-
Die
vorliegende Erfindung beschreibt die Verwaltung von Downloads in
einem Funkkommunikationssystem, insbesondere ein Verfahren zum Herunterladen
von Softwaredaten in einem Zellularnetz mit rundgesendeten oder
dedizierten Trägerdiensten.
-
Funkkommunikationssysteme übertragen Daten
oder Informationen, insbesondere Sprache, Bildinformation oder andere
Daten, über
elektromagnetische Wellen zwischen einer Basisstation und einem
Teilnehmergerät
(Mobiltelefon oder Endgerät). Wohl
bekannte Kommunikationssysteme sind mobile Telekommunikationssysteme
wie UMTS (Universal Mobile Telecommunication System, universelles
mobiles Telekommunikationssystem) oder drahtlose Datennetze wie
HiperLAN.
-
Innerhalb
solcher Kommunikationssysteme können
Daten übertragen
werden, indem einerseits ein oder mehrere Broadcast-Kanäle für eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikationsverbindung oder
andererseits ein oder mehrere dedizierte Kanäle einer Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung verwendet
werden. Informationen, die von einer Vielzahl oder allen Teilnehmergeräten empfangen
werden sollen, werden übertragen,
indem diese Informationen in einem Broadcast-Kanal rundgesendet
werden. Informationen, welche nur von einem oder einigen speziellen
Teilnehmergeräten
empfangen werden sollen, werden über
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen übertragen.
Ferner können
Paging-Informationen über
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen an mehrere Teilnehmergeräte gesendet
werden.
-
Telekommunikationssysteme
wie UMTS sind in eine Anzahl von Zellen unterteilt. Jede Zelle umfasst
eine Basisstation, die mit Teilnehmergeräten innerhalb der Zelle über Funkverbindungen
kommuniziert. Eine Funkverbindung kann zur Datenübertragung in Abwärtsrichtung
von einer Basisstation zu Teilnehmergeräten und in Aufwärtsrichtung
zur Datenübertragung
von Teilnehmergeräten
zur Basisstation verwendet werden. Es ist außerdem bekannt, Sektorantennen
an der Basisstation zu verwenden, um mehrere Zellensektoren zu versorgen.
-
Im
Gegensatz zu Punkt-zu-Punkt-Kanälen sind
Broadcast-Kanäle
nicht leistungsgesteuert und erhöhen
daher die Störbeeinflussung
in benachbarten Zellen und Zellensektoren. Falls Rundsendung in allen
Zellen verwendet wird, tritt eine zusätzliche Verringerung der Gesamtzellenkapazität aufgrund
von interzellularer Interferenz und Zellenkopplung ein, insbesondere
in CDMA-(Code Division Multiple Access, Codemultiplex-Vielfachzugriff)
Systemen, die einen Frequenzwiederbenutzungsfaktor eins aufweisen.
Zellenkopplung bedeutet, dass eine Erhöhung der Sendeleistung in einer
Zelle zu einer Erhöhung der
Sendeleistung von benachbarten Zellen führt aufgrund der Notwendigkeit,
das Signal-Störleistungsverhältnis für Dienste
aufrechtzuerhalten. Wenn Zellen-Broadcast verwendet wird, muss eine
spezielle Download-Verwaltung
für alle
betroffenen Zellen in einem geografischen Gebiet angewendet werden, um
die zusätzliche
Störbeeinflussung
aufgrund des Herunterladens von Daten auf ein Minimum zu begrenzen.
-
Gegenwärtig funktioniert
die Mehrzahl der Teilnehmergeräte
von drahtlosen Netzen auf der Basis von Softwareprogrammen, die
für den
ordnungsgemäßen Betrieb
der besagten Geräte
maßgeschneidert
sind. Diese Programme erfordern jedoch oft Modifikationen, entweder
um neue Dienste aufzunehmen, die neue Benutzeranforderungen erfüllen, oder
um die existierenden Dienste zu aktualisieren, indem jüngere und
verbesserte Versionen der vorhandenen Software integriert werden.
-
Aufgrund
der raschen Entwicklung neuer Programmversionen auf dem Gebiet der
Telekommunikationstechnik werden häufige Updates oder Modifikationen
benötigt,
die schnell, zuverlässig
und kostengünstig
sein sollten.
-
Es
ist bekannt, dass, um Softwaredaten zu aktualisieren, das Teilnehmergerät an einen
operativen Bereich übergeben
wird, der den Vorgang des Herunterladens der neuen Software mittels
physischer und individueller Kontakte in jedem von ihnen durchführt. Dieser
Vorgang erweist sich als kostenaufwendig, ineffizient und langsam.
-
Im
US-Patent 5.689.825 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Herunterladen eines aktualisierten Softwareprogramms auf ein tragbares drahtloses
Kommunikationsgerät
ohne irgendeinen Eingriff des Bedieners beschrieben. Ein Softwareprogramm
wird in einem tragbaren Kommunikationsgerät mittels eines Software-Downloaders
aktualisiert, der in die Akkuladeeinheit des besagten Geräts integriert
ist. Auf diese Weise wird von der Zeit profitiert, die für das Laden
des Akkus bestimmt ist, um das Herunterladen von aktualisierter
Software in den Speicher des tragbaren Kommunikationsgerätes durchzuführen. Gemäß dem besagten
Verfahren empfängt
ein Server die aktualisierte Software über ein drahtloses Netz und
speichert sie für
eine spätere Übertragung
an das tragbare Gerät,
für welches
das Update vorgesehen ist. Der besagte Server stellt die Daten der
aktualisierten Software einem öffentlichen landgestützten Kommunikationsnetz
zur Verfügung, das
intern über
eine Kabelverbindung mit dem erwähnten
Software-Downloader kommuniziert. Der Software-Downloader beginnt
nach dem Empfangen einer Reihe von Prioritätsmeldungen damit, die aktualisierte
Software in der Form von Blöcken
von dem besagten öffentlichen
landgestützten
Kommunikationsnetz zu empfangen, speichert diese Blöcke, überprüft, ob sämtliche
Blöcke
empfangen worden sind, und leitet, sobald der Empfang abgeschlossen
ist, die Blöcke
zu dem tragbaren Gerät
weiter, womit er den Prozess des Herunterladens vollendet.
