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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Telekommunikation und insbesondere
ein drahtloses Kommunikationssystem.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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US 2002082032 legt ein
drahtloses Kommunikationssystem offen, das Zugangsanforderungen mit
zunehmendem Leistungspegel jeder nachfolgenden Zugangsanforderung
verwendet.
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Nicht
jeder Zugangsversuch zu einem drahtlosen Kommunikationsnetz, den
ein mobiles Endgerät
unternimmt, führt
zu einem erfolgreichen Aufbau einer Verbindung zum Netzwerk. Ein
Zugangsversuch kann aufgrund einer hochfrequenzbezogenen Störung, wie
beispielsweise eines schwachen HF-Signals, oder einer nicht hochfrequenzbezogenen
Störung,
wie beispielsweise fehlender Verstärkerleistung der Basisstation,
Fehlen einer verfügbaren
Basisstation, Arbeitsüberlastung
der Basisstation, Fehlen von Übertragungsressourcen
zwischen der Basisstation und der Vermittlungsanlage, mit der sie
verbunden ist, oder eines Überlastungszustandes
bei der Vermittlungsanlage, nicht zu einer Verbindung mit dem Netzwerk
führen.
Daher führen,
wenn das Netzwerk seine maximale Kapazität bei der Verbindungsbearbeitung
erreicht, nachfolgende Zugangsversuche nicht zu einer brauchbaren
Verbindung. Jeder Zugangsversuch wird, wenn er von der Basisstation
erkannt wird, als „Belegung" registriert. Unter
normalen Bedingungen, wenn Basisstation und Vermittlungsanlage bei
einer Belastung betrieben werden, für die sie ausgelegt sind, führen die
meisten Belegungen jedoch zu einer so genannten „Zuordnung" durch die Basisstation. Unter normalen
Bedingungen führt
ein sehr hoher Prozentsatz, beispielsweise 98–99%, an Belegungen zu Zuordnungen.
Es sei angemerkt, dass nach der Zuordnung eines Anrufs durch die
Basisstation andere Faktoren, wie verschiedene Netzwerkzustände und
der Status des B-Teilnehmers, das Zustandekommen einer Netzwerkverbindung
mit dessen vorgesehenem Zielort verhindern können.
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Es
gibt jedoch Zeiten, zu denen die Anzahl der Zugangsversuche innerhalb
des Versorgungsbereiches einer Basisstation beträchtlich über der Kapazität dieser
Basisstation oder des drahtlosen Netzwerkes liegt. Ein solcher ungewöhnlich verkehrsreicher
Zeitraum kann durch einen lokalen oder einen großräumigen Notfall beziehungsweise
eine zeitbezogene Bedingung entstehen. So könnte beispielsweise ein punktuell
hohes Verkehrsaufkommen, das beispielsweise durch einen örtlichen
Notfall wie einen Flugzeugabsturz oder einen massiven Autobahnunfall,
das Ende eines stark besuchten Fußball- oder Baseballspieles oder den Wechsel
vom teureren „Tagestarif" zum kostenlosen „Nachttarif" um 20:00 oder 21:00
Uhr verursacht wird, zu einer großen Anzahl erfolgloser Zugangsversuche
bei einer Basisstation führen.
Dieses ungewöhnlich
hohe Aufkommen von Zugangsversuchen kann in Abhängigkeit von der Ursache für den hohen
Aktivitätsgrad
für einen
Zeitraum von wenigen Minuten anhalten oder sich über eine Stunde oder mehr erstrecken.
In Ausnahme-Notfallsituationen wie nach der Tragödie um das World Trade Center
am 11. September 2001 besteht für
einen längeren
Zeitraum ein Überlastungszustand.
Infolge eines solchen Überlastungszustandes kann
die große
Anzahl fast gleichzeitiger Zugangsversuche, die über die Kapazität, für die das
drahtlose Netzwerk ausgelegt ist, hinausgeht, eine nachteilige Wirkung
auf bestehende Verbindungen haben, die eine Zuordnung erhalten konnten.
Insbesondere sorgen die von den zahlreichen mobilen Endgeräten bei
ihren erfolglosen Zugangsversuchen bei gewöhnlich steigendem Leistungspegel
erzeugten und auf dem gemeinsamen Rückkanal übertragenen Zugangsanforderungen
für Störungen auf
der Aufwärtsstrecke,
die das gleiche Spektrum benutzt wie der Rückkanal und von allen Endgeräten verwendet
wird, die eine Zuordnung erhalten konnten. Infolgedessen kann die
große
Anzahl von Zugangsanforderungen, die mit steigendem Leistungspegel
erfolgen, die Rahmenfehlerrate der bestehenden Sprach- oder Datenverbindungen
beeinträchtigen.
