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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Kommunikationssysteme.
Insbesondere betrifft sie die Synchronisation zwischen den physikalischen Schichten
eines zellularen drahtlosen Netzes und eines drahtlosen lokalen
Netzes in einer heterogenen Netzstruktur. Eine derartige Synchronisation
ist für den
effizienten Betrieb eines drahtlosen Kommunikationsinfrastrukturknotens
oder -gerätes,
das beide von den vorgenannten Systemen unterstützt, wesentlich.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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In
Paketdiensten von zellularen Netzen, wie z.B. GSM/GPRS oder UMTS
werden Funkressourcen üblicherweise
in Zeitintervallen vordefinierter fester Länge zugeteilt. Beispielsweise
werden im GPRS des GSM Paketkanäle
in Zeiteinheiten von Zeitschlitzen zugewiesen. Bei UMTS werden Daten
auf dem physikalischen Kanal in Zeiteinheiten von Sende-Zeitintervallen
(TTIs) übertragen.
Während
eines TTI wird ein so genannter Transport Block Set (Transportblocksatz)
durch die physikalische Schicht auf der Funkschnittstelle übertragen.
Das TTI ist immer ein Vielfaches der minimalen Verschachtelungsperiode
d.h., 10 ms, der Länge
eines RF (Radio Frame)). Die MAC (Medium Access Control-Mediumzugangssteuerung)
liefert einen bei jedem TTI einen Transport Block Set an die physikalische
Schicht. Ohne Verlust an Allgemeinheit wird die UMTS-Terminologie für die nachstehende
Beschreibung der Erfindung verwendet. Eine Erweiterung für die UMTS-Technologie
für eine
Hochgeschwindigkeits-Paketübertragung
ist High Speed Dowlink Packet Access (HSDPA). Es erlaubt einen Paket-basierenden
Datendienst im W-CDMA-Downlink mit einer Datenübertragung bis zu 20 Mbps.
HSDPA-Implementationen beinhalten Adaptive Modulation and Coding
(AMC), Multiple-Input
Multiple-Output (MIMO), Hybrid Automatic Request (HARQ), schnelle
Zellensuche und fortschrittliche Empfängerkonstruktion.
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Unter
anderen anwendbaren zellularen RAN-Technologien gibt es CDMA 2000
mit der Hochgeschwindigkeits-Paketübertragung 1 × EV – DV.
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Das
TTI im UMTS hat eine feste Größe; es kann
Werte von 2, 10, 20, 40 und 80 ms haben. Die TTI Werte können sich
nicht sehr dynamisch verändern.
Innerhalb einer Sitzung kann sich die TTI-Größe von einem der vorstehenden
Werte auf einen anderen Wert verändern,
wobei dieses aber eine Signalisierung zwischen dem Nutzerendgerät und dem Netz
erfordert. Jedoch impliziert, selbst wenn eine Veränderung
der TTI Werte auftritt, dieses, dass sich die TTI-Größe von einem
Wert der vorstehend erwähnten
zu einem anderen Wert der Gruppe verändert.
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Zusätzlich gibt
es im UMTS eine Timingstruktur mit einer Nummerierung der Rahmen und
Schlitze. In dem Falle, dass UMTS eng mit einer weiteren Funkzugangstechnologie
zusammenarbeitet, wird ein Funkzugangs-Planer benötigt. Der
Funkzugangs-Planer muss einen durch einen Takt oder Zähler gesteuerte
vordefinierte Betriebsintervalle und eine Timingstruktur aufweisen.
Aus diesen Gründen ist
die Annahme fair, dass wenn UMTS eng mit einem drahtlosen lokalen
Netz zusammenarbeitet, die Funkzugangs-Planungsperiode in etwa gleich einem Vielfachen
M von UMTS-TTIs wird.
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RadioAccessSchedulingPeriod
= M × UMTS_TTI (1)
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Ferner
wird der Start einer Funkzugangs-Planungsperiode an dem Beginn eines
TTI angenommen.
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In
drahtlosen lokalen Netzen (WLANs), wie beispielsweise gemäß dem IEEE
802.11 Protokoll müssen
Luftschnittstellenressourcen für
Sender oder für Übertragungsverbindungen
reserviert werden, um Kollisionen unterschiedlicher Übertragungen
auf demselben Kanal zu vermeiden. Da derartige Netze im Allgemeinen
aus mehreren unsynchronisierten Geräten bestehen, gibt es keinen
Takt, mit welchem dieser Reservierungsmechanismus synchronisiert ist,
und die Dauer der Reservierung kann von den momentanen Anforderungen
der Übertragung
abhängig
gemacht werden. Ohne Verlust an Allgemeinheit wird die IEEE 802.11
g Terminologie für
die Beschreibung der nachstehenden Erfindung verwendet.
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Die
Länge einer
Periode, während
welcher der Kanal in IEEE 802.11 g reserviert ist, kann jeden Wert
zwischen 0 und 32767 μs
annehmen. Zusätzlich folgt
an dem Ende jeder Kanalreservierung eine Leerlaufperiode. Diese
Periode wird als Inter-Frame Space (IFS – Zwischenrahmenabstand) bezeichnet und
kann abhängig
von dem Typ einer Koordination in dem WLAN Basic Service Set (BSS – Basisdienstesatz)
unterschiedliche Werte haben. Im Falle einer Distributed Coordination
Function (DCF – verteilten Koordinationsfunktion)
wird dieser Zwischenrahmen als DIFS (DCF-Inter-Frame Space) bezeichnet.
Für den
Fall einer zentralisierten Steuerung und somit den Fall einer Point
Coordination Function (PCF – Punktkoordinationsfunktion)
wird dieser Abstand als PIFS (PCF-Inter-Frame Space) bezeichnet.
Diese Zwischenrahmenabstände
besitzen unterschiedliche Werte, da die MAC diese Räume verwendet,
um implizit mehrere Prioritäten
für Nutzer
bereitzustellen. Unter Berücksichtigung,
dass die PCF-Steuerung für (nahezu)
realen Verkehr verwendet wird, ist somit für Verkehr höherer Priorität als der
von Datenpaketen der PIFS kleiner als der DIFS. Tatsächlich ist
der Wert des PIFS gleich 25 μs
und der Wert der DIFS gleich 34 μs.
Ferner ist ein weiter Typ von IFS definiert. Es ist der Extended
IFS (EIFS – erweiterter
Zwischenrahmenabstand). Es ist der Abstand, der zwischen dem Versuch
der Station ein ausgefallenes Paket noch einmal zu übertragen
und jeder vorhergehenden Rahmensequenz erforderlich ist. Da nochmals übertragene
Pakete von niedriger Priorität
als die neu übertragenen
sind, ist der Wert des EIFS höher
als der Wert des vorherigen IFS; er beträgt 43 μs.
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Da
die Nutzung der drahtlosen Datenübertragung
ständig
zunimmt, wird die Integration unterschiedlicher Funkzugangstechnologien
in heterogene Netze immer wichtiger. Beispielsweise könnte ein Fahrer
in einem Fahrzeug einen Zugang zu dem Internet aus einem Notebook-Computer über einen
Paket-orientierten Dienst eines zellularen Netzes wünschen.
Bei der Ankunft in dem Büro
sollte der IP-Verkehr nahtlos an ein WLAN übergeben werden, welches mit
dem Internet über
leitergebundene Verbindungen, wie z.B. Glasfasern, verbunden ist.
