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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Zugriffsübertragungen
in Aufwärtsrichtung
in einem Funkkommunikationssystem und spezieller in einem Mobilfunkkommunikationssystem.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
Funkkommunikationssystemen werden Signale zwischen Funk-Endgeräten und
Basisstationen über
eine so genannte Funkschnittstelle oder Luftschnittstelle ausgetauscht.
Solche Funk-Endgeräte
beinhalten beispielsweise mobile oder ortsfeste Teilnehmergeräte (User
Equipment, UE). Auf der anderen Seite handelt es sich bei den Basisstationen (Knoten
B/Node B, NB) um Zugangseinrichtungen, die mit einem Kommunikationsfestnetzwerk
verknüpft
sind. Beispiele für
bekannte Funkkommunikationssysteme sind digitale Mobilfunkkommunikationssysteme
der zweiten Generation wie etwa das globale System für Mobilkommunikation
(Global System for Mobile Communication, GSM), welches auf dem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffsverfahren
(Time Division Multiple Access, TDMA) basiert und Datenübertragungsgeschwindigkeiten
bis zu 100 kbit/s bietet, oder digitale Mobilfunkkommunikationssysteme der
dritten Generation wie etwa das universelle System für mobile
Telekommunikation (Universal Mobile Telecommunication System, UMTS),
welches auf dem Codemultiplex-Vielfachzugriffsverfahren (Code Division
Multiple Access, CDMA) basiert und Datenübertragungsgeschwindigkeiten
bis zu 2 Mbit/s unterstützt.
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In
derartigen Kommunikationssystemen kann es für die Einrichtung bestimmter
Dienste unter Umständen
erforderlich oder zumindest wünschenswert
sein, die Anzahl aller Teilnehmergeräte UE oder zumindest derjenigen
mit bestimmten Eigenschaften zu kennen, die sich aktuell in einer
Funkzelle einer Basisstation befinden. Ein Verfahren zur Realisierung
eines entsprechenden Prozesses in dem Fall, dass in einem Netzwerk
keine Vorab-Informationen über
das Vorhandensein von Teilnehmergeräten UE in der Funkzelle vorliegen,
besteht darin, dass das Netzwerk die Teilnehmergeräte UE auffordert,
auf die Anfrage über
einen wettbewerbsbasierten gemeinsamen Zugriffskanal in Aufwärtsrichtung,
beispielsweise einen Kanal mit wahlfreiem Zugriff (Random Access
Channel, RACH), wie er aus den vorstehend bereits erwähnten GSM-
und UMTS-Systemen bekannt ist, zu antworten. Auf diese Weise wird
das Netzwerk in die Lage versetzt, die Anzahl der von den angesprochenen
Teilnehmergeräten
UE eingegangenen Antworten zu ermitteln, bis eine bestimmte vorab festgelegte
Anzahl (Schwellwert) erreicht ist oder, wenn weniger als die durch
den Schwellwert vorgegebene Anzahl von Teilnehmergeräten in der
Funkzelle vorhanden sind, bis ein vorab festgelegtes Zeitintervall
abgelaufen ist. Als eine negative Folge hiervon kann es, wenn eine
große
Anzahl von Teilnehmergeräten
UE in der Funkzelle vorhanden ist, zu einer Signalisierungs-Überlastsituation
auf dem gemeinsamen Zugriffskanal in Aufwärtsrichtung kommen, was die
Gefahr nach sich zieht, dass der normale Netzwerkbetrieb in der
betreffenden Funkzelle unterbrochen wird.
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Ein
spezielles Beispiel dafür,
wo dieses Problem auftreten kann, ist die Bereitstellung des so
genannten MBMS-Dienstes (Multimedia Broadcast/Multicast Service,
gleichzeitige Versorgung mehrerer Nutzer mit Multimedia-Diensten),
der sich zurzeit in der Standardisierung für UMTS und für GSM/GERAN
(GERAN = GSM/EDGE Radio Access Network, GSM/EDGE-Funkzugangsnetzwerk) befindet. Funkträger für Multicast-MBMS-Dienste werden in
einer Funkzelle nur eingerichtet, wenn in dieser Funkzelle Teilnehmergeräte UE vorhanden
sind, auf denen der betreffende MBMS-Dienst aktiviert ist. Falls
die Anzahl der vorhandenen Teilnehmergeräte unterhalb eines Schwellwerts
liegt, wird zu jedem der Teilnehmergeräte UE ein separater Funkträger aufgebaut
(Punkt-zu-Punkt-Funkträger),
wohingegen, wenn die Anzahl den Schwellwert übersteigt, nur ein einziger
Multicast-Funkträger
aufgebaut wird, über den
alle in der Funkzelle vorhandenen Teilnehmergeräte UE versorgt werden.
