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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Messen
und Verarbeiten von Information in einem paketorientierten Kommunikationssystem.
Genauer gesagt betrifft sie ein Verfahren und ein Messwerkzeug für Verwendung
in einem drahtlosen zellularen Telekommunikations- und Datenkommunikationssystem,
das ein GPRS-Netz einschließt und
das Messungen ermöglicht,
deren Ergebnisse verwendet werden können, um die Zeit zu minimalisieren,
die für
eine Änderung
der Zelle, erneute Auswahl der Zelle, in dem Netz erforderlich ist.
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HINTERGRUND
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Die Übertragung
von Daten in einem Kommunikationsnetz kann durch Schaltungsvermittlung oder
Paketvermittlung ausgebildet werden. Schaltungsvermittelte Übertragung
von Daten bedeutet, dass Benutzer eine gewisse Bandbreite und Übertragungsgeschwindigkeit
reservieren und Zugang dazu erhalten. Existierende drahtlose Systeme,
z.B. GSM (Global System for Mobile Communication, Globales System
für mobile
Kommunikation), die in erster Linie für die Übertragung von Sprache entwickelt
sind, sind schaltungsvermittelt. Unabhängig davon, wieviel Daten übertragen
werden, steht die gesamte Bandbreite so lange zur Verfügung, wie
die Verbin dung eingerichtet ist. Sie ist stabil und zuverlässig, nutzt
aber die Ressourcen des Netzes nicht sehr effizient.
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Paketvermittlung
von Daten bedeutet, dass die Information, die übertragen werden soll, in Datenpakete
aufgeteilt wird. Wenn eine große
Menge von Daten zu übertragen
sind, wird eine große
Bandbreite erfordert, und umgekehrt. Die Pakete, die unterschiedliche
Größen haben
können,
werden so schnell wie möglich übertragen.
Ein Beispiel eines paketvermittelten Dienstes ist GPRS (General
Paket Radio Services, allgemeine Paketfunkdienste), und beruht auf
GSM. Im Gegensatz zu schaltungsvermittelten Diensten ist GPRS nur
aktiv, wenn es benötigt wird.
Da GPRS auf der Paketvermittlungstechnik beruht, können zur
Verfügung
stehende Netzressourcen besser für
die Übertragung
von Daten genutzt werden, die nicht in Echtzeit übertragen werden müssen.
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GPRS
arbeitet gut mit anderen paketvermittelnden Diensten zusammen, z.B.
allen Internetdiensten, die das Paketprotokoll TCP/IP verwenden. GPRS
ist jedoch für
Funkkommunikation mit mobilen Stationen ausgebildet. Wie GSM schließt daher
ein GPRS-Netz eine Mehrzahl von Basisstationen ein, die in einem
festen Netz miteinander verbunden sind. Jede Basisstation hat Abdeckung
für Funkkommunikation
mit mobilen Stationen innerhalb eines Gebietes, das Zelle genannt
wird, und diese Zellen überlappen
miteinander, so dass sich eine mobile Station von einer Zelle zur
einer anderen bewegen kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie
Kontakt mit dem festen Netz verliert. Diese Zellen können hierarchisch
angeordnet sein, wobei eine große
Zelle eine Anzahl von kleineren Zellen einschließt.
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Um
eine zufriedenstellende Qualität
der Kommunikation zwischen einer mobilen Station und dem festen
Netz zu erhalten, ist es erforderlich, dass man manchmal die Zelle
wechselt. Üblicherweise
ist es die mobile Station, die die Zelle als Konsequenz davon wechselt,
dass die mobile Station sich bewegt hat, im Prinzip kann aber auch
das feste Netz die Zelle wechseln, wenn der Kontakt zwischen einer
existierenden Basisstation und einer mobilen Station als minderwertig
angesehen wird. Wenn die mobile Station sich an einem Ort findet,
der auch durch eine zweite Basisstation abgedeckt ist, ist es vorstellbar, die
Basisstation zu wechseln, um eine höhere Qualität der Kommunikation zu erhalten.
Wenn der Wechsel der Zelle während
der Übertragung
von Daten durchgeführt
wird, führt
dies jedoch zu einer Unterbrechung in der Datenkommunikation zwischen
dem festen Netz und der mobilen Station, was natürlich nicht gewünscht ist.