In einem Grenzbereich könnten
sogar wiederholte Übergaben zwischen
beiden Netzen stattfinden. Demzufolge besteht ein Bedarf nach einer
effizienten und nahtlosen Integration unterschiedlicher Funkzugangstechnologien
heterogene drahtlose Netze.
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Das
Dokument "MRA Architecture", Rolf Sigle (Alcatel),
IST-2002-507134-AN/WP2/D02, Sixth Framework Programme, Mobile and
Wireless Systems beyond 3G, published 17.02.2005 offenbart ein Mehrfach-Funkzugangssystem,
in welchem eine Mehrfach Radio Resource Management (MMRM – Merfach-Funkressourcenverwaltungs)
Funktion und eine Generic Link Layer (GLL – Allgemeine Verbindungsschicht)
implementiert sind, um effizient Übertragungen über physikalische
Schichten eines Mehrfach-Funkzugangs zu übertragen. Pakete können über unterschiedliche
Funkzugangstechnologien geplant werden. Ein Multiple-Radio Packet
Scheduler (Mehrfach-Funkpaketplaner) leitet PDUs entweder an eine
erste physikalische Schicht oder an eine zweite physikalische Schicht.
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Die
Verknüpfung
unterschiedlicher Funkzugangstechnologien war bereits Gegenstand
verschiedener Patentanmeldungen.
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US-2004-0185887-A1
beschreibt ein Multiple-Radio Unification Protocol (MUP- Mehrfachfunk-Vereinheitlichungsprotokoll).
In einem drahtlosen Knoten implementiert, koordiniert es die Verwendung
von mehreren Schnittstellenkarten für drahtlose Netze und stellt
eine virtuelle Schicht bereit, welche die mehreren physikalischen
Netzschnittstellen vor den höheren
Schichten des Netzprotokollstapels eines Knotens verbirgt.
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Das
Problem der Synchronisierung des Betriebs unterschiedlicher Funkzugangstechnologien
in Mehrfach-Modus-Drahtloskommunikationsgeräten und Infrastrukturknoten
ist in US-2004-0185899-A1 beschrieben. Genauer gesagt wird die Synchronisation
von Prozessoren in unterschiedlichen Funkzugangstechnologien (RATs)
diskutiert. Es wird ein Fall betrachtet, in welchem nur eines von
den zwei Systemen zu einem Zeitpunkt aktiv ist. Daher wird der Fall einer
engen Kopplung nicht angesprochen. Ferner schlägt US-2004-0185899-A1 einen Synchronisationsmechanismus
zwischen zwei Zeitgebern/Zählern durch
Austausch von Nachrichten und Unterbrechungssignalen vor. Es wäre wünschenswert,
diesen Austausch von Signalen zu vermeiden.
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Die
Idee der Nutzung unterschiedlicher RATs für die Übertragung nur eines Verkehrstroms
wird in US-2004-020385-A1 beschrieben. Die kombinierte Nutzung von
lizensierten und unlizensierten Frequenzbändern und entsprechender Systeme
wird diskutiert und Funktionen und Verfahren für die Auswahl der geeigneten
RAT während
der Übertragung werden
präsentiert.
Da sich jedoch dieses Dokument mit der Funkauswahl in längeren Zeitmaßstäben befasst,
befasst es sich nicht mit dem Falle einer engen Kopplung.
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Selbst
wenn sich in dem Stand der Technik beschriebene Lösungen mit
dem Zusammenwirken unterschiedlicher Funkzugangstechnologien befassen,
wird das Problem der Übertragungssynchronisation
oder Zeitanpassung in der physikalischen Schicht nicht angesprochen.
Beispielsweise können in
dem Falle einer engen Mehrfach-Funkkooperation bei jedem Sende-Zeitintervall
(TTI) für
einen Nutzer bestimmte Daten auf einem von den zwei Systemen geplant
werden. Die Auswahl kann auf der Basis von Funkparametern (z.B.
Belastung), Dienst-QoS-Parametern (z.B. Umlaufzeit) usw. wie in US-2004-0185887-A1 beschrieben
erfolgen. Für
die Realisierung der vorstehend erwähnten Funktionalität und weiterer
verwandter Funktionen wird ein Mehrfach-Funk-Vereinheitlichungsprotokoll benötigt. Dieses
Protokoll ist für
die Auswahl der RAT verantwortlich, auf welcher die Übertragung
erfolgt. Daher ist ein einen Funkzugangs-Planer aufweisender Mechanismus im MUP
enthalten. Zusätzlich
ist das MUP für
die automatische Wiederholungsanforderung (ARQ) für die Mehrfach-RAT
verantwortlich. Ein exemplarischer Protokollstapel in dem Falle
einer engen Kooperation zwischen einem zellularen RAN und einem
WLAN ist in 2 dargestellt.
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In
der engen Zusammenarbeit zwischen einem WLAN und dem RAN eines zellularen
Systems sieht die Übertragung
in der physikalischen Schicht wie in 3 dargestellt
aus. Die Daten werden auf einem von den zwei Systemen übertragen.
Der Funkzugangs-Planer arbeitet zu bestimmten Zeitintervallen, den
Funkzugangs-Planungsperioden.
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Das
Timing der einzelnen physikalischen Schichten ist unabhängig, wenn
keine Aktion für
deren Synchronisierung unternommen wird. In diesem Falle wird der
Betrieb des Mehrfach-RAT-Planers üblicherweise mit dem Betrieb
der physikalischen Schicht des RAN synchronisiert, wie es in 4 dargestellt
ist.
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6a stellt
ein Beispiel einer Übertragung in
der physikalischen Schicht dar, wenn ein RAN 602 und ein
WLAN 601 eng zusammenarbeiten. Das RAN nutzt Sende-Zeitintervalle
(TTI) fester Länge 603.
Zusätzlich
wird die Prozedur der Datenübertragung
in dem WLAN 601 gemäß dem IEEE
802.11 Standard präsentiert.
Die Datenübertragung
wird durch die Meldung Request to Send (RTS 604) gestartet.
Unter anderem enthält
diese Meldung ein Feld mit der Bezeichnung "Duration". In diesem Feld spezifiziert der Sender
die Zeit 605, für
welche er den Kanal reserviert. Diese Zeit ist gleich der Periode,
die für
die Datenübertragung
plus der Zeit für
die Bestätigung
erforderlich ist. Das Duration-Feld
kann einen Wert zwischen 0 und 32767 μs haben. Wenn der Duration-Wert
nicht an die TTI-Größe in dem
RAN angepasst ist, überschreitet
dann das Ende der Übertragung
in dem WLAN die Grenzwerte des RAN-TTI und somit ist das WLAN nicht
zur Planung in der Lage. Dieses Szenario ist in 5 dargestellt.
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In
einem derartigen Falle hat der Planer zwei Optionen: entweder Ressourcen
Nutzern in dem RAN zuzuordnen, oder zu warten bis die Übertragung
in dem WLAN endet und demzufolge auch das WLAN zur Planung frei
ist. Wenn die erste Option gewählt
wird, ordnet der Planer sehr wahrscheinlich Ressourcen gegen seine
Politik zu. Als ein Beispiel werde der Fall in 5 betrachtet,
dass in einem Moment t2 der Nutzer D Ressourcen
in WLAN zugeordnet wird, aber diese Ressourcen ihm nicht zugeteilt werden
können,
da das WLAN noch durch den Nutzer A belegt ist.
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Wenn
die zweite Option gewählt
wird, können
Zeitlücken 606 in
der Übertragung
auftreten, wie es in 6a dargestellt ist.
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Um
Zeitlücken
in der Übertragung
auf der physikalischen Schicht zu vermeiden und den Betrieb eines
Mehrfach-RAT-Planers zu ermöglichen, müssen die
zwei unterschiedlichen physikalischen Schichten zeitlich angepasst
werden. Demzufolge besteht ein erheblicher Bedarf für einen
Mechanismus in dem MAC Protocol des WLAN, der diese Zeitanpassung
oder Synchronisation bereitstellt.
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Wie
vorstehend erläutert,
besteht ein Bedarf für
eine Zeitanpassung der physikalischen Schichten eines zellularen
RAN und eines WLAN im Falle ihrer engen Kopplung.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß dem Grundprinzip
der vorliegenden Erfindung endet die (den IFS beinhaltende) Kanalreservierungsperiode
während
welcher ein Kanal des W LAN für
einen einzelnen Nutzer reserviert ist, in den Fällen einer engen Kopplung zwischen
einem WLAN und einem RAN mit dem Ablauf einer RAN TTI Periode. Um
den WLAN Kanal für
die nächste
Funkzugangs-Planungsperiode zugänglich
zu machen, welche mit dem Beginn eines TTI startet, sollte die Dauer
einer WLAN Kanalreservierungsperiode die nachstehende Regel erfüllen: tn +
Dauer + EIFS = n × RAAL_TTI (2)wobei tn der Moment des WLAN-Sendestarts ist, n eine
beliebige ganze Zahl und RAN_TTI die TTI-Länge im RAN ist.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Synchronisieren eines
drahtlosen lokalen Netzes, in dem ein Medium für einen bestimmten Dienst oder
Nutzer in Funkkanal-Reservierungsperioden veränderlicher Dauer reserviert
wird, mit einem Funkzugangsnetz, das Daten in Sende-Zeitintervallen
vordefinierter Dauer sendet, in einem heterogenen mobilen Netz zum
Zweck der Interoperabilität
die folgenden Schritte auf: Senden von Informationen an eine Protokollausführ-Einheit des
Funkzugangsnetzes zu einer Protokollausführ-Einheit des drahtlosen lokalen
Netzes über
eine Dauer und eine Zeitanpassung der Sende-Zeitintervalle; Definieren
der veränderlichen
Dauer einer Funkkanal-Reservierungsperiode, so, dass sie um einen
vordefinierten Zeitraum vor dem Ende eines Sende-Zeitintervalls
endet; und Reservieren des Mediums des drahtlosen lokalen Netzes
für den
Dienst bzw. Nutzer während
der Funkkanal-Reservierungsperiode.
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Dieses
Verfahren stellt den Vorteil einer nahtlosen Übergabe zwischen den Funkzugangstechnologien
ohne teuere zusätzliche
Hardwareerfordernisse bereit.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist ein computerlesbares Speichermedium
darauf gespeicherte Befehle auf, die, wenn sie auf einem Prozessor
eines Zugangspunktes eines drahtlosen Kommunikationsnetzes oder
auf einem Prozessor einer Mobilstation ausgeführt werden, den Zugangspunkt
oder die Mobilstation veranlassen, das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung durchzuführen.
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Dieses
stellt den Vorteil einer wirtschaftlichen und flexiblen Anwendung
der Erfindung bereit. Beispielsweise kann bestehende Hardware mittels Softwareaktualisierung
aufgewertet werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist ein Zugangspunkt eines heterogenen
Drahtlos-Kommunikationsnetzes auf: eine Kommunikationseinrichtung
eines drahtlosen lokalen Netzes, die so eingerichtet ist, dass sie
Verbindung zu einer Mobilstation über ein drahtloses lokales
Netz bereitstellt, das so eingerichtet ist, dass es ein Medium für einen
bestimmten Dienst oder Nutzer in Funkkanal-Reservierungsperioden
veränderlicher Dauer
reserviert; eine Funkzugangsnetz-Netzschnittstelle,
die so eingerichtet ist, dass sie Verbindung zu der Mobilstation über ein
Funkzugangsnetz bereitstellt; wobei das Funkzugangsnetz Daten in
Sende-Zeitintervallen
vordefinierter Dauer sendet; eine Informationsübertragungseinrichtung, die
so konfiguriert ist, dass sie von dem Funkzugangsnetz Information über eine
Dauer und eine Zeitanpassung der Sende-Zeitintervalle empfängt; und
eine Synchronisiereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie
die Kommunikationseinrichtung des drahtlosen lokalen Netzes so steuert,
dass die variable Dauer einer Funkkanal-Reservierungsperiode um
einen vordefinierten Zeitraum vor dem Ende eines Sende-Zeitintervalls
endet.
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Ein
Zugangspunkt gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt eine optimale Integration unterschiedlicher
Funkzugangstechnologien in ein heterogenes Netz bereit. Auf diese
Weise wird eine optimale Downlink-Verbindung zu einem Mobiltelefon
unter sich ändernden
Bedingungen der Übertragungsverbindungen
bereitgestellt.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist eine Mobilstation für ein heterogenes
Drahtlos-Kommunikationsnetz auf: eine Kommunikationseinrichtung
eines drahtlosen lokalen Netzes, die so eingerichtet ist, dass sie
Verbindung zu einem heterogenen Drahtlos-Kommunikationsnetz über ein
drahtloses lokales Netz bereitstellt, das so eingerichtet ist, dass
es ein Medium für
einen bestimmten Dienst oder Nutzer in Funkkanal-Reservierungsperioden
veränderlicher
Dauer reserviert; eine Funkzugangsnetz-Netzverbindungseinrichtung, die
so eingerichtet ist, dass sie Verbindung zu dem heterogenen drahtlosen
Kommunikationsnetz über ein
Funkzugangsnetz bereitstellt; wobei das Funkzugangsnetz Daten in
Sende-Zeitintervallen vordefinierter Dauer sendet; eine Informationsübertragungseinrichtung,
die so konfiguriert ist, dass sie von der Funkzugangsnetz-Verbindungseinrichtung
Information über
eine Dauer und eine Zeitanpassung der Sende-Zeitintervalle überträgt; und
eine Synchronisiereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie
die Kommunikationseinrichtung des drahtlosen lokalen Netzes so steuert,
dass die variable Dauer einer Funkkanal-Reservierungsperiode um
einen vordefinierten Zeitraum vor dem Ende eines Sende-Zeitintervalls
endet.
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Die
Mobilstation gemäß dieser
Erfindung stellt eine optimale Uplink-Verbindung unter sich ändernden
Bedingungen der Übertragungsverbindungen
bereit.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen sind in die Beschreibung für den Zweck der Erläuterung
der Erfindung einbezogen und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen
sind nicht als Einschränkung
der Erfindung nur auf die dargestellten und beschriebenen Beispiele,
wie die Erfindung ausgeführt
und genutzt werden kann, zu betrachten. Weitere Merkmale und Vorteile
werden aus der nachstehenden und spezifischeren Beschreibung der
Erfindung gemäß Darstellung
in den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
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1 den
Betrieb eines Infrastrukturknotens darstellt, der sowohl zellulares
RAN als auch WLAN unterstützt;
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2 den
Protokollstapel eines Infrastrukturknotens darstellt, der sowohl
zellulares RAN als auch WLAN unterstützt;
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3 die Übertragung
der physikalischen Schicht über
der Zeit in dem Falle einer engen Kopplung zwischen RAN WLAN darstellt;
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4 das
Timing von RAN, WLAN und dem Mehrfach-RAT-Planer im Falle keiner
Anpassung zwischen RAN und WLAN darstellt;
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5 einen
Fall darstellt, in welchem der Mehrfach-RAT-Planer keine Ressourcen
dem geplanten Nutzer in dem WLAN zuweisen kann, da dieses noch durch
den Nutzer A belegt ist;
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6a die
Ausbildung von Übertragungslücken in
der Übertragung
auf der physikalischen Schicht darstellt, wenn das RAN und das WLAN
eng ohne Synchronisation gekoppelt sind;
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6b darstellt,
wie Übertragungslücken vermieden
werden können;
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7 ein
Beispiel darstellt, in welchem die Dauer-Regel auf einen Teil der
WLAN Kanalreservierungsperioden angewendet wird;
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8 den
Protokollstapel in IEEE 802.11 Systemen zusammen mit Verwaltungseinheiten
von MAC und physikalischen Schichten und der Stationsverwaltungseinheit
darstellt;
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9 das
Medienunabhängige Übergabe (MIH)
Bezugsmodell gemäß IEEE 802.21
darstellt;
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10 das
Ereignisablaufmodell gemäß IEC 811.21
darstellt;
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11 ein
Flussdiagramm für
den Startvorgang und die Rekonfiguration des AP (Zugangspunktes)
und für
die Änderung
der RAN TTI Größe darstellt;
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12 ein
Flussdiagramm für
den Fall einer Ereignismeldung in einem MIH-fähigen AP darstellt;
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13 ein
Flussdiagramm für
die Zeitanpassungsprozedur darstellt;
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14 eine
Beispielstruktur eines Zugangspunktes darstellt;
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15 eine
Beispielstruktur einer Mobilstation darstellt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
veranschaulichenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben, in welchen gleiche Elemente und Strukturen mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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1 stellt
den Betrieb eines Infrastrukturknoten dar, der sowohl zellulares
RAN als auch WLAN unterstützt.
IP-Pakete 102 für
einen bestimmten Nutzer können
unter Verwendung unterschiedlicher Funkzugangstechnologien übertragen
werden. Wenigstens zwei Funkzugangstechnologien sind verfügbar, wobei
eine eine WLAN-Technologie und die andere ein Funkzugangsnetz mit
vorbestimmten Sende-Zeitintervallen ist. Die Dauer der Sende-Zeitintervalle
wird innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens als konstant betrachtet,
obwohl deren Dauer zwischen Werten, die in einem Satz vorgegebener Werte
enthalten sind, von Zeit zu Zeit umgeschaltet werden kann. Im Falle
eines derartigen Wechsels der TTI Dauer müsste das hierin nachstehend
beschriebene Verfahren mit einem neuen TTI Wert reinitialisiert
werden.
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Das
WLAN ist in 1 durch seine MAC Protokollschicht 104 und
die physikalische Schicht 105 repräsentiert. Das RAN weist eine
MAC Schicht 106 und eine physikalische Schicht 107 auf.
Weitere Protokollschichten können
und werden im Allgemeinen auch existieren, aber hier sind nur die
mit der Paketübertragung
befassten Einheiten dargestellt. Die zwei RATs sind eng gekoppelt;
somit sind ihre Funkressourcen streng verwaltet. Zusätzlich sind
einige andere Verbindungssteuerfunktionen der zwei Systeme implementiert.
Diese Funktionen sind unter anderem in dem Mehrfach-Funk-Vereinheitlichungsprotokoll 103 enthalten,
welches die enge Kopplung der unterschiedlichen RATs ermöglicht.
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Die
enge Kopplung ermöglicht
einem Nutzer, auf beide RATs während
einer Sitzung zuzugreifen. Zu einem gegebenen Zeitpunkt wählt der
Nutzer eine von den zwei verfügbaren
RATs. Demzufolge kann die Übertragung
alternativ auf unterschiedlichen physikalischen Schichten ausgeführt werden.
Eine derartige Übertragung
ist ausführbar,
wenn ein Puffer vorhanden ist, welcher MAC Protocol Data Units (PDUs – Protokolldateneinheiten)
unterschiedlicher Größen bereitstellt.
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Die
Auswahl der RAT, mittels welcher die Übertragung durchgeführt wird,
erfolgt auf der MUP-Ebene. In dieser Schicht existiert ein RAT Planer 101.
Er empfängt
Messberichte aus darunter liegenden physikalischen und MAC-Schichten
und er führt
die RAT-Planung
auf der Basis von Funk- oder anderen Netzparametern aus.
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Der
Planer 101 arbeitet periodisch zu bestimmten Zeitpunkten,
welche durch die so genannten Funkzugangs-Planungsperioden getrennt
sind. Die Übertragung
auf den physikalischen Schichten des RAN und des WLAN erfordert,
dass die Zeit zu den Intervallen des Betriebs des Funkzugangs-Planers 101 angepasst
wird. In UMTS gibt es einen Mechanismus einer Zeitsynchronisation;
er kann zeitlich dem Timing der Funkzugangs-Planung angepasst werden. In IEEE 802.11
g existiert ein derartiger Mechanismus einer Timingsynchronisation
nicht und muss daher hier durch ergänzende Spezifikationen in Fällen eingefügt werden,
in welchen IEEE 802.11 g eng mit UMTS gekoppelt wird.
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2 stellt
einen Protokollstapel eines Infrastrukturknotens oder eines mobilen
Endgerätes
dar, die sowohl ein zellulares RAN als auch WLAN unterstützen. Die
zwei Funkzugangstechnologien sind eng mit Hilfe des Mehrfach-Funk-Vereinheitlichungsprotokolls 103 verbunden. Über den
physikalischen und MAC-Schichten der zwei RATs befindet sich das MUP 103,
welches für
die Verbindungssteuerung der darunter liegenden Systeme verantwortlich
ist. Zusätzlich
verbirgt es die Heterogenität
der darunter liegenden RATs gegenüber der IP-Schicht 201,
indem es eine vereinheitlichte Schnittstelle dazu bereitstellt. Das
Verfahren gemäß der Erfindung
kann sowohl für Downlink
als auch Uplink verwendet werden. Im Falle von Downlink wird das
Verfahren in einem Zugangspunkt des Netzes ausgeführt, und
im Falle von Uplink wird das Verfahren in dem mobilen Endgerät ausgeführt, während die
Planung in den meisten Fällen
auf der Seite des Netzes sowohl für Downlink als auch Uplink
ausgeführt
wird.
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3 stellt
die Übertragung
der physikalischen Schicht über
der Zeit im Falle einer engen Kopplung zwischen RAN und WLAN dar.
Man kann sehen, dass der Funkzugangs-Planer periodisch in bestimmten Zeiteinheiten 302,
getrennt durch RAT Planungsperioden 301 arbeitet. Zusätzlich werden MAC
PDUs #1 bis #6 unterschiedlicher Größen berücksichtigt. In den meisten
Fällen
wird der Planer mit den RAN synchronisiert, so dass die RAT Planungsperioden
ganzzahlige Vielfache von Sende-Zeitintervallen sind.
