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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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FACHGEBIET
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Funk-Telekommunikationssysteme und
insbesondere ein System und ein Verfahren zum Anpassen einer Zeitperiode
für die
Sammlung von Signalstärkemessungen von
bedienenden Zellen und benachbarten Zellen vor und während einer
Weiterschaltung (Handoff) einer Mobilstation in geschichteten Zellenstrukturen und über Grenzen
von Vermittlungsstellen hinweg.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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In
bestehenden zellularen Funk-Telekommunikationssystemen haben alle
Basisstationen Signalstärkeempfänger, die
die aktuelle Signalstärke
der Signale auf allen in den Nachbarzellen genutzten Frequenzen
messen. Wenn sich eine Verbindung zwischen einer Mobilstation und
ihrer Serving-Basisstation
(aktive Basisstation) in Stärke
und/oder Qualität
verschlechtert, fordert die Serving-Basisstation eine Weiterschaltung von
der Mobilvermittlungsstelle (MSC) an. Bevor sie die Mobilstation
weiterschaltet, führt
die MSC eine Ortungsfunktion durch, um verfügbare Nachbarzellen zu orten
oder zu identifizieren, die eine adäquate Signalstärke haben,
um die Weiterschaltungsanforderung zu erfüllen. Signalstärkemessungen
werden in der Serving-Zelle, in der die Mobilstation arbeitet, sowie
in den Nachbarzellen vorgenommen. Die Meßergebnisse werden dann gesammelt
und verglichen, um zu bestimmen, ob die Mobilstation weitergeschaltet
werden sollte oder nicht, und wenn ja, zu welcher Nachbarzelle.
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Bestehende
Systeme haben eine feststehende begrenzte Verzögerungszeit, während der
die MSC Signalstärke-Meßergebnisse
empfängt.
Am Schluß der
begrenzten Verzögerungszeit
vergleicht die MSC die Meßergebnisse,
die sie empfangen hat, und trifft die Weiterschaltungsentscheidung.
Die bestehende feststehende begrenzte Verzögerungszeit ist unabhängig von
der Zellenkonfiguration, obwohl unterschiedliche Zellenkonfigurationen
die Zeit beeinflussen können,
die erforderlich ist, um Signalstärke-Meßergebnisse
von allen Nachbarzellen zu sammeln. Zum Beispiel kann, wenn die
Serving-Zelle eine Mikrozelle in einer Überlagerungszellenstruktur ist,
zusätzliche
Zeit erforderlich sein, um Meßergebnisse
von Zellen höherer
Ebenen und von Nachbar-Mikrozellen zu sammeln. In dieser Situation
kann es sein, daß die
feststehende begrenzte Verzögerungszeit
nicht ausreicht, um alle Signalstärke-Meßergebnisse zu sammeln, bevor
die Daten verarbeitet werden, wodurch die Möglichkeit ausgeschlossen wird,
Zellen höherer
Ebene oder einige Nachbarzellen als Weiterschaltungskandidaten zu
berücksichtigen.
Keiner der sogenannten "Schnellen
Weiterschaltungsalgorithmen",
die in der zellularen Telekommunikationstechnik für Mikrozellen
vorgeschlagen werden, behandelt die feststehende begrenzte Verzögerungszeit.
Diese schnellen Weiterschaltungsalgorithmen befassen sich mit der
Messung von Signalstärken
durch eine einzelne Signalstärke-Empfangsvorrichtung,
im Gegensatz zur Sammlung von Meßergebnisse von einer Vielzahl
von Zellen.
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Außerdem werden
in Situationen, in denen die Nachbarzellen Zellen innerhalb der
Vermittlungsstelle der Serving-Zelle sowie äußere Zellen in mitwirkenden
Vermittlungsstellen einschließen,
alle Signalstärke-Meßergebnisse
von Zellen innerhalb der Vermittlungsstelle der Serving-Zelle von der Verarbeitung
zurückgehalten,
bis entweder (1) Meßergebnisse
von mitwirkenden Vermittlungsstellen empfangen werden oder (2) eine
Zeitüberschreitung
aus dem Signalisierungsprotokoll erfolgt, das verwendet wird, um
mit den mitwirkenden Vermittlungsstellen zu kommunizieren. An dieser Stelle
werden dann alle empfangenen Meßergebnisse
verarbeitet. Zu dem Zeitpunkt, wo die Bedingungen 1 oder 2 auftreten, können Meßergebnisse
von Zellen innerhalb der Vermittlungsstelle der Serving-Zelle bis
zu 13 oder 14 Sekunden alt sein und sind möglicherweise nicht mehr repräsentativ
für die
Signalstärken
in diesen Zellen. Jedoch kann das System die Meßergebnisse von äußeren Nachbarzellen
nicht einfach ignorieren, weil das Weiterschaltungen innerhalb der
Vermittlungsstelle ausschließen
würde.
Darum wird ein Verfahren benötigt,
um einen Ausgleich zwischen dem Warten auf die Meßergebnisse
der äußeren Zellen und
dem Beginn der Weiterschaltungsverarbeitung zu finden, um den Weiterschaltungsablauf
zu optimieren.
