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Fachgebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im allgemeinen Verwaltungssysteme für drahtlose
Funkbetriebsmittel (RRM-Systeme) und insbesondere die Verwendung
eines endlichen Automaten (FSM), um verschiedene Funktionen eines
RRM-Systems zu implementieren.
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Hintergrund der Erfindung
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Drahtlose
Telekommunikationssysteme, die Verwaltungssysteme für Funkbetriebsmittel
(RRM-Systeme) umfassen, sind in der Technik wohlbekannt. Um globale
Anschlußmöglichkeiten
für drahtlose
Systeme bereitzustellen, wurden Standards entwickelt und werden
implementiert. Ein aktueller Standard mit weitverbreiteter Verwendung
ist als globales System für
mobile Telekommunikation (GSM) bekannt. Dies wird als ein sogenannter
Mobilfunksystemstandard der zweiten Generation (2G) betrachtet,
und ihm folgte seine Überarbeitung
(2.5G). GPRS und EDGE sind Beispiele für 2.5G-Technologien, die Dienste
mit relativ hoher Datengeschwindigkeit auf (2G) GSM-Netzwerken bieten.
Jeder dieser Standards versuchte den früheren Standard mit zusätzlichen
Merkmalen und Verbesserungen zu verbessern. Im Januar 1998 einigte
sich das European Telecommunications Standard Institute – Special
Mobile Group (ETSI SMG) auf ein Funkzugriffsmodell für Funksysteme
der dritten Generation, die universelle mobile Telekommunikationssysteme
(UMTS) genannt werden. Um den UMTS-Standard weiter zu implementieren,
wurde im Dezember 1998 das Partnerschaftsprojekt der dritten Generation
(3GPP) gebildet. 3GPP arbeitet weiterhin an einem allgemeinen Mobilfunkstandard
der dritten Generation.
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Eine
typische UMTS-Systemarchitektur gemäß aktuellen 3GPP-Spezifikationen
ist in 1 abgebildet. Die UMTS-Netzwerkarchitektur umfaßt ein Kernnetz
(CN), das über
eine als Iu bekannte Schnittstelle, die in den aktuellen öffentlich
verfügbaren
3GPP-Spezifikationsdokumenten im Detail definiert ist, mit einem
terrestrischen UMTS-Funkzugangsnetz (UTRAN) verbunden ist. Das UTRAN
ist derart aufgebaut, daß es über eine
als Uu bekannte Funkschnittstelle durch drahtlose Sende/Empfangseinheiten
(WTRUs), die in 3GPP als Benutzergeräte (UEs) bekannt sind, drahtlose
Telekommunikationsdienste für
Benutzer bereitstellt. Das UTRAN hat eine oder mehr Funknetzsteuerungen
(RNCs) und Basisstationen, die in 3GPP als Node Bs bekannt sind,
welche gemeinsam für
die geographische Abdeckung für
drahtlose Kommunikationen mit UEs sorgen. In 3GPP sind mit jeder
RNC über
eine als Iub bekannte Schnittstelle ein oder mehrere Node Bs verbunden.
Das UTRAN kann mehrere Gruppen von Node Bs haben, die mit verschiedenen
RNCs verbunden sind, zwei sind in dem in 1 abgebildeten
Beispiel gezeigt. Wenn in einem UTRAN mehr als eine RNC bereitgestellt
ist, wird die Kommunikation zwischen RNCs über eine Iur-Schnittstelle
durchgeführt.
Kommunikationen außerhalb
der Netzwerkkomponenten werden von den Node Bs über die Uu-Schnittstelle auf
einer Benutzerebene und das CN auf einer Netzwerkebene über verschiedene
Verbindungen zu externen Systemen durchgeführt.
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Im
allgemeinen ist die Hauptfunktion von Basisstationen, wie etwa Node
Bs, eine Funkverbindung zwischen dem Netzwerk der Basisstationen
und den WTRUs bereitzustellen. Typischerweise emittiert eine Basisstation
allgemeine Kanalsignale, die es nicht verbundenen WTRUs ermöglichen,
mit der Zeitsteuerung der Basisstation synchronisiert zu werden.
In 3GPP leistet ein Node B die physikalische Funkverbindung mit
den UEs. Der Node B empfängt
Signale über
die Iub-Schnittstelle
von der RNC, die die Funksignale steuert, welche von dem Node B über die
Uu-Schnittstelle gesendet werden.
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Ein
CN ist verantwortlich für
die Leitweglenkung von Informationen an ihr korrektes Ziel. Zum
Beispiel kann das CN Sprachverkehr von einem UE, welcher von dem
UMTS über
einen der Node Bs empfangen wird, an ein öffentlich vermitteltes Telefonnetz
(PSTN) oder für
das Internet bestimmte Paketdaten leitweglenken. In 3GPP hat das
CN sechs Hauptkomponenten. 1) einen betreuenden allgemeinen Paketfunkdienst-Unterstützungsknoten
(GPRS-Unterstützungsknoten);
2) einen Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten;
3) ein Grenz-Gateway; 4) ein Besucherregister; 5) eine mobile Dienstvermittlungsstelle;
und 6) eine mobile Gateway-Dienstvermittlungsstelle. Der betreuende
GPRS-Unterstützungsknoten
stellt den Zugang zu paketvermittelten Domänen, wie etwa dem Internet,
bereit. Der Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten
ist ein Gateway-Knoten für
Verbindungen zu anderen Netzwerken. Der gesamte Datenverkehr, der
zu Netzwerken eines anderen Betreibers oder in das Internet geht,
geht durch den GPRS-Unterstützungsknoten.