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Folglich
muss das Netzwerk über
Informationen darüber
verfügen,
ob die Anzahl der Teilnehmergeräte
UE, die in der Funkzelle vorhanden sind, den Schwellwert übersteigt,
bzw., wenn weniger Teilnehmergeräte
UE vorhanden sind als durch den Schwellwert vorgegeben, über die
Kennungen der Teilnehmergeräte
UE, um einzelne Funkträger
aufbauen zu können.
Für Teilnehmergeräte UE, die
sich im so genannten verbundenen Modus des UMTS (UMTS Connected
Mode) befinden, ist dem Netzwerk die Gesamtzahl der in der Funkzelle
vorhandenen Teilnehmergeräte,
auf denen der betreffende Multimedia Broadcast Multicast-Dienst
MBMS aktiviert ist, bekannt, ohne dass es direkt mit den Teilnehmergeräten UE kommunizieren
muss. Im Gegensatz dazu muss das Netzwerk für Teilnehmergeräte UE, die sich
in einem nicht verbundenen Zustand befinden, beispielsweise in einem
so genannten Ruhe-Modus des UMTS (Idle Mode) oder im URA-PCH-zustand, eine
Anfrage an die Teilnehmergeräte
UE signalisieren, beispielsweise durch Signalisierung über einen Rufkanal
PCH oder einen Steuerkanal, und müssen die Teilnehmergeräte über den
gemeinsamen Signalisierungskanal in Aufwärtsrichtung, den Zugriffskanal
RACH, antworten. Das Zählen
der Antworten von Teilnehmergeräten
UE muss innerhalb eines vorab festgelegten Zeitintervalls abgeschlossen
sein, und abhängig
von dem Ergebnis der Zählung
wird eine Entscheidung getroffen, ob ein einziger Multicast-Funkträger aufgebaut
wird oder nicht.
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In
derzeitigen Funkkommunikationssystemen wird die Zugriffssignalisierung
auf wettbewerbsbasierten Zugriffskanälen wie beispielsweise dem Zugriffskanal
RACH von den Teilnehmergeräten
UE einzeln gesteuert, indem eine anfängliche Verzögerungszeit
gewählt
wird, nach deren Ablauf das Teilnehmergerät Zugangssignale überträgt. Diese
anfängliche
Verzögerungszeit
kann gleichmäßig verteilt sein,
wie im GSM, oder effektiv negativ exponentiell verteilt sein, wie
im UMTS. Solche Verteilungen der anfänglichen Verzögerung eignen
sich gut für
Antworten auf selektives Rufen einzelner Teilnehmergeräte UE, wo
gleichzeitige Zugangsversuche von einer großen Anzahl von Teilnehmergeräten unwahrscheinlich
sind. Sie wären
jedoch kein wirkungsvolles Mittel, um zu verhindern, dass es auf
wettbewerbsbasierten Zugriffskanälen
zu einer Signalisierungs-Überlast
kommt, wenn eine große
Anzahl von Teilnehmergeräten
gleichzeitig abgefragt wird, wie dies bei einem Gruppenruf zur Einrichtung
von Multimedia Broadcast Multicast-Diensten MBMS der Fall wäre.
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Die
Patentschrift WO 00/13426 beschreibt einen Mechanismus zum Steuern
des Kanalzugangs in einem Mobilfunkkommunikationssystem. Er wird dadurch
realisiert, dass die Basisstation einen Rundsendekanal-Rahmen erzeugt,
der Statusinformationen enthält,
welche angeben, ob ständig
wechselnde Codes belegt sind oder nicht, und diesen Rahmen in vorab
festgelegten Zeitabständen überträgt. Eine Mobilstation
wählt auf
der Grundlage der empfangenen Informationen einen verfügbaren Kanalcode
und erzeugt eine Kanalzuteilungsanforderung, die sie über einen
Zugriffskanal RACH überträgt. Sobald diese
Anforderung empfangen wird, weist die Basisstation einen Kanal zu,
stellt eine Übertragungsrate ein
und leitet die Informationen auf einem Vorwärts-Zugriffskanal an die Mobilstation weiter.