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4 stellt
das Timing des RAN, des WLAN und des Mehrfach-RAT-Planers in dem
Falle dar, dass keine Anpassung zwischen RAN und WLAN vorliegt.
Ein Takt 401 steuert das Timing des RAN und Protokollaufgaben
werden periodisch wiederholt. In dem WLAN gibt es kein ähnliches
Timing und somit ist das Timing beider Funkzugangstechnologien nicht
koordiniert. Der Mehrfach-RAT-Planer 103 arbeitet ebenfalls
bei periodischen Zeitintervallen und dessen Betrieb ist mit dem
RAN Timing synchronisiert.
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5 stellt
einen Fall dar, in welchem der Mehrfach-RAT-Planer keine Ressourcen
dem geplanten Nutzer in dem WLAN zuweisen kann, da dieses noch durch
den Nutzer A belegt ist. Im Falle einer Datenübertragung über das WLAN erfolgt die Datenübertragung
gemäß der in 6 beschriebenen Prozedur.
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6a stellt
die Ausbildung von Übertragungslücken 606 bei
der Übertragung
in der physikalischen Schicht für
den Fall einer engen Kopplung zwischen RAN und WLAN ohne Synchronisation
der zwei RATs dar. In derartigen Situationen, in welchen der Mehrfach-RAT-Planer
einen Nutzer in dem WLAN keine Ressourcen zuteilen kann, weil es
noch belegt ist, sind bei Fehlen einer Zeitanpassung zwischen dem
RAN und dem WLAN sehr wahrscheinlich. Eine RTS-Meldung 604 wird
von dem Sender an den Empfänger
gesendet. Darin spezifiziert der Sender die Zeitperiode 605 in μs, während er
den gemeinsamen Kanal reserviert. Das Feld, das diese Reservierungsperiode
spezifiziert, wird in dem IEEE 802.11 g Protokoll als "Duration" (Dauer) bezeichnet. Nach
dem Empfang dieser Meldung aktualisieren alle Stationen in demselben
BSS ihren Network Allocation Vector (NAV – Netzzuordnungsvektor)) und unterlassen
einen Zugriff auf den Kanal während
der Reservierungsperiode 605. Die CTS-Meldung 608 enthält ebenfalls
einen Dauerwert, welcher aus der ursprünglichen Dauer in einer Weise
berechnet wird, dass beide Dauern zu demselben Zeitpunkt enden. Wenn
der Wert für
die Dauer nicht korrekt gewählt wird,
kann eine Zeitlücke 606 in
der Übertragung
der physikalischen Schicht auftreten. Dieses erfolgt, wenn die Belegung
des Kanals in dem WLAN nach dem Moment des Betriebs 607 des
Funkzugangs-Planers oder aus irgendeinem Grund, z.B. wegen Funkkanalzuständen die Übertragung
in dem WLAN nicht fortgesetzt werden kann. In diesem Falle können keinerlei
Daten für
den entsprechenden Nutzer oder Dienst während de Übertragungslücke 606 übertragen
werden, da die Zeit für
die Planung von Daten auf dem RAN vermisst wird, und der WLAN Kanal
aufgrund dieser speziellen Zustände
nicht nutzbar ist.
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Diese
Situation kann vermieden werden, indem die Dauer der WLAN-Funkkanal-Reservierungsperiode
gemäß Darstellung
in 6b angepasst wird. Die Dauer 605 wird
so berechnet, dass sie vor dem Beginn des Zwischenrahmenabstandes 609 endet.
Mit anderen Worten, die Dauer der Funkkanal-Reservierungsperiode
endet aufgrund der vordefinierten Zeitperiode IFS vor dem Ende des RAN-Übertragungsintervalls.
In dem Falle einer Planerentscheidung, Daten auf dem RAN von diesem Zeitpunkt
an zu übertragen,
kann diese Datenübertragung
mit dem Beginn des nächsten
TTI beginnen. Daher wird die Datenübertragung nahtlos aus dem WLAN
an das RAN übergeben.
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In 6 sind die zeitlichen Beziehungen zwischen "RTS", "CTS" und "ACK" und dem Zwischenrahmenabstand
auf der einen Seite und der Datenübertragung auf der anderen
Seite zum Zwecke der Verdeutlichung übertrieben. In der Realität steht
der größte Teil
der Übertragungszeit
für die
Datenübertragung
zur Verfügung.
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7 stellt
ein Beispiel dar, in welchem die Dauer-Regel auf einen Teil der
WLAN Kanal-Reservierungsperioden angewendet wird. Die Regel (2) wird
für Übertragungen
in dem WLAN angewendet, welche in Momenten nahe an dem Ende einer
Funkzugangs-Planungsperiode
auftreten. In dem hierin dargestellten Veranschaulichungsbeispiel
ist das Mehrfach-RAT-Planungsintervall 302 das Doppelte der
UMTS TTI Größe. Der
Planer 101 entscheidet bei jedem Mehrfach-RAT-Planungsintervall,
welchen Nutzern welche RAT für
welche Zeitperiode (bis zu dem nächsten
Mehrfach-RAT-Intervall) zugeteilt wird. Beispielsweise entscheidet
im Moment t4 der Planer den Nutzern B und
D Ressourcen zu IEEE 802.11 g zu erteilen, und Nutzern C und A zu
UMTS. Da die Übertragung
des Nutzers B über
IEEE 802.11 g weit vor der nächsten
Mehrfach-RAT-Planungsgrenze endet, wird die Zeitanpassungsregel
nicht angewendet. Für
die Übertragung
des Nutzers D über
IEEE 802.11 g wird jedoch die Zeitanpassungsregel befolgt, da das
Ende dieser Übertragung
zu nahe an dem Mehrfach-RAT-Planungszeitpunkt liegt.
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Um
die "Nähe" der Übertragung
zu dem Planungszeitpunkt 703 zu ermitteln, kann ein Zeitabstandsgrenzwert
e 704 definiert werden. Für jede Funkkanal-Reservierungsperiode 702 wird
eine erste geschätzte
Dauer abhängig
von den Regeln der WLAN-Spezifikation
berechnet. Eine Übertragung wird
dann als nahe an dem Planungszeitpunkt 703 liegend betrachtet,
wenn sie mit der geschätzten Dauer
innerhalb eines Zeit fensters 701 von ±e um den Planungszeitpunkt 703 endet,
welcher das Ende und der Beginn der entsprechenden Mehrfach-RAT-Planungsintervalle 302 ist.
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Dieses
impliziert, dass Information über
das Timing in dem RAN für
das MAC Protokoll des WLAN verfügbar
ist. Es erfordert einen Informationsfluss aus dem RAN-Takt zu dem
MAC Protokoll des WLAN, welcher durch die Übertragung entsprechender Meldungen
erreicht werden kann. Dieses bedeutet nicht, dass ein Takt/Timer
in dem WLAN mit seinem Gegenstück
in dem RAN synchronisiert werden sollte. Der Lösungsweg hierin besteht in
der Vermeidung dieses Synchronisationsmechanismus, indem einfach
eine Information über
das RAN TTI und über den
RAN-Takt/Zähler
an IEEE 802.11 g gesendet wird. Diese Information wird bei jeder Änderung
entweder der RAN TTI Größe oder
des RAN Taktes gesendet.