Das Grenz-Gateway wirkt als eine Firewall, um Angriffe von Eindringlingen
außerhalb
des Netzwerks auf Teilnehmer innerhalb des Netzwerkgebiets zu verhindern.
Das Besucherregister ist eine 'Kopie' im aktuellen betreuenden
Netzwerk von Teilnehmerdaten, die für die Bereitstellung von Diensten
benötigt
werden. Diese Information kommt anfänglich von einer Datenbank,
die mobile Teilnehmer verwaltet. Die mobile Dienstvermittlungsstelle
ist für 'leitungsvermittelte' Verbindungen von
UMTS-Endgeräten
mit dem Netzwerk verantwortlich. Die mobile Gateway-Dienstvermittlungsstelle
implementiert benötigte
Leitweglenkungsfunktionen basierend auf dem aktuellen Standort von
Teilnehmern. Die mobilen Gateway- Dienste
empfangen und verwalten auch Verbindungsanforderungen von Teilnehmern
von externen Netzwerken.
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Die
RNCs steuern im allgemeinen interne Funktionen des UTRAN. Die RNCs
stellen über
eine Uu-Schnittstellenverbindung mit einem Node B auch Vermittlungsdienste
für Kommunikationen
mit einer lokalen Komponente und über eine Verbindung zwischen
dem CN und einem externen System eine externe Dienstkomponente,
zum Beispiel Überseegespräche von
einem Mobiltelefon in einem nationalen UMTS, bereit.
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Typischerweise überwacht
eine RNC mehrere Basisstationen, verwaltet Funkbetriebsmittel innerhalb des
geographischen Bereichs der von den Node Bs betreuten drahtlosen
Funkdienstabdeckung und steuert die physikalischen Funkbetriebsmittel
für die
Uu-Schnittstelle. In 3GPP stellt die Iu-Schnittstelle einer RNC dem
CN zwei Verbindungen zur Verfügung:
eine zu einer paketvermittelten Domäne und die andere zu einer leitungsvermittelten
Domäne.
Andere wichtige Funktionen der RNCs umfassen den Vertraulichkeits-
und den Integritätsschutz.
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Eine
RNC hat abhängig
von den Erfordernissen des CN mehrere logische Rollen. Im allgemeinen
werden diese Funktionen in zwei Komponenten unterteilt: eine betreuende
RNC (S-RNC) und
eine steuernde RNC (C-RNC). Als die betreuende RNC (S-RNC) arbeitet
die RNC als eine Brücke
zu dem CN und den Node Bs. Als eine steuernde RNC (C-RNC) ist die
RNC für
die Konfiguration der Hardware einer Basisstation verantwortlich.
Die C-RNC steuert auch Datenübermittlungen
und handhabt eine Überlastung
zwischen verschiedenen Basisstationen. Eine dritte logische Rolle
einer RNC ist als eine Drift-RNC. Als eine Drift-RNC ist die RNC dafür verantwortlich,
die UE-Einrichtung
an eine andere Basisstation weiterzugeben, wenn das UE den Abdeckungsbereich
durchquert.
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Die
RNCs und die Basisstationen führen
gemeinsam Verwaltungsarbeitsgänge
für Funkbetriebsmittel (RRM-Arbeitsgänge), wie
etwa „Leistungsregelung
mit innerem Regelkreis" durch.
Dies ist ein Merkmal, um Near-Far-Probleme zu verhindern. Wenn im
allgemeinen zum Beispiel mehrere WTRUs mit dem gleichen Leistungspegel
senden, können
die WTRUs, die der Basisstation am nächsten sind, die Signale von
den weiter entfernten WTRUs übertönen. Die
Basisstation prüft
die von den verschiedenen WTRUs empfangene Leistung und sendet Befehle
an die WTRUs, um die Leistung zu verringern oder zu erhöhen, bis
die Basisstation die Leistung von jeder WTRU etwa mit dem gleichen
Pegel empfängt.
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Es
wäre wünschenswert,
ein vereinheitlichtes System zu haben, das aus Adressierungswechselwirkungen
aus vielen RRM-Algorithmen entgegenkommt, wobei der Gesamtsystembetrieb
berücksichtigt
wird.
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Die
Erfinder haben erkannt, daß ein
endlicher Automat (FSM) eine ideale Wahl ist, um die RRM für ein drahtloses
Kommunikationssystem abzuwickeln, weil die Anzahl adressierbarer
Angelegenheiten begrenzt ist und die gleichen Arten von Angelegenheiten
sich zahlreiche Male wiederholen. Ein Hauptvorteil der Verwendung
eines FSM-Ansatzes für
die RRM ist, daß ein
gegebener RRM-Algorithmus sich abhängig von der Last des Systems
verschieden verhält.
Auch können
einige RRM-Algorithmen unter gewissen Lastbedingungen verhindert
werden. Die Erfinder haben erkannt, daß ein FSM bereitgestellt werden
kann, wobei verschiedene Zustände
verschiedenen Lastbedingungen entsprechen. Im allgemeinen ermöglicht der
FSM ein wirksames und koordiniertes Verhalten von RRM-Algorithmen, das
einem aktuellen Systemlastpegel oder anderen Kriterien, welche die
Betriebszustände
des FSM definieren, entspricht.