Des Weiteren können die
auf der Aufwärtsstrecke
erzeugten Störungen eine
Drosselung verursachen, bei der sich der Versorgungsbereich des
Sektors verkleinert, wodurch Anrufe am Durchkommen gehindert und
bestehende Verbindungen möglicherweise
vorzeitig abgebrochen werden.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden in den unabhängigen
Ansprüchen
dargelegt, auf die der Leser nunmehr verwiesen wird. Bevorzugte
Merkmale werden in den abhängigen
Ansprüchen
aufgeführt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird, wenn festgestellt wird, dass sich
eine Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem in einem Überlastungszustand
befindet, an ein oder mehrere Endgeräte im Versorgungsbereich der
Basisstation eine Nachricht geschickt, die Informationen zum Steuern
der von diesen mobilen Endgeräten
unternommenen Zugangsversuche enthält.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird auf der Grundlage der Anzahl erfolgloser Zugangsversuche
zum System im Verhältnis
zu den erfolgreichen Zugangsversuchen zum System ein Überlastungszustand
festgestellt. Bei einer Ausführungsform
beruht dies insbesondere auf der Anzahl der Belegungen im Verhältnis zur
Anzahl der Zuordnungen über
einen vorgegebenen Zeitraum. Wenn ein Überlastungszustand festgestellt
wird, überträgt die Basisstation
an jedes mobile Endgerät
in ihrem Versorgungsbereich eine Nachricht, die mindestens einen
anforderungsbezogenen Parameter ändert, der
zumindest mit der Anzahl, der Frequenz oder der Intensität der Zugangsanforderungen
verbunden ist, die von diesen mobilen Endgeräten übertragen werden, wenn sie
versuchen, auf das drahtlose Netzwerk zuzugreifen. Durch Einschränken oder
bei bestimmten Ausführungsformen
vollständiges
Einstellen der Übertragung
dieser Zugangsanforderungen werden die auf der Aufwärtsstrecke
verursachten Störungen reduziert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die übertragene
Nachricht Bestandteil einer Organisationsnachricht, die kontinuierlich
auf dem Rufkanal abwärts
an alle mobilen Endgeräte übertragen
wird und verschiedene Systemparameterwerte einschließlich zugangsanforderungsbezogener
Parameterwerte enthält.
Wenn ein Überlastungszustand
festgestellt wird, wird der Wert eines oder mehrerer solcher anforderungsbezogener
Parameter geändert,
um die Anzahl und/oder Frequenz der von jedem mobilen Endgerät beim Zugreifen
auf das drahtlose Netzwerk übertragenen
Anforderungen zu reduzieren oder deren Leistungsintensität zu variieren. Insbesondere
gehören
diese anforderungsbezogenen Parameter beispielsweise zur Gruppe:
der Anzahl Anforderungen in einer Folge von Anforderungen, die das
mobile Endgerät
bei seinem Versuch, eine Verbindung mit dem Netzwerk aufzubauen, überträgt, der
Anzahl Anforderungsfolgen, die ein mobiles Endgerät bei seinem
Versuch, eine Verbindung aufzubauen, unternimmt, des Anforderungszeittaktes
zwischen Anforderungen in jeder Anforderungsfolge und/oder des Folgenzeittaktes
zwischen Anforderungsfolgen und der Leistung, mit der eine Anforderung übertragen
wird.
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Wenn
der Überlastungszustand
nachzulassen beginnt, was bei der ersten Ausführungsform der Erfindung durch
eine Verringerung bei der relativen Differenz zwischen der Anzahl
Belegungen und Zuordnungen angezeigt wird, dann kehrt der Wert jedes in
der Organisationsnachricht übertragenen
anforderungsbezogenen Parameters allmäh lich zu dem Standardwert zurück, den
er vor dem Überlastungszustand
aufwies.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
alternativ zu oder in Verbindung mit der vorhergehenden Ausführungsform
wird, wenn ein Überlastungszustand
festgestellt wird, eine Nachricht gesendet, die ein bestimmtes mobiles
Endgerät
daran hindert, für einen
festgelegten Zeitraum überhaupt
Zugangsanfragen zu schicken. Diese Nachricht wird auf dem Rufkanal
an ein mobiles Endgerät
gesendet, wenn es erfolgreich eine Verbindung aufgebaut hat, um
es für einen
festgelegten Zeitraum daran zu hindern, einen weiteren Zugangsversuch
zu unternehmen, was den anderen mobilen Endgeräten gegenüber für „Fairness" sorgt, die während eines Überlastungszustandes
Zugangsversuche zum System unternehmen. Alternativ dazu kann eine
solche Nachricht, wenn ein Überlastungszustand
besteht, auf dem Rufkanal an ein mobiles Endgerät gesendet werden, wenn eine von
diesem mobilen Endgerät übertragene
Zugangsanforderung von der Basisstation erkannt worden ist, um für einen
festgelegten Zeitraum zu verhindern, dass dieses mobile Endgerät erneut
versucht, eine weitere Zugangsanforderung zu senden.
