DE602004001316T2

DE602004001316T2 - Verfahren und Gerät zur Ablauffolgesteuerung der abwärtsgerichteten Packetdatenübertragung in einem drahtlosen Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE602004001316T2
Application number: DE602004001316T
Authority: DE
Inventors: Vikram Randolph Rai; Rui Adelino Westfield Silva
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2024-10-30
Also published as: EP1533927A1; JP2005168011A; EP1533927B1; KR20050048519A; US20050105493A1; US8493998B2; KR101091487B1; DE602004001316D1; JP4767526B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Kommunikation und insbesondere das effiziente Management von Funkverbindungsressourcen in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
Allgemeiner Stand der Technik
CDMA-basierte drahtlose Kommunikationssysteme wurden als System der zweiten Generation (2G) auf der Grundlage digitaler Technologien im Vergleich zu den Systemen der ersten Generation eingeführt, die analoge Übertragungstechnik benutzten. 2G-Systeme führten auch die Unterstützung von Datenübertragung mit niedriger Geschwindigkeit ein, zusätzlich zu ihrer Unterstützung von Voice Call. Eine der Triebkräfte hinter dem Vorstoß zu Systemen der dritten Generation (3G) ist die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung. Ein 3G-CDMA2000-System unterstützt die Datenübertragungen mit Datenraten von 19,2 kbps, 38,4 kbps, 76,8 kbps und 153,6 kbps (und sogar höher), was als 2X, 4X, 8x bzw. 16X bezeichnet wird, um die Übertragung von Bildern, digitalen Dateien, Video usw. zu ermöglichen. Diese Hochgeschwindigkeitsdatenkanäle, die zwischen der Basisstation und dem mobilen Endgerät eingerichtet sind, können Daten in beide Richtungen übertragen. Daten, die von der Basisstation (BS) zum mobilen Endgerät gesendet werden, werden als in „Vorwärts"-Richtung gesendet bezeichnet, während Daten vom mobilen Endgerät zur Basisstation als in „Rückwärts"-Richtung gesendet bezeichnet werden. Die drahtlosen Verbindungen oder Kanäle, die zum Übermitteln der schnelleren Daten zwischen der Basisstation und den mobilen Endgeräten benutzt werden, bestehen nicht permanent, sondern müssen aufgebaut werden, wenn die Daten gesendet werden sollen. Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung zwischen der Basisstation und dem mobilen Endgerät ist paketartiger Natur. Typischerweise werden die Daten nicht in einem konstanten Datenstrom gesendet, sondern werden stattdessen in einer Reihe von Datenpaketen (Bursts) gesendet, bis die Übermittlung der Datei, des Bildes, der Webseite usw. vollständig ist. Ein Grund für die Verwendung dieses Betriebsmodus liegt darin, dass Funkressourcen begrenzt sind und nicht die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer mobiler Endgeräte unterstützen kann, an denen jeweils gerade Datenübertragungssitzungen stattfinden. Mit anderen Worten würde es die Verwendung permanenter, fest zugewiesener Kanäle, die diese Hochgeschwindigkeitsraten nutzen, einer Basisstation wegen der Funkressourcenbegrenzung nicht ermöglichen, mehrere Mobilstationen zu bearbeiten. Daher muss eine Form der Ressourcenteilung angewendet werden, um mehrere mobile Endgeräte zu bearbeiten.
In einem drahtlosen CDMA2000-System werden die Hochgeschwindigkeitsdatenkanäle Ergänzungskanäle EK (SCHs-Supplementary Channels) genannt. Diese Ergänzungskanäle existieren sowohl für die Vorwärts- als auch für die Rückwärtsrichtung, der V-K bzw. der R-K. Wenn ein Burst für die Versendung zu einem mobilen Endgerät fertig ist, weist die Basisstation auf einem V-K eine gewisse Zeit zu und informiert das mobile Endgerät, wann der Burst starten wird. Diese Synchronisierung mit dem mobilen Endgerät erfolgt über eine erweiterte Ergänzungskanalzuweisungsnachricht (ESCAM-Extended Supplemental Channel Assignment Message), die von der Basisstation auf einem Steuerungskanal übertragen wird. Das Format der ESCAM ist im IS-2000-Standard definiert, der von Konstrukteuren sowohl von Stationen als auch von mobilen Endgeräten befolgt wird.
Das Einteilen von Datenburstaktivitäten in einem drahtlosen CDMA2000-System ist komplex, wenn man bedenkt, dass mehrere mobile Endgeräte gleichzeitig Bursts von einer Basisstation anfordern können. Die Komplexität ergibt sich aus der Tatsache, dass die drahtlosen Hoch geschwindigkeitskanäle gemeinsam genutzt werden müssen und nicht jeder Sitzung eines mobilen Endgerätes fest zugewiesen werden können, wie oben festgestellt. Außerdem ist ein Hochgeschwindigkeitsdatenkanal keine physische Wesenheit, sondern vielmehr eine Sammlung unabhängiger Ressourcen, jede mit einer Gruppe von Einschränkungen, die mit der Zeit variieren können und auch zwischen Konfigurierungen von Basisstationen variieren können. Die Grundbausteine, die zum Übertragen von Daten mit hohen Geschwindigkeiten benötigt werden, sind: (1) eine zusammenhängende Anzahl von Walsh-Codes; (2) zusammenhängende Kanalfragmente, um den Ergänzungskanal anzutreiben (d.h. eine gewisse zusammenhängende Grundfläche auf einem CDMA2000-ASIC [Application Specific Integrated Circuit, Anwendungsspezifischer Intergrierter Schaltkreis]); (3) eine gewisse Form des Rücktransports zwischen der Basisstation und der MVS (um die Hochgeschwindigkeitsdatenpakete zwischen der Mobilen Vermittlungsstelle MVS (MSC-Mobile Switching Center) und der Basisstation oder umgekehrt zu liefern); und (4) eine gewisse Menge von RF-Leistung, die notwendig ist, um den Ergänzungskanal anzutreiben, und die je nach dem Standort des mobilen Endgerätes in der Stärke variieren kann. Alle diese Elemente müssen genau dann verfügbar sein, wenn die BS den Burst zu einem bestimmten mobilen Endgerät überträgt.
Zu dieser Komplexität kommt die Komplexität der Einteilung, die notwendig ist, um bei der gleichzeitigen Versorgung mehrerer mobiler Endgeräte mit einer endlichen Gruppe von Ressourcen Fairness zu erzielen. Die aktuelle Verfahrenstechnik teilt die Ressourcen in immer kleinere Pools auf und verteilt dann diese kleinen Pools auf die mehreren mobilen Endgeräte, die Dienste anfordern. Das Endergebnis ist, dass ein mobiles Endgerät einen Burst mit niedrigerer Geschwindigkeit (bis zu 19,2 kbps gering) empfängt, aber viele mobile Endgeräte gleichzeitig Bursts bekommen. Gegenwärtig erfordert dies einen hohen Aufwand an Verarbeitungsleistung, wenn man bedenkt, dass dieses Schema viele kleinere Kanäle mit geringerer Übertragungsrate erzeugt. Eine neue Burstanfrage, die in einem bereits belasteten System eintrifft, erfordert, dass die Software der Basisstation eine Vielzahl vorhandener Bursts mit geringer Übertragungsrate überprüft, um zu bestimmen, welche Ressourcen für den neuen Burst verfügbar sind. Typischerweise wird in einem belasteten System einer neuen Burstanfrage eine geringe Burstdatenrate (19,2 kbps) zugeteilt, und es ist ein großer Aufwand an Verarbeitungsleistung notwendig, nur um die Ressourcen für diesen langsamen Burts aufzufinden. Auch bewegen sich diese Ressourcen mit jeder neuen Burstanfrage oder Burstfortführung. Daher müssen, wenn eine neue Burstanfrage empfangen wird, eine neue Gruppe Walsh-Codes, Kanalfragmente usw. reserviert werden.