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Die
Patentschrift EP-A-0 994 603 beschreibt Mechanismen zur Bereitstellung
von Zugangsprioritäten
in einem MAC-Protokoll eines Kommunikationssystems. Bei einem dieser
Mechanismen überträgt eine
Basisstation Systemparameter für
den bevorrechtigten Zugang, die von den entfernten Endgeräten gespeichert
werden. Diese Parameter beinhalten die Anzahl der vorhandenen logischen
Zugriffskanäle,
die maximale Anzahl von wiederholten Übertragungsversuchen und eine
zufällige
Verzögerungszeit,
die innerhalb eines Bereichs verteilt ist, der von der geringsten
bis zur höchsten
Priorität
reicht. Eine Verzögerungszeit,
die mit einer höheren
Zugangspriorität
verbunden ist, ist geringer als eine Verzögerungszeit, die mit einer
niedrigeren Zugangspriorität verbunden
ist. In Abhängigkeit
von der Prioritätsstufe,
die dem entfernten Endgerät
zugewiesen wurde, wählt
nun das entfernte Endgerät
eine zufällige
Verzögerungszeit
aus dem bereitgestellten Wertebereich.
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Aufgabe der
Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Mechanismus zum Steuern
des wettbewerbsbasierten Zugangs bereitzustellen, der das Ausführen eines
Zählprozesses
ermöglicht,
während
gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer Überlastung des Signalisierungskanals
in Aufwärtsrichtung
verringert wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um
Zugriffsübertragungen
in Aufwärtsrichtung
in einem Funkkommunikationssystem zu steuern, wobei ein Teilnehmergerät UE eine
Verzögerungszeit
für das Übertragen
eines Signals über
einen Zugriffskanal in Aufwärtsrichtung bestimmt,
wobei diese Verzögerungszeit
auf der Grundlage einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, deren Dichte
mit zunehmender Verzögerung
zunimmt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt,
um Zugriffsübertragungen
in Aufwärtsrichtung
in einem Funkkommunikationssystem zu steuern, wobei von einer Basisstation
des Funkkommunikationssystems zeitvariable Informationen in Abwärtsrichtung
an Teilnehmergeräte
UE übermittelt
werden, welche sich in einem von der Basisstation versorgten Gebiet
befinden, wobei diese Informationen dazu verwendet werden, Verzögerungszeiten
für das Übertragen
von Signalen über einen
Zugriffskanal (RACH) in Aufwärtsrichtung (Uplink,
UL) zu bestimmen, und wobei die Informationen auf der Grundlage
einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, deren Dichte mit fortschreitender
Zeit zunimmt, variieren.
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Gemäß weiteren
Aspekten der Erfindung werden eine Basisstation und ein Teilnehmergerät bereitgestellt,
welche die Merkmale der Patentansprüche 15 bzw. 16 aufweisen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird verständlicher
und verschiedene andere Aspekte und Merkmale der Erfindung werden
offensichtlich anhand der nachstehenden Beschreibung und der Abbildungen
der beigefügten
Zeichnungsblätter,
wobei:
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1 ein
Blockdiagramm eines Funkkommunikationsnetzwerks enthält,
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2 ein
Ablaufdiagramm der Prozedur zum Auswählen der anfänglichen
Verzögerungszeit zeigt,
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3 eine
Darstellung einer schwellwertgesteuerten Beendigung von Antworten
enthält,
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4 ein
erstes Diagramm eines Nachrichtenaustauschs zeigt,
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5 ein
zweites Diagramm eines Nachrichtenaustauschs zeigt,
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6a und
b alternative, zeitabhängige
Varianten des Schwellwerts veranschaulichen und
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7 ein
Ablaufdiagramm der Prozedur zum Auswählen der anfänglichen
Verzögerung
zeigt, die auf dem zeitvariablen Schwellwert von 6 basiert
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
ein Blockdiagramm der Grundstruktur eines UMTS-Mobilfunkkommunikationssystems.
Ein derartiges System besteht aus einer zentralen Funkvermittlungsstelle
MSC (Mobile Switching Center), die mit dem öffentlichen Fernsprechnetzwerk
PSTN (Public Switched Telephone Network) und andern Funkvermittlungsstellen
MSC verbunden ist. Mit einer Funkvermittlungsstelle MSC verbunden sind
eine Mehrzahl von Funknetzwerksteuerungen RNC (Radio Network Controller),
die unter anderem die gemeinsame Nutzung der Funkressourcen, die von
den Basisstationen NB (Node B; Knoten B) bereitgestellt werden,
koordinieren. Basisstationen NB übertragen
in Abwärtsrichtung
DL (Downlink) und empfangen in Aufwärtsrichtung UL Signale an bzw. von
Teilnehmergeräte(n)
UE, die in dem Bereich (Funkzelle), der von der Basisstation NB
mit Funkressourcen abgedeckt wird, vorhanden sind. In 1 überträgt die Basisstation
NB eine Anfrage bezüglich der
Aktivierung eines MBMS-Multicast-Dienstes über einen Rufkanal PCH (Paging
CHannel) an die Teilnehmergeräte
UE1 ... UE4, die sich in der von ihr versorgten Funkzelle befinden.