-
Dieses
Verfahren ist jedoch nur unter Bedingungen anwendbar, unter denen
ein öffentliches landgestütztes Kommunikationsnetz
genutzt werden kann. Außerdem
erfolgt das Herunterladen der Software von dem Server auf das tragbare
Zielgerät
notwendigerweise über
Kabel. Ferner erfordert das Verfahren die Verwendung eines speziell
für diesen Zweck
konstruierten Blockes zum Herunterladen von Software. Außerdem wird
der Zugriff auf den Server durchgeführt, indem Verbindungen zu
dem besagten Server eingeleitet werden, was mit zusätzlichen
Betriebskosten verbunden ist.
-
In
EP0959635-A1 wird ein Verfahren zum verbindungslosen Herunterladen
eines Softwareprogramms auf eine Anzahl von Teilnehmergeräten eines
Kommunikationsnetzes durch Rundsenden des Softwareprogramms in einem
Download-Kanal einer Basisstation beschrieben. Das Programm wird
dabei in fragmentierter Form auf eine Menge von Teilnehmergeräten heruntergeladen,
die entsprechend ihrer Softwareversion zu Gruppen zusammengefasst
sind. Die Übertragung
erfolgt in wiederholten Sequenzen. Jedes Teilnehmergerät empfängt die
wiederholten Frequenzen von Softwareprogrammfragmenten, speichert
die Programmfragmente, die es fehlerfrei erhalten hat, und fährt fort,
wiederholte Sequenzen zu empfangen, bis eine vollständige Version
aus fehlerfrei empfangenen Fragmenten gespeichert worden ist. Danach
sendet das Teilnehmergerät
eine Bestätigung
an das Netz, die anzeigt, dass der Download abgeschlossen ist. Nachdem
ein prozentualer Anteil der Teilnehmergeräte, die Bestätigungen
gesendet haben, gleich einem oder größer als ein Schwellwert ist,
wird der Prozess des Herunterladens abgebrochen. Teilnehmergeräte, die
nicht das vollständige
Programm empfangen haben, empfangen anschließend die fehlenden Fragmente
mittels verbindungsorientierter (Punkt-zu-Punkt-) Prozeduren.
-
Bei
den oben erwähnten
Verfahren und Systemen treten Probleme auf, wenn ein Teilnehmergerät eine Zelle,
in der die Daten rundgesendet werden, vor dem Abschluss eines Downloads
verlässt,
da diese Situation nicht berücksichtigt
ist. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen,
das den Abschluss eines Downloads selbst im Fall von zum Beispiel
einem Handover ermöglicht.
-
Die
oben erwähnten
Probleme werden durch Merkmale gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird das Herunterladen der Datenpakete
unterbrochen, wenn bestimmt wird, dass ein Handover der empfangenden
Station fällig
ist, und fortgesetzt, sobald das Handover abgeschlossen ist und
eine neue Kommunikationsverbindung aufgebaut worden ist.
-
Ein
Vorteil dieses Verfahrens ist, dass, nachdem ein Handover zum Beispiel
zu einer anderen Basisstation abgeschlossen ist, der Download fortgesetzt
werden kann, indem die aufgebaute neue Verbindung verwendet wird.
Im Gegensatz zu in der Technik bekannten Verfahren ist es nicht
erforderlich, anschließend
Daten über
eine spezielle Schnittstelle zu empfangen. Die neue Kommunikationsverbindung,
die zum Empfangen von Datenpaketen verwendet wird, kann eine Broadcast-Verbindung
oder eine dedizierte Verbindung sein.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird das Herunterladen der Datenpakete
in einem Broadcast-Kanal unterbrochen, wenn bestimmt wird, dass
die empfangende Station entweder ein Datenpaket nicht empfangen
hat oder ein verfälschtes
Datenpaket empfangen hat, und es wird ein dezidierter Kanal für eine erneute Übertragung
des fehlenden oder verfälschten
Datenpaketes aufgebaut.
-
Indem
ein dezidierter Kanal verwendet wird, um den Download von Datenpaketen
abzuschließen, kann
der Broadcast-Kanal verwendet werden, um zu einem anderen Download
gehörende
Datenpakete rundzusenden, oder er kann einfach aufhören rundzusenden,
wodurch die Störbeeinflussung
verringert wird.
-
Ein
weiterer Vorteil dieses Aspekts der Erfindung ist, dass ein dedizierter
Kanal im Allgemeinen für
eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation
verwendet wird und daher einen Leistungssteuerungsmechanismus anwendet
oder sogar nur in einer bestimmten Richtung überträgt, um die Störbeeinflussung
zu begrenzen.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen
beschrieben:
-
1 zeigt
eine Anordnung von Zellen eines Kommunikationssystems, die Funksignale
in Sektorzellen mit einer kreisförmigen
Art und Weise der Zellengruppierung übertragen.
-
2 zeigt
ein Schaubild, das eine Systembelastung in Abhängigkeit von der Anzahl der
Teilnehmer darstellt, wenn Signale über Broadcast-Kanäle bzw. über dedizierte
Kanäle übertragen
werden.
-
3 zeigt
drei Modi eines Teilnehmergeräts
und Umschaltbedingungen zwischen diesen drei Grundmodi.
