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HINTERGRUND
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Paketdaten-Kommunikationen in zellularen
drahtlosen Kommunikationen.
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Die
drahtlose Paketdaten-Kommunikation ist zunehmend wichtig geworden.
In der Tat wird die paketvermittelte Kommunikation mit dem immensen Zuwachs
von Internet-Benutzern wahrscheinlich der dominante Modus einer
Kommunikation werden, im Vergleich mit den leitungsvermittelten
Sprachkommunikationen, die typischerweise heutzutage verwendet werden.
Dieser Trend hat dazu geführt,
dass die sich entwickelnden existierenden leitungsvermittelten Systeme
paketvermittelte Kommunikationen beinhalten. Ein altbekanntes Beispiel
ist die Erweiterung des Globalsystems für Mobilkommunikationen (Global
System for Mobile (GSM) communications) mit allgemeinen Paketfunkdiensten
(General Packet Radio Services, GPRS).
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GPRS
ist ein paketvermitteltes System, das den gleichen physikalischen
Trägem
wie das zellulare GSM Kommunikationssystem verwendet und die gleiche
Abdeckung wie GSM bereitstellt. Die GPRS Funkschnittstelle basiert
deshalb auf einem Time Division Multiple Access (Zeitteilungs-Vielfachzugriff; TDMA)
System mit 200 kHz Trägem,
die in 8 Zeitschlitze mit einer Gaus'schen Modulation mit minimaler Phesenumtastung
(Gaussan Minimum Shift Keying; GMSK) aufgeteilt sind. Jeder Zeitschlitz
bedient typischerweise eine Anzahl von Benutzern und ein Benutzer
kann auch mehr als einem Zeitschlitz zugeordnet sein, um den Durchsatz über die
Luft zu erhöhen.
Die GPRS Spezifikation umfasst eine Anzahl von unterschiedlichen
Kodierungssystemen, die in Abhängigkeit
von der Qualität
des Funkträgers
verwendet werden können.
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Um
den GPRS Datendurchsatz weiter zu erhöhen wird in dem erweiterten
GPRS (Enhanced GPRS; EGPRS) ein Modulationsverfahren auf höherer Ebene
verwendet, nämlich
eine 8-Phasen-Umtastung (8-Phase Shift Keying, 8PSK). Zusätzliche
Kodierungssysteme, die für
diese 8-PSK entwickelt wurden, bieten eine effiziente Streckenadaption,
d. h. eine Adaptierung der Kodierung und/oder einer Modulation auf
Grundlage der vorhandenen Signalqualität an.
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Wenn
ein paketvermittelter (PS) Dienst in einem GPRS Netz läuft muss
eine Dienstqualität (QoS),
für die
eine Teilnahmeberechtigung besteht, unterstützt werden. Die Dienstqualität (QoS)
wird verhandelt bzw. ausgehandelt, wenn eine Mobilstation eine Aktivierung
eines Paketdatenprotokoll (Packet Data Protocol, PDP) Kontext anfordert,
was erforderlich ist, um einen paketvermittelten Dienst zu erhalten.
In diesem PDP Kontext Aktivierungsprozess nimmt einer der GPRS Knoten
an Paketfluss-Verwaltungsprozeduren
mit dem Basisstationssystem (Base Station System, BSS) des traditionellen
GSM Systems teil. Insbesondere erzeugt das BSS einen Paketflusskontext
(Packet Flow Context, PFC) mit der angeforderten Dienstqualität für den Paketfluss,
an dem die Mobilstation beteiligt ist. Insbesondere prüft das BSS,
ob die angeforderte Dienstqualität
unterstützt
werden kann, und zwar auf Grundlage des Zustands der Zelle, in der
sich die Mobilstation gegenwärtig
befindet.
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Ein
Problem mit diesem PFC Prozess ist, dass das BSS die Fähigkeiten
der Mobilstation nicht kennt, wenn die Dienstqualität für den Paketflusskontext
ausgehandelt wird. Mit fehlender Fähigkeitsinformation der Mobilstation
(d. h. der Funkfähigkeiten
der Mobilstation) weiß das
BSS nicht, welche Dienstqualität
die Mobilstation unterstützen
kann. In folge dessen kann die Dienstqualität, die von dem BSS für den Paketflusskontext
für die
gegenwärtige
Zelle bestimmt wird, nicht richtig sein.