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Alternativ
zu oder in Verbindung mit den oben angeführten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung kann die Basisstation, wenn ein Überlastungszustand vorliegt,
an eine Teilmenge aller mobilen Endgeräte im Versorgungsbereich der
Basisstation eine Weiterleitnachricht schicken, die von mobilen
Endgeräten
in dieser Teilmenge unternommene Zugangsversuche zu einem anderen
System (einem Weiterleitzielsystem) weiterleitet, das nicht existiert beziehungsweise
nicht die gleiche Kanallistennachricht wie das benutzte/überlastete
System benutzt. Durch kontinuierliches Übertragen der Weiterleitnachricht
auf dem Rufkanal können
die mobilen Endgeräte
in der Teilmenge nicht auf das überlastete System
zugreifen. Wenn der Überlastungszustand nachgelassen
hat, kann das überlastete
System aufhören,
die Weiterleitnachricht auf dem Rufkanal zu übertragen. Zu diesem Verfahren
kann ein Fairness-/Zufallsprinzip hinzugefügt werden, indem in unterschiedlichen
Zeiträumen
abwechselnd eine Weiterleitnachricht an verschiedene Teilmengen
der mobilen Endgeräte
an das nicht existierende System übertragen wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung
nicht einschränkender
Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich,
in denen:
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1 ein
drahtloses Kommunikationssystem zeigt, in dem mehrere mobile Endgeräte mit einer
Basisstation kommunizieren oder versuchen, eine Verbindung mit dieser
aufzubauen,
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2 ein
Zeitdiagramm ist, das ein Beispiel für mehrere Folgen von Zugangsanforderungen zeigt,
die von einem mobilen Endgerät übertragen werden,
wenn es Zugangsversuche zu dem drahtlosen Netzwerk unternimmt,
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3 ein
Zeitdiagramm ist, das ein Beispiel für die Beziehung zwischen einzelnen
Zugangsanforderungen innerhalb jeder Folge von Zugangsanforderungen
zeigt, und
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4 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Verfahrens
zeigt, das gemäß der vorliegenden
Erfindung an einer Basisstation durchgeführt wird.
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Ausführliche
Beschreibung
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In 1 ist
ein drahtloses Kommunikationssystem 100 gezeigt, bei dem
eine Basisstation 101 mit einer Funkvermittlungsstelle
(MSC = Mobile Switching Center) 102 verbunden ist. Bei
bestimmten Ausführungsformen
kann eine Basisstationssteuerung (BSC = Base Station Controller)
zwischen die Basisstation 101 und die MSC 102 geschaltet
sein. Andere (nicht gezeigte) Basisstationen werden ebenfalls mit
der MSC 102 verbunden. Die MSC 102 ist wiederum
mit dem drahtgebundenen Telefonnetz 103 des einfachen herkömmlichen
Fernsprechsystems (POTS-Netzwerk)
verbunden. Mehrere mobile Endgeräte 104 können über die
Basisstation 101 auf das drahtlose Netzwerk 100 und
wiederum auf das drahtgebundene Telefonnetz 103 des einfachen
herkömmlichen
Fernsprechsystems zugreifen, solange sie sich im Versorgungsbereich 110 dieser
Basisstation befinden. Jedesmal, wenn eines der mobilen Endgeräte 104 einen
Zugangsversuch zum Netzwerk unternimmt, schickt es auf einem gemeinsamen Rückkanal
eine Zugangsanfrage in Form einer Zugangsanforderung. Wenn das drahtlose
Netzwerk die Zugangsanforderung erkennt, sendet die Basisstation 101 auf
der Abwärtsstrecke
eine Antwort an das mobile Endgerät 104, und das mobile
Endgerät überträgt keine
weiteren Zugangsanforderungen. Die Basisstation 101 registriert
dann die Tatsache, dass sie die Zugangsanfrage erkannt hat, als
Belegung. Obwohl das Netzwerk den Zugangsversuch erkannt und auf
die Anfrage des mobilen Endgerätes
geantwortet hat, können
verschiedene bereits beschriebene Netzwerkzustände es daran hindern, eine
Verbindung aufzubauen. Wenn beispielsweise aufgrund fehlender Kapazität irgendwo
im System ein Engpass besteht, wird die Verbindung unterbrochen
und nicht aufgebaut. Wenn eine Verbindung aufgebaut wird, registriert
die Basisstation diesen Vorgang als Zuordnung. Im Allgemeinen liegt
die Anzahl der Zuordnungen unter normalen Betriebsbedingungen, wie
oben angegeben, sehr nahe bei der Anzahl der Belegungen. Aus verschiedenen
Gründen,
die häufig darauf
zurückzuführen sind,
dass eine große
Anzahl mobiler Endgeräte
gleichzeitig Zugangsversuche zum drahtlosen Netzwerk unternehmen,
wird eine Zugangsanforderung von der Basisstation nicht erkannt.
Wenn das mobile Endgerät
von der Basisstation keine erwartete Antwort auf die Anforderung
erhält,
fährt es
in der Regel damit fort, eine bestimmte Anzahl an Anforderungen
mit steigendem Leistungspegel zu übertragen, bis es schließlich eine
Antwort von der Basisstation erhält
oder dieses Maximum erreicht ist. Wenn das mobile Endgerät von der
Basisstation keine Antwort erhält,
dann fängt
es nach einem Zeitraum wieder an, eine Folge von Anforderungen mit
steigendem Leistungspegel innerhalb der Folge zu übertragen,
bis es eine Antwort von der Basisstation erhält. Dieser Vorgang wird fortgesetzt,
bis eine Antwort eingeht oder eine maximale Anzahl Folgen übertragen
worden ist.
