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Die
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Operationen, die auf die
Mobilität
eines Funkendgeräts
in einem Datenübertragungsnetz
abzielen, in dem die Daten in Paketen, d. h. in Zellen, gesendet werden.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Aufbauen
einer Verbindung zwischen einer Endgerätvorrichtung und einer Basisstation
in einem Netz, das der Verbindung eine bestimmte Dienstqualität garantiert.
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Ein
ATM-Netz (Netz in der synchronen Übertragungsbetriebsart) ist
ein Datenübertragungssystem,
in dem die Daten in digitaler Form als 53-Byte-Zellen über Vermittlungen
und schnelle Übertragungsverbindungen
dazwischen von einem Endgerät
zu einem anderen übertragen
werden. Jede Zelle enthält
eine 48-Byte-Nutzlast und einen 5-Byte-Kopf. Um Raum zu sparen,
enthalten die Kopfinformationen jeder Zelle nicht die vollständigen Adresseninformationen,
die die verwendete Datenübertragungsstrecke
von der sendenden zur empfangenden Vorrichtung beschreiben, sondern
nur die Informationen über
den virtuellen Pfad und den virtuellen Kanal, wo die Datenübertragungsverbindung übertragen
wird. Die Vermittlungen oder Knoten des Netzes enthalten die notwendigen
Leitweglenkungs-Informationen, auf deren Grundlage die Kennungen
des virtuellen Pfades und des virtuellen Kanals als Bezugnahmen
auf den entsprechenden nachfolgenden Knoten interpretiert werden.
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Es
ist zu erwarten, dass in der Zukunft das ATM-Netz, das sich bisher
hauptsächlich
auf Kabelverbindungen gestützt
hat, außerdem
Funkendgeräte
bedienen wird, die sich über
Funkzugangspunkte mit dem Netz in Kontakt befinden. Diese mobilen Endgeräte können sich
in Bezug auf die Zugangspunkte und ihren Versorgungsbereich bewegen,
wobei in diesem Fall das System einen Kanalwechsel ausführen können muss,
wenn er notwendig ist. Ein spezifisches Merkmal jeder ATM-Verbindung
ist ein Vertrag zwischen dem Endgerät und dem Netz, was die von
der Verbindung geforderte Dienstqualität (QoS) anbelangt. Dieser Vertrag
umfasst insbesondere die maximale Länge der Verzögerungen,
die in der Verbindung erlaubt sind, und die durch die Verbindung
benötigte
Kapazität,
wobei die Kapazität
in Einheiten der Übertragungsrate
(z. B. Zellen/s) gemessen wird. Die vereinbarte Dienstqualität für die Verbindung
und ihre Beibehaltung sind wichtige Faktoren, wenn Entscheidungen
getroffen werden, was den Zeitpunkt des Kanalwechsels und den neuen
Zugangspunkt, der einem gegebenen mobilen Endgerät zuzuordnen ist, anbelangt.
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Außerdem verursachen
teilweise unvorhersagbare Versorgungs- und Störungseigenschaften der Funkverbindung
eine Unbestimmtheit bezüglich dessen,
wie die Dienstqualität
definiert werden sollte, wenn eine Verbindung aufgebaut wird, und
wie sie während
der Verbindung aufrechterhalten werden kann.
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1 veranschaulicht
eine einfache Funkerweiterung eines ATM-Systems, das ein mobiles
Endgerät 1,
drei Zugangspunkte 2, 3 und 4 und eine
Vermittlung 5 umfasst, die die Verbindungen zwischen den
Zugangspunkten mit dem Rest des Netzes verbindet. Der Aufbau einer
Funkverbindung wird konkret, wenn gewünscht wird, dass Daten über den
Zugangspunkt 2 zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem
ATM-Netz gesendet werden. Während
der Verbindung und sogar vor ihrer Bildung kann das mobile Endgerät außerdem Informationen über das
Vorhandensein der Zugangspunkte 3 und 4 besitzen,
wie sie in einem bestimmten Register der alternativen Zugangspunkte
aufgezeichnet sind. Das mobile Endgerät 1 kann außerdem mehrere
gleichzeitige ATM-Verbindungen besitzen, wobei die Zellenströme, die
mit diesen verbunden sind, voneinander unabhängig sein können.