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Wenn
die angeforderte Dienstqualität
für einen
Paketfluss eine bestimmte garantierte Bitrate oder eine bestimmte
maximale Bitrate umfasst, muss die Mobilstation beispielsweise in
der Lage sein diese bestimmte Bitrate zu unterstützen. Wenn das BSS eine zu
hohe Bitrate akzeptiert, kann diese hohe Bitrate unter Umständen von
der Mobilstation nicht unterstützt
werden, wenn die Datenübertragung
für den Paketfluss
beginnt. Dies kann zu einer erneuten Aushandlung der Dienstqualität führen oder
der Benutzer kann eine nicht akzeptable Dienstqualität wahrnehmen.
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Für einige
Dienste ist eine erneute Aushandlung der Dienstqualität nicht
akzeptabel. Ein Beispiel ist ein Streaming-Dienst, bei dem eine
Bitraten-Kodierung bei dem Start der Session gewählt wird. Die gewählte Bitraten-Kodierung
ist Teil der Dienstqualität,
die bei der PDP Kontextaktivierung angefordert wird. Wenn das GPRS
Netz die Dienstqualität
akzeptiert, wird der Ablauf der Streaming-Anwendung unter Verwendung
der akzeptierten Bitraten-Kodierung starten. Weil die Mobilstation
diese Bitraten-Kodierung nicht unterstützen kann, muss das BSS die Dienstqualität bei dem
tatsächlichen
Start der Datenübertragung über die
Funkschnittstelle neu verhandeln. In einigen Situationen kann die
Mobilstations-Anwendung nicht in der Lage sein die geänderte Bitraten-Kodierung
aufzunehmen, was möglicherweise
zu einer Trennung der Session führt.
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Aus
der
WO 00/78080 A1 ist
bereits ein Verfahren und ein System zum Anzeigen der spezifischen
Verwendung einer paketvermittelten Kommunikationsverbindung zwischen
einer Mobilstation MS und einem festen paketvermittelten Datenübertragungsnetz
BSS, SGSN und GGSM bekannt. Es wird beschrieben, wie das System
(d. h. das RAN und SGSN) über
die Kapazität
der Mobilstation zu informieren ist, wenn eine paketvermittelte
Verbindung eingerichtet werden soll. Nachdem der SGSN die Activate
PDP Context Accept Message von dem GGSN empfangen hat, wird diese
Nachricht (Message) transparent an die MS gesendet und die Referenz behandelt
nicht die Rolle des BSS.
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In
der
WO 99/52307 wird
beschrieben, wie ein Multimedia-Anruf eingerichtet wird, aber es
wird nichts hinsichtlich der Einzelheiten der QoS der Mobilstation
und darüber,
dass der Basisstation überlassen
wird zu entscheiden, ob eine Funkzugriffs-Möglichkeit (Fähigkeit)
einer Mobilstation von dieser Basisstation akzeptiert werden kann,
erwähnt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Aushandlung der Dienstqualität
zwischen dem mobilen paketvermittelten Netz und der Mobilstation
beinhaltet, dass das Funkzugriffsnetz (RAN), z. B. ein Basisstationssystem, über ein
oder mehrere Mobilstations-Fähigkeiten
informiert wird. Das RAN verwendet die Mobilstations-Fähigkeiten bei
der Auswertung, ob eine angeforderte Dienstqualität einer
Paketkommunikation, an der die Mobilstation beteiligt ist, unterstützt werden
kann. Die Mobilstationsfähigkeiten
können
ein oder mehrere der folgenden einschließen: Ein oder mehrere Typen
der Funkzugriffstechnologie, die von der Mobilstation unterstützt werden,
eine Leistungsfähigkeit,
die von der Mobilstation unterstützt
wird, eine Zeitschlitzklasse, die von der Mobilstation unterstützt wird,
und der Typ des Mobilpaketfunkdienstes, der von der Mobilstation unterstützt wird.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
sendet die Mobilisation eine erste Nachricht an einen Paketdienstknoten,
die eine Paketkommunikation mit einer angeforderten Dienstqualität und die
Mobilstationsfähigkeit
anfordert. Im Ansprechen auf diese erste Nachricht sendet der Paketdienstknoten
eine zweite Nachricht an das RAN, die die Mobilstationsfähigkeit
beinhaltet. Das RAN verwendet diese Mobilstationsfähigkeit
bei der Auswertung, ob die angeforderte Dienstqualität für einen
Paketfluss unterstützt
werden kann, z. B. wenn ein Paketflusskontext erzeugt wird. Das
RAN kann auch andere Parameter berücksichtigen, wenn der Paketflusskontext
erzeugt wird, z. B. einen Zustand der Zelle, in der sich die Mobilstation
befindet. Sobald der Paketflusskontext eingerichtet worden ist,
weist das Basisstationssystem Funkressourcen für den Paketfluss zu. Wenn eine nachfolgende Änderung
in den Funkressourcen vorhanden ist, die eine Änderung in der Dienstqualität für den Paketfluss
bedingen oder in einer anderen Art triggern kann, kann eine Mobilstationsfähigkeit
auch bei der Bestimmung darüber
verwendet werden, ob die Dienstqualität für den Paketfluss geändert werden
soll.