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Die
Verwendung von FSMs für
Steuersysteme ist in dem bisherigen Stand der, Technik allgemein
bekannt, allerdings nicht für
die Implementierung der RRM. Zum Beispiel lehrt US-A-6 408 228 (Seem
et al.) mit dem Titel „Hybrid
Finite State Machine Environmental System Controller" die Verwendung mehrerer
Controller oder eines einzigen Controllers, der/die in verschiedenen
Sätzen
von Steuerparametern arbeiten, welche sich nacheinander auswirken,
um den Systembetrieb zu steuern. Gewisse Patente des bisherigen
Stands der Technik lehren die Verwendung eines einzigen RRM-Algorithmus, z.B.
bezüglich
eines Handover, und werden durch US-A-5 884 175 (Schiefer et al.),
US-A-6 163 524 (Magnusson et al.) und US-A-6 377 817 131 (Hakaste et
al.) beispielhaft dargestellt.
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WO
02/31672 offenbart ein System zur gemeinsamen Nutzung von Betriebsmitteln,
in dem ein erster Prozessor ein Betriebsmittel verwaltet, das mit
Hilfe eines Kommunikati onsprotokolls für einen zweiten Prozessor verfügbar gemacht
werden soll. Das Kommunikationsprotokoll umfaßt Zustandsmaschinen. Jede
Zustandsmaschine pflegt einen Zustand eines Betriebsmittels und
identifiziert, wie ankommende und abgehende Nachrichten eines zugehörigen betriebsmittelspezifischen
Datentransferprotokolls den Zustand der Zustandsmaschine beeinflussen.
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US 5 818 828 offenbart ein
Protokoll in einem drahtlosen Frequenzsprung-Kommunikationssystem
für die
gerechte und effiziente Zuweisung unter verschiedenen Lastbedingungen.
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WO
02/052869 offenbart Betriebmittelzuweisungen in zellularen Telefonnetzen.
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Zusammenfassung
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Eine
ganzheitlich ausgerichtete Funkbetriebsmittel-Verwaltungsmethologie (RRM) und ein
System für ein
drahtloses mobiles Telekommunikationssystem werden unter Verwendung
von endlichen Automaten (FSMs) implementiert, wodurch optimale RRM-Entscheidungen
auf der Basis verschiedener Funksystemlastbetrachtungsauslöser ermöglicht werden.
Dieser ganzheitlich ausgerichtete Systemansatz koordiniert die Arbeitsgänge ebenso
wie die Wechselwirkungen zwischen vielen der RRM-Algorithmen des
Systems, wodurch auf diese Weise eine Gesamt-RRM-Methologie zur
Verfügung
gestellt wird.
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Es
wird eine Funkbetriebmittel-Verwaltungskomponente (RRM-Komponente)
für ein
drahtloses Telekommunikationssystem zur Verfügung gestellt, das in vorbestimmten
geographischen Bereichen einen drahtlosen Kommunikationsdienst für drahtlose
Sende/Empfangseinheiten (WTRUs) innerhalb derartiger Bereiche bereitstellt.
Die RRM-Komponente hat mehrere endliche Automaten (FSMs) zum Steuern
der Funkbetriebsmittel für
einen festgelegten geographischen Bereich, der von dem Telekommunikationssystem
betreut wird. Jeder FSM ist mit mehreren Zuständen konfiguriert, wobei ein
vorbestimmter Satz von Funktionen basierend auf zustandsbasierten
Parametern implementiert wird. Jeder FSM ist mit mehreren Zustandsschaltern aufgebaut,
um den FSM ansprechend auf Änderungen
in der drahtlosen Kommunikationslast zwischen dem Telekommunikationssystem
und WTRUs innerhalb des festgelegten geographischen Bereichs von
einem Zustand in einen anderen Zustand umzuschalten.
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Wenn
das drahtlose Telekommunikationssystem ein 3GPP-System ist, das
als Zellen bezeichnete geographische Bereiche betreut, ist die RRM-Komponente
bevorzugt derart aufgebaut, daß sie
ausgewählte Funktionen
innerhalb einer Funknetzsteuerung (RNC) in Bezug auf eine bezeichnete
Zelle, für
welche die RNC Funkbetriebsmittel verwaltet, implementiert. In einem
derartigen Fall ist die RRM-Komponente bevorzugt derart aufgebaut,
daß sie
ausgewählte
Steuerfunktionen der Funknetzsteuerung (C-RNC-Funktionen) innerhalb der
RNC implementiert. In einem bevorzugten Aufbau umfaßt die RRM
einen FSM zum Implementieren von Echtzeit- (RT-) Kommunikationsfunktionen
auf der Aufwärtsstrecke
(UL), einen FSM zum Implementieren von Echtzeit- (RT-) Kommunikationsfunktionen
auf der Abwärtsstrecke
(DL), einen FSM zum Implementieren von Nichtechtzeit- (NRT-) Kommunikationsfunktionen
auf der Aufwärtsstrecke
(UL) und einen FSM zum Implementieren von Nichtechtzeit- (NRT-)
Kommunikationsfunktionen auf der Abwärtsstrecke (DL).