Teilnehmergeräte,
in dem Beispiel von 1 UE1 ... UE4, die Interesse an
dem angekündigten
Multimedia Broadcast Multicast-Dienst MBMS haben und/oder bestimmte
Eigenschaften aufweisen, um den betreffenden Dienst zu empfangen,
antworten auf die empfangene Anfrage, indem sie über den wettbewerbsbasierten
Zugriffskanal RACH Zugangsnachrichten übertragen.
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Das
wettbewerbsbasierte Zugangskontrollschema gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung stützt sich
auf die folgenden Ansätze.
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Bevor
ein Teilnehmergerät
UE auf eine Anfrage vom Netzwerk antwortet, die beispielsweise in Form
eines Rufs auf einem Rufkanal PCH oder als Nachricht über einen
anderen Steuerkanal empfangen wird, indem es über einen wettbewerbsbasierten gemeinsamen
Zugriffskanal in Aufwärtsrichtung,
beispielsweise den Zugriffskanal RACH, eine Antwortnachricht überträgt, bestimmt
das Teilnehmergerät eine
anfängliche
Verzögerungszeit.
Diese Verzögerungszeit
wird zufällig
gewählt,
wobei eine Wahrscheinlichkeitsverteilung verwendet wird, deren Dichte
zunimmt, wenn sich die Verzögerungszeit
innerhalb eines Zeitintervalls der Länge T erhöht. Ein wichtiger Vorteil einer
solchen Wahrscheinlichkeitsverteilung liegt darin, dass die Wahrscheinlichkeit, mit
der Antwortnachrichten von verschiedenen Teilnehmergeräten UE kollidieren,
verringert wird, wodurch die Zählprozedur
auf der Netzwerkseite realisiert werden kann und so bei weitem zuverlässiger wird.
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Ein
Beispiel einer kontinuierlichen Verteilungsfunktion, die solche
Wahrscheinlichkeiten bereitstellt, ist: p(t) = x·ext/(ext – 1) für t ∊ [0,T] (1)wobei p(t)
die Wahrscheinlichkeit bezeichnet, dass eine Verzögerungszeit
t ausgewählt
wird, T die maximal zulässige
Verzögerungszeit
angibt und x einen Parameter darstellt, der die Änderungsrate der Wahrscheinlichkeit über die
Zeit regelt.
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Die
Parameter T und x sind entweder den Teilnehmergeräten UE bekannt
oder können
alternativ vom Netzwerk im Rahmen der Signalisierung auf dem Rufkanal
PCH oder dem Steuerkanal an die Teilnehmergeräte übermittelt werden.
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Ein äquivalentes
Beispiel für
den Fall, dass das Zeitintervall T in n Teilintervalle gleicher
Dauer (beispielsweise UMTS-Transportzeitintervalle)
untergliedert wird, ist: P(j) = qn–j·(1 – q)/(1 – qn)
für j ∊ [0,n] (2)wobei p(j)
die Wahrscheinlichkeit bezeichnet, dass ein Teilintervall j ausgewählt wird
(j = 1 steht für
die kürzeste
Zeitverzögerung),
und q einen Parameter darstellt, der die Änderungsrate der Wahrscheinlichkeit
mit Teilintervall regelt.
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Die
Parameter T, n und q sind entweder den Teilnehmergeräten UE bekannt
oder können
alternativ vom Netzwerk im Rahmen der Signalisierung auf dem Rufkanal
PCH oder dem Steuerkanal an die Teilnehmergeräte übermittelt werden.
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Wenn
das Zeitintervall in Teilintervalle untergliedert ist, kann das
einzelne Teilnehmergerät
UE entscheiden, in welchem Teilintervall es übertragen sollte, indem es
eine zufällige
Nummer r auswählt, die
zwischen 0 und 1 gleichmäßig verteilt ist.
Der Wert für
r wird der Reihe nach mit jedem der Werte von P(j) verglichen, wobei
P(j) der Kumulativwert der Wahrscheinlichkeitsverteilung ist. Für die beispielhafte
Verteilung (2) ergibt sich: P(j) = (qn–j – qn)/(l – qn) für
j ∊ [l,n] (3)
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Das
Teilnehmergerät
UE sollte in dem ersten Zeitintervall j in dem wettbewerbsbasierten
Zugriffskanal übertragen,
für das
r ≤ P(j)
ist.
