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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Funkkommunikationssysteme.
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Funkkommunikationssysteme
unterliegen grundsätzlich
einer Normung; deshalb kann für
eine detailliertere Beschreibung derartiger Systeme insbesondere
auf die von den entsprechenden Normungsgremien veröffentlichten
Normen Bezug genommen werden.
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Kurz
gesagt, ist die allgemeine Architektur derartiger Systeme in ein
Funkzugangsnetz (RAN für "Radio Access Network"), das hauptsächlich für die Übertragung
und Verwaltung der Funkressourcen an der Funkschnittstelle zwischen
der Mobilstation (MS) und dem Netz verantwortlich ist, und ein Kernnetz (CN
für "Core Network"), das hauptsächlich für die Vermittlung
und Verwaltung der Verbindungen verantwortlich ist, unterteilt.
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Die
Weiterentwicklungen der Technologie bei solchen Systemen führen im
Allgemeinen zu einer Unterscheidung zwischen Systemen der zweiten Generation
und Systemen der dritten Generation.
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Ein
typisches Beispiel für
ein System der zweiten Generation ist GSM ("Global System for Mobile communications") Die vom GSM-RAN
genutzte Funkzugangstechnologie basiert auf einem Mehrfachzugriffsverfahren
des FDMA/TDMA-Typs (wobei FDMA für "Frequency Division
Multiple Access" bzw. Frequenzmultiplexzugriff
und TDMA für "Time Division Multiple
Access" bzw. Zeitmultiplexzugriff
steht). Das GSM-RAN setzt sich aus Teilsystemen zusammen, die als
BSS ("Base Station
Subsystems" bzw. Basisstation-Subsysteme)
bezeichnet werden, und das GSM-CN umfasst Netzelemente wie MSC ("Mobile Switching
Center" bzw. Funkvermittlungsstelle) und
GMSC ("Gateway Mobile
Switching Center" bzw. Eingangsfunkvermittlungsstelle).
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Anfangs
war das GSM hauptsächlich
dafür gedacht,
Echtzeitdienste wie insbesondere Telefondienste basierend auf einer
leitungsvermittelnden Technologie bereitzustellen. GSM hat sich
als nächstes
hin zur Bereitstellung von Nicht-Echtzeit-Diensten wie insbesondere Datenübertragungsdiensten
basierend auf einer paketvermittelnden Technologie weiterentwickelt.
Diese Weiterentwicklung wurde dank der Einführung von GPRS ("General Packet Radio Service" bzw. allgemeiner
paketorientierter Funkdienst), wozu auch die Einführung von
zwei neuen Netzelementen im CN gehörte, nämlich des SGSN ("Serving GPRS Support
Node") und des GGSN ("Gateway GPRS Support
Node"), möglich gemacht. Es
sei daran erinnert, dass die paketvermittelnde Technologie eine
effizientere Nutzung der verfügbaren
Ressourcen ermöglicht,
indem Ressourcen zu jeder Zeit zwischen verschiedenen Teilnehmern
geteilt werden.
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Ein
typisches Beispiel eines Systems der dritten Generation ist UMTS
("Universal Mobile
Telecommunication System" bzw.
universelles Mobil-Kommunikationssystem).
UMTS bietet Dienste der dritten Generation, einschließlich hoher
Bitraten sowohl für
Echtzeit- als auch Nicht-Echtzeit-Dienste. Die vom UMTS-RAN eingesetzte Funkzugangstechnologie
basiert auf einem Vielfachzugriffsverfahren des CDMA-Typs (wobei
CDMA für "Code Division Multiple
Access" bzw. für Codemultiplexzugriff
steht). Das UMTS-RAN wird auch als UTRAN ("UMTS Terrestrial Radio Access Network" bzw. terrestrisches UMTS-Funkzugangsnetz)
bezeichnet, und das UMTS-CN umfasst Netzelemente, die sich auf die paketvermittelnde
("PS" für "packet-switched") Domain beziehen,
und Netzelemente, die sich auf die leitungsvermittelnde ("CS" für "circuit-switched") Domain beziehen.
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Nun
besteht eine weitere Entwicklung von GSM darin, Dienste der dritten
Generation anzubieten. Ein erster Schritt dieser Entwicklung entspricht der
Einführung
von EDGE ("Enhanced
Data Rates for GSM Evolution" bzw.
erhöhte
Datenrate für
die Weiterentwicklung von GSM), das dank der Nutzung von Modulationstechniken
mit höherer
Spektraleffizienz höhere
Bitraten an der Funkschnittstelle ermöglicht. Ein zweiter Schritt
dieser Entwicklung entspricht der Unterstützung von paketbasierten Echtzeitdiensten.