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In
einer anderen nicht beschränkenden
beispielhaften Ausführungsform
ist der Paketdienstknoten Teil eines General Packet Radio Services (GPRS)
Netzes und ist ein Serving GPRS Support Node (SGSN). Das RAN ist
ein Basisstationssystem (BSS), das Teil eines Global System for
Mobile communications (GSM) ist. In dieser beispielhaften Ausführungsform
ist die erste Nachricht eine Activate Packet Data Protocol (PDP)
Context Request Nachricht, und die zweite Nachricht ist eine Create
Base System Station (BSS) Packet Flow Context Nachricht, die von
dem SGSN an das BSS gesendet wird. Alternativ könnte die erste Nachricht eine
Weglenkungsgebiet-Aktualisierungsnachricht (routing area update
message) sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
voranstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich näher
unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Diagramm für
ein Mobilkommunikationssystem, welches sowohl leitungsvermittelte als
auch paketvermittelte Kommunikationen unterstützt;
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2 ein
Flussdiagramm mit dem Titel Mobilstationsfähigkeit und paketvermittelter
Dienst;
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3 ein
Diagramm eines GSM/GPRS-gestützten
Mobilkommunikationssystems;
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4 verschiedene
Datenkommunikationsprotokolle, die zwischen unterschiedlichen Knoten
in dem GPRS Datenkommunikationsnetz verwendet werden, dass in 3 gezeigt
ist; und
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5 ein
beispielhaftes Signalisierungsdiagramm, welches Nachrichten zeigt,
die zwischen Knoten in 3 zum Aktivieren eines PDP Kontext für eine Paketkommunikation,
an der eine Mobilitation beteiligt ist, kommuniziert werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHRIEBUNG
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In
der folgenden Beschreibung werden für den Zweck einer Erläuterung
und nicht für
eine Beschränkung
spezifische Einzelheiten aufgeführt,
beispielsweise bestimmte beispielhafte Ausführungsformen, Hardware, Techniken
etc., um ein tiefes Verständnis
der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Jedoch wird für einen
Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet offensichtlich sein,
dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen umgesetzt werden
kann, die von diesen spezifischen Einzelheiten abweichen. Während beispielsweise eine
spezifische Ausführungsform
im Hinblick auf ein GSM GPRS Netz beschrieben wird, werden Durchschnittsfachleute
in dem technischen Gebiet erkennen, dass die Erfindung in irgendeinem
Mobilkommunikationssystem unter Verwendung von anderen Mobildaten-Kommunikationen,
Architekturen und/oder Protokollen implementiert werden kann. In
anderen Fällen
werden ausführliche
Beschreibungen von altbekannten Verfahren, Schnittstellen, Einrichtungen und
Signalisierungstechniken weggelassen, um so die Beschreibung nicht
mit unnötigen
Einzelheiten zu belasten. Ferner sind individuelle Funktionsblöcke in einigen
der Figuren gezeigt. Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet
werden erkennen, dass die Funktionen unter Verwendung von individuellen Hardwareschaltungen,
unter Verwendung von Softwarefunktionen in Verbindung mit einem
geeignet programmierten digitalen Mikroprozessor oder einem Allzweckcomputer,
unter Verwendung einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung
(ASIC) und/oder unter Verwendung von ein oder mehreren Digitalsignalprozessoren
(DSPs) implementiert werden können.
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1 zeigt
ein Mobilkommunikationssystem, welches sowohl leitungsvermittelte
als auch paketvermittelte Mobildienste umfasst. Eine Mobilstation
(MS) 2 kommuniziert über
eine Funkschnittstelle mit einer Basisstation (BS) 3. Ein
oder mehrere Basisstationen sind mit einem Radio Access Network (Funkzugriffsnetz,
RAN) gekoppelt, das einen RAN Steuerknoten 4 einschließt. Der
RAN Steuerknoten 4 ist mit einem Knoten 5 für leitungsvermittelte
Dienste und einem Knoten 7 für paketvermittelte Dienste
gekoppelt. Die leitungsvermittelten Dienste 5 sind mit einem
leitungsvermittelten Netz 6 gekoppelt und der Knoten 7 für paketvermittelte
Dienste ist mit einem Paketvermittlungsnetz 8 gekoppelt.