Wie oben festgestellt, behandelt die Verfahrensweise der Zuweisung von Ressourcen nach bisherigem Stand der Technik die Begrenztheit der Ressourcenaufteilung, indem sie die verfügbaren Ressourcen in immer kleinere Stücke teilt. Da die Anzahl der anfragenden mobilen Endgeräte steigt, werden die Ressourcen in die kleinstmöglichen Kanäle partitioniert, die nur die 2X-Rate von 19,2 kbps liefern können. Viele dieser 2X-Kanäle werden dann parallel bearbeitet. Wenn eine neue Burstanfrage von einem bereits schwer belasteten System empfangen wird, wird sie entweder abgelehnt oder ihr wird zu einem späteren Zeitpunkt ein 2X-Kanal zugewiesen. Außerdem ist viel Verarbeitungsaufwand nötig, um die 2X-Ressourcen zu finden, die in absehbarer Zeit in der Zukunft (der Burstaufbauzeit) verfügbar sein werden, da es so viele kleine Partitionen von Ressourcen gibt, die auf Verfügbarkeit geprüft werden. Zusätzlich werden diese Ressourcen auf ihre zukünftige Verfügbarkeit geprüft, da der Burst erst zum Start eingeteilt wird, nachdem die Burstaufbauzeit abgelaufen ist.
Der Stand der Technik ist auch unvorteilhaft anfällig für das Hinterlassen von Lücken in den verfügbaren Ressourcen. Dies ergibt sich aus der Beschaffenheit der Ressourcenpartitionierung und aus der Tatsache, dass es für bestimmte miteinander zusammenhängende Ressourcen (z.B. die Walsh-Codes) Beschränkungen gibt. Dies ist als Funkkanalfragmentierung bekannt. Da das Teilungssystem die Ressourcen aufbricht, kann es die Ressourcen nicht immer jederzeit wieder zusammenfügen. Das Vereinigen nicht zusammenhängender Ressourcen (z.B. Walsh-Codes, Kanalfragmente) in einzelne homogene zusammenhängende Ressourcen ist sehr komplex und verarbeitungsintensiv. Beispielsweise gibt es Zeiten, in denen zwei 2X-Kanä1e getrennt verfügbar sind, die genutzt werden könnten, um einen 4X-Burst zu erzeugen, wenn sie zusammenhängend wären.
US-Patentanmeldung US2001/0021180 A1, veröffentlicht am 13. September 2001 offenbart ein Verfahren zum Zuweisen von zu übertragenden Paketdaten zu einem Funkdatenkanal eines Basisstationssystems als Reaktion auf eine Anfrage zur Übertragung von Paketdatenverkehr für mehrer mobile Endgeräte in einem mobilen Kommunikationssystem. Das Verfahren umfasst das Sammeln der Anfragen zur Übertragung von Paketdatenverkehr des Funkpaketdatenkanals für die mobilen Endgeräte; das Auswählen mindestens eines der mobilen Endgeräte aus den gesammelten Anfragen zur Übertragung von Paketdatenverkehr; das Übertragen einer Kanalzuweisungsnachricht zu dem ausgewählten mobilen Endgerät, die Informationen über eine Datenrate, Datenübertragungszeiten des Funkpaketdatenkanals und Startpunkte der Datenübertragungszeiten für das ausgewählte mobile Endgerät enthält; und das Übertragen der Paketdaten zum ausgewählten Endgerät zur Startzeit der Datenübertragungszeiten mit der Datenrate.
Kurzdarstellung der Erfindung
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen festgehalten, auf die der Leser hiermit verwiesen wird. Bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden auf dem Vorwärts-Ergänzungskanal (V-EK) in einer Basisstation eines CDMA2000-Systems bei der Systeminitialisierung mehrere permanente virtuelle Pipelines verschiedener Breite bereitgestellt. Eine Gruppe von Ressourcen (z.B. zusammenhängende Walsh-Codes, zusammenhängende ASIC-Grundflächen usw.) wird zugeteilt und gruppiert, um schnelle Datenübertragungen in der Vorwärtsrichtung auf dem V-EK von der Basisstation abzuwickeln. Je nach der Konfiguration der Basisstation sind diese bereitgestellten virtuellen Pipelines „breit" genug, um Datenraten abzuwickeln, die beispielsweise zwischen der maximalen, gegenwärtig verwendeten Datenrate 16X (153,5 kbps) und der Datenrate 2X (19,2 kbps) liegen. Es werden allgemein auch engere virtuelle Pipelines bereitgestellt, die beispielsweise 8X oder 4X breit sind.
Sind die permanenten virtuellen Pipelines verschiedener Breite eingerichtet, werden Datenbursts, die vom Netzwerk ankommen und ein mobiles Endgerät im Versorgungsbereich der Basisstation zum Ziel haben, im Reigenverfahren in Zeitfenster auf mindestens einer der virtuellen Pipelines eingeteilt. Insbesondere wird ein Burst, je nach der Länge des Bursts, in Burstsegmente einer Zeitfensterdauer unterteilt und in einem Zeitmultiplex-Verfahren mit Segmenten anderer Bursts, die andere mobile Endgeräte im Versorgungsbereich der Basisstation zum Ziel haben, verschachtelt. Die Menge der in einem gegebenen Zeitfenster/Burstsegment übertragenen Daten hängt von der konkreten virtuellen Pipeline ab, auf der das konkrete Burstsegment zur Übertragung eingeteilt ist. Gibt es weniger aktive Bursts als virtuelle Pipe lines, so werden die Burstsegmente nur auf den breitesten Pipelines eingeteilt. Wenn jedoch die Anzahl aktiver Bursts die Anzahl der bereitgestellten Pipelines übersteigt, werden die Burstsegmente zwischen den Pipelines mit unterschiedlicher Breite im Reigenverfahren aufgeteilt, wobei mindestens ein Burstsegment jedes aktiven Bursts in ein Zeitfenster auf der breitesten Pipeline eingeteilt wird. Die anderen Burstsegmente eines Bursts werden dann auf alle Pipelines aufgeteilt, sodass sie sich durch die Pipelines unterschiedlicher Breite ziehen, um allen Bursts Möglichkeiten auf den breiteren Pipelines einzuräumen.
Zu jeder bereitgestellten virtuellen Pipeline gehört eine als Software ausgeführte Burstsegment-Steuerungsstruktur verknüpft. Diese Steuerungsstruktur umfasst eine Rahmenkopfzeilen-Pointerliste und mehrere Burstsegment-Informationsblöcke. Jeder Informationsblock ist mit Informationen zu einem gekennzeichneten Burstsegment besetzt, das für die Übertragung in einem bestimmten zukünftigen Zeitfenster auf der dazugehörigen virtuellen Pipeline eingeteilt ist, und ist mit einem bestimmten Rahmen auf den Rahmenkopfzeilen-Pointerlisten verknüpft. Während sich ein Pointer auf gegenwärtige Rahmen mit einer festen Rahmenrate von Rahmenkopfzeilenpointer zu Rahmenkopfzeilenpointer auf der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste bewegt, wird bestimmt, ob der Pointer auf gegenwärtige Rahmenkopfzeilen auf einen Informationsblock eines Burstsegments zeigt, das dann zur Übertragung auf der virtuellen Pipeline eingeteilt wird. Wenn dem so ist, wird das Burstsegment, das in dem Burstsegment-Informationsblock, auf den gezeigt wird, gekennzeichnet ist, übertragen. Nachdem ein Burstsegment übertragen wurde, wird sein dazugehöriger Burstsegment-Informationsblock gelöscht. Da der Pointer auf aktuelle Rahmen sich Rahmen für Rahmen zum nächsten Rahmenkopfzeilenpointer bewegt, bewegt sich ein Pointer auf zukünftige Rahmen für Rahmen zu einem Rahmenkopfzeilenpointer, den der Pointer auf aktuelle Rahmen für eine vorbestimmte Anzahl von Rahmen nicht erreicht. Wenn der Pointer auf zukünftige Rahmen auf einen Rahmenkopfzeilenpointer zeigt, der wiederum einen Burstsegment-Informationsblock für ein Burstsegment zeigt, das übertragen wird, wenn der Pointer auf aktuelle Rahmen diesen Rahmen erreicht, wird auf einem Steuerungskanal eine ESCAM übermittelt, um das empfangende mobile Endgerät auf den Burst vorzubereiten, den es in Kürze über die virtuelle Pipeline empfangen wird, wenn der Pointer auf aktuelle Rahmen in Kürze diesen Rahmenkopfzeilenpointer erreicht.
Wenn die Basisstation eine Burstanfrage aus dem Netzwerk erhält, wird das erste Burstsegment für die breiteste virtuelle Pipeline für eine festgelegten Zeit in der Zukunft, nachdem mindestens eines aller aktuell eingeteilten Burstsegmente übertragen wurde, eingeteilt. Ein Burstsegment-Informationsblock wird dann mit dem Rahmenkopfzeilenpointer dieses festgelegten zukünftigen Zeitpunkts besetzt und verknüpft, während etwaige andere Burstsegmente, die bereits eingeteilt sind, verschoben werden, um das neue Burstsegment unterzubringen. In ähnlicher Weise werden andere Burstsegmente auf den anderen bereitgestellten virtuellen Pipelines für bestimmte zukünftige Zeitpunkte eingeteilt.