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Das
MAC Protokoll muss sich des Umstands bewusst sein, dass es eng mit
dem RAN gekoppelt wird, da es darüber informiert wird. Diese
Meldung kann in der Form eines Primitivs an die MAC Layer Management
Entity (MLME – MAC
Schichtverwaltungseinheit) kommen.
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8 stellt
als ein Beispiel den Protokollstapel in IEEE 802.11 Systemen zusammen
mit den Verwaltungseinheiten die MAC 104 und physikalischen Schichten 105 und
der Stationsverwaltungseinheit 801 dar. In weiteren WLAN
Protokollen existieren Äquivalente
zu den beschriebenen Einheiten. Zwischen die MAC Verwaltungseinheit
(MLME) 802, welche Teil der MAC Schicht 104 ist,
und der Station Management Entity 801 (SME – Stationsverwaltungseinheit)
befindet sich ein SAP 803, über welchen Primitivs ausgetauscht
werden. Eines von diesen Primitivs ist die MLME-Start.request (MLME
Startanforderung). Sie wird von der MLME Einheit 802 an
die MAC Einheit 104 gesendet, um den Beginn eines BSS (Basic
Service Set) anzufordern. Somit kann sie verwendet werden, um den
Betrieb einer MAC Einheit in einem AP zu initiieren. Ein als "Cooperation with
Other RA" (Zusammenarbeit
mit andern RA) bezeichnetes Feld mit einer Größe gleich einem Bit (mit Werten
0 oder 1) kann diesem Primitiv hinzugefügt werden. Wenn der Wert dieses
Feldes gleich 1 ist, wird ein neu vorgeschlagenes Primitiv MLME-TIME_ALIGN.request
(MLME-Zeitanpassungsanforderung von der MLME-Einheit 802 an
die MAC Einheit 104 gesendet. Es enthält mit "Other RAT Types" (Andere RAT Typen), "Other RAT TTI Sizes" (Andere RAT TTI
Größen) und "Other RAT Timing
Informa tion" (Andere
RAT Timinginformation) bezeichnete Felder. Das Feld "Other RAT Types" enthält den Typ
des RATs, mit welchem eine Zusammenarbeit ausgeführt wird. Das Feld "Other RAT TTI Sizes" enthält die TTI
Größen (in
ms) in den anderen RAs, z.B. UMTS. Das Feld "Other RAT Timing Information" enthält Information über einen
Startzeitpunkt eines TTI.
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Eine
derartige Zeitanpassung ist für
jeden Fall in einer Mehrfach-Funkzusammenarbeit im Uplink erforderlich.
Somit könnte
im Falle von Uplink das zusätzliche
Feld mit "Cooperation
with Other RA" bezeichnet
werden.
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Derzeit
liegt die SME außerhalb
des Bereichs der 802.11 Spezifikationen. Somit wird die SME durch
jede Firma individuell implementiert, entweder als eine Treibersoftware
oder als eine API. Im Falle einer engen Kopplung kann die SME mit
der Einheit kommunizieren, welche die gemeinsame Verwaltung von
Funkressourcen ausführt.
Somit wird diese Information an die SME in diesem Falle durch die
Einheit geliefert, welche gemeinsam die Funkressourcen verwaltet.
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Das
IEEE 802.21 Protokoll ist für
die Implementation des erfindungsgemäßen Verfahrens günstig. 9 stellt
das medienunabhängige Übergabe-(MIH)-Bezugsmodell
gemäß IEEE 802.21
dar. Sie stellt auch den SAP 901 zwischen der MIH-Schicht 902 und
MAC 104 dar, über
welchen das nachstehend vorgeschlagene Primitiv übertragen wird. Im Falle eines
IEEE 802.21 fähigen
AP empfängt
letzterer Information über
die Verbindungsqualität
der Mobilstationen (STA) innerhalb ihres Basisstationssubsystems
(BSS). Änderungen
in der Verbindung einer bestimmten SCA werden der MIH-Schicht der
STA über
MIH_PHY_SAP mitgeteilt. Die MIH-Schicht 902 kommuniziert
mit der MLME Einheit 802 (9). Die MLME
Einheit der STA überträgt Information über unterschiedliche
Ereignisse an ihre Gegeneinheit in der AP, wie man in 10 sehen
kann. Eines von den Ereignissen, das an die MIH Schicht mitgeteilt
werden kann, ist die Verschlechterung der Verbindungsqualität. Eine Änderung
in der Verbindungsqualität
wird der MIH Schicht mit Hilfe des Primitivs MLME-EVENT.confirm
mitgeteilt. In diesem Falle ist das Feld Ereignis-ID des Primitivs "Link_Going-Down" während die
zusätzlichen
Felder (unter anderem) die MAC Adresse der STA, "MAC Address" und das Zeitintervall, nach welchem
das Beenden der Verbindung erwartet wird, "TimeInterval" enthalten. Nach dem Empfang dieser
Meldung auf AP Seite kann die MIH Schicht ein neu definiertes Primitiv
mit der Bezeichnung "MIH_MAC_TimeAlign-request" (MIH_MAC_Zeitanpassungsanforderung)
senden, um der MAC (IEEE 802.11) anzuzeigen, dass die Zeitanpassungsregel
angewendet werden sollte. Das vorgeschlagene Primitiv enthält drei
Felder:
- – Activate,
- – STA_MAC_Adress,
- – Time_Interval.
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Das
Feld "Activate" besteht aus einem
einzigen Bit. Es zeigt an, ob die Zeitanpassungsregel zu aktivieren
oder zu deaktivieren ist. Das Feld "STA_MAC_Adress" enthält die MAC Adresse der STA,
welche dieses Ereignis dem AP meldete. Das Feld "Time_Interval" zeigt das Zeitintervall bis zu dem Moment
an, an welchem die Verbindung für
diese spezifische STA erwartungsgemäß endet (da dieser Moment in
dem entsprechenden Feld "Time_Interval" des Primitivs "MLME-EVENT.confirm" angezeigt wird).
Nach dem Empfang dieses Primitivs wendet die MAC diese Zeitanpassungsregel
für Zuweisungen
an, die sich nahe an der durch das Feld "Time_Interval" spezifizierten Zeitgrenze befinden
für die
STA mit der Adresse an, die durch das Feld "STA_MAC_Adress" spezifiziert wird.
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Das
vorgeschlagene Primitiv kann auch für den Fall angewendet werden,
dass die Verbindung nicht endgültig
endet, wie es vorstehend vorhergesagt wurde. In diesem Falle unterrichtet
die STA den AP. Die MIH Einheit des AP empfängt diese Meldung mit Hilfe
des Primitivs "MLME-EVENT.confirm". Das Feld Event
ID des Primitivs ist "Link
Event Roll Back". Nach
dem Empfang dieses Primitivs mit dieser Event ID kann die MIH Einheit
die darunter liegende MAC informieren, dass die erwartete Verschlechterung
der Verbindung nicht endgültig
stattfindet. Daher kann die MIH das Primitiv "MIH_MAC_TimeAlign.request" mit dem Feld Activate
gleich 0 in diesem Falle senden. Das Primitivfeld "STA_MAC_Adress" enthält die MAC
Adresse der STA, für
welche die Zeitanpassung nicht aktiviert werden sollte, und das
Feld "TimeInterval" ist in diesem Falle
leer (oder gleich 0).
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11 stellt
ein Flussdiagramm für
den Start oder die neue Konfiguration des AP und für einen Wechsel
der RAN TTI Größe dar.