Wenn nicht genug Zeit ist, alle Daten vor der Unterbrechung zu senden/übertragen, wird
es jedoch möglich
sein, eine neue Datenflusskommunikation mit der neuen Basisstation
einzurichten, um die Übertragung
zu vervollständigen.
Für GPRS
wird die wirksame Datenübertragungsgeschwindigkeit
u. a. auch davon abhängen,
wie häufig eine
MS (mobile Station) die Zelle wechselt, d. h. erneute Wahl eine
Zelle, und wie schnell die Prozeduren, die damit verbunden sind,
durchgeführt
werden. Die vorliegende Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein
Verfahren und ein Werkzeug zu schaffen, die Messungen ermöglichen,
deren Ergebnisse benutzt werden können, die Zeit zu minimalisieren,
die für
erneute Auswahl einer Zelle erforderlich ist, z.B. über die
Optimierung von Parametern.
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D1=
US-A-6 021 117 offenbart
ein System für Parameteranalyse
und Verkehrsüberwachung
in einem ATM-Netz; das vorstehende Problem wird jedoch nicht angesprochen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft daher auf eine Einrichtung zum Messen
und Verarbeiten von Information in einem Kommunikationssystem, das ein
paketvermitteltes Kommunikationsnetz einschließt, in welchem Kommunikationsnetz
eine Basisstation dazu ausgebildet ist, eine Zelle abzudecken, und
eine mobile Station angeordnet ist, die drahtlos mit der Basisstation
innerhalb der Zelle für Übertragung
von Datenpaketen in einem zeitweiligen Blockfluss kommunizieren
kann. Die Einrichtung ist durch eine Prüfeinheit gekennzeichnet, die
einschließt:
- – Messeinrichtung,
die dazu ausgebildet ist, den Wert eines ersten Parameters während der Übertragung
von Datenpaketen im ersten Blockfluss zu messen, und zum Messen
des Wertes eines zweiten Parameters zwischen dem ersten Blockfluss
und einem zweiten Blockfluss;
- – Speichereinrichtung,
die dazu ausgebildet ist, die Messwerte der Parameter zu speichern;
- – Berechnungseinrichtung,
die zum Berechnen von Verhältnissen
ausgebildet ist, die von den Messwerten abhängen.
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Weiter
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen und Verarbeiten
von Information in einem Kommunikationssystem wie oben, welches
Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte:
- – einen
ersten zeitweiligen Blockfluss einzurichten und das Messen eines
ersten Parameters zu beginnen, wenn das Senden/die Übertragung
von Datenpaketen begonnen wird;
- – das
Messen des ersten Parameters zu beenden, wenn der erste Blockfluss
beendet worden ist, und dabei zu beginnen, einen zweiten Parameter
zu messen;
- – einen
zweiten temporären
Blockfluss einzurichten und dabei die Messung des zweiten Parameters
zu beenden;
- – die
Messwerte der ersten und zweiten Parameter zu speichern;
- – ein
Verhältnis
in Abhängigkeit
von den Messwerten zu berechnen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die einzige
Figur beschrieben, wobei
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1 ein
Ablaufdiagramm eines bevorzugten Verfahrens der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSROMEN
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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Messen
und Verarbeiten von Information in einem Kommunikationsnetz, das
für paketvermittelte
Dienste ausgebildet ist, z.B. GPRS.
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Erfindungsgemäß schließt eine
Prüfeinheit eine
Messeinrichtung ein, die dazu benutzt wird, die Übertragungszeit von Daten zwischen
einer mobilen Station und einem festen Netz zu messen. Für Übertragung
von einer oder mehreren LLC PDU (Logical Link Control Protocol Data
Unit, Logische Verbindungssteuerprotokolldateneinheit), die in dieser
Anmeldung Datenpakete genannt werden, zwischen einer mobilen Station
MS und dem festen Netz wird ein temporärer Blockfluss, TBF (temporärer Blockfluss)
eingerichtet. TBF wird beendet, wenn alle Datenpakete übertragen
worden sind, kann jedoch auch früher
aus anderen Gründen
beendet/angehalten werden. Z. B. kann erneute Wahl der Zelle eine Unterbrechung
im TBF bewirken.