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Eine
Alternative zur Berechnung der Entscheidungswerte P(j) im Teilnehmergerät UE wäre, die
Werte von P(j) in jedem Teilintervall vom Netzwerk über einen
gemeinsamen Signalisierungskanal in Abwärtsrichtung übertragen
zu lassen, worauf unter Bezugnahme auf die 6 und 7 noch
näher eingegangen
wird.
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2 veranschaulicht
ein Beispiel einer Prozedur, wie sie in einem Teilnehmergerät UE ausgeführt wird,
zur Auswahl einer anfänglichen RACH-Zugangsverzögerung,
wenn die kumulative Wahrscheinlichkeitsverteilung, die durch Gleichung (3)
beschrieben wird, zur Anwendung kommt.
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Nachdem
das Teilnehmergerät
UE die Antwortanforderung in Bezug auf die Einrichtung eines Multimedia
Broadcast Multicast-Dienstes
MBMS von der Basisstation empfangen hat, bestimmt es zufällig eine
Nummer r, die anschließend
mit dem Ergebnis der Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion aus
Gleichung (3) verglichen wird. In dem Fall, dass r kleiner oder
gleich P(j) ist, beginnt das Teilnehmergerät UE damit, über den
Zugriffskanal RACH Signale zu übertragen,
um das Netzwerk über
das Vorhandensein oder die Fähigkeiten
des Teilnehmergeräts
zu informieren. Ist r größer als
P(j), wird das nächstfolgende Teilintervall
abgewartet und ein erneuter Vergleich mit P(j) durchgeführt.
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Wenn
das Netzwerk feststellt, dass die Anzahl der Teilnehmergeräte UE, die
auf die Anfrage antworten, einen Schwellwert überschreitet, bei dem die Antwortprozedur
beendet wird, signalisiert es allen Teilnehmergeräten in der
Funkzelle, weitere Übertragungen über den
wettbewerbsbasierten Zugriffskanal in Aufwärtsrichtung als Antwort auf
die Signalisierung im Rufkanal PCH oder im Steuerkanal einzustellen.
Anschließend
richtet das Netzwerk einen einzigen Multicast-Funkträger ein
und aktiviert den angekündigten
Multimedia Broadcast Multicast-Dienst MBMS.
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Die
Beendigung kann explizit erfolgen, beispielsweise indem ein spezielles
Beendigungssignal an alle Teilnehmergeräte UE übertragen wird, oder implizit,
etwa durch Signalisieren einer Ressourcenzuteilung für einen
MBMS-Multicast-Funkträger,
die gleichzeitig anzeigt, dass die Phase der Zählung der Teilnehmergeräte abgeschlossen
ist und dass von den Teilnehmergeräten keine weiteren Antworten
in Bezug auf die betreffende Anfrage mehr über den gemeinsamen Kanal in
Aufwärtsrichtung übertragen werden
sollen.
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Falls
bei dem Netzwerk innerhalb des Zeitintervalls T weniger Antworten
eingehen als durch den Schwellwert vorgegeben, geht es davon aus,
dass die Anzahl der Teilnehmergeräte UE in der Funkzelle, die
an dem angekündigten
Multimedia Broadcast Multicast-Dienst MBMS interessiert sind oder
die betreffenden Eigenschaften besitzen, gleich der Anzahl der empfangenen
Antworten ist, und beendet die Zählprozedur.
Anschließend
baut es zu jedem der Teilnehmergeräte UE einen separaten Funkträger auf
und richtet den Multimedia Broadcast Multicast-Dienst MBMS ein.
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Mithilfe
dieser Prozeduren wird erreicht, dass alle Teilnehmergeräte UE, die
auf die Signalisierung im Rufkanal PCH oder im Steuerkanal antworten,
eine Übertragungsverzögerung wählen, die
maximal T beträgt,
wodurch das Netzwerk in die Lage versetzt wird, Antworten innerhalb
des Zeitintervalls T zu empfangen. Wenn weniger als die durch den Schwellwert
definierte Anzahl von Teilnehmergeräten in der Funkzelle zum Antworten
auf die Anfrage aufgefordert werden, sollten alle diese Teilnehmergeräte innerhalb
des Zeitintervalls T antworten. Die Rate der Antworten von den Teilnehmergeräten UE sollte
zunehmen, je weiter die Zeit in Richtung T fortschreitet. Da das
Netzwerk die Anzahl der empfangenen Antworten zählt und gegebenenfalls die Übertragung weiterer
Antworten unterbindet, wenn der Schwellwert überschritten ist, wird eine
Signalisierungs-Überlast
auf dem gemeinsamen Kanal in Aufwärtsrichtung, beispielsweise
dem Zugriffskanal RACH, vermieden.
