DE60317900T2

DE60317900T2 - Verfahren und vorrichtung zur kommunikation

Info

Publication number: DE60317900T2
Application number: DE60317900T
Authority: DE
Inventors: Asko Rasanen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2023-06-28
Also published as: EP1520359A1; ATE380415T1; CN1666443A; GB2390510A; WO2004006468A1; DE60317900D1; CN100588135C; KR100701853B1; KR20050016966A; GB0215622D0; AU2003244995A1; US20060252369A1; US7502624B2; EP1520359B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsverfahren zwischen ersten und zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtungen. Die Erfindung betrifft auch ein System sowie eine Funk-Sende-Empfangseinrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Im Moment existieren verschiedenste Funkkanalarten bzw. -typen zur Verwendung durch tragbare Funk-Sende-Empfangseinrichtungen, wobei Sprachkanäle des globalen Systems für Mobiltelefone (GSM), der allgemeine Paketfunkdienst (GPRS), Bluetooth und drahtlose Ortsbereichsnetzwerke (WLAN) Beispiele für derartige Kanaltypen sind. Darüber hinaus ermöglicht das universelle Mobiltelefonsystem (UMTS) die Übertragung von audiovisuellen Informationen in beide Richtungen zwischen tragbaren Funk-Sende-Empfangseinrichtungen. Der Begriff, der nun für tragbare Funk-Sende-Empfangseinrichtungen des UMTS-Standards angepasst ist; ist Mobilstation (MS) und dieser Begriff wird im Folgenden verwendet, um eine mobile Funk-Sende-Empfangseinrichtung zu beschreiben, die in der Lage ist, in einem beliebigen System zu kommunizieren.
Indem viele MSs ausgestattet sind, um mit zwei oder mehreren unterschiedlichen Kanaltypen zu kommunizieren, ist es einen Anwender einer MS gewohnt, entscheiden zu müssen, welcher Typ von Kommunikationskanal zu verwenden ist, was eine Unannehmlichkeit darstellen kann.
Kommunikation im Direktmodus ist bekannt, z. B. aus US 6,108,551 und US 5,666,661 .
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kommunikationsverfahren gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Die Erfindung schließt auch eine Funk-Sende-Empfangseinrichtung gemäß Anspruch 10 ein.
Der zweite Kanal kann eine größere Bandbreite als der erste Kanal besitzen und die ersten und zweiten Kanäle können von unterschiedlichen Kanaltypen sein. Das Verfahren kann, vor dem Schritt des Durchführens von Kommunikation im Direktmodus, Schätzen der Qualität des zweiten Kanals enthalten. Der Bestimmungsschritt kann ausgeführt werden an der ersten Funk-Sende-Empfangseinheit und der Abstandsbestimmungsschritt kann Bestimmen des Ortes der ersten und zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtungen enthalten.
Die Ortsbestimmung kann enthalten ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem oder kann Triangulation von mehreren festen Funk-Sende-Empfangseinrichtungen enthalten, die bevorzugt einen Teil des Telekommunikationsnetzwerkes bilden.
Der Schritt der Kommunikation im Direktmodus könnte nur durchgeführt werden, wenn Bandbreite oder eine andere Dienstanforderung die Fähigkeit des ersten Kanals überschreitet bzw. überfordert.
Darüber hinaus kann die Schwelle abhängig sein von, bevorzugt gleich der Summe der Funkabdeckung der ersten und zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtungen sein.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf ein System gemäß Anspruch 14.
Die Erfindung wird nun beschrieben lediglich im Wege eines Beispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Zeichnung einer Mobilstation gemäß einem Aspekt der Erfindung;
2 ist ein schematisches Diagramm eines Telekommunikationssystems gemäß einem Aspekt der Erfindung und einschließlich der Mobilstation der 1;
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Mobilstation der 1 veranschaulicht;
4 ist ein Diagramm, das Signalisierung zeigt, die gemäß einem Ausführungsbeispiel bewirkt bzw. durchgeführt wird.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bezug nehmend auf 1 umfasst eine erste Mobilstation (MS) 10 allgemein ein Gehäuse 11, eine Antenne 12, die mit einem Sende- und Empfangsschaltkreis 13 verbunden ist, und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 14. Die CPU 14 ist verbunden mit der Sende- und Empfangsschaltung 13 in vier parallelen Wegen 15 bis 18, wobei jeder Weg ein jeweiliges enthält von einem Bluetooth-Modul 19, einem UMTS-Sprachkanal-Modul 20, einem WLAN-Modul 21 und einem audiovisuellen UMTS-Modul 22. Eine Datenbank 24, die Schwelleninformationen enthält, ist auch mit der CPU 14 verbunden. Jedes der Module 19 bis 22 ist konfiguriert, der ersten MS 10 zu ermöglichen, via Funk über einen anderen jeweiligen Kanaltyp zu kommunizieren. Darüber hinaus besitzt jeder der Kanaltypen eine andere Bitrate, die der Bandbreite gleicht, nämlich ungefähr 100 kb/s für UMTS-Sprache, 1 Mb/s für Bluetooth, 10 Mb/s für UMTS A-V und ungefähr 100 MB/s für WLAN. Die erste MS 10 enthält optional einen GPS-Empfänger 23 für ein Global-Positioning-System (GPS), der eingerichtet ist, in Reaktion auf eine Anforderung durch die CPU 14, den (Aufenthalts-)Ort der MS zu bestimmen und Ortsinformationen an die CPU bereitzustellen. Ein mit einem anderen Ortsbestimmungssystem (wie z. B. Glonass oder dem vorgeschlagenen Galileo) betreibbarer Empfänger könnte anstelle des GPS-Empfängers 23 verwendet werden.