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Bedingung
1 kann eine Weiterschaltungsstörung
bewirken, wenn eine oder mehrere der Mobilvermittlungsstellen (MSCs)
in den mitwirkenden Vermittlungsstellen mit einer übermäßigen Verzögerung programmiert
sind. Bei einer übermäßigen Verzögerung kann
sich die Mobilstation aus dem Überdeckungsbereich
der Serving-Zelle herausbegeben, was dazu führt, daß sich die Signalstärke und/oder Signalqualität bis zu
dem Punkt verschlechtert, wo die Gesprächsverbindung zusammenbricht,
bevor die Meßergebnisse
verarbeitet werden und eine Weiterschaltungsentscheidung getroffen
wird. MSCs in mitwirkenden Vermittlungsstellen können von unterschiedlichen
Herstellern hergestellt worden sein, die ihre Systeme mit unterschiedlichen
Verzögerungen beim
Rückmelden
der Signalstärkemeßergebnisse auslegen.
Darum unterliegt, wenn die MSC in einer mitwirkenden Vermittlungsstelle
von einem anderen Hersteller hergestellt wurde, die Verzögerung beim Rückmelden
der Signalstärke-Meßergebnisse
nicht der Steuerung der Serving-Vermittlungsstelle, sondern kann
vielmehr ihr Weiterschaltungsverhalten in nachteiliger Weise beeinflussen.
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Bedingung
2, das Warten darauf, das eine Zeitüberschreitung aus dem Signalisierungsprotokoll erfolgt,
das zur Kommunikation mit den auftretenden mitwirkenden Vermittlungsstellen
verwendet wird, kann ebenfalls eine Weiterschaltungsstörung bewirken.
Diese begrenzte Verzögerungszeit
kann es der Mobilstation erlauben, sich aus dem Überdeckungsbereich der Serving-Zelle
herauszubegeben, bevor die Meßergebnisse
verarbeitet werden und eine Weiterschaltungsentscheidung getroffen
wird. Einige Fassungen des IS-41-Zwischensystem-Signalisierungsprotokolls
zum Beispiel hatten immerhin begrenzte Verzögerungszeiten bis 15 Sekunden.
Diese Verzögerung
bei der Verarbeitung der empfangenen Signalstärke-Meßergebnisse hat besonders nachteilige
Auswirkungen, wenn die Mobilstation in einer Mikrozelle arbeitet
und beginnt, sich aus der Serving-Zelle herauszubegeben. Zu dem
Zeitpunkt, wo die 15-Sekunden-Verzögerung abgelaufen
ist, kann sich die Mobilstation bereits aus der Serving-Mikrozelle
herausbegeben haben, was dazu führt,
daß sich die
Signalstärke
und/oder Signalqualität
bis zu dem Punkt verschlechtert, wo die Gesprächsverbindung zusammenbricht,
bevor die Meßergebnisse
verarbeitet werden und eine Weiterschaltungsentscheidung getroffen
wird. Darum muß in
bestehenden zellularen Funk-Telekommunikationssystemen
die Einrichtung von Mikrozellen beschränkt werden, um bestimmte Konfigurationen
mit einer höheren
Wahrscheinlichkeit um wegen übermäßiger begrenzter
Verzögerungszeit
abgebrochene Gesprächsverbindungen
zu vermeiden.
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Wenngleich
es beim Stand der Technik keine Lehren für eine Lösung der vorerwähnten Mängel und
Schwächen
gibt, beschreibt US-Patent 5301356 nach Bodin et al. (Bodin) einen
Gegenstand der Erfindung, der eine gewisse Beziehung zum hier beschriebenen
Gegenstand aufweist. Bodin offenbart ein System und ein Verfahren
zur Sicherstellung, daß Weiterschaltungsanforderungen
Priorität
gegenüber neuen
Anforderungen zur Inanspruchnahme von Sprachkanälen haben. Wenn keine Sprachkanäle verfügbar sind,
wenn eine Weiterschaltungsanforderung zu einer bestimmten Zielzelle
empfangen wird, speichert Bodin die Weiterschaltungsanforderung
für eine
vorbestimmte Zeitdauer in einer entsprechenden Warteschlange. Wenn
ein Sprachkanal verfügbar
wird, während
die Weiterschaltungsanforderung gespeichert ist, wird der Sprachkanal
genutzt, um die Weiterschaltungsanforderung zu erfüllen. Nur
wenn die Weiterschaltungs-Warteschlange leer ist, werden Sprachkanäle den neuen
Verbindungsanforderungen zugeordnet.