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2 zeigt
ein Beispiel für
die Zeittaktung von Zugangsanforderungen innerhalb einer Folge von
Anforderungen gemäß einem
beispielhaften drahtlosen System, das gemäß der Norm TIA/EIA/IS-95-A
arbeitet. Die Normen CMDA2000 und IS-856 (für 1x-EV-DO) sind ähnlich.
Wie zu erkennen ist, wird eine erste Zugangsanforderung (Anforderung
1) mit einer Ausgangsleistung IP übertragen. Die Zeit TA, das
Zugangszeitüberwachungsintervall,
stellt die geschätzte
Wartezeit für
eine Antwort von der Basisstation dar, und bei RT, einer Verzögerung zwischen
Anforderungen, handelt es sich um einen zusätzlichen zeitlichen Spielraum
für das Empfangen
einer Antwort von der Basisstation. Wenn das mobile Endgerät in dem
Zeitraum TA + RT keine Antwort empfängt, überträgt es eine zweite Anforderung,
die Zugangsanforderung 2, mit einem erhöhten Leistungspegel IP + PI.
Wenn innerhalb des Zeitraumes TA + RT, der auf die Zugangsanforderung 2
folgt, wieder keine Antwort eingeht, wird eine dritte Zugangsanforderung,
die Zugangsanforderung 3, mit einem nochmals erhöhten Leistungspegel IP + 2PI übertragen.
Dies wird bei sich erhöhendem
Leistungspegel so lange fortgeführt,
bis eine vorgegebene maximale Anzahl Zugangsanforderungen übertragen
worden ist. Die Leistung der Zugangsanforderung ist jedoch auf die
maximal zulässige Übertragungsleistung
für mobile
Endgeräte
nach oben begrenzt. Die oben genannte Norm gestattet maximal 16
Zugangsanforderungen in einer Folge von Zugangsanforderungen. In
der Regel beschränkt
ein Diensteanbieter jedoch die maximale Anzahl der Zugangsanforderungen
auf einen geringeren Wert, wie beispielsweise fünf.
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3 zeigt
die zeitliche Beziehung zwischen den Folgen von Zugangsanforderungen.
Nach einer ersten Zugangsanforderungsfolge wird eine Verzögerung RS
+ PD zwischen Anforderungsfolgen eingeführt, bevor das mobile Endgerät eine zweite
Folge Zugangsanforderungen überträgt, wobei
RS eine eingeführte
Verzögerung
zwischen Anforderungsfolgen und PD eine Dauerverzögerung ist,
die von dem mobilen Endgerät
automatisch erzeugt wird, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern,
dass zwei Mobiltelefone gleichzeitig Folgen von Zugangsanforderungen übertragen.
Das mobile Endgerät
wird eine vorgegebene maximale Anzahl Zugangsanforderungsfolgen übertragen,
bevor alle Versuche abgebrochen werden. Gemäß der oben angeführten Norm
liegt die maximale Anzahl von Zugangsanforderungsfolgen, die ein
mobiles Endgerät übertragen
kann, bei 15. In der Regel wird ein Diensteanbieter jedoch die maximale
Anzahl der Zugangsanforderungsfolgen auf einen geringeren Wert,
wie beispielsweise acht, beschränken,
bevor ein mobiles Endgerät
seine Versuche abbricht. Bestimmte mobile Endgeräte können jedoch stille Wiederholungsversuche
eingebaut haben, in denen sie wieder einen Zyklus mehrerer Anforderungsfolgen
durchlaufen, bevor weitere Zugangsversuche abgebrochen werden.
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Die
Basisstation 101 überträgt im Allgemeinen
kontinuierlich eine Organisationsnachricht über den Rufkanal zu den mobilen
Endgeräten 104 innerhalb
ihres Versorgungsbereiches 110, die neben anderen Informationen
die Werte der von jedem mobilen Endgerät beim Übertragen von Zugangsanforderungen
zu verwendenden Parameter bereitstellt. Hierzu gehören unter
anderem die beschriebenen Parameter RS, TA, RT, IP und PI sowie
die maximale Anzahl der in jeder Folge übertragenen Zugangs anforderungen
und die maximale Anzahl der Anforderungsfolgen.
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Wie
bereits beschrieben kann innerhalb des Versorgungsbereiches 110 der
Basisstation 101 ein Vorgang oder ein Zustand auftreten,
der dazu führt, dass
eine große
Anzahl von Benutzern von mobilen Endgeräten in diesem Versorgungsbereich
plötzlich einen
drahtlosen Anruf auslösen.
Wenn beispielsweise im Bereich 110 zur Hauptverkehrszeit
auf einer Bundesstraße
zwischen zwei Fahrzeugen ein Unfall passiert, der einen großen Stau
verursacht, werden zahlreiche Benutzer von mobilen Endgeräten, die
im Verkehr feststecken, plötzlich
gemeinsam versuchen, einen drahtlosen Anruf nach Hause oder ins Büro zu machen.
Aufgrund der fehlenden Kapazität der
Basisstation 101 und/oder der MSC 102 für solch eine
plötzlich
auftretende große
Anzahl von Anrufen, die normalerweise nicht erwartet wird, wird
die Basisstation 101 viele Zugangsanfragen nicht einmal
erkennen. Nachdem es wahrscheinlich auf die erste übertragene
Zugangsanforderung keine Antwort erhalten hat, wird jedes mobile
Endgerät 104,
das einen Zugangsversuch zum drahtlosen Netzwerk unternimmt, wie
in den 2 und 3 gezeigt ist, wiederholt Folgen
von Zugangsanforderungen mit steigender Leistung übertragen,
bis entweder eine Anforderung von der Basisstation 101 erkannt
wird und die Basisstation eine Antwort überträgt oder die Basisstation überhaupt
nicht antwortet. Wenn die Basisstation 101 tatsächlich nicht
antwortet und eine Belegung registriert, ist es möglich, dass
sie aufgrund des im Netzwerk bestehenden Überlastungszustandes immer
noch keine Zuordnung unternehmen kann, weshalb der Anruf unterbrochen
wird. Die Folgeerscheinung davon, dass zahlreiche mobile Endgeräte wiederholte
Zugangsanforderungen auf dem Rückkanal übertragen,
während
sie Zugangsversuche zum Netzwerk unternehmen, besteht in der Erzeugung
von Störungen
auf der Aufwärtsstrecke,
die von den mobilen Endgeräten,
die beim Aufbauen einer Verbindung erfolg reich waren, für die Übertragung genutzt
wird. Wie bereits angemerkt wurde, kann dies für die bestehenden Verbindungen über die
Basisstation Auswirkungen auf die Rahmenfehlerrate haben und eine
Drosselung verursachen, bei der sich der Versorgungsbereich des
Sektors verkleinert und bestehende Verbindungen möglicherweise
vorzeitig abgebrochen werden.
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Bei
dieser veranschaulichenden Ausführungsform
steuert die Basisstation 101, wenn sie einen Überlastungszustand
feststellt, die Übertragung von
Zugangsanforderungen, um deren Anzahl, Häufigkeit und/oder Intensität einzuschränken und
dadurch die Störungen
auf der Aufwärtsstrecke
zu reduzieren. Bei dieser Ausführungsform
wird ein Überlastungszustand
festgestellt, wenn die Anzahl der Belegungen im Verhältnis zur
Anzahl der Zuordnungen über
einen vorgegebenen Zeitraum größer ist
als ein vorgegebener Schwellwert. Wenn also die Anzahl der Belegungen
o_z über
einen Zeitraum von beispielsweise fünf Minuten beispielsweise mehr
als 50% größer ist
als die Anzahl der Zuordnungen o_a, dann wird eine Korrekturmaßnahme ergriffen,
um die Übertragung
von Zugangsanforderungen durch die mobilen Endgeräte 104 zu
steuern. Diese Korrekturmaßnahme
kann in unterschiedlicher Form erfolgen.
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Bei
einer beispielhaften Ausführungsform wird
ein Überlastungszustand
festgestellt, wenn beispielsweise über ein gemeinsames Intervall
von 5 Minuten: o_z > 1,5 × o_a (1)
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Dieses
5-minütige
Zeitintervall dient als Beispiel, das so gewählt ist, dass es nicht zu lang
ist, damit man nicht zu lange warten muss, bevor eine Korrekturmaßnahme ergriffen
wird, und dass es nicht zu kurz ist, damit man vermeidet, dass für einen
Vorgang, der sich selbst korrigiert, eine Korrekturmaßnahme ausgelöst wird.
Die Zugangsanforderungsparameter, die kontinuier lich auf dem Rufkanal
in einer Organisationsnachricht übertragen
werden, werden so geändert,
dass die Anzahl der Zugangsanforderungen in einer Folge beispielsweise
auf zwei reduziert und die zeitliche Verzögerung zwischen Anforderungsfolgen
RS beispielsweise um einen Faktor zwei erhöht wird. Wenn die Parameteränderung
bewirkt worden ist, kann eine Basisstation einen Zeitraum (beispielsweise
60 Sekunden) lang warten und dann o_a und o_z über das nächste 5-minütige Intervall messen. Wenn
weiterhin ein Überlastungszustand
besteht, dann kann RS unter Verwendung der gleichen Kriterien wie
in Gleichung (1) wieder um einen Faktor zwei erhöht werden. Der Prozess kann
in nachfolgenden 5-minütigen
Intervallen so lange wiederholt werden, wie der Überlastungszustand besteht,
wobei RS bei jeder Iteration erhöht
wird, bis ein Maximalwert von RS erreicht wird. Des Weiteren können, wenn
ein Überlastungszustand
festgestellt wird, zusätzliche
oder alternative Zugangsanforderungsparameter geändert werden, wie beispielsweise
das Zugangszeitüberwachungsintervall
TA, die Verzögerung
zwischen Anforderungen RT, die Ausgangsleistung jeder Anforderung
IP und die Leistungserhöhung
jeder Anforderung PI. Während
eines Überlastungszustandes
können
die mobilen Endgeräte
beispielsweise nur zwei Zugangsanforderungen mit einem höheren als
dem normalen Leistungspegel übertragen.
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Wenn
der Überlastungszustand
nachzulassen beginnt, was durch eine Reduzierung der Prozentzahl,
mit der die Anzahl der Belegungen die Anzahl der Zuordnungen übersteigt,
zu erkennen ist, dann können
die Werte der Zugangsanforderungsparameter, die geändert worden
sind, damit beginnen, wieder zu ihren Standardwerten zurückzukehren,
die vor dem Überlastungszustand
verwendet wurden. Wenn beispielsweise ein Überlastungszustand die Änderung
eines oder mehrerer Zugangsparameter bewirkt hat, kann festgelegt
werden, dass für
einen nachfolgenden Zeitraum von 5 Minuten: o_z < 1,2 × o_a (2)
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Ein
oder mehrere Zugangsanforderungsparameter können dann damit beginnen, wieder
zu ihrem Standardwert zurückzukehren.
Bei dem oben genannten Beispiel wird, wenn o_z < 1,2 × o_a über einen Zeitraum von 5 Minuten,
RS, wenn es über
seinem Standardwert liegt, auf die Hälfte (oder auf seinen Standardwert)
verringert. Nach einem zweiten Zeitraum von 60 Sekunden werden o_z
und o_a wieder über
den nächsten
5-minütigen
Zeitraum hinweg ermittelt, und wenn o_z immer noch unter 1,2 × o_a liegt,
dann wird RS weiter nochmals auf die Hälfte verringert. Wenn jedoch
RS auf seinen Standardwert reduziert worden ist, dann wird die Anzahl
der Zugangsanforderungen auf ihren Standardwert eingestellt. Auf ähnliche
Weise kehrt jeder der anderen Parameterwerte, die geändert wurden,
als der Überlastungszustand
festgestellt wurde, ebenfalls allmählich wieder zu seinem jeweiligen
Standardwert zurück, während der Überlastungszustand
abklingt.
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Es
kann ebenfalls eine Grenzbedingung berücksichtigt werden, um die Auslösung eines Überlastungszustandes
zu verhindern, wenn o_z größer als
1,5 × o_a,
die absolute Differenz zwischen o_z und o_a aber eigentlich gering
ist. Wenn beispielsweise in einem 5-minütigen Zeitraum o_z = 5 und
o_a = 2, wobei in diesem Zeitraum von 5 Minuten drei spezifische
Zugangsversuche aufgrund von schlechter HF usw. erfolglos waren,
dann ist eine Reaktion auf einen Überlastungszustand nicht gerechtfertigt. Um
eine Korrekturmaßnahme
für einen Überlastungszustand
zu verhindern, wenn eigentlich keiner besteht, wird daher ermittelt,
ob beispielsweise die Differenz zwischen o_z und o_a groß genug
ist, um eine Korrekturmaßnahme
zu rechtfertigen, wenn die Kriterien von Gleichung (1) auf einen Überlastungszustand
hinweisen. Ist die Differenz nicht groß genug, dann werden die Zugangsparameter
nicht geändert.
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Das
Ablaufdiagramm in 4 fasst die Schritte der oben
beschriebenen Ausführungsform zusammen.
Bei Schritt 401 wird die Anzahl der Belegungen o_z und
die Anzahl der Zuordnungen o_a über
einen Zeitraum von 5 Minuten ermittelt. Bei Schritt 402 wird
festgestellt, ob o_z größer ist
als 1,5 × o_a.
Ist dies der Fall, dann wird bei Schritt 403 festgestellt,
ob der Unterschied zwischen o_z und o_a größer ist als ein vorgegebener
Wert, um die oben genannte Grenzbedingung zu vermeiden. Ist dies nicht
der Fall, dann besteht kein Überlastungszustand,
für den
eine Korrekturmaßnahme
eingeleitet werden muss, und die Standardwerte der Zugangsanforderungsparameter
werden weiterhin auf dem Rufkanal in der Organisationsnachricht übertragen.
Wird bei Schritt 403 festgestellt, dass der Unterschied
größer ist,
dann besteht ein Überlastungszustand,
für den
eine korrigierende Steuerung von Zugangsversuchen vorgenommen wird,
und bei Schritt 404 wird der Wert eines oder mehrerer Zugangsanforderungsparameter
geändert.
Bei Schritt 405 enthält
die nächste Übertragung
der Organisationsnachricht auf dem Rufkanal diese geänderten
Zugangsanforderungsparameter sowie die Standardwerte der Parameter,
die nicht geändert
wurden. Bei Schritt 406 wartet die Verarbeitung eine Minute
lang, bevor sie zu Schritt 401 zurückkehrt, um zu ermitteln, ob
im nächsten
5-minütigen
Intervall immer noch ein Überlastungszustand
vorliegt. Wenn die Anzahl der Belegungen immer noch größer ist
als das 1,5-fache der Anzahl der Zuordnungen, dann können ein
oder mehrere Zugangsanforderungsparameter nochmals geändert werden.
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Wenn
bei Schritt 402 festgestellt wird, dass die Anzahl der
Belegungen nicht größer ist
als das 1,5-fache der Anzahl der Zuordnungen, dann wird bei Schritt 407 festgestellt,
ob die Zugangsanforderungsparameter ihren Standardwert aufweisen.
Ist dies der Fall, dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt 401 zurück, um o_z
und o_a im nächsten
5-minütigen
Intervall zu messen. Wenn einer oder mehrere Zugangsanforderungsparameter
nicht ihren Standardwert aufweisen, dann wird bei Schritt 408 festgestellt, ob
innerhalb des letzten 5-minütigen
Intervalls die Anzahl der Belegungen weniger als das 1,2-fache der
Anzahl der Zuordnungen beträgt.
Ist dies nicht der Fall, dann besteht weiterhin ein bereits festgestellter Überlastungszustand,
der jedoch nicht ganz so schwerwiegend ist wie zu Beginn. Die Basisstation überträgt bei Schritt 409 jedoch
weiterhin eine Organisationsnachricht, die die Zugangsanforderungsparameter
in ihrem zuvor modifizierten Zustand enthält. Wenn bei Schritt 408 festgestellt
wird, dass die Anzahl der Belegungen weniger als das 1,2-fache der Anzahl
der Zuordnungen beträgt,
dann werden bei Schritt 410 ein oder mehrere Zugangsanforderungsparameter,
die bereits geändert
worden waren, allmählich
zu ihrem Standardwert hin verschoben. Bei Schritt 411 werden
die neu modifizierten Zugangsanforderungsparameter bei deren nächster Übertragung
in die Organisationsnachricht aufgenommen. Nach einer Wartezeit
von einer Minute bei Schritt 412 kehrt die Verarbeitung
zu Schritt 401 zurück,
um die Anzahl der Belegungen und die Anzahl der Zuordnungen im nächsten 5-minütigen Intervall
zu messen. Die Schritte 401, 402, 407, 408, 410, 411 und 412 werden
wiederholt durchlaufen, bis jeder Zugangsanforderungsparameter zu
seinem Standardwert zurückgekehrt
ist.
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Zusätzlich oder
als Alternativen zu der oben beschriebenen Steuerung der Zugangsanforderungsparameter,
die mit der Übertragung
von Zugangsanforderungen durch ein mobiles Endgerät verbunden
sind, können
andere Verfahren für
das Steuern der Zugangsversuche nach dem Feststellen eines Überlastungszustandes
verwendet werden, um Störungen
auf der Aufwärtsstrecke
zu reduzieren, die verursacht werden, wenn zu viele mobile Endgeräte innerhalb
eines kurzen Zeitintervalls Zugangsversuche zum Netzwerk unternehmen.
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So
unterstützt
beispielsweise die derzeitige Mobilfunknorm TIA/EIA/IS-2000 3G für Paketdatenverbindungen das
Senden einer Nachricht auf dem Rufkanal an ein spezifisches mobiles
Endgerät,
die eine Wiederholungsversuchsverzögerung von 0–127 Sekunden
angibt, während
der dieses mobile Endgerät,
das eine Paketdatenverbindung beendet hat, daran gehindert wird,
neue Zugangsversuche für
eine nächste
Paketdatenverbindung zu senden. Wenn ein Überlastungszustand festgestellt
wird, sendet die Basisstation somit eine solche Nachricht an ein
mobiles Endgerät,
das eine Verbindung beendet hat, wodurch für andere mobile Endgeräte während der
Spitzenzeit faire Zugangsmöglichkeiten
zum System bestehen. Obwohl die derzeitige Norm Paketdatenverbindungen
betrifft, könnten
die derzeitigen Normen so modifiziert werden, dass sie das Senden
einer solchen Nachricht sowohl auf Sprach- als auch auf Datenverbindungen
mit aufnehmen. Des Weiteren könnten
die Normen so modifiziert werden, dass sie, wenn ein Überlastungszustand
besteht, als Antwort auf das Empfangen und Erkennen eines Zugangsversuches
von diesem mobilen Endgerät,
auf den die Basisstation nicht antworten kann, durch die Basisstation
das Senden einer solchen Nachricht an ein bestimmtes mobiles Endgerät akzeptieren.
Somit wird dieses mobile Endgerät
während
eines solchen Überlastungszustandes
für einen
vorgegebenen Zeitraum vollständig
daran gehindert, weitere Zugangsversuche zu unternehmen. Wenn immer
mehr mobile Endgeräte
eine solche Nachricht empfangen, führt dies letztlich zu einer
Verringerung der Anzahl der von der Basisstation empfangenen Zugangsversuche
und einem allmählichen
Verlassen des Überlastungszustandes.
Obwohl dies durch derzeitige Normen nicht unterstützt wird,
würde eine
Modifikation der geltenden Normen die Unterstützung einer solchen Nachricht
ermöglichen.