-
4 zeigt
eine Rahmenstruktur und die Beziehung zwischen Datenkanal und Steuerkanal.
-
5 zeigt
einen Fall, in dem das Teilnehmergerät den Download-Modus verlassen
wird.
-
6 zeigt
einen Leistungsvergleich zwischen einer Paketindexierung und keiner
Paketindexierung.
-
7 zeigt
Beziehungen zwischen Sitzungen, Paketen und Diensten.
-
8 zeigt
eine Struktur eines Paketindexierungs-Schemas zum Etikettieren von Download-Sitzungen.
-
9 zeigt
Protokollstapel in einem Funknetzsteuergerät und in einem Teilnehmergerät.
-
10 zeigt
ein Zeitablaufschema für
das Springen vom Download-Modus zu einem verbundenen Modus.
-
11 zeigt
ein Worst-Case-Szenario einer anderen Lösung der Beurteilung des Sitzungsendes.
-
Im
Folgenden werden die Verwaltung und das Schema der Paketindexierung
für Downloads
erläutert.
Dieser Teil ist wie folgt organisiert: Zuerst wird Zellengruppierungs-Rundsendung
mit Verkehrswiederholung erläutert.
Durch Einführung
des Begriffs der Download-Verkehrs-Klassifikation wird der Begriff des
Download-Status festgelegt und die allgemeine Idee beschrieben,
den Status von Software-Downloads anzugeben. Unter Bezugnahme auf die
Wahrscheinlichkeit des beendeten Downloads in einer einzelnen Zelle
wird ein Interworking zwischen rundgesendeten und dedizierten Ressourcen
festgelegt, um die Downloads für
alle beteiligten Endgeräte zum
Abschluss zu bringen. Indem ein Protokoll zur Abwicklung fragmentierter
Downloads vorgeschlagen wird, werden neue Informationselemente eingeführt, die
zwischen Netz und Endgeräten
auszutauschen sind. Ferner wird ein neuer Endgerätezustand (Download-Zustand) eingeführt, der
den wohlbekannten Idle Mode (inaktiver Modus) und Connected Mode
(verbundener Modus) in z. B. 3GPP (3rd Generation
Partnership Project) ergänzt.
Es werden verschiedene Alternativen für die Entwicklung von Protokollen
und die benötigten
Informationselemente skizziert.
-
1 zeigt
eine einfache Anordnung eines Funkkommunikationssystems, das eine
Vielzahl von Zellen c1, c2, ..., c7 umfasst. Jede Zelle c1, c2,
..., c7 umfasst eine Basisstation BS1, BS2, ..., BS7, die in UMTS
Knoten B genannt wird. Die Basisstationen BS1 können über Funkverbindungen V mit
mobilen Endgeräten,
die in UMTS Teilnehmergerät
(User Equipment) UE genannt werden, oder anderen stationären Stationen
kommunizieren. Es gibt verschiedene Arten von Funkverbindungen.
Broadcast-Kanäle
BCCH (Broadcast Control Channel) werden verwendet, um einer Vielzahl
von Teilnehmergeräten dieselben
Daten zur Verfügung
zu stellen. Dedizierte Kanäle
werden verwendet, um eine Kommunikation zwischen der Basisstation
BS1 und einem oder mehreren ausgewählten Teilnehmergeräten UE aufzubauen.
Daten können
in Abwärtsrichtung übertragen werden,
d. h. von der Basisstation BS1 zum Teilnehmergerät UE, oder in Aufwärtsrichtung,
d. h. vom Teilnehmergerät
UE zur Basisstation BS1. Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
sind die Zellen c1, c2, ..., c7 jeweils in Sektoren eingeteilt,
so dass drei Zellensektoren 1, 2, 3 bereitgestellt werden.
-
Eine
effiziente Zellen-Download-Prozedur kann in einer kreisförmigen Art
und Weise organisiert werden, die in 1 dargestellt
ist. Die heruntergeladene Software wird in jeder Zelle wiederholt
rundgesendet. 1 ist eine Momentaufnahme, welche die
periodische Wiederholung veranschaulicht. In einem ersten Schritt
werden Download-Daten,
insbesondere Download-Softwaredaten, in den Zellenuntersektor 1
gesendet. In einem nächsten
Zeitabschnitt werden dieselben Daten in den Zellenuntersektor 2
gesendet, und in einem dritten Zeitabschnitt werden die Daten in
den dritten Zellenuntersektor von einer, zwei oder mehreren der
Zellen c1, c2, ..., c7 gesendet.
-
Um
die Vorgehensweise klarer zu erläutern, werden
zunächst
einige Begriffe definiert. Ein Dienst ist ein allgemeiner Begriff,
der für
die Kommunikation Teilnehmergerät
UE-Netz definiert ist. Das Netz UMTS bietet dem Teilnehmergerät UE einen
Dienst an, z. B. einen rundgesendeten Dienst, einen dedizierten
Dienst usw. Eine Sitzung ist ein Typ von Daten, z. B. ein Softwaremodul,
ein Nachrichtenpaket usw., der in dem Netz rundgesendet wird. Für jede Download-Sitzung
kann die Sitzungslänge
definiert werden. Ein Paket ist eine feste Menge von Daten, das
aus der Sitzung segmentiert ist. Jedes Paket hat in einer Sitzung
seine eigene Indexnummer. Daten oder Informationen sind ohne Einschränkung zu
verstehen und umfassen jede Form von Daten und/oder Informationen,
die über
eine Funkverbindung übertragen
werden kann. Daten sind insbesondere Informationsdaten, Ladedaten
und Steuerdaten/Steuersignalisierung.