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Falls
die für
eine gegebene ATM-Verbindung bestimmte Dienstqualität sehr hoch
ist und das System sie nicht aufrechterhalten kann, weil es eine
Störung
in der Funkverbindung gibt, erreicht der Anwender des mobilen Endgeräts 1 nicht,
dass die gewünschte
Anwendung richtig funktioniert, wobei er die Situation frustrierend
findet und einen Beweis der Unzuverlässigkeit des Systems feststellt.
Falls andererseits übertrieben
hohe Anforderungen für
die Zuverlässigkeit
des Systems festgelegt werden, bevor das System auch nur den Kontakt
herstellen kann, kann der Anwender feststellen, dass er ungeachtet wiederholter
Bemühungen
die gewünschte
Verbindung nicht erhält.
Außerdem
ist es für
das ATM-System typisch, dass Zellen in einem gegebenen Zellenstrom
nicht verloren werden dürfen;
dass die Zellen auch nicht verdoppelt werden können und auch nicht ihre relative
Reihenfolge in verschiedenen Stufen der Verbindung ändern können, was
schwierige Synchronisationsanforderungen verursacht. Der Verlust der
Zellen oder eine Unordnung in ihrer Reihenfolge führt im Allgemeinen
dazu, dass in irgendeiner höheren
Protokollschicht eine fehlerhafte Prüfsumme oder ein anderer Indikator
erfasst wird, wobei in diesem Fall eine gegebene Informations-PDU
(Protokolldateneinheit der Informationen) verworfen wird und ihre erneute Übertragung
verlangt wird. Dies ist vom Standpunkt der Verwendung der Netzkapazität unwirtschaftlich.
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Ein
noch weiteres Problem ist mit der Teilung der Netzkapazität zwischen
mehreren verschiedenen Anwendern verbunden. Außer der Dienstqualität enthält ein ATM-Verkehrsvertrag
pro Verbindung außerdem
eine Vereinbarung hinsichtlich dessen, wie groß ein Anteil der Kapazität des Netzes
ist, den eine gegebene Verbindung verwenden darf. Es ist möglich, dass
ein einzelner Anwender versucht, vorsätzlich oder infolge einer Fehlfunktion,
die vereinbarten Kapazitätsgrenzen
zu überschreiten,
was den durch andere Anwender empfangenden Dienst schwächt. Sowohl
beim Aufbau der Verbindung als auch beim Kanalwechsel sollte der
Umfang der für
diese Verbindung reservierten Betriebsmittel gesteuert werden.
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Es
ist bekannt, dass eine Veröffentlichung des
Standes der Technik "Call
Admission Control Issues in a Wireless ATM Network" von Lily Cheng und Herman
D. Hughes, Proceedings of Third International Conference on Computer
Communications and Networking, IEEE, September 1995, den Stand der Technik
einer auf den Funk-ATM bezogenen Anrufzugangsteuerung zum Prioritätsdatum
dieser Patentanmeldung offenbart.
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Als
ein weiteres Patentdokument des Standes der Technik ist US-A-5487065
bekannt, das den verteilten Anrufaufbau und die Umleitung in einem mobilen
Kommunikationsnetz offenbart. Die Veröffentlichung schlägt den Aufbau
eines Verbindungsbaums vor, der die Kommunikationsstrecken von einem
festen Punkt im Netz, der Wurzel des Baums, zu jeder Basisstation
innerhalb einer Umgebung der Basisstation umfasst, auf die durch
den mobilen Anwender zugegriffen wird. Wenn sich der mobile Anwender von
einer Zelle zu einer anderen innerhalb des Kommunikationsbaums bewegt,
wird der Anruf zu einer anderen Strecke innerhalb des Verbindungsbaums umgeleitet.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aufbau
einer Funkverbindung in einem ATM-Funksystem einzuführen, das eine
richtige Definition und Aufrechterhaltung der Dienstqualität berücksichtigt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern
der für
eine gegebene über
Funk gesendete Verbindung reservierten Betriebsmittel für die Datenübertragung vorzuschlagen.