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Jeder
FSM kann zum Beispiel mit einem Normalzustand, einem Hochzustand
und einem Überlastungszustand
konfiguriert werden, und jeder Zustand ist mit zwei Schaltern verbunden,
von denen jeder in einen der anderen zwei Zustände umschalten soll. Bevorzugt
ist jeder Zustandsschalter, der derart betreibbar ist, daß er einen
FSM umschaltet, um von einem anderen Zustand in einen Zustand zurückzukehren,
so aufgebaut, daß er
basierend auf einer Schwelle arbeitet, die einen Hysteresefaktor
enthält,
der eine Schwelle ergänzt,
nach welcher der jeweilige Zustandsschalter konfiguriert ist, um
den FSM so zu bedienen, daß er
von dem einen Zustand in den anderen Zustand umschaltet. Wenn die
RRM-Komponente derart aufgebaut ist, daß sie ausgewählte C-RNC-Funktionen
für Zeitteilungsduplex-Kommunikationen
(TDD-Kommunikationen) mit einem vorbestimmten Zeitschlitzformat
implementiert, sind die FSM-Zustandsschalter bevorzugt derart konfiguriert,
daß sie
den jeweiligen FSM ansprechend auf Änderungen der drahtlosen Kommunikationslast
innerhalb von Zeitschlitzen von einem Zustand in einen anderen Zustand
umschalten. In einem derartigen Fall wird bevorzugt eine erste Zeitschlitz-Lastschwelle TST1
derart ausgewählt,
daß jeder
Zustandsschalter, der derart betreibbar ist, daß er einen FSM von dem Normalzustand
in den Hochzustand umschaltet, so aufgebaut ist, daß er arbeitet,
wenn die Last in mindestens einem Zeitschlitz die erste Schwelle
TST1 überschreitet,
und jeder Zustandschalter, der derart betreibbar ist, daß er einen
FSM von dem Normalzustand oder dem Hochzustand in den Überlastungszustand
umschaltet, so aufgebaut ist, daß er arbeitet, wenn die Last
in mindestens einem vorbestimmten Prozentsatz X von in der Zelle
zugewiesenen Zeitschlitzen die erste Schwelle TST1 überschreitet.
In einem derartigen Fall wird eine zweite Zeitschlitz-Lastschwelle
TST2 bevorzugt basierend auf der ersten Schwelle TST1 minus einem
Hysteresefaktor ausgewählt,
so daß jeder
Zustandschalter, der derart betreibbar ist, daß er einen FSM von dem Hochzustand
oder dem Überlastungszustand
in den Normalzustand zurück schaltet,
so aufgebaut ist, daß er
arbeitet, wenn die Last in allen Zeitschlitzen unter die zweite
Schwelle TST2 fällt,
und jeder Zustandschalter, der derart betreibbar ist, daß er einen
FSM von dem Überlastungszustand
in den Hochzustand zurück
schaltet, so aufgebaut ist, daß er
arbeitet, wenn die Last in mindestens einem Prozentsatz von 100-X
von in der Zelle zugewiesenen Zeitschlitzen unter die zweite Schwelle
TST2 fällt.
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Ein
Verfahren zum Verwalten von Funkbetriebsmitteln (RRM) für ein drahtloses
Telekommunikationssystem, das in vorbestimmten geographischen Bereichen
einen drahtlosen Kommunikationsdienst für drahtlose Sende/Empfangseinheiten
(WTRUs) innerhalb derartiger Bereiche bereitstellt, wird offenbart.
Wie weiter oben hingewiesen, werden mehrere endliche Automaten (FSMs)
bereitgestellt, wobei jeder FSM mit mehreren Zuständen konfiguriert
ist, wobei basierend auf zustandsbasierten Parametern ein ausgewählter Satz
von Funktionen implementiert wird. Funkbetriebsmittel für einen
bestimmten von dem Telekommunikationssystem betreuten geographischen
Bereich werden gesteuert, indem die FSMs ansprechend auf Änderungen
in der drahtlosen Kommunikationslast zwischen dem Telekommunikationssystem
und WTRUS innerhalb des festgelegten geographischen Bereichs von
einem Zustand in einen anderen Zustand umgeschaltet werden. Wenn das
drahtlose Telekommunikationssystem ein 3GPP-System ist, das als
Zellen bezeichnete geographische Bereiche betreut, sind die bereitgestellten
FSMs derart konfiguriert, daß sie
ausgewählte
Funktionen innerhalb einer Funknetzsteuerung (RNC) bezüglich einer
festgelegten Zelle implementieren, für welche die RNC die Funkbetriebsmittel
verwaltet.
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Andere
Aufgaben und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
und den beigefügten
Zeichnungen offensichtlich.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt
einen Überblick über eine
Systemarchitektur eines herkömmlichen
UMTS-Netzwerks.
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2 ist
ein schematisches Diagramm einer Komponente einer ganzheitlich ausgerichteten
Verwaltung für
Funkbetriebsmittel (RRM) eines drahtlosen Kommunikationssystems,
das gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung endlicher Automaten
(FSMs) implementiert ist.
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3 ist
ein schematisches Diagramm eines FSM der RRM-Komponente von 2.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform(en)
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungsfiguren
beschrieben, wobei gleiche Ziffern durchweg gleiche Elemente darstellen.
Die Komponente einer Verwaltung von Funkbetriebsmitteln (RRM) eines
drahtlosen Kommunikationssystems der Erfindung verwendet endliche
Automatenkomponenten (FSM-Komponenten) für die Implementierung ei ner
effizienten Nutzung der Betriebsmittel der Luftschnittstelle, welche
einen drahtlosen Dienst für
WTRUs in einem definierten geographischen Dienstbereich bereitstellt.
Die FSM-Implementierung der RRM wird verwendet, um den WTRUs über den
Dienstabdeckungsbereich hinweg eine hohe Dienstqualität (QoS)
zur Verfügung
zu stellen. Andere implementierte Funktionen können die Systemzugangssteuerung
unter anderem für
die Zulassungssteuerung und Überlastungssteuerung,
den WTRU-Mobilitäts-Handover,
die dynamische Kanalzuweisung, die Funkumgebungserfassung und die HF-Leistungssteuerung
umfassen.