Vorteilhaft werden die Ressourcen des schnellen Datenkanals effizient gemanagt, indem die schnellen Datenbursts solcherart eingeteilt werden, dass Fairness bei der Nutzung der breiteren, schnelleren Pipelines für alle mobilen Endgeräte, die Bursts anfordern, erzielt wird. Außerdem gibt es zu jeder Zeit nur so viele Burstsegmente, die gerade zu mobilen Endgeräten übertragen werden, wie es virtuelle Pipelines gibt, was einen Gegensatz zum Stand der Technik bildet, wo die Ressourcen in immer kleinere Teile partititioniert werden, wodurch eine sehr große Anzahl langsamer Bursts, die gleichzeitig übertragen werden, erzeugt wird. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dagegen führt zu einem System, das eine kleinere Anzahl breiterer Bursts verwendet und Fairness erreicht, indem es Zeitmultiplextechniken auf den breiteren, schnelleren Pipelines benutzt, statt gleichzeitig eine größere Anzahl engerer, langsamerer Pipelines zu betreiben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das ein drahtloses Kommunikationssystem zeigt, in dem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist;
2 zeigt beispielhaft eine permanente virtuelle Pipeline, die von der Basisstation in dem Kommunikationssystem in 1 bereitgestellt wird;
3 zeigt die Übertragung eines einzelnen Bursts auf einer virtuellen Pipeline;
4 zeigt die Übertragung zweier Bursts auf einer einzigen virtuellen Pipeline;
5 zeigt eine Burstsegment-Steuerungsstruktur, die Zeitfenster auf einer virtuellen Pipeline einteilt und managt;
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Datenbursttreibers für jede virtuelle Pipeline, die von der Basisstation bereitgestellt wird, ausführlich darstellt;
7 zeigt drei virtuelle Pipelines mit verschiedenen Datenraten, die mehrere gleichzeitige Bursts verarbeiten;
8 zeigt, wie neue Bursts auf einer virtuellen Pipeline eingeteilt werden;
9 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie ein Burstplaner Burstsegmente auf einer virtuellen Pipeline einteilt; und
10 ein hochgradiges Blockdiagramm einer Basisstation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Software, die an jeder Basisstation in einem drahtlosen CDMA2000-Kommunikationssystem ausgeführt wird. Mit Bezug auf 1 sind die Basisstationen 101 und 102 an die MVS 103 innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssystems 100 angeschlossen dargestellt. Ein mobiles Endgerät 104 ist in Kommunikation in Vorwärtsrichtung mit beiden Basisstationen 101 und 102 auf primären und sekundären Vorwärts-Basiskanälen 105 bzw. 106 dargestellt. Während es mehrere Basiskanäle geben kann, gibt es nur einen Vorwärts-Ergänzungskanal 107, der für das mobile Endgerät 104 und die anderen mobilen Endgeräte 109, 110, 111, die mit der Basisstation 101 kommunizieren, reserviert ist, um Hochgeschwindigkeitsdaten von dieser einzelnen Basisstation 101 zu empfangen. Der Basiskanal ist dem Signaldatenverkehr vorbehalten und kann auch Datenpakete transportieren, jedoch mit geringeren Raten als der Ergänzungskanal. Die beschriebene Ausführungsform arbeitet nur auf dem Vorwärts-Ergänzungskanal. Während jede Basisstation in dem Kommunikationssystem die zu beschreibenden Einteilungsfunktionen ausführt, werden durch eine einzige Basisstation 101 auf einem einzigen Zweig Hochgeschwindigkeitsdaten über den Vorwärts-Ergänzungskanal 107 zu den mobilen Endgeräten 104, 109, 110, 111 übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, werden an einer Basisstation virtuelle Pipelines für den Transport von Datenbursts oder Burstsegmenten zu den mobilen Endgeräten 104, 109, 110, 111 innerhalb des Versorgungsbereichs dieser Basisstation bereitgestellt. 2 illustriert das Konzept einer virtuellen 16X-Pipeline 201 und einer virtuellen 8X-Pipeline 202. Eine virtuelle Pipeline besteht aus einer Gruppe von Ressourcen, die intakt bleiben, wenn sie einmal zugewiesen sind. Bei der virtuellen 16X-Pipeline 201 umfassen die zugewiesenen Ressourcen: (1) 16X-wertige zusammenhängende Walsh-Codes; (2) 16X-wertige zusammenhängende Kanalfragmente auf einem CDMA2000-ASIC; (3) 16X-wertige Kapazität auf einem gewissen Rücktransport zwischen der Basisstation und der Mobilen Vermittlungsstelle, bei der es sich typischerweise um einen Abschnitt einer T1-Leitung handelt; und (4) ein gewisser Anteil an verfügbarer RF-Leistung, die variieren kann. Der virtuellen 8X-Pipeline 202 ist von der Basisstation die Hälfte dieser Ressourcen im Vergleich zur 16X-Pipeline 201 zugewiesen (mit Ausnahme der RF-Leistung, die variieren kann), und sie kann genau die halbe Datenrate verarbeiten. Wie in 2 dargestellt, sind die virtuellen Pipelines 201 und 202 im Zeitmultiplexverfahren in Zeitfenster unterteilt, die benutzt werden, um Burstsegmente von schnellen Datenbursts zu den mobilen Endgeräten 104, 109, 110 und 111 zu tragen, die zum Empfang solcher Bursts eingeteilt sind. Wie oben erläutert, sind die Ressourcen, die beispielsweise diese virtuellen Pipelines 201 und 202 bilden, ihrer jeweiligen Pipeline permanent zugewiesen und werden niemals neu zugewiesen, bis sie außer Betrieb genommen werden. Die Pipeline oder Pipelines, die beispielsweise an der Basisstation 101 bereitgestellt sind, sind daher immer verfügbar, und den Burstsegmenten für die mobilen Endgeräte 104, 109, 110, 111 werden Zeitfenster auf einer oder mehreren dieser Pipelines zugewiesen.
Sind die virtuellen Pipelines bereitgestellt, wird eine Datenburstanfrage nach Zeiteinheiten in Burstsegmente zerschnitten und potentiell mehreren Pipelines zugewie sen. 3 zeigt eine einfachste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der ein einziger Burst auf einer einzigen virtuellen Pipeline 301 übertragen wird. In chronologischer Reihenfolge empfängt die Basisstation 101 eine Anfrage zum Weiterleiten eines Bursts von der MVS 103, gewöhnlich als Reaktion auf eine frühere Anforderung von Daten von Seiten beispielsweise des mobilen Endgerätes 104. Es gibt eine gewisse Verzögerung im Zusammenhang mit den Steuerungssignalen zum Burstaufbau, die t_baz (die Burstaufbauzeit für einen neuen Burst) genannt wird. Es gibt eine weitere Verzögerung, in 3 angegeben, die die Zeit darstellt, die zum Senden der ESCAM an das mobile Endgerät benötigt wird. Wie an früherer Stelle festgehalten, ist die ESCAM eine auf einem Steuerungskanal versendete Signalnachricht, die dem mobilen Endgerät Informationen liefert, die es benötigt, um in der Lage zu sein, in den schnellen Datenburst, der auf einem bestimmten V-EK empfangen wird, hineinzuhören. Jedes mobile Endgerät, das nach dem IS-2000-Standard arbeitet, ist in der Lage, die von der Basisstation empfangene ESCAM zu decodieren und auf sie zu reagieren. Die ESCAM teilt dem mobilen Endgerät mit, wann es mit dem Zuhören beginnen soll, was in 3 bei t_16,1 liegt. Zu diesem Zeitpunkt sendet die Basisstation 101 das erste Burstsegment A₁ auf dem V-EK 107 auf der virtuellen 16X-Pipeline 202 beispielsweise an das mobile Endgerät 104. Zu einem späteren Zeitpunkt entdeckt die Basisstation, dass sich ein weiteres Burstsegment nähert und löst eine weitere ESCAM an das Endgerät 104 aus, dieses Mal jedoch für eine „Burstfortführung". Dies geschieht zu einem Zeitpunkt Δt_E vor t_16,2. Die Einzelheiten dazu, wie dies ausgelöst wird, sind unten beschrieben. Die ESCAM teilt dem mobilen Endgerät 101 mit, dass sich eine Fortführung des aktuellen Bursts nähert, den Zeitpunkt, zu dem sie beginnt, und die Funkressourcen, denen es zuhören sollte. Am Zeitpunkt t_16,2 beginnt die Basisstation 101 mit der Übertragung des Burstsegments A₂. Diese Abfolge wiederholt sich, bis der gesamte schnelle Burst übertragen wurde. Bei dieser einfachen Ausführungsform wird der gesamte Burst mit Hilfe einer einzigen virtuellen 16X-Pipeline übertragen, was auch impliziert, dass er mit Hilfe derselben Gruppe von Ressourcen übertragen wird. Die Software der Basisstation 101 muss keine Verarbeitungsleistung aufwenden, um diese Ressourcen neu zuzuweisen, sondern muss einfach bestimmen, wie der Burst in Segmente partitioniert werden soll und wann die Burstsegmentfortführungen über ESCAMs ausgegeben werden sollen.