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Die
vorbestimmte Zeitdauer nach Bodin ist von der begrenzten Verzögerungszeit
gemäß der vorliegenden
Erfindung getrennt und unterscheidet sich von ihr. Die vorbestimmte
Zeitdauer nach Bodin beginnt, nachdem die Ortungsprozedur abgeschlossen
worden ist und Nachbarzellen geortet hat, die als Zielzellen zur
Weiterschaltung akzeptabel sind, und nachdem die Weiterschaltungsanforderung
erzeugt und in der Weiterschaltungs-Warteschlange gespeichert worden
ist. Bei Abschluß der
Zeitdauer nach Bodin wird die Weiterschaltungsanforderung aus der Warteschlange
entfernt. Der Zweck der Zeitdauer nach Bodin besteht darin, sicherzustellen,
daß, wenn keine
Weiterschaltung zu einer bestimmten Zielzelle möglich ist, jede Weiterschaltungsanforderung
zu einer anderen Zielzelle gelenkt wird, die imstande sein kann,
die Weiterschaltungsanforderung zu erfüllen, bevor sich die Gesprächsverbindung
bis zu dem Punkt verschlechtert, wo sie versagt.
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Die
begrenzte Meßsammlungs-Verzögerungszeit
gemäß der vorliegenden
Erfindung hingegen ist Teil der Ortungsprozedur, die befriedigende Zielzellen
zur Weiterschaltung identifiziert. Wie oben erwähnt, ist die begrenzte Verzögerungszeit
die Zeitdauer, die die MSC auf von den Serving- und Nachbarzellen
zu empfangende Signalstärke-Meßergebnisse
wartet, bevor sie die empfangenen Meßergebnisse analysiert, um
die beste Zielzelle zu bestimmen. Dies ist eine Fähigkeit,
die durch Bodin weder gelehrt noch vorgeschlagen wird. Somit offenbart eine
Prüfung
der vorhergehenden Quelle keine Offenbarung oder keinen Vorschlag
für ein
System oder ein Verfahren wie die hierin beschriebenen und beanspruchten.
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Die
WO-A1-94/05109 offenbart ein System zum Ausführen einer Weiterschaltung
in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Eine feste Zeitperiode wird
gesetzt, um zu garantieren, dass alle benachbarten Zellen ausreichend
Zeit für
angemessene Signalstärkemessungen
haben werden. Dieses Dokument offenbart jedoch nicht irgendein Verfahren
zum Anpassen der Zeitperiode, während
der Messungen der Signalstärke
von einer Anzahl von benachbarten Zellen ausgeführt werden.
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Um
die Nachteile bestehender Lösungen
zu überwinden,
wäre es
vorteilhaft, ein System und ein Verfahren zur Anpassung der begrenzten
Meßsammlungs-Verzögerung an
unterschiedliche Konfigurationen von Serving-Zellen und Nachbarzellen
in Überlagerungszellenstrukturen
und über
Vermittlungsstellengrenzen hinweg zu haben. Ein solches System und
Verfahren würde
die begrenzte Meßsammlungs-Verzögerungszeit
für Konfigurationen anpassen,
in denen die bestehende feststehende begrenzte Verzögerungszeit,
die begrenzte Verzögerungszeit
von mitwirkenden MSCs oder die begrenzte Verzögerungszeit von Zwischensystem-Signalisierungsprotokollen
die Möglichkeit
des Fehlschlagens von Weiterschaltungen (Handoffs) erhöhen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein System zur Anpassung
einer Zeitdauer zum Sammeln von Signalstärke-Meßergebnisse von einer Vielzahl
von Zellen, die mit einer Serving-Zelle in einem zellularen Telekommunikationsnetzwerk
benachbart sind. Das System umfaßt einen variablen Zeitmeßmechanismus,
der die Zeitdauer von dem Zeitpunkt an mißt, wo eine Weiterschaltungs-Meßanforderung
erzeugt wird, und Mittel, um den variablen Zeitmeßmechanismus
so einzustellen, daß eine
festgelegte Zeitdauer für
jede der Vielzahl von Zellen gemessen wird. Das System weist auch
Mittel zum Sammeln von Signalstärke-Meßergebnisse
während der
festgelegten Zeitdauer und Mittel zur Verarbeitung der Signalstärke-Meßergebnisse,
wenn die festgelegte Zeitdauer vergangen ist, auf.
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Das
System kann auch umfassen: Mittel zur Bestimmung einer Überlagerungszellenstruktur
innerhalb des zellularen Telekommunikationsnetzwerks, Mittel zur
Identifizierung von Mikrozellen und Makrozellen innerhalb der Überlagerungszellenstruktur
und Mittel zum Festlegen der Zeitdauer für jede der Mikrozellen und
Makrozellen, um das Weiterschaltungsverhalten im Netzwerk zu optimieren.
Die Mittel zum Festlegen einer Zeitdauer für jede der Mikrozellen und
Makrozellen kann Mittel zur Zuweisung einer Vielzahl von Zelleneigenschaften
zu jeder der Mikrozellen und Makrozellen im Netzwerk aufweisen, darunter
Zellengröße, Position
jeder Mikrozelle und Makrozelle in der Überlagerungszellenstruktur,
und Nachbarzellen jeder Mikrozelle und Makrozelle. Die Mittel zum
Festlegen einer Zeitdauer weisen auch Mittel zur Zuordnung eines
Zeitwerts zu jeder der Vielzahl von Zelleneigenschaften und Mittel
zur Berechnung einer kumulativen Zeitdauer für die festgelegte Zeitdauer
auf.
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Unter
einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein System und
ein Verfahren zur Verbesserung des Weiterschaltungsverhaltens eines zellularen
Telekommunikationsnetzwerks mit einer Serving-Vermittlungsstelle
und einer Serving-Zelle, in der eine Mobilstation an einer Gesprächsverbindung teilnimmt.
Das System paßt
eine erste begrenzte Zeitdauer an, während der Signalstärke-Meßergebnisse
von einer Vielzahl von Zellen gesammelt werden, die an die Serving-Zelle
angrenzen. Ein variabler Zeitmeßmechanismus
mißt die
Zeitdauer von dem Zeitpunkt an, wo eine Weiterschaltungs-Meßanforderung
erzeugt wird. Das System stellt dann den variablen Zeitmeßmechanismus
so ein, daß eine
festgelegte Zeitdauer für
jede der Vielzahl von Zellen gemessen wird, sammelt die Signalstärke-Meßergebnisse während der
festgelegten Zeitdauer und verarbeitet die Signalstärke-Meßergebnisse,
wenn die festgelegte Zeitdauer vergangen ist. Das System paßt außerdem eine
zweite begrenzte Zeitdauer an, während
der eine Weiterschaltungsanforderung von der Mobilstation in der
Warteschlange gehalten wird, während
auf einen verfügbaren
Sprachkanal in einer Zielzelle für
die Weiterschaltung gewartet wird. Das System mißt einen Vorgabewert für die zweite
begrenzte Zeitdauer, ändert
die vorgegebene zweite begrenzte Zeitdauer in eine angepaßte zweite
begrenzte Zeitdauer, für
die es eine maximale Wahrscheinlichkeit für die Weiterschaltung einer
der Weiterschaltungsanforderung zugeordneten Gesprächsverbindung
gibt, und bestimmt, ob die Weiterschaltungsanforderung für die vorgegebene
zweite begrenzte Zeitdauer oder die angepaßte zweite begrenzte Zeitdauer
in der Warteschlange gehalten werden sollte.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird besser verstanden, und ihre zahlreichen Aufgaben
und Vorteile werden für den
Fachmann durch Bezugnahme auf die folgende Zeichnung in Verbindung
mit der beigefügten
Patentbeschreibung deutlicher, wobei diese folgendes zeigt:
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1 ist
ein Blockschaltbild, das Bestandteile eines zellularen Funk-Telekommunikationsnetzwerks 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 ist
eine anschauliche Zeichnung einer Überlagerungszellenstruktur
in einem zellularen Funk-Telekommunikationsnetzwerk, die eine Situation
darstellt, in der die vorliegende Erfindung genutzt wird, um eine
verkürzte
begrenzte Verzögerungszeit auszuwählen, um
eine erfolgreiche Weiterschaltung auszuführen;
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3A–3B sind
ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, die zum Berechnen
und Verwenden einer diskreten Messsammlungs-Auszeitperiode für jede Zelle
gemäß der vorliegenden
Erfindung beteiligt sind.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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l ist ein Blockschaltbild, das Bestandteile
eines zellularen Funk-Telekommunikationsnetzwerks 20 darstellt,
das der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. In 1 kann
ein beliebiges geographisches Gebiet in eine Vielzahl von kontinuierlichen Funkversorgungsbereichen
oder Zellen C1–C10
unterteilt werden. Obwohl das Netzwerk von 1 zur Veranschaulichung
so gezeigt ist, daß es
nur 10 Zellen aufweist, ist klar verständlich, daß die Anzahl der Zellen in
der Praxis viel größer sein
kann.
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Jeder
der Zellen C1–C10
ist eine Basisstation, die als eine entsprechende aus einer Vielzahl
von Basisstationen B1–B10
bestimmt ist, zugeordnet und in dieser angeordnet. Jede der Basisstationen B1–B10 weist
einen Sender, einen Empfänger,
einen Signalstärkeempfänger und
einen Basisstationscontroller auf, wie dem Fachmann bekannt. In 1 sind die
Basisstationen B1–B10
so ausgewählt,
daß sie sich
jeweils im Zentrum einer der Zellen C1–C10 befinden, und sind mit
Rundstrahlantennen ausgerüstet.
Jedoch können
sich die Basisstationen B1–B10
in anderen Konfigurationen eines zellularen Funknetzwerks nahe der
Peripherie oder anderweitig von den Zentren der Zellen C1–C10 entfernt
befinden und können
die Zellen C1–C10
entweder ungerichtet oder gerichtet mit Funksignalen bestrahlen.
Daher dient die Darstellung des zellularen Funknetzwerks von 1 nur
Darstellungszwecken und ist nicht als Einschränkung der möglichen Implementierungen eines
Systems zur Bereitstellung verbesserter Teilnehmerdienste in einem
Mobilfunk-Telekommunikationsnetzwerk vorgesehen.