-
Die
Download-Daten können
entsprechend den charakteristischen Merkmalen des Benutzerprofils
in verschiedene Klassen eingeteilt werden. Somit bedeutet Download-Verkehrs-Klassifikation, den Software-Download-Verkehr
in eine endliche Anzahl von Klassen einzuteilen, z. B. aktualisierte
Software, Verkehrsnachrichten für
Autofahrer, Aktienmarkt-Informationen, Informationen von verschiedenen
Diensteanbietern usw. Mit der Angabe eines Abbruchs des Software-Downloads,
der im Folgenden dargestellt ist, ist der Begriff des Software-Download-Status
definiert. Der Status eines Software-Downloads zeigt die aktuelle
Download-Verkehrsklasse und ob der Download-Prozess beendet ist
oder sich im Status "Wiederholung/in
Gang befindlich" befindet.
-
Der
Grund für
die Einführung
eines Abbruch-Status ist, dass eine Download-Sitzung nicht immer
wiederholt werden kann, bis eine potentielle nächste Sitzung kommt. Aufgrund
des Wesens von Broadcast-Kanälen
ist eine Leistungssteuerung im geschlossenen Regelkreis nicht möglich. Die
Störbeeinflussung
von dem Broadcast-Kanal wird den regulären Verkehr stark beeinflussen.
Falls eine gewisse kleine Anzahl von Download-Teilnehmern für eine Sitzung vorhanden ist,
ist es nicht notwendig, dass diese Sitzung noch weiter über den
Broadcast-Kanal gesendet
wird. Die Verwendung eines Broadcast-Kanals erzeugt wesentlich mehr
Störbeeinflussung
als die Verwendung nur einiger dedizierter Kanäle, die leistungsgesteuert
sind, für
den Software-Download.
-
2 zeigt
das Konstruktionsprinzip, einen Broadcast-Kanal für Downloads zu wählen. Wenn sich
die Anzahl der Teilnehmer erhöht,
die in 2 auf der X-Achse dargestellt ist, erhöht sich
die durch den Download-Verkehr mit Verwendung dedizierter Kanäle erzeugte
Belastung exponentiell. Die durch einen Broadcast-Kanal erzeugte Belastung
ist konstant. Der Schnittpunkt zwischen diesen zwei Kurven ist der
Schwellwert für
die Wahl eines Broadcast-Kanals bzw. die Durchführung der Downloads mit dedizierten
Kanälen.
Daher ist die grau schattierte Seite rechts vom Schnittpunkt der
Bereich, wo ein Broadcast-Kanal für den Download gewählt werden
sollte. Die Seite links vom Schnittpunkt ist der Bereich, wo dedizierte
Kanäle
für Downloads
verwendet werden sollten.
-
Daher
entscheidet sich ein Teilnehmergerät UE, das einen Software-Download
zu starten wünscht,
dafür,
den Software-Download über einen dedizierten
Kanal anzufordern, falls eine hohe Systembelastung vorliegt. Andererseits
stellen Geräte, welche
die Basisstationen BS1, BS2, ..., BS7 steuern, diesen Basisstationen
Softwaredaten zur Verfügung,
die mittels Rundsendung zu übertragen
sind, falls die Systembelastung oder Anzahl der Teilnehmer nicht
unter einem Schwellwert liegt, der in Abhängigkeit von Standardwerten
oder Werten, die regionale Bedingungen berücksichtigen, eingestellt werden
könnte.
-
Es
ist notwendig oder zumindest empfehlenswert, einen dritten Endgerätezustand "Download-Zustand" für das Teilnehmergerät UE einzuführen, wie
unten beschrieben. Wir betrachten das System UMTS/FDD (Universal
Mobile Telecommunications System/Frequency Division Duplex; Universelles mobiles
Telekommunikationssystem/Frequenzduplex) als eines der verschiedenen
Systeme von Interesse. Von der Endgerätesoftware wird auf einen Idle Mode
(inaktiver Modus), einen Connected Mode (verbundener Modus) und
einen Download Mode (Download-Modus)
zugegriffen.
-
Wie
in 3 dargestellt ist, ist, aus dem Idle Mode startend,
der Download-Modus, insbesondere der Software-Download-Modus mit Abhören des Broadcast-Kanals,
als ein weiterer Modus für
das Teilnehmergerät
UE festgelegt. Er kann durch eine erkannte Download-Paging-Information 1 (Download-Status-Information)
ausgelöst
werden, die von einem Steuerkanal transportiert wird, der weiter
unten vorgestellt wird. Sobald der Download beendet ist, wechselt
das Endgerät
zurück 2 zum
Idle Mode. Wenn im Download-Modus ein Ruf ankommt, was durch das
Empfangen einer Funkressourcensteuerungs-Paging-Information signalisiert
wird 3, ist es Aufgabe einer Funkressourcensteuerung (Radio
Resource Control, RRC) im Teilnehmergerät UE, den aktuellen Download-Prozess
zeitweilig zu unterbrechen und zum Connected Mode umzuschalten 6. Falls
der Connected Mode beendet wird 4 und der Download noch
nicht beendet ist, sollte das UE zurück zum Download-Modus springen 5.
-
Falls
der Download-Prozess über
einen Broadcast-Kanal gemäß den in 2 dargestellten Prinzipien
abgebrochen wird, sollte ein Connected Mode aufgebaut werden 7,
um die komplette Sitzung zu beenden, wie später ausführlicher beschrieben wird.
-
Ein
Software-Download-Steuerkanal (Software Download Control Channel,
SCC) sendet periodisch als Rundsendung den aktuellen Status. Falls der
aktuelle Status eine im Gang befindliche Rundsendung anzeigt, decodiert
der Mobiltelefonbenutzer, der in dieser Verkehrsklasse registriert
ist oder willens ist, diese Klasse anzuhören, den Software-Download-Datenkanal
(Software Download Data Channel, SDC) und beginnt herunterzuladen.