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Die
Aufgaben der Erfindung werden sowohl durch das Teilen der mit der
Defi nition und Aufrechterhaltung verbundenen Aufgaben als auch durch
einen verbindungsweisen Verkehrsvertrag zwischen einer festen ATM-Netzvermittlung
und wenigstens einem Funkzugangspunkt, der sich mit dieser in einem Datenübertragungskontakt
befindet, in einer im Folgenden beschriebenen Weise gelöst.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Bilden einer Datenübertragungsverbindung in einem
Datenübertragungssystem
geschaffen, wobei eine gegebene Dienstqualität an die Verbindung gebunden
ist, wobei das Datenübertragungssystem eine
Vermittlung, wenigstens einen Zugangspunkt und ein mobiles Endgerät umfasst
und wobei in dem Verfahren
- – das mobile Endgerät über Funk
eine Anforderung sendet, um eine Datenübertragungsverbindung aufzubauen,
wobei die Anforderung Informationen über die Dienstqualität enthält, die
von der Datenübertragungsverbindung
gefordert wird, und
- – der
Zugangspunkt die Anforderung empfängt und sie an die Vermittlung überträgt, wobei
das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass
- – die
Vermittlung in Reaktion auf die Anforderung an wenigstens einen
Zugangspunkt eine Anfrage sendet, ob der Zugangspunkt die Datenübertragungsverbindung
entsprechend der Anforderung hinsichtlich der Dienstqualität unterstützen kann,
- – der
empfangende Zugangspunkt in Reaktion auf die Anfrage an die Vermittlung
eine Antwort sendet, und
- – die
Vermittlung anhand der Antwort entscheidet, ob die in der Anforderung
ausgedrückte
Datenübertragungsverbindung
dem Zugangspunkt, der die Antwort gesendet hat, zugewiesen wird.
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Derartige
funkgestützte
Erweiterungen des ATM-Netzes, die für mobile Endgeräte bestimmt
sind, entsprechen der oben beschriebenen Architektur, in der es
eine Vermittlung eines festen (über
Kabel übertragenen)
ATM-Netzes gibt, und mit der wenigstens ein Funkzugangspunkt, am
wahrscheinlichsten mehrere Zugangspunkte, verbunden ist bzw. sind. Entsprechend
der Forschung, die zu der vorliegenden Erfindung geführt hat,
können
die Steueroperationen, die die Dienstqualität der über die Funkerweiterung erfolgenden
Verbindungen definieren und die Entscheidungen über das Erlauben oder Verhindern von
Verbindungen treffen, im Prinzip in drei Arten unterteilt werden:
- – in
einer zentralisierten Weise, wobei in diesem Fall die Vermittlung
eines festen ATM-Netzes alle Entscheidungen auf der Grundlage der
durch die Zugangspunkte gesendeten täglich aktualisierten Statusinformationen
trifft,
- – in
einer dezentralisierten Weise, wobei in diesem Fall jeder Zugangspunkt
eine gegebene Verbindung durch eine unabhängige Entscheidung erlaubt
oder verhindert, oder
- – durch
das Teilen der Entscheidungen, die die Verkehrsverträge zwischen
der Vermittlung und dem Zugangspunkt oder den Zugangspunkten betreffen.
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Um
der Kürze
willen wird die Vermittlung eines festen ATM-Netzes von nun an "Vermittlung" genannt. Bei der
Forschung, die zur vorliegenden Erfindung geführt hat, wurde behauptet, dass
die Beste der obenerwähnten
Alternativen die Teilung der Entscheidungen und Aufgaben zwischen
der Vermittlung und den Zugangspunkten ist. Demzufolge beginnt eine
Aufwärtsstreckenverbindung,
d. h. eine Verbindung vom mobilen Endgerät zum Netz, mit einer Verbindungsanforderung
des mobilen Endgeräts,
die eine Anzeige der durch das mobile Endgerät gewünschten Dienstqualität enthält und die
Vermittlung über
irgendeinen Zugangspunkt erreicht. Die Vermittlung sendet eine Statusanfrage
an wenigstens einen Zugangspunkt, auf deren Grundlage der Zugangspunkt überprüft, ob seine
Kapazität
ausreichend ist, die Verbindung abzuwickeln. Auf der Grundlage der von
dem Zugangspunkt oder von den Zugangspunkten gesendeten Antwort
oder Antworten ordnet die Vermittlung die aufzubauende Verbindung
einem gegebenen Zugangspunkt zu. Die gleiche Anfrageprozedur wird
vorteilhaft während
des Kanalwechsels angewendet, bei dem die Anforderung des mobilen Endgerätes für einen
Kanalwechsel zur Vermittlung gesendet wird, die eine Statusanfrage
an einen oder mehrere Zugangspunkte sendet. Auf der Grundlage der
Antworten der Zugangspunkte entscheidet die Vermittlung, zu welchem
Zugangspunkt die anstehende Verbindung weitergeleitet wird.
