stripping. Zusätzlich zu SACCH- und FACCH-Steuerkanälen verwendet der Träger einen eingebetteten assoziierten Steuerkanal (MACH) wie in der Finnischen Patentanmeldung Nummer 20000415, eingereicht am 23.02.2000 beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Abbildung folgt den 2, 3 oder 4 in Abhängigkeit von der Kanalrate. Es ist möglich, Best-Effort-Datenpakete vom gleichen Benutzer in Stummperioden einzupassen.
Der vierte Funkzugangsträger D in Tabelle 6 unterstützt OS3, bei der es sich um die permanente Zuordnung eines Kanals zu einem Fernsprechruf (Dialog-Verkehrsklasse) und Multiplexen von Best-Effort-Daten von verschiedenen Benut zern handelt. OS4 wird auch unterstützt, wobei es sich um die Zuordnung eines Kanals zu mehr als einem Sprachbenutzer (und/oder Datenbenutzer) auf dynamische Art und Weise handelt. Der Träger wird vom nicht transparenten Modus 103 mit Header-Stripping und Rahmenbildung von der PDCP-Schicht 101 vorgesehen. Der Nicht-Bestätigungsmodus 107 von der RLC-Schicht 105 wird auch verwendet, der eine Segmentation, LA und Verschlüsselung bereitstellt. Der gemeinsam genutzte Modus 111 von der MAC-Schicht 109 wird wie im paketvermittelten Modus 114 von der physikalischen Schicht 112 verwendet. Durch den Aufbau des Protokollprofils auf diese Weise wird ein generischer Dialog-Funkzugangsträger D erzeugt. Die Abbildung folgt dem in den 8 und 9 gezeigten Schema in Abhängigkeit von der erforderlichen Kanalrate. Um einen Vorteil aus der längeren Verschachtelung zu ziehen, sind zwei Sprachrahmen in einen Hochfrequenzblock eingekapselt.
11 zeigt das Protokollprofil 100 für Streaming-Funkzugangsträger. Das Protokollprofil beinhaltet die gleichen Betriebsarten und -schichten wie in 10 gezeigt, jedoch sind die Weglenkung und Auswahl der Betriebsarten unterschiedlich. Die mit gestrichelten Linien gezeigten Blöcke werden nicht verwendet. Die Datenverbindungsschicht 115 wird vom GSMCS-Modus genommen und ermöglicht daher die Verwendung vorhandener leitungsvermittelter Datenkanäle. Die Wege durch das Protokollprofil, wie sie durch die Pfeile in 11 gezeigt sind, sind in Tabelle 7 ausführlich dargestellt. Die Betriebsarten sind im Zusammenhang mit den Streaming-Funkzugangsträgern nicht anwendbar.
Tabelle 7: Streaming-Funkzugangsträger
Fünf Funkzugangsträger A bis E sind für Streming-Funkzugangsträger definiert. Der erste mit der Bezeichnung A ist für einen optimierten Streaming-Vorgang vorgesehen, wobei die Datenverbindungsschicht 115 aus dem GSMCS-Modus wiederverwendet wird. Der Träger A verwendet eine diagonale Verschachtelung mit der Tiefe 19 für einen leitungsvermittelten Verkehrskanal voller Rate, der entweder GMSK- oder 8PSK-moduliert sein kann. Das Codierschema für diese zwei Alternativen ist unterschiedlich, wie auch die Signalisierungsabbildungsschemata. Wird die GMSK-Modulation verwendet, werden FACCH- und SACCH-Steuerkanäle zusammen mit einer TCH/F14.4 und F9.6-Codierung verwendet. Dies ist ein Verkehrskanal für eine Datenübertragung gemäß der 05.02 GSM-Spezifikation. Die Nummern entsprechen jeweils der Bit rate: 14.4 kbit/s und 9,6 kbit/s. Wird die 8PSK-Modulation auf dem Verkehrskanal verwendet, werden FACCH- und SACCH-Steuerkanäle zusammen mit E-IACCH/F unterstützt. Diese ermöglichen die Verwendung einer E-TCH/F28.2, 32.0 oder 43.2-Codierung. Hier entsprechen die Zahlen jeweils der Bitrate jedes Codierschemas, d. h., 28.8 kbit/s, 32 kbit/s und 43.2 kbit/s. Diese Codierschemata werden für ECSD (Edge Circuit Switched Data service) als gleichmäßiger Fehlerschutz verwendet.