Wenn die Mobilstation 2 einen paketvermittelten Dienst
anfordert, muss ein Packet Data Protocol (PDP) Kontext zwischen
der Mobilstation 2 und dem Knoten 7 für paketvermittelte
Dienste eingerichtet werden. Der Ausdruck „PDP Kontext" ist nicht als Einschränkung gemeint,
sondern umfasst anstelle davon jegliche Initialisierungsprozedur,
die einer Mobilstation erlaubt Paketdatenkommunikationen auszuführen. Wenn
ein Packet Data Protocol (PDP) Kontext eingerichtet wird, wird sowohl
der Knoten 7 für
paketvermittelte Dienste als auch der RAN Steuerknoten 4 über die Fähigkeiten
der Mobilstation bezüglich
einer Ausführung
einer Datenpaketkommunikation informiert.
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Nun
wird auf das Flussdiagramm der 2 mit dem
Titel „Mobilstationsfähigkeit
in einem paketvermittelten Dienst" Bezug genommen. In einem ersten Schritt
S1 fordert die Mobilstation eine PDP Kontext Aktivierung von dem
paketvermittelten Prozessdienstknoten an. In dieser Anforderung
bzw. Aufforderung baut die Mobilstation ein oder mehrere von ihren
Fähigkeiten
zusammen mit den angeforderten Dienstqualität ein. Der paketvermittelte
Dienstknoten informiert den Steuerknoten des Funkzugriffsnetzes (RAN) über die
Mobilstationsfähigkeiten
(Schritt S2). Der RAN Steuerknoten speichert die Mobilstationsfähigkeiten
und bestimmt, ob Attribute in der angeforderten Dienstqualität von den
Mobilstationsfähigkeiten
unterstützt
werden. Auf Grundlage dieser Information erzeugt der RAN Steuerknoten 4 einen
Paketflusskontext (Packet Flow Context, PFC) für diesen Paketfluss (Schritt
S3). Für
jeden Paketfluss, den die Mobilstation startet, wird der oben beschriebene
Prozess wiederholt. Eine Mobilstation kann mehrere Paketflüsse aufweisen,
die parallel laufen. Der RAN Steuerknoten 4 verwendet die
Mobilstationsfähigkeiten,
um geeignete Funkressourcen für
den Paketfluss aufzubauen (Schritt S4). Nach der PFC Erzeugung,
wenn eine Änderung
in den Ressourcen vorhanden ist, kann der RAN Steuerknoten 4 eine
Nachricht an den Knoten für
die paketvermittelten Dienste senden, um die Dienstqualität und den
Paketflusskontext der Mobilstation zu modifizieren (Schritt S5). Der
Paketflusskontext für
jeden Paketfluss wird in dem RAN Steuerknoten 4 in Übereinstimmung
mit einem vordefinierten Timer gespeichert. Wenn der Timer abläuft und
die Mobilstation eine neue Session starten möchte wird die voranstehend
beschriebene Prozedur wiederholt.
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Eine
andere beispielhafte, nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nun in dem Kontext eines GSM/GPRS Systems, das in 3 gezeigt
ist, beschrieben. Eine Mobilstation 12, die ein Computerterminal 14 und
ein Mobilfunkgerät 16 einschließt, kommuniziert über eine Funkschnittstelle
mit einer Basisstation 32. Jede Basisstation 32 befindet
sich in einer entsprechenden Zelle 30. Mehrere Basisstationen 32 sind
mit einem Basisstationscontroller (BSC) 34 verbunden, der
eine Zuordnung/Aufhebung von Funkressourcen verwaltet und Handovers
(Gesprächsübergaben)
von Mobilstationen von einer Basisstation an eine andere steuert.
Ein Basisstationscontroller und seine zugehörigen Basisstationen werden
als ein Basisstationssystem (BSS) bezeichnet. Der BSC 34 ist
mit einem Mobilvermittlungszentrum (Mobile Switching Center, MSC) 36 verbunden,
durch das leitungsvermittelte Verbindungen mit anderen Netzen aufgebaut
werden, wie beispielsweise mit dem öffentlichen Telefonvermittlungsnetz
(PSTN), dem dienstintegrierten Digitalnetz (ISDN), usw. Das MSC 36 ist
auch über
ein Signaling System 7 (SS7) Netz 40 mit einem
Heimatregister (Home Location Register, HLR) 42, einem Besucherregister
(Visitor Location Register, VLR) 44 und einem Authentifizierungszentrum
(AUC) 46 verbunden.
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Jeder
BSC 34 ist mit einem GPRS Netz 51 mit einem Serving
GPRS „Support
Node" (SGSN) 50 verbunden,
der für
eine Lieferung von Paketen an Mobilstationen innerhalb seines Dienstgebiets
verantwortlich ist. Ein Gateway GPRS Support Node (GGSN) 54 arbeitet
als eine logische Schnittstelle zu externen Datenpaketnetzen, wie
dem GP Datennetz 56. Der SGSN 50 und der GGSN 54 sind über ein
Intra-PLMN IP Backbon
(Unterstützungsnetz) 52 verbunden.