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Die
Funkerweiterung eines ATM-Netzes, das das Verfahren der Erfindung
anwendet, wird leicht modifiziert, um eine größere oder kleinerer Menge von
Zugangspunkten einzubeziehen. Wenn die Datenübertragung zwischen den Zugangspunkten
und der Vermittlung, die z. B. die Beendigung eines Zellenstroms
in einer gegebenen Richtung betrifft, entsprechend dem in der Erfindung
vorgeschlagenen Verfahren beschaffen ist, besitzt die Vermittlung
kontinuierlich gute Möglichkeiten,
den Betrieb der ganzen Funkerweiterung zu überblicken. Bei der Menge der
Zeichengabe zwischen den Zugangspunkten und der Vermittlung wird
ein guter Kompromiss zwischen dem dezentralisierten Treffen der
Entscheidung (= wenig Zeichengabe) und dem zentralisierten Treffen der
Entscheidung (= viel Zeichengabe) erreicht, weil die Informationen über den
Betriebsstatus der Zugangspunkte zwischen ihnen und der Vermittlung
nur übertragen
werden, wenn es notwendig ist. Die Vermittlung muss nicht von den
im System verwendeten Funkverkehrsstandards und Verbindungstechniken abhängig sein,
weil sie keine Entscheidungen hinsichtlich der einzelnen Zugangspunkte
treffen muss, wobei diese Entscheidungen z. B. durch die verschiedenen
Funkschnittstellen beeinflusst werden, die den mobilen Endgeräten von
den verschiedenen Zugangspunkten angeboten werden. Das Verfahren verwendet
die Echtzeit-Statusinformationen der Zugangspunkte, wobei in diesem
Fall das System schnell an die sich ändernden Funkverbindungsbedingungen
angepasst wird.
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Die
Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf einige beispielhaft
beschriebene bevorzugte Ausführungsformen
und die beigefügte
Zeichnung ausführlich
erklärt,
worin:
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1 eine
Funkerweiterung eines ATM-Netzes des Standes der Technik veranschaulicht,
und
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2 eine
Funkerweiterung eines ATM-Netzes veranschaulicht, in der das Verfahren
der Erfindung angewendet ist.
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In
der obigen Beschreibung des Standes der Technik wurde auf 1 Bezug
genommen; folglich wird in der folgenden Beschreibung der Erfindung und
ihrer bevorzugten Ausführungsformen
hauptsächlich
auf 2 Bezug genommen. In der Zeichnung werden gleiche
Bezugszeichen für
gleiche Teile verwendet.
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Zuerst
wird erklärt,
wie eine Verbindung in einer Funkerweiterung eines ATM-Netzes entsprechend 2 aufgebaut
wird, das ein mobiles Endgerät 1,
einen Zugangspunkt 2 und eine Vermittlung 5 umfasst,
die eine Kabelverbindung zu einem festen ATM-Netz aufweist. Das
mobile Endgerät 1 sendet eine
Anforderung an den Zugangspunkt 2, die eine definierte
ATM-Verbindung betrifft, die der Zugangspunkt transparent zur Vermittlung 5 sendet.
Die Anforderung ent hält
unter anderem die Informationen über
die Dienstqualität,
die vom mobilen Endgerät benötigt wird.
In Reaktion auf die Anforderung muss die Vermittlung einen ATM-Verkehrsvertrag
schließen,
der im Namen des Netzes eine Verpflichtung für eine gegebene Dienstqualität enthält und verlangt, dass
das mobile Endgerät
einem gegebenen ausführlichen
Verbindungs-Verkehrsdeskriptor folgt. Der ATM-Verkehrsvertrag umfasst
sowohl den Anteil der Funkerweiterung als auch die Verbindung zum
festen ATM-Netz. Hier wird angenommen, dass sich die Vermittlung
zuerst mit dem Anteil der Funkerweiterung befasst.
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Die
Vermittlung 5 sendet dem Zugangspunkt 2 eine bestimmte
RR-STATUS_ENQUIRY-Nachricht, die im folgenden Statusanfrage genannt
wird. Die gleiche oder eine ähnliche
Nachricht kann von der Vermittlung auch an mehrere benachbarte Zugangspunkt
gesendet werden. Das mobile Endgerät 1 kann in seine
Verbindungsanforderung außerdem
eine Liste aller Zugangspunkte aufgenommen haben, die es hört, wobei
in diesem Fall die Vermittlung 5 eine RR-STATUS_ENQUIRY-Nachricht
an wenigstens einen Teil dieser Zugangspunkte sendet. Diese Nachricht
enthält
unter anderem Informationen über
die Dienstqualität,
die die durch das mobile Endgerät
angeforderte Verbindung verlangt. Der Zugangspunkt 2 überprüft die Reservierungssituation
seiner Betriebsmittel und stellt fest, ob er die fragliche Verbindung abwickeln
kann. Der Zugangspunkt drückt
seine mögliche
positive Entscheidung aus, indem er der Vermittlung 5 eine
bestimmte RR-STATUS-Nachricht sendet, um die positive Entscheidung
anzugeben und um auszudrücken,
wie sehr das Abwickeln der Verbindung die gewünschte Dienstqualität belastet. Falls
die Dienstqualität
z. B. erfordert, dass eine maximale Verzögerung 100 ms beträgt, kann
der Zugangspunkt 2 informieren, dass, falls die Verbindung über ihn
erfolgt, es infolge des Funkpfades eine Verzögerung von 30 ms geben wird.