Der zweite Streaming-Funkzugangsträger D verwendet den Transportmodus 102 in der PDCP-Schicht 101 des Protokollprofils. Der transparente Modus 106 von der RLC-Schicht 105 wird auch zusammen mit dem dedizierten Modus 110 in der MAC-Schicht 109 verwendet. Die physikalische Schicht 112 ist zur Bereitstellung leitungsvermittelter Kanäle unter Verwendung einer diagonalen Verschachtelung mit der Tiefe 19 konfiguriert. Bei der Anwendung einer GMSK- oder 8PSK-Modulation auf dem Kanal zum Bewahren der Datenintegrität können verschiedene Codier- und Signalisierungsabbildungsverfahren implementiert werden, wie es aus Tabelle 7 ersichtlich ist. Die Codierung und Signalisierung ist äquivalent zu A, jedoch ist das Protokollprofil unterschiedlich konfiguriert. Die Signalabbildung folgt den 2, 3 und 4 in Abhängigkeit von der Kanalrate.
Der dritte Streaming-Funkzugangsträger C verwendet den nicht transparenten Modus 103 von der PDCP-Schicht des Protokollprofils. Zusätzlich werden die Header durch einen Stripping-Vorgang angepasst und dann wird eine Rahmenbildung ausgeführt. Der Protokollweg ist dann zur Verwendung des nicht bestätigten Modus 107 in der RLC-Schicht 105 mit einer Segmentation, LA und Verschlüsselung konfiguriert. Der dedizierte Modus 110 von der Schicht 109 wird auch verwendet. Dann sind verschiedene Optionen für einen Kanalbe trieb wie in Tabelle 7 gezeigt verfügbar. Dies liefert einen optimierten Streaming-Vorgang mit Header-Stripping. Die Abbildung folgt den 2, 3 und 4 in Abhängigkeit von der Kanalrate.
Der vierte Streaming-Funkzugangsträger D liefert einen optimierten Streaming-Vorgang mit Headerkompression. Der Träger D verwendet den nicht transparenten Modus 103 in der PDCP-Schicht des Protokollprofils mit einer Header-Kompression und Rahmenbildung. Der unbestätigte Modus 107 von der RLC-Schicht 105 wird auch zusammen mit der Segmentation, LA und Verschlüsselung verwendet. Die MAC-Schicht 109 ist zum Arbeiten im dedizierten Modus 110 konfiguriert, während die physikalische Schicht 112 zum Arbeiten im leitungsvermittelten Modus 113 konfiguriert ist. Die verschiedenen Verschachtelungs-, Modulations-, Codier- und Abbildungsprotokolle, die implementiert sein können, sind in Tabelle 7 gezeigt.
Der fünfte Streaming-Funkzugangsträger E liefert einen generischen Streaming-Funkzugangsträger. Das Protokollprofil ist wie in Tabelle 7 und 11 gezeigt aufgebaut. Der nicht transparente Modus 103 in der PDCP-Schicht 101 wird ausgewählt und ist für eine Header-Kompression und Rahmenbildung konfiguriert. Der unbestätigte Modus 107 wird in der RLC-Schicht 105 zusammen mit der Segmentation, LA und Verschlüsselung verwendet. Der gemeinsam genutzte Modus 111 wird von der MAC-Schicht 109 verwendet. Der paketvermittelte Modus 114 wird von der physikalischen Schicht ausgewählt. Durch Konfigurieren des Protokollprofils auf diese Weise sind die verschiedenen in Tabelle 7 aufgeführten Optionen für Verkehrskanäle verfügbar. Dieser Träger verwendet PACCH- und PTCCH-Steuerkanäle wie vorstehend beschrieben. Die Abbildung folgt den 2, 3 oder 4 in Abhängigkeit von den Kanalraten. Um einen Vorteil aus der länge ren Verschachtelung zu ziehen, sind zwei Sprachrahmen in einem Paket eingekapselt. Allerdings kann lediglich ein Datenrahmen eingekapselt werden.