Betrieb der MS 10 in einem Telekommunikationssystem wird nun mit Bezug auf 2 beschrieben.
In 2 ist die MS 10 bei Kommunikation mit einer ersten Basisstation (BS) 30 eines UMTS-Systems 31 gezeigt. Zweite bis vierte BSs von 32 bis 34 sind zusammen mit ihren jeweiligen Abdeckungsbereichen (deren Grenzen durch gestrichelte Kreislinien angegeben sind) gezeigt. Zweite bis vierte MSs 35 bis 38 sind in Kommunikation mit verschiedenen der BSs 30, 32 bis 34 gezeigt.
In diesem Beispiel ist die erste MS 10 für Sprachkommunikation mit der zweiten MS 35 über einen UMTS-Sprachkanal verbunden. Dazu ist die erste MS 10 mit der BS 30 via einen Zweiwege-UMTS-Sprachkanal verbunden, sowie es die zweite MS 35 ist. Alternativ könnte die zweite MS 35 via der zweiten BS 32 verbunden sein, wobei in diesem Fall Daten zwischen der zweiten BS und der ersten BS 30 über das Netzwerk 31 übergeben werden würden, da die zweite MS sich innerhalb des Abdeckungsbereichs sowohl der ersten und zweiten BSs findet. Es ist für den Zweck dieses Ausführungsbeispiels unwichtig, welche BS oder welche BSs zur Kommunikation durch die erste und zweite MSs 10, 35 verwendet werden.
Auf die Feststellung hin, dass die Bandbreite des Kanals, der zur Kommunikation zwischen der ersten und zweiten MS 10, 35 verwendet wird, der in diesem Beispiel ein UMTS-Sprachkanal ist, nicht ausreichend hoch ist, setzt die erste MS ein "mehr Bandbreite erwünscht"-Flag (nicht gezeigt) auf WAHR bzw. TRUE. Beispiele für Situationen, in denen dies vorkommen kann, sind, wenn Videosignale kommuniziert werden und festgestellt wird, dass eine höhere Bildqualität erforderlich ist, oder sobald gewünscht wird, andere Daten zu senden, z. B. Spieledaten, zusammen mit Daten eines normalen Sprachanrufs. Eine andere Situation, bei der dies auftreten kann, ist, sobald der Kanaltyp (und somit die Bandbreite) durch einen Anwender oder die Anwender basierend auf Kosteneffizienz gewählt wird, wenn ein Kanal mit größerer Bandbreite erwünscht wäre; z. B. wenn ein Sprachanruf läuft, wenn ein Video-Telefonanruf bevorzugt sein würde. Da Kommunikation im Direktmodus nicht die Übertragung großer Mengen von Daten über ein Netzwerk erfordert, könnte es viel billiger sein als Netzwerkanrufe oder sogar ohne Rechnungsstellung sein. Solange wie das "mehr Bandbreite erwünscht"-Flag WAHR bleibt, läuft der durch das Flussdiagramm 3 angegebene Betrieb auf der ersten MS 10 ab.
