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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Begrenzen
der Funkruflast bei einem Mobilkommunikationssystem, wenn Mobilstationen
ausgerufen werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bei
Mobilkommunikationssystemen werden Aufenthaltsinformationen über eine
Mobilstation zur Leitweglenkung bzw. zum Routing von Rufen und für andere
Dienste benötigt. 1 bei
den zugehörigen Zeichnungen
zeigt ein vereinfachtes Beispiel des Aufbaus eines GSM-Mobilkommunikationssystems als
ein Blockschaltbild. Wie gemäß der Figur
gezeigten Einheiten sind auch bei anderen Mobilnetzwerken zu finden,
aber können
andere Namen haben. Eine Mobilstation MS in Bereitschafts- oder
Aktivbetriebsart steht in fortlaufender Verbindung mit einer Funkbasisstation
BTS. Ein Basisstationssubsystem BSS weist eine Basisstationssteuerung
BSC und ihre untergeordneten Basisstationen BTS auf. Üblicherweise
ist eine Vielzahl von Basisstationssteuerungen BSC einer Mobildienstevermittlungsstelle
MSC untergeordnet. Die Mobildienstevermittlungsstelle MSC vermittelt
Nachrichten zu anderen Mobildienstevermittlungsstellen. Aufenthaltsinformationen über eine Mobilstation
MS und andere Teilnehmerdaten befinden sich in dauerhafter Speicherung
in einem Heimatstandortverzeichnis HLR des Systems und vorübergehend
im Besucherstandortverzeichnis VLR, in dessen Bereich sich die Mobilstation
MS zu jedem bestimmten Zeitpunkt befindet. Das Besucherstandortverzeichnis
VLR weist Teilnehmerdaten auf, die für alle Mobilstationen MS im
Bereich des VLR benötigt werden.
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Der
von einem Besucherstandortverzeichnis betreute bzw. kontrollierte
geographische Bereich ist in einen oder mehrere Aufenthaltsbereiche
LA1 bis LA3 unterteilt, wobei sich eine MS innerhalb von jedem dieser
frei bewegen kann, ohne das VLR zu benachrichtigen. In jedem Aufenthaltsbereich
können eine
oder mehrere Basisstationen BTS in Betrieb sein. Basisstationen
BTS übertragen
fortlaufend Informationen über
sich selbst und ihre Umgebung, wie etwa einen Basisstationsidentitätscode BSIC
und einen Aufenthaltsbereichsbezeichner LAI. Auf Grundlage des letzteren
weiß eine
mit einer Basisstation BTS verbundene Mobilstation MS, in welchem
spezielle Aufenthaltsbereiche LA sie sich befindet. Wird die Basisstation
BTS gewechselt und erfasst die Mobilstation MS, dass sich der Aufenthaltsbereichsbezeichner
LAI der Basisstation geändert
hat, sendet die Mobilstation eine Aufenthaltsaktualisierungsanforderung
an das Netzwerk. Der Aufenthaltsbereich der Mobilstation MS wird
im Besucherstandortverzeichnis VLR aktualisiert, innerhalb dessen
Bereich sich die Mobilstation zu jedem bestimmten Zeitpunkt befindet.
Informationen über
das VLR, innerhalb dessen Bereich sich die MS befindet, werden an
das Heimatstandortverzeichnis HLR übertragen. Ein derartiges System
ist zum Beispiel in der WO-96/01030 offenbart.
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Ein
Besucherstandortverzeichnis VLR kann die Teilnehmerdaten aufgrund
einer VLR-Störung,
einer Softwareaktualisierung oder eines Neustarts anschließend an
eine Anlagenwartung bzw. -instandhaltung verlieren. Um sich davon
zu erholen, muss das Besucherstandortverzeichnis VLR eine Aktualisierung
notwendiger Teilnehmerdaten vom Heimatstandortverzeichnis HLR anfordern.