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Ein
Beispiel für
die vorstehend erläuterten Prinzipien
ist in 3 dargestellt. Wenn weniger Teilnehmergeräte UE in
der Funkzelle vorhanden sind als durch den Schwellwert NT vorgegeben,
sollten alle Teilnehmergeräte
innerhalb des Zeitintervalls T mit der Übertragungsprozedur beginnen,
was durch die Linie dargestellt ist, die bei N1 endet. wenn dagegen
mehr Teilnehmergeräte
UE als durch den Schwellwert NT definiert in der Funkzelle vorhanden sind,
werden weitere Übertragungen
von den Teilnehmergeräten
unterbunden, sobald der Schwellwert NT erreicht ist. Obwohl es aufgrund
von Verzögerungen
in der Signalisierung dazu kommen kann, dass eine Anzahl von Antworten
an der Basisstation erst eingeht, nachdem der Schwellwert NT erreicht
ist, sollte eine Auswahl geeigneter Zugangsverteilungsparameter,
beispielsweise x und T oder q, n und T, die Beendigung der Übertragung
von Antworten möglich
machen, um eine Signalisierungs-Überlast auf
dem wettbewerbsbasierten Zugriffskanal in Aufwärtsrichtung zu vermeiden.
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Es
ist unabhängig
davon möglich,
dass Teilnehmergeräte
UE die Signalisierung auf dem Rufkanal PCH bzw. dem Steuerkanal
nicht empfangen oder dass das Netzwerk die Antworten von Teilnehmergeräten nicht
empfängt.
Verschiedene Prozeduren können
angewandt werden, um die Auswirkungen derartiger Verluste zu mildern.
Gemäß einer
ersten Prozedur werden die Anfragen, die über den Rufkanal PCH oder den
Steuerkanal gesendet werden, wiederholt übertragen, um die Wahrscheinlichkeit
zu erhöhen,
dass ein Teilnehmergerät
UE die Anfrage empfängt.
Zusätzlich
kann die Größe des Parameters
T mit jeder nachfolgenden Anfrage verringert werden, um sicherzustellen,
dass Teilnehmergeräte, die
auf eine spätere
Anfrage antworten, die Übertragung
der Antwort vor einem für
alle gleichermaßen geltenden
Zeitpunkt veranlassen. Gemäß einer
zweiten Prozedur werden die Antworten von den Teilnehmergeräten UE wiederholt übertragen,
wenn die Übertragung
der Teilnehmergeräte
vom Netzwerk nicht innerhalb eines bestimmten Zeitraums bestätigt worden
ist, sofern nicht vom Netzwerk bereits die Beendigung der Zählprozedur
signalisiert wurde. Hierbei kann eine in der Antwort des Teilnehmergeräts UE enthaltene
Kennung vom Netzwerk für
die Bestätigung
genutzt werden. In diesen Fällen
kann das Zeitintervall, in dem das Netzwerk den Eingang der Antworten
erwartet, bevor angenommen wird, dass alle Teilnehmergeräte UE geantwortet
haben, den Wert T überschreiten.
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Die
Erfindung ermöglicht
es dem Netzwerk, den Zugang der Teilnehmergeräte UE zu dem wettbewerbsbasierten
Zugriffskanal in Aufwärtsrichtung in
einer solchen Weise zu steuern, dass die Dichte der Übertragungen
von Antworten für
eine variable Anzahl von Teilnehmern in einer Funkzelle über die Zeit
variiert. Ferner ermöglicht
es die Erfindung dem Netzwerk, die Übertragung von Antworten in
Aufwärtsrichtung
zu unterbinden, wenn ein Schwellwert für die Anzahl der empfangenen
Antworten erreicht ist, wodurch eine Signalisierungs-Überlast
auf dem Signalisierungskanal in Aufwärtsrichtung vermieden wird.
Das Verfahren der Steuerung in Aufwärtsrichtung gewährleistet
darüber
hinaus, dass alle angesprochenen Teilnehmergeräte UE versuchen sollten, möglichst
innerhalb eines definierten Zeitintervalls zu antworten.