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Immer
noch mit Bezug auf 1 ist in den Zellen C1–C10 eine
Vielzahl von Mobilstationen M1–M10
zu finden. Wie bereits erwähnt,
werden in 1 nur zehn Mobilstationen gezeigt,
aber es ist verständlich,
daß die
tatsächliche
Anzahl der Mobilstationen viel größer sein kann und in der Praxis
die Anzahl der Basisstationen immer bei weitem übersteigt. Außerdem sind
die Mobilstationen M1–M10
in einigen der Zellen C1–C10
dargestellt. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Mobilstationen in
irgendeiner bestimmten der Zellen C1–C10 sollte so verstanden werden,
daß sie
in der Praxis von den individuellen Wünschen der Teilnehmer abhängt, die die
Mobilstationen M1–M10
nutzen. Teilnehmer können
den Verkehrsbereich von einem Standort in einer Zelle zu einem anderen,
oder von einer Zelle zu einer angrenzenden Zelle oder Nachbarzelle
wechseln, und sogar von einem zellularen Funknetzwerk, das von einer
Mobilvermittlungsstelle (MSC) 21 versorgt wird, zu einem
anderen solchen Netzwerk, wobei sie die ganze Zeit Gesprächsverbindungen
sowohl innerhalb des zellularen Netzwerks 20 als auch des
mit der MSC 21 verbundenen öffentlichen Fernsprechwählnetzwerks
(PSTN) 22 empfangen und einleiten. Der MSC 21 kann
auch eine Heimatdatei (HLR) 23 zugeordnet sein, die physisch
von der MSC getrennt oder mit ihr verbunden sein kann. Die HLR 23 dient als
Datenbank der Teilnehmerinformation für den Verkehrsbereich wechselnde
Teilnehmer. Die HLR enthält
alle Daten der Mobilteilnehmer, wie etwa Teilnehmeridentität, zusätzliche
Dienste, Trägerdienste und
Standortinformation, die nötig
sind, um ankommende Gesprächsverbindungen
weiterzuleiten. Die HLR 23 kann durch eine Gruppe von MSCs
gemeinsam genutzt werden. Netzwerke, die digitale Dienste verwenden,
können
auch eine Nachrichtenvermittlungsstelle (MC) (nicht gezeigt) zum
Speichern und Weiterleiten von Kurznachrichtendienst-(SMS-)Nachrichten
aufweisen.
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Jede
der Mobilstationen M1–M10
ist imstande, eine Telefonverbindung über eine oder mehrere der Basisstationen
B1–B10
und die MSC 21 einzuleiten oder zu empfangen. Solche Verbindungen
können
entweder für
Sprach- oder Datenübertragungen bestimmt
sein. Die MSC 21 ist durch Kommunikationsübertragungsstrecken 24 (zum
Beispiel Kabel) mit jeder der zur Veranschaulichung dienenden Basisstationen
B1–B10
und dem PSTN 22 oder einem ähnlichen Festnetz verbunden,
das eine Einrichtung des Diensteintegrierenden Digitalnetzes (ISDN) (nicht
gezeigt) aufweisen kann. Die relevanten Verbindungen zwischen der
MSC 21 und den Basisstationen B1–B10 oder zwischen der MSC 21 und
dem PSTN 22 sind in 2 nicht
vollständig
gezeigt, sind aber dem Fachmann bekannt. Ebenso ist bekannt, mehr
als eine Mobilvermittlungsstelle (MSC) in ein zellulares Funknetzwerk
aufzunehmen und jede zusätzliche
MSC über
Kabel- oder Funküberlxagungsstrecken
mit einer anderen Gruppe von Basisstationen und anderen MSCs zu
verbinden.
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Jeder
der Zellen C1–C10
sind eine Vielzahl von Sprachkanälen
und mindestens ein Zugangs- oder Steuerungskanal, wie etwa ein Vorwärtskanal (FOCC),
zugeordnet. Der Steuerungskanal wird verwendet, um den Betrieb der
Mobilstation mittels von diesen Einheiten gesendeter und empfangener
Information, die als Nachrichten bezeichnet wird, zu steuern oder
zu überwachen.
Steuerungs- und Verwaltungsnachrichten innerhalb eines zellularen
Funknetzwerks werden gemäß in der
Branche etablierten Funkschnittstellenstandards, wie etwa EIA/TIA
553, dem Standard für
analoge zellulare Betriebsabläufe, und/oder
EIA/TIA 627 (vormals IS-54B) und IS-136, den Standards für digitale
zellulare Betriebsabläufe, gesendet,
deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Integrierte
Dienste zwischen unterschiedlichen zellularen Telekommunikationssystemen
werden unter Verwendung der Zwischensystem-Spezifikation IS-41 bereitgestellt,
deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Während diese
Standards die Betriebsabläufe
in Nordamerika regeln, regeln ähnliche
Standards andere geographische Gebiete in der gesamten Welt und
sind dem Fachmann bekannt.