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Innerhalb
des GPR Netzes 51 werden Pakete an einem Ursprungs-GPRS-Unterstützungsknoten verkapselt
und an dem Ziel-GPRS-Unterstützungsknoten
entkapselt. Diese Verkapselung/Entkapselung auf der IP Ebene zwischen
dem SGSN 50 und dem GGS 54 wird als „Tunneleng" in GPRS bezeichnet.
Der GGSN 54 halt Weglenkungsinformation, die zum Tunneln
von Datenpaketen an den SGSN 50, der gegenwärtig die
Mobilstation bedient, verwendet wird. Ein gemeinsames GPRS Tunnel
Protocol (GTP) ermöglicht,
dass unterschiedliche Paketdatenprotokolle verwendet werden, sogar
wenn diese Protokolle von allen SGSNs nicht unterstützt werden.
Auf sämtliche
GPRS Benutzer-bezogenen Daten, die von dem SGSN benötigt werden,
um die Weglenkungs- und Datentransfer-Funktionalität auszuführen, wird
von dem HLR 42 über
das SS7 Netz 50 zugegriffen. Das HLR speichert Weglenkungsinformation
und bildet die Mobilstations-Identifizierer auf ein oder mehrere
Packet Data Protocol (PDP) Adressen ab und bildet außerdem jede
PDP Adresse auf ein oder mehrere GGSN ab.
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Bevor
ein mobiler Host Paketdaten an einen entsprechenden externen Host
senden kann, wie beispielsweise dem Intemetdienstanbieter (ISP) 58, muss
der mobile Host 12 eine Verbindung mit dem GPRS Netz 51 herstellen,
um seine Anwesenheit bekannt zu machen. Er tut dies dadurch, dass
er zunächst
eine „Attach" (Anknüpfungs)
Prozedur ausführt
und dann einen mit Packet Data Protocol (PDP) Kontext erzeugt, der
eine Beziehung mit einem Gateway GGSN 54 in Richtung auf
das externe Netz, auf das der mobile Host zugreift, einrichtet.
Die Attach-Prozedur wird zwischen dem mobilen Host 12 und
dem SGSN 50 ausgeführt,
um eine logische Strecke einzurichten. In folge dessen wird dem
mobilen Host 12 eine vorübergehende logische Streckenidentität zugewiesen.
Ein PDP Kontext wird zwischen dem mobilen Host und dem GGSN 54 eingerichtet. Die
Auswahl des GGSN 54 ist auf den Namen des externen Netzes,
das erreicht werden soll, gestützt. Wenn
eine Mobilstation bereits an dem Netz angebracht ist, kann die PDP
Kontextaktivierungsprozedur von dem System initiiert werden.
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Ein
oder mehrere Anwendungsflüsse
(die manchmal als „Weglenkungskontext" bezeichnet werden)
kann für
einen einzelnen PDP Kontext durch Aushandlung mit dem GGSN 54 eingerichtet
werden. Ein Anwendungsfluss entspricht einem Stream von Datenpaketen,
der als unterscheidbar zu einer bestimmten Hostanwendung gehört. Bin
beispielsweiser Anwendungsfluss ist eine electronic mail Nachricht
von dem mobilen Host an ein festes Terminal. Ein anderer beispielhafter
Anwendungsfluss ist eine Strecke zu einem bestimmten Internetdienstanbieter (Internet
Service Provider, ISP), um eine Grafikdatei von einer Website herunterzuladen.
Beide Anwendungsflüsse
gehören
zu dem gleichen mobilen Host und dem gleichen PDP Kontext.
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Paketvermittelte
Datenkommunikationen sind auf spezifische Protokollprozeduren gestützt, die
typischerweise in unterschiedliche Schichten aufgetrennt sind. 4 zeigt
eine GPRS „Übertragungsebene", die mit mehrschichtigen
Protokollstapeln modelliert wird. Zwischen dem GGSN und dem SGSN tunnelt
das GPRS Tunnelprotokoll (GTP) die PDUs durch das GPRS Backbone-Netz 52 durch
Hinzufügung
von Weglenkungsinformation. Der GTP Header (Anfangsblock) enthält einen
Tunnelendpunktidentifizierer für
Punkt-zu-Punkt und Mehrfachverzweigungs-(Multicast)-Paketen sowie
eine Gruppenidentität
für Punkt-zu-Multipunkt
Pakete. Zusätzlich
sind ein Typen-Feld, welches den PDU Typ spezifiziert, und ein Dienstqualitätsprofil,
das zu einer PDP Context Session gehört, enthalten. Unter dem GTP
werden das altbekannte Transmission Control Protocol/User Diagramm
Protocol (TCP/UDP) und Internetprotocol (IP) als die GPRS Backbone-Netzschicht-Protokolle
verwendet. Ethernet, Frame Relay (FR), oder Protokolle die auf einen
asynchronen Transfermodus (ATN) gestützt sind, können für die Strecke und die physikalischen
Schichten in Abhängigkeit
von der Netzarchitektur des Betreibers verwendet werden.