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Die
FSM-Implementierung der RRM hat eine weite Anwendung auf praktisch
jede Art drahtloser Kommunikationssysteme. Vorzugsweise entspricht
der FSM den Anforderungen des universellen mobilen Telekommunikationssystems
(UMTS), wie durch die technische Spezifikation TS-25.401 des Partnerschaftsprojekts
der dritten Generation (3GPP) mit dem Titel "UTRAN Overall Description" festgelegt. Die
weiter unten beschriebene Erfindung kann in einer drahtlosen Zeitteilungsduplex-
(TDD-) RRM implementiert werden, aber Leute mit gewöhnlichen
Kenntnissen der Technik erkennen bereits die Anwendbarkeit der Erfindung
auf Frequenzteilungsduplex- (FDD-) und eine andere drahtlose Betriebsart.
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Das
ganzheitlich ausgerichtete RRM-System der vorliegenden Erfindung
ist dafür
verantwortlich, die Nutzung der Betriebsmittel der Luftschnittstelle
mit den Zielen zu steuern, eine hohe Dienstqualität (QoS)
und hohe Kapazität
bereitzustellen, während
der geplante Abdeckungsbereich aufrechterhalten wird.
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2 stellt
eine Ansicht einer ganzheitlich ausgerichteten RRM-Komponente 30 eines
Telekommunikationssystems gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung auf höchster
Ebene dar. Die ganzheitlich ausgerichtete RRM-Komponente 30 umfaßt bevorzugt
vier FSMs: 1) einen endlichen Automaten 32 für die Echtzeit-Verwaltung
von Betriebsmitteln auf der Aufwärtsstrecke
(UL RT RRM FSM); 2) einen endlichen Automaten 34 für die Echtzeit-Verwaltung
von Betriebsmitteln auf der Abwärtsstrecke
(DL RT RRM FSM); 3) einen endlichen Automaten 36 für die Nichtechtzeit-Verwaltung
von Betriebsmitteln auf der Aufwärtsstrecke
(UL NRT RRM FSM); und 4) einen endlichen Automaten 38 für die Nichtechtzeit-Verwaltung
von Betriebsmitteln auf der Abwärtsstrecke
(DL NRT RRM FSM). Ein derartiger Aufbau ist insbesondere nützlich bei
der Implementierung der RRM in einer Funknetzsteuerung (RNC) eines
3GPP UMTS. Die RRM 30 ist bevorzugt derart aufgebaut, daß sie die
C-RNC-Funktionen einer RNC gemäß 3GPP-Standards
betreibt.
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Vorzugsweise
ist jeder der FSMs 32, 34, 36 und 38 mit
einer ähnlichen
Struktur aufgebaut. Die RRM-Funktionalität jedes
FSM unterscheidet sich jedoch entsprechend seiner jeweiligen Funktionen.
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Die
RRM-Zustände
für die
FSMs basieren auf der Systemlast und können auch die Verfügbarkeit
physikalischer Kanalbetriebsmittel berücksichtigen. Wie in 3 am
besten zu sehen, hat jeder FSM bevorzugt drei Zustände: 1)
einen normalen Lastzustand 100; 2) einen Hochlastzustand 200;
und einen Überlastungszustand 300.
Es sind komplementäre
Paare von Zustandsschaltern 110 und 120, 210 und 220, 130 und 140 vorgesehen,
die derart arbeiten, daß sie
vorzugsweise basierend auf Schwellwerten, die als eine Funktion
der Kommunikationslast bestimmt werden, zwischen verschiedenen Zuständen umschalten.
Vorzugsweise ist für die
Festlegung der Schwellenkriterien ein Hysteresefaktor für komplementäre Zustandsschalter
vorgesehen.
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Ein
Hochlast-Zustandsschalter 110 schaltet den Betrieb von
dem normalen Lastzustand 100 auf den Hochlastzustand 200 um,
wenn eine Hochlastschwelle überschritten
ist. Ein Normallast-Rückkehrzustandsschalter 120 schaltet
den Betrieb von dem Hochlastzustand 200 zurück in den
Normallastzustand 100, wenn die Last unter die Hochlastschwelle
fällt.
Ein Überlastzustandschalter 210 schaltet
den Berieb von dem Hochlastzustand 200 in den Überlastungszustand 300,
wenn eine Überlastungsschwelle überschritten
wird. Ein Hochlast-Rückkehrzustandsschalter 220 schaltet
den Betrieb von dem Überlastungszustand 300 zurück in den Hochlastzustand 200,
wenn die Last unter die Überlastungsschwelle
fällt.
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Zustandsschalter
werden auch bereitgestellt, um zwischen dem Normallastzustand 100 und
dem Überlastungszustand 300 umzuschalten.
Ein Überlastzustandschalter 130 schaltet
den Betrieb von dem Normallastzustand 100 direkt in den Überlastungszustand 300,
wenn die Überlastungsschwelle überschritten
wird, während
der FSM in seinem Normalzustand 100 arbeitet. Dies kann
passieren, da die Auswertung der Schwellwerte nicht sofort ist und
mehrere WTRUs zur gleichen oder fast zur gleichen Zeit Anforderungen
an das Netzwerk einbringen können.