12 zeigt das Protokollprofil für interaktive Funkzugangsträger. Das Protokollprofil enthält die gleichen Betriebsarten bzw. Modi und Schichten wie jene in 10, jedoch sind die Weglenkung und Auswahl der Modi unterschiedlich, was durch Pfeile gezeigt ist, die den Weg der möglichen Träger angeben. Die mit gestrichelten Linien gezeigten Blöcke oder Modi werden nicht verwendet. Die durch die Pfeile angegebenen Wege sind in Tabelle 8 näher gezeigt. Es sind lediglich zwei Funkzugangsträger vorgesehen, und diese sind mit A und B bezeichnet.
Tabelle 8: interaktive Funkzugangsträger
Der erste Träger A wird über den Modus 103 der PDCP-Schicht 101 erzeugt, welcher ein nicht transparenter Modus ist und den Header über Kompressions- und Rahmenbildungsverfahren anpasst. Der Bestätigungsmodus 108 wird von der RLC-Schicht 105 zusammen mit der Segmentation, LA und Verschlüsselung und Rückwärtsfehlerkorrektur (BEC) ausgewählt. Der gemeinsam genutzte Modus 111 der MAC-Schicht 109 im Protokollprofil ist auch implementiert. Paketvermittelte Verkehrskanäle werden verwendet, wobei Kanäle der vollen oder halben Rate in Abhängigkeit von der erforderlichen Kanalrate verwendet werden, wie es in den 2, 3 oder 4 gezeigt ist. PACCH- und PTCCH-Kanäle können wie vorstehend beschrieben verwendet werden. Die Bezugnahme auf Betriebsszenarien ist für interaktive Zugangsträger nicht relevant.
Der zweite interaktive Träger B ist auf ähnliche Weise implementiert, allerdings wendete der verwendete PDCP-Modus keine Headerkompression an. Dieser Träger liefert einen generischen interaktiven Funkzugangsträger. Die Kanalabbildung folgt den 2, 3 oder 4 in Abhängigkeit von der Kanalrate.
13 zeigt das Protokollprofil für Hintergrundfunkzugangsträger. Das Protokollprofil beinhaltet die gleichen Betriebsarten bzw. Modi und Schichten wie jene in den 10, 11 und 12, verwendet aber von diesen verschiedene Modi über ein unterschiedliches Weglenkungsverfahren, wie es durch die Pfeile gezeigt ist. Die in gestrichelten Linien gezeigten Blöcke werden nicht verwendet. Die durch die Pfeile in 13 gezeigten Wege sind näher in Tabelle 9 beschrieben. Es sind vier Hintergrundfunkzugangsträger A bis D definiert.
Tabelle 9: Hintergrundfunkzugangsträger
Der erste Träger A in Tabelle 9 ist zur Auswahl des nicht transparenten Modus 103 von der PDPC-Schicht 101 zusammen mit einer Headerkompression und Rahmenbildung vorgesehen. Die RLC-Schicht 105 ist zur Verwendung des Bestätigungsmodus 108 konfiguriert, die eine Segmentation, LA, Verschlüsselung und BEC erlaubt. Die MAC-Schicht 109 ist unter Verwendung einer dedizierten Kanalstruktur durch Auswählen des Modus 110 implementiert. Dann werden leitungsvermittelte Kanäle durch Auswahl der Modi TCH verwendet. Dies entspricht OS2 und liefert eine Paketübertragung in Stummperioden der leitungsvermittelten Kanäle. Best-Effort-Daten (oder Hintergrund) mit Headerkompression ist in OS2 vorgesehen. Die Steuerung für die Paketdaten wird durch die assoziierten Steuerkanäle des Sprachverkehrskanals (FACCH und SACCH) durchgeführt. Best-Effort-Datenpakete werden auf vier aufeinander folgende Übertragungsblöcke abgebildet.
Der zweite Hintergrundfunkzugangsträger (B in Tabelle 9) ist wie in Tabelle 9 gezeigt unter Verwendung des nicht transparenten Modus 104, des Bestätigungsmodus 108, dedizierten Modus 110 und leitungsvermittelten Modus 113 implementiert. Dies stellt auch eine Paketübertragung in Stummperioden bereit, jedoch Best-Effort-Daten (oder Hintergrund) ohne Headerkompression in OS2. Die Steuerung für die Paketdaten wird durch die assoziierten Steuerkanäle des Sprachverkehrskanals (FACCH und SACCH) ausgeführt. Best-Effort-Datenpakete werden auf vier aufeinander folgende Übertragungsblöcke abgebildet.
Der dritte Hintergrundfunkzugangsträger (C in Tabelle 9) ist unter Verwendung des nicht transparenten Modus 103 der PDCP-Schicht 101, des Bestätigungsmodus 108 der RLC-Schicht 105, des gemeinsam genutzten Modus 111 der MAC-Schicht 109 und des paketvermittelten Modus 114 der physikalischen Schicht 112 implementiert. Der Träger implementiert OS3 und OS4 und liefert einen Hintergrundfunkzugangsträger mit Headerkompression.
Der vierte Hintergrundfunkzugangsträger (D in Tabelle 9) liefert einen generischen Hintergrundfunkzugangsträger. Dieser ist unter Verwendung des nicht transparenten Modus 104 der PDCP-Schicht 101, des Bestätigungsmodus 108 der RLC-Schicht, des gemeinsam genutzten Modus 111 der MRC-Schicht 109 und des paketvermittelten Modus 114 der physikalischen Schicht implementiert. Die Abbildung folgt den 2, 3 oder 4 in Abhängigkeit von der Kanalrate, und der Träger unterstützt OS3 und OS4.
Die für GERAN erforderlichen möglichen assoziierten Steuerkanäle wurden beschrieben. Diese hängen von der Art des über die Schnittstelle verwendeten Verkehrskanals ab. Für Paketverkehrskanäle erfüllt PACCH klar die Signalisierungsanforderungen für Hintergrund- und interaktive Verkehrsklassen. Werden aber Dialog- und Streaming-Verkehrsklassen betrachtet, besteht die einzige Möglichkeit zur Übertragung von PACCH im Stehlen von Sprachpaketen. Der Einfluss auf die Sprachqualität kann reduziert werden. Da aber TA- und PC-Aktualisierungen PACCH nicht verwenden, und da Messberichte eingeschränkt werden können, könnte der PACCH-Verkehr reduziert werden. Nichts desto weniger ist es vorteilhaft, vorhandene leitungsvermittelte Verkehrskanäle wiederzuverwenden, wenn eine effizientere assoziierte Steuerung definiert wurde.
Für leitungsvermittelte Verkehrskanäle erfüllen SACCH und FACCH diese Signalisierungsanforderungen für Streaming- und Dialog-Verkehrsklassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung finden in GERAN statt, was bedeutet, dass die physikalische Schicht hauptsächlich mit dem paketvermittelten Kernnetz verbunden ist, aber auch mit dem leitungsvermittelten Kernnetz verbunden sein kann.
Zuvor gab es einerseits eine leitungsvermittelte Luftschnittstelle (TCH + SACCH + Leer), die mit einem leitungsvermittelten Kernnetz (über die A-Schnittstelle) verbunden ist, und andererseits eine paketvermittelte Luftschnittstelle (PDTCH + PTCCH + Leer, d. h. PDCH), die mit einem paketvermittelten Kernnetz (über die gegebene Luftschnittstelle) verbunden ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen eine Verbindung der leitungsvermittelten Luftschnittstelle mit einem paketvermittelten Kernnetz (über Gb- oder Iu-ps-Schnittstellen), und ermöglichen der leitungsvermittelten Luftschnittstelle die Unterstützung von Paketdaten (nicht nur TCH), und daher auch eine Verbindung mit einem paketvermittelten Kernnetz (über Gb- oder Iu-ps-Schnittstellen). Daher ist eine mögliche Kombination über die leitungsvermittelte Luftschnittstelle PDTCH + SACCH + Leer. Im Fall von OS2 ist eine mögliche Kombination TCH + PDTCH + SACCH + Leer. So kann ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem implementiert werden.