Bezug nehmend auf 3 beginnt der Betrieb in diesem Beispiel in Schritt 40, der den Verbindungsstatus zu diesem Zeitpunkt beschreibt. In diesem Kontext ist zu beachten, dass "Globale Verbindung" sich auf eine Verbindung über die Basisstationen 30, 32 bis 34 des Netzwerks 31 bezieht. In Schritt 41 bestimmt die erste MS 10 ihren (Aufenthalts-)Ort unter Verwendung ihres GPS-Empfängers 23 und empfängt Informationen, die den (Aufenthalts-)Ort der zweiten MS 35 identi fizieren. In Schritt 42 werden die Positionen der zwei MSs 10, 35 verglichen und der Abstand zwischen ihnen berechnet. Dieser Abstand wird dann mit Werten verglichen, die in einer Tabelle gespeichert sind, die sich auf vorbestimmte Machbarkeitsparameter beziehen. Der Betrieb des Schritts 42 wird mit einer relativ geringen Häufigkeit durchgeführt, um so Ressourcen zu sparen, z. B. Verarbeitungsressourcen, und um den Bedarf nach häufigem Senden der Orts- und anderer zweitrangiger Informationen über das Netzwerk 31 zu vermeiden. Eine Entscheidung wird in Schritt 43 darüber getroffen, ob die Verbindung potenziell machbar bzw. durchführbar ist und eine Rückkehr zu Schritt 41 wird durchgeführt, falls eine negative Entscheidung getroffen wird. Anderenfalls werden die Positionen der MSs 10, 35 in Schritt 44 verglichen und der Abstand zwischen ihnen mit dem maximal zulässigen Abstand in Schritt 45 verglichen. Eine Schwelle, die der maximal zulässige Abstand ist, ist auf einen Wert eingestellt, der gleich der Summe der Funkabdeckung der ersten und zweiten MSs ist, wobei diese Abdeckungen der ersten MS 10 in irgendeiner geeigneten Weise verfügbar gemacht werden. Die Schwellen und die maximal zulässigen Abstände sind in der Datenbank 24 gespeichert. Diese Berechnung wird wesentlich häufiger durchgeführt als die Berechnung des Schritts 42. Wenn die Schwelle überschritten wird, wird ein NEIN-Resultat der Operation in Schritt 41 zurückgegeben. Falls die Schwelle nicht überschritten wird, verursacht ein JA-Resultat, dass der Betrieb weiter zu Schritt 46 geht. Hier wird Kommunikation im Direktmodus zwischen der ersten und zweiten MS 10, 35 in einer geeigneten Weise aufgebaut. Die globale Kommunikation kann gehalten werden oder kann abgebrochen werden. Durch Schritt 47 wird eine örtliche Verbindung, oder Kommunikation im Direktmodus aufgebaut.
In Schritt 48 bestimmt die erste MS 10 wieder ihren Ort unter Verwendung des GPS-Empfängers, empfängt Ortsinformationen über die zweite MS 35 und bestimmt den Abstand dazwischen. An Schritt 49 wird dieser Abstand mit der Schwelle, die in Schritt 45 verwendet wurde, verglichen und eine Entscheidung getroffen darüber, ob die Schwelle an Schritt 50 überschritten wird, wobei bei einem NEIN-Resultat der Betrieb zu Schritt 48 zurückkehrt und bei einem JA-Resultat das Fortschreiten zu Schritt 51 verursacht wird. Es ist zu beachten, dass ein JA-Resultat aus Schritt 50 nur erhalten wird, wenn die erste und zweite MS 10, 35 sich auseinander bewegt haben, so dass ihre Funkabdeckungen nicht länger überlappen. In diesem Fall ergreift der Betrieb den geeigneten Schritt, Schritt 51, des Wechselns der Kommunikation von örtlich (Direktmodus) zu global (d. h. via wenigstens eine BS 30). Wenn die globale Verbindung in Schritt 41 abgebrochen wurde, dann enthält Schritt 50 Aufbauen einer globalen Verbindung in irgendeiner passenden Weise.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) wird das Wechseln einer globalen Verbindung zu einer örtlichen bzw. lokalen Verbindung nur ausgeführt, wenn eine MS feststellt, dass ein Kanal mit genügend hoher Qualität aufgebaut werden kann. Dies wird erreicht durch Senden von Daten von der ersten MS via die erste BS 30, die den Kanal, der zu verwenden ist, anzeigen, wobei diese Informationen dann an die zweite MS 35 übergeben werden. Die erste MS 10 überträgt dann einige Testdaten via des identifizierten Kanals und diese Daten werden durch die zweite MS 35 empfangen. Die Bitfehlerrate (BER) der empfangenen Daten wird in einer herkömmlichen Weise berechnet und die BER an die erste MS 10 entweder direkt oder unter Verwendung der globalen Verbindung übertragen. Die Verbindung wird von global auf lokal in Schritt 46 nur gewechselt bzw. umgeschaltet, wenn die erste MS anhand der von der zweiten MS 35 empfangenen BER feststellt, dass der Ausbreitungskanal zwischen der ersten und zweiten MS 10, 35 von genügend hoher Qualität ist. Die Kanalqualität wird kontinuierlich bestimmt zusammen mit dem Abstand zwischen der ersten und zweiten MS 10, 35 zum Zwecke des Feststellens, ob ein Umschalten von lokaler zu globaler Kommunikation durchgeführt werden sollte.