Genaue Aufenthaltsinformationen können jedoch nur von Mobilstationen
erhalten werden. In diesem Fall muss eine Mobilstation MS in allen
Aufenthaltsbereichen LA des beteiligten Besucherstandortsverzeichnisses
VLR ausgerufen bzw. „gepaged" werden. Versorgt
ein Besuchersandortverzeichnis eine große Anzahl von Teilnehmern,
verursacht ein Ausrufen bzw. „Paging" von Mobilstationen
vor allem in drei Abschnitten eine erhebliche Überlast: 1. zwischen der Mobildienstevermittlungsstelle
MSC und dem Basisstationssubsystem BSS, 2. beim Signalisierungsprozess
im Basisstationssubsystem BSS, und 3. auf Funkkanälen. Aufenthaltsinformationen
werden erst aktualisiert, wenn die Daten benötigt werden, d.h., wenn einem mobilen
Teilnehmer ein Dienst angeboten werden muss, z.B. im Fall eines
ankommenden Rufs, oder wenn die Mobilstation eine Verbindung herstellt,
um einen Ruf durchzuführen
oder ihren Aufenthaltsort zu aktualisieren. In der Praxis erfolgt
die Aufenthaltsortaktualisierung oft für jede MS gleichzeitig. Systeme gemäß dem Stand
der Technik können
bei dieser Situation eine Überlast
in einem Mobilsystem nicht verhindern. Auch ein normaler Netzwerkbetrieb
kann eine Überlast
in einem Mobilsystem verursachen, falls sich eine außergewöhnlich große Anzahl
von Teilnehmern in einem bestimmten Aufenthaltsbereich LA befindet
und diese das Basisstationssubsystem BSS mit Rufen und Aufenthaltsortaktualisierungen beladen
bzw. belasten.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Mobilsystemüberlastung
während
Speicherung und/oder Aktualisierung von Aufenthaltsinformationen
mit Bezug auf Mobilstationen in einem Besucherstandortverzeichnis
zu verhindern.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Mobilsystemüberlastung
zu verhindern, wenn sich eine große Anzahl von Teilnehmern in
einem bestimmten Aufenthaltsbereich befindet.
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Diese
neue Art einer Ruflastbegrenzung wird mit dem Verfahren und der
Anordnung der Erfindung erreicht, die durch das gekennzeichnet sind,
was in dem kennzeichnenden Teil der zugehörigen unabhängigen Patentansprüche offenbart
ist.
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Die
Erfindung beruht auf der Idee, dass die Anzahl von während eines
bestimmten Zeitintervalls eingeleiteten Rufen auf eine Anzahl begrenzt
wird, die zu der Leistungsfähigkeit
bzw. Performanz des Mobilsystems proportional ist.
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Beim
Verfahren der Erfindung wird die Anzahl von Rufen gezählt, die
eingeleitet werden, um Mobilstationen zu rufen. Eine Zeitmessung
wird begonnen, wenn ein Ruf eingeleitet wird. Nach einer vorbestimmten
Zeit seit Einleitung des Rufs kann er aus der Anzahl eingeleiteter
Ruf entfernt werden. Auf Anfrage werden neue Rufe eingeleitet, bis
die gezählte
Anzahl von Rufen gleich einer maximalen zulässigen Anzahl von während des
Intervalls einzuleitenden Rufen ist. Die Situation entspricht einer
maximalen Ruflast, die nicht überschritten
werden darf. Neue Rufe können
erst eingeleitet werden, wenn seit dem Beginn eines Rufs, der früher eingeleitet
wurde, eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist und dieser Ruf aus
der gezählten
Anzahl von Rufen entfernt wurde.
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Der
Vorteil einer derartigen Funkruflastbegrenzung besteht darin, dass
die Funkeinheiten in einem Mobilsystem nicht überlastet werden und dadurch
andere Systemfunktionen nicht gefährdet werden.
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Es
ist ein weiterer Vorteil der Anordnung der Erfindung, dass Veränderungen
bei einem bestehenden System mit relativ geringfügigen Änderungen implementiert werden
können,
z.B. in der Software der Mobildienstevermittlungsstelle MSC. Die
Veränderungen
sind in jeder Hinsicht mit bestehenden Systemen kompatibel. Daher
können
Stellen, in denen die Veränderung
der Erfindung implementiert wurde, und Stellen, bei denen diese
Veränderung
nicht implementiert wurde, gleichzeitig im Netzwerk flexibel verwendet
werden.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen ausführlicher
beschrieben, bei denen zeigen:
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1 die
wesentlichen Teile eines Mobilsystems, das für die Erfindung anwendbar ist,
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2 ein
Blockschaltbild einer Mobildienstevermittlungsstelle, die ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
einer Ruflastbegrenzung gemäß der Erfindung
implementiert, und
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3 ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des
Verfahrens der Erfindung als ein Ablaufdiagramm.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung kann in Verbindung mit jedem Mobilsystem angewandt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels in Verbindung mit
dem paneuropäischen
digitalen Mobilkommunikationssystem GSM ausführlicher beschrieben.