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Wenn
paketbasierte Technologien genutzt werden, wird die Dienstgüte (QoS
bzw. "Quality of Service") zu einer wichtigen
Frage. Die QoS-Architektur in Systemen der dritten Generation ist
definiert in der vom 3GPP ("3rd
Generation Partnership Project")
veröffentlichten
Spezifikation 3GPP TS 23.107. Diese QoS-Architektur beruht auf unterschiedlichen Trägerdiensten,
die durch unterschiedliche QoS-Attribute
gekennzeichnet sind, darunter: Verkehrsklasse, maximale Bitrate, garantierte
Bitrate, Übertragungsverzögerung,
Prioritätsbehandlung
des Verkehrs usw. Darüber
hinaus wird eine Unterscheidung zwischen vier Verkehrsklassen getroffen:
Konversations-Klasse, Streaming-Klasse, interaktive Klasse, Hintergrundübertragung.
Die Konversations- und die Streaming-Klasse werden hauptsächlich für Echtzeit-Verkehrsflüsse genutzt,
für die
die QoS-Anforderungen im Hinblick auf garantierte Bitrate und Übertragungsverzögerung am
höchsten
sind.
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich im engeren Sinne mit der Unterstützung von
Diensten, insbesondere Echtzeitdiensten, in der paketvermittelnden
(PS-) Domain in derartigen Systemen, insbesondere unter Berücksichtigung
der GERAN-Zugangstechnologie
(wobei GERAN für "GSM/EDGE Radio Access
Network" bzw. Funkzugangsnetz
für GSM/EDGE)
steht.
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Die
allgemeine Architektur eines Systems, das die GERAN-Zugangstechnologie
und die paketvermittelnde Domain nutzt, wird in 1 dargestellt.
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Die
Protokollarchitektur unter Berücksichtigung
der GERAN-Zugangstechnologie und der paketvermittelnden (PS-) Domain
wird in 2 dargestellt.
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Die
Protokollschichten an der Funkschnittstelle oder der Schnittstelle
zwischen MS oder BSS oder der "Um"-Schnittstelle umfassen:
- – eine
erste Schicht oder Bitübertragungsschicht bzw. "Physical Layer";
- – eine
zweite Schicht oder Sicherungsschicht bzw. "Data Link Layer", die ihrerseits in unterschiedliche
Schichten unterteilt ist: nach ansteigenden Ebenen [sind dies] MAC
("Medium Access
Control"), RLC ("Radio Link Control") und LLC ("Logical Link Control", wobei die BSS nur
als Zwischenfunktion zwischen MS und SGSN für die LLC-Schicht genutzt wird).
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In
derselben Weise umfassen die Protokollschichten an der Schnittstelle
zwischen BSS und SGSN oder der "Gb"-Schnittstelle:
- – eine
erste Schicht oder Bitübertragungsschicht bzw. "Physical Layer";
- – eine
zweite Schicht oder Sicherungsschicht bzw. "Data Link Layer", die ihrerseits in unterschiedliche
Schichten unterteilt ist: nach ansteigenden Ebenen [sind dies] Netzdienst
bzw. "Network Service", BSSGP ("BSS GPRS Protocol") und LLC ("Logical Link Control", wobei die BSS nur
als Zwischenfunktion zwischen MS und SGSN für die LLC-Schicht genutzt wird).
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Außerdem werden
(in dieser Figur nicht eigens dargestellte) Protokolle höherer Ebenen
auf der Anwendungsebene oder für
Managementaufgaben bereitgestellt, beispielsweise MM ("Mobility Management"), SM ("Session Management") usw.
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Es
wird auch daran erinnert, dass Übertragungsrahmen
bzw. Frames, die als LLC-Frames bezeichnet werden, in der LLC-Schicht
aus Dateneinheiten einer höheren
Ebene gebildet werden. In den LLC-Frames werden diese Dateneinheiten
als LLC-PDU-("LLC-Protocol
Data Units")Dateneinheiten
bezeichnet. LLC-PDU-Dateneinheiten
werden anschließend
in der RLC-/MAC-Schicht segmentiert, so dass sie Datenblöcke bilden,
die als RLC-Datenblöcke
bezeichnet werden. RLC-Datenblöcke werden
anschließend
in das erforderliche Format für
die Übertragung
an der "Um"-Schnittstelle in
der Bitübertragungsschicht
gebracht.
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Es
wird auch daran erinnert, dass, bevor Daten überhaupt für eine MS in einer paketvermittelnden
Datensitzung übertragen
werden können,
ein PDP-("Packet
Date Protocol")Kontext
aktiviert oder für
die Sitzung sowohl in der MS als auch im SGSN erzeugt werden muss,
wobei dieser PDP-Kontext Routing-Informationen und QoS-Informationen für diese
Sitzung umfasst.