Im Schritt S1101 wird der Prozess entweder durch den Start des Systems
oder durch einen Neukonfigurationsbefehl gestartet. Demzufolge startet
die Stationsverwaltungseinheit den Betrieb im Schritt S1102. Der
Schritt S1103 prüft,
ob eine Synchronisation mit anderen Funkzugangstechnologien durch
die SME angefordert wird. Wenn das entsprechende Flag in dem Primitiv "MLME-START.request" 0 ist, endet die
Prozedur im Schritt S1104 ohne Änderung
des Definitionsverfahrens für
die Dauer der Kanalreservierungsperiode. Wenn das Flag auf 1 steht,
wird ein weiteres als "MLME-TIME_ALIGN.request" bezeichnetes Primitiv durch
die MLME aus der SME im Schritt S1105 empfangen. Die MLME ändert das
Definitionsverfahren für
die Dauer der Kanalreservierungsperiode in Abhängigkeit von der Gleichung
(2), indem die MAC Schicht dementsprechend im Schritt S1106 gesteuert wird.
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12 stellt
ein Flussdiagramm für
den Fall einer Ereignismeldung in einem MIH-fähigen
AP (IEEE 802.21) dar. Im Schritt S1201 empfängt die MIH Einheit ein Primitiv "MLME_EVENT.confirm" aus der MLME, welche
im Schritt S1201 auf ihren Inhalt überprüft wird. Wenn das Feld "Event ID" gleich "Link Going Down" ist, ist eine Übergabe
zwischen den unterschiedlichen Funkzugangstechnologien zu erwarten.
Demzufolge sendet die MIH Einheit im Schritt S1203 ein Primitiv "MIH_MAC_TimeAlign.request" an die MLME mit
auf 1 gesetzten Bit "Activate", was eine Änderung
in dem Definitionsverfahren für
die Dauer der Kanalreservierungsperiode gemäß der Gleichung (2) im Schritt
S1204 bewirkt. Gemäß nochmaliger
Bezugnahme auf den Schritt S1202 wird, wenn das Feld "Event ID" sich von "Link Going Down" unterscheidet, anschließend in
S1205 geprüft,
ob dieses Feld gleich "Link
Event Rollback" ist.
In diesem Falle ist eine Übergabe
nicht mehr erforderlich, und die Synchronisation wird durch Senden
eines Primitivs "MIH_MAC_TimeAlign.request" an die MLME mit
dem auf 0 gesetzten Bit "Activate" deaktiviert. Danach
bleibt die Synchronisation deaktiviert bis eine neue Meldung "Link Going Down" empfangen wird.
Wenn sich im Schritt S1205 das Feld "Event-ID" von "Link Event Rollback" unterscheidet, geht die Prozedur zu
dem S1207, um das Verfahren zur Definition der Dauer der Kanalreservierungsperiode
unverändert
zu lassen.
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13 stellt
ein Flussdiagramm für
die Zeitanpassungsprozedur dar. Im Schritt S1300 wird ein Zeitabstandsgrenzwert
e definiert. Dieses kann erfolgen, indem einfach eine Konstante
aus einem Speicherplatz ausgelesen wird, oder durch eine Berechnung
in Abhängigkeit
von anderen Parametern wie z.B. der Länge der Mehrfach-RAT-Planungsperiode oder
den Typen der beteiligten Funkzugangstechnologien. Danach wird, wenn
die MLME eine Meldung im Schritt S1301 empfängt, die einen Wechsel in der Definition
der Funkkanal-Reservierungs-Periodendauer anzeigt, so dass eine
Synchronisation mit einem RAN einer anderen Funkzugangstechnologie erzielt
werden sollte, zuerst eine geschätzte
Dauer der nächsten
Funkkanal-Reservierungsperiode im Schritt S1302 unter Verwendung
der Definition gemäß dem WLAN
Standard berechnet. Im Schritt S1303 wird geprüft, ob die nächste Funkkanal-Reservierungsperiode
mit der geschätzten
Dauer innerhalb eines Zeitfensters von ±e um den nächsten Mehrfach-Funkzugangstechnologie-Planungszeitpunkt
enden würde.
Dieser Zeitpunkt ist identisch mit dem Beginn der nächsten Mehrfach-RAT-Planungsperiode.
Der Wert e bezeichnet einen Zeitabstandsgrenzwert um diesen Planungszeitpunkt.
Wenn im Schritt S1303 ermittelt wird, dass die nächste Funkkanal-Reservierungsperiode
mit der geschätzten Dauer
innerhalb des Zeitfensters von ±e um den nächsten Mehrfach-Funkzugangstechnologie-Planungszeitpunkt
enden würde,
wird die Dauer im S1304 gemäß vorstehender
Beschreibung in Verbindung mit der Gleichung (2) neu berechnet.
Wenn das geschätzte
Ende der nächsten
Funkkanal-Reservierungsperiode als außerhalb des Zeitfensters befindlich
gesetzt wird, wird die geschätzte
Dauer unverändert
im Schritt S1305 angewendet. Im Falle von IEEE 802.11 g wird der
Dauerwert in das Feld "Duration" der Request to Send
(RTS) Meldung eingefügt.
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Um
in der Lage zu sein, die Timinginformation zu interpretieren, welche
die Startzeit eines RAN TTI anzeigt, hat die das WLAN Protokoll
ausführenden
Einheit (AP), auch Information über
die Zeitskala des RAN.
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Zu
diesem Zweck überträgt UMTS/HSDPA (oder
jedes synchronisierte RAN) seine momentane Zeit an die IEEE 802.11
(oder irgendeine Art von WLAN) Protokoll ausführende Einheit. Wenn sich RAN
und WLAN zusammen in derselben physikalischen Komponente befinden,
kann die Verzögerung einer Übertragung
dieser Information von dem RAN Protokollstapel zu dem WLAN Protokoll
konstant und ein bekannter Wert sein.
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In
dem Falle, dass die zwei RATs sich nicht an einem Ort befinden,
kann die Verbindung zwischen diesen einen konstanten Verzögerungswert haben,
beispielsweise können
SONETs (synchronisierte optische Netze) konstante Verzögerungswerte zwischen
zwei Punkten bieten. Im Falle einer konstanten Verzögerung kann
der UMTS Knoten B an den AP die Information übertragen, dass das TTI (oder
das Mehrfach RAT Planungsin tervall) sich ändert und beginnt in einem
Moment "t_now + time_hysteresis", wobei der Wert "time_hysteresis" länger als
die konstante Verzögerung
der Übertragung
zwischen dem UMTS Knoten und dem AP ist.
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Es
wird in beiden Fällen
angenommen, dass der konstante Verzögerungswert für beide
Einheiten im Voraus bekannt ist.
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Alternativ
kann der AP die Zeitinformation aus der Funkschnittstelle des RAN
erhalten. Zu diesem Zwecke kann sie eine Synchronisations- und/oder
Rundsendekanäle
des RAN empfangende Einheit enthalten, in welchen Information über den Systemtakt
enthalten ist.