4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wenn eine einzige virtuelle Pipeline mehrere Bursts bearbeitet, die an mehrere mobile Endgeräte gerichtet sind. 4 zeigt den Fall, in dem zwei gleichzeitige Burstanfragen von einer einzigen virtuellen Pipeline 401 bearbeitet werden. In der Praxis werden die Konfigurierungen der Basisstationen mehrere virtuelle Pipelines mit unterschiedlicher Kapazität ermöglichen. Im Szenario von 4 fordern beispielsweise zwei verschiedene mobile Endgeräte 104 und 109 gleichzeitig je einen Burst an. Burst A kommt vor Burst B an der Basisstation 101 an. Es gibt eine endliche Burstaufbau-Zeit t_bazA, die den Übertragungsstart von Burst A verzögert. Burst A wird zuerst eingeteilt, die ESCAM wird versendet, und es wird von Basisstation 101 eine Startzeit t_16,1 gewählt. Basisstation 101 beginnt bei t_16,1, das Burstsegment A₁ auf der virtuellen 16x-Pipeline zum mobilen Endgerät 104 zu übertragen. An diesem Punkt ist auch die Burstaufbauzeit für B abgeschlossen, aber das erste Burstsegment von Burst B kann nicht übertragen werden, da die virtuelle Pipeline 401 gegenwärtig das Burstsegment A₁ bearbeitet. Basisstation 101 löst zur richtigen Zeit aus und sendet die ESCAM zum mobilen Endgerät 109, an das der Burst B gerichtet ist, um die Burststartzeit und die Radioressourcen mit ihm zu synchronisieren. Bei t_16,2 überträgt Basisstation 101 Burstsegment B₁ zum mobilen Endgerät 109. Zu einer gewissen Zeit vor t_16,3 teilt die Basisstation 101 dem mobilen Endgerät 104 mit, sich für den Empfang eines weiteren Segments von Burst A bereit zu machen. Diese Form des Zeitmultiplexings der virtuellen 16X-Pipeline 401 ermöglicht es, dass diese Ressource von den beiden mobilen Endgeräten 104 und 109, an die Bursts gerichtet sind, gemeinsam genutzt wird. Da die Basisstation 101 die Ressourcen nicht in Hälften unterteilen muss, muss sie keine weitere Verarbeitung durchführen, um diese Ressourcen neu zuzuweisen. Während solche Verarbeitung und Neuzuweisung bei nur zwei gleichzeitigen Bursts nicht viel Verarbeitungsleistung zu binden scheint, wäre die anderenfalls benötigte Verarbeitungsleistung beträchtlich, wenn zehn oder mehr gleichzeitige Bursts vorliegen.
Mit Bezug auf 5 dient eine Burstsegment-Steuerungsstruktur 500 zum Einteilen und Managen von Zeitfenstern auf jeder virtuellen Pipeline, wobei jeder virtuellen Pipeline in dem System ihre eigene Struktur 500 zugewiesen ist. Solch eine Struktur 500 ist vollständig als Software ausgeführt. Die Struktur besteht aus zwei Arten von Elementen: einer Rahmenkopfzeilen-Pointerliste 501 und einer Sammlung von Burstsegment-Informationsblöcken, beispielsweise Blöcke 502, 503, 504, 505, 506 und 507. Jeder Burstsegment-Informationsblock enthält alle Informationen, die notwendig sind, um ein konkretes Burstsegment richtig auf der virtuellen Pipeline, zu der die Burstsegment-Steuerungsstruktur 500 gehört, in einem eingeteilten Zeitfenster anzuordnen. Diese Information umfasst beispielsweise eine Burst-ID, eine Burstsegment-Startzeit, eine Burstsegmentzeit, einen Burstinformationspointer auf einen anderen Datenblock und, falls nötig, einen Pointer zum nächsten Geschwisterblock.
Die Rahmenkopfzeilen-Pointerliste 501 besteht aus mehreren Rahmenpointern 508, die entweder auf einen bestimmten Burstsegment-Informationsblock zeigen oder NULL-Pointer sind, wenn diesem Rahmen kein Informati onsblock zugewiesen ist. Die Rahmenkopfzeilen-Pointerliste 501 enthält einen Rahmenkopfzeilenpointer pro Rahmen, der ein definierter Zeitraum, beispielsweise 20 ms ist. Diese Rahmenkopfzeilenpointer werden verwendet, um die in der Struktur in den Burstsegment-Informationsblöcken enthaltenen Informationen zu verteilen, sodass jedes Burstsegment zu einer genauen Zeit auf der virtuellen Pipeline angeordnet wird, die zu dieser konkreten Burstsegment-Steuerungsstruktur gehört, in Rahmeninkrementen von 20 ms beispielsweise. Sie enthalten auch Informationen, die verwendet werden, um ordnungsgemäß eine ESCAM zu einem Zeitpunkt an das mobile Zielendgerät zu senden, der ausreichend weit vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem ein Burstsegment an das mobile Endgerät gesendet werden wird. Je nach der Länge eines Bursts, der zu einem mobilen Zielendgerät übertragen werden soll, kann eine Burstanfrage vom Netzwerk zu mehreren Burstsegmenten führen, wodurch mehrere Burstsegment-Informationsblöcke erzeugt werden. Wie beschrieben werden wird, werden diese Burstsegmente auf eine oder mehrere bereitgestellte virtuelle Pipelines eingeteilt, und zwar solcherart, dass verschiedene Burstsegmente eines konkreten Bursts mit großer Wahrscheinlichkeit auf verschiedenen virtuellen Pipelines übertragen werden.
Je nach der Einteilung der Burstsegmente auf jede virtuelle Pipeline enthält die Burstsegment-Steuerungsstruktur 500 für jede dieser virtuellen Pipelines in einem Burstsegment-Informationsblock die Informationen, die zum Übertragen eines Burstsegments zur eingeteilten Zeit notwendig sind.
Die Rahmenkopfzeilenpointer 508 werden verwendet, um die in den Burstsegment-Informationsblöcken enthaltenen Informationen so zu verteilen, dass die Informationen in die richtige zeitliche Reihenfolge gebracht werden. Die Software durchsucht dann nur bestimmte Abschnitte der in der gesamten Struktur enthaltenen Informationen, insbesondere nur die Abschnitte, die in dem interessie renden Rahmen für die gegebene Zeit liegen. Die Anzahl der in der Liste enthaltenen Rahmenkopfzeilenpointer ist variabel und hängt sowohl von der Rahmengröße ab, die für die Verwendung in dem System gewählt wurde, als auch von einer Fenstergröße, wobei die die Fenstergröße die Zeit ist, die zum Durchlaufen jedes Rahmenpointers in der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste nötig ist. Eine Fenstergröße von einer Sekunde und eine Rahmengröße von 20 ms führen zu einer Rahmenrate von 50 Rahmen pro Sekunde oder zu einem System, das 50 Rahmenkopfzeilenpointer 508 pro virtueller Pipeline aufweist. Da die Rahmenkopfzeilen-Pointerliste ein Zeitfenster mit endlicher Größe darstellt, wie etwa die eben beschriebene beispielhafte eine Sekunde, werden die Burstsegment-Informationsblöcke, die für die Zukunft jenseits dieses Fensters von einer Sekunde eingeteilt sind, in der Burstsegment-Steuerungsstruktur „in die nächste Runde übertragen". Wenn beispielsweise bei dem Fenster von einer Sekunde und den Rahmen von 20 ms ein Burstsegment für den Start bei 2,02 Sekunden in der Zukunft eingeteilt ist, wird der Burstsegment-Informationsblock in den allernächsten Rahmen, bezogen auf den aktuellen Rahmen, eingesetzt, wird jedoch nicht eher als zwei Runden im Voraus in der Zukunft eingeteilt.
