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Gebiet der
Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Steuern von Kommunikationsressourcen in einem Kommunikationssystem,
insbesondere in einem Mobiltelefonsystem.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei Kommunikationssystemen wie etwa
Mobiltelefonsystemen besitzt das System eine bestimmte Kapazität an Informationsübertragungsressourcen,
die zum Herstellen von Verbindungen zu den Systemteilnehmern verwendet
werden können.
Die von Teilnehmern angeforderten unterschiedlichen Verbindungstypen
haben stark variierende Anforderungen an eine Informationsübertragungsqualität. Während ein
Sprachsignal zum Beispiel eher tolerant gegen Übertragungsfehler ist, ist
es praktisch intolerant gegen Übertragungsverzögerungen.
Andererseits dürfen
von einem Computer zu einem anderen zu übermittelnde Programmdateien keinen
einzigen Übermittlungsfehler
enthalten, wohingegen ihre Übermittlung
ziemlich tolerant gegen Übertragungsverzögerungen
ist.
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Im weitesten Sinn können Informationsübermittlungsmethoden
in schaltungsvermittelte und paketvermittelte Verfahren eingeteilt
werden. Bei schaltungsvermittelten Netzwerken werden bestimmte kontinuierliche Kommunikationsressourcen,
die erst zum Freigabezeitpunkt der Nutzerschaltung freigegeben werden,
für die Verwendung
der Verbindung während
des Herstellungsschritts der Verbindung zugewiesen. Im Gegensatz dazu
ist eine Vielzahl an unterschiedlichen Paketvermittlungs-Kommunikationsprotokollen
bei der Technik paketvermittelter Netzwerke bekannt, wobei die zwischen
einem Teilnehmerendgerät
und einer Basisstation hergestellte Verbindung nicht kontinuierlich
ist, sondern die Informationen stattdessen in der Form von Paketen, die
Trennungsintervalle variierender Zeitdauer aufweisen, mit einer
sequenziellen Übertragung
transportiert werden. Hierbei wird ein Vorteil gegenüber schaltungsvermittelten
Netzwerke darin erreicht, dass die für eine bestimmte Verbindung
benötigten
Funkressourcen nicht unnötigerweise
reserviert werden, wenn eine vorübergehende
Pause bei der Informationsübermittlung
auftritt.
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Bei paketvermittelten Netzwerken
verwenden die Pakete, die die Informationsübermittlung einer Anzahl von
separaten Verbindungen ableisten, die gleichen Kommunikationsressourcen,
die die Übertragung
eines einzelnen Paktes zu jedem Zeitpunkt durchführen können. Als Ergebnis müssen sich
die Pakete für
ihre zugewiesene Übertragungsposition
in der Paketübertragungsabfolge
einreihen, was bei paketvermittelten Netzwerken eine größere Übertragungsverzögerung als
bei schaltungsvermittelten Netzwerken verursacht. Im Allgemeinen
kann gesagt werden, dass eine schaltungsvermittelte Verbindung vorteilhaft
für Verbindungen
wie etwa für
Sprachsignale verwendet wird, die eine kurze Übertragungsverzögerung erfordern,
während
ein paketvermitteltes Netzwerk für
Verbindungen geeignet ist, die gegenüber längeren Übertragungsverzögerungen tolerant
sind.
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Zum optimalen Betrieb von Verbindungen
unterschiedlicher Typen soll das System eine doppelte Befähigung aufweisen,
indem es sowohl schaltungsvermittelte Verbindungen kurze Verzögerung flexibel
bildet als auch gleichzeitig paketvermittelte Verbindungen mit einer
maximalen Ausnutzung von Informationsübermittlungsressourcen versorgt.
Ein herkömmliches
System, das zum Herstellen von sowohl schaltungsvermittelten als
auch von paketvermittelten Verbindungen in der Lage ist, ist ein
GPRS- (General Packet Radio System) System, das zum Betrieb in Verbindung
mit einem GSM- (Global System for Mobile Communications) System
angepasst ist. Hierbei werden die Ressourcen sowohl dauerhaft als
auch dynamisch zwischen den beiden Systemen zugewiesen, wobei die
dem GSM-System zugewiesenen Ressourcen zum Herstellen schaltungsvermittelter
Verbindungen verwendet werden, und die GPRS-System-Ressourcen paketvermittelte
Verbindungen versorgen. Belegt das GSM-System jedoch, zum Beispiel
aufgrund eines stillen Intervalls bei der Sprachkommunikation, nicht
den mittels des zugewiesenen Zeitschlitzes des definierten Kanal,
kann die ungenutzte Kapazität
des Kanals nicht vom GPRS-System ausgenutzt werden.
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Ein Beispiel des Standes der Technik
kann in der DE-195
36 379 gefunden werden, die ein Verfahren und ein Protokoll zum
Steuern von Kommunikationsressourcen in einem Telekommunikationssystem
zeigt.
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Die finnische Patentanmeldung Nr.
FI-964308, die am Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung noch nicht
der Öffentlichkeit
offenbart war, ist für
ein Verfahren zum Teilen der Ressourcen des Funkkommunikationskanals
zwischen der Basisstation und dem Teilnehmerendgerät in Rahmen,
die weiter in kleineren Einheiten unterteilt werden können. Jeder
Rahmen bzw. Frame weist einen zweidimensionalen Aufbau auf. Die
erste Ebene einer Rahmenunterteilung basiert auf der Zeit, was bedeutet,
dass jedem Rahmen eine bestimmte Zeitdauer gegeben wird, die weiter
in aufeinander folgende Zeitschlitze unterteilt werden kann. Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
jeder Rahmen eine konstante Anzahl von Zeitschlitzen, aber die Zuweisung
der Zeitschlitze kann sich von einem Rahmen zum anderen verändern. Die
zweite Ebene einer Rahmenunterteilung basiert auf Zeit, Frequenz
oder Code. Ist die zweite Unterteilungsebene auch zeitbasiert, wird
jeder Zeitschlitz eines Rahmens weiter in kleinere Schlitze unterteilt.
Ist die zweite Ebene einer Rahmenunterteilung frequenzbasiert, reserviert
der Rahmen als Ganzes ein bestimmtes Frequenzband, aus dem für jeden
Zeitschlitz schmalere Unterbänder,
oder Frequenzkanäle,
eines Rahmens zugewiesen werden können. Ist die Durchführung der
zweiten Rahmenunterteilungsebene codebasiert, wird jedem Zeitschlitz
eine bestimmte Anzahl gegenseitig orthogonaler Codes zugewiesen.
Offensichtlich ist es möglich,
falls erforderlich, die mittels einer Unterteilung gemäß zwei dieser
Unterteilungsvariablen erhaltenen Schlitze auf Grundlage der dritten
Unterteilungsvariablen in noch kleinere Zuweisungseinheiten zu unterteilen.
Die kleinste Ressourceneinheit, die aus einem bestimmten Rahmen zugewiesen
werden kann, wird Schlitz bzw. Slot genannt, und ein einzelner Schlitz
ist immer für
die alleinige Verwendung einer bestimmten Verbindung zugewiesen.
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1 zeigt
eine Variation eines zweidimensionalen Rahmens bzw. Frames gemäß dem Stand
der Technik. Wie vorstehend erwähnt
ist die erste Dimension des Rahmens die Zeit, während die andere Dimension
Zeit, Frequenz oder Code sein kann. Im Fall gemäß 1 ist die zweite Unterteilung des Rahmens
entweder zeitbasiert oder codebasiert. Die Größe des Rahmens in beiden Dimensionen
muss so bestimmt werden, dass der Rahmen alle anderen Spezifikationen
des Systems erfüllt.
Beim dargestellten Beispiel ist die Dauer des Rahmens auf der Zeitskala
ungefähr
4,615 Millisekunden, die zeitlich in acht Zeitschlitze unterteilt ist,
wobei jeder Zeitschlitz mit Bezugszeichen 15 eine Dauer von ungefähr 0,577
ms aufweist. Die Frequenzbandbreite des Rahmens beträgt ungefähr 1,6 MHz.
Ist die zweite Unterteilung zeitbasiert, weisen die kleinsten zusammenhängenden
Einheiten, oder Schlitze, des Rahmens eine Bandbreite von 1,6 MHz
auf, wobei ihre Dauer auf der Zeitskala 0,577 ms oder wahlweise
0,114 ms sein kann. Bezugszeichen 16 bezeichnet einen größeren Schlitz
mit den Dimensionen 0,577 ms × 1,6
MHz, und Bezugszeichen 17 bezeichnet einen kleineren Schlitz mit
den Dimensionen 0,114 ms × 1,6
MHz. Ist die zweite Unterteilung codebasiert, weisen die Schlitze eine
Bandbreite von 1,6 MHz mit einer Dauer von 0,577 ms auf, aber es
werden bei den unterschiedlichen Schlitzen unterschiedliche Codetypen
verwendet. Wird Codetyp 1 verwendet, kann der Zeitschlitz zu jedem Zeitpunkt
nur einer Verbindung zugewiesen werden. Wird Codetyp 2 verwendet,
kann der gleiche Zeitschlitz von vier Verbindungen gleichzeitig
verwendet werden. Weil die Verwendung eines Codes die Menge an zu übermittelnden
Informationen erhöht,
bleibt die Gesamtmenge an mittels Codetyp 2 übermittelbaren Informationen
kleiner als bei Codetyp 1.
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Eine Ressourcenzuweisung unter Verwendung
der vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß dem Stand der Technik wie
bietet effiziente Möglichkeiten
zum Versorgen der Bedürfnisse
von Verbindungen unterschiedlicher Typen. Es ist jedoch kein Verfahren
bekannt, das im Stande ist, die Zuweisung von Kommunikationsressourcen
wie etwa von Funkressourcen zwischen Verbindungen mit unterschiedlichen
Anforderungen auf eine ausreichend flexible und dynamische Art und
Weise zu steuern.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, diesem Bedarf mit Hilfe eines Verfahrens und einer Vorrichtung
gerecht zu werden, die in den zugehörigen unabhängigen Ansprüchen beschrieben
sind.
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Kurzfassung
der Erfindung
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Der Zweck der Erfindung besteht darin,
verschieden Arten von Kommunikationsdiensten für unterschiedliche Verbindungstypen
zu bilden, die eine gemeinsame Kommunikationsressource optimal verwenden.
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Beim Verfahren der Erfindung werden
Verbindungen gemäß ihren
Anforderungen nach Übertragungsverzögerung in
zumindest zwei unterschiedliche Verbindungsklassen geteilt. Das
Steuerungssystem des Basisstations-Subsystems behält einen Eintrag bzw. eine
Aufzeichnung der Übertragungsbedürfnisse
der in den unterschiedlichen Kategorien eingeloggten Nutzer und
(unter-)teilt die verfügbaren
Funkressourcen auf Grundlage dieser aufgezeichneten Informationen
in Schlitze geeigneter Kapazität.
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Für
Verbindungen mit strengen Anforderungen bezüglich einer Übertragungsverzögerung werden schaltungsvermittelte
Verbindungen mit einer Bandbreite zugewiesen, die dynamisch gesteuert
werden kann. Dann wird aus dem Ressourcenvorrat, der nach einer
Ressourcenzuweisung an die schaltungsvermittelten Verbindungen noch
unzugeordnet ist, Verbindungen eine ausreichende Ressourcenmenge
pro Zuweisungsperiode auf einer zeitbeschränkten Basis zugewiesen, die
eine höhere
Toleranz für
Verzögerungen
aufweisen, um so eine Übertragung
zu bewerkstelligen, wie etwa die Übertragung einer gegebenen
Datenmenge. Die Zuweisungsperiode weist einen oder mehrere Zeitrahmen
bzw. Zeitframes auf. Ressourcen in den unterschiedlichen Übertragungsrichtungen
werden unabhängig
voneinander zugewiesen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
wird die Verbindungsklasse mit einer höheren Toleranz für Verzögerungen
gemäß der zu übermittelnden
Informationsmenge weiter in zumindest zwei Unterklassen unterteilt. Für nur geringe
Informationsmengen benötigende
Verbindungen wird ein Verkehrskanal für eine beschränkte Zeit
zugewiesen, die zum Übertragen
einer bestimmten Datenmenge ausreichend ist. Für die Übertragung großer Informationsmengen
erfordernder Verbindungen wird eine Reservierungsidentität RID zugewiesen.
Die RID wird dann verwendet, um die Zuweisung von Kommunikationsressourcen
nachfolgender Zuweisungsperioden zu signalisieren.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Erfindung wird ausführlicher
und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben,
bei denen zeigen:
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1 ein
Verfahren zum Unterteilen der Kommunikationsressourcen in Schlitze
gemäß dem Stand der
Technik;
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2 eine
Protokollanordnung, die zum Implementieren der Funktionalitätsanforderung
gemäß der Erfindung
im Stande ist;
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3A, 3B und 3C jeweils eine Reservierungstabelle
eines Zeitrahmens,
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4 eine
Signalisierungsübermittlung
für die
Zuweisung von Funkressourcen für
eine Uplink-Realzeitverbindung;
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5 eine
Signalisierungsübermittlung
für die
Zuweisung von Funkressourcen für
eine Downlink-Realzeit;
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6 eine
Signalisierungsübermittlung
für die
Zuweisung von Funkressourcen für
eine Uplink-Nicht-Realzeit
für eine
hohe Bitrate;
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7 eine
Signalisierungsübermittlung
für die
Zuweisung von Funkressourcen für
eine Downlink-Nicht-Realzeit
für eine
hohe Bitrate;
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8 eine
Signalisierungsübermittlung
für die
Zuweisung von Funkressourcen für
eine Uplink-Nicht-Realzeit
für eine
mittlere Bitrate;
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9 eine
Signalisierungsübermittlung
für die
Zuweisung von Funkressourcen für
eine Downlink-Nicht-Realzeit
für eine
mittlere Bitrate;
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10 die
zur Steuerung der Kommunikationsressourcen in der Uplink-Richtung
benötigten
Funktionen; und
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11 die
zur Steuerung der Kommunikationsressourcen in der Downlink-Richtung
benötigten
Funktionen.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Es wird nun eine beispielhafte Implementierung
der Erfindung untersucht. Hierbei wird die Erfindung in Verbindung
mit dem gemäß 1 gezeigten Schlitzaufbau
beschrieben. Es muss jedoch beachtet werden, dass die Verwendung
des Verfahrens gemäß der Erfindung
nicht auf diese Anwendung beschränkt
ist. Die einzige Einschränkung
der Erfindung besteht darin, dass die Ressourcen in Schlitze, die
kleinsten zuweisbaren Einheiten, teilbar sind, und dass es zumindest
zwei Größen von
Schlitzen gibt. Die Unterteilung von Kommunikationsressourcen findet
nicht notwendigerweise gemäß der Zeit
statt, wie es gemäß 1 gezeigt ist. Andere Beispiele
einer möglichen
Unterteilung ist eine Code-Frequenz-Unterteilung.
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Als Erstes wird eine bevorzugte Protokollanordnung
diskutiert, die zum Implementieren der Funktionalitätsanforderungen
gemäß der Erfindung
im Stande ist. Mit Bezug auf 2 ist
ein Protokollstack bzw. Protokollstapel gezeigt, der den Verkehr
an der Funkschnittstelle eines Mobiltelefonssystems steuert. In
einem Basisstations-System BSS und einer Mobilstation MS implementiert,
veranschaulicht die Darstellung die physikalische Schicht L1 (Schicht
1), die Verbindungsschicht L2, die von der RLC/MAC- (Radio Link
Control/Medium Access Control) und der LLC- (Logical Link Control)
Unterschicht gebildet wird, und die Netzwerkschicht L3. Während eine
Anzahl anderer Schichten oberhalb der Netzwerkschicht definiert
sind, kann ihre detaillierte Beschreibung hier weggelassen werden,
da sie für
die vorliegende Erfindung belanglos ist.
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Die physikalische Schicht codiert,
verschachtelt und moduliert das auf dem Funkpfad zu sendende Signal.
Entsprechend disassembliert die gleiche Schicht die Modulation,
Verschachtelung und Kanalcodierung des empfangenen Signals, dass über den
Funkpfad übertragen
wurde.
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Die MAC-Unterschicht oberhalb der
physikalischen Schicht führt
die Steuerung und Zuweisung von Funkressourcen mit der erforderlichen
Signalisierung sowie die Abbildung der logischen Kanäle auf die
physikalischen Kanäle
durch. Die Steuerung der Funkressourcen erfolgt im Basisstations- Subsystem, das auf
der Seite des festen Netzwerks angeordnet ist.
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Die RLC-Einheit, die innerhalb der
MAC-Schicht für
jede Verbindung gesondert pro Verbindung zugeordnet wird, dient
zum Beibehalten der für
die Verbindung ausgehandelten Dienstgüte (QoS: „Quality of Service"). Um eine Qualität auf dem
ausgehandelten Niveau beizubehalten, wählt die RLC-Einheit ein korrektes Übertragungsformat
(RT/NRT) für
die Verbindung aus, das eine Fehlerkorrektur, die Auswahl der Tiefe
der Verschachtelung und ein Modulationsverfahren ebenso wie die
Steuerung einer Neuübertragung
für fehlerhafte Rahmen
enthält.
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Die LLC stellt eine logische Verbindung über den
Funkpfad her, die die von der darunter liegenden RLC/MAC-Schicht
angebotenen Dienste einsetzt. Aus den von den darüber liegenden
Schichten als Ergebnis einer Übertragung über den
Funkpfad empfangenen Informationen bildet die LLC LLC-Rahmen, die
zum Weiterleiten mittels der RLC-Schicht geeignet sind, und in der
entgegengesetzten Richtung kombiniert die LLC jeweils die mittels
der RLC-Schicht in LLC-Rahmen über
den Funkpfad transportierten Informationen in ein zum Weiterleiten
an die darüber
liegenden Schichten geeignetes Format.
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Als nächstes werden die Funktionen
der Schicht 2 und insbesondere die RLC/MAC-Schicht näher untersucht.
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Die Gesamtfunktion der Schicht 2
besteht darin, Funkträger
für Verbindungen
der Schicht 3 bezüglich ihrer
QoS-Ziele zu realisieren. Der erste Funkträger, Anfangsfunkträger genannt,
wird hauptsächlich
zum Transportieren der Funknetzwerkschicht- (RNL: „radio
network layer")
Signalisierung plus aller für
das Kernnetzwerk bestimmter Nachrichten verwendet. Andere Funkträger werden
zum Transportieren von Nutzerdaten und Netzwerksignalisierungen
verwendet. Der Anfangsfunkträger
wird solange beibehalten wie andere Funkträger Daten zum Übermitteln
aufweisen. Es ist der Letzte, der freizugeben ist.
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Der Aufbauvorgang des Anfangsfunkträgers wird
von Schicht 3 entweder nach dem Empfang einer Funkruf- bzw. Paging-Nachricht, oder wenn
die MS eine Nachricht für
das Kernnetzwerk auf der Mobilstationsseite aufweist, ausgelöst bzw.
getriggert. Dieser Vorgang unterscheidet sich von dem zum Herstellen
anderer Funkträger
verwendeten darin, dass die Aufbauanforderung auf einem gemeinsamen
Uplink- bzw. Aufwärtsstreckenkanal
im Format eines kurzen Burst gesendet wird, wobei der Timing Advance
bzw. Zeitvorlauf unbekannt ist. Das Netzwerk weist der MS im Gegenzug
eine MAC-Schicht-Identität
zu. Der Vorgang verarbeitet Kollisionen und Schicht 3 löst eine
Konkurrenzsituation zwischen Mobilgeräten auf, um sicherzustellen,
dass die MAC-Schicht-Identität
einem und nur einem Mobilgerät
zugewiesen wird. Die MAC-Schicht-Identität wird solange
beibehalten wie der Anfangsfunkträger beibehalten wird. Sie ist
innerhalb einer bestimmten Zelle gültig und muss bei jedem Zwischenzellen-Zellen-Handover
gewechselt werden.
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Die zum Herstellen anderer Funkträger verwendeten
Nachrichten sind Nachrichten der Schicht 3, die auf dem Anfangsfunkträger transportiert
werden.
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Obwohl die RLC/MAC als eine Schicht
mit einer Schnittstelle zur physikalischen Schicht und einer Schnittstelle
zur LLC-Schicht definiert wurde, können Funktionen des RLC-Teils
und des MAC-Teils getrennt sein. Daher besteht die Schicht 2 aus
drei Protokollinstanztypen. Die LLC- und RLC-Instanzen werden in
Verbindung mit einem Funkträger
erzeugt und ihre Funktion besteht darin, die ausgehandelte QoS für die Verbindung
unter Verwendung des Funkträgers
sicherzustellen. Die Mobil-MAC- und Netzwerk-MAC-Instanzen werden von allen Funkträgern gemeinsam
benutzt und ihre Hauptaufgabe besteht darin, die Funkressourcen
dynamisch zwischen den Trägern
aufzuteilen.
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Jedes Mal, wenn ein Funkträger aufgebaut
wird, werden zwei RLCs (eine in der MS und eine im Netzwerk) von
der Verwaltungsebene erzeugt, um die Dienstdateneinheit SDU zu verarbeiten,
die von den mit dem Träger
zusammenhängenden
LLCs kommt. Ihre Betriebsparameter werden als eine Funktion der
bereitzustellenden QoS ausgewählt.
Die erste Aufgabe der RLCs besteht darin, die von der LLC kommende
SDU zu segmentieren. Die zweite Aufgabe besteht darin, die QoS-Ziele
zu erfüllen,
die ihnen zugewiesen wurden. Zu diesem Zweck haben sie sorgfältig ausgearbeitete
Steuerungsmechanismen zu ihrer Verfügung, um Schwankungen der Funkstreckenqualität zu bewältigen.
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Das RLC-Protokoll ist im BSS und
der Mobilstation angeordnet. Es weist zwei Betriebsarten auf, die erste
zum Sorgen für
Realzeit-Verbindungen, die eine kurze Übertragungsverzögerung erfordern,
und die zweite zum Sorgen für
Nicht-Realzeit-Verbindungen mit einer größeren Toleranz für Übertragungsverzögerungen.
Die RT-Betriebsart
verwendet Leistungssteuerungs- und Streckenanpassungsmechanismen.
Die NRT-Betriebsart verwendet Leistungssteuerungs- und Neuübertragungsvorgänge.
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Bei der RT-Betriebsart leitet die
Quellen-RLC ein Aufteilen des LLC-Flusses auf die Verkehrskanäle (TCHs),
die dem Funkträger
zugewiesen sind. Die RLC beschäftigt
sich mit einer Streckenanpassung und signalisiert daher Ressourcenveränderungsanforderungen
an die MACs zum Anpassen an Verkehrs- und Funkstreckenqualitäts-Veränderungen.
Das Übertragungsformat
(Kanalcodierung, Verschachtelung und Modulation) für den Träger wird
aus einer begrenzten Menge an Optionen ausgewählt. Die tatsächliche
Codierungsrate kann jedoch gesondert für jeden TCH angepasst werden.
Die RLC segmentiert die LLC-Daten
gemäß dem Übertragungsformat
in RLC-PDUs, berechnet optional einen CRC („Cyclic Redundancy Code": zyklischer Redundanzprüfcode) und
liefert die PDU dann zur Übertragung
an die physikalische Schicht. Die empfangende RLC überprüft den CRC,
falls einer vorhanden ist, und signalisiert das CRC-Prüfergebnis
an die MAC. Die RLC assembliert die empfangenen PDUs und liefert
die resultierende SDU an die LLC.
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Bei der NRT-Betriebsart gibt die
Quellen-RLC der MAC-Schicht
die Größe der zu übertragenden
Daten an. Auf das zu verwendende Übertragungsformat wird sich
bei Trägeraufbau
geeinigt. Die RLC leitet die angepasste Segmentierung aus diesem
Format ab und liefert Protokolldateneinheiten PDU an Schicht 1,
wenn von der MAC angefordert, d. h. wenn dem Funkträger vom
Netzwerk Ressourcen zugewiesen werden. Die Senken-RLC überprüft den CRC
und alarmiert die MAC, wenn eine beschädigte PDU empfangen wird. Sie
assembliert die korrekten PDUs und liefert eine SDU an die LLC.
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Eine MAC-Instanz pro Mobilgerät verwaltet
alle vom Mobilgerät
aufgebauten Funkträger.
Die Peer- bzw. Rand-MAC
im Netzwerk verwaltet alle Funkressourcen einer Zelle. MAC-Nachrichten
bestehen aus einem Datenfeld und einem CRC-Feld. Das Datenfeld wird
ausschließlich
zum Transportieren von MAC-Signalisierungen verwendet. Die MAC-Instanz
wird nicht von Datenflüssen
gekreuzt, die von höheren
Schichten kommen oder für
diese bestimmt sind.
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MAC-Instanzen leiten im Wesentlichen
eine Zuweisung und Freigabe von TCHs zum Funkträger:
- – Für RT-Funkträger, die
für bezüglich Übertragungsverzögerungen
empfindliche Verbindungen verwendet werden, ist der Zuweisungsmechanismus
ein schaltungsvermittelter Typ, d. h. die TCH-Zuweisung ist gültig, bis
ein Freigabevorgang ausgeführt
wurde.
- – Für NRT-Funkträger, die
für Verbindungen
mit einer größeren Toleranz
bezüglich Übertragungsverzögerungen
verwendet werden, ist der Zuweisungsmechanismus ein paketvermittelter
Typ, d.h, die Zuweisung ist nur während der Zuweisungsperiode
gültig.
Dieser Mechanismus ermöglicht
eine schnelle Anpassung an Lastzustände, weil Ressourcen nicht
für eine
unbestimmte Zeitperiode zugewiesen werden. Außerdem verarbeiten die MACs
Neuübertragungs-Signalisierungen,
wenn eine RLC-PDU mit einem beschädigten CRC empfangen wird.
Dieser Neuübertragungsmechanismus
ist zum Anpassen an die Fähigkeiten
der MS in der Lage.
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Das Basisstations-Subsystem (oder
eine entsprechende Anordnung) behält eine Reservierungstabelle
bei, die vorteilhafter Weise mit der Größe der Zuweisungsperiode kompatibel
ist, und die die Größe jedes Schlitzes
und den Reservierungsstatus ebenso wie andere mögliche schlitzspezifische Parameter
in der Zuweisungsperiode angibt. Der Inhalt einer derartigen Reservierungstabelle
zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten ist in 3A, 3B und 3C gezeigt. In der Reservierungstabelle
gemäß 3A sind Zeitschlitze 1,
2, 6, 11, 12 und 14 des Rahmens in 1/16-Schlitzen zugewiesen, die
ungeteilt geblieben sind. Zeitschlitze 4, 7 und 9 sind in kleinere
1/64-Schlitze unterteilt, und ihre Ressourcen sind für die Verwendung
von Verbindungen niedriger Datenübermittlungsraten-Anforderungen
zugewiesen. Die Reservierungstabelle enthält nur Informationen über den
Reservierungsstatus physikalischer Kanäle, und sowohl die Eigenschaften
als auch die Verzögerungsanforderungen
von Verbindungen sind hier von keinerlei Relevanz.
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3B veranschaulicht
den Zeitrahmen der nächstfolgenden
Zuweisungsperiode. Verglichen mit dem Zeitrahmen gemäß 3A sind die Ressourcen von
Zeitschlitzen 1 und 11 als freigegeben gezeigt. Zusätzlich kann
ersehen werden, dass die für
die Zuweisung von Funkressourcen verantwortliche Schicht die Anzahl
von die 1/64-Schlitze anfordernden Verbindungen als so hoch herausgefunden
hat, um die Unterteilung von Zeitschlitz 11 in 1/64-Schlitze zu
rechtfertigen.
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Im Fall gemäß 3C ist die Anzahl von eine niedrige Datenübermittlungsrate
anfordernden Verbindungen gefallen, wodurch es der die Reservierung
von Funkressourcen bereitstellenden Einheit ermöglicht wird, alle 1/64-Schlitze
von Zeitschlitz 9 freizugeben.
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Es ist zu beachten, dass die Reservierung
auf einer Zuweisungsperioden-Grundlage stattfindet, und dass der
reservierte Kanal nicht notwendigerweise Schlitze von jedem Zeitrahmen
der Zuweisungsperiode beinhalten muss. Daher sind nicht alle Zeitrahmen
einer Zuweisungsperiode notwendigerweise identisch.
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Vor der Reservierung eines Schlitzes
für die
Verwendung einer neuen Verbindung mittels der zum Beibehalten der
Reservierungstabelle und zum Unterteilen der Zeitschlitze in Schlitze
verantwortlichen Einheit sind einige der wichtigen zu bewertenden
Kriterien die Verkehrssituation, die Informationskategorie (z. B.
Sprache, Video, Daten usw.) der neuen herzustellenden Verbindung,
die auf Grundlage der neuen Verbindung zu bestimmende Prioritätsklasse
(z. B. gewöhnlicher
Ruf, Notruf), der Gesamtübertragungsleistungspegel
abhängig
von der Verkehrssituation und der Kommunikationsverbindungstyp (z.
B. Realzeit oder Nicht-Realzeit). Weitere Kriterien fortgeschritteneren
Typs beinhalten die Interferenzempfindlichkeit und die erforderliche Übertragungsleistung
eines bestimmten Schlitzes.
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Die MAC sendet die zu übertragenden
Dateneinheiten in Schicht 1 und liest diejenigen, die von Schicht 1
empfangen wurden. Sie ist auch zum Räumen bzw. Löschen der Übertragungs- und Empfangspuffer
bzw. -zwischenspeicher verantwortlich. Weiterhin entscheidet die
MAC, wann der Decodierungsversuch von Burst-Daten durchzuführen ist.
Die Decodierung wird in Schicht 1 als Reaktion auf eine Decodierungsanforderung
L1-Decodierungsanforderung
von der RLC/MAC-Schicht durchgeführt.
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Bei der RT-Betriebsart können die
Burst-Daten aus dem Puffer entfernt werden, sobald sie übertragen wurden.
Auf der empfangenden Seiten können
Daten aus dem Puffer entfernt werden, wenn die Dateneinheit decodiert
und an die RLC/MAC-Schicht übergeben
wurde.
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Beim NRT-Betrieb kann die Dateneinheit
aus den Übertragungspuffern
entfernt werden, wenn sie bestätigt
wurde. Auf der empfangenden Seite können die Daten aus den Empfangspuffern
entfernt werden, wenn die Dateneinheit decodiert und an die RLC/MAC übergeben
wurde, und wenn die Qualität
der Dateneinheit als ausreichend bewertet wurde. Die Qualität kann zum
Beispiel unter Verwendung einer CRC-Überprüfung für die Dateneinheit bestimmt
werden. Die Dateneinheit wird von Schicht 1 als Reaktion auf eine
Anforderung L1-Pufferlöschanforderung
von der RLC/MAC-Schicht entfernt, die auf die die Dateneinheit bildenden
Bursts zeigt. Wird der RLC/MAC-Schicht-ARQ- (Automatic Repeat on
reQuest) Typ von Fehlerkorrektur nicht verwendet, kann die Dateneinheit
unverzüglich
nach einer Decodierung aus dem Empfangspuffer gelöscht werden.
Wird die RLC/MAC-Schicht-ARQ
verwendet, wird die Dateneinheit aus dem Empfangspuffer gelöscht, wenn
die RLC signalisiert, dass die Qualität der Dateneinheit ausreichend
ist (d. h. wenn die CRC-Überprüfung keine Fehler
zeigt).
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Auf der Übertragungsseite können die
RT-Dateneinheiten am Ende der Verschachtelungsperiode aus dem Puffer
gelöscht
werden. Die NRT-Dateneinheiten werden gemäß den vom Empfänger empfangenen
Bestätigungen
gelöscht.
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Als nächstes wird der Aufbau von
Verbindungen im dargestellten System untersucht.
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Um eine Verbindung zuzuweisen, die
mit einem Steuerkanal in Verbindung steht, oder um die MS über eine
neue Lage eines gemeinsamen Steuerkanals zu informieren, verwendet
die BSS-MAC eine CTRL-Kapazitätszuweisungs-(CTRL-CA: „capacity
allocation") Nachricht.
Die Nachricht weist einen die Verbindung bezeichnenden Bezeichner,
Informationen über
den zugewiesenen physikalischen Kanal und den Steuerkanaltyp auf.
Die CTRL-Kapazitätszuweisungsbestätigung-
(CTRL-CAA: „capacity
allocation acknowledgment") Nachricht
wird von der MS verwendet, um die CTRL-Kapazitätszuweisung zu bestätigen. Wird
die CTRL-CAA vom BSS nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer
empfangen, muss der Status bzw. Zustand der Zuweisung mittels der
CTRL-CA oder der CTRL-Kapazitätsfreigabe
(CTRL-CD: „capacity
deallocation") aufgelöst werden,
bis die CTRL-CAA/CTRL-CDA empfangen wurde (CTRL-CDA = CTRL-Kapazitätsfreigabebestätigung; „capacity
deallocation acknowledgment").
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Die Verkehrskanalressourcen könne in unterschiedlichen Übertragungsrichtungen
(Uplink/Downlink) unabhängig
voneinander ausschließlich
basierend auf den Übertragungsbedürfnissen
zugewiesen werden. Die zum Zuweisen der Verkehrskanäle verwendeten
Vorgänge
hängen
von der Betriebsart ab und werden als nächstes untersucht.
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Beim Verfahren gemäß der Erfindung
erfolgt die Zuweisung von Funkressourcen sowohl für Realzeit- als
auch für
Nicht-Realzeit-Dienste grundsätzlich
auf die gleiche Art und Weise: für
beide Bedürfnisse
werden Schlitze aus den Zeitrahmen zugewiesen. Eine Informationsübermittlung über den
Funkpfad ändert
sich abhängig
vom Typ des Dienstes, und ob es sich um Realzeit oder Nicht-Realzeit
handelt. Beispiele von Realzeit- oder Quasi-Realzeit-Dienste anfordernden
Anwendungen sind Sprachübertragungen
in Paketen und eine bidirektionale Videoverbindung. Bei den Simulationstests
des Verfahrens gemäß der Erfindung
wurden die Anforderungen für
eine Sprachübertragung
zwischen einer Basisstation und dem Teilnehmerendgerät auf eine max.
zulässige
Bitfehlerrate (BER) von 10–3 und auf eine max.
zulässige Übermittlungsverzögerung von
30 ms eingestellt. Bei einer für
eine bidirektionale Videoverbindung benötigten Videoverbindung sind
die entsprechenden Grenzwerte auf 10–6 und
100 ms eingestellt, wobei die längere
Verzögerung
der Zeitverschachtelung der zu übermittelten
Videoinformationen gebührt.
Diese Dienste verwenden eine Fehlerkorrektur vom FEC- („Forward
Error Correction":
Vorwärtsfehlerkorrektur)
Typ und ein später
ausführlicher
zu beschreibendes Funkressourcen-Reservierungsschema. Ein Nicht-Realzeit-Diensttyp
wäre zum
Beispiel eine Dateiübertragung
während
einer herkömmlichen
Internet-Verbindung.
Diese Anwendung verwendet eine paketvermittelte Dateiübermittlung
und ein ARQ-Typ-Fehlerkorrekturprotokoll.
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RT-Betriebsart
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Eine wichtige Eigenschaft der RT-Betriebsart
besteht darin, dass sie den TCH für eine unbestimmte Zeitdauer
zuweist. Ein Freigabevorgang ist notwendig, um den TCH zu befreien.
Mehr als ein Funkträger
kann nicht auf einem TCH gemultiplext bzw. gleichzeitig benutzt
werden. Die MAC verwendet ein Adressierungsschema, das es dem TCH
erlaubt, eine sehr genaue Granularität aufzuweisen, so dass ein
Multiplexen nicht notwendig ist. (Ein TCH wird auf einen physikalischen
Kanal abgebildet. Diese Abbildung kann in jedem Zeitrahmen, jedem
zweiten Zeitrahmen und bald bis zu jedem 128-ten Zeitrahmen erfolgen).
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Netzwerk-initiierter
Vorgang für
die RT-Betriebsart
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Vom Netzwerk initiierte Vorgänge dienen
zur Verarbeitung von Funkzustandsschwankungen für Uplink-Funkträger und
Bitratenschwankungen für
Downlink-Funkträger.
Ein Signalisierungsdiagramm, das den Vorgang einer Zuweisung, einer
Veränderung
der Zuweisung und einer Freigabe eines RT-Trägers zeigt, ist gemäß 4 gegeben.
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Es gibt drei Befehlstypen: die Zuweisung
eines TCH, die Änderung
eines TCH in einen anderen und die Feigabe eines TCH. Wann immer
zum Beispiel eine Netzwerk-RLC die Netzwerk-MAC nach mehr Ressourcen
anfragt, alarmiert die Netzwerk-MAC die Peer- bzw. Rand-MAC mit
einer RT-Kapazitätszuweisungs- (RT-CA)
Nachricht. Diese Nachricht gibt den betroffen Funkträger und
den zugewiesenen TCH an. Sie wird von einer RT-Kapazitätszuweisungsbestätigungs-
(RT-CAA) Nachricht bestätigt.
Die RT-Kapazitätsänderungs-
(RT-CC: „capacity
change") und die
RT-Kapazitätsfreigabe-
(RT-CD) Nachrichten und ihre zugehörigen Bestätigungen werden zum Wechseln
und Befreien von TCHs verwendet.
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Eine Bestätigungsnachricht (z. B. RT-CAA,
RT-Kapazitätsfreigabebestätigung,
RT-Kapazitätsänderungsbestätigung)
kann von der MS-MAC durch jede andere Uplink-MAC-Nachricht ersetzt
werden. In diesem Fall wird der zyklische Redundanzprüfcode (CRC)
zum Überprüfen einer
Nachrichtenintegrität
aus den kombinierten Daten der zu bestätigenden DL-MAC-Nachricht und
der zu übertragenden
Ersatz-UL-MAC-Nachricht berechnet.
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Eine RT-CC-Nachricht weist Felder
für die
alte und die neue TCH-Zuweisung auf. Die beteiligte MS oder der
beteiligte Funkträger
müssen
nicht identifiziert werden, weil sie aus dem alten TCH identifizierbar
sind. Eine RT-CD-Nachricht
gibt an, dass der TCH freigegeben wurde. Alle erwähnten RT-Nachrichten
können
ein Nachrichtenunterscheidungsfeld verwenden, um sie von anderen
Signalisierungsnachrichten zu unterscheiden. Alle Nachrichten außer dem
RT-CC-Typ geben den betroffen Funkträger und auch die MS an, es
sei denn, diese sind aus dem angewandten Signalisierungskanal identifizierbar.
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Mobilgerät-initiierter
Vorgang für
die RT-Betriebsart
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Die vom Mobilgerät initiierten Vorgänge dienen
zum Verarbeiten von Funkzustandsschwankungen für Downlink-Funkträger und Bitsratenschwankungen
für Uplink-Funkträger. Ein
Signalisierungsdiagramm ist gemäß 5 gegeben, das den Vorgang
zur Zuweisung, Änderung
der Zuweisung und Freigabe eines RT-Trägers zeigt.
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Wann immer eine Mobil-RLC ihre MAC
nach einer Ressourcenänderung
anfragt, interpretiert die MAC die Anforderung als einer RT-Kapazitätsanforderungs-
(RT-CR: „capacity
request") MAC-Nachricht.
Diese Nachricht beinhaltet einen Hinweis auf die benötigte Datenübertragungsrate
und eine Identifikation des Nachrichtentyps, den betroffenen Funkträger und
die angeforderte Mobilstation, ausgenommen dass diese schon aus
dem angewandten Signalisierungskanal identifizierbar ist. Der Kapazitätszuweisungsvorgang
ist ähnlich dem
Mobilgerät-initiierten
Vorgang wie er beim Netzwerk-initiierten
Vorgang beschrieben wurde. Eine Kanalzuweisung wird jedoch von einer
RT-CR-Nachricht und nicht von einer BSS-RLC-Anforderung initiiert
bzw. eingeleitet.
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Realzeitdienste anfordernde Verbindungen
können
eine Vielzahl an gleichzeitigen Uplink- und Downlink-Kanälen zwischen
dem Teilnehmerendgerät
und der Basisstation benötigen.
Derartige gleichzeitige Kanäle
werden parallele Verbindungen bzw. Parallelverbindungen genannt.
Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird dem Endgerät
eine bestimmter temporärer
logischer Bezeichner zugeordnet. Dieser unterscheidet das Gerät von anderen
mit dem gleichen Basisstations-Subsystem kommunizierenden Endgeräten. Zum
Unterscheiden zwischen Parallelverbindungen kann ein kurzer Zusatzbezeichner
(z. B. mit einer Länge
von 4 Bits) verwendet werden.
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NRT-Betriebsart
-
Bei der NRT-Betriebsart kennt das
Netzwerk die zu Datenmenge zum Übertragen.
Die TCHs werden für
jede Zuweisungsperiode gesondert zugewiesen. Die NRT-Betriebsart kann
in eine Hochbitraten-NRT, die für
große
Datenmengen verwendet wird, und eine Mittelbitraten-NRT, die für kurze
oder seltene Datenübertragungen
verwendet wird, unterteilt werden.
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Für
die Hochbitraten-NRT werden nur einer 1/16-tel der physikalischen
Kanäle
verwendet und die Zuweisungsperiode ist auf zwei TDMA-Rahmen festgelegt.
Eine Dateneinheit bezeichnet die zwei während einer Zuweisungsperiode
mit einem TCH in Verbindung stehenden 1/16-Bursts. Weil das Netzwerk
für jede
Zuweisungsperiode die unter den unterschiedlichen NRT-Trägern aufgeteilten
TCHs bekannt geben muss, wird jeder aktiven RLC zu Beginn ihrer
Quellenaktivität
eine kurze (als RID bekannte) Reservierungsidentität zugewiesen.
Diese Identität
ist gültig,
bis sie von der BSS-MAC freigegeben wird.
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Für
eine Mittelbitraten-NRT können
alle TCH-Typen zugewiesen werden und die Zuweisungsperiodenlänge ist
variabel (2–32
TDMA-Rahmen). Zuweisungen für
einen Mittelbitraten-NRT-Nutzer werden für jeden TCH gesondert bekannt
gegeben und normale MAC- und RLC-Identitäten werden verwendet.
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Downlink-Hochbitraten-NRT-Zuweisung
und -Übertragung
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Die Zuweisung von Ressourcen und
die Übertragung
von Daten bei Downlik-Hochbitraten-NRT-Verbindungen sind gemäß 6 gezeigt. Aktiviert sich
die Quelle eines Downlink-Trägers
und entscheidet die BSS-MAC, die Hochbitraten-NRT-Kapazität zu verwenden,
sendet die Netzwerk-MAC eine Hochbitraten-NRT-Kapazitätszuweisungs-Nachricht an die
betroffene MS, einschließlich
eines Nachrichtenunterscheiders bzw. -diskriminators, der RID, einer
Trägerreferenz
und eines MS-Bezeichners, falls diese nicht vom Kanal identifizierbar
sind. Die Nachricht zeigt auch auf ein Paar von logischen Kanälen (den
NRT-Steuerkanal
für Downlink-Verkehr,
oder DNCCH, und den Vorwärtsauftragskanal
FOCH). Der Ort bzw. die Lage eines festen DNCCH kann als eine Trägernummer
ausgedrückt
werden, wohingegen der FOCH als eine Kanaladresse angegeben wird.
Das Mobilgerät
bestätigt
die HB-NRT-CA mit einer HB-NRT-Kapazitätszuweisungsbestätigungs-Nachricht.
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Die Mobil-MAC-Instanz wird nun zum
Abhören
des DNCCH benötigt.
Das Aufteilen der TCHs unter den RIDs wird für jede Zuweisungsperiode in
einer Downlink-NRT-Steuernachricht
auf dem DNCCH bekannt gegeben. Die Mobilgeräte geben die Liste von Dateneinheiten
an, die vom BSS in einer Vorwärtsauftrags-Nachricht
gesendet werden sollen. Diese Nachricht wird auf dem Vorwärtsauftragskanal
FOCH, einem von mehreren Mobilgeräten gemeinsam benutzten Kanal,
gesendet. Die Zeitplanung bzw. das Scheduling einer FOCH-Verwendung
wird auf dem DNCCH bekannt gegeben.
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Die Vorwärtsauftrags- (FO) Nachricht,
die auf dem FOCH übertragen
wird, beinhaltet ein FO-Fenster und eine Liste von zu übertragenden
NRT-Einheiten. Das FO-Fenster zeigt auf den Beginn von unbestätigten Daten
und die Liste ist ein binäres
Wort, das jede georderte NRT-Einheit mit einer 1-Stelle angibt.
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Die Downlink-Steuerungs- (DNC) Nachricht,
die auf dem DNCCH übertragen
wird, besteht aus einer TCH-Liste und einer TCH- und FOS- („Forward
Order Schedule":
Vorwärtsauftragsplanung)
Zeitplanungsliste. Die TCH-Liste ist ein binäres Wort, dessen Länge gleich
der Anzahl möglicher Übertragungseinheiten
während einer
Zuweisungsperiode ist, z. B. 16 für einen 16-Schlitz-Rahmen. Eine 1-Stelle
in der Liste gibt an, dass die entsprechende Ressource für eine NRT-Verwendung
zugewiesen ist. Die Zeitplanungsliste gibt jede RID an, die Daten
empfangen wird, ob sie eine Erlaubnis hat, ihre jeweiligen FO-Kanäle zu verwenden,
oder nicht, und in welchen der in der TCH-Liste berichteten Ressourcen
jede RID Daten empfängt.
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Nachdem alle Daten übermittelt
wurden wird die NRT-Verbindung
freigegeben, wenn der MS eine RID-Freigabenachricht gesendet wurde, die
die bei der Verbindung verwendete RID freigibt. Die Mobilstation bestätigt die
Nachricht durch Senden einer RID-Freigabebestätigungsnachricht
an die BSS-MAC.
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Uplink-Hochbitraten-NRT-Zuweisung
und -Übertragung
-
Aktiviert sich die NRT-Quelle eines
Uplink-Trägers,
sendet die Mobil-MAC eine NRT-Kapazitätsanforderungs- Nachricht an das
Netzwerk, die die Trägerreferenz
und die zu übertragende
Datenmenge angibt (siehe 7).
Abhängig
von der angeforderten Datenmenge und der Belastungssituation in
der Zelle weist die BSS-MAC der MS entweder eine Hoch- oder Mittelbitraten-NRT-Kapazität zu. Im
Fall einer Hochbitraten-Zuweisung weist die BSS-MAC im Gegenzug
eine RID zu und gibt die gewährte
Datenmenge in einer HB-NRT-Kapazitätszuweisungsnachricht bekannt.
Die Nachricht zeigt auch auf einen logischen Kanal UNCCH (NRT-Steuerkanal
für Uplink-Verkehr).
Schließlich
sendet das Mobilgerät
eine Bestätigung
mit einer NRT-Kapazitätszuweisungbestätigungs-Nachricht.
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Das Aufteilen von TCHs zwischen RIDs
für jede
Zuweisungsperiode wird von der BSS-MAC in einer Uplink-NRT-Steuernachricht
auf dem UNCCH bekannt gegeben. Die Uplink-NRT-Steuernachricht gibt
auch die Dateneinheiten an, die über
die zugewiesenen TCHs gesendet werden sollen.
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Die Neuübertragungsvorgänge für Hochbitraten-NRT
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Die NRT-Betriebsart verwendet einen
sehr flexiblen Signalisierungsvorgang, der die Verwendung verschiedener
Neu- bzw. Wiederübertragungsschemata
erlaubt. Da in jedem Fall alle NRT-Daten vom Empfänger geordnet
werden, muss der Algorithmus, auf dem der Auftrag basiert, nicht
für alle
MSs der gleiche sein. Abhängig
von den Fähigkeiten
der Mobilstation kann ein mehr oder weniger kompliziertes Neu- bzw.
Wiederübertragungsschema
beim Trägeraufbau
ausgewählt
werden. Der einfachste ARQ-Algorithmus könnte die normale Typ-1-ARQ
sein, gemäß der der
RLC-CRC überprüft wird,
und abhängig
von den Ergebnissen wird die PDU entweder angenommen bzw. akzeptiert
oder verworfen und eine Anforderung zur Neuübertragung gesendet.
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Es wird jedoch angenommen, dass die
höchste
Effizienz mit dem folgenden Typ-2-Hybrid-ARQ-Schema erreicht wird:
eine RLC-PDU (RLC-Paketdateneinheit) wird derart codiert, dass es
bereits nach einer Übertragung
des ersten Teils von ihr möglich
ist, die Daten zu decodieren. Ist die Decodierung nicht erfolgreich,
wird der Rest der codierten Daten (die eine Redundanz des ersten
Teils enthalten) übertragen.
Ist die PDU-Decodierung nach einem Übertragen aller Daten nicht
erfolgreich, wird eine Anforderung nach einer Neuübertragung
einiger Dateneinheiten gestellt, vorzugsweise derjenige mit der
geringsten Empfangsqualität,
bis die Decodierung erfolgreich ist.
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Mittelbitraten-NRT-Übertragungen
-
Ungeachtet ob die Mittelbitraten-Zuweisung
von einer BSS-RLC-Anforderung
oder von einer MS-MAC-NRT-Kapazitätsanforderung
initiiert wird, ist der Vorgang nahezu der gleiche. Die BSS-MAC
sendet eine Mittelbitraten-NRT-Kapazitätszuweisungs- (MB-NRT-CA) Nachricht,
die die MAC-ID, die Träger-ID,
die TCH-Adresse,
die Länge
der Zuweisungsperiode und einen Zuweisungsbezeichner enthält. Die
Downlik-Mittelbitraten-NRT-Übertragung
ist gemäß 8 gezeigt und die Uplink-Mittelbitraten-NRT-Übertragung
ist gemäß 9 gezeigt. Die übertragende
bzw. sendende Seite überträgt die NRT-Daten entsprechend.
Im Fall einer Downlink-NRT-Übertragung
bestätig
die MS die empfangenen Daten, wenn die Decodierung dieser erfolgreich
war. Ist die Decodierung entweder für eine Uplink- oder eine Downlink-Übertragung nicht erfolgreich,
sendet die BSS-MAC eine MB-NRT-CA-Nachricht mit dem gleichen Zuweisungsbezeichner,
und der Sender bzw. Übertrager überträgt die gleichen
Daten erneut. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Decodierung
als erfolgreich bewertet wird.
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Zusammenfassend sind die im BS und
in der MS benötigten
Einrichtungen gemäß 10 und 11 gezeigt. 10 zeigt die im BSS für den für Downlink-Kanäle dargestellten
Zuweisungsprozess benötigten
Einrichtungen. Die Einrichtungen weisen auf:
- – eine erste
Verbindungsunterteilungseinrichtung zum Unterteilen der Verbindungen
gemäß ihrer
Verzögerungsanforderungen
in zumindest zwei Klassen. (Diese ist in Protokollen der Schicht
3 oder darüber
implementiert. Der Rest der Einrichtung ist in Schicht 2 implementiert.),
- – eine
zweite Verbindungsunterteilungseinrichtung, die auf die erste Verbindungsunterteilungseinrichtung anspricht,
zum weiteren Unterteilen der NRT-Verbindungen in NRT/HB- und NRT/MB-Typ-Verbindungen,
- – eine
Kommunikationsbedarfs-Bestimmungseinrichtung,
die auf den ersten und den zweiten Verbindungsunterteiler anspricht,
zum Bestimmen der Kommunikationsbedürfnisse,
- – eine
Ressourcenunterteilungseinrichtung, die auf die Kommunikationsbedarfs-Bestimmungseinrichtung anspricht,
zum Unterteilen der Kommunikationsressourcen basierend auf den Kommunikationsbedürfnissen
in unterschiedlichen Kommunikationsklassen in Schlitze, und
- – eine
Zuweisungseinrichtung, die auf die Ressourcenunterteilungseinrichtung
und die Kommunikationsbedarfs-Bestimmungseinrichtung anspricht,
zum Zuweisen von unterschiedlichen Kanaltypen, d. h. von RT-, NRT/HB-
oder NRT/MB-Kanälen
für Kommunikationen
unterschiedlicher Klassen.
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11 zeigt
die in der MS und im BSS für
die dargestellte Uplink-Kanalzuweisung benötigten Einrichtungen. In der
MS weisen die Einrichtungen auf:
- – eine erste
Verbindungsunterteilungseinrichtung zum Unterteilen der Verbindungen
gemäß ihren
Verzögerungsanforderungen
in zumindest zwei Klassen. (Diese ist in Protokollen der Schicht
3 oder darüber
implementiert, wobei die verbleibende Einrichtung in Schicht 2 implementiert
sind),
- – eine
zweite Verbindungsunterteilungseinrichtung, die auf die erste Verbindungsunterteilungseinrichtung anspricht,
zum weiteren Unterteilen der NRT-Verbindungen in NRT/HB- und NRT/MB-Typ-Verbindungen,
- – eine
Anforderungseinrichtung, die auf die erste und die zweite Verbindungsunterteilungseinrichtung
anspricht, zum Anfordern von Ressourcen für unterschiedliche Verbindungstypen.
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Im BSS weisen die Einrichtungen auf:
- – eine
Kommunikationsbedarfs-Bestimmungseinrichtung,
die auf die Anforderungseinrichtung der Mobilstation anspricht,
zum Bestimmen der Kommunikationsbedürfnisse,
- – eine
Ressourcenunterteilungseinrichtung, die auf die Kommunikationsbedarfs-Bestimmungseinrichtung anspricht,
zum Unterteilen der Kommunikationsressourcen basierend auf den Kommunikationsbedürfnissen
in unterschiedlichen Kommunikationsklassen in Schlitze, und
- – eine
Zuweisungseinrichtung, die auf die Ressourcenunterteilungseinrichtung
und die Kommunikationsbedarfs-Bestimmungseinrichtung anspricht,
zum Zuweisen von unterschiedlichen Kanaltypen, d. h. von RT-, NRