DE602004007002T2

DE602004007002T2 - Verfahren zur Datenübertragung innerhalb eines schnurlosen Gerätes mit verschiedenen Protokollstapeln

Info

Publication number: DE602004007002T2
Application number: DE602004007002T
Authority: DE
Inventors: Fraser Waterloo Gibbs; Charles 300 Regina Street North Waterloo Wang
Original assignee: Research in Motion Ltd
Current assignee: BlackBerry Ltd
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2024-10-23
Also published as: CA2524082A1; DE602004007002D1; ATE364946T1; CA2524082C; EP1650904B1; EP1650904A1; HK1088737A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Drahtlosnetzwerk und insbesondere auf ein Verfahren zur Datenübertragung durch ein Mobilgerät, das mit mindestens zwei Drahtloszugangstechnologien des Drahtlosnetzwerks betrieben werden kann.
Mobile Drahtloskommunikationssysteme haben sich von den mobilen Drahtlossystemen der ersten Generation, die auf Analogtechnik basierten, zu den digitalen Systemen der zweiten Generation weiterentwickelt, wozu zum Beispiel das Global System for Mobile Communications (GSM) zählt. Jetzt ist die so genannte dritte Generation der mobilen Kommunikationssysteme im Entstehen. Dabei handelt es sich um ein globales mobiles Kommunikationssystem der nächsten Generation, das im Wesentlichen auf der GSM-Kerntechnologie basiert, jedoch eine andere Drahtloszugangstechnologie verwendet. Verschiedene Telekommunikations-Standardisierungsgremien und Anbieter von Telekommunikationsausrüstung aus der ganzen Welt haben eine Zusammenarbeit im so genannten Third Generation Partnership Project (3GPP) vereinbart. Das 3GPP umfasst eine Reihe von Forschungsgebieten im Zusammenhang mit der Entwicklung des Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). UMTS ist die europäische Form des mobilen Kommunikationssystems der dritten Generation.
GSM war als eine sprachbasierte, mobile Drahtloskommunikationstechnologie entwickelt worden. Vor einigen Jahren wurde es durch die Hinzufügung einer Datentechnologie erweitert, die als General Packet Radio Service (GPRS) bekannt ist und es GSM-Mobilgeräten (Handgeräten) ermöglicht, paketbasierte Nachrichten zu senden und zu empfangen.
UMTS ist eine neue Drahtloszugangstechnologie, die recht andersartig und somit im Allgemeinen inkompatibel mit GSM/GPRS ist, dafür jedoch beträchtlich höhere Datenraten als bei GPRS ermöglicht. Aufgrund der hohen Investitionskosten für die Installation eines UMTS-Nachfolgersystems werden solche Systeme jedoch nur schrittweise und in Koexistenz mit bereits installierten GSM-Systemen in Betrieb genommen. Daher werden auf absehbare Zeit mobile Kommunikationssysteme sowohl GSM/GPRS- als auch UMTS-Dienste umfassen, wobei in vielen Gebieten nur GSM/GPRS unterstützt wird. Demzufolge ist es notwendig, dass Mobilgeräte beide Technologien unterstützen und in der Lage sind, zwischen diesen beiden in jeder Richtung zu wechseln. Zu einem gegebenen Zeitpunkt ist immer nur eine der Technologien für eine Verbindung aktiv, obwohl die Übergabe zwischen den Technologien bei einer gerade aktiven Verbindung möglich ist.
Die 3GPP-Spezifikationen für GPRS/UMTS beschreiben, wie Paketdaten bei jeder Technologie übergeben werden sollen und wann ein Wechsel zwischen den Technologien für eine Paketdatenverbindung (d. h. eine paketvermittelte Verbindung) erfolgen soll. In den meisten Betriebsmodi beschreiben die Spezifikationen die Datenübergabe über die IP-Schicht (Internet Protocol) des Protokollstapels des aktiven Technologiepfads, wobei kein einfacher Prozess beschrieben wird, mit dem ermittelt werden kann, ob die Datenübertragung durch den Stapel erfolgreich ist. Wenn ein Datenpaket durch eine niedrigere Schicht des aktiven Protokollstapels nicht übertragen wird, was beispielsweise aufgrund von schlechten Funkbedingungen häufig passiert, und wenn dann ein Wechsel erfolgt, können solche Daten im anfänglich aktiven Datenpfad verloren gehen. Das ist insbesondere für verzögerungssensitive Paketdatenverbindungen wie zum Beispiel bei Echtzeitdiensten des Typs Conversational Class z. B. bei Videotelefonie sehr unangenehm.
Die 3GPP-Spezifikationen beschreiben jedoch für GPRS und UMTS eine Anzahl von Betriebsmodi, wozu ein oder mehrere der Modi „Transparent Mode", „Unacknowledged Mode" und „Acknowledged Mode" zählen. Der Betriebsmodus Acknowledged Mode schließt einen Quittierungsprozess für die Paketübertragung ein. Der beschriebene Prozess weist jedoch Latenzprobleme für verzögerungssensitive Dienste auf, und ist deshalb ein nur selten eingesetzter Betriebsmodus.
WO01/078286 lehrt, wie 16-Bit-PDCP-Sequenznummern verwechslungsfrei in 8-Bit-SNDCP-Nummern konvertiert werden, wenn eine Übergabe von mindestens UMTS zu GPRS in einem Dualtechnologie-Mobilgerät erfolgt, das im Acknowledged Mode arbeitet. Das wird erreicht, indem der PDCP-16-Bit-Nummernraum bei der Übergabe eingeschränkt wird. Im Acknowledged Mode wird die Sequenznummer, die in einem Datenpaket eingekapselt ist, das über eine Paketverbindung vom Mobilgerät zum Netzwerk übertragen wird, vom Netzwerk zum Mobilgerät zurückgegeben, und zwar mittels einer Quittungsmeldung (Acknowledgement) vom Netzwerk in Bezug auf die erfolgreiche Übertragung des Pakets.
EP1422882 befasst sich nur mit GSM/GPRS und offenbart daher ein drahtloses Gerät, das gemäß einer einzigen Drahtloszugangstechnologie betrieben werden kann, die zu dem mit ihm assoziierten Netzwerk gehört. Das Dokument lehrt einen Prozess zur Wiedergewinnung von Daten, wenn das Netzwerk die LLC-Instanz ausdrücklich zurückgesetzt hat. Es (ehrt jedoch keinen Prozess zur Wiedergewinnung von Daten während eines Wechsels der Funkzugangstechnologie in einem drahtlosen Gerät, das gemäß zwei Drahtloszugangstechnologien eines Drahtlosnetzwerks betrieben werden kann.
ALLGEMEINES
Die vorliegende Erfindung verringert und/oder beseitigt vorzugsweise die Probleme, die mit der Übertragung von Datenpaketen in Mobilgeräten in den existierenden GPRS- und UMTS-Technologien entsprechend den aktuellen 3GPP-Spezifikationen verbunden sind.
Vorzugsweise stellt die Erfindung auch ein Verfahren zur Quittierung der Paketübertragung innerhalb des Paketstapels des aktuell aktiven Datenpfads für mindestens den Betriebsmodus Unacknowledged Mode eines GPRS/UMTS-Mobilgeräts.
In einem ersten Hauptaspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen innerhalb eines schnurlosen Gerätes bereit, das in der Lage ist, entsprechend zwei Drahtloszugangstechnologien eines Drahtlosnetzwerks betrieben zu werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Speichern einer Kopie eines Datenpakets; das Übertragen des Datenpakets von einer ersten Schicht, die die entsprechenden Protokollstapel von zwei Drahtlostechnologiepfaden gemeinsam haben, welche durch das Gerät für die entsprechenden Paketverbindungen mit dem Netzwerk genutzt werden, zu einer zweiten, niedrigeren Schicht von einem der Stapel; und das Verarbeiten der gespeicherten Kopie des Datenpakets entsprechend einer Anzeige von der zweiten Schicht über den sicheren Empfang des Datenpakets oder einer Anzeige, dass eine mit dem Paketübertragungsprozess assoziierte Paketverbindung beendet werden soll, oder einer Anzeige, dass eine mit dem Paketübertragungsprozess assoziierte Paketverbindung zu einem neuen Paketverbindungspfad umgeschaltet werden soll, wobei die Verarbeitung der gespeicherten Kopie des Datenpakets das Löschen der Kopie des Pakets oder deren Übertragung zu dem neuen Paketverbindungspfad umfasst.
In einem zweiten Hauptaspekt stellt die vorliegende Erfindung ein schnurloses Gerät zur Übertragung von Datenpaketen über eine Paketverbindung mit einem Drahtlosnetzwerk bereit, wobei das Gerät entsprechend zwei Drahtloszugangstechnologien des Drahtlosnetzwerks betrieben werden kann, umfassend: Mittel zum Speichern einer Kopie eines Datenpakets; Mittel zum Übertragen des Datenpakets von einer ersten Schicht, die die entsprechenden Protokollstapel von zwei Drahtlostechnologiepfaden gemeinsam haben, welche durch das Gerät für die entsprechenden Paketverbindungen mit dem Netzwerk genutzt werden, zu einer zweiten, niedrigeren Schicht von einem der Stapel; und Mittel zum Verarbeiten der gespeicherten Kopie des Datenpakets entsprechend einer Anzeige von der zweiten Schicht über den sicheren Empfang des Datenpakets oder einer Anzeige, dass eine mit dem Paketübertragungsprozess assoziierte Paketverbindung beendet werden soll, oder einer Anzeige, dass eine mit dem Paketübertragungsprozess assoziierte Paketverbindung zu einem neuen Paketverbindungspfad umgeschaltet werden soll, wobei die Verarbeitung der gespeicherten Kopie des Datenpakets das Löschen der Kopie des Pakets oder deren Übertragung zu dem neuen Paketverbindungspfad umfasst.
In einem dritten Hauptaspekt stellt die vorliegende Erfindung ein computerlesbares Speichermedium bereit, das Codemittel für ein drahtloses Gerät zur Durchführung der Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Hauptaspekt der Erfindung enthält.
In einem vierten Hauptaspekt stellt die vorliegende Erfindung ein System bereit, umfassend ein elektronisches Gerät zur Übertragung von Paketen auf einer Paketverbindung über ein Drahtlosnetzwerk, wobei das Drahtlosnetzwerk zwei Drahtloszugangsnetzwerke mit unterschiedlichen Technologien umfasst, wobei das Gerät das drahtlose Gerät gemäß dem zweiten Hauptaspekt der Erfindung umfasst.
Weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den beigefügten Ansprüchen deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Mobilgeräts darstellt, welches entsprechend den GSM- und UMTS-Zugangstechnologien eines Drahtloszugangskommunikationsnetzwerks und des Netzwerks, in dem das Mobilgerät arbeitet, betrieben werden kann;
2 ist ein schematisches Diagramm, das Komponenten des Mobilgeräts aus 1 detailliert darstellt;
3 ist ein Protokollstapeldiagramm für die Paketübertragung in einem GSM/GPRS/UMTS-Drahtloskommunikationssystem; und
4 ist ein Diagramm des Teils des Protokollstapels aus 3, der durch das Mobilgerät aus 1 und 2 implementiert wird.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die zuvor genannten und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus einer Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand eines Beispiels davon und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen leichter verständlich.
1 ist ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems 100, welches ein Mobilgerät 102 enthält, das über ein Drahtloskommunikationsnetzwerk 104 kommuniziert. Das Mobilgerät 102 enthält vorzugsweise ein optisches Display 112, eine Tastatur 114 und möglicherweise eine oder mehrere zusätzliche Benutzerschnittstellen (User Interface – UI) 116, von denen jede mit einer Steuereinheit 106 gekoppelt ist. Die Steuereinheit 106 ist auch mit der HF-Senderempfängerschaltung 108 und einer Antenne 110 gekoppelt.
Die Steuereinheit 106 ist typischerweise durch eine Zentraleinheit (Central Processing Unit – CPU) ausgeführt, welche Betriebssystemsoftware in einer Speicherkomponente (nicht dargestellt) ausführt. Die Steuereinheit 106 steuert normalerweise den Gesamtbetrieb des Mobilgeräts 102, während der mit den Kommunikationsfunktionen verbundene Signalverarbeitungsbetrieb typischerweise in der HF-Senderempfängerschaltung 108 durchgeführt wird. Die Steuereinheit 106 weist eine Schnittstelle zum Gerätedisplay 112 auf, um empfangene Informationen, gespeicherte Informationen, Benutzereingaben und dergleichen anzuzeigen. Die Tastatur 114, bei der es sich um ein für Telefone übliches Tastenfeld oder um eine vollständige alphanumerische Tastatur handeln kann, wird normalerweise zur Eingabe von Daten zur Speicherung im Mobilgerät 102, von Informationen zur Übertragung zum Netzwerk 104, von einer Telefonnummer zum Durchführen eines Telefonanrufs, von Befehlen zur Ausführung am Mobilgerät 102 und möglicherweise von anderen oder unterschiedlichen Benutzereingaben bereitgestellt.
Das Mobilgerät 102 sendet mithilfe der Antenne 110 über eine Drahtlosverbindung 150 Kommunikationssignale an das Netzwerk 104 und empfängt Kommunikationssignale von diesem. Die HF-Senderempfängerschaltung 108 führt Funktionen aus wie die Modulation/Demodulation und möglicherweise das Codieren/Decodieren und das Verschlüsseln/Entschlüsseln. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik wird einleuchten, dass die HF-Senderempfängerschaltung 108 an das konkrete Drahtlosnetzwerk bzw. an die konkreten Drahtlosnetzwerke angepasst ist, in denen das Mobilgerät 102 betrieben werden soll.
Das Mobilgerät 102 enthält eine Batterieschnittstelle 134 zum Aufnehmen von einer oder mehreren wiederaufladbaren Batterien 132. Die Batterie 132 liefert den elektrischen Strom für die elektrische Schaltung in dem Mobilgerät 102, und die Batterieschnittstelle (Battery Interface – Batterie-IF) 134 sorgt für eine mechanische und elektrische Verbindung der Batterie 132. Die Batterieschnittstelle 134 ist mit einem Regler 136 gekoppelt, der die Stromversorgung des Geräts regelt. Wenn das Mobilgerät 102 voll funktionsfähig ist, wird eine HF-Senderempfängerschaltung 108 nur dann getastet oder eingeschaltet, wenn es zum Netzwerk sendet, und ist ansonsten ausgeschaltet, um Ressourcen zu sparen. In gleicher Weise wird eine HF-Senderempfängerschaltung 108 typischerweise periodisch abgeschaltet, um Strom zu sparen, bis es erforderlich ist, während vorgesehener Zeitspannen Signale oder Informationen zu empfangen (wenn überhaupt).
Das Mobilgerät 102 arbeitet unter Verwendung eines Teilnehmererkennungsmoduls (Subscriber Identity Module – SIM) 140, das in einer SIM-Schnittstelle (SIM Interface – SIM-IF) 142 mit dem Mobilgerät 102 verbunden ist oder in dieses eingesetzt wird. Beim SIM 140 handelt es sich um einen Typ einer herkömmlichen "Smart Card", die unter anderem zur Identifizierung eines Endbenutzers (bzw. Teilnehmers) des Mobilgeräts 102 und zur Personalisierung des Geräts verwendet wird. Ohne SIM 140 ist das Mobilgerät-Endgerät für die Kommunikation über das Drahtlosnetzwerk 104 nicht voll funktionsfähig. Durch Einsetzen des SIM 140 in das Mobilgerät 102 kann ein Endbenutzer Zugriff auf sämtliche Dienste haben, die von ihm abonniert wurden. Das SIM 140 enthält allgemein einen Prozessor und einen Speicher zum Speichern von Informationen. Da das SIM 140 mit der SIM-Schnittstelle 142 gekoppelt ist, ist es über die Kommunikationsleitungen 144 auch mit der Steuereinheit 106 gekoppelt. Zur Identifizierung des Teilnehmers enthält das SIM 140 einige Benutzerparameter wie beispielsweise eine internationale Mobilfunkkennung (International Mobile Subscriber Identity – IMSI). Ein Vorteil der Verwendung des SIM 140 besteht darin, dass die Endbenutzer damit nicht notwendigerweise an ein einzelnes physisches Mobilgerät gebunden sind. Das SIM 140 kann auch zusätzliche Benutzerinformationen für das Mobilgerät speichern, wozu Termininformationen (bzw. Kalenderinformationen) und Informationen zu den letzten Anrufen zählen.
Das Mobilgerät 102 kann aus einem einzelnen Gerät bestehen, beispielsweise aus einem Datenkommunikationsgerät, einem Mobiltelefon, einem Multifunktionskommunikationsgerät mit Fähigkeiten zur Daten- und Sprachkommunikation, einem Personal Digital Assistant (PDA) mit Fähigkeit zur Drahtloskommunikation oder aus einem Computer mit einem internen Modem. Als Alternative kann das Mobilgerät 102 ein Multimodulgerät sein, das eine Vielzahl von getrennten Komponenten umfasst, wozu unter anderem – aber keineswegs darauf beschränkt – ein Computer oder ein anderes Gerät zählt, der bzw. das mit einem Drahtlosmodem verbunden ist. Insbesondere können die im Mobilgerät-Blockdiagramm von 1 gezeigte HF-Senderempfängerschaltung 108 und die Antenne 110 als eine Funkmodemeinheit implementiert sein, die in einen Anschluss eines Laptopcomputers eingesetzt werden kann. In diesem Fall würde der Laptopcomputer das Display 112, die Tastatur 114, eine oder mehrere zusätzliche Benutzerschnittstellen 116 und die Steuereinheit 106 enthalten, die durch die CPU des Computers realisiert wird. Es ist auch vorgesehen, dass ein Computer oder andere Ausrüstung, der bzw. die normalerweise nicht in der Lage ist, Drahtloskommunikation durchzuführen, so angepasst werden kann, dass eine Verbindung mit der HF-Senderempfängerschaltung 108 und der Antenne 110 eines als einzelne Einheit ausgeführten Geräts wie dem oben beschriebenen Gerät ermöglicht wird und die effektive Steuerung dieser Komponenten übernommen werden kann. Ein solches Mobilgerät 102 kann eine speziellere Implementierung aufweisen, wie sie später unter Bezug auf das Mobilgerät 202 aus 2 beschrieben wird.
Das Mobilgerät 102 kommuniziert im und durch das drahtlose Kommunikationsnetzwerk 104. In der Ausführungsform von 1 ist das Drahtlosnetzwerk 104 als ein Dualmodus-Drahtloszugangsnetzwerk gemäß sowohl der GSM/GPRS-Technologie (Global System for Mobile Communications/General Packet Radio Service) als auch der UMTS-Technologie (Universal Mobile Telecommunications System) konfiguriert. Das Dualmodus-Drahtlosnetzwerk 104 schließt ein GSM-BSS (Base Station Subsystem) 117 und ein UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Acces Network) 120 als separate Drahtloszugangsnetzwerke für das Mobilgerät 102 ein sowie eine Mobilfunkvermittlungsstelle (Mobile Switching Center – MSC) 122 (das ein Besucherverzeichnis (Visitor Location Register – VLR) für das Roaming von Mobilgeräten einschließen kann), ein Standortverzeichnis (Home Location Register – HLR) 132, ein SGSN (Serving GPRS Support Node (General Packet Radio Service)) 126 und ein GGSN (Gateway GPRS Support Node) 128. Das MSC 122 ist sowohl an das BSS 117 als auch an das UTRAN 120 und an ein Festnetz wie z. B. ein Fernsprechnetz (Public Switched Telephone Network – PSTN) 124 gekoppelt. Der SGSN 126 ist sowohl an das BSS 117 als auch an das UTRAN 120 und an den GGSN 128 gekoppelt, der seinerseits mit einem öffentlichen oder privaten Datennetzwerk 130 (wie dem Internet) gekoppelt ist. Das HLR 132 ist an das MSC 122, den SGSN 126 und den GGSN 128 gekoppelt.
BSS 117 umfasst mindestens eine Basisstationssteuereinheit (Base Station Controller – BSC) 118, die eine Vielzahl von Basis-Sendeempfangsstationen (Base Transceiver Station – BTS) 119 bedienen, wie das dem durchschnittlichen Fachmann auf dem Gebiet der Technik bekannt ist. Das UTRAN 120 umfasst eine Anzahl von Funknetzsteuerungen (Radio Network Controller – RNC) 121, die jeweils die entsprechenden Knoten B 123 bedienen, und zwar wiederum in einer Weise, wie sie dem durchschnittlichen Fachmann auf dem Gebiet der Technik bekannt ist. Es wird bekannt sein, dass die Mobilgeräte 102 im UMTS-Sprachgebrauch zwar als UEs (User Equipment – Benutzereinrichtung) bezeichnet werden; diese Geräte werden in der nachfolgenden Beschreibung jedoch aus Gründen der Vereinfachung weiterhin als Mobilgeräte bezeichnet. In 1 sind auch die Bezeichnungen der Schnittstellen zwischen den verschiedenen Komponenten des drahtlosen Zugangsnetzwerks 104 dargestellt, wobei die anerkannten Bezeichnungen aus den GPRS- und UMTS-Spezifikationen verwendet werden.
Die feststehenden Basis-Sendeempfangsstationen (Base Transceiver Station – BTS) 119 sorgen für die Drahtlosnetzwerkabdeckung für die jeweiligen Abdeckungsgebiete, die im Allgemeinen als "Zellen" bezeichnet werden. Jede BTS 119 überträgt Kommunikationssignale zu den und empfängt Kommunikationssignale von den Mobilgeräten 102 innerhalb der jeweiligen Zelle. Jede BTS 119 führt normalerweise solche Funktionen durch wie die Modulation und möglicherweise die Codierung und/oder Verschlüsselung von Signalen, die zum Mobilgerät 102 übertragen werden sollen, und zwar entsprechend den GSM/GPRS-Protokollen und -Parametern und unter der Steuerung ihrer jeweiligen BSC 118. Jede BTS 119 übernimmt in gleicher Weise die Demodulation und möglicherweise Decodierung und Entschlüsselung, falls erforderlich, aller Kommunikationssignale, die innerhalb ihrer Zelle vom Mobilgerät 102 empfangen werden.
Die Knoten B 123 des UTRAN 120 bieten die Drahtlosnetzwerkabdeckung für die Mobilgeräte 102 innerhalb ihrer jeweiligen Zellen unter der Steuerung ihrer jeweiligen RNCs 121 gemäß den UMTS-Protokollen und -Parametern.
Die Drahtlosverbindung 150 von 1 repräsentiert einen oder mehrere unterschiedliche Kanäle, typischerweise unterschiedliche HF-Kanäle (Hochfrequenz) für GSM/GPRS und Funkträger oder logische Kanäle für UMTS, zwischen den Mobilgeräten 102 und dem BSS 117 und dem UTRAN 120. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik wird einleuchten, dass ein Dualmodus-Drahtlosnetzwerk 104 in der wirklichen Praxis in Abhängigkeit von der gewünschten Gesamtausdehnung der Netzabdeckung hunderte Zellen einschließen kann, die jeweils durch eine BTS 119 und/oder einen Knoten B 123 bedient werden. Alle relevanten Komponenten können durch mehrere Switches und Router (nicht dargestellt) verbunden sein, die durch mehrere Netzwerksteuerelemente gesteuert werden.
Für alle bei einem Netzbetreiber registrierten Mobilgeräte 120 werden im HLR 132 permanente Daten (wie z. B. das Profil des Benutzers des Mobilgeräts 102) sowie temporäre Daten (wie z. B. der aktuelle Standort des Mobilgeräts 102) gespeichert. Im Falle eines Sprachanrufs zum Mobilgerät 102 wird das HLR 132 abgefragt, um den aktuellen Standort des Mobilgeräts 102 zu ermitteln. Das VLR des MSC 122 ist für eine Gruppe von Aufenthaltsbereichen verantwortlich und speichert die Daten von jenen Mobilgeräten, die sich aktuell in seinem Verantwortungsbereich aufhalten. Das schließt Teile der permanenten Mobilgerätdaten ein, die zur Beschleunigung des Zugangs vom HLR 132 zum VLR übertragen wurden. Das VLR des MSC 122 kann jedoch auch lokale Daten zuweisen und speichern, beispielsweise temporäre Kennungen. Optional kann das VLR des MSC 122 für eine effizientere Koordinierung von GPRS- und Nicht-GPRS-Diensten und -Funktionalität erweitert sein (z. B. Paging für leitungsvermittelte Anrufe, die über den SGSN 126 effizienter durchgeführt werden können, und kombinierte GPRS- und Nicht-GPRS-Standortaktualisierungen).
Der SGSN (Serving GPRS Support Node) 126 befindet sich auf derselben Hierarchieebene wie das MSC 122 und verfolgt die individuellen Standorte von Mobilgeräten. Der SGSN 126 führt auch Sicherheitsfunktionen und die Zugangskontrolle durch. Der GGSN (Gateway GPRS Support Node) 128 ermöglicht die Zusammenarbeit mit externen paketvermittelten Netzwerken und ist über ein IR basiertes GPRS-Backbone-Netz mit SGSNs (wie dem SGSN 126) verbunden. Der SGSN 126 führt gegebenenfalls die Authentifizierungs- und Chiffrierungseinstellungsprozeduren auf der Basis derselben Algorithmen, Schlüssel und Kriterien wie beim existierenden GSM und UMTS durch. Beim herkömmlichen Betrieb kann die Zellenauswahl durch das Mobilgerät 102 autonom durchgeführt werden, oder die für das Gerät 102 verantwortliche BSC 118 und/oder RNC 121 weist es an, eine bestimmte Zelle auszuwählen. Das Mobilgerät 102 informiert das Drahtlosnetzwerk 104, wenn es eine Neuauswahl einer anderen Zelle oder Gruppe von Zellen vornimmt, die als Routing-Bereich bezeichnet wird.
Um auf GPRS-Dienste zuzugreifen, macht das Mobilgerät 102 zunächst seine Anwesenheit beim Drahtlosnetzwerk 104 bekannt, indem es das durchführt, was als ein "GPRS-Attach" bezeichnet wird. Bei dieser Operation wird eine logische Verbindung zwischen dem Mobilgerät 102 und dem SGSN 126 aufgebaut und das Mobilgerät 102 für den Empfang z. B. von Seiten über den SGSN, Benachrichtigungen von ankommenden Daten oder SMS-Nachrichten über GPRS verfügbar gemacht. Um Daten zu senden und zu empfangen, assistiert das Mobilgerät 102 bei der Aktivierung der Paketdatenadresse, die es verwenden möchte. Diese Operation macht das Mobilgerät 102 beim GGSN 128 bekannt, so dass im Anschluss daran die Zusammenarbeit mit externen Datennetzwerken beginnen kann. Benutzerdaten können transparent zwischen dem Mobilgerät 102 und den externen Datennetzwerken übertragen werden, wobei z. B. Verkapselung und Tunneling zum Einsatz kommen. Die Datenpakete werden mit GPRS-spezifischen Protokollinformationen ausgestattet und entweder über dasBSS117 oder das UTRAN 120 zwischen dem Mobilgerät 102 und dem GGSN 128 übertragen.
Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik wird einleuchten, dass ein Drahtlosnetzwerk auch mit anderen Systemen verbunden sein kann, wozu möglicherweise andere Netzwerke zählen, die in 1 nicht explizit dargestellt sind. Ein Netzwerk überträgt normalerweise als Minimum laufend irgendeine Art von Paging- und Systeminformationen, selbst wenn keine eigentlichen Datenpakete ausgetauscht werden. Obwohl das Netzwerk aus vielen Teilen besteht, arbeiten diese Teile alle zusammen, woraus sich bestimmte Verhaltensweisen in der Drahtlosverbindung ergeben.
2 ist ein detailliertes Blockdiagramm eines Mobilgeräts 202 (z. B. des Mobilgeräts 102 aus 1). Das Mobilgerät 202 ist vorzugsweise ein Zweiwegkommunikationsgerät, das zumindest über Sprach- und erweiterte Datenkommunikationsfunktionen verfügt, wozu die Fähigkeit zur Kommunikation mit anderen Computersystemen zählt. Je nach Funktionalität, die das Mobilgerät 202 bereitstellt, kann es als Daten-Messaging-Gerät, als Zweiweg-Pager, als Mobiltelefon mit Daten-Messaging-Funktionen, als Drahtlos-Internet-Einrichtung oder als Datenkommunikationsgerät (mit oder ohne Telefoniefunktionen) bezeichnet werden. Das Mobilgerät 102 kann mit jeder aus einer Vielzahl von BTSs 219 und/oder mit den Knoten B 223 innerhalb seines geografischen Abdeckungsgebiets kommunizieren.
Das Mobilgerät 202 enthält normalerweise ein Kommunikationssubsystem 211, das einen Empfänger 212, einen Sender 214 und die zugehörigen Komponenten wie beispielsweise ein oder mehrere (vorzugsweise eingebettete oder interne) Antennenelemente 216 und 218 und Lokaloszillatoren (LOs) 213 einschließt, sowie ein Verarbeitungsmodul wie beispielsweise einen digitalen Signalprozessor (DSP) 220. Das Kommunikationssubsystem 211 ist analog zur in 1 gezeigten HF-Senderempfängerschaltung 108 und Antenne 110. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet der Kommunikationstechnik deutlich wird, richtet sich der konkrete Aufbau des Kommunikationssubsystems 211 nach dem Kommunikationsnetzwerk, in dem das Mobilgerät 202 betrieben werden soll.
Nachdem die erforderlichen Netzwerkregistrierungs- oder Aktivierungsprozeduren abgeschlossen sind, kann das Mobilgerät 202 Kommunikationssignale über das Netzwerk senden und empfangen. Die durch die Antenne 216 über das Netzwerk empfangenen Signale werden dem Empfänger 212 zugeführt, der solche üblichen Empfängerfunktionen wie die Signalverstärkung, die Frequenzabwärtsmischung, die Filterung, die Kanalauswahl und dergleichen und in dem in 2 gezeigten Beispiel auch die Analog-Digital-(A/D)-Wandlung durchführen kann. Die A/D-Wandlung eines empfangenen Signals ermöglicht die Durchführung komplexerer Kommunikationsfunktionen wie Demodulation und Decodierung im DSP 220. In einer ähnlichen Weise werden die zu übertragenden Signale durch den DSP 220 verarbeitet, einschließlich beispielsweise Modulation und Codierung. Diese durch den DSP verarbeiteten Signale werden in den Sender 214 eingespeist, wo die Digital-Analog-(D/A)-Wandlung, die Frequenzaufwärtsmischung, die Filterung, die Verstärkung und die Übertragung über das Kommunikationsnetzwerk mit der Antenne 218 erfolgt. Der DSP 220 verarbeitet nicht nur die Kommunikationssignale, sondern übernimmt auch die Empfänger- und Sendersteuerung. Beispielsweise können die im Empfänger 212 und im Sender 214 auf die Kommunikationssignale angewendeten Verstärkungsgrade adaptiv durch automatische Verstärkungsregelungsalgorithmen gesteuert werden, die im DSP 220 implementiert sind.
Der Netzwerkzugriff ist mit einem Teilnehmer bzw. mit einem Benutzer des Mobilgeräts 202 assoziiert, weshalb in das Mobilgerät 202 ein Teilnehmererkennungsmodul (Subscriber Identity Module – SIM) 262 bzw. eine SIM-Karte in eine SIM-Schnittstelle 264 eingesetzt werden muss, um den Betrieb im Netzwerk zu ermöglichen. Das SIM 262 weist die in Bezug auf 1 beschriebenen Merkmale auf. Das Mobilgerät 202 ist ein batteriebetriebenes Gerät, weshalb es ebenfalls eine Batterieschnittstelle 254 zum Aufnehmen von einer oder mehreren wiederaufladbaren Batterien 256 aufweist. Eine solche Batterie 256 liefert den elektrischen Strom für einen Großteil oder sogar für die gesamte elektrische Schaltung in dem Mobilgerät 202, und die Batterieschnittstelle 254 sorgt für ihre mechanische und elektrische Verbindung. Die Batterieschnittstelle 254 ist mit einem Regler (nicht dargestellt) gekoppelt, der die Spannung V+ für die gesamte Schaltung zur Verfügung stellt.
Das Mobilgerät 202 enthält einen Mikroprozessor 238 (der eine Implementierung der Steuereinheit 106 aus 1 ist), der den Gesamtbetrieb des Mobilgeräts 202 steuert. Die Kommunikationsfunktionen, wozu zumindest Daten- und Sprachkommunikation zählen, werden durch das Kommunikationssubsystem 211 durchgeführt. Der Mikroprozessor 238 interagiert auch mit weiteren Gerätesubsystemen wie einem Display 222, einem Flash-Speicher 224, einem RAM (Random Access Memory) 226, zusätzlichen Eingabe-/Ausgabe-Subsystemen (E/A) 228, einem seriellen Anschluss 230, einer Tastatur 232, einem Lautsprecher 234, einem Mikrofon 236, einem Nahbereichskommunikationssubsystem 240 und mit allen sonstigen Gerätesubsystemen, die allgemein als 242 bezeichnet werden. Einige der in 2 gezeigten Subsysteme führen kommunikationsbezogene Funktionen aus, während andere Subsysteme für "residente" oder geräteeigene Funktionen verantwortlich sind. Vor allem können einige Subsysteme wie beispielsweise die Tastatur 232 und das Display 222 sowohl für kommunikationsbezogene Funktionen wie das Eingeben einer Textnachricht zur Übertragung über ein Kommunikationsnetz als auch für geräteresidente Funktionen wie einen Taschenrechner oder eine Aufgabenliste verwendet werden. Die vom Mikroprozessor 238 verwendete Betriebssystemsoftware ist vorzugsweise in einem Dauerspeicher wie dem Flash-Speicher 224 gespeichert, was alternativ auch ein Festwertspeicher (Read Only Memory – ROM) oder ein ähnliches Speicherelement (nicht dargestellt) sein kann. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik wird einleuchten, dass das Betriebssystem, spezifische Geräteanwendungen oder Teile davon temporär in einen flüchtigen Speicher wie den RAM 226 geladen werden können.
Der Mikroprozessor 238 ermöglicht vorzugsweise zusätzlich zu seinen Betriebssystemfunktionen die Ausführung von Softwareanwendungen in dem Mobilgerät 202. Eine bestimmte Anzahl von Anwendungen zur Steuerung der grundlegenden Gerätefunktionen, einschließlich z. B. mindestens der Anwendungen zur Daten- und Sprachkommunikation, sind normalerweise bereits herstellerseitig auf dem Mobilgerät 202 installiert. Eine bevorzugte Softwareanwendung, die auf das Mobilgerät 202 geladen werden kann, kann eine PIM-Anwendung (Personal Information Manager) sein, die über Funktionen zum Organisieren und Verwalten von Datenobjekten verfügt, die zu dem Benutzer gehören, was beispielsweise unter anderem E-Mails, Kalenderereignisse, Sprachnachrichten, Termine und Aufgabenobjekte sein können. Natürlich würden auf dem Mobilgerät 202 und im SIM 262 auch ein oder mehrere Speicherbereiche verfügbar sein, um die Speicherung von PIM-Datenobjekten und anderer Informationen zu ermöglichen.
Die PIM-Anwendung ist vorzugsweise in der Lage, Datenobjekte über das Drahtlosnetzwerk zu senden und zu empfangen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die PIM-Datenobjekte über das Drahtlosnetzwerk nahtlos mit den zum Benutzer des Mobilgeräts gehörenden Datenobjekten integriert, synchronisiert und aktualisiert, die auf einem Host-Computersystem gespeichert und/oder diesem zugehörig sind, wodurch im Hinblick auf diese Objekte ein gespiegeltes Abbild des Host-Computers auf dem Mobilgerät 202 erstellt wird. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich beim Host-Computersystem um das Bürocomputersystem des Benutzers des Mobilgeräts handelt. Weitere Anwendungen können auch über das Kommunikationsnetzwerk, über ein zusätzliches E/A-Subsystem 228, über den seriellen Anschluss 230, über das Nahbereichskommunikationssubsystem 240 oder über jedes andere geeignete Subsystem 242 auf das Mobilgerät 202 geladen und durch einen Benutzer im RAM 226 oder vorzugsweise in einem nichtflüchtigen Speicher (nicht dargestellt) installiert werden, so dass sie durch den Mikroprozessor 238 ausgeführt werden können. Eine derartige Flexibilität bei der Anwendungsinstallation erhöht die Funktionalität des Mobilgeräts 202 und kann erweiterte geräteeigene Funktionen, kommunikationsbezogene Funktionen oder beides ermöglichen. Zum Beispiel können durch sichere Kommunikationsanwendungen E-Commerce-Funktionen und andere ähnliche finanzielle Transaktionen auf dem Mobilgerät 202 ermöglicht werden.
In einem Datenkommunikationsmodus wird ein empfangenes Signal wie z. B. eine Textnachricht, eine E-Mail-Nachricht oder ein Webseitendownload durch das Kommunikationssubsystem 211 verarbeitet und in den Mikroprozessor 238 eingespeist. Der Mikroprozessor 238 verarbeitet das Signal vorzugsweise weiter zur Ausgabe an das Display 222 oder alternativ an das zusätzliche E/A-Gerät 228. Ein Benutzer des Mobilgeräts 202 kann auch Datenobjekte wie beispielsweise E-Mail-Nachrichten erstellen, wozu die Tastatur 232 in Verbindung mit dem Display 222 und möglicherweise einem zusätzlichen E/A-Gerät 228 verwendet wird. Bei der Tastatur 232 handelt es sich vorzugsweise um eine vollständige alphanumerische Tastatur und/oder um ein für Telefone typisches Tastenfeld. Die so erstellten Objekte können durch das Kommunikationssubsystem 211 über ein Kommunikationsnetzwerk übertragen werden.
Für die Sprachkommunikation ist der allgemeine Betrieb des Mobilgeräts 202 im Wesentlichen gleich, außer dass die empfangenen Signale zum Lautsprecher 234 ausgegeben würden, und die Signale für die Übertragung durch das Mikrofon 236 erzeugt würden. Alternative Sprach- oder Audio-EIA-Subsysteme, wie z. B. ein Aufzeichnungssubsystem für Sprachnachrichten, können auch auf dem Mobilgerät 202 implementiert sein. Obwohl die Sprach- oder Audiosignalausgabe in erster Linie und vorzugsweise durch den Lautsprecher 234 erreicht wird, kann auch das Display 222 verwendet werden, um beispielsweise eine Anzeige zur Identität des Anrufers, zur Dauer eines Sprachanrufs oder zu anderen auf Sprachanrufe bezogene Informationen bereitzustellen.
Der serielle Anschluss 230 aus 2 ist normalerweise in einem Kommunikationsgerät des Typs PDA (Personal Digital Assistent) implementiert, für das eine Synchronisierung mit einem Desktopcomputer des Benutzers erwünscht ist, es handelt sich dabei jedoch um eine optionale Komponente. Der serielle Anschluss 230 ermöglicht es einem Benutzer, über ein externes Gerät oder eine Softwareanwendung Voreinstellungen festzulegen, und erweitert die Fähigkeiten des Mobilgeräts 202 durch das Bereitstellen von Informationen oder Softwaredownloads zum Mobilgerät 202, welches nicht über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk erfolgt. Der alternative Downloadpfad kann beispielsweise verwendet werden, um über eine direkte und damit zuverlässige und vertrauenswürdige Verbindung einen Verschlüsselungsschlüssel auf das Mobilgerät 202 zu laden, um eine sichere Gerätekommunikation zu ermöglichen.
Das Nahbereichskommunikationssubsystem 240 aus 2 ist eine weitere optionale Komponente, die die Kommunikation zwischen dem Mobilgerät 202 und verschiedenen Systemen oder Geräten ermöglicht, bei denen es sich nicht unbedingt um gleichartige Geräte handeln muss. Beispielsweise kann das Subsystem 240 ein Infrarotgerät sowie die zugehörigen Schaltungen und Komponenten oder ein Bluetooth^TM-Kommunikationsmodul enthalten, um die Kommunikation mit Systemen und Geräten zu ermöglichen, die über die gleichen Funktionen verfügen. Bluetooth^TM ist ein eingetragenes Warenzeichen von Bluetooth SIG. Inc.
Das Mobilgerät 102, 202 kann über einen GPRS-Zugangsteil 117 des Drahtlosnetzwerks 104 oder über einen UMTS-Zugangsteil 120 des Netzwerks 104 mit einem öffentlichen oder privaten Netzwerk wie dem Internet 130 kommunizieren, und zwar je nachdem, in welcher Zelle bzw. in welchen Zellen es sich gerade befindet. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt wird immer nur eine der Zugangstechnologien in dem Mobilgerät verwendet.
3 ist ein Protokollstapeldiagramm 300, das die Protokollstapel 300a-l zeigt, die durch die Komponenten 102, 202, 117, 120, 126, 128 des Drahtlosnetzwerks 104 zur Übertragung von Datenpaketen zwischen dem Mobilgerät 102, 202 und einem Datennetzwerk wie dem Internet 130 implementiert sind. Das Protokollstapel diagramm 300 besteht aus zwei Hälften, wobei eine erste Hälfte 300a, c-g einen Datenpfad (gestrichelte Pfeillinie A in 1) repräsentiert, der durch den GPRS-Zugangsteil des Drahtlosnetzwerks 104 gebildet wird, während eine zweite Hälfte 300b, h-l einen Datenpfad (gestrichelte Pfeillinie B in 1) repräsentiert, der durch den UMTS-Zugangsteil des Drahtlosnetzwerks 104 gebildet wird. Das in 3 gezeigte Diagramm wird dem durchschnittlichen Fachmann auf dem Gebiet der Technik bekannt sein, abgesehen von der Schicht "RATDL" (Radio Access Technology De-multiplexing Layer), die im Folgenden detailliert beschrieben wird. Der Betrieb des Protokollstapels 300a-l mit Ausnahme von RATDL 300x erfolgt entsprechend den 3GPP-Spezifikationen und muss daher hier nicht näher erläutert werden. Das Protokollstapeldiagramm 300 enthält auch die Schnittstellenbezeichnungen für GPRS/UMTS, die mit denen übereinstimmen, die im Systemdiagramm von 1 gezeigt wurden.
Es wird einleuchten, dass jede der Komponenten im Drahtlosnetzwerk 104 über jeweilige Speichermodule (M) und Mikroprozessormodule (μP) zum Speichern und Ausführen von Programmcode zur Verarbeitung von Datenpaketen gemäß ihrer jeweiligen Protokollstapel 300a-l verfügen.
Die folgenden Abkürzungen werden im Protokollstapeldiagramm von 3 verwendet:

GTP: = GPRS Tunnelling Protocol
TOP: = Transfer Control Protocol
UDP: = User Datagram Protocol
IP: = Internet Protocol
SNDCP: = SubNetwork Dependent Convergent Protocol
LLC: = Logical Link Control
BSSGP: = Base Station Subsystem GPRS Protocol
RLC: = Radio Link Control
MAC: = Media Access Control
PDCP: = Packet Data Convergence Protocol
ATM: = Asynchronous Transfer Mode
AAL2/5: = ATM Adaptation Layer 2/5

Wiederum Bezug nehmend auf 3 und auch auf 4, umfasst die Schicht RATDL 300x eine Protokoll-(Software)-Schicht, die zum höchsten gemeinsamen Punkt der beiden Protokollstapel 300a, b, die durch das Mobilgerät 102, 202 für GPRS und UMTS getrennt implementiert sind, hinzugefügt ist. Die Schicht RATDL 300x kann eine getrennte Protokollschicht bilden, wie das hier dargestellt ist, oder sie kann mit der SNDCP-Schicht des Mobilgerät-Protokollstapels 300a für den GPRS-Datenpfad und mit der PDCP-Schicht des Mobilgerät-Protokollstapels 300b für den UMTS-Datenpfad kombiniert sein. Die Schicht RATDL 300x kann in einem getrennten RAT-Modul (Radio Access Technology – Funkzugangstechnologie) innerhalb des Mobilgeräts 102, 202 implementiert sein; in einer bevorzugten Anordnung ist sie jedoch als Software implementiert, die im Speicher 224 des Geräts gespeichert ist und durch dessen Prozessor 238 ausgeführt wird.
Das RAT-Modul verwaltet die Datenpakete (hier als Network Protocol Data Units – N-PDUs bezeichnet), die durch das Mobilgerät über einen gewählten der beiden möglichen Drahtloszugangstechnologiepfade übertragen werden, die jeweils durch die beiden Protokollstapel 300a, b des Mobilgeräts 102, 202 repräsentiert sind, durch Empfangen und Puffern der zu übertragenden N-PDUs. Das RAT-Modul speichert Kopien der übertragenen N-PDUs im RAM 226 oder in einer anderen Speicherkomponente des Mobilgeräts 202. Wenn von mindestens einer niedrigeren Schicht im aktuell aktiven Protokollstapel die Bestätigung einer erfolgreichen Übertragung einer N-PDU durch diese Schicht empfangen wird, entfernt das RAT-Modul die gespeicherte Kopie dieser N-PDU aus dem RAM 226. Allerdings übergibt das RAT-Modul im Fall eines Technologiewechsels im Datenpfad alle nicht erfolgreich übertragenen N-PDUs in die Übertragungswarteschlange des neu initiierten aktiven Protokollstapels, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Verlusts von Datenpaketen beim Auftreten eines Datenpfadtechnologiewechsels eliminiert oder zumindest erheblich reduziert wird.
Die Implementierung dieses Prozesses im GPRS-Protokollstapel 300a wird im Folgenden unter Bezug auf 4 beschrieben. In einem ersten Schritt 400, in dem das RAT-Modul über Daten (normalerweise IP-Datenpakete) zur Übertragung vom Mobilgerät 102, 202 zum Drahtlosnetzwerk 104 über das BSS 117 oder das UTRAN 120 verfügt, verarbeitet es jede N-PDU in der RATDL-Schicht 300x. In dieser Schicht wird vor der Übertragung eine Kopie der N-PDU gespeichert. Außerdem wird der N-PDU eine Kennung PDU_ID zugewiesen. Die Kennung ist vorzugsweise eindeutig für diese N-PDU und wird in einer Speicherkomponente, z. B. dem RAM 226, des Mobilgeräts gespeichert. Die Kennung kann eine Nummer enthalten, die sich auf eine Zählung der empfangenen N-PDUs bezieht, z. B. wird der N-ten N-PDU die Kennung "N" oder ihre indizierte Position in einer Tabelle oder ihre Adresse im Speicher zugewiesen.
In einem nächsten Schritt 410 wird – weil (in diesem Beispiel) die aktuelle Zelle, in dem sich das Mobilgerät befindet, eine GPRS-Zelle ist – die N-PDU innerhalb des GPRS-Protollstapels 300a nach unten übertragen. Das beginnt damit, dass die RATDL-Schicht die N-PDU zusammen mit ihrer Kennung PDU_ID an die SNDCP-Schicht übergibt. Die SNDCP-Schicht kann die PDU in eine Anzahl von kleineren Paketen (hier als SN_PDUs bezeichnet) segmentieren, und damit wird Programmcode zur Implementierung des SNDCP eingerichtet, um eine Beziehung zwischen den neuen, kleineren SN_PDUs und der PDU_ID zu unterhalten, damit anschließend ermittelt werden kann, ob die gesamte ursprüngliche N-PDU erfolgreich durch diese Schicht zu einer niedrigeren Schicht übertragen wurde. Die Zuordnung zwischen der Anzahl der SN_PDUs und der ursprünglichen N-PDU kann in einer Verweistabelle gespeichert werden, die im RAM 226 des Mobilgeräts geführt wird, indem SNDCP-Kennungen (SN_PDU_IDs) mit der PDU_ID assoziiert werden.
In einem nächsten Schritt 420 übergibt die SNDCP-Schicht die SN_PDUs zusammen mit ihren jeweiligen SN_PDU_ID-Kennungen, die jeweils ihre entsprechende SN_PDU eindeutig identifizieren, an die LLC-Schicht, wobei ein Eintrag zur Zuordnung zwischen den SN_PDU_IDs und der PDU_ID geführt wird. Es muss darauf hingewiesen werden, dass beim Betrieb der SNDCP-Schicht im Acknowledged Mode das Mobilgerät keine Quittungsmeldung vom Netzwerk in Bezug auf die erfolgreiche Übertragung einer zuletzt empfangenen N-PDU empfängt, wenn ein Technologiepfadwechsel erfolgt. Allerdings wird der Acknowledged Mode der SNDCP-Schicht nur selten verwendet oder sogar von Mobilgeräten und Netzwerken unterstützt. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf die Verwendung im üblicheren Unacknowledged Mode (bzw. Unacknowledged-Modus) des Betriebs der SNDCP-Schicht gerichtet, der keine zusätzliche Kommunikation mit dem Netzwerk erfordert und damit Latenzprobleme vermeidet.
In einem nächsten Schritt 430 paketiert die LLC-Schicht die SN_PDUs in einer Weise, die den 3GPP-Spezifikationen entspricht, und übergibt diese zusammen mit ihren eindeutigen SN_PDU_IDs an die RLC/MAC-Schicht.
In Schritt 440 übergibt die RLC/MAC-Schicht – vorausgesetzt, die Drahtlosschnittstellenbedingungen lassen dies zu – die von der LLC-Schicht empfangenen Pakete über die Drahtlosschnittstelle 150 zum Netzwerk 104. Beim Betrieb in einem Unacknowledged Mode, was bedeutet, dass vom Netzwerk 104 keine Quittungsmeldung in Bezug auf die Übergabe des Pakets zum Netzwerk 104 erwartet wird, wird das Verfahren mit Schritt 460 fortgesetzt.
Wenn jedoch die RLC/MAC-Schicht im Acknowledged Mode betrieben wird, wartet sie in Schritt 450 auf eine Quittungsmeldung vom Netzwerk 104 in Bezug auf den Empfang eines übertragenen Pakets entsprechend den Mechanismen, die in den 3GPP-Spezifikationen beschrieben sind. Wenn das Netzwerk 104 das Paket empfängt, gibt es eine Quittungsmeldung an die RLC/MAC-Schicht zurück. Mit dieser Quittungsmeldung vom Netzwerk wird die erfolgreiche Übertragung von N-PDUs bestätigt. Die aktuellen 3GPP-Spezifikationen beschreiben jedoch keinerlei Verfahren für die Übertragung von nicht quittierten PDUs zu einer neuen Zugangstechnologie.
In Schritt 460 gibt die RLC/MAC-Schicht jede der SN_PDU_IDs als Bestätigung der erfolgreichen Übertragung der SN_PDUs zum Netzwerk 104 durch die RLC/MAC-Schicht an die LLC-Schicht zurück.
In Schritt 470 leitet die LLC-Schicht jede der SN_PDU_IDs als Bestätigung der Übertragung der SN_PDU-Pakete in der LLC-Schicht an die SNDCP-Schicht weiter.
Schließlich gibt die SNDCP-Schicht in Schritt 480 beim Empfang aller SN_PDU_IDs, die der PDU_ID der ursprünglichen N-PDU entsprechen, die PDU_ID an die RATDL-Schicht zurück und bestätigt damit die erfolgreiche Übertragung der N-PDU durch die niedrigeren Schichten des GPRS-Protokollstapels 300a. Die RATDL-Schicht verwirft dann die gespeicherte Kopie der ursprünglichen PDU, da diese erfolgreich übertragen wurde.
Der oben beschriebene Prozess wird für jede N-PDU wiederholt, die durch das Mobilgerät 102, 202 zum Netzwerk 104 übertragen wird, und wird solange fort gesetzt, bis die Paketverbindung beendet wird oder bis ein Wechsel der Datenpfadtechnologie erforderlich wird, weil sich das Mobilgerät beispielsweise in eine neue Zelle bewegt, wodurch ein Weitergabeprozess eingeleitet wird.
Falls die RATDL-Schicht nicht die PDU_ID von der SNDCP-Schicht empfängt, kann daraus geschlossen werden, dass die Übertragung durch mindestens eine niedrigere Schicht des GPRS-Protokollstapels nicht erfolgreich war. Dieser Mechanismus ist in erster Linie dazu vorgesehen, der RATDL-Schicht zu ermöglichen, eine gespeicherte N-PDU, für die angenommen wird, dass sie durch eine niedrigere Protokollschicht nicht erfolgreich übertragen wurde, zur Übertragungswarteschlange eines neu initiierten Datenpfads weiterzuleiten. Allerdings könnte er auch als ein Neuübertragungsmechanismus für Pakete (N-PDU) innerhalb eines aktuell aktiven Datenpfads verwendet werden, wodurch die RATDL-Schicht die N-PDU erneut überträgt und ihr eine neue Kennung zuweist, falls die RATDL-Schicht nach einer vorgegebenen Timeout-Periode von der SNDCP-Schicht nicht die PDU_ID empfangen hat.
Wenn das RAT-Modul (RATDL-Schicht) eine Anzeige für einen Wechsel der Funkzugangstechnologie (Radio Access Technology – RAT) empfängt, z. B. von GPRS zu UMTS, sendet die RATDL-Schicht alle N-PDUs, für die noch keine Bestätigung der erfolgreichen Übertragung durch den GPRS-Protokollstapel 300a erfolgt ist, zum UMTS-Protokollstapel 300b.
Es erfolgt jetzt die Beschreibung der Implementierung des Datenpaketübertragungsprozesses durch den UMTS-Protokollstapel 300b unter Bezug auf 4.
Ein erster Schritt 500 ist identisch mit dem oben beschriebenen Schritt 400.
In einem nächsten Schritt 510 wird die N-PDU innerhalb des UMTS-Protokollstapels 300b nach unten übertragen, weil die aktuelle Zelle (bei diesem Beispiel), in dem sich das Mobilgerät befindet, eine UMTS-Zelle ist. Das beginnt damit, dass die RATDL-Schicht die N-PDU zusammen mit ihrer Kennung PDU_ID an die PDCP-Schicht übergibt.
In einem nächsten Schritt 520 übergibt die PDCP-Schicht ihrerseits die N-PDU mit ihrer Kennung an die RLC/MAC-Schicht (des UMTS-Protokollstapels), wonach die RLC/MAC-Schicht in Schritt 530 die N-PDU zum Netzwerk 104 überträgt, wenn es die Funkbedingungen zulassen. Wenn die UMTS-RLC/MAC-Schicht entweder im Transparent Mode oder im Unacknowledged Mode arbeitet, dann wird der Prozess mit Schritt 550 fortgesetzt.
Wenn dagegen die RLC/MAC-Schicht im Acknowledged Mode arbeitet, dann wartet sie in Schritt 540 auf eine Quittungsmeldung vom Netzwerk 104 in Bezug auf den Empfang eines übertragenen Pakets, und zwar entsprechend den Mechanismen, die in den 3GPP-Spezifikationen beschrieben sind. Wenn das Netzwerk 104 das Paket empfängt, gibt es eine Quittungsmeldung an die RLC/MAC-Schicht zurück.
In Schritt 550 gibt die RLC/MAC-Schicht die PDU_ID als Bestätigung der erfolgreichen Übertragung der N-PDU durch diese Schicht an die PDCP-Schicht zurück.
Schließlich gibt die PDCP-Schicht beim Empfang der PDU_ID in Schritt 560 die PDU_ID als Bestätigung der erfolgreichen Übertragung der N-PDU durch die niedrigeren Schichten des UMTS-Protokollstapels 300b an die RATDL-Schicht zurück. Die RATDL-Schicht verwirft dann die gespeicherte Kopie der ursprünglichen PDU, da diese erfolgreich übertragen wurde.
Wenn die RATDL-Schicht eine Anzeige für einen Wechsel der Funkzugangstechnologie von UMTS zu GPRS empfängt, sendet sie alle gespeicherten N-PDUs zum GPRS-Protokollstapel 300a.
Es wird verständlich, dass der Datenpaketprozess entsprechend einer Implementierung des Paketübertragungsprozesses, wie er in einer bevorzugten Ausführungsform eines Mobilgeräts 102, 202 durchgeführt wird, eine Modifikation von einem Teil der Funktionalität der von 3GPP spezifizierten Protokoll-(Software)-Schichten der Protokollstapel 300a, b erfordert, damit der Prozess so implementiert wird, dass die bestehenden Protokollschichten in der Lage sind, eine Kennung zu führen, die jeder N-PDU zugeordnet ist, so dass sie der jeweils höheren Schicht die erfolgreiche Übertragung der N-PDU durch die Schicht zur niedrigeren Schicht bestätigen können.
Es wird außerdem erkennbar sein, dass der Prozess der vorliegenden Erfindung nicht trivial ist, weil die N-PDUs durch Protokollschichten verarbeitet werden können, wo sie segmentiert werden können, und es muss eine Zuordnung zwischen den N- PDUs und ihren jeweiligen Segmenten geführt werden, um anschließend die erfolgreiche Übertragung der N-PDUs durch diese Protokollschichten zu bestätigen.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf ein Mobilgerät beschrieben wurde, das zum Betrieb in einem GSM/GPRS-Netzwerk und in einem UMTS-Netzwerk eingerichtet ist und zwischen diesen beiden wechseln kann, wird es erkennbar sein, dass der erfindungsgemäße Prozess und die Mittel zu seiner Realisierung in einem Mobilgerät auch beispielsweise in einer Dual- oder Multimodus-CDMA-Drahtlosumgebung implementiert werden könnte. Demzufolge sollte die obige Beschreibung nicht als einschränkend für den Umfang der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
Der Paketübertragungsprozess der vorliegenden Erfindung erhöht den Paketvolumendurchsatz in einem Mobilgerät, das für den Betrieb in einem Dualmodus-Drahtloszugangsnetzwerk eingerichtet ist, und erhöht die Integrität des Datenpaketübertragungsprozesses in dem Mobilgerät.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Erfindung auf einen Prozess zur Übertragung von Datenpaketen durch einen Protokollstapel gerichtet ist, der durch das Gerät zur Übertragung von Paketen über eine Paketverbindung zu einem Drahtlosnetzwerk verwendet wird, wobei das Drahtlosnetzwerk mit mindestens zwei unterschiedlichen Drahtloszugriffstechnologien wie z. B. GSM/GPRS und UMTS arbeitet. Der Paketübertragungsprozess umfasst im Allgemeinen, dass jede Schicht eines Protokollstapels für einen aktuell aktiven Paketverbindungspfad gegenüber einer nächsten, höheren Schicht in dem Stapel den erfolgreichen Empfang eines Datenpakets von dieser Schicht bestätigt, wodurch die erfolgreiche Übertragung des Datenpakets durch den Protokollstapel bestätigt wird. Die erste Schicht des Stapels speichert dabei eine Kopie eines übertragenen Pakets, bis sie von der nächsten, niedrigeren Schicht eine Bestätigung in Bezug auf die erfolgreiche Übertragung dieses Pakets im Stapel empfängt. Beim Ausbleiben einer solchen Bestätigung und beim Auftreten eines Wechsels (einer Weitergabe) der Paketverbindung zu einem neuen Verbindungspfad, insbesondere bei einem Wechsel zu einem Pfad einer anderen Drahtloszugangstechnologie, wird das gespeicherte Paket zu dem Protokollstapel übergeben, der durch das schnurlose Gerät für den neuen Paketverbindungspfad verwendet werden soll. Demzufolge vermeidet der Paket übertragungsprozess den Verlust von Paketen beim Auftreten eines Wechsels zwischen Drahtloszugangspaketverbindungspfaden unterschiedlicher Technologie.

Claims

Ein Verfahren zur Datenübertragung innerhalb eines drahtlosen Gerätes (102, 202), das in der Lage ist, entsprechend zwei Drahtloszugangstechnologien eines Drahtlosnetzwerks (104) betrieben zu werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Speichern einer Kopie eines Datenpakets; das Übertragen des Datenpakets von einer ersten Schicht (300x), die die entsprechenden Protokollstapel (300a, b) von zwei Drahtlostechnologiepfaden gemeinsam haben, welche durch das Gerät für die entsprechenden Paketverbindungen mit dem Netzwerk (104) genutzt werden, zu einer zweiten, niedrigeren Schicht von einem der Stapel (300a, b); und das Verarbeiten der gespeicherten Kopie des Datenpakets entsprechend einer Anzeige von der zweiten Schicht über den sicheren Empfang des Datenpakets oder einer Anzeige, dass eine mit dem Paketübertragungsprozess assoziierte Paketverbindung beendet werden soll, oder einer Anzeige, dass eine mit dem Paketübertragungsprozess assoziierte Paketverbindung zu einem neuen Paketverbindungspfad umgeschaltet werden soll, wobei die Verarbeitung der gespeicherten Kopie des Datenpakets das Löschen der Kopie des Pakets oder deren Übertragung zu dem neuen Paketverbindungspfad umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste Schicht (300x) eine mit dem Datenpaket assoziierte Kennung (PDU_ID) zur zweiten, niedrigeren Schicht überträgt und wobei diese zweite, niedrigere Schicht die Kennung an die erste Schicht (300x) als die Anzeige von der zweiten, niedrigeren Schicht über den sicheren Empfang des Datenpakets zurückgibt, wodurch die erfolgreiche Übertragung des Datenpakets durch die erste Schicht zur zweiten, niedrigeren Schicht bestätigt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Schritte des Übertragens und des Zurückgebens zwischen jeder Schicht und einer nächsten, niedrigeren Schicht des Protokollstapels (300a, b) durchgeführt werden, der durch das drahtlose Gerät (102, 202) für eine Paketverbindung zu dem Netzwerk (104) genutzt wird.
Das Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es ferner umfasst, dass eine niedrigere Schicht des Protokollstapels (300a, b), der durch das drahtlose Gerät für eine Paketverbindung mit dem Netzwerk (104) genutzt wird, die Segmentierung des von einer nächsten, höheren Schicht des Stapels empfangenen Datenpakets vornimmt, um kleinere Pakete zur Übertragung zu einer nächsten, niedrigeren Schicht des Stapels bereitzustellen, sowie eine Zuordnung zwischen den kleineren Paketen und dem Datenpaket unterhält, aus dem sie segmentiert wurden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die niedrigere Schicht des Protokollstapels (300a, b) mit jedem der kleineren Pakete eine Kennung (SN_PDU_ID) assoziiert, wobei der nachfolgende Empfang aller Kennungen der kleineren Pakete durch die niedrigere Schicht von der nächsten, niedrigeren Schicht die erfolgreiche Übertragung von allen der kleineren Pakete zu der nächsten, niedrigeren Schicht bestätigt und bei dieser niedrigeren Schicht auslöst, dass sie an die nächste, höhere Schicht eine Kennung zurückgibt, die mit dem ursprünglichen Datenpaket assoziiert ist.
Das Verfahren gemäß jedem der vorherigen Ansprüche, wobei ein erster der beiden Drahtlostechnologiepfade entweder ein General Packet Radio Service (GRPS) oder ein Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ist und ein zweiter der beiden Drahtlostechnologiepfade der jeweils andere von GPRS bzw. UMTS ist.
Das Verfahren gemäß jedem der vorherigen Ansprüche, wobei das drahtlose Gerät (102, 202) in einem Unacknowledged-Modus betrieben wird.
Ein drahtloses Gerät (102, 202) zur Übertragung von Datenpaketen über eine Paketverbindung mit einem Drahtlosnetzwerk (104), wobei das Gerät entsprechend zwei Drahtloszugangstechnologien des Drahtlosnetzwerks betrieben werden kann, umfassend: Mittel (226) zum Speichern einer Kopie eines Datenpakets; Mittel (238) zum Übertragen des Datenpakets von einer ersten Schicht (300x), die die entsprechenden Protokollstapel (300a, b) von zwei Drahtlostechnologiepfaden gemeinsam haben, welche durch das Gerät für die entsprechenden Paketverbindungen mit dem Netzwerk (104) genutzt werden, zu einer zweiten, niedrigeren Schicht von einem der Stapel (300a, b); und Mittel (238) zum Verarbeiten der gespeicherten Kopie des Datenpakets entsprechend einer Anzeige von der zweiten Schicht über den sicheren Empfang des Datenpakets oder einer Anzeige, dass eine mit dem Paketübertragungsprozess assoziierte Paketverbindung beendet werden soll, oder einer Anzeige, dass eine mit dem Paketübertragungsprozess assoziierte Paketverbindung zu einem neuen Paketverbindungspfad umgeschaltet werden soll, wobei die Verarbeitung der gespeicherten Kopie des Datenpakets das Löschen der Kopie des Pakets oder deren Übertragung zu dem neuen Paketverbindungspfad umfasst.
Das drahtlose Gerät (102, 202) gemäß Anspruch 8, wobei die erste Schicht (300x) so eingerichtet ist, dass sie eine mit dem Datenpaket assoziierte Kennung (PDU_ID) zur zweiten, niedrigeren Schicht überträgt, und wobei diese zweite, niedrigere Schicht so eingerichtet ist, dass sie die Kennung an die erste Schicht (300x) als die Anzeige von der zweiten, niedrigeren Schicht über den sicheren Empfang des Datenpakets zurückgibt, wodurch die erfolgreiche Übertragung des Datenpakets durch die erste Schicht zur zweiten, niedrigeren Schicht bestätigt wird.
Das drahtlose Gerät (102, 202) gemäß Anspruch 9, wobei die Mittel zur Verarbeitung (238) so eingerichtet sind, dass sie die Schritte des Übertragens und des Zurückgebens der Kennung zwischen jeder Schicht und einer nächsten, niedrigeren Schicht des Protokollstapels (300a, b) durchführen, der durch das drahtlose Gerät (102, 202) für eine Paketverbindung zu dem Netzwerk (104) genutzt wird.
Das drahtlose Gerät (102, 202) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 10, wobei eine niedrigere Schicht des Protokollstapels (300a, b), der durch das drahtlose Gerät für eine Paketverbindung mit dem Netzwerk (104) genutzt wird, so eingerichtet ist, dass sie die Segmentierung des von einer nächsten, höheren Schicht des Stapels empfangenen Datenpakets vornimmt, um kleinere Pakete zur Übertragung zu einer nächsten, niedrigeren Schicht des Stapels bereitzustellen, und dass sie eine Zuordnung zwischen den kleineren Paketen und dem Datenpaket unterhält, aus dem sie segmentiert wurden.
Das drahtlose Gerät (102, 202) gemäß Anspruch 11, wobei die niedrigere Schicht des Protokollstapels (300a, b) so eingerichtet ist, dass sie mit jedem der kleineren Pakete eine Kennung (SN_PDU_ID) assoziiert, wobei der nachfolgende Empfang aller Kennungen der kleineren Pakete durch die niedrigere Schicht von der nächsten, niedrigeren Schicht die erfolgreiche Übertragung von allen der kleineren Pakete zu der nächsten, niedrigeren Schicht bestätigt und bei dieser niedrigeren Schicht auslöst, dass sie an die nächste, höhere Schicht eine Kennung zurückgibt, die mit dem ursprünglichen Datenpaket assoziiert ist.
Das drahtlose Gerät (102, 202) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 12, wobei ein erster der beiden Drahtlostechnologiepfade entweder ein General Packet Radio Service (GRPS) oder ein Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ist und ein zweiter der beiden Drahtlostechnologiepfade der jeweils andere von GPRS bzw. UMTS ist.
Das drahtlose Gerät (102, 202) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Gerät ein mobiles drahtloses Kommunikationsgerät (102, 202) umfasst.
Das drahtlose Gerät (102, 202) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 14, wobei das drahtlose Gerät (102, 202) in einem Unacknowledged-Modus betrieben werden kann.
Ein computerlesbares Speichermedium, das Codemittel für ein drahtloses Gerät (102, 202) zur Durchführung der Schritte des Verfahrens gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 7 enthält.
Ein System, umfassend eine elektronische Vorrichtung zur Übertragung von Paketen auf einer Paketverbindung über ein Drahtlosnetzwerk (104), wobei das Drahtlosnetzwerk zwei Drahtloszugangsnetzwerke mit unterschiedlichen Technologien umfasst, wobei die Vorrichtung das drahtlose Gerät (102, 202) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 15 umfasst.