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Sobald
dieser PDP-Kontext aktiviert ist, kann die MS Daten übertragen.
Wenn eine MS tatsächlich Daten
während
dieser Sitzung zu übertragen
hat, muss sie in einen Modus (genannt "Packet Transfer Mode" bzw. Paketübertragungsmodus) eintreten,
in dem es einen für
diese MS festgelegten TBF ("Temporary
Block Flow" bzw.
Paketdatenfluss) gibt, d.h., wo dieser MS Funkressourcen auf einem
oder mehreren PDCH ("Packet
Data Channel" bzw.
Paketdatenkanal) für
die Übertragung
von LLC-PDUs zugewiesen werden. Andernfalls, wenn die MS keine Daten
zu übertragen
hat, befindet sie sich in einem Modus (genannt "Packet Idle Mode" bzw. paketvermittelnder Ruhemodus),
wo ihr keine Ressource auf einem PDCH zugewiesen wird.
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Das
Verfahren, durch das einer MS Funkressourcen auf einem oder mehreren
PDCHs zugewiesen werden, wird als TBF-Aufbau bezeichnet. Kurz gesagt,
kann dieses Verfahren entweder in einem einphasigen Zugriff oder
in einem zweiphasigen Zugriff erfolgen. In jedem Fall sendet die
MS einen Packet Channel Request bzw. die Anforderung eines Paketkanals
an das Netz. Bei einem einphasigen Zugriff antwortet das Netz, indem
es Funkressourcen zur Datenübertragung
für diese
MS reserviert. Bei einem zweiphasigen Zugriff antwortet das Netz
zunächst,
indem es Funkressourcen für
die MS reserviert, um eine detailliertere Beschreibung ihres Bedarfs
zu übertragen,
und reserviert anschließend
die Funkressourcen zur Datenübertragung
für diese
MS.
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Wie
weiter oben erwähnt,
können
nun höhere
Datenraten dank der EDGE entsprechenden Verbesserung von GPRS erzielt
werden, die auch als EGPRS ("Enhanced
GPRS" bzw. verbessertes GPRS)
bezeichnet wird. Eine andere Möglichkeit,
höhere
Datenraten zu erzielen, erfolgt über
den Multislot-Betrieb, wodurch einer MS gleichzeitig mehr als ein
PDCH zugewiesen werden kann. Allerdings werden diese Möglichkeiten
zur Erzielung höherer
Datenraten im Allgemeinen nicht von allen MSen und/oder allen Zellen
des Netzes unterstützt.
Daher sind, damit das Netz effizient arbeiten kann, einige Mechanismen
erforderlich, durch die das Netz Kenntnis über die Funkzugangsfähigkeiten
einer MS erhalten kann, wozu insbesondere ihre Fähigkeit zur Arbeit im EGPRS-Modus
und/oder ihre Multislot-Klasse (oder die Anzahl der Zeitschlitze,
auf denen die MS gleichzeitig arbeiten kann) gehören.
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Es
wird auch daran erinnert, dass eine MS, bevor sie überhaupt
eine Aktivierung eines PDP-Kontexts anfordert, eine GPRS-Attach-Prozedur
ausführen
muss, durch welche sie dem Netz ihre Identität sowie andere Parameter liefert,
hauptsächlich,
um zu überprüfen, ob
der Teilnehmer berechtigt ist, auf GPRS-Dienste zuzugreifen, was von seinem Teilnehmervertrag
abhängt.
Unter diesen Parametern liefert die MS ihre Funkzugangsfähigkeiten.
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Eine
typische Transaktion, in der das Netz Kenntnis über die Funkzugangsfähigkeiten
erhalten muss, ist die Prozedur des TBF-Aufbaus. Da diese Transaktion
zwischen der MS und dem BSS erfolgt, sind spezifische Mechanismen
bereitgestellt worden, um das BSS in die Lage zu versetzen, dass
es Kenntnis über
die Funkzugangsfähigkeiten
der MS erhält, wobei
diese Mechanismen insbesondere vorsehen, dass eine unterschiedliche
Anforderungsnachricht von der MS gesendet wird, je nachdem, ob sie
EGPRS unterstützt
oder nicht (die Nachricht "EGPRS Packet
Channel Request",
wenn die MS EGPRS unterstützt,
oder die Nachricht "(Packet)
Channel Request",
wenn die MS EGPRS nicht unterstützt,
wobei die letztgenannte Nachricht davon abhängt, ob PBCCH ("Packet Broadcast
Control Channel")
in der Zelle vorhanden ist oder nicht), oder dass die MS-Multislot-Klasse
in der von der MS gesendeten Anforderungsnachricht angegeben wird.