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Zugangsversuche
können,
wenn ein Überlastungszustand
festgestellt wird, des Weiteren gesteuert werden, indem eine GSR-Nachricht
(GSR = Global Service Redirection) auf dem Rufkanal übertragen
wird, die an eine Teilmenge der mobilen Endgeräte im Versorgungsbereich der
Basis station gerichtet ist, die durch mobile Endgeräte mit einer
bestimmten Zugangsüberlastungsklasse
definiert wird, bei der es sich in der Regel um die letzte Ziffer
der Mobilfunkrufnummer handelt. Eine GSR-Nachricht leitet diese
identifizierten mobilen Endgeräte
zu einem Weiterleitzielsystem um, bei dem es sich hier, da es möglicherweise
keinen anderen freien Träger
oder kein anderes freies System gibt, zu dem sie umgeleitet werden
können,
um ein nicht existierendes System handeln kann oder um ein System,
das nicht die gleiche Kanallistennachricht wie das benutzte, überlastete
System benutzt. Diese mobilen Endgeräte werden keinen Dienst vorfinden
können,
wenn sie nach dem in der GSR-Nachricht
angegebenen Weiterleitzielsystem gesucht haben. Somit werden die mobilen
Endgeräte
zu dem ursprünglich
benutzten, überlasteten
System zurückkehren,
jedoch nicht auf dieses zugreifen können, bis sie alle Organisationsnachrichten
auf dem Rufkanal empfangen haben. Durch das kontinuierliche Übertragen
der Weiterleitnachricht auf dem Rufkanal werden diese Mobiltelefone
wieder zu dem nicht verfügbaren
Weiterleitzielsystem weitergeleitet und verursachen keine zusätzlichen
Störungen
und keinen RSSI-Anstieg. Bei Vorliegen eines Überlastungszustandes kann beispielsweise
eine GSR-Nachricht
gesendet werden, die alle Mobiltelefone mit Mobilfunkrufnummern,
die mit „1", „3" oder „5" enden, zu dem nicht
verfügbaren
Weiterleitziel weiterleitet. Somit werden ungefähr 30% der mobilen Endgeräte, die
Zugangsversuche zu dem überlasteten
drahtlosen System unternehmen, zu einem nicht verfügbaren Weiterleitzielsystem
weitergeleitet, wodurch verhindert wird, dass von diesen Mobiltelefonen
ausgehende Zugangsversuche die überlastete
Basisstation erreichen und die Anzahl von Zugangsversuchen zur Basisstation
reduziert wird. Bis eine neue GSR-Nachricht übertragen wird, bleiben diese
mobilen Endgeräte
für den
Dienst gesperrt. Nach einem Zeitraum von beispielsweise zwei Minuten
kann eine neue GSR-Nachricht übertragen
werden, wodurch die ursprüngliche
Teilmenge der mobilen Endgeräte
wieder zum ursprünglichen
System zurückgeleitet
werden kann und eine andere Teilmenge der mobilen Endgeräte mit Mobilfunkrufnummern,
die mit einem anderen Satz Ziffern enden, zu dem nicht verfügbaren Weiterleitzielsystem
weitergeleitet wird. Insgesamt reduziert daher das Verhindern des
Dienstes für
wechselnde Gruppen mobiler Endgeräte die Anzahl der Zugangsversuche
zum überlasteten
System und sorgt für
ein Fairness-/Zufallsprinzip bei diesem Verfahren.
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Obwohl
sie oben allgemein in Verbindung mit IS-95A-Normen für drahtlose 2G-Sprachverbindungen
beschrieben wird, kann die vorliegende Erfindung sowohl für Sprach- als auch für Datenverbindungen
in einem 2G-System und/oder in einem 3G-System angewendet werden.
Sie kann ebenso in einem 1xEV-DO-System, einem UMTS-System und einer
beliebigen Art von drahtlosem CDMA-System eingesetzt werden. Sie
kann ebenso bei einer beliebigen anderen Art von drahtlosem System
wie beispielsweise einem TDMA-System oder einem analogen AMPS-System
Anwendung finden.
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Des
Weiteren ist die besondere Erfindung zwar unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen
beschrieben worden, diese Beschreibung soll jedoch nicht im einschränkenden
Sinne betrachtet werden. Es versteht sich, dass, obwohl die vorliegende
Erfindung beschrieben wurde, für Durchschnittsfachleute
nach der Lektüre
dieser Beschreibung verschiedene Modifikationen der veranschaulichenden
Ausführungsformen
sowie zusätzliche
Ausführungsformen
der Erfindung offensichtlich sein werden, ohne dass vom Erfindungsgedanken, der
in den angefügten
Ansprüchen
dargelegt ist, abgewichen wird. Infolgedessen können das Verfahren, das System
und Teile davon und von dem beschriebenen Verfahren und System an
verschiedenen Stellen wie beispielsweise der drahtlosen Einrichtung, der
Basisstation, einer Basisstationssteuerung und/oder einer Funkvermittlungsstelle
realisiert werden. Darüber
hinaus können
Verar beitungsschaltungen, die für
das Realisieren und Benutzen des beschriebenen Systems erforderlich
sind, in anwendungsspezifischen Schaltungen, softwarebetriebenen
Verarbeitungsschaltungen, Firmware, programmierbaren Logikeinrichtungen,
Hardware, diskreten Komponenten oder Anordnungen der obigen Komponenten
realisiert werden, wie dies für
Durchschnittsfachleute anhand dieser Offenlegung verständlich sein
dürfte.