Um die folgenden Schritte der Prozedur zu beschleunigen, nimmt der Zugangspunkt 2 außerdem eine
vorläufige
Reservierung bestimmter Betriebsmittel für die Verbindung vor und fügt der RR-STATUS-Nachricht
eine Kennung bei, wodurch diese Betriebsmittel reserviert sind.
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Auf
der Grundlage der vom Zugangspunkt 2 gesendeten Antwort
trifft die Vermittlung 5 eine CAC-Entscheidung (Verbindungszugangssteuerungs-Entscheidung),
die im Betrieb einer ATM-Vermittlung zu der als solche bekannten
Technologie gehört
und hauptsächlich
eine Entscheidung bedeutet, ob die angefor derte Verbindung angenommen
wird, um aufgebaut zu werden, oder ob sie abgelehnt wird, z. B.
infolge unzulänglicher
Betriebsmittel. Zuerst betrifft die Entscheidung die Funkerweiterung,
die Vermittlung kann aber, falls notwendig, eine CAC-Entscheidung
treffen, um die Verbindung auch zum festen ATM-Netz aufzubauen.
In dieser Aufgabe umfassen die durch die Vermittlung verwendeten
Speisungsinformationen, wie groß ein
Anteil des "Budgets" der Dienstqualität ist, der
bereits in der Funkerweiterung verbraucht worden ist (vgl. das obige
Beispiel der Verzögerung).
Weil Kabelverbindungen im Allgemeinen im Vergleich zu Funkverbindungen
sehr zuverlässig
und schnell sind, ist es wahrscheinlich, dass insbesondere der Funkteil
der begrenzende Faktor vom Standpunkt der Hinlänglichkeit der Betriebsmittel
ist, wobei in diesem Fall die CAC-Entscheidung hauptsächlich anhand der vom Zugangspunkt
oder von den Zugangspunkten empfangenen Statusinformationen getroffen
wird.
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Falls
die CAC-Entscheidung positiv sowohl hinsichtlich der Funkerweiterung
als auch des festen Netzes ist, quittiert die Vermittlung die Verbindung und
meldet die Quittierung dem mobilen Endgerät mittels bekannter Prozeduren
des ATM-Systems. Falls es mehrere Zugangspunkte gibt und die Vermittlung
eine Statusanfrage an alle von ihnen gesendet hat, muss sie außerdem einen
Befehl, um die reservierten Betriebsmittel freizugeben, an alle
Zugangspunkte senden, die eine positive Antwort auf die Statusanfrage
gesendet haben, aber nicht zugeordnet werden, um die Verbindung
aufzubauen. Entsprechend einer alternativen Ausführungsform der Erfindung bedeutet
der Freigabebefehl nicht immer eine vollständige Freigabe der Betriebsmittel,
sondern es kann zu den Zugangspunkten, die den ausgewählten Zugangspunkt
umgeben, ein Befehl gesendet werden, um eine definierte minimale
Kapazität
zu behalten, die für
einen möglichen
Kanalwechsel reserviert ist. Diese Ausführungsform hat zur Voraussetzung,
dass die Vermittlung Kenntnis der relativen Orte der Zugangspunkte
besitzt, was außerdem nützlich ist,
wenn jede Vermittlung versucht, einen möglichen Kanalwechsel durch
das Vorhersagen des nächsten
Zugangspunktes vorauszusehen, zu dessen Einflusssphäre sich
das mobile Endgerät
bewegen wird.
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Abgesehen
von der Situation der Betriebsmittelreservierungen in den verschiedenen
Zugangspunkten gibt es andere Faktoren, die die CAC-Entscheidung
beeinflussen können.