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Es
ist möglich,
auf US2002006508 zu verweisen, worin offenbart wird, einen Indikator
in Nachrichten vorzusehen, die zwischen einer Mobilstation und einem
Netz ausgetauscht werden, um zwischen herkömmlichen EGPRS- und GERAN-Mobilstationen unterscheiden
zu können.
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Es
ist auch möglich,
auf US20010046879 zu verweisen, das sich auf das Problem bezieht,
eine optimale Zelle unter den Zellen mit aufgrund unterschiedlicher
Funkschnittstellen verschiedenen Fähigkeiten auszuwählen.
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Zurückkommend
auf die zur Unterstützung von
Diensten der dritten Generation erforderliche QoS-Architektur in
einem System wie dem in 1 dargestellten (einschließlich der
Unterstützung
hoher Bitraten für
Echtzeitdienste in der packetvermittelnden Domain) wird daran erinnert,
dass das Aufbauen eines Trägers
in einem solchen System im Allgemeinen so ausgeführt wird, dass garantiert ist,
dass die QoS-Anforderungen auf verschiedenen Ebenen des Systems
erfüllt
werden, wobei die verschiedenen Merkmale auf jeder Ebene berücksichtigt
werden. Die verschiedenen Träger,
auf denen die QoS-Architektur beruht, umfassen insbesondere einen
Funkträger,
und die QoS-Anforderungen müssen
auf der Funkebene erfüllt
werden.
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Daher
erfordert, wenn man die GERAN-Zugangstechnologie betrachtet, die
Unterstützung
von Diensten wie insbesondere Echtzeitdiensten in der paketvermittelnden
Domain mehrere Basisfunktionen:
- – Unterstützung von
Rel-99 GERAN-Standards in der MS, im BSS und SGSN;
- – Unterstützung der
Rel-99 QoS-Parameter-Aushandlung zum Aktivierungszeitpunkt des PDP-Kontexts,
einchließlich
einer Aushandlung mit dem BSS (in Rel- 97 werden die QoS-Parameter nur zwischen
der MS und dem SGSN ausgehandelt). Diese Aushandlung zwischen dem
BSS und dem SGSN erfordert die Unterstützung des Merkmals "Packet Flow Context" an der Gb-Schnittstelle
(definiert in 3GPP TS 08.18);
- – Unterstützung spezifischer
Algorithmen für
Call Admission Control bzw. Zugangskontrolle im BSS und dem SGSN,
um Echtzeitanforderungen wie Übertragungsverzögerung und
Bitrate zu garantieren, welche die Reservierung von Ressourcen zum
Zeitpunkt des Trägeraufbaus
erfordern.
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Bezüglich einer
Beschreibung derartiger Funktionen kann auch auf ETSI TS 123 060
V3.6 (2001-01) verwiesen werden.
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3 zeigt
einen Überblick über die
verschiedenen Schritte, die am Aufbauen eines Trägers wie beispielsweise eines
Echtzeitträgers
beteiligt sind.
- 1) Die R99-MS fordert die die
Aktivierung eines PDP-Kontexts an, für den die Parameter "QoS Requested" einem Echtzeitträger entsprechen.
- 2) Der SGSN kann anschließend
Sicherheits- und Protokollierungsfunktionen ausführen. Ein Zugangskontrollalgorithmus
wird aufgerufen, um zu prüfen,
ob die angeforderten QoS-Attribute erfüllt werden können. Der
SGSN kann anschließend die
angeforderten QoS-Attribute unter Berücksichtigung seiner Fähigkeiten
und der aktuellen Auslastung einschränken, und er muss die angeforderten
QoS-Attribute gemäß dem abonnierten QoS-Profil
einschränken.
Der SGSN fordert danach die Erstellung des PDP-Kontexts im GGSN an.
- 3) Verschiedene Funktionen werden im GGSN ausgeführt, der
sogar die Anforderung vom SGTSN zurückweisen darf, wenn die vom
SGSN empfangene Nachricht "QoS
Negotiated" mit
dem gerade aktivierten PDP-Kontext nicht kompatibel ist.
- 4) Sobald die Erstellung des PDP-Kontexts im GGSN als erfolgreich
bestätigt
wurde, fordert der SGSN anschließend die Erstellung eines Packet Flow
Context (PFC) bzw. Paketflusskontexts für den Echtzeitträger an.
Obwohl es theoretisch möglich
ist, mehrere Träger
im selben PFC zusammenzufassen, scheint es besser zu sein, einen
PFC für
jeden Echtzeitträger
zu erstellen und nur Nicht-Echtzeit- Träger,
die ähnliche QoS-Merkmale
innerhalb desselben PFC aufweisen, zusammenzufassen. Die Anforderung
vom SGSN umfasst mehrere obligatorische Parameter:
– TLLI:
Kennung der Mobilstation
– PFI: "Packet Flow Identifier" (Kennung des PFC)
– PFT: "Packet Flow Timer" (Lebensdauer des PFC
in Zeiten der Inaktivität)
– ABQP: "Aggregate BSS QoS
Profile" (QoS-Parameter,
die den PFC kennzeichnen)
- 5) Das BSS führt
anschließend
einen Zugangskontrollalgorithmus aus, um zu prüfen, ob die angeforderten QoS-Attribute
erfüllt
werden können. Mehrere
Funktionen können
ausgeführt
werden, um zur Unterstützung
der angeforderten QoS in der Lage zu sein (z.B. Neuzuweisung von
anderen MSen, Umsteuerung der MS zu einer anderen, weniger ausgelasteten
Zelle usw.). Das BSS kann das angeforderte Gesamt-QoS-Profil des BSS
unter Berücksichtigung
seiner Fähigkeiten und
der aktuellen Auslastung einschränken,
obwohl die Nichterfüllung
der Attribute "Garantierte Bitrate" und "Übertragungsverzögerung" so weit wie möglich vermieden
werden sollten. Das BSS führt
eine Ressourcenreservierung durch, um die ausgehandelte garantierte
Bitrate zu unterstützen,
wobei der RLC-Modus berücksichtigt
wird, der für
den Fluss verwendet werden wird (wahrscheinlicher Fall: der bestätigte RLC-Modus
seit den LLC-PDUs sollte relativ groß sein: beispielsweise 500
Byte oder mehr für
Video-Streaming). Die an der Funkschnittstelle reservierten Ressourcen
müssen
aufgrund des Steuerungsaufwands der Funkschnittstelle höher sein
als die ausgehandelte garantierte Bitrate.
- 6) Das BSS bestätigt
die PFC-Erstellung, wenn sie erfolgreich ist, und liefert an den
SGSN das ausgehandelte ABQP, d.h., die ausgehandelten Dienstgüteattribute.
- 7) Unter der Annahme, dass das ausgehandelte ABQP für den SGSN
annehmbar ist, wird das Verfahren zur Aktivierung des PDP-Kontexts
durch das Senden einer Zustimmungsnachricht an die Mobilstation
abgeschlossen.
- 8) Da der SGSN die angekündigte
Verlustrate für die
dazugehörigen
MS/PFC einhalten muss, ist die Wahrscheinlichkeit relativ hoch,
dass das BSS eine Nachricht "FLOW
CONTROL MS" oder "FLOW CONTROL PFC" an den SGSN senden muss,
um eine Verlustrate anzukündigen,
die größer ist
als die ausgehandelte garantierte Bitrate (andernfalls werden Standardwerte
verwendet). Die Wahl zwischen der MS- und PFC-Flusssteuerung ist implementierungsabhängig und
hängt auch
davon ab, ob es weitere aktive PFCs für dieselbe MS gibt.
- 9) Der SGSN bestätigt
die Nachricht "FLOW CONTROL
MS" oder "FLOW CONTROL PFC".
- 10) Wenn die Echtzeitsitzung (in diesem Beispiel der Fall des
Downlink-Stroms)
dank anderer in diesem Dokument nicht beschriebener Protokolle in
höheren
Schichten gestartet wird, sendet der SGSN an das BSS BSSGP-PDUs,
welche die PDU-Lebensdauer, das QoS-Profil (R97, nicht sinnvoll
in diesem Fall), die Funkzugangsfähigkeiten der MS sowie PFI
und LLC-PDU, die zu senden sind, umfassen.
- 11) Das BSS sendet die LLC-PUDs an die MS.
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In
diesem Kontext basiert die vorliegende Erfindung insbesondere auf
den folgenden Beobachtungen.
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Aus
der obigen Beschreibung wird ersichtlich, dass ein bedeutender Schritt
bei der Unterstützung
von Echtzeitdiensten der Zugangskontrollalgorithmus sowohl im SGSN
als auch im BSS ist, was die Kenntnis erfordert:
- – der Zelle,
in der sich die MS befindet, sowie ihrer Fähigkeiten (z.B., ob sie EGPRS-fähig ist
oder nicht;
- – des
Status der Zelle (z.B., wie ausgelastet sie ist);
- – der
MS-Fähigkeiten
(z.B., ob die MS EGPRS-fähig
ist oder nicht, sowie der Multislot-Klasse der MS).