-
Außerdem sollte,
damit eine höhere
Wahrscheinlichkeit besteht, den Software-Download zu verbessern,
auch eine zeitliche Verschiebung zwischen diesem Steuerkanal und
dem Broadcast-Datenkanal
eingeführt
werden.
-
In 4 werden
zwei Arten von Kanälen vorgestellt,
der Software-Download-Steuerkanal (Software Download Control Channel,
SCC) und der Software-Datenkanal (SDC). Über den Steuerkanal werden
Stücke,
d.h. Pakete, von Software-Download-Steuerinformationen übertragen,
die mehrmals wiederholt werden. Jede Software-Download-Steuerinformation
umfasst Daten, die Verkehrsklasse/Abbruch betreffen, und ein Wiederholungsanzeigefeld
r, r = 1, 2, ..., R, wobei R die Gesamtanzahl der Wiederholungen
ist. Der Datenkanal SDC startet später als der Steuerkanal SCC,
der die aktuelle Verkehrsklasse und den Wiederholungsstatus anzeigt.
Daten oder Datenblöcke,
die über
den Datenkanal übertragen werden,
umfassen Pakete mit Paketindexierung, Lastdaten und möglicherweise
weitere Informationsdaten.
-
Das
Teilnehmergerät
UE prüft
die Informationen des Steuerkanals periodisch, um Energie zu sparen.
Falls es erkennt, dass die Verkehrsklasse, die von dem Steuerkanal
SCC transportiert wird, mit seiner registrierten Verkehrsklasse
identisch ist, beginnt es, über
den Datenkanal SDC Daten herunterzuladen.
-
Falls
die herunterladenden Dienste abgebrochen werden sollten, sollte
der Status des Abbruchs des Herunterladens im Software-Download-Steuerkanal
SCC angezeigt werden, und der Software-Datenkanal SDC sollte freigegeben werden.
Das Netz löst
ein Abbruchsignal aus, indem es r = 0 setzt.
-
Ein "Wiederholungsanzeigefeld" genanntes Feld r
wird nach einem Verkehrstypfeld tr eingeführt. Das Wiederholungsanzeigefeld
r enthält
die aktuelle Wiederholungsnummer r der Sitzung. Es zeigt den detaillierten
aktuellen Status eines Software-Downloads an. Es startet von der
Gesamtanzahl der Wiederholungen R, die von der Download- Verwaltung im Netz
festgelegt wurde. Wenn eine Iteration der Download-Sitzung beendet
ist, verringert sich der Wert r um eins. Das Teilnehmergerät UE liest
den Wert von r und schätzt
die Menge der verbleibenden Pakete, die heruntergeladen werden können. Das Teilnehmergerät UE verlässt den
aktuellen Empfang, (1.:) falls r gleich 1 ist, (2.:) falls noch
eine Anzahl von Paketen für
die aktuelle Sitzung nicht ordnungsgemäß empfangen worden ist, und
(3.:) falls die Anzahl der fehlenden Pakete kleiner ist als der
aktuelle Paketindex auf dem Broadcast-Kanal. Das Teilnehmergerät UE schaltet
dann umgehend in den Idle Mode oder Connected Mode um, um die Batterie
bzw. den Akku zu schonen.
-
5 zeigt
dieses Szenario. Das Teilnehmergerät UE stellt fest, dass nur
ein Paket Nummer 60 fehlt oder verfälscht empfangen worden ist,
und dass der Wert des Wiederholungsanzeigefelds r gleich 1 ist,
d. h. dass es der letzte Iterationsschritt/die letzte Übertragung
dieser Sitzung durch die Basisstation ist. Falls die aktuelle Paketnummer auf
dem Broadcast-Kanal 100 ist, können
nur Pakete mit einer Paketnummer, die größer als 100 ist, empfangen
werden. Daher könnte
des Teilnehmergerät UE
entscheiden, den Download-Modus zu verlassen, da keine Chance besteht,
das fehlende oder verfälscht
empfangene Paket mit der Paketnummer 60 zu empfangen.
-
Außerdem sollte
der Empfang der Rundsendung gestoppt werden, wenn der Download zuvor während einer
früheren
Wiederholung abgeschlossen wurde. Ferner kann das Teilnehmergerät UE und/oder
eine Steuervorrichtung auf der Seite der Basisstation BS1 wie ein
Funknetzsteuergerät
(Radio Network Controller, RNC) entscheiden, einen Software-Download über einen
dedizierten Kanal zu stoppen und zu einem Broadcast-Kanal umzuschalten,
wenn die Anzahl der Benutzer oder die Systembelastung den besagten
Schwellwert übersteigt,
z. B. den Schnittpunkt von 2.
-
Ferner
kann das Teilnehmergerät
UE entscheiden, den Software-Download
von dem Broadcast-Kanal für
den Fall zu stoppen, dass sich das Teilnehmergerät UE aus einer ersten Zelle
c1 in eine zweite Zelle c2 bewegt und dadurch den Versorgungsbereich
der Basisstation BS1 der ersten Zelle c1 verlässt. Nach dem Handover an die
Basisstation BS2 der zweiten Zelle c2 kann das Teilnehmergerät UE über die
Funkverbindung V2 zur Basisstation BS2 der zweiten Zelle c2 wieder
mit dem Software-Download beginnen. Diese Funkverbindung V2 kann
entweder ein Broadcast-Kanal
oder ein dedizierter Kanal sein. Dasselbe gilt für einen Wechsel des Teilnehmergeräts UE aus
der Funkreichweite des ersten Untersektors 1 einer Zelle c1 zu einem
zweiten Untersektor 2 derselben Zelle c1.
-
Um
den Mechanismus der Software-Download-Wiederholung zu unterstützen, wird
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
ein Indexierungs-Schema eingeführt.