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Die
Information, die zwischen Basisstationen und Mobilstationen über Nachrichten
ausgetauscht wird, kann Signale ankommender Gesprächsverbindungen,
Signale abgehender Gesprächsverbindungen,
Sammelrufsignale, Sammelruf-Antwortsignale, Standort-Registrierungssignale,
Sprachkanalzuweisungen, Wartungsanweisungen, SMS-Nachrichten aufweisen
und Weiterschaltungsanweisungen, wenn sich die Mobilstationen aus
der Funkversorgung einer Zelle heraus- und in die Funkversorgung
anderer Zellen hineinbegibt, sowie andere zusätzliche Informationseinzelheiten,
wie etwa Nummern rufender Teilnehmer, Zeitinformation und dergleichen.
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In
der Betriebsart "besetzt" gibt es zwei alternative
Verfahren zur Durchführung
der Ortungsfunktion und um anzugeben, wann eine Weiterschaltung ausgelöst werden
sollte. Ein Verfahren nutzt eine MS-unterstützte Weiterschaltung (MAHO),
und ein Verfahren nutzt keine MAHO.
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ORTUNG MIT
NUTZUNG VON MAHO
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Bei
den Netzwerken, die MAHO nutzen, führt die Mobilstation die Ortungsfunktion
durch. Mit MAHO empfängt
die Mobilstation auf einem festgeschalteten Kanal eine Nachbarliste,
die Nachbarzellen angibt, von denen die Mobilstation die Signalstärke messen
soll. Die Mobilstation mißt
die Qualität
der Verbindung durch Messung der Bitfehlerrate und der empfangenen
Signalstärke
auf ihrem zugewiesenen Kanal. Die Mobilstation mißt auch
die Signalstärke von
Kanälen
in Nachbarzellen, die in einem Meßauftrag von der Basisstation
angegeben sind. Der Meßauftrag
weist Meßkanäle in den
Nachbarzellen auf. Die Kanäle
werden dann gemäß der in
der Mobilstation empfangenen Signalstärke eingeordnet. Diese Signalstärke-Meßergebnisse
werden dann genutzt, um das Netzwerk beim Treffen der Weiterschaltungsentscheidung
zu unterstützen
und die beste Kandidatenzelle für
die Weiterschaltung zu identifizieren.
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Wenn
eine Mobilstation in der Betriebsart "frei" auf
einem digitalen Steuerungskanal (DCC) in einem zellularen Netzwerk
arbeitet, sendet die Serving-MSC die Nachbarliste über den
DCC an die Mobilstation. Wenn die Mobilstation in der Betriebsart "besetzt" ist, wird bei Verbindungsausbau
und -weiterschaltung der Meßauftrag über den
digitalen Verkehrskanal an die Mobilstation rundgesendet. Die Mobilstation
mißt zwischen
Bursts ständig
die empfangene Signalstärke
von jedem der in der Nachbarliste angegebenen Meßkanäle. Wenn die Mobilstation zum
Beispiel den ersten Zeitschlitz für Sprachübertragungen nutzt, kann es
die zweiten und dritten Zeitschlitze nutzen, um Signalstärke-Meßergebnisse von
Nachbarzellen zu erlangen. Diese Information wird dann mit Netzwerkkriterien
verglichen, um die Weiterschaltungsentscheidung zu treffen und die beste
Kandidatenzelle für
die Weiterschaltung herauszufinden.
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Wenn
MAHO genutzt wird, empfängt
die Serving-Basisstation Kanalqualitätsnachrichten ihrer Nachbarzellen
von der Mobilstation und vergleicht die Kanäle miteinander. Die Basisstation
berücksichtigt
die empfangene Signalstärke
und die Ausbreitungs-Übertragungsdämpfung (gesendeter
Leistungspegel minus empfangene Signalstärke). Parameter in der Basisstation
bestimmen, ob an die MSC eine Anforderung zur Weiterschaltung gesendet
werden soll.
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ORTUNG OHNE
NUTZUNG VON MAHO
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In
zellularen Netzwerken, die keine MAHO nutzen, um den Weiterschaltungsablauf
zu unterstützen,
führen
Signalstärkeempfänger den
Basisstationsteil der Ortungsfunktion durch. Zur Messung der Signalstärken von
Mobilstationen im Gesprächszustand
werden die Signalstärkeempfänger in
Nachbarzellen in Basisstationen im gesamten Netzwerk verteilt. Die
Signalstärkeempfänger in
einer bestimmten Basisstation arbeitet in jedem Frequenzband, das durch
diese Basisstation und ihre Nachbarzellen betrieben wird. Die Signalstärke-Meßergebnisse
werden an die MSC übergeben,
die die beste Kandidatenzelle für
die Weiterschaltung bestimmt.