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Wenn
nämlich
der PDP-Kontext eine garantierte Bitrate erfordert, die im GPRS-Modus nicht von einer
MS der Multislot-Klasse 1 unterstützt werden kann, dann muss
das BSS wissen, ob die MS EGPRS-fähig ist oder nicht und welches
ihre Multislot-Klasse
ist; ebenso muss das BSS wissen, ob die Zelle, in welcher der PFC
genutzt würde,
EGPRS-fähig
ist oder nicht, und welches die verbleibenden Funkressourcen sind.
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Wenn
man zum Beispiel den Fall betrachtet, in dem der PDP-Kontext eine
garantierte Downlink-Bitrate von 64 kbps für eine MS erfordert, die sich befindet:
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- – in
einer EGPRS-fähigen
Zelle, die reichlich Ressourcen verfügbar hat, können zum Beispiel die folgenden
Fälle in
Betracht kommen:
– Fall
1: Wenn die MS nur GPRS-fähig
ist und der Multislot-Klasse 4 angehört, beträgt der maximale theoretische
Durchsatz, der auf der Funkverbindung im Downlink angeboten werden
kann: 3·20 kbps
= 60 kbps. In diesem Fall kann die angeforderte garantierte Bitrate
nicht bereitgestellt werden.
– Fall 2: Wenn die MS EGPRS-fähig ist
und der Multislot-Klasse 8 angehört,
beträgt
der maximale theoretische Durchsatz, der auf der Funkverbindung
im Downlink angeboten werden kann: 4·59,2 kbps = 236,8 kbps. In
diesem Fall kann die angeforderte garantierte Bitrate bereitgestellt
werden.
- – in
einer nur GPRS-fähigen
Zelle, die reichlich Ressourcen verfügbar hat, kann zum Beispiel
der folgende Fall in Betracht kommen:
– Fall 3: Ungeachtet der EGPRS-Fähigkeit
der MS wird nur die GPRS-Multislot-Klasse
berücksichtigt.
Wenn die MS der GPRS-Multislot-Klasse 8 angehört, dann beträgt der maximale
theoretische Durchsatz, der im Downlink angeboten werden kann: 4·20 kbps
= 80 kbps. Das BSS weiß jedoch, dass
aufgrund der Funkbedingungen nur 4·15 kbps = 60 kbps erreicht
werden können.
In diesem Fall kann die angeforderte garantierte Bitrate nicht bereitgestellt
werden.
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Deshalb
kann man sehen, dass in Abhängigkeit
von den MS-Merkmalen und den Zellenmerkmalen das BSS unterschiedlich
auf die SGSN-Anforderung antworten wird.
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In
diesem Zusammenhang erkennt die vorliegende Erfindung einige Probleme
mit dem derzeitigen Stand der Technik, die wie folgt dargestellt
werden können:
Im
SGSN sind alle Merkmale der Mobilstation bekannt, da die MS zuvor
eine GPRS-Attach-Prozedur ausgeführt
hat. Ferner kennt der SGSN nicht die Funkmerkmale der Zelle und
sollte die Funkmerkmale der MS, wie beispielsweise die EGPRS-Fähigkeit und
die Multislot-Klasse, nicht decodieren. Deshalb wird er wahrscheinlich
eine sehr einfache Zugangskontrolle (CAC) nur basierend auf seiner
aktuellen Auslastung implementieren und vielleicht den maximalen
theoretischen Durchsatz berücksichtigen,
der von GERAN bereitgestellt werden kann (der 8·59,2 = 473,9 kbps beträgt).
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Im
BSS gibt es zwei Optionen:
- – Entweder befindet sich die
MS, für
welche der PFC angefordert wird, bereits im Paketübertragungsmodus
(d.h., ein aufgebauter TBF für
diese MS für
eine andere, im Gange befindliche Sitzung ist vorhanden). In diesem
Fall ist alles, was für
die CAC ("Call Admission
Control" bzw. Zugangskontrolle)
benötigt
wird, typischerweise im BSS bekannt: die Zelle, die die MS bedient,
ihre EGPRS-Fähigkeit
und ihre Multislot-Klasse. Es gibt jedoch einige Fälle, in
denen die Multislot-Klasse der MS nicht bekannt ist (z.B. ist nur
ein im Gange befindlicher Uplink-EGPRS-TBF (UL EGPRS TBF) vorhanden,
der im Anschluss an den Empfang eines "EGPRS PACKET CHANNEL REQUEST" mit dem Grund "Signalisierung" aufgebaut worden
war).