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1 zeigt
den vorhergehend beschriebenen vereinfachten Aufbau eines GSM-Netzwerks. Für eine genauere
Beschreibung des GSM-Systems wird Bezug genommen auf die GSM-Empfehlungen und
die Veröffentlichung „The GSM
System for Mobile Communications",
M. Mouly & M.
Pautet, Palaiseau, Frankreich 1992, ISBN: 2-9507190-0-7.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf eine Rufbegrenzung
bei einer einzigen Mobildienstevermittlungsstelle beschrieben. Es ist
vorteilhaft, die Rufe einer Mobildienstevermittlungsstelle MSC insbesondere
dann zu begrenzen, wenn die im Besucherstandortverzeichnis VLR gespeicherten
Aufenthaltsinformationen der Mobilstation MS durch an die Mobilstationen
gerichtete Anfragen aktualisiert werden. Das Verfahren der Erfindung kann
auch auf eine Begrenzung von Rufen angewandt werden, die über ein
bestimmtes Basisstationssubsystem BSS führen.
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Bei
dem Verfahren der Erfindung wird die Anzahl einzuleitender Rufe
gezählt.
Die Anzahl von Rufen Nmax die während eines
vorbestimmten Zeitintervalls Tint in Untersuchung
einzuleiten sind, das mit Hilfe eines rufspezifischen Zeitgebers
gemessen wird, ist auf (Nmax /Tint)
begrenzt. Die Anzahl Nmax zulässiger Rufe
wird vorzugsweise auf einen kleineren Wert als die Ruflastverarbeitungskapazität des Systems
eingestellt, wobei auch andere Signalisierungen oder eine Verringerung
der Systemleistungsfähigkeit
berücksichtigt
werden. Das Zeitintervall Tint in Untersuchung
und die Anzahl einzuleitender Rufe Nmax können von
einem Betreiber eingestellt werden und können z.B. für jede Mobildienstevermittlungsstelle
MSC separat eingestellt werden. Die Verarbeitungskapazität wird in
Bezug auf Ruflast durch die schwächste Einheit
des Netzwerks bestimmt, z.B. das Basisstationssubsystem BSS, den
Rufkanal einer einzelnen Basisstation BTS oder in Ausnahmefällen die
Mobildienstevermittlungsstelle MSC.
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Das
Verfahren der Erfindung wird z.B. mit Hilfe von Zähl-, Zeitsteuerungs-
und Vergleichseinrichtungen implementiert, die in Verbindung mit
einer Mobildienstevermittlungsstelle MSC angeordnet sind. Die Zähleinrichtungen
können
z.B. Zähler
sein. Als Zeitsteuerungseinrichtungen können z.B. Zeitgeber verwendet
werden, und ihre Anzahl sollte zur Zeitsteuerung jedes einzuleitenden
Rufs ausreichend sein. Die momentanen Werte der Zähleinrichtungen,
z.B. Zähler,
werden mit Hilfe der Vergleichseinrichtungen mit einem voreingestellten
Zählerschwellenwert
verglichen.
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Das
primäre
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 zeigt
ein Blockschaltbild einer Mobildienstevermittlungsstelle MSC gemäß der Erfindung,
das nur die Komponenten einer Mobildienstevermittlungsstelle zeigt,
die für
die Erfindung relevant sind. Die Mobildienstevermittlungsstelle
gemäß 2 weist
einen digitalen Schalter 81 auf, über den die Mobildienstevermittlungsstelle
MSC mit Basisstationssubsystemen BSS, anderen Mobildienstevermittlungsstellen
MSC, einem öffentlichen
Telefonnetz PSTN, einem Besucherstandortverzeichnis VLR, usw. verbunden
ist. Schalter 81 schaltet Rufe zu einer Mobilstation MS.