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Zwischen
dem SGSN und der Mobilstation/dem Host bildet ein SubNetwork Dependent
Convergence Protocol (SNDCP) Protokollcharakteristiken auf der Netzebene
auf die darunter liegende logische Streckensteuerung (Logical Link
Control, LLC) ab und stellt Funktionalitäten wie eine Multiplexierung
der Netzschichtnachrichten auf eine einzelne logische Verbindung,
eine Chiffrierung, Segmentierung und eine Kompression, bereit. Ein
Base Station System GPRS Protokoll (BSSGP) ist ein Flusssteuerprotokoll,
dass dem Basisstationssystem erlaubt PDUs, die von dem SGSN gesendet
werden, zu starten und zu stoppen. Dies stellt sicher, dass das
BSS nicht von Paketen überflutet
wird, wenn die Funkstreckenkapazität verringert wird, z. B. wegen
eines Schwundvorgangs oder wegen anderer ungünstiger Bedingungen. Eine Weglenkungs-(Routing)
und Dienstqualitätsinformation
werden ebenfalls weitergegeben. Eine Dienstqualitätsinformation
wird unter Verwendung von Packet Flow Context (PFC) Prozeduren weitergeleitet.
Die PFC Prozedur kann von dem SGSN oder dem BSS initiiert werden.
Der SGSN initiiert die Prozedur durch Senden einer Create BSS PFC
Nachricht an das BSS. Das BSS initiiert die Prozedur durch Senden
einer Download BSS PFC Nachricht an den SGSN. Ferner kann das BSS
eine Modifikation eines existierenden PFC durch Senden einer Modify
BSS PFC Nachricht an den SGSN anfordern. Ein Frame Relay (Rahmenweitergabe)
und ATM können
verwendet werden, um Rahmen von PDUs über die physikalische Schicht
weiterzugeben.
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Eine
Funkkommunikation zwischen der Mobilstation und dem GPRS Netz steckt
eine physikalische Funktionalität
und eine Datenstreckenschicht-Funktionalität ab. Die physikalische Schicht wird
in eine physikalische Strecken-Unterschicht (PLL) und eine physikalische
RF Unterschicht (RFL) aufgesplittet. RFL führt eine Modulation und Demodulation
der physikalischen Wellenformen aus und spezifiziert Trägerfrequenzen,
Funkkanalstrukturen und rohe Kanaldatenraten. PLL stellt Dienste
für einen
Informationstransfer über
den physikalischen Funkkanal bereit und umfasst eine Dateneinheits-Rahmenbildung, eine
Datenkodierung, und eine Erfassung/Korrektur von Übertragungsgebieten des
physikalischen Mediums. Die Datenstreckenschicht ist in zwei getrennte
Unterschichten aufgetrennt. Die Funkstreckensteuerungs/Mediumzugriffssteuerungs
(RLC/MAC) Unterschicht wägt
einen Zugriff auf das gemeinsame physikalische Funkmedium zwischen
mehreren Mobilstationen und dem GPRS Netz ab. RLC/MAC Multiplexierdaten
und Signalisierungsinformation, führt eine Wettbewerbsauflösung, eine
Dienstqualitätssteuerung
und eine Fehlerbehandlung aus. Die Schicht der logischen Streckensteuerung
(Logical Link Control, LLC) arbeitet oberhalb der MAC Schicht und
stellt eine logische Strecke zwischen dem mobilen Host und dem SGSN
bereit.
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Die
Dienstqualität
entspricht der Güte
(der Qualität),
mit der eine bestimmte Operation (ein Dienst) ausgeführt wird.
Bestimmte Dienste, wie Multimedia-Anwendungen oder ein einfacher
Telefonanruf, benötigen
Garantien über
die Genauigkeit, Abhängigkeit
und Übertragungsgeschwindigkeit.
Typischerweise werden in Datenkommunikationen „beste Anstrengungen" („best efforts") verwendet und einer Verzögerung und
Durchsatz-Garantien wird keine spezielle Aufmerksamkeit geschenkt.