Ein Fall "keine
Paketindexierung" ist
mit einem Szenario mit einer einzigen Zelle und ohne Download-Wiederholung
identisch. Um die durch das Paketindexierungs-Schema verbesserte
Leistungsfähigkeit
des Software-Downloads zu vergleichen, wurde eine Simulation eingerichtet,
welche die Leistungsfähigkeit
ohne Paketindexierung und den Fall mit Paketindexierung vergleicht.
An einer oberen Schranke wird angenommenen, dass die Segmentierung
genügend
fein ist, um ein nahtloses Handover zu unterstützen. Leistungsfähigkeit
ist jedoch nur ein Aspekt der Systemleistung, daher kann der Download-Prozess
nicht immer wiederholt werden. Der vom Verhalten beim Codemultiplex-Vielfachzugriff (Code
Division Multiple Access, CDMA) her wohl bekannte, so genannte Party Effect,
der durch einen längere
Zeit ablaufenden Download-Prozess hervorgerufen wird, und die Echtzeit-Anforderung
für den
wartenden Download-Verkehr können
die unbegrenzte Wiederholung des Downloads nicht zulassen. Der folgende
Teil zeigt, dass die Erfolgsrate für abgeschlossene Downloads erhöht wird,
wenn die Rundsendungen wiederholt werden. Wie bereits erwähnt wurde,
führt dies
zu fragmentierten Downloads in Endgeräten, und mit den Verfahrensweisen,
die in dieser Patentanmeldung vorgestellt werden, werden mehr fertig
gestellte Downloads erreicht, wie aus 6 ersichtlich
ist.
-
Eine
Rahmenstruktur, die den Sitzungs- und den Paketindex enthält, ist
in 1 und 7 dargestellt. Der Software-Download-Datenkanal
SDC transportiert die Paketindizes, Sitzungsindizes, das Sitzungsstatusfeld,
Medienzugriffssteuerungsinformationen und die Download-Daten, wobei
vor allem der Paketindex und der Sitzungsindex von Interesse sind.
Download-Daten sind die Nutzdaten, die als Dienstinformation herunterzuladende
Softwaredaten umfassen. Die Elemente der Medienzugriffssteuerungs-
(Medium Access Control, MAC) Informationen sind Netzsteuerinformationen.
Das Sitzungsstatusfeld s enthält
einen ersten Wert s = 0, der eine im Gang befindliche Sitzung (On-going
Session, OGS) repräsentiert,
oder einen zweiten Wert s = 1, der das Sitzungsende (End of Session)
EOS repräsentiert. Der
Paketindex n läuft
hoch bis zu einem maximalen Wert N.
-
Falls
der Teilnehmer bei der Download-Prozedur in der Zelle c1 bleibt,
ohne die versorgende Zelle in der Download-Phase zu verlassen, beendet er
den Download erfolgreich, wenn wir annehmen, dass die Verbindungsqualität genügend gut
ist. Die Untersuchung der Wahrscheinlichkeit eines beendeten Downloads
in Abhängigkeit
vom Datenumfang, von der Transportgeschwindigkeit und von der Kapazität des Broadcast-Kanals zeigt jedoch,
dass Handovers zu anderen Kanälen
oder Zellen c2 während der
Download-Phase berücksichtigt
werden müssen und
eine Fragmentierung auftritt. Die fragmentierten Downloads in Endgeräten können zum
Abschluss gebracht werden, indem ein Paketindex und andere Informationselemente
eingeführt
werden, z. B. das Wiederholungsanzeigefeld r, kombiniert mit einem geeigneten
Protokoll.
-
Das
Teilnehmergerät
UE fährt
fort, die Download-Sitzung zu empfangen, während es den empfangenen Paketindex
n prüft,
und stellt die Reihenfolge der Pakete anhand der empfangenen Indizes
wieder her. Falls die Anzahl der empfangenen Pakete mit der Zahl übereinstimmt,
die im letzten Paket angegeben ist, das mit dem EOS-Signal im Sitzungsstatusfeld
(s = 1) etikettiert ist, wurde die gesamte Sequenz der Pakete in
der aktuellen Sitzung erfolgreich heruntergeladen. In 7 zeigt
der Index der in Gang befindlichen Sitzung OGS (s = 0), dass das
gegenwärtig
empfangene Paket in einer in Gang befindlichen Sitzung rundgesendet
wird; das Signal EOS zeigt das Ende der Sitzung.
-
Der
Paketindex n ist eine Nummer, die aus hierarchischen Codes zweier
Ebenen zusammengesetzt ist, einem lokalen Paketindex und einer lokalen Sitzungsnummer,
wie in 8 dargestellt.
-
Das
Signal der in Gang befindlichen Sitzung OGS und das Sitzungsende-Signal
EOS helfen dem Teilnehmergerät
UE zu beurteilen, ob es die aktuelle Sitzung erfolgreich heruntergeladen
hat. Die Sitzungsstatusfelder benötigen nur ein Bit. Ein anderer stattdessen
möglicher
Weg, das Ende der Sitzung anzuzeigen, besteht darin, die Gesamtzahl
N der Pakete für
die aktuelle Download-Sitzung in dem Steuerkanal mit niedriger Übertragungsgeschwindigkeit, d.
h. im Software-Download-Steuerkanal
SCC, rundzusenden.
-
Die
Nummer, die in 8 dargestellt ist, kann als
der absolute Paketindex n angesehen werden, der den Paketindex der
aktuellen Sitzung und den Sitzungsindex einer globalen Nummerierung
der Sitzungen umfasst. Der Grund für die Verwendung eines absoluten
Paketindexes n ist, dass Überlappungen
vermieden werden sollen, wenn zwei Pakete mit derselben relativen
Paketnummer, die jedoch zu verschiedenen Sitzungen gehören, empfangen
werden. Die Protokollstapel im Funknetzsteuergerät (Radio Network Controller,
RNC) und im Teilnehmergerät
UE müssen
diese Vorgehensweise unterstützen.