Der Betrieb der Mobildienstevermittlungsstelle MSC wird von einem
Rufsteuerungscomputer 82 gesteuert, der auch den Betrieb
eines Schalters SW steuert. Ein Register 84 enthält voreingestellte
Parameter: das zu untersuchende Zeitintervall Tint und
die Anzahl einzuleitender Rufe Nmax. Ein
Zähler 85 zählt die
Anzahl von im betroffenen Mobilsystem MSC eingeleiteten Rufen. Zusätzlich gibt
es eine Anzahl rufspezifischer Rufzeitgeber 861 bis 86N zur Messung der seit der Einleitung
jedes Rufs verstrichenen Zeit. Der Rufsteuerungscomputer 82 verwendet
diese Zeitgeber, das Register und den Zähler gemäß der Erfindung zur Ruflastbegrenzung, wie
es nachstehend erläutert
wird.
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3 zeigt
ein primäres
Ausführungsbeispiel
des Verfahrens der Erfindung als ein Ablaufdiagramm mit Bezug auf
eine Mobildienstevermittlungsstelle MSC. Wird das Verfahren implementiert,
oder werden die Variablen neu definiert, wird der Rufzähler, der
proportional zur Anzahl einzuleitender Rufe zählt, auf den Wert Nmax initialisiert (Schritt 21 gemäß 3).
Der anfängliche
Wert des Rufzählers
begrenzt zusammen mit dem Schwellenwert des Rufzählers die Anzahl von während des
Zeitintervalls in Untersuchung eingeleitenden Rufen. Hat die Mobildienstevermittlungsstelle
MSC einen Ruf an eine bestimmte Mobilstation MS zu senden (Schritt 22),
wird eine Überprüfung durchgeführt, um
herauszufinden, ob der Wert des Rufzählers den voreingestellten Schwellenwert erreicht
hat, in diesem Fall 0 (Schritt 23). Überschreitet der Wert des Rufzählers 0,
wird von dem Wert des Rufzählers
ein vorbestimmter Rufschritt abgezogen, in diesem Fall 1 (Schritt 24).
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Das
Zeitintervall, das ausgewählt
ist, um untersucht zu werden, wird mit einem rufspezifischen Rufzeitgeber
gemessen, der nicht in Verwendung war, d.h. für jeden einzuleitenden Ruf
wird ein neuer Rufzähler
gewählt.
In Schritt 25 wird der Rufzähler unter Verwendung des Werts
Tint des Zeitintervalls in Untersuchung
initialisiert und in Schritt 26 wird der Ruf und der entsprechende
Rufzeitgeber eingeleitet bzw. angestoßen. Eine Zeitmessung von in
Betrieb befindlichen Rufzeitgebern wird überwacht (Schritt 28).
Ist die zu messende Zeit in Untersuchung in einem Rufzähler beendet,
wird zu dem Wert des Rufzählers
ein Rufschritt hinzugezählt,
in diesem Fall 1 (Schritt 29).
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Sobald
der Rufzähler
einen voreingestellten Schwellenwert erreicht, 0 gemäß 3,
wird die den Ruf anfordernde Seite benachrichtigt, dass der Ruf nicht
eingeleitet werden kann (Schritt 27). Unter Verwendung
des GSM-Systems
als Beispiel kann diese Benachrichtigung durch eine Nachricht „Keine
Funkrufantwort" bewirkt
werden. Es können
keine neuen Rufe eingeleitet werden, bis das Zeitintervall in Untersuchung
in einem der Rufzeitgeber beendet ist und der Wert des Rufzählers erhöht wurde,
so dass er den Schwellenwert überschreitet.
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Der
Betrieb des Ausführungsbeispiels
gemäß 3 kann
durch das folgende Beispiel veranschaulicht werden. Die bei dem
Beispiel verwendeten Zahlenwerte wurden lediglich zur Verdeutlichung der
Idee der Erfindung gewählt.