Im Allgemeinen können
Dienstqualitäts-Parameter
qualitativ in drei Dienstklassen charakterisiert werden, einschließlich von
deterministisch (verwendet für
harte Echtzeit-Anwendungen), statistisch (verwendet fair weiche
Echtzeit-Anwendungen) und beste Anstrengung (alles andere, wo keine
Garantien gemacht werden). Quantitative Parameter können einen Durchsatz
(wie die durchschnittliche Datenrate oder die Spitzendatenrate),
die Zuverlässigkeit,
Verzögerung
und Jitter entsprechend zu der Veränderungsverzögerung zwischen
einer minimalen und einer maximalen Verzögerungszeit, die eine Nachricht
erfährt,
umfassen.
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Nun
wird auf 5 Berg genommen, die einen beispielhaften
PDP Kontext Aktivierungssignalisierungsfluss darstellt, bei dem
die Mobilstations-Fähigkeiten
berücksichtigt
werden, wenn das Basisstationssystem (BSS) einen Paketflusskontext
erzeugt. Die Activate PDP Kontext Request Nachricht von der Mobilstation
an den SGSN umfasst sowohl eine angeforderte Dienstqualität als auch
Funkzugriffsfähigkeiten
(RAC) der Mobilstation. Alternativ kann die Mobilstation bereits
die Mobilstations-Fähigkeiten
in einer Weglenkungsgebiet-Aktualisierungsnachricht (routing area
update message) an das SGSN gesendet haben. Eine beispielhafte Mobilstations-Fähigkeit ist,
welche Zugriffstyp-Technologien
von der Mobilstation unterstützt
werden. Zum Beispiel könnten
unterschiedliche Zugriffstyp-Technologien
in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeiteten. Andere beispielhafte
RACs können
umfassen: Die RF Leistungs-Fähigkeit
der Mobilstation, ob die Mobilstation eine GPRS oder eine EGPRS
Multischlitz-Klasse unterstützt,
ob die Mobilstation eine GPRS oder eine EGPRS erweiterte dynamische
Zuordnungsfähigkeit unterstützt, ob
die Mobilstation einen Dual Transfer Mode (DTM) GPRS oder einen Dual
Transfer Mode EGPRS Multischlitz-Unterklasse unterstützt, ob
die Mobilstation eine BPSK Leistungsfähigkeit unterstützt, und
ob die Mobilstation ein GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) Funktionspaket
1 mit einer Funktionalität
für einen
Extended Uplink Temporary Block Flow (TBF) Modus und eine vom Netz unterstützte Zellenänderung
(Network-Assisted Cell Change) unterstützt. In dem Dual Transfer Mode
(Dual Transfer Modus) wird ein CS Dienst, z. B. Sprache, parallel
zu einem PS Dienst, z. B. einem Web-Browsing, ausgeführt. Der
Temporary Block Flow (vorübergehende
Blockfluss) ist die Paketverbindung zwischen der Mobilstation und
dem Funkzugriffsnetz. Der Extended Uplink TBF Modus hält den Uplink
TBF während
inaktiver Perioden (keine Pakete zum Senden) aufrecht, um vorbereitet
zu sein, wenn mehr Daten gesendet werden sollen. Damit muss der
TBF nicht wieder aufgebaut werden, was Aufbauzeit einspart, z. B.
in der Größenordnung
von 200 ms. Natürlich
können
andere Mobilstations-RACs verwendet werden.
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Der
SGSN speichert die eine oder mehrere Mobilstations-RACs und sendet
eine Create PDP Context Nachricht an den GGSN zusammen mit der angeforderten
Dienstqualität
(Quality of Service, QoS). Der GGSN gibt eine Create PDP Context
Response Nachricht zusammen mit der zugeteilten Dienstqualität zurück. Der
SGSN sendet eine Create BSS Packed Flow Context (PFC) Nachricht
an das BSS und umfasst ein Aggregate BSS Quality of Service Profile
(zusammengesetztes BSS Dienstqualitätsprofil, ABQP) sowie eine
Mobilstations-RAC. Die Nachricht enthält ein Element, welches als
MS RAC bezeichnet wird, welches sämtliche unterschiedlichen RACs
der Mobilstation umfasst. Um zu prüfen, ob die angeforderten Dienstqualitäts-Attribute
unterstützt
werden können,
kann das BSS einen Anrufzulassungs-Steueralgorithmus (Call Admission Control Algorithm)
ausführen.