Im Ergebnis der in Runden verlaufenden Natur der Konstruktion können mehrere Burstsegment-Informationsblöcke zu demselben Rahmen gehören, werden jedoch nicht zur Übertragung bis zu Zeitpunkten eingeteilt, die eine Sekunde vor einem vorherigen dazugehörigen Informationsblock liegen, der mit demselben Rahmenkopfzeilenpointer verbunden ist. Beispielsweise sind die Burstsegment-Informationsblöcke 503, 504 und 505, die beispielhaft Burstsegmentinformationen für die Burstsegmente A₁, D₅ bzw. A₃ von Burst A und D enthalten, alle mit demselben Rahmenkopfzeilenpointer 509 verbunden. Wie in ihren Burstsegment-Informationsblöcken 503, 504 und 505 festgehalten, liegen die Startzeiten der Burstsegmente A₁, D₅ und A₃ exakt eine Sekunde voneinan der entfernt bei beispielhaften Startzeiten von 180 ms, 1180 ms bzw. 2180 ms. Wie dargestellt, ist der Burstsegment- Informationsblock 505 mit seinem Vorgängergeschwisterblock 504 verbunden, der wiederum mit seinem Vorgängergeschwisterblock 503 verbunden ist, da sie alle in demselben Rahmenkopfzeilenpointer 509 angeordnet sind.
Da jedes nächste Zeitsteuerungsereignis von einer Zeitsteuerung 515 generiert wird, wird ein aktueller Rahmenpointer 510, der auf den aktuell bearbeiteten Rahmen zeigt, zum nächsten Rahmenkopfzeilenpointer in der Liste 501 bewegt. Diese Zeitsteuerungsereignisse erfolgen mit der Rahmenrate von 50 Rahmen pro Sekunde bzw. in Intervallen von 20 ms. Wenn der aktuelle Rahmenpointer 510 den letzten Rahmenkopfzeilenpointer auf der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste erreicht, springt er zurück zum Anfang der Liste. Während der aktuelle Rahmenpointer 510 in der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste von Rahmen zu Rahmen rückt, prüft die Software alle Burstsegment-Informationsblöcke, die mit dem angezeigten aktuellen Rahmen verbunden sind und benutzt die Information zur Startzeit jedes dieser Blöcke, um zu entscheiden, ob sie diesen Block verarbeitet, wenn er aktuell eingeteilt ist, oder ob sie den Block nicht verarbeitet, wenn die Startzeit des Blocks anzeigt, dass dies ein zukünftiger Block ist, der mit dem aktuellen Rahmen verbunden ist. Wenn es sich um einen zukünftigen Block handelt, ist seine Startzeit größer als die Fenstergröße, und das Burstsegment wird nicht während des aktuellen Durchlaufs der Rahmenkopfzeilenpointer verarbeitet. Vielmehr wird das Burstsegment, wenn es sich um einen zukünftigen Block handelt, verarbeitet, wenn der aktuelle Rahmenpointer das Fenster erneut durchläuft, beispielsweise eine oder zwei Sekunden später. Wenn es sich um einen zukünftigen Block handelt, wird dann die Fenstergröße von seiner eingeteilten Startzeit subtrahiert, sodass er bei einem nachfolgenden Durchlauf durch die Rahmenkopfzeilen- Pointerliste verarbeitet werden kann. Wenn beispielsweise der aktuelle Rahmenpointer 510 auf die Rahmenkopfzeile 509 zeigt, die auf die Informationsblöcke 503, 504 und 505 zeigt, wird der Informationsblock 503 bearbeitet, da seine Startzeit 180 ms beträgt. Dann wird eine Sekunde von der Startzeit von 1180 ms in Informationsblock 504 und von der Startzeit von 2180 ms in Informationsblock 505 abgezogen. Somit wird die Startzeit des Informationsblocks 504 auf 180 ms und die Startzeit von Block 505 auf 1180 ms geändert. Bei dem nächsten Durchlauf des Fensters eine Sekunde später wird der Informationsblock 504 bearbeitet, da seine Startzeit nun 180 ms beträgt, und die Startzeit des Informationsblocks 505 wird von 1180 ms auf 180 ms geändert, sodass er in der nächsten Durchlauf runde verarbeitet wird.
Wenn ein Burstsegment zur Übertragung zu dem mobilen Endgerät, an das es gerichtet ist, auf einer virtuellen Pipeline angeordnet wird, wird sein jeweiliger Burstsegment-Informationsblock aus der Steuerungsstruktur gelöscht. So wird, wenn die Informationsblöcke für einen gegebenen Rahmen geprüft werden, ein abgelaufener Burstsegment-Informationsblock gelöscht, und der Rahmenkopfzeilenpointer wird mit dem nachfolgenden Geschwisterblock des gelöschten Blocks neu verbunden.
Selbst unter hoher Burstbelastung sind viele NULL-Rahmenpointer in der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste 501 wahrscheinlich. Wie erläutert, zeigt ein NULL-Pointer an, dass es keine Veränderung in der Burst-Aktivität an diesem Frame-Zeitabstand gibt und daher zu dieser Rahmenzeit keine Änderung im Betrieb der virtuellen Pipeline vorgenommen werden muss. Bei dem beispielhaften System, das 50 Rahmen pro Fenster verwendet, sind selbst, wenn 20 Burstsegmente für die dazugehörige virtuelle Pipeline eingeteilt sind, mindestens 30 Rahmenkopfzeilen NULL, da viele Burstsegmente in denselben Rahmen eingebunden können.
Während der Pointer auf aktuelle Rahmen 510 auf einen aktuellen Rahmen zeigt, der mit einem Burstsegment-Informationsblock verbunden sein kann oder nicht, der eine Änderung der Burstaktivität auf der virtuellen Pipeline hervorrufen wird, zeigt ein Pointer auf zukünftige Rahmen 511 gleichzeitig auf einen anderen Rahmen in der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste, die der Pointer auf aktuelle Rahmen 510 nicht vor einem gewissen Zeitpunkt in der Zukunft erreichen wird. Dieser zukünftige Zeitpunkt ist gleich dem Rahmen-Abstand zwischen dem Pointer auf aktuelle Rahmen und dem Pointer auf zukünftige Rahmen. Während die Zeitsteuerung 515 ein Zeitsteuerungsereignis generiert, der den Pointer auf aktuelle Rahmen 510 zum nächsten Rahmenkopfzeilenpointer rückt, wird der Pointer auf zukünftige Rahmen 511 parallel zu seinem nächsten nachfolgenden Rahmenkopfzeilenpointer bewegt. Dieser Pointer auf zukünftige Rahmen 511 wird benutzt, um die Übertragung einer ESCAM ordnungsgemäß einzuteilen, die bei dem mobilen Endgerät zu einer bestimmten Zeit eingehen muss, bevor das mobile Endgerät auf den Empfang des eigentlichen Burstsegments von der Basisstation vorbereitet ist. Diese oben beschriebene bestimmte Zeit ist in 3 als Δt_E dargestellt. Bei einem beispielhaften System, in dem Δt_E 120 ms beträgt und mit einer Rahmengröße von 20 ms, beträgt der Rahmenabstand des Pointers auf zukünftige Rahmen 511 von dem Pointer auf aktuelle Rahmen 510 sechs Rahmen. Somit schreitet der Pointer auf zukünftige Rahmen 511, während der Pointer auf aktuelle Rahmen 510 in der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste Rahmen für Rahmen abschreitet, parallel dazu Rahmen für Rahmen sechs Rahmen im Voraus ab. Wenn der Pointer auf zukünftige Rahmen 511 auf einen Pointer zeigt, der zu einem Burstsegment-Informationsblock gehört, dessen Startzeit geringer ist als die Fensterzeit, wird eine ESCAM für dieses Burstsegment erzeugt. Diese ESCAM wird somit sechs Rahmen, oder 120 ms, vor dem Zeitpunkt zum mobilen Endgerät gesendet, zu dem der Pointer auf aktuelle Rahmen 510 letzten Endes diesen Rahmenkopfzeilenpointer erreicht und dieses Burstsegment auf der virtuellen Pipeline übertragen wird.