Es ist auch möglich,
daß eine
einzige WTRU, die eine große
Menge an Betriebsmitteln benötigt,
ausreicht, um die höhere Überlastungsschwelle
zu überschreiten,
selbst wenn die Hochlastschwelle vor einer derartigen Dienstnachfrage
nicht überschritten
war. Ein Normallast-Rückkehrschalter 140 schaltet
den Betrieb direkt von dem Überlastungszustand 200 in
den Normallastzustand 100 zurück, wenn die Last unter die
Hochlastschwelle fällt,
wenn er in dem Überlastungszustand
arbeitet. Dies kann passieren, wenn sich mehrere WTRUs gleichzeitig
oder im wesentlichen gleichzeitig trennen, oder möglicherweise,
wenn eine einzige Kommunikation, die eine große Menge an Betriebsmitteln
verwendet, beendet wird.
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Vorzugsweise
wird ein Hysteresegrad für
die Rückkehr-Zustandsschalter
vorgesehen, um ein Pingpong-Spiel zwischen jedem beliebigen gegebenen
Zustandspaar zu verhindern. Zum Beispiel kann ein Abfall um einen
vorbestimmten Betrag unter die Hochlastschwelle erforderlich sein,
bevor der Rückkehrzustandschalter 120 den
Betrieb von dem Hochlastzustand 200 zurück in den Normallastzustand 100 schaltet.
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Andere
Konfigurationen sind möglich.
Zum Beispiel können
die FSMs mit fünf
Zuständen
konfiguriert werden, wie etwa: 1) einem Nullastzustand; 2) einem
Zustand unter Normalbedingungen; 3) einem Zustand mit wenigen Betriebsmitteleinheiten
(RUs); 4) einem Zustand mit mittlerer Systemlast; und 5) einem Zustand mit
hoher Systemlast.
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In
der 3GPP-Umgebung kann die Systemlast als eine Kombination aus Interferenz-
und Leistungsinformation, die in einer C-RNC verfügbar ist,
gekennzeichnet werden. Eine RU eines physikalischen Kanals ist, wie
in 3GPP TS-25.990 dargelegt, durch den Code, die Frequenz und den
Zeitschlitz definiert. Wenn mehr WTRUs mit den Basisstationen der
RNC kommunizieren, nimmt die Systemlast zu.
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Die
Systemlast kann für
die Aufwärtsstrecke
(UL), d.h. Kommunikationssignale von WTRUs an Basisstationen, und
die Abwärtsstrecke
(DL), d.h. Kommunikationssignale von Basisstationen an WTRUs, getrennt berechnet
werden. Gemäß der technischen
3GPP-Spezifikation TS-25.225 kann die UL-Systemlasteingabe zum Beispiel jede
beliebige der folgenden sein: (1) die UE-TX-Leistung, welche die
gesamte auf einem Träger in
einem festgelegten Zeitschlitz gesendete UE-Leistung ist; (2) die gesamte von dem
Node B empfangene Breitbandleistung, die in einem festgelegten Zeitschlitz
empfangene Breitbandleistung einschließlich des in dem Empfänger erzeugten
Rauschens; (3) die RSCP des Node B, die empfangene Leistung auf
einem dedizierten physikalischen Steuerkanal (DPCH), der Code des
physikalischen Direktzugriffskanals (PRACH) oder gemeinsam genutzten
physikalischen Kanals der Aufwärtsstrecke
(PUSCH); (4) die Zeitschlitz- (TS-) Interferenzcode-Signalleistung
(ISCP) des Node B, die Interferenz auf dem Empfangssignal in einem
festgelegten Zeitschlitz, gemessen auf einer Midamble; und (5) die
UTRAN-Transportkanal-BER, die Schätzung der mittleren Bitfehlerrate
(BER) eines bestimmten Datenkanals (DCH) oder gemeinsam genutzten
Kanals der Aufwärtsstrecke
(USCH).
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Im
Zusammenhang mit 3GPP sind die Eingabemöglichkeiten zum Messen der
DL-Systemlast: (1) die TX-Trägerleistung
des Node B, die das Verhältnis
zwischen der gesamten Sendeleistung und der maximalen Sendeleistung
ist; (2) die TX-Codeleistung
des Node B, die gesendete Leistung auf einem Träger und einem Kanalteilungscode
in einem Zeitschlitz; (3) die RSCP des gemeinsamen physikalischen
Steuerkanals (CCPCH) des UE; (4) die Transportkanal-BLER des UE,
eine Schätzung der
Transportkanal-Blockfehlerrate (BLER) basierend auf der Auswertung
der zyklischen Redundanzprüfung
(CRC) auf jedem Transportblock; und (5) die UE-TS-Interferenzsignal-Codeleistung (ISCP),
die Interferenz auf dem Empfangssignal in einem festgelegten Zeitschlitz,
auf der Midamble gemessen.
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Wenn
die RRM 30 derart konfiguriert ist, daß sie C-RNC-Funktionen in einem 3GPP-UTRAN steuert, verwenden
die UL-FSMs 32, 36 bevorzugt eine oder mehrere
der obigen UL-Systemlasteingaben,
um Zustandsänderungen
zu steuern, und die DL-FSMs 34, 38 verwenden eine
oder mehrere der obigen DL-Systemlasteingaben, um Zustandsänderungen
zu steuern. Für
die jeweiligen RT-FSM- und NRT-FSM-Zustandsschalter können verschiedene
Eingaben verwendet werden, wobei die jeweiligen Schwellen zumindest
teilweise basierend auf der Art der verwendeten Eingaben bestimmt
werden.
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Im
Betrieb werden die FSMs 32, 34, 36, 38 bevorzugt
in ihrem Normallastzustand 100 gestartet. Wenn jedoch ein
Nullastzustand vorgesehen ist, wird ein FSM bevorzugt in dem Nullastzustand
gestartet. In einem Nullastzustand gibt es keine WTRUs, die mit
Basisstationen kommunizieren, die mit dieser RRM-Komponente verbunden
sind. Wenn einmal mit einer beliebigen WTRU eine Kommunikation aufgebaut
ist, schalten die FSMs von einem derartigen Nullastzustand weg.