Verschiedene Variationen sind möglich. Z. B. kann jede andere Messung der Kanalqualität durchgeführt werden und für den Zweck der Entscheidung darüber, ob umzuschalten ist, verwendet werden, wobei empfangene Signalstärke und Paketfehlerrate Beispiele sind. Außerdem kann eine Messung der Qualität des Ausbreitungskanals von der zweiten MS 35 zu der ersten MS 10 durchgeführt werden und dies kann davon abhängig sein, wie viele Daten über den Kanal gesendet werden sollen.
Die Operation des Flussdiagramms der 3 muss nicht durch die erste MS 10 ausgeführt werden. Obwohl es bevorzugt ist, dass die Operation durch die MS ausgeführt wird, die feststellt, dass ein Kommunikationskanal mit höherer Band breite erwünscht ist, kann diese Operation stattdessen durch eine andere MS oder durch die BS 30 oder irgendeinen anderen Teil des Netzwerks ausgeführt werden. Ablaufen der Operation des Flussdiagramms der 3 anders als in der ersten MS ermöglicht, dass es von einfacherem Design ist.
Es wird nun Bezug auf 4 genommen, die ein Signalisierungsdiagramm mit der ersten MS 10 linker Hand (Endgerät A), der zweiten MS 35 rechter Hand (Endgerät B) und dem Netzwerk 31 in der Mitte zeigt.
Bezug nehmend auf 4 werden durch die Verbindung aufgebaute Signale 60, 61 vom Endgerät A an das Netzwerk 31 und von dort an das Endgerät B, sobald ein Kanal als zugeordnet worden ist, übergeben. Verbidnungssignale 62, 63 werden vom Endgerät B bzw. von dem Netzwerk 31 als Reaktion gesendet. Kommunikation zwischen den Endgeräten A und B wird dann über einen ersten Kanal aufgebaut, wie an 64 angedeutet. Das Netzwerk 31 überträgt danach und während der Kanal 64 weiter offen ist, Informationen an Endgerät B und an Endgerät A mit Signalen 65 und 66. Im Ausführungsbeispiel der 3 ist es nicht notwendig, Signale 65 und 66 zu senden, da Ortsinformationen nicht am Netzwerk 31 gespeichert sind. In anderen Ausführungsbeispielen (nicht gezeigt) jedoch wird ein Ortsinformationsnetzwerk (das ein oder kein Teil des Netzwerks 31 sein kann) verwendet, um Informationen über die Orte der MSs 10 und 35 zu berechnen und zu halten, und diese Informationen werden an eine oder beide der MSs übergeben, bevor Kommunikation im Direktmodus aufgebaut werden kann. Identifizierungs- und Ortsinformationen sowie jede andere erforderliche Informationen werden dann zwischen den Endgeräten durch Signale 67 bis 70 übergeben. Danach wird Kommunikation im Direktmodus durch Senden eines Verbindungsaufbausignals 71 direkt vom Endgerät A an das Endgerät B und durch ein Kommunikationssignal 72 zur Antwort gesendet. Kommunikation im Direktmodus ist dann bei 73 aufgebaut.
Der (Aufenthalts-)Ort der ersten und/oder zweiten MSs 10, 35 kann in jeder geeigneten Weise bestimmt werden, wie z. B. durch Triangulationssignale von mehreren Basisstationen mit bekanntem Ort, wie es bekannt ist. die Triangulationsberechnungen können durch das Netzwerk 31 oder durch die jeweilige MS 10, 35 ausgeführt werden.
Ortsinformationen für jede MS können durch das Netzwerk 31 gespeichert werden und zugänglich sein durch jede Station wie und wann benötigt. Ortsinformationen können an eine MS durch SMS-Nachrichten übertragen werden, was besonders bequem ist, da SMS-Nachrichten ohne Unterbrechung eines laufenden Sprachanrufs empfangen werden können.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) besitzt der zweite Kanal eine Bandbreite, die gleich oder länger der des ersten Kanals ist.