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2 ist
eine anschauliche Zeichnung einer Überlagerungszellenstruktur
in einem zellularen Funk-Telekommunikationsnetzwerk, die eine Situation
darstellt, in der die vorliegende Erfindung genutzt wird, um eine
verkürzte
begrenzte Verzögerungszeit auszuwählen, um
eine erfolgreiche Weiterschaltung auszuführen. Eine Makrozelle G überlagert
die Mikrozellen A, B und C. Eine Makrozelle H überlagert die Mikrozellen D,
E und F. MSC-1 ist der Makrozelle G und den Mikrozellen A, B und
C zugeordnet, während
MSC-2 der Makrozelle H und den Mikrozellen D, E und F zugeordnet
ist. Daher besteht eine vermittlungsstellenübergreifende Grenze zwischen
den Makrozellen G und H. MSC-1 und MSC-2 kommunizieren über eine
Signalisierungs-Übertragungsstrecke und
können
ein systemübergreifendes
Standard-Kommunikationsprotokoll, wie etwa IS-41, nutzen.
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Für eine in
der Mikrozelle C angeordnete Mobilstation können die Mikrozellen A, B und
D als Nachbarzellen angesehen werden. Zusätzlich können auch die Makrozellen G
und H als Nachbarzellen für
die Mikrozelle C angesehen werden. Bei einer solchen Konfiguration
von Überlagerungszellenstrukturen
bevorzugen MSCs in der Reihenfolge der bevorzugten Weiterschaltung
normalerweise Nachbarzellen. Für
eine Mobilstation, die in einer Mikrozelle wie etwa der Mikrozelle
C arbeitet und sich in die Mikrozelle B begibt, bevorzugt die MSC-1,
die Mobilstation zur Mikrozelle B statt zur Schirm-Makrozelle G
weiterzuschalten, und versucht zuerst die Weiterschaltung zur Mikrozelle
B. Andernfalls würde
der Vorteil des Bestehens von Mikrozellen verringert. Diese Prioritätensetzung
erlegt dem System jedoch strengere Weiterschaltungsanforderungen
auf. Bei einer solchen Konfiguration von Serving-Zelle und überlagernden
und vermittlungsstellenübergreifenden Nachbarzellen
kann eine kürzere
begrenzte Verzögerungszeit
als die bestehende feststehende begrenzte Verzögerungszeit benötigt werden,
um eine erfolgreiche Weiterschaltung sicherzustellen.
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In
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Netzwerkbetreiber mit einem
System zum Festlegen eines Zeitwerts für jede Zelle im Netzwerk ausgestattet.
Das System wendet dann unterschiedliche begrenzte Sammlungszeiten auf
unterschiedliche Zellen an. Die Zeitbegrenzungswerte für jede Zelle
können
als eine zusätzliche
Zelleneigenschaft in der MSC gespeichert werden oder können als
ein Befehlsparameter in einem bestehenden Befehl hinzugefügt werden,
oder als ein neuer Befehl, der ein Merkmal einrichtet. Der Betreiber wichtet
bekannte Zelleneigenschaften, wie etwa Konfigurationsdaten darüber, welche
Zellen eine gegebenen Zelle benachbart sind, und die Ebene der gegebenen
Zelle in der Netzwerkzellenstruktur, um einen Zeitwert für die Zelle
festzulegen. Wenn einer gegebenen Zelle durch den Betreiber nicht
eigens ein Zeitwert zugewiesen wird, dann wird durch das System ein
Vorgabewert zugewiesen.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird innerhalb des Systems eine Verweistabelle
definiert, um Kombinationen der Nachbarzelleneigenschaften auf Zeitbegrenzungswerte
zu beziehen. Für
jede Nachbarzelle werden abhängig
von ihrem Zellentyp (zum Beispiel innerhalb der Serving-Vermittlungsstelle,
in einer mitwirkenden Vermittlungsstelle, Art des genutzten Signalisierungsprotokolls,
Mikrozelle und so weiter) eindeutige Zeitbegrenzungswerte definiert.
Für eine
gegebene Serving-Zelle korreliert das System die Nachbarzellen mit
Zeitbegrenzungswerten in der Verweistabelle und bestimmt den kürzesten
Zeitbegrenzungswert für
alle anwendbaren Nachbartypen. Diesen Zeitbegrenzungswert wird von
dem System benutzt für
die Zeit, in der Signalstärke-Meßergebnisse
verarbeitet werden.
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Die
vorliegende Erfindung verleiht einem Betreiber die Fähigkeit,
unterschiedliche Bereiche eines bestimmten Telekommunikationssystems
für das beste
Weiterschaltungsverhalten zu optimieren. Zum Beispiel kann der Betreiber
in der Überlagerungszellenstruktur
von 2 kürzere
begrenzte Verzögerungszeiten
zwischen den Mikrozellen auswählen, auch
wenn die kürzere
Verzögerung
in manchen Fällen
den Empfang von Meßergebnisse
von äußeren Nachbarzellen
ausschließen
kann. Da sowieso ein gewisser Prozentsatz von Weiterschaltungen
zu anderen Serving-Vermittlungsstellenzellen erfolgt, kann der Betreiber
feststellen, daß die
kürzere
Verzögerung
den Prozentsatz erfolgreicher Weiterschaltungen erhöht. Der
Betreiber kann auch Statistiken bezüglich der Verzögerung beim
Empfangen von Meßergebnisse
von mitwirkenden Vermittlungsstellen sammeln und die begrenzte Verzögerungszeit
für Grenzzellen
auf einen Wert festlegen, der ein wenig größer ist als die Zeit, die erforderlich
ist, um alle Meßergebnisse
zu empfangen. Dieser Wert kann wesentlich niedriger sein, als die
vollen durch IS-41 vorgesehenen 15 Sekunden abzuwarten, und können daher
das Weiterschaltungsverhalten verbessern.