Ein neuer logischer Kanal, der Software-Datenkanal (Software Data
Channel, SDC) genannt wird, sollte im Funkzugangsnetz aufgebaut
werden, um den Downloadverkehr für
die Adressierung vieler Teilnehmer abzuwickeln. Zum Beispiel könnte ein
dritter zentraler physischer Kanal in UMTS/FDD aufgebaut werden,
um diesen logischen Kanal zu tragen.
-
Wie
in 9 dargestellt, sind das Funknetzsteuergerät (Radio
Network Controller, RNC) und optional die Basisstation BSi/Knoten
B dafür
verantwortlich, die Etikettierung für den Download-Verkehr zu organisieren.
In Bezug auf die physikalische Schicht beginnen das Funknetzsteuergerät RNC und/oder
die Basisstation (Knoten B) mit der Anwendung von Sitzungssegmentierung.
Anschließend
folgen eine Sitzungsindexierung und ein Abbilden auf einen logischen
Kanal. Danach ist eine Sitzungssegmentierung in Pakete, z. B. in
Transportblöcke,
vorgesehen. Danach ist ein Abbilden auf Transportkanäle mit einer
Paketindexierung, die ein lokales Feld und ein globales Feld umfasst,
vorgesehen, um über die
physikalische Schicht Daten zu transportieren.
-
Das
Teilnehmergerät
UE vereinigt die empfangenen Pakete wieder zu einer vollständigen Sitzung.
Das Teilnehmergerät
UE sorgt für
eine Abbildung auf Transportkanäle
mit einer das lokale Feld und das globale Feld umfassenden Paketindexierung in
Bezug auf die physikalische Schicht. Anschließend folgt eine Wiedervereinigung
der Pakete zu einer Sitzung. Dieser Block in 9 ist ein
wichtiger Punkt eines Aspekts der Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
der das Teilnehmergerät
UE in die Lage versetzt, die rundgesendete Information abzuschließen. Anschließend muss
ein Abbilden auf einen logischen Kanal folgen. Danach muss eine
Anwendung einer Sitzungs-Wiedervereinigung vorgesehen werden.
-
Falls
die Download-Phase mittels Wiederholung beendet ist und das Teilnehmergerät UE den Download
nicht abgeschlossen hat, sollte es eine dedizierte Funkressource
beantragen. Die Download-Sitzung kann während verschiedener Zellzugehörigkeiten,
d. h. aufgrund eines Handovers, empfangen werden. Während der
Laufzeit einer Rundsendungs-Sitzung werden Fragmente der Sitzung
empfangen.
-
Ein
vereinfachtes Schema einer Funkvermittlungsstelle (Mobile Switching
Center, MSC) zwischen dem Teilnehmergerät UE und einem Netz für den Fall,
dass der Modus vom Download-Modus zum Connected Mode wechselt, ist
in 10 dargestellt.
-
Vom
Download-Modus aus beginnend, erkennt das Teilnehmergerät UE einen
nicht beendeten Download, nachdem der Download im Broadcast-Kanal
abgebrochen worden ist. Daher sendet das Teilnehmergerät UE den
fehlenden Paketindex n, der die Paketindexnummer der aktuellen Sitzung
und die Sitzungsnummer der globalen Sitzungsnummerierung umfasst,
an das Funknetzsteuergerät
RNC des Kommunikationsnetzes (z. B. UTRAN: UMTS Terrestrial Radio
Access Network). Netzgeräte
wie das Funknetzsteuergerät
bauen eine Funkressourcensteuerungs-(Radio Resource Control, RRC) Verbindung auf,
z. B. eine dedizierte Verbindung zwischen einer Basisstation BS1
und einem Teilnehmergerät
UE. Anschließend
schaltet das Teilnehmergerät
UE in den Connected Mode um, um die fehlenden Softwaredaten durch
Datenübertragung über den
dedizierten Kanal zu empfangen.
-
Alternative 1:
-
Die
weiter oben eingeführten
Begriffe sollen nur dazu dienen, die Konzeption des Software-Downloads
unter Verwendung eines Schemas der Paketindexierung zu entwickeln.
Die ähnliche
Funktionalität
kann realisiert werden, indem verfügbare Steuerkanäle aufgerüstet werden,
z. B. Forward Access Channels (FACH), die durch den Broadcast-Steuerkanal
(Broadcast Control Channel, BCCH) angegeben werden. Es gibt viele
unterschiedliche Möglichkeiten,
die Anforderung des Software-Downloads
zu erfüllen.
Z. B. kann das Teilnehmergerät
UE bestimmen, dass die Sitzung beendet ist, indem es das Ereignis
beobachtet, wann das Wiederholungsfeld r um eins verringert wird.
In diesem Fall wird die Signalisierung des Endes der Sitzung EOS
und der in Gang befindlichen Sitzung OGS nicht benötigt. Jedoch
ist die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Beurteilung beendeter
Downloads niedriger.
-
Die
folgende 11 zeigt das Worst-Case-Szenario,
wenn ein Fehler auftritt. Das Teilnehmergerät UE beurteilt, ob eine Sitzung
in der aktuellen Iteration beendet ist oder nicht, indem es vergleicht,
ob ralt gleich rneu +
1 ist oder nicht. Wenn nicht, werden andere Funktionen ausgeführt. Wenn
ja, vergleicht das Teilnehmergerät
die empfangene Anzahl von Paketen mit der Paketnummer im vorhergehenden
Paket. Falls zum Beispiel das Paket Nummer 100 fehlt oder verfälscht empfangen
wurde, funktioniert der Vergleichsschritt des Protokolls nicht.