Das mobile Endgerät
kann z. B. verschiedene Verwertungsrechte für die Dienste von verschiedenen
Zugangspunkten oder einen von Mobiltelephonnetzen bekannten Heimatbereich-Preistakt
besitzen, wobei in diesem Fall die Verbindung am vorteilhaftesten über einen
speziellen Zugangspunkt abgewickelt wird.
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Das
Verfahren der Erfindung kann außerdem auf
den Kanalwechsel angewendet werden. Wenn das mobile Endgerät 1 beobachtet,
dass die Verbindung zum alten Zugangspunkt 2 schwächer wird,
entscheidet es, einen Kanalwechsel zu beginnen. Das mobile Endgerät sendet
eine HO_REQUEST-Nachricht, die durch den Zugangspunkt 2 zur
Vermittlung 5 gesendet wird. Die Nachricht enthält unter
anderem eine priorisierte Liste derjenigen Zugangspunkte, zu denen
das mobile Endgerät 1 einen
Kanalwechsel ausführen
kann, d. h. derjenigen, die es hört.
In Reaktion auf die HO_REQUEST-Nachricht sendet die Vermittlung 5 eine
Statusanfrage, d. h. eine RR-STATUS_ENQUIRY-Nachricht, an alle Zugangspunkte
auf der Liste oder an einen Teil von ihnen, um festzustellen, wie
die verschiedenen Zugangspunkte die neue Verbindung annehmen könnten. Jeder
Zugangspunkt, der die Statusanfrage empfangen hat, überprüft die nahe
bevorstehende Situation, wobei er sowohl eine vorläufige Reservierung
der erforderlichen Betriebsmittel ausführt als auch der Vermittlung eine
RR-STATUS-Nachricht sendet, um anzugeben, ob er die Verbindung abwickeln
kann und was die Kennung der vorläufigen Reservierung ist. Auf
der Grundlage der empfangenen Antworten wählt die Vermittlung 5 den
positiv antwortenden Zugangspunkt aus, der die höchste Priorität besitzt.
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Bei
einem Weiterleitungs-Kanalwechsel, bei dem das mobile Endgerät schnell
aus dem Versorgungsbereich des alten Zugangspunktes verschwindet,
ist es nicht möglich,
der obenbeschriebenen Prozedur zu folgen, sondern das mobile Endgerät baut eine
Funkverbindung mit irgendeinem neuen Zugangspunkt auf und sendet
darüber
eine HO_REQUEST-Nachricht, die einen Kanalwechsel angibt, zur Vermittlung.
Die Nachricht enthält
unter anderem eine priorisierte Liste derjenigen Zugangspunkte,
zu denen das mobile Endgerät
einen Kanalwechsel ausführen
kann, d. h. diejenigen, die es hört. In
Reaktion auf die HO_REQUEST-Nachricht sendet die Vermittlung eine
Statusanfrage, d. h. eine RR-STATUS_ENQUIRY-Nachricht, an alle Zugangspunkte
auf der Liste oder einen Teil von ihnen, um festzustellen, wie die
verschiedenen Zugangspunkte die neue Verbindung abwickeln könnten. Die
Antworten der Zugangspunkte auf diese Nachricht und die anhand dieser
in der Vermittlung getroffene Entscheidung werden im Fall des Rückwärts-Kanalwechsels in
der gleichen Weise wie oben ausgeführt. Weil das mobile Endgerät den Kontakt über einen
gegebenen Zugangspunkt aufgebaut hat, wobei er folglich als der bevorzugte
neue Zugangspunkt betrachtet wird, ist es wahrscheinlich, dass die
Vermittlung entscheidet, die Verbindung diesem speziellen Zugangspunkt
zuzuordnen. Falls das mobile Endgerät die Liste der priorisierten
Zugangspunkte nicht sendet, sondern nur Informationen über den
alten Zugangspunkt, kann der neue Zugangspunkt den direkten Kontakt
zum alten Zugangspunkt herstellen und eine Weiterleitung der Abwärtsstreckenzellen
anfordern, die unübertragen
gelassen worden sind.
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Wenn
die Verbindung vom mobilen Endgerät 1 über einen
gegebenen Zugangspunkt 2 zur Vermittlung 5 aufgebaut
worden ist, muss das System steuern, dass das mobile Endgerät die durch
den ATM-Verkehrsvertrag gesetzten Grenzen der Betriebsmittel nicht überschreitet.