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4 zeigt
ein Beispiel eines Diagramms für
eine Abfolge von Nachrichten, welches die Funktionsweise des Zugangskontrollmechanismus
veranschaulicht, wenn weniger Teilnehmergeräte UE in der Funkzelle vorhanden
sind als durch den Schwellwert vorgegeben, wobei das beschriebene
optionale Protokoll der Bestätigung
durch das Netzwerk und der wiederholten Übertragung durch das Teilnehmergerät verwendet
wird.
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Nach
einer anfänglichen Übertragung
einer MBMS-Anfrage per Ruf durch das Netzwerk an die Teilnehmergeräte UE1,
UE2, UE3 bezüglich
der Einrichtung eines MBMS-Multicast-Dienstes antworten die Teilnehmergeräte jeweils,
indem sie in verschiedenen Instanzen, welche nach Maßgabe der
mit Bezug auf 2 erläuterten Prinzipien bestimmt
wurden, eine Antwortnachricht zurück an das Netzwerk übertragen.
Falls Kollisionen festgestellt werden, d. h., wenn keine Bestätigung vom
Netzwerk empfangen wird, übertragen
die Teilnehmergeräte
die Antworten nach einem vorab festgelegten Neuübertragungs-Zeitintervall (gestrichelte Linie) erneut.
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In
dem gezeigten Beispiel ist die Antwort „MBMS-Antwort" von dem Teilnehmergerät UE1 bei der Übertragung
fehlerhaft und kann von dem empfangenden Netzwerk nicht erkannt
werden. Das Netzwerk bestätigt
somit nur die Antworten von den Teilnehmergeräten UE2 und UE3, indem es eine
Bestätigungsnachricht überträgt, die
Indikatoren für
die Teilnehmergeräte
UE2 und UE3 enthält.
Da es vom Netzwerk keine Bestätigung
empfängt,
wiederholt das Teilnehmergerät
UE1 die Übertragung
der Antwortnachricht „MBMS-Antwort" an das Netzwerk,
bevor das Netzwerk-Zeitintervall abläuft, und dieses Mal wird die
Nachricht vom Netzwerk ordnungsgemäß empfangen. In dem hier gezeigten
Beispiel wird angenommen, dass der Schwellwert für die Anzahl der Antworten
größer ist
als drei. Da die Anzahl der Antworten bei Ablauf des Netzwerk-Zeitintervalls gleich
drei ist, d. h. Teilnehmergeräte
UE1, UE2 und UE3, überträgt das Netzwerk
eine oder mehrere Nachricht(en), die den Teilnehmergeräten anzeigen, dass
keine weiteren Antworten übertragen
werden sollen („Antworten
beenden") und dass
der Dienst über
vom Netzwerk zugewiesene Ressourcen eingerichtet wird („Ressourcenzuteilung"). In diesem Fall würde zu jedem
der Teilnehmergeräte
UE1, UE2 und UE3 ein separater Funkträger eingerichtet statt eines einzigen
Funkträgers.
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In
dem Beispiel von 5 werden die Antworten von den
Teilnehmergeräten
UE1, UE2 und UE3 vom Netzwerk empfangen und bestätigt und antwortet ein viertes
Teilnehmergerät
UE4 auf den Ruf des Netzwerks. Da dieses Mal die Anzahl der Antworten
den Schwellwert übersteigt,
bevor das Zeitintervall abgelaufen ist, überträgt das Netzwerk Nachrichten
zum Beenden der Übertragung
weiterer Antworten von anderen Teilnehmergeräten sowie zum Zuweisen eines
einzigen MBMS-Funkträgers
für alle
Teilnehmergeräte
in der Funkzelle der Basisstation, auch wenn nicht alle potenziellen
Teilnehmergeräte
auf die Anfrage geantwortet haben. Der Empfang der Antwort von dem
vierten Teilnehmergerät wird
vom Netzwerk nicht explizit bestätigt,
da stattdessen das Teilnehmergerät
UE4 aufgrund des Empfangs der Ressourcenzuteilungsnachricht weiß, dass die
Antwort von dem Netzwerk ordnungsgemäß empfangen wurde.
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Die 6a und 6b veranschaulichen alternative
Varianten des Entscheidungswerts P(j) aus (3) innerhalb eines Zeitintervalls
T. In den Beispielen von 6 und 7 wird
ferner angenommen, dass der Entscheidungswert P(j) im Netzwerk bestimmt
wird, beispielsweise durch die Basisstation oder eine beliebige
andere Komponente des Kommunikationssystems, und über einen
gemeinsamen Signalisierungskanal in Abwärtsrichtung an die Teilnehmergeräte übermittelt
wird, um mit zufällig
gewählten
Nummern r verglichen zu werden, sodass die zeitliche Abfolge der
Antwortsignalisierung in Aufwärtsrichtung
für die
Teilnehmergeräte
gesteuert wird.