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Datenbursttreibers für jede virtuelle Pipeline, die von der Basisstation aufgebaut wird, beschreibt. Der zu jeder virtuellen Pipeline gehörende Datenbursttreiber ist zeitlich synchronisiert und wird bei jedem Rahmen (d.h. alle 20 ms) aktiv. Der Datenbursttreiber ist dafür verantwortlich, mit präzisen zeitlichen Beschränkungen nach den Informationen, die in der oben beschriebenen Burstsegment-Steuerungsstruktur der virtuellen Pipelines vorhanden ist, zu handeln und die Burstsegment-Informationsblöcke zu entfernen, wenn ein Burstsegment abgeschlossen ist. In Schritt 601 werden in Reaktion auf ein Zeitsteuerungsereignis, das von der Zeitsteuerung generiert wird, der Pointer auf aktuelle Rahmen und der Pointer auf zukünftige Rahmen zu ihren jeweiligen nächsten nachfolgenden Rahmen in der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste inkrementiert. Bei der beschriebenen Ausführungsform tritt solch ein Zeitsteuerungsereignis alle 20 ms ein. In Schritt 602 wird der neue aktuelle Rahmenkopfzeilenpointer durchsucht. In Schritt 603 wird bestimmt, ob dieser aktuelle Rahmenkopfzeilenpointer NULL ist. Ist er NULL, so ist bei diesem aktuellen Rahmen keine Burstverarbeitung notwendig (Schritt 604), und die Verarbeitung wird mit dem Pointer auf zukünftige Rahmen fortgesetzt, wie beschrieben werden wird. Ist der Pointer auf aktuelle Rahmen nicht NULL, dann wird in Schritt 605 die Liste von Burstsegment-Informationsblöcken, die zu diesem aktuellen Rahmen gehört, navigiert. In Schritt 606 wird ein Burstsegment auf der virtuellen Pipeline versendet, wenn ein Burstsegment-Informationsblock, der zu diesem Rahmen gehört, eine Startzeit aufweist, die kleiner ist als die Fenstergröße (d.h. eine Sekunde). In Schritt 607 wird der alte Burstsegment-Informationsblock, der mit dem aktuellen Rahmen verbunden ist, gelöscht, und in Schritt 608 wird die Fenstergröße von der Startzeit jedes Geschwisterblocks des gerade verarbeiteten Burstsegmentblocks subtrahiert. Ist das zu dem aktuellen Rahmen gehörende Burstsegment verarbeitet, wird ein Burstsegment-Informationsblock verarbeitet, der zu einem Rahmen gehört, auf den der Pointer auf zukünftige Rahmen zeigt. So wird in Schritt 609 der Pointer auf zukünftige Rahmenkopfzeilen durchsucht. In Schritt 610 wird bestimmt, ob dieser Pointer auf zukünftige Rahmenkopfzeilen NULL ist. Ist er NULL, so ist die Bearbeitung für den Rahmen abgeschlossen (Schritt 611). Ist er nicht NULL, wird in Schritt 612 die Liste der Burstsegment-Informationsblöcke, die zu diesem Rahmenkopfzeilenpointer gehört, navigiert. In Schritt 613 wird eine ESCAM gesendet, wenn die Startzeit eines dieser Burstsegment-Informationsblöcke kleiner als die Fenstergröße ist. An diesem Punkt, in Schritt 611, ist die Bearbeitung für diesen Rahmen abgeschlossen.
In einem voll belasteten System müssen typischerweise mehr Bursts gleichzeitig bearbeitet werden, als virtuelle Pipelines vorhanden sind. Diese Bursts werden so auf die mehreren virtuellen Pipelines eingeteilt, dass das erste Burstsegment eines Bursts auf der breitesten virtuellen Pipeline angeordnet wird. Demzufolge werden in einem stark belasteten System jedem Burst auf faire Weise einige Ressourcen auf der breitesten, schnellsten Pipeline zugewiesen. 7 zeigt eine virtuelle 16X-Pipeline 701, eine virtuelle 8X-Pipeline 702 und eine virtuelle 4X-Pipeline 703, die zusammen fünf gleichzeitige Bursts mit den Bezeichnungen A, B, C, D und E bearbeiten. Jeder dieser Bursts ist in Burstsegmente unterteilt, von denen jedes in der Figur mit einer Unterbezeichnung gekennzeichnet ist. Burst A₁ ist als in der virtuellen 16X-Pipeline 701 startend dargestellt, gefolgt von den Burstsegmenten B₁, C₁, D₁ und E₁. Nachdem diese Burstsegmente mit Hilfe der Burstsegment-Steuer ungsstruktur dieser Pipeline auf die virtuelle Pipeline 701 eingeteilt sind, werden andere Burstsegmente mit Hilfe der jeweiligen Burstsegment-Steuerungsstrukturen jeder Pipeline auf die virtuellen Pipelines 702 und 703 eingeteilt. So ist, wie ersichtlich ist, das Burstsegment A₂ für die Übertragung auf der virtuellen 8X-Pipeline 702 zu einem Zeitpunkt eingeteilt, nachdem das Burstsegment A₁ die Übertragung abgeschlossen hat, da das mobile Endgerät, an das der Burst A gerichtet ist, nur zum Empfang eines Burstsegments auf einmal fähig ist. Bevor Burst A₁ auf der 16X-Pipeline 701 beendet ist, verarbeitet die Burstsegment-Steuerungsstruktur für die 8X-Pipeline 702 einen Burstsegment-Informationsblock, der das System auffordert, eine ESCAM an das mobile Endgerät zu senden, das derzeit das Burstsegment A₁ empfängt. Diese ESCAM teilt diesem mobilen Endgerät mit, dass das Burstsegment A₂ zu einem späteren Zeitpunkt mit einer anderen Datenrate und mit einer neuen Gruppe von Funkressourcen starten wird, als sie für den Empfang des Burstsegments A₁ verwendet wurden.
Durch die Zuweisung von Ressourcen auf der breitesten, schnellsten Pipeline, um mindestens das erste Burstsegment jedes Bursts unterzubringen, sind die mehreren aktuell aktiven Bursts in der Lage, sich die breiteren, schnelleren Ressourcen fair zu teilen. Wie aus 7 ersichtlich ist, kursiert dann die Burstlieferung in den anderen langsameren, verfügbaren virtuellen Pipelines in einem Reigenverfahren, wobei die verschiedenen Burstsegmente eines Bursts mit verschiedenen Datenraten übertragen werden, wenn das System stark belastet ist, aber dennoch die Fähigkeit besteht, die Burstsegmente mit höheren Datenraten zu übertragen, wenn das System gering belastet ist.
Vorteilhaft besitzt das System genug Informationen, um Lücken in den Zeitfenstern zu füllen oder Burstsegmente für einen gegebenen Burst zusammenzulegen. Beispielsweise ist ersichtlich, dass Burst C, der nur aus den Segmenten C₁ und C₂ besteht, mit dem Versenden von Burst C₂ auf der virtuellen 8X-Pipeline 702 zum gleichen Zeitpunkt abgeschlossen ist, zu dem Burstsegment B₃ auf der virtuellen 4X-Pipeline 703 versendet wird. Mit Abschluss des Bursts C gibt es kein Burstsegment C₃, das dem Burstsegment B₃ im nächsten Zeitfenster auf der virtuellen Pipeline 703 folgen könnte, was sonst zu einer Lücke in diesem nächsten Zeitfenster führen würde. Der Planer ist jedoch in der Lage, dies im Voraus zu berechnen und auf der virtuellen 4X-Pipeline 703 ein Doppelsegment von Burst B (d.h. Burstsegment B₄ auf Burstsegment B₃ folgend) einzuteilen, um diese Pipeline voll auszunutzen. Diese Einteilungsentscheidungen können im Vorhinein getroffen werden, da der Planer durch das Navigieren der Burstsegment-Steuerungsstrukturen Zugriff auf alle Burstsegmentinformationen hat.
Mit Bezug auf 8 sind Bursts im Reigenverfahren auf der breitesten virtuellen Pipeline eingeteilt, was in der Figur mit einem „Pizza"-Arbiter 801 dargestellt ist. Der Pizzaarbiter 801 enthält vier aktive Bursts A, B, C und D, die Burstsegment für Burstsegment auf die virtuelle 16X-Pipeline 802 eingeteilt sind. Zu Illustrationszwecken handelt sich bei dem aktiven Burstsegment auf der virtuellen Pipeline 802 um Burst C₁. Es ist dargestellt, dass die Übertragung der Burstsegmente A₁ und B₁ der Übertragung von Burstsegment C₁ vorausgegangen ist. Auch sind die Burstsegmente D₁, A₄, B₄, C₄, D₄, A₇ und B₇ in zukünftige Fenster eingeteilt. Dazwischen liegende Burstsegmente werden auf anderen virtuellen Pipelines übertragen, die nicht dargestellt sind. Während das aktuelle Burstsegment C₁ übertragen wird, erhält die Basisstation eine neue Burstanfrage für Burst E. Die Planungssoftware teilt das erste Segment E₁ dieses neuen Bursts für die breiteste Pipeline, die 16X-Pipeline, ein. Der Pizzaarbiter 801 wird verwendet, um ein Zeitfenster zu wählen, in das das Burstsegment E₁ eingeteilt wird. Insbesondere wird ein „Stück" für Burst E in den Arbiter eingefügt, weit genug von dem aktuellen Burstsegment entfernt, ohne in die nächste Runde zu geraten. Da gegenwärtig ein Segment von Burst C übertragen wird und Burstsegmente von Bursts D, A und B als nachfolgend eingeteilt sind, ist das entfernteste Fenster nach einem Burstsegment von Burst B, direkt vor einem weiteren Burstsegment von Burst C. Der Arbiter 803 zeigt, dass ein Burstsegment von Burst E an dieser Position eingefügt ist. Der Planer durchsucht dann die Burstsegment-Steuerungsstruktur für diese virtuelle 16X-Pipeline und bestimmt eine Startzeit für das Burstsegment E₁. Ihm wird das Fenster zugewiesen, das vorher für Burstsegment C₄ reserviert war und erhält somit seine Startzeit, wie auf der modifizierten virtuellen 16X-Pipeline 804 dargestellt. Die Startzeiten aller Burstsegmente, deren Start nach dem Burstsegment C₄ eingeteilt war, werden somit um eine Zeit verschoben, die gleich der Dauer des eingeschobenen Burstsegmentes E₁ ist. Auch werden die Burstsegmente, die bereits auf den anderen langsameren Pipelines mit einer Startzeit nach der des Burstsegmentes E₁ eingeteilt waren, ebenfalls verschoben. Wenn beispielsweise Burstsegment C₅ bereits auf einer langsameren Pipeline zu einem Zeitpunkt eingeteilt war, der auf Burstsegment C₄ folgt, muss seine Startzeit auf dieser Pipeline so verschoben werden, dass sie wieder auf das Ende des zeitverschobenen Burstsegmentes C₄ auf der virtuellen 16X-Pipeline 804 folgt. Dies ist notwendig, da, wie oben erläutert, Burstsegmente zu demselben mobilen Endgerät auf keiner der Pipelines im Hinblick auf die Zeitfenster überlappen können und zeitlich getrennt werden müssen, da das mobile Endgerät nur von einer virtuellen Pipeline auf einmal empfangen kann.
Es wird nur ein einziger Reigen-Pizzaarbiter benötigt, unabhängig von der Anzahl der virtuellen Pipelines. Der Arbiter wird nur für die breiteste, schnellste Pipeline benötigt, für die das erste Burstsegment jedes neuen Bursts eingeteilt wird. Das nächste Burstsegment des neuen Bursts wird dann auf der nächstschnelleren Pipe line angeordnet und in ein Zeitfenster eingeteilt, das auf den Abschluss des ersten schnellsten Zeitfensters folgt. Dies setzt sich kaskadenartig auf die verfügbaren Pipelines fort, bis das nächste Burstsegment, falls nötig, zurück auf die schnellste Pipeline gesetzt wird.
9 ist ein hochgradiges Flussdiagramm des Burstplaners, der Anfrage zu Vorwärts-Bursts aus dem Netzwerk weiterverarbeitet. In Schritt 901 empfängt die Basisstation vom Netzwerk eine Anfrage zu einem Vorwärts-Burst. Der Burst ist an ein bestimmtes mobiles Endgerät im Versorgungsbereich der Basisstation gerichtet. In Schritt 902 wird die gegenwärtige Last aktiver Bursts mit einem Grenzwert verglichen. Wenn in Schritt 903 die gegenwärtige Last aktiver Bursts größer ist als ein Grenzwert, wird der Burst abgelehnt und eine Wartezeit an das Netzwerk zurückgeschickt, die angibt, wann die Burstanfrage neu versucht werden sollte. Ist die Last aktiver Bursts geringer als ein Grenzwert, dann wird in Schritt 904 der Leistungsbedarf auf der Grundlage der Leistungsinformation des BK berechnet. In Schritt 905 können auf der Grundlage des Leistungsbedarfs einem stark leistungsverbrauchenden Burst, der an ein mobiles Endgerät gesendet werden soll, das sich weit von der Basisstation entfernt befindet, Auflagen für die Pipelinenutzung erteilt werden, um einen solchen Burst auf die langsameren virtuellen Pipelines zu beschränken. In Schritt 906 wird der Burst in Segmente partitioniert. In Schritt 907 wird die frühestmögliche Startzeit für das erste Burstsegment auf der breitesten, schnellsten virtuellen Pipeline im System auf der Grundlage der Einteilung nach dem Reigenverfahren berechnet. In Schritt 908 wird das erste Burstsegment durch Zuweisung und Besetzung eines Burstsegment-Informationsblocks auf der breitesten virtuellen Pipeline eingeteilt. Die verbleibenden Burstsegmente werden dann je nach Bedarf auf allen virtuellen Pipelines im Reigenverfahren eingeteilt. In Schritt 909 werden die vorhandenen Burstsegment-Informationsblöcke nach Bedarf verschoben.
Wenn also, wie oben beschrieben, ein Planer einige der Burstsegmente verschieben muss, denen bereits eine Startzeit auf der breitesten Pipeline gegeben wurde, so tut er das und modifiziert, wenn nötig, Burstsegment-Informationsblöcke, sofern nicht bereits eine ESCAM für ein solches Burstsegment versendet wurde. Die Verschiebung von Burstsegmenten führt mit hoher Wahrscheinlichkeit dazu, dass Burstsegment-Informationsblöcke zu neuen Rahmen in der Steuerungsstruktur bewegt werden, da sich die Verschiebung auf alle Burstsegmente auswirkt, die für die Zeit nach dem Einschiebungspunkt des neuen Burstsegments eingeteilt sind. Dementsprechend navigiert die Software die Steuerblöcke und aktualisiert alle betroffenen Burstsegment-Informationsblöcke. Wie oben beschrieben, setzt sich dies kaskadenartig in den anderen Steuerungsstrukturen derjenigen virtuellen Pipelines fort, auf denen Burstsegmente für dieselben betroffenen Bursts eingeteilt sind. An diesem Punkt, in Schritt 910, wenn alle Verschiebungen durchgeführt wurden, hat der Burstplaner die Burstsegment-Informationsblöcke der vorhandenen Burstsegmente nach Bedarf aktualisiert und somit die Verarbeitung für die neue Burstanfrage abgeschlossen. Die Information in der Burstsegment-Steuerungsstruktur für jede virtuelle Pipeline ist somit aktuell und enthält die jüngste Burstanfrage zusammen mit den aktualisierten Informationen für die vorher vorhandenen Burstsegmente. Der Planer wartet dann auf die nächste neue Burstanfrage.