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Die
Prüfeinheit
schließt
auch eine Speichereinrichtung ein, die z.B. ein optischer oder magnetischer
Discspeicher oder eine einfache Speicherschaltung sein kann, um
Parameterwerte zu speichern, die die Einrichtung gemessen hat.
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Mit
dem Ziel, den Grund herauszufinden, warum TBF beendet/angehalten
worden ist, schließt
die Prüfeinheit
weiter eine für
diesen Zweck ausgebildete Detektionseinrichtung ein. Diese Detektionseinrichtung
schließt
erste Detektionsmittel ein, die dazu ausgebildet sind, festzustellen,
ob ein Blockfluss vorzeitig unterbrochen worden ist und ob alle
Datenpakete im Blockfluss gesendet/übertragen sind. Weiter schließt die Detektionseinrichtung
zweite Detektionsmittel ein, die dazu ausgebildet sind, für einen
vorzeitig unterbrochenen Blockfluss festzustellen, was die Unterbrechung
bewirkt hat. Wenn ein TBF beendet/angehalten worden ist, entscheidet
die Prüfeinheit
aufgrund des festgestellten Grundes, warum der TBF beendet/angehalten
worden ist, ob die Zeit gemessen werden soll, bis ein neuer TBF
angerichtet wird. Wenn der festgestellte Grund ein Wechsel der Zelle
ist und wenn gleichzei tig festgestellt wird, dass nicht alle Datenpakete
im TBF richtig gesendet/übertragen
worden sind, misst die Messeinrichtung auch die Zeit von der Unterbrechung
des ersten TBF bis zum Start des nächsten TBF. Auch dieser Parameterwert
wird in der Speichereinrichtung gespeichert.
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Weiter
schließt
die Prüfeinheit
eine Berechnungseinheit ein, die dazu ausgebildet ist, die in der Speichereinrichtung
gespeicherten Daten zu bearbeiten. Die Berechnungseinheit ist z.B.
dazu ausgebildet, ein Verhältnis
zwischen der Zeit für
Datenübertragung
und der Zeit für
Wechsel einer Zelle zu erzeugen, welches Verhältnis bei der Netzoptimierung sehr
nützlich
ist. Die Berechnungseinheit kann auch verwendet werden, um eine
Vergleichsmessung z.B. der Durchschnittsdatengeschwindigkeit für jedes
beliebige Messinterval zu machen, wo die Zeit für den Zellenwechsel eingeschlossen
ist bzw. ausgeschlossen ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Einrichtung der Erfindung ist die Prüfeinheit in einer mobilen Station
MS angeordnet, die für
Kommunikation in dem paketvermittelnden Kommunikationsnetz ausgebildet
ist. Diese MS bildet dann eine besonders angepasste Prüf-MS, die
dazu ausgebildet ist, Daten gemäß dem Obigen
von unterschiedlichen Orten innerhalb des Abdeckungsgebiets des
Netzes zu sammeln und zu verarbeiten. Bei einer anderen Ausführungsform
ist die Prüfeinheit
in dem festen Netz integriert und dazu ausgebildet, Signale von
einer Mehrzahl von Basisstationen zu detektieren und dabei Zellenwechsel
für mobile
Stationen zu detektieren.
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In 1 ist
in einem Ablaufdiagramm das Prinzip eines bevorzugten Verfahrens
der Erfindung dargestellt. Der Fluss bezieht sich sowohl auf die Sammlung
als auch auf die Verarbeitung von Daten. Wenn ein Messblock gestartet
wird (1), wird ein Messreihenindex i auf einen Startwert gesetzt
(2), z.B. den Wert 0. Wenn ein erster TBF beginnt (3), wird die
Messeinrichtung ausgelöst,
die aktive Zeit Ta[i] für
die Messreihe i zu messen zu beginnen. Unter aktiver Zeit wird daher
die Zeit gemeint, während der
Daten in einem TBF übertragen
werden. Wenn TBF beendet/angehalten wird (6), beendet die Messeinrichtung
die Messung der aktiven Zeit (7), und die Prüfeinheit speichert den gemessenen
Parameterwert Ta[i] in der Speichereinrichtung.