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Eine
weitere Alternative erhält
Information über
das RAN Timing in Bezug auf die WLAN Zeitskala über eine Mobilstation. Diese
Mobilstation kann jede beliebige mobile Station in Kommunikation
mit dem AP sein, oder es kann die spezielle mobile Station sein,
für welche
die Daten in den fraglichen Reservierungsperioden übertragen
werden. Die Mobilstation kann an den AP Information über das
TTI Timing liefern, das aus ihrem RAN Protokollstapel erhalten wurde,
oder es kann einfach Information über die RAN Systemzeit in Fällen liefern,
in welchen die TTI Timing Information über ein verdrahtetes Netz übertragen
wird.
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14 stellt
ein Beispiel für
eine Struktur eines Zugangspunktes 1400 dar, in welchem
das beschriebene Verfahren angewendet werden kann. Der Zugangspunkt
weist eine zentrale Verarbeitungseinheit 1401 auf, welche
die Funktionen der anderen Komponenten steuert. Der Zugangspunkt
weist ferner eine WLAN Kommunikationseinrichtung 1402 auf,
welche dafür
eingerichtet ist, eine Verbindung zu einer Mobilstation über ein
drahtloses lokales Netz aufzubauen. Während der Funkfrequenz- und
Zwischenfrequenzabschnitt 1410 in anderen Einheiten angeordnet
sein könnte,
weist die in dem Zugangspunkt 1400 enthaltene WLAN Kommunikationseinrichtung 1402 wenigstens
eine Protokollausführungseinrichtung 1403 auf.
Der Zugangspunkt 1400 weist ferner eine Funkbereich-Netzschnittstelle 1404 auf, welche
eine drahtlose Verbindung zu einem Mobiltelefon über ein Funkzugangsnetz 1405 bereitstellen kann.
Die Schnittstelle kann direkt mit einer Basisstationssteuerung oder über ein
Kernnetz oder ein Sammelnetz mit einem Funkzugangsbereich verbunden sein.
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Die
WLAN Protokollausführungseinrichtung 1403 kann
in Hardware, in auf einem speziellen Prozessor der WLAN Kommunikationseinrichtung 1402 ausgeführter Software
oder in Software in der CPU 1401 implementiert sein. Es
weist eine Einrichtung 1406 zum Erzielen der für die Synchronisation
erforderlichen Information aus dem RAN über die RAN-Schnittstelle und
die Synchronisationseinrichtung 1407 zum Synchronisieren
der WLAN Funkkanal-Reservierungsperioden auf die RAN TTIs gemäß vorstehender
detaillierter Beschreibung auf. Die Informationsübertragungseinrichtung 1406 ist
in 14 als eine getrennte Verbindung für den Zweck der
Veranschaulichung dargestellt, aber die Information kann auch durch
die CPU 1401 oder innerhalb der CPU von einem Softwareprozess
zum einem anderen übertragen
werden. Alternativ kann die Informationsübertragungseinrichtung 1406 einen
Empfänger
zum Empfangen von RAN Funksignalen und eine Einrichtung zum Erzielen
von Synchronisationsinformation aus den Funksignalen aufweisen.
Die WLAN Protokollausführungseinrichtung 1403 weist ferner
eine Synchronisiereinrichtung 1407 auf, die dafür eingerichtet
ist, das vorstehend im Detail beschriebene Verfahren auszuführen.
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Programmbefehle,
welche die CPU 1401 veranlassen, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen, können in
dem nicht flüchtigen
Speicher 1408 gespeichert sein. Der NVM 1408 kann
jedes nicht flüchtige
Datenspeichermedium, wie z.B. einen Halbleiter-Flashspeicher oder ein magnetisches
Festplattenlaufwerk sein. Der AP 1400 kann ferner einen
Medienleser 1409 bezüglich
computerlesbarer Medien, wie z.B. Magnetplatten oder Magnetband,
optischen oder magnetoptischen Platten wie z.B. CD oder DVD, oder
Halbleiterspeicherkarten wie z.B. Flashkarten, SD-Karten und dergleichen
aufweisen. Aus derartigen Medien kann ein Computer-ausführbarer
Code, welcher die CPU oder andere Prozessoren veranlasst, das Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung auszuführen,
gelesen werden. Dieses kann beispielsweise zum anfänglichen Programmladen
oder zur Programmaktualisierung ausgeführt werden.
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Ein
Mobiltelefon oder eine Mobilstation, bei welcher das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
werden kann, ist in 15 dargestellt. Es bzw. sie
weist eine zentrale Verarbeitungseinheit 1501, eine WLAN
Kommunikationseinrichtung 1502 mit einer Protokollausführungseinrichtung 1503 und
eine RAN Kommunikationseinrichtung 1504 mit einer Protokollausführungseinrichtung 1505 auf.
Auch hier können
die Ausführungseinrichtungen 1503 und 1505 in
einer Logikschaltung, in Software auf speziellen Prozessoren oder
in Software in der CPU 1501 verkörpert sein. Das Mobiltelefon 1500 kann
ferner optional einen nicht flüchtigen
Speicher 1506 aufweisen und standardmäßige periphere Komponenten
wie z.B. eine Anzeige 1507, Tastatur 1508, Audischnittstelle 1509 oder
externe Schnittstelle 1510 oder weitere Komponenten, welche
in 15 nicht dargestellt sind, aufweisen. Die externe Schnittstelle 1510 kann
dafür genutzt
werden, für
Initialisierungs- oder Aktualisierungszwecke, Software herunterzuladen,
welche das Mobiltelefon veranlasst, das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung auszuführen.
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Die
Mobilstation 1500 kann auch ein Zugangsmodul für tragbare
Computer oder eine funktionale Einheit in einer beliebigen Vorrichtung,
wie z.B. einem Verkaufsautomaten, einem Fahrzeug oder einem persönlichen
Netz sein, das aus mehreren Geräten
besteht, welche über
Draht oder Verbindungskabel miteinander verbunden sind.
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Die
WLAN Protokollausführungseinrichtung 1503 kann
in einem speziellen Prozessor der WLAN Kommunikationseinrichtung 1502 oder
in Software in der CPU 1501 implementiert sein. Sie weist
eine Einrichtung 1511 zum Erzielen der für Synchronisation erforderlichen
Information aus dem RAN aus der RAN Kommunikationseinrichtung 1504 auf.
Eine Informationsübertragungseinrichtung 1511 ist
in 15 in getrennter Verbindung zum Zwecke der Veranschaulichung
dargestellt, aber die Information kann auch über die CPU 1501 oder
innerhalb der CPU von einem Softwareprozess zu einem anderen übertragen
werden. Die WLAN Protokollausführungseinrichtung 1503 weist
ferner eine Synchronisiereinrichtung 1512 auf, die dafür angepasst
ist, die WLAN Funkkanal-Reservierungsperioden
für die RAN
TTIs gemäß detaillierter
vorstehender Beschreibung zu synchronisieren.
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Programmbefehle,
welche die CPU 1501 verlassen, das Verfahren gemäß der Erfindung
auszuführen,
können
in dem nicht flüchtigen
Speicher 1506 gespeichert werden. Ferner kann Software, welche
die CPU oder andere Prozessoren veranlasst, das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung auszuführen, über einen
externen Medienleser von Computer-lesbaren Medien wie z.B. Magnetplatten
oder Magnetband, oder magnetoptischen Platten wie z.B. CD oder DVD
oder Halbleiterspeicherkarten wie z.B. Flash-Kar ten, SD-Karten und
dergleichen herunter geladen werden. Dieses kann beispielsweise
zum anfänglichen
Programmladen oder zur Programmaktualisierung ausgeführt werden.