Mit Bezug auf das Blockdiagramm einer Basisstation 1001 in 10 ist die Interaktion zwischen den verschiedenen, vorhergehend beschriebenen Software- und Hardware-Komponenten dargestellt. Als Reaktion auf Burstanfragen, die über einen Steuerungskanal 1003 von der MVS (nicht dargestellt) empfangen werden, unterteilt der Burstplaner 1002 jeden empfangenen Burst in Burstsegmente, je nach der in der Burstanfrage angegebenen Burstlänge. Der Burstplaner 1002 teilt dann jedes Burstsegment auf eine der virtuellen Pipelines ein, die vorher an der Basisstation bereitgestellt wurden. Allein zu Illustrationszwecken sind eine virtuelle 16X-Pipeline, eine virtuelle 8X-Pipeline, eine virtuelle 4X-Pipeline und eine virtuelle 2X-Pipeline als an der Basisstation 1001 bereitgestellt abgebildet, was als die Ressourcen 1004, 1005, 1006 und 1007 auf dem CDMA2000-ASIC 1008 der Basisstation dargestellt ist. Für jedes Burstsegment besetzt der Burstplaner 1002 einen Burstsegment-Informationsblock innerhalb der bestimmten Burstsegment-Steuerungsstruktur 1009, die zu der virtuellen Pipeline gehört, auf der dieses Burstsegment eingeteilt ist. Bei diesem Beispiel gibt es daher vier Burstsegment-Steuerungsstrukturen 1009, von denen jeweils eine zu jeder der breitgestellten virtuellen Pipelines gehört (nur zwei solcher Strukturen sind in der Figur dargestellt). Wie vorhergehend beschrieben, wird jeder Burstsegment-Informationsblock mit Informationen zu dem dazugehörigen Burstsegment besetzt und je nach dem eingeteilten Übertragungszeitpunkt dieses Burstsegments mit einem bestimmten Rahmen auf der Rahmenkopfzeilen-Pointerliste innerhalb der Burstsegment-Steuerungsstruktur verbunden. Als Reaktion auf Zeitsteuerungsereignisse, die von einer Uhr 1011 mit der beispielhaften Rate von 20 ms erzeugt werden, liest der Burstdatentreiber 1010 die Burstsegment-Informationsblöcke in jeder Burstsegment-Steuerungsstruktur 1009. Wenn er auf einen Informationsblock eines „lebendigen" Burstsegments trifft, überträgt er das dazugehörige Burstsegment, das über den schnellen Datenkanal 1012 auf dem ASIC 1008 eingetroffen ist. Dieses Burstsegment wird zu seinem eingeteilten Zeitpunkt zu seinem avisierten mobilen Endgerät übertragen, über den V-EK 1013 auf der bestimmten virtuellen Pipeline 1004-r, auf die es eingeteilt wurde. Nachdem der Burstdatentreiber 1010 einen Informationsblock eines lebendigen Burstsegments in einer Burstsegment-Steuerungsstruktur 1009 verarbeitet hat, löscht er diesen nun toten Block und passt die eingeteilten Burstsegment-Startzeiten der Informationsblöcke von Geschwister-Burstsegmenten an. Wie vorhergehend beschrieben, ermöglicht dies, einen Informationsblock eines Geschwister-Burstsegments in einem nachfolgenden Durchlauf durch die Rahmenkopfzeilen-Pointerliste der Burstsegment-Steuerungsstruktur zu verarbeiten. Außerdem sendet der Burstdatentreiber 1010, wenn er auf ein Burstsegment trifft, das für die Übertragung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in der Zukunft eingeteilt ist, eine ESCAM zu dem mobilen Endgerät, an das dieses zukünftige Burstsegment gerichtet ist, um dieses mobile Endgerät auf den Empfang dieses Burstsegments vorzubereiten.
Obschon im Zusammenhang mit einem CDMA2000-System beschrieben, könnte die vorliegende Erfindung in jeder anderen Art eines drahtlosen Codemultiplex-Mehrfachzugriff-Kommunikationssystems verwendet werden, in dem Daten in Bursts zu den mobilen Endgeräten übertragen werden.
Während die konkrete Erfindung mit Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne aufgefasst werden. Es versteht sich, dass, obschon die vorliegende Erfindung beschrieben wurde, dem Durchschnittsfachmann nach Verweis auf die vorliegende Beschreibung verschiedene Modifikationen der Ausführungsbeispiele sowie zusätzliche Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, offensichtlich sein werden.
Dementsprechend können das Verfahren, das System und Teile davon und Teile des beschriebenen Verfahrens und Systems an verschiedenen Standorten wie etwa der drahtlosen Einheit, der Basisstation, einem Basisstations-Controller und/oder einer Mobilen Vermittlungsstelle realisiert sein. Außerdem können die Prozessorschaltkreise, die zur Realisierung und Verwendung des be schriebenen Systems nötig ist, mit dem Nutzen der vorliegenden Erfindung in anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen, Software-betriebenen Prozessorschaltkreisen, Firmware, programmierbaren Geräten, Hardware, diskreten Bauelementen oder Arrangements der oben genannten Komponenten implementiert sein, wie der Durchschnittsfachmann verstehen wird. Der Fachmann wird ohne weiteres erkennen, dass diese und verschiedene andere Modifikationen, Arrangements und Verfahren an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den hier beschriebenen und dargestellten Anwendungsbeispielen strikt zu folgen. Es wird daher vorgesehen, dass die beigefügten Ansprüche den Geltungsbereich der Erfindung definieren.

Claims

Verfahren in einer Basisstation (101, 102) in einem drahtlosen Codemultiplex-Mehrfachzugriff-Netzwerk (100) mit dem Schritt des Sendens von Datenbursts auf einem schnellen Vorwärtskanal (107), wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Bereitstellen einer Vielzahl permanenter virtueller Pipelines verschiedener Breite (701, 702, 703) auf dem schnellen Vorwärtskanal zur Übertragung der Datenbursts, wobei mindestens eine der Vielzahl von virtuellen Pipelines von der Vielzahl permanenter virtueller Pipelines eine breiteste ist; Einteilen der Übertragung von Burstsegmenten der Datenbursts auf mindestens einem Teil der Vielzahl permanenter virtueller Pipelines verschiedener Breite im Reigenverfahren, wobei mindestens ein Burstsegment jedes Datenbursts für die Übertragung auf mindestens einer breitesten permanenten virtuellen Pipeline eingeteilt wird; und Übertragen der Burstsegmente auf der Vielzahl permanenter virtueller Pipelines gemäß der Einteilung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Vielzahl permanenter virtueller Pipelines verschiedener Breite das Provisionieren vorbestimmter Kanalressourcen für die Vielzahl permanenter virtueller Pipelines umfaßt und wobei die vorbestimmten Kanalressourcen eine vorbestimmte Anzahl zusammenhängender Walsh-Codes und eine vorbestimmte Menge an zusammenhängender Grundfläche auf dem CDMA-ASIC der Basisstation umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem folgenden Schritt: Senden einer erweiterten Ergänzungskanalzuweisungsnachricht (ESCAM) in einem vorbestimmten Zeitintervall vor dem Senden eines Burstsegments, wobei die ESCAM Informationen zum Empfangen des Burstsegments bereitstellt.
Basisstation (101) zur Verwendung in einem drahtlosen Codemultiplex-Mehrfachzugriffs-Netzwerk (100), wobei die Basisstation Mittel zum Senden von Datenbursts zu mobilen Endgeräten (104) auf einem schnellen Vorwärtskanal (1013) umfaßt, wobei die Basisstation durch folgendes gekennzeichnet ist: Mittel (1004, 1005, 1006, 1007) zur Bereitstellung einer Vielzahl permanenter virtueller Pipelines verschiedener Breite auf dem schnellen Vorwärtskanal (1002), wobei mindestens eine der permanenten virtuellen Pipelines von der Vielzahl permanenter virtueller Pipelines eine breiteste ist; Einteilungsmittel (1002) zum Einteilen der Übertragung von Burstsegmenten der Datenbursts auf mindestens einem Teil der Vielzahl permanenter virtueller Pipelines verschiedener Breite im Reigenverfahren, wobei mindestens ein Burstsegment jedes Datenbursts für die Übertragung auf mindestens einer breitesten permanenten virtuellen Pipeline eingeteilt wird; und Mittel (110) zum Übertragen der Burstsegmente auf der Vielzahl permanenter virtueller Pipelines gemäß der Einteilung.
Basisstation nach Anspruch 4, ferner mit Burstsegmentsteuermitteln (1009), die mit der Vielzahl permanenter virtueller Pipelines assoziiert sind, zum Speichern, wann jedes Burstsegment für die Übertragung eingeteilt ist, wobei das Sendemittel als Reaktion auf ein Signal aus den Burstsegmentsteuermitteln ein Burstsegment überträgt, um den Burst zu senden, wenn er eingeteilt ist.
Basisstation nach Anspruch 4, wobei die Mittel zum Bereitstellen der Vielzahl permanenter virtueller Pipelines eine Provisionierung vorbestimmter Kanalressourcen für die Vielzahl permanenter virtueller Pipelines umfaßt und wobei die vorbestimmten Kanalressourcen eine vorbestimmte Anzahl zusammenhängender Walsh-Codes und eine vorbestimmte Menge an Grundfläche auf dem CDMA-ASIC umfassen.
Basisstation nach Anspruch 4, wobei die Sendemittel eine erweiterte Ergänzungskanalzuweisungsnachricht (ESCAM) ein vorbestimmtes Zeitintervall vor der Übertragung eines Burstsegments senden, wobei die ESCAM Informationen zum Empfangen des Burstsegments bereitstellt.