In dem hier behandelten Verfahren ist die Funkverbindung wahrscheinlich der
signifikanteste begrenzende Faktor, wobei deshalb das Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung besonders auf die Steuerung der Funkbetriebsmittel konzentriert
ist.
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Was
die mobilen Endgeräte
anbelangt, kann gefordert werden, dass die Hersteller die Ausrüstung mit
Funktionen versehen, die das Überschreiten
der vereinbarten Betriebsmittelgrenze verhindern. Diese Art der "freiwilligen" Steuerung wird im
Allgemeinen als "Verkehrsformung" bezeichnet. Die
Anwender können
jedoch die Operation der mobilen Endgeräte vorsätzlich modifizieren, deshalb
muss das Netz außerdem
auf Versuche der betrügerischen
Verwendung vorbereitet sein. Die im Netz ausgeführte Steuerung wird als UPC
(Nutzungsparameter-Steuerung) bezeichnet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung umfasst der Zugangspunkt 2 einen
Algorithmus, der die Kapazität
des Funkpfades für
die mobilen Endgeräte
auf der Grundlage der von den Endgeräten gesendeten Anforderungen
und der für
jede Verbindung vereinbarten ATM-Verkehrsverträge einzeln verteilt. Im (in
der Zeichnung nicht veranschaulichten) Sendepuffer des mobilen Endgeräts 2 gibt
es zu jedem gegebenen Zeitpunkt eine bestimmte Menge von Zellen
entsprechend der VC (virtuellen Verbindung), die über einen
gegebenen Zugangspunkt 2 zu senden ist. In einer spezifischen
Reservierungsnachricht informiert das mobile Endgerät den Zugangspunkt,
was die Größe des für diese
spezielle Verbindung zugeordneten Puffers anbe langt, wobei der Zugangspunkt
danach entscheidet, wie viele Zellen das mobile Endgerät auf einmal
senden kann. Auf diese Weise erzeugt der Zugangspunkt 2 für jede virtuelle
Verbindung einen Sendezeitplan, wobei dieser Zeitplan in der Praxis
der UPC-Funktion entspricht. Falls das mobile Endgerät 1 versucht, mehr
Zellen zu senden, als vereinbart worden sind, quittiert der Zugangspunkt
sie nicht oder er quittiert sie, falls es ausreichend freie Kapazität gibt,
wobei er sie aber mit einem Wert 1 des CLP-Merkers (des Merkers
für Zellen
mit kleinerer Priorität)
weiterleitet, was bedeutet, dass, falls sich anderswo im Netz Probleme
ergeben, die auf eine übermäßige Anzahl
von Zellen zurückzuführen sind,
diese Zellen zerstört werden
können.
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Infolge
eines Verfahrens einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei
in diesem Verfahren die UPC-Funktion bereits im Zugangspunkt 2 ausgeführt wird,
kann die Operation der Vermittlung 5 ein wenig vereinfacht
werden, weil sie diejenigen Verbindungen nicht erneut überprüfen muss, die
bereits durch den Zugangspunkt 2 überprüft worden sind. Der Zugangspunkt 2 muss
den vom Netz zu mobilen Endgerät
gerichteten Abwärtsstreckenverbindungen
keine Beachtung schenken, weil die entsprechenden UPC-Operationen
bereits anderswo im Netz ausgeführt
worden sind.
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Der
Anteil des Verfahrens gemäß der Erfindung,
der die Prozeduren des Systems betrifft, um eine vereinbarte Dienstqualität aufrechtzuerhalten, basiert
auf zwei alternativen Operationsmodellen. Es ist wahrscheinlich,
dass die Zuverlässigkeit
der Funkverbindung, d. h. die fehlerfreie Übertragung der Zellen mit einer
minimalen Verzögerung
zwischen dem Zugangspunkt und dem mobilen Endgerät, der signifikanteste Faktor
ist, der die Beibehaltung der Dienstqualität bedroht. Auf der Grundlage
eines ATM-Verkehrsvertrags, die eine gegebene Verbindung beschreibt,
können
Zeitgrenzen für
jede Zelle definiert sein, auf deren Grundlage die sendende Funkvorrichtung
berechnen kann, wieviel Zeit zum Senden einer gegebenen Zelle übrigbleibt.
Falls die Übertragung
einer gegebenen Zelle gescheitert ist (die empfangende Vorrichtung
hat keine Quittung gesendet oder hat eine negative Quittung gesendet),
aber viel Zeit übrig
ist, kann die Zelle erneut gesendet werden, sogar mehrmals, falls
es notwendig ist. Falls der letzte Termin der Übertragung für die Zelle
näherrückt, kann
die Zelle vielleicht nur einmal erneut gesendet werden. In diesem
Fall kann sie jedoch mit Fehlerkorrekturcodes markiert werden, auf
deren Grundlage die empfangende Vorrichtung kleinere Bitfehler korrigieren
kann.