GERAN wird als Beispiel eines Systems verwendet, in dem ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem implementiert werden kann. Die hier beschriebenen erfindungsgemäßen Systeme und Verfahren sind allerdings nicht auf solche in GSM oder EDGE verwendeten beschränkt; ein erfindungsgemäßes System oder Verfahren kann auch in anderen Hochfrequenznetzen angewendet werden.
GERAN wird als Beispiel eines Systems verwendet, in dem ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem implementiert werden kann.
Der Fachmann erkennt, dass die Erfindung nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt ist, sondern innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung modifiziert werden kann.
Anlage A- Inhalte assoziierter Steuerkanäle

Claims

Kommunikationssystem mit einer ersten Station zur Kommunikation mit einer zweiten Station über einen drahtlosen Kanal, wobei Daten über den drahtlosen Kanal in Superrahmen geführt werden, wobei jeder Superrahmen eine Vielzahl von Rahmen umfasst und jeder Rahmen eine Vielzahl von Zeitschlitzen umfasst, mit einer ersten Betriebsart, in der ein Datenkanal voller Rate für paket-vermittelte Kommunikationen durch die Zuweisung entsprechender Zeitschlitze in jedem Rahmen zu dem Datenkanal voller Rate definiert ist, einer zweiten Betriebsart, in der zwei Datenkanäle halber Rate für paket-vermittelte Kommunikationen durch die Zuweisung einer gleichen Anzahl entsprechender Zeitschlitze von Rahmen in jedem Superrahmen zu jedem der Datenkanäle halber Rate definiert sind.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Datenkanal der vollen Rate beziehungsweise jeder Datenkanal halber Rate für paket-vermittelte Kommunikationen ein Streaming-, interaktiver oder Background-Kanal ist.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das System eine Betriebsart aufweist, in der der drahtlose Kanal einen ersten und einen zweiten Unterkanal umfasst, der erste Unterkanal einen Datenkanal halber Rate für eine leitungsvermittelte Kommunikation umfasst, und der zweite Unterkanal einen Datenkanal halber Rate für eine paket-vermittelte Kommunikation umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Datenkanal der vollen Rate beziehungsweise jeder Datenkanal der halben Rate für eine leitungsvermittelte Kommunikation ein Konversationskanal ist.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das System eine Betriebsart aufweist, in der der drahtlose Kanal einen ersten, zweiten, dritten und vierten Unterkanal umfasst, die jeweils einen Datenkanal einer Viertelrate für eine leitungsvermittelte Kommunikation umfassen.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das System eine Betriebsart aufweist, in der der drahtlose Kanal einen ersten, zweiten und dritten Unterkanal aufweist, wobei der erste Unterkanal einen Datenkanal einer Viertelrate für eine leitungsvermittelte Kommunikation, der zweite Unterkanal einen Datenkanal einer Viertelrate für eine leitungsvermittelte Kommunikation, und der dritte Unterkanal einen Datenkanal halber Rate für eine paket-vermittelte Kommunikation umfasst.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das System eine Betriebsart aufweist, in der der drahtlose Kanal einen ersten, zweiten und dritten Unterkanal umfasst, wobei der erste Unterkanal einen Datenkanal einer Viertelrate für eine leitungsvermittelte Kommunikation umfasst, der zweite Unterkanal einen Datenkanal einer Viertelrate für eine leitungsvermittelte Kommunikation umfasst, und der dritte Unterkanal einen Datenkanal halber Rate für eine paket-vermittelte Kommunikation umfasst.