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Wenn
TBF beendet/angehalten wird, prüft die
Detektionseinrichtung der Prüfeinheit
auch, warum TBF beendet/angehalten worden ist (9). Bei der bevorzugten
Ausführungsform
wird dabei erst geprüft,
ob ein Wechsel der Zelle die Unterbrechung in der Kommunikation
bewirkt hat. Falls dies der Fall ist, wird dann nachgeprüft, ob nach
allem genug Zeit verblieben worden ist, dass alle Datenpakete richtig
gesendet/übertragen
sind (10). Wenn die Übertragung nicht
richtig beendet worden ist, beginnt das Messen der inaktiven Zeit
Ti[i] für
die Messreihe (12). Unter inaktiver zeit wird die Zeit vom Zeitpunkt
der Unterbrechung (6) eines ersten unterbrochenen TBF bis zum Startzeitpunkt
(13) für
einen zweiten TBF verstanden, während
dessen der zweite TBF beendet wird. Wenn ein anderer Grund als der
Wechsel der Zelle bewirkt hat, dass der erste TBF beendet/angehalten worden
ist, wird der Wert der inaktiven Zeit Ti[i] auf 0 gesetzt (11).
Dies wird auch gemacht, wenn alle Datenpakete richtig in einem TBF
gesendet/übertragen worden
sind, der durch einen Zellenwechsel unterbrochen worden ist, es
kann jedoch in gewissen Zellen schwierig sein, diesen Fall für einen
TBF in Abwärtsverbindung
zu identifizie ren. Dieses Problem kann z.B. dadurch gelöst werden,
dass ein Zeitgeber in der Prüfeinheit
angeordnet wird, der feststellt, wenn kein neuer TBF vom Netz initiiert
wird, wobei dann der Schluss gezogen werden kann, dass keine Datenpakete übrig geblieben
sind, die übertragen werden
sollen. Wenn der Zeitablauf durch den Zeitgeber endet, wird die
Ti[i] = 0 gesetzt.
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Wenn
ein zweiter TBF beginnt (13), wird das Zählen der inaktiven Zeit Ti[i]
angehalten, und der gemessene Parameter wird in der Speichereinrichtung gespeichert
(14). Der gespeicherte Parameterwert von Ti[i] ist daher entweder
die gemessene Zeit zwischen dem ersten und zweiten TBF oder 0.
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Wenn
Parameterwerte für
sowohl aktive als auch inaktive Zeit für eine Messreihe gespeichert worden
sind, prüft
die Prüfeinheit,
ob eine externe Bedingung oder ein externer Zustand erfüllt ist
(15). Dies kann z.B. sein, dass eine voreingestellte Anzahl von
Messreihen beendet worden ist. Wenn die externe Bedingung nicht
erfüllt
ist, wird der Messreihenindex um einen Schritt weitergeschaltet
(16), wonach daher eine neue Messreihe beginnt, indem die aktive Zeit
Ta[+1] vom Startzeitpunkt des zweiten TBF (13) gemessen wird (4).
Diese zweite Messreihe i+1 verläuft
in derselben Weise wie die erste Reihe i, und danach wird wieder
geprüft,
ob eine externe Bedingung erfüllt
worden ist (15).
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Wenn
eine externe Bedingung zum Beenden der Messung erfüllt worden
ist, berechnet die Berechnungseinrichtung der Prüfeinheit voreingestellte Verhältnisse
(17) mit Hilfe der in der Speichereinrichtung gespeicherten Parameterwerte.
Die Berechnungseinrichtung ist vorzugsweise ausgebil det, das Verhältnis eines
zweiten Parameters, d. h. inaktive Zeit, und eines ersten Parameters,
d. h. aktive Zeit, zu berechnen. Dies kann für jede Messreihe gemacht werden,
aber auch für
den gesamten Messblock, der alle Messreihen vom Beginn des Messblocks
(1) an einschließt.
Für einen
vollständigen
Messblock ist bei einem ersten Messreihenindex = 0 ein Verhältnis daher Σ(Ti[x],
x = 0...i)/Σ(Ta(x],
x = 0...i).
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Wenn
die Berechnungseineichtung voreingestellte Verhältnisse berechnet hat, wird
der Messblock (18) beendet.