Wenn zum Beispiel der SGSN die Erzeugung eines Paketflusskontextes
für einen Streaming-Träger (bearer)
mit einer garantierten Bitrate von 80 kbps erzeugt, muss das BSS
prüfen,
ob diese garantierte Bitrate sichergestellt werden kann. Insbesondere
bestimmt das BSS die Zelle, in der der PFC erzeugt wird. Diese Zelle
ist bekannt, weil die Create BSS PFC Nachricht zu der Zelle gehört, in der sich
die Mobilstation gegenwärtig
befindet. Das BSS muss auch die Zellenfähigkeiten (z. B. GPRS oder EGPRS
etc.) und die Zellenlastbedingungen, die in dem BSS verfügbar sind,
weil das BSS die Funkressourcen für sämtliche Mobilstationen in einer
Zelle steuert, kennen. Schließlich
muss das BSS die Mobilstations-RAC (z. B. GPRS oder EGPRS, Multischlitzklasse
etc.) kennen, um zu bestimmen, welcher Durchsatz (und/oder andere
Funktionen) von der Mobilstation unterstützt werden können.
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Weiter
mit diesem Beispiel prüft
das BSS die Funkressourcen, ob nachzusehen, ob die garantierte Bitrate
mit der angezeigten GPRS oder EGPRS Multischlitzklasse erfüllt werden
kann. Wenn ausreichende verfügbare
Funkressourcen vorhanden sind, akzeptiert das BSS die angeforderte
Dienstqualität. Wenn
nicht genug Funkressourcen vorhanden sind, dann kann das BSS die
PFC akzeptieren, aber mit einer modifizierten niedrigeren Dienstqualität oder kann
den PFC überhaupt
nicht akzeptieren. Das BSS sendet eine BSS PFC Acknowledgement (ACK)
oder eine negative ACK (NACK) Bestätigung an den SGSN. Der SGSN
vervollständigt
den PDP Context Nachrichtenübermittlungsprozess
durch Senden einer Activate PDP Context Accept Nachricht an die Mobilstation
mit dem bestimmten Dienstqualitätsprofil.
Wenn nach Erzeugung des PFC eine Funkressourcenänderung stattfindet, z. B.
mehr Funkressourcen sind als Folge eines geringeren leitungsvermittelten
Verkehrs oder von freigegebenen paketvermittelten Verbindungen verfügbar, dann
kann das BSS ein modifiziertes BSS PFC an den SGSN senden, um die
Dienstqualität anzuheben/abzusenken. Die
Mobilstations-Funkzugriffsfähigkeit
kann bestimmt werden, um die Eignung einer derartigen Anhebung oder
Absenkung der Dienstqualität
zu bestimmen.
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Es
gibt mehrere Vorteile im Zusammenhang mit einem Einbau der Mobilstations-Funkzugriffsfähigkeiten
in die PFC Erzeugungsprozedur. Zum Beispiel kann eine genaue PFC
von dem Beginn einer Session erzeugt werden, weil sämtliche
Tatsachen, die benötigt
werden, wie die Mobilstations-Funkzugriffsfähigkeiten, die Zellenfähigkeiten,
die gegenwärtige
Zellenlastbedingung, und die angeforderte Dienstqualität von der
BSS bekannt sind. Die Antwortnachricht an den SGSN und die Mobilstation
umfasst den Grad der Dienstqualität, dessen Erreichung im Hinblick
auf die Mobilstationsfähigkeiten
möglich ist.
Dies gibt dem Rest des Systems (z. B. den Anwendungen) eine Möglichkeit
zur Anpassung, so dass der Endbenutzer einen Dienst in Übereinstimmung
mit der erreichbaren Dienstqualität empfängt. Da ein genauer PFC von
dem Beginn aus erzeugt wird, gibt es weniger erneute Aushandlungen
und somit eine geringere Signalisierungslast auf der Schnittstelle
zwischen dem SGSN und dem BSS. Durch Speichern der Mobilstations-Funkzugriffsfähigkeiten
in dem BSS kann irgendeine erneute Aushandlung der Dienstqualität während einer
vor sich gehenden Session in einer richtigen Weise ausgeführt werden.
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Während die
vorliegende Erfindung im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen
beschrieben worden ist, werden Durchschnittsfachleute in dem technischen
Gebiet erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese
spezifischen beispielhaften Ausführungsformen
beschränkt
ist. Unterschiedliche Formate, Ausführungsformen und Adaptionen,
abgesehen von denjenigen, die gezeigt und beschrieben wurden, sowie
zahlreiche Veränderungen,
Modifikationen und äquivalente
Anordnungen können
verwendet werden, um die Erfindung zu implementieren. Während die
vorliegende Erfindung in Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, sei deshalb darauf hingewiesen, dass diese Offenbarung
nur illustrativ und beispielhaft für die vorliegende Erfindung
ist. Demzufolge ist beabsichtigt, dass die Erfindung nur durch den
Umfang der hier angefügten
Ansprüche
beschränkt
wird.