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Das
Erste der zwei alternativen Operationsmodelle ist, ein festes Verhältnis der
erneuten Übertragung
und der Fehlerkorrektur für
die ganze Dauer zu definieren, wenn sich ein gegebenes mobiles Endgerät mit einem
gegebenen Zugangspunkt in Kontakt befindet. Dies bedeutet, dass
zwischen dem Zugangspunkt und dem mobilen Endgerät definiert ist, in welchem
Ausmaß die
erneute Übertragung
angewendet wird und in welchem Ausmaß die Fehlerkorrektur angewendet
wird, wenn eine neue Verbindung aufgebaut wird oder wenn die Verbindung
im Ergebnis eines Kanalwechsels zu diesem Zugangspunkt weitergeleitet
wird. Falls eine gegebene Zelle nicht erfolgreich übertragen
wird, bevor der zellenweise letzte Termin abläuft, geht das System nicht
zu irgendwelchen Korrekturoperationen weiter, sondern die Zelle
wird verloren. Entsprechend einem weiteren alternativen Operationsmodell
wird das Verhältnis zwischen
der erneuten Übertragung
und der Fehlerkorrektur anhand der verbleibenden "Lebensdauer" jeder Zelle dynamisch
bestimmt. Falls der letzte Termin der fraglichen Zelle infolge strenger
Nichtverzögerungs-Anforderungen
oder mehrerer gescheiterter erneuter Übertragungen sehr dicht näherrückt, wird der
Anteil der Fehlerkorrektur vergrößert. Eine
Zelle mit viel verbleibender "Lebensdauer" kann entsprechend
mehrmals erneut übertragen
werden, indem eine niedrigere Fehlerkorrektur angewendet wird, was
die Notwendigkeit für
die Verarbeitung in der sendenden Vorrichtung verringert.
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Die
obenbeschriebenen Operationsmodelle können außerdem kombiniert werden, sodass
die Verbindung zuerst ein konstantes Verhältnis mit einem vorgegebenen
Wert zwischen der Fehlerkorrektur und erneuten Übertragung verwendet. Falls
die Lebensdauer einer gegebenen Zelle, die mittlere Lebensdauer
der Zellen, der relative Anteil verschwindender Zellen oder irgendein
anderer kritischer Faktor nicht innerhalb der für die Prozedur mit dem vorgegebenen
Wert gesetzten Grenzen bleibt, kann die sendende Vorrichtung auf
eine flexiblere dynamische Alternative umstellen. Die Medienzugangssteuerungs-Protokollschicht
(MAC-Protokollschicht) entsprechend dem bei der Datenübertragung
verwendeten OSI-Modell (Modell der Kommunikation offener Systeme)
muss so gebildet sein, dass diese Alternativen verwirklicht werden
können.
Eine Alternative ist, das MAC-Protokoll anzupassen, sodass ein im
Protokoll definierter Zeitschlitz alternativ
- – einen
PHY-Kopf, einen MAC-Kopf und eine ATM-Zelle mit niedriger Fehlerkorrektur,
- – einen
PHY-Kopf, einen verkürzten
MAC-Kopf und eine ATM-Zelle mit hoher Fehlerkorrektur (die Kürzung des
MAC-Kopfes schränkt
die Länge
der zu unterstützenden
MPDU/Zeitschlitz-Warteschlange ein),
- – 3
ATM-Zellen mit niedriger Fehlerkorrektur (2 – n, ausgedrückt in Zeitschlitzen
in der Zeitschlitz-Warteschlange) oder
- – 2
ATM-Zellen mit hoher Fehlerkorrektur (2 – p, ausgedrückt in Zeitschlitzen
in der Zeitschlitz-Warteschlange) enthalten kann.
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In
der obigen Beschreibung ist die Erfindung nur unter Bezugnahme auf
eine Anwendung in einer Funkerweiterung eines ATM-Systems erklärt, der gleiche
Erfindungsgedanke kann aber auf alle derartigen Datenübertragungssystem
angewendet werden, in denen der Datenübertragungsverbindung eine
gegebene Dienstqualität
verliehen ist, die erfordert, dass im Zugangspunkt Betriebsmittel
reserviert werden.