Dies passiert im allgemeinen, wenn eine WTRU erstmals eingeschaltet
wird und aktiv wird, oder eine aktive WTRU in den geographischen
Abdeckungsbereich von mindestens einer der verbundenen Basisstationen
eintritt.
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Nach
dem Start nimmt die Systemlast im allgemeinen zu, während WTRUs
eingeschaltet werden oder in den geographischen Dienstbereich des
Kommunikationssystems eintreten. Wenn ein FSM 32, 34, 36, 38 in seinem
Normallastzustand 100 ist und die Systemlast zunimmt, so
daß sie
den Hochlastschwellwert, aber nicht den Überlastungsschwellwert, überschreitet,
schaltet der FSM von dem Normallastzustand 100 in den Hochlastzustand 200.
Eine weitere Zunahme der Systemlast über die Überlastungsschwelle wird das
System veranlassen, von dem Hochlastzustand 200 in den Überlastungszustand 300 umzuschalten.
Wenn ein FSM 32, 34, 36, 38 in
seinem Normallastzustand 100 ist und die Systemlast zunimmt,
so daß sie
den Überlastungsschwellwert überschreitet,
schaltet der FSM von dem Normallastzustand 100 direkt in
den Überlastungszustand 300 um.
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Während WTRUs
ausgeschaltet werden oder den geographischen Dienstbereich des Kommunikationssystems
verlassen, nimmt die Systemlast ab. Wenn ein FSM 32, 34, 36, 38 in
seinem Überlastungszustand 300 ist
und die Systemlast um einen vorbestimmten Pegel unter den Überlastungsschwellwert,
aber nicht unter den Hochlastschwellwert, abnimmt, schaltet der
FSM von dem Überlastungszustand 300 in
den Hochlastzustand 200 um. Eine weitere Abnahme der Systemlast
auf einen vorbestimmten Pegel unter der Hochlastschwelle wird das
System veranlassen, von dem Hochlastzustand 200 in den
Normallastzustand 100 umzuschalten. Wenn ein FSM 32, 34, 36, 38 in
seinem Überlastungszustand 300 ist
und die Systemlast auf einen vorbestimmten Pegel unter dem Hochlastschwellwert
abnimmt, schaltet der FSM von dem Überlastungszustand 300 direkt
auf den Normallastzustand 100 um.
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Neben
den Systemlasten können
RRM-FSMs verfügbare
Betriebsmitteleinheiten (RUs) überwachen. Eine
Betriebsmitteleinheit ist ein einziges steuerbares Betriebsmittel,
das für
eine unidirektionale Informationsübermittlung über die
Funkschnittstelle verwendbar ist. Typische Beispiele für Funkkommunikationssysteme sind
Zeit- und Frequenzschlitze in einem Zeitteilungs-Vielfachzugriff-
(TDMA-) Übertragungsmodell
und Frequenzspringen oder ein Teil des Funkbetriebsmittels, das
durch eine Codefolge in einem Codeteilungs-Vielfachzugriff- (CDMA-) Übertragungsmodell
gekennzeichnet ist.
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Ein
zusätzlicher
Zustand geringer Betriebsmittel kann in die FSM-Konfiguration aufgenommen
werden. In einem derartigen Fall kann ein Abfall der RUs unter einen
festgelegten Pegel verwendet werden, um eine Zustandsänderung
in den FSMs auf den Zustand geringer Betriebsmittel auszulösen.
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In
der in den 2 und 3 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
ist jedoch kein getrennter Zustand geringer Betriebsmittel vorgesehen,
und der RU-Verfügbarkeitspegel
kann als ein Faktor für
die Berechnung von Hoch- und Überlastungschwellwerten
verwendet werden.
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Wenn
die RRM 30 für
die Verwendung in der Implementierung von C-RNC-Funktionen in einem 3GPP-System
konfiguriert ist, dessen geographische Dienstbereiche in Zellen
unterteilt sind, wird die RRM 30 bevorzugt verwendet, um
die Funkbetriebsmittel für
eine bestimmte Zelle zu steuern. Wenn eine RNC mehr als eine Zelle
betreut, wird bevorzugt für
jede Zelle eine RRM-Komponente 30 für C-RNC-Funktionen bereitgestellt
und wird mit FSMs aufgebaut, die Zustände basierend auf der Last
innerhalb der Zelle umschalten, denen die RRM-Komponente 30 zugewiesen ist.
Der Zellenlastschwellwert für
den Betrieb der Zustandschalter basiert bevorzugt auf einer langsamen Überlastungsteuerungs-
(SSC-) Ratensteuerungsalgorithmus-Lastberechnung.
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Für Zeitteilungsduplex-
(TDD-) Kommunikationen in einem 3GPP-System werden die Funkbetriebsmittel
in Zeitschlitze (TS) und CDMA-Codes unterteilt, und die Zellenlast
basiert bevorzugt auf einer Funktion der TS- und Codeüberlastung.
Zum Beispiel wird eine SCC-basierte Zeitschlitzschwelle (TST) TST1
ausgewählt.
Die Hochlastschwelle kann derart festgelegt werden, daß die den
Zustandsschalter 110 betätigt, wenn bestimmt wird, daß irgendein
TS in der Zelle die Schwelle TST1 überschreitet. Die Überlastungsschwelle
kann derart festgelegt werden, daß die Zustandsschalter 210 und 130 betätigt werden,
wenn bestimmt wird, daß ein gewisser
Prozentsatz X% der TS in der Zelle die Schwelle TST1 überschreitet.