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Bei
einer Ausführungsform,
wo die Prüfeinheit
dazu ausgebildet ist, ein Verhältnis
zu berechnen, das auf der Menge von während eines TBF übertragenen
Daten beruht, wird das Verfahren dadurch erweitert, dass die Messeinrichtung
beim Start eines TBF (3) auch beginnt, einen dritten Parameter D[i]
zu messen (5). Dass diese Messung eine alternative Ausführungsform
darstellt, ist in der Figur durch gestrichelte Randlinien und Pfeile
dargestellt. Dieser dritte Parameter D[i] kann die Anzahl von gesendeten/übertragenen
Bits (z.B. RLC-Daten, RLC=Radio Link Control, Funkverbindungssteuerung)
sein. Die Messungen D[i] werden angehalten und gespeichert (8),
wenn TBF beendet ist (6). Die gesendeten/übertragenen Bits, die gemessen
werden, müssen
nicht alle RLC-Daten einschließen.
Es wird z.B. möglich sein,
es auszuwählen,
Kopfsatzinformation von gewissen überlagerten Protokollen auszuschließen. Die Gesamtmenge
von übertragenen
Daten kann für
die Berechnung einer durchschnittlichen Datengeschwindigkeit mit
und ohne Zellenwechsel benutzt werden. Dieser Typ von Vergleichsmessungen
ist auch sehr nützlich
bei der Netzoptimierung.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Berechnungseinrichtung vorzugsweise ausgebildet, Verhältnisse
zu berechnen, die auf den Werten aller drei Parameter beruhen. Für einen
gesamten Messblock wird daher berechnet:
Durchschnittliche
Datengeschwindigkeit, ohne Zeit für den Zellenwechsel: Σ(D[x],
x = 0...i)/Σ(Ta[x],
x = 0...i). Durchschnittliche Datengeschwindigkeit einschließlich Zeit
für Zellenwechsel: Σ(D[x],
x = 0...i)/{Σ(Ta[x],
x = 0...i). + Σ(Ti[x],
x = 0...i)}
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Verfahrensschritte gemäß dem Ablaufdiagramm in 1 eines
Computerprogrammprodukts realisiert, das ein Speichermedium einschließt. Das
Speichermedium kann z.B. ein optischer oder magnetischer Discspeicher
oder eine Festplatte sein. Das Computerprogrammerzeugnis ist dabei
ausgebildet, mit einem Computersystem verwendet zu werden, das einen
Prozessor, eine Speichereinrichtung und eine Eingangs- und eine Ausgangseinrichtung
einschließt.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
schließt
das Computerprogrammerzeugnis Einrichtungen ein, die auf dem Speichermedium
zum Steuern des Computersystems gespeichert sind, um jeden der Verfahrensschritte
durchzuführen,
die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden sind.
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Ausführungsformen
der Erfindung sind bei mehreren unterschiedlichen Anwendungsgebieten nützlich.
Einige Beispiele sind:
- – Auswertung des Betriebsverhaltens
unterschiedlicher Parametereinstellungen in einer Prüfumgebung;
- – Bewertung
des Betriebsverhaltens unterschiedlicher Parametereinstellung für GPRS und GSM-Netz,
z.B. hierarchische Zellengruppierung;
- – Um
mit dem Ziel der Optimierung Datengeschwindigkeit zwischen Gebieten
zu vergleichen (die unterschiedliche Zellenstruktur haben können), ohne
dass die Ergebnisse durch die Anzahl der Zellenwechsel beeinflusst
werden; mögliche Effizienzverluste/Gewinne
bei vom Netz initiiertem Zellenwechsel zu bewerten; und
- – Bewertung,
ob niedrige Datengeschwindigkeit in einem Gebiet von der Zellenstruktur/Parametereinstellung
abhängt.
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Es
ist für
den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, dass eine Vielzahl
von Varianten und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen
vorstellbar ist, z.B., andere Parameter zu messen und andere Typen
von Verhältnissen
zu berechnen, ohne dass man aus diesem Grunde außerhalb des Bereichs der Erfindung
gelangt, der nur durch die unten aufgeführten Patentansprüche beschränkt ist.