Wird der Anfangswert Nmax des Rufzählers z.B.
auf den Wert 50 initialisiert und wird das Zeitintervall Tint in Untersuchung auf 1 s eingestellt,
dürfen
an der Mobildienstevermittlungsstelle 50 Rufe pro Sekunde eingeleitet
werden. Jeder eingeleitete Ruf verringert den Rufzählerwert um
Eins. Während
einer Sekunde nach der ersten Rufanforderung können insgesamt 50 Rufe eingeleitet
werden. Sollte während
dieser Sekunde eine 51-ste Rufanforderung erfolgen, wird eine Einleitung eines
neuen Rufs verhindert und eine Beendigung des Zeitintervalls in
Untersuchung des ersten Rufs abgewartet.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
des Verfahrens kann der Rufzähler
im Gegensatz zu dem vorstehenden, abwärts zählenden Zähler auch in die entgegengesetzte
Richtung zählen.
Der anfängliche Einstellwert
des Rufzählers
und der Schwellenwert müssen
passend eingestellt werden, z.B. durch Vertauschen der Zahlenwerte
des anfänglichen
Einstellwerts und des Schwellenwerts des Ausführungsbeispiels gemäß 3.
Wird ein aufwärts
zählender Zähler verwendet,
wird der Zählerwert
um einen Rufschritt erhöht,
bevor der Ruf eingeleitet wird, und der Rufzähler wird um einen Rufschritt
verringert, wenn der Rufzeitgeber einen vorbestimmten Zeitgeberschwellenwert
erreicht. Der Rufschrittwert muss derart gewählt werden, dass der eingestellte
Rufzeitgeberschwellenwert durch diesen Rufschritt mit ausreichender
Ruflast erreicht wird.
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Eine
Zeitmessung von Rufzeitgebern kann durch Aufwärts- oder Abwärtszählen implementiert werden.
In jedem Fall muss eine Überwachung
der Beendigung der Rufzeitgeberzählung
entsprechend eingerichtet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 werden
abwärts
zählende
Rufzeitgeber verwendet. Da jeder eingeleitete Ruf seinen eigenen
Rufzeitgeber anstoßt,
muss eine ausreichende Anzahl von Rufzeitgebern zur Messung des
Zeitintervalls in Untersuchung der zulässigen Rufe zur Verfügung stehen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des Verfahrens der Erfindung ist besonders zur Begrenzung von Rufen
in einem Aufenthaltsbereich eines Mobilsystems in normaler Betriebsart
geeignet. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird die Anzahl einzuleitender Rufe für jeden Aufenthaltsbereich
separat gezählt.
Das Zeitintervall Tint in Untersuchung und
die Anzahl einzuleitender Rufe Nmax können z.B.
für jede Basisstationssteuerung
BSC gemäß ihrer
Leistungsfähigkeit
separat eingestellt werden.
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Die
Anordnung zur Begrenzung der Ruflast in einem Aufenthaltsbereich
kann in einer Mobildienstevermittlungsstelle MSC oder einem beliebigen
anderen Teil des Netzwerks angeordnet sein, z.B. in Verbindung mit
dem Basisstationssubsystem BSS. Bei der Anordnung dieses Ausführungsbeispiels
hat jeder Aufenthaltsbereich seinen eigenen Zähler. Es kann für jeden
Zähler
ein Vergleicher eingerichtet werden. Jeder Aufenthaltsbereich hat
sein eigenes Register, das von einem Betreiber voreingestellte Parameter
aufweist.
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Das
Verfahren der Erfindung befindet sich in einem Mobilsystem in kontinuierlicher
Betriebsart. Werden in einer Besucherstandortverzeichnis VLR gespeicherte
Aufenthaltsinformationen einer Mobilstation MS aktualisiert, verringert
sich die Funkruflast nach Neustart des Besucherstandortverzeichnisses VLR
rasch, und daher begrenzt das Verfahren im Wesentlichen nicht einen
normalen Netzwerkbetrieb.
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Die
Zeichnungen und die Beschreibung sind zum Veranschaulichen der erfinderischen
Idee bestimmt. Was die Einzelheiten betrifft, können das Verfahren und die
Anordnung zur Ruflastbegrenzung der Erfindung innerhalb des Umfangs
der zugehörigen Patentansprüche variieren.