Der Prozentsatz X% kann zum Beispiel auf 75% der TS der Zellen oder
einen anderen Wert, bevorzugt basierend auf den Anforderungen des Betreibers
zum Sperren gegenüber
Fallenlassen von Anforderungen festgelegt werden.
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In
einem derartigen Beispiel kann eine Hysterese, die verwendet wird,
um einen Pingpong-Effekt zu verhindern, implementiert werden, indem
eine niedrigere Zeitschlitz schwelle TST2 festgelegt wird, wobei
TST2 gleich TST1 minus einem gewünschten
Hysteresefaktor ist. Die Schwelle, die dann verwendet wird, um Rückkehr-Zustandsschalter 120 und 140 zu
betätigen,
kann gesetzt werden, wenn bestimmt wird, daß kein TS in der Zelle die
Schwelle TST2 überschreitet.
Die Schwelle, die dann verwendet wird, um den Rückkehr-Zustandsschalter 220 zu betätigen, kann
gesetzt werden, wenn bestimmt wird, daß (100-X)% der TS in der Zelle die
Schwelle TST2 nicht überschreiten,
d.h. 25% der TS überschreiten
TST2 nicht, wenn X = 75.
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Die
Tabelle 1 weiter unten stellt eine bevorzugte Auflistung der Funktionen
pro Zustand bereit, die in den RT-FSMs
32,
34 einer
RRM-Komponente
30 implementiert sind, die für die Implementierung
von C-RNC-Funktionen für
TDD-Kommunikationen
in einem 3GPP-System basierend auf der Zellenlast konfiguriert ist.
Tabelle 2 weiter unten stellt eine bevorzugte Auflistung der Funktionen
pro Zustand bereit, die in den NRT-FSMs
36,
38 einer
derartigen RRM-Komponente
30 implementiert sind. Tabelle
1: RT-FSM (UL/DL) der RRM, die C-RNC in 3GPP implementiert
- Bemerkung
1: Die C-RNC kennt den Unterschied zwischen dem HO und der neuen
RAB-Einrichtung. Die verbesserten F-DCA-CAC-Anforderungen entsprechen dem HO, wenn
die C-RNC keinen Kontext für
die U-RNTI (RNC-ID + S-RNTI) hat oder die C-RNC einen Kontext hat
und eine Funkverbindung zugewiesen hat.
Tabelle
2: NRT- (UL/DL) der RRM, die C-RNC in 3GPP implementiert - Bemerkung
2: Wobei TFC4-Bitrate > TFC3-Bitrate > TFC2-Bitrate > TFC1-Bitrate > 0.
- Bemerkung 3: Die C-RNC kennt den Unterschied zwischen dem HO
und der neuen RAB-Einrichtung. Die verbesserten F-DCA-CAC-Anforderungen entsprechen
dem HO, wenn die C-RNC keinen Kontext für die U-RNTI (RNC-ID + S-RNTI)
hat oder die C-RNC einen Kontext hat und eine Funkverbindung zugewiesen
hat.
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Wenn
die FSMs in einer derartigen Ausführungsform in dem Normallastzustand 100 sind,
in dem ein niedriger Verkehr erwartet wird, verwenden sie vorzugsweise
die maximale Bitrate für
die Zulassung des Benutzers (CAC). Hintergrund-TS-Lastverteilung funktioniert
auch, um die Last über
alle TS auszubreiten, so daß kein
TS eine Überlastung
erfährt.
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Wenn
die FSMs in einer derartigen Ausführungsform in dem Hochlastzustand 200 sind,
beginnt der Verkehr in den meisten der TS hoch zu werden. Um eine
Zellenüberlastung
zu verhindern, werden bevorzugt auf der Basis der garantierten RAB-Bitrate
neue Betriebsmittel zugewiesen. RABs, die mit einer höheren Bitrate
als der garantierten Bitrate arbeiten, werden auf die garantierte
Bitrate verringert. Diese vorbeugende Maßnahme ermöglicht das Freisetzen von Betriebsmitteln
für eine
neue Zulassung.
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Wenn
die FSMs in einer derartigen Ausführungsform in dem Überlastungszustand
sind, erfahren die meisten der TS eine Überlastung. Ausweichmechanismen
sind nicht länger
ausreichend, da es weniger Ausweichplätze gibt. Die bevorzugte Maßnahme ist,
durch Verringern der Benutzerrate Betriebsmittel freizusetzen. Wenn
die Zielrate unter der garantierten Bitrate ist, wird mit dem CN
eine Neuaushandlung der Rate durchgeführt. Für den Handover-Zweck werden
nur neue RABs in der Zelle zugelassen. Alle anderen RAB-Anforderungen
werden abgelehnt.
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Das
obige Beispiel spiegelt einen bevorzugten Aufbau der Erfindung für die TDD-Zellenkommunikationssteuerung
von C-RNC-Funktionen in einem 3GPP-System wieder. Die aus FSMs bestehende
RRM-Komponente ist ebenso auf Frequenzteilungsduplex (FDD) und andere
Betriebsarten für
Kommunikationen, die in den aktuellen Standards für 3GPP-Systeme
festgelegt sind, anwendbar. Außerdem
hat die Erfindung eine Anwendbarkeit über 3GPP-Systeme hinaus auf
praktisch jedes drahtlose System, in dem Kommunikationslasten sich ändern und
Funkbetriebsmittel eine Verwaltung erfordern.