Infolgedessen wird die Gesamtzahl der Pakete in dieser Sitzung falsch
bestimmt, nämlich
als 99 anstatt 100.
-
Die
wichtigsten Informationen sollten von der Luftschnittstelle ausgeführt werden.
Stattdessen kann das Schema der Paketindexierung realisiert werden.
Es existiert noch eine Reihe von anderen Mitteln, um das Teilnehmergerät UE zu
informieren, wie viele Pakete die Sitzung hat, z. B.:
-
Alternative 2:
-
Die
Gesamt-Paketzahl N kann von dem periodischen Software-Download-Steuerkanal
SCC rundgesendet werden. In diesem Fall werden die Sitzungsstatusfelder
nicht benötigt.
Der Software-Download-Kanal
SDC kann jedoch nicht unabhängig
vom Software-Download-Steuerkanal
SCC arbeiten.
-
Alternative 3:
-
Die
Gesamt-Paketzahl N kann in jedem Transportblock im Software-Download-Steuerkanal SDC
transportiert werden. In diesem Fall büßt er an Spektrumeffizienz
ein, wenn die maximale Anzahl N von Wiederholungen groß ist.
-
Nachfolgend
werden Merkmale der Erfindung erörtert,
die unabhängige
erfinderische Aspekte darstellen könnten:
- a.
Ein erster erfinderischer Aspekt ist die Einführung von Download-Sitzungs-Wiederholung
unter Verwendung zentraler Kanäle,
z. B. Rundsendung. Das Schema der Paketindexierung verbessert deren
Leistung. Es löst
vor allem das Problem des nicht beendeten Downloads aufgrund eines Handovers
und der Wahl des Funkträgerdienstes.
– Falls
das Teilnehmergerät
UE seine Zugehörigkeit
von einer Basisstation BS1 in einer ersten Zelle c1 zu einer Basisstation
BS2 einer anderen Zelle c2 wechselt, wobei beide Zellen c1 und c2 wiederholt
den Download-Datenstrom rundsenden, kann das Teilnehmergerät UE selektiv
den fehlenden Teil einer Sitzung empfangen.
– Falls
der Trägerdienst
für das
Teilnehmergerät UE
gewechselt worden ist, z. B. aufgrund von Störbeeinflussungen, kann in einem
Fall, in dem der Download-Kanal von einem Broadcast-Kanal zu einem
dedizierten Kanal gewechselt wird, das Teilnehmergerät UE noch
immer die fehlenden Pakete beantragen, um den nicht beendeten Download
abzuschließen.
Eine Tabelle fehlender Pakete wird nach der Rundsendungs-Sitzung
an das Netz gesendet.
– Ferner
kann in einem Szenario vom Multi-Download-Dienst-Typ, d. h. wenn verschiedene Zellen verschiedene
Sitzungen rundsenden, das Teilnehmergerät UE dank der durch den Sitzungsindex
verbesserten Differenzierung unter den Sitzungen die richtige Sitzung
wählen.
– Es wird
eine Realisierung des Kombinierens des Sitzungsstatusfeldes und
des Paketindexes vorgestellt. Sie bringt den Vorteil einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit,
dass die gesamte Paketnummer für
eine Download-Sitzung richtig decodiert wird, wie in 11 dargestellt
ist.
- b. Gemäß einem
zweiten erfinderischen Aspekt wird eine Rahmenstruktur für die Software-Download-Kanäle vorgestellt,
nämlich
ein Software-Download-Steuerkanal (SCC) parallel zu einem Datenkanal
(SDC), wie in 4 dargestellt, wobei das Sitzungswiederholungs-Anzeigefeld
r die Nummer der aktuellen Wiederholung enthält, wodurch es implizit zeigt,
wie viele Wiederholungen verblieben sind. Auf der Grundlage dieses Wertes
verlässt
das Teilnehmergerät
UE den Software-Download-Modus,
wenn keine Chance besteht, den Download über zentrale Kanäle zu beenden.
- c. Gemäß einem
dritten erfinderischen Aspekt wird ein neuer Download-Zustand (Modus)
von Endgeräten
eingeführt,
wodurch die folgenden Vorteile offensichtlich sind:
– Interworking
zwischen Steuerinformationen und der Datenkanal-Rundsendung mit
einer zeitlichen Verschiebung (Verzögerung), um die Wahrscheinlichkeit
eines beendeten Downloads zu erhöhen.
– Endgerätbasierte
Entscheidung, den Download-Zustand zu verlassen, wenn der Download bereits
erfolgreich abgeschlossen wurde oder wenn keine weitere Chance besteht,
ihn durch eine Broadcast-Sitzung abzuschließen.
- d. Ein weiteres wichtiges Merkmal beruht auf c. Wie in 10 dargestellt
ist, sollte das Teilnehmergerät
UE, falls es während
seines Download-Prozesses vom Download-Modus zum Connected Mode
umschaltet, die Nummern der fehlenden Pakete und die zugehörige Sitzungsnummer über die
Rückwärtsverbindung
an das Netz übermitteln.
- e. Da die Vorgehensweise der Paketindexierung unabhängig in
verschiedenen Zellen implementiert werden kann, kann sie auch unabhängig in Bezug
auf die Vorgehensweise der Zellengruppierung implementiert werden.
Die Idee der Einführung
der Steuerinformation, die den aktuellen Download-Status angibt, um
das Software-Download-Teilnehmergerät UE zu rufen, ist nicht nur
auf das UMTS/FDD System beschränkt.
Es kann in einem beliebigen System, in dem speziell der Push-Dienst angewendet
wird, implementiert werden.