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Das
System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind sowohl
auf analoge zellulare Telekommunikationssysteme als auch auf digitale Systeme,
in denen keine MAHO genutzt wird, anwendbar.
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Die 3A-3B sind
ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, die bei der Berechnung
und Verwendung einer diskreten Messsammlungs-Auszeitperiode für jede Zelle
gemäß der Lehren
der vorliegenden Erfindung beteiligt sind. Der Prozess beginnt im
Schritt 30 und geht zum Schritt 31, wo bestimmt
wird, ob die bedienende Vermittlungsstelle eine geschichtete Zellenstruktur
aufweist oder nicht. Wenn die bedienende Vermittlungsstelle keine
geschichtete Zellenstruktur aufweist, geht der Prozess zum Schritt 32 und
identifiziert Grenzenzellen entlang von Weiterschaltungsgrenzen
zwischen Vermittlungsstellen. Im Schritt 33 weist der Prozess
Attribute jeder Zelle auf Grundlage der Position jeder Zelle relativ
zu benachbarten Zellen und den Vermittlungsstellengrenze, der Anzahl
von benachbarten Zellen, und der Anzahl und Position von benachbarten äußeren Zellen
in angrenzenden Vermittlungsstellen zu.
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Der
Prozess geht dann zum Schritt 34, wo ein Zeitwert jedem
der zugehörigen
Zellenattribute zugeordnet wird. Im Schritt 35 berechnet
der Prozess dann eine diskrete Zeitperiode für jede Zelle auf Grundlage
der Attribute jeder Zelle und den zugehörigen Zeitwerten. Der Prozess
geht dann zur 3B, Schritt 36, wo
eine diskrete Messsammlungs-Auszeitperiode für jede Zelle spezifiziert und
in dem MSC gespeichert wird. Im Schritt 37 wird die Messsammlungs-Auszeitperiode
für eine
bestimme Zelle gestartet, wenn eine Weiterschaltungs-Messaufforderung erzeugt
wird. Signalstärkemessungen
werden dann im Schritt 38 von benachbarten Zellen und benachbarten äußeren Zellen
während
der Messsammlungs-Auszeitperiode
gesammelt. Schließlich,
im Schritt 39, werden die Signalstärkemessungen verarbeitet, um
die beste Kandidatenzelle für
eine Weiterschaltung (Handoff) zu bestimmen, wenn entweder die Messsammlungs-Auszeitperiode
abläuft,
oder alle Signalstärkemessungen
empfangen sind, in Abhängigkeit
davon, was zuerst auftritt.
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Wenn
jedoch im Schritt 31 bestimmt wurde, dass die bedienende
Vermittlungsstelle eine geschichtete Zellenstruktur aufweist, dann
geht der Prozess zum Schritt 41, wo Mikrozellen und Makrozellen
in der geschichteten Zellenstruktur identifiziert werden. Im Schritt 42 identifiziert
der Prozess Grenzenzellen entlang von Weiterschaltungsgrenzen zwischen
Vermittlungsstellen. Im Schritt 43 weist der Prozess Attribute
jeder Mikrozelle und Makrozelle auf Grundlage der Größe der Zellen,
der Schicht, der Position relativ zu benachbarten Zellen und den
Vermittlungsstellengrenze der Anzahl von benachbarten Zellen und
der Anzahl und Position von benachbarten äußeren Zellen in angrenzenden
Vermittlungsstellen zu.
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Der
Prozess geht dann zum Schritt 44, wo ein Zeitwert mit jedem
der zugewiesenen Zellenattribute assoziiert wird. Im Schritt 45 berechnet
der Prozess dann eine diskrete Zeitperiode für jede Mikrozelle und Makrozelle
auf Grundlage der Attribute von jeder Zelle und den assoziierten
Zeitwerte. Der Prozess geht dann zur 3B, Schritt 36,
wo der Prozess fortgesetzt wird, wie voranstehend beschrieben.
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Es
wird somit angenommen, daß die
Arbeitsweise und der Aufbau der vorliegenden Erfindung aus der vorhergehenden
Beschreibung offensichtlich werden. Wenngleich das Verfahren, die
Vorrichtung und das System, die gezeigt werden, als bevorzugt gekennzeichnet
worden sind, wird ohne weiteres deutlich, daß darin verschiedene Änderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden könnten,
ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie in den folgenden
Ansprüchen
definiert.