Claims

Kommunikationsverfahren, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen von Kommunikation zwischen einer ersten und einer zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtung über ein Telekommunikationsnetzwerk über einen ersten Kanal, der ein erstes Kommunikationsmodul, welches der ersten Funk-Sende-Empfangseinrichtung zugeordnet ist, verwendet; Bestimmen des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtung; und Bestimmen, ob der Abstand zwischen den zwei Sende-Empfangseinrichtungen eine vorherbestimmte Schwelle erreicht; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Schwelle erreicht ist, Wechseln von Kommunizieren zwischen der ersten und der zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtung über das Telekommunikationsnetzwerk über den ersten Kanal, welchen das erste Kommunikationsmodul verwendet, auf Kommunizieren zwischen der ersten und der zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtung im Direktmodus unter Verwendung eines zweiten Kommunikationsmoduls, welches der ersten Funk-Sende-Empfangseinrichtung zugeordnet ist, über einen zweiten Kanal, wobei der erste und der zweite Kanal unterschiedlichen Typs sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Kanal eine größere Bandbreite als der erste Kanal besitzt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiter umfassend, vor dem Durchführen des Direktmodus-Kommunikationsschritts, Abschätzen der Güte des zweiten Kanals.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestimmungsschritte an der ersten Funk-Sende-Empfangseinrichtung ausgeführt werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmen des Abstands umfasst Bestimmen der Orte der ersten und der zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Ortsbestimmung ein Satelliten-basiertes Ortssystem enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Ortsbestimmung umfasst Triangulation von mehreren festen Funk-Sende-Empfangseinrichtungen, die bevorzugt einen Teil des Telekommunikationsnetzwerks bilden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt der Direktmodus-Kommunikation nur durchgeführt wird, wenn eine Bandbreiten- oder andere Dienstanforderung die Fähigkeit des ersten Kanals überschreitet.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwelle von der Summe der Funkabdeckung der ersten und der zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtung abhängig ist.
Funk-Sende-Empfangseinrichtung, umfassend: ein erstes Kommunikationsmodul (20) zum Kommunizieren mit einer entfernten Funk-Sende-Empfangseinrichtung über ein Telekommunikationsnetzwerk über einen ersten Kanal; ein zweites Kommunikationsmodul (90, 21) zum Direkt-Kommunizieren mit einer entfernten Funk-Sende-Empfangseinrichtung über einen zweiten Kanal, wobei der erste und der zweite Kanal von verschiedenen Kanaltypen sind; eine Bestimmungseinrichtung (14) zum Bestimmen des Abstands zwischen der Funk-Sende-Empfangseinrichtung und der entfernten Sende-Empfangseinrichtung und zum Bestimmen, ob der Abstand eine vorherbestimmte Schwelle erreicht; und eine Kanalwechseleinrichtung, die auf eine Bestimmung reagiert, dass die Schwelle erreicht ist, zum Wechseln von Kommunikation mit dem ersten Kommunikationsmodul über das Kommunikationsnetzwerk über den ersten Kanal auf Direktmodus-Kommunikation zwischen der Sende-Empfangseinrichtung und der entfernten Sende-Empfangseinrichtung mit dem zweiten Kommunikationsmodul über den zweiten Kanal.
Funk-Sende-Empfangseinrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der zweite Kanal eine größere Bandbreite als der erste Kanal besitzt.
Funk-Sende-Empfangseinrichtung gemäß Anspruch 10 oder Anspruch 11, weiter umfassend eine Abschätzeinrichtung, die eingerichtet ist, die Güte des zweiten Kanals ab zu schätzen.
Funk-Sende-Empfangseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend einen Empfänger für eine Satellitenortung, der eingerichtet ist, den Ort der Sende-Empfangseinrichtung zu berechnen.
System zum Durchführen von Kommunikation zwischen einer ersten und einer zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtung, wobei die erste Funk-Sende-Empfangseinrichtung umfasst: ein erstes Kommunikationsmodul (20) zum Durchführen von Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Funk-Sende-Empfangseinrichtung über einen ersten Kanal; und ein zweites Kommunikationsmodul (90, 21) zum Direkt-Kommunizieren mit einer entfernten Funk-Sende-Empfangseinrichtung über einen zweiten Kanal, wobei der erste und der zweite Kanal von unterschiedlichen Kanaltypen sind; wobei das System zusätzlich umfasst: eine Bestimmungseinrichtung (14) zum Bestimmen des Abstands zwischen den Sende-Empfangseinrichtungen und zum Bestimmen, ob der Abstand eine vorbestimmte Schwelle erreicht; und eine Kanalwechseleinrichtung, die auf eine Bestimmung reagiert, dass die Schwelle erreicht ist, zum Wechseln von Kommunizieren mit dem ersten Kommunikationsmodul über das Telekommunikationsnetzwerk über den ersten Kanal, um Direktmodus-Kommunikation zwischen den Sende-Empfangseinrichtungen mit dem zweiten Kommunikationsmodul über den zweiten Kanal durch zu führen.