- – Oder
die MS befindet sich nicht im Paketübertragungsmodus. In diesem
Fall können,
wenn die MS sich wenige Sekunden zuvor im Paketübertragungsmodus befand (d.h.,
die MS befindet sich noch im Status "Bereit" bzw. "Ready") und das BSS die Funkzugangsfähigkeiten
der MS aus der letzten GPRS-Sitzung gespeichert hat, die Funkzugangsfähigkeiten
der MS bekannt sein. Da die Nachricht "CREATE BSS PFC" auf einem BVCI ("BSSGP Virtual Connection Identifier"; virtuelle Verbindungskennung
des GPRS-Protokolls des BSS) gesendet wird, welcher der Zelle entspricht, in
der sich die MS befindet, hat das BSS dann alles, was es benötigt. Allerdings
ist die Speicherung der Funkzugangsfähigkeiten der MS im Anschluss
an eine GPRS-Sitzung kein standardisiertes Verfahren, und darüber hinaus
kann die Verfügbarkeit
der Funkzugangsfähigkeiten
der MS nicht immer garantiert werden (z.B. bestand die GPRS-Sitzung
nur aus einem Uplink-TBF, der durch ein einphasiges Zugangsverfahren
eingerichtet wurde; in diesem Fall werden die Funkzugangsfähigkeiten
der MS dem BSS nicht zur Kenntnis gegeben).
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Deshalb
kann heute nicht sichergestellt werden, dass das BSS die EPGRS-Fähigkeit der MS und ihre Multislot-Klasse
zu dem Zeitpunkt kennt, an dem es eine Nachricht "CREATE BSS PFC" empfängt.
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Wie
ebenfalls durch die vorliegende Erfindung erkannt wird, könnte eine
Lösung
darin bestehen, dass ein standardisiertes Verfahren verwendet wird,
das dem BSS ermöglicht,
die Funkzugangsfähigkeiten
der MS vom SGSN abzurufen: Es wird als "RA CAPABILITY UPDATE"-Verfahren, d.h., Verfahren zur Aktualisierung
der Funkzugangsfähigkeit
bezeichnet. Dieses Verfahren könnte
vom BSS aufgerufen werden, wenn es eine Nachricht "CREATE BSS PFC" für eine MS
empfängt,
die es nicht kennt.
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Wie
jedoch weiterhin durch die vorliegende Erfindung erkannt wird, würde dieses
Verfahren eine gewisse zusätzliche
Verzögerung
bei der Aufbauzeit des Echtzeitträgers verursachen, was ein sehr
zeitkritisches Verfahren ist, da die Erfahrung des Endanwenders
von dieser Aufbauzeit abhängt.
Außerdem ist
in der Praxis möglicherweise
nicht garantiert, dass alle SGSNs dieses Verfahren implementiert
haben, d.h., es kann unmöglich
sein, dieses Verfahren anzuwenden.
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Mit
anderen Worten sind heute die Mechanismen, durch welche das Netz
Kenntnis über
die Funkzugangsfähigkeiten
einer MS zum Zeitpunkt der Einrichtung (oder Änderung) eines Packet Flow
Context erlangt, nicht vollständig
optimiert, und deswegen werden die QoS-Anforderungen möglicherweise nicht
erfüllt
oder die Gesamtleistung des Systems kann sich verschlechtern.
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Die
vorliegende Erfindung schafft insbesondere die Voraussetzungen,
um einen Teil oder alle der weiter oben erkannten Probleme zu lösen. Allgemeiner
gesagt, bietet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, die Unterstützung von
Diensten wie insbesondere Echtzeitdiensten in der paketvermittelnden
Domain derartiger Systeme zu optimieren.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Dienstgüteoptimierung
in der paketvermittelnden Domain eines Funkkommunikationssystems,
ein Verfahren, bei dem:
- – eine Instanz eines Kernnetzes
dieses Systems an eine Instanz eines Funkzugangsnetzes dieses Systems
eine Anforderung zum Aufbau oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers für eine paketvermittelnde
Sitzung für
eine Mobilstation sendet, wobei die Anforderung erste Informationen umfasst,
die von der Dienstgüteinformation
abgeleitet sind, welche in einer von der Instanz des Kernnetzes
empfangenen entsprechenden Anforderung enthalten waren;
- – die
Instanz des Kernnetzes zu der Anforderung zweite Informationen hinzufügt, die
auf ihrer Ebene bekannt sind und die zusammen mit den ersten Informationen
genutzt werden können,
um eine Zugangskontrolle auf der Funkebene durchzuführen.
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Nach
einer Ausführungsform
umfassen die zweiten Informationen Informationen, die für die Funkzugangsfähigkeiten
der Mobilstation repräsentativ
sind.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfassen die Funkzugangsfähigkeiten
Fähigkeiten
zur Unterstützung
höherer
Datenraten.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfassen die Fähigkeiten
zur Unterstützung
höherer Datenraten
eine Multislot-Fähigkeit.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfassen die Fähigkeiten
zur Unterstützung
höherer Datenraten
eine Fähigkeit
zur Unterstützung
unterschiedlicher Datenübertragungsmodi.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfassen die unterschiedlichen Datenübertragungsmodi den GPRS-("General Packet Radio
Service")Modus und
den EGPRS-("Enhanced
General Packet Radio Service")Modus.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfasst der Aufbau oder die Neukonfiguration eines Funkträgers die
Erstellung oder Änderung
eines Packet Flow Context.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
wird die Anforderung zum Aufbau oder zur Neukonfiguration eines
Funkträgers
in einer Nachricht "CREATE BSS
PFC" gesendet.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Instanz eines
Funkzugangsnetzes (BSS) zur Ausführung
eines Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Instanz eines
Kernnetzes in der paketvermittelnden Domain (SGSN) zur Ausführung eines
Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Diese
und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung klarer ersichtlich werden, die in Verbindung mit den
begleitenden Zeichnungen gegeben wird:
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1 ist
ein Diagramm zur Darstellung der allgemeinen Architektur eines Systems,
in dem die GERAN-Zugangstechnologie und eine paketvermittelnde Domain
zum Einsatz kommen;
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2 ist
ein Diagramm zur Darstellung der Protokoll in einem System, in dem
die GERAN-Zugangstechnologie und eine paketvermittelnde (PS) Domain
zum Einsatz kommen;
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3 ist
ein Diagramm zur Darstellung der verschiedenen Schritte, die am
Aufbau eines Trägers wie
beispielsweise eines Echtzeitträgers
in einem solchen System beteiligt sind.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch wie folgt erklärt werden, zum Beispiel, wenn
die GERAN-Zugangstechnologie und die PS-Domain in der oben dargestellten
Weise berücksichtigt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
insbesondere vor, zu der Nachricht "CREATE-BSS-PFC", wie sie in den Spezifikationen 3GPP
TS 08.18 und 3GPP TS 48.018 definiert ist und die dem BSS ermöglicht, einen
BSS Packet Flow Context zu erstellen oder zu verändern, Informationen hinzuzufügen, die
für die Funkzugangsfähigkeiten
der MS repräsentativ
sind.
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Informationen,
die für
die Funkzugangsfähigkeiten
der MS repräsentativ
sind, können
insbesondere ihre Multislot-Fähigkeit
und/oder ihre Fähigkeit zur
Unterstützung
des EGPRS-Modus umfassen.
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Allgemeiner
gesagt, schlägt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Dienstgüteoptimierung
in der paketvermittelnden Domain eines Funkkommunikationssystems
vor, bei dem:
- – eine Instanz eines Kernnetzes
dieses Systems an eine Instanz eines Funkzugangsnetzes dieses Systems
eine Anforderung zum Aufbau oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers für eine paketvermittelnde
Sitzung für
eine Mobilstation sendet, wobei die Anforderung erste Informationen umfasst,
die von der Dienstgüteinformation
abgeleitet sind, welche in einer von der Instanz des Kernnetzes
empfangenen entsprechenden Anforderung enthalten waren;
- – die
Instanz des Kernnetzes zu der Anforderung zweite Informationen hinzufügt, die
auf ihrer Ebene bekannt sind und die zusammen mit den ersten Informationen
genutzt werden können,
um eine Zugangskontrolle auf der Funkebene durchzuführen.
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Insbesondere:
- – kann
das Funkkommunikationssystem im Besonderen ein GSM/EDGE-System sein;
- – kann
das Funkzugangsnetz ein GSM/EDGE-BSS sein;
- – kann
die zweite Information zur Durchführung der Zugangskontrolle
(CAC; "Call Admission
Control") eines
Echtzeitträgers
dienen und kann die Funkzugangsfähigkeit
der MS sein, wobei der Aufbau oder die Neukonfiguration eines Funkträgers die
Erstellung oder Änderung
eines Packet Flow Context umfassen kann;
- – kann
die Anforderung zum Aufbauen oder zur Neukonfiguration eines Funkträgers in
der Nachricht "CREATE
BSS PFC" gesendet
werden;
- – kann
das Verfahren für
die Prozedur der PFC-Erstellung dienen, die vom SGSN zum Zeitpunkt
der PDP-Kontextaktivierung für
einen Echtzeitträger
initiiert wird.
-
Ziel
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Netzelement für ein Funkzugangsnetz
(BSS) eines Funkkommunikationssystems, das Mittel zur Durchführung eines
Verfahrens nach einem beliebigen der oben beschriebenen Verfahren
umfasst.
-
Die
detaillierte Implementierung derartiger Mittel bringt für einen
Fachmann keinerlei besondere Schwierigkeiten mit sich, und daher
brauchen derartige Mittel nicht vollständiger offengelegt zu werden, als
dies weiter oben für
einen Fachmann durch ihre Funktion geschehen ist.