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Der
Entscheidungswert P(j), der auch als ein Schwellwert angesehen werden
kann, ändert
sich von Teilintervall zu Teilintervall innerhalb des gegebenen
Zeitintervalls T, wobei die Verteilungsfunktion aus (3) zu variablen
Längen
der Teilintervalle führt (definiert
durch die gestrichelte Linie). In dem Beispiel von 6a ist
der erste Schwellwert oder der Wert von P(j) 0,1, was in Bezug auf
das Ablaufdiagramm in 7 zu dem Ergebnis führt, dass
nur Teilnehmergeräte
mit einer zufälligen
Nummer r kleiner oder gleich 0,1 die Erlaubnis erhalten, während des
ersten Teilintervalls Antworten auf die empfangene Anfrage zu übertragen.
Das erste Teilintervall ist im Wesentlichen länger als die nachfolgenden
Teilintervalle, um zu ermöglichen,
dass die von dem Schwellwert definierte Anzahl von Teilnehmergeräten erreicht
wird, die für
die schnelle Einrichtung eines gemeinsamen MBMS-Funkträgers erforderlich
ist. Je weiter die Zeit fortschreitet und mit jedem neuen, höheren Wert
von P(j) werden die Teilintervalle kürzer, da eine potenziell größere Anzahl
von Teilnehmergeräten
die Erlaubnis erhält,
Antworten in den Teilintervallen zu übertragen.
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6b zeigt
einen anderen Ansatz zur Steuerung der Verteilung der Übertragungen
von Antworten von den Teilnehmergeräten. In diesem Fall beginnt
der Entscheidungswert P(j) bei 0,9 und erhalten nur diejenigen Teilnehmergeräte, die
eine zufällige
Nummer r gleich oder größer als
0,9 gezogen haben, die Erlaubnis, Antworten innerhalb des ersten
Teilintervalls zu übertragen.
Im Gegensatz zu dem Beispiel von 6a nimmt
die Länge
der einzelnen Teilintervalle mit der Zeit zu, was den Vorteil bietet,
dass das Risiko von Kollisionen sehr gering ist, da nur eine kleine
Anzahl von Teilnehmergeräten die
Erlaubnis zum Übertragen
in dem ersten Teilintervall erhält,
wohingegen größere Anzahlen
von Teilnehmergeräten,
die Antworten übertragen
dürfen, auch
längere
Teilintervalle nutzen können.
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7 veranschaulicht
ein Beispiel der Prozedur im Teilnehmergerät UE zum Bestimmen der Zeit
für das
Veranlassen des RACH-Zugangs auf der Grundlage der Entscheidungswerte
P(j), die vom Netzwerk empfangen wurden.
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Nachdem
die Antwortanforderung der Basisstation in Bezug auf die Einrichtung
eines Multimedia Broadcast Multicast-Dienstes MBMS empfangen wurde,
bestimmt das Teilnehmergerät
UE zufällig eine
Nummer r, die in der Folge mit dem empfangenen Entscheidungswert
P(j) verglichen wird. Alternativ wird der Entscheidungswert P(j)
nicht zusammen mit der Antwortanforderung übertragen, sondern ist er stattdessen
dem Teilnehmergerät
als Ausgangswert bekannt (0,1 gemäß 6a bzw.
0,9 gemäß 6b).
Bezug nehmend auf das Beispiel von 6a beginnt
das Teilnehmergerät
UE, wenn r kleiner oder gleich P(j) ist, Signale über den
Zugriffskanal RACH zu übertragen,
um das Netzwerk über sein
Vorhandensein oder über
die geforderte Eigenschaft zu informieren. In dem Fall, dass r größer als P(j)
ist, wird der Empfang eines nachfolgenden Entscheidungswerts P(j)
für das
nächste
Teilintervall abgewartet und ein erneuter Vergleich mit P(j) durchgeführt.
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Indem
die Übertragung
neuer Entscheidungswerte beendet wird, können durch das Netzwerk weitere Übertragungen
von Antworten von den Teilnehmergeräten unterbunden werden.
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Als
Alternative zum Signalisieren jedes einzelnen Entscheidungswerts
P(j) für
jedes einzelne Teilintervall kann das Netzwerk auch die Funktion, auf
der jeweils die Berechnung von P(j) bzw. der Längen der einzelnen Teilintervalle
basiert, an die Teilnehmergeräte
UE übertragen
und erfolgt der Vergleich autonom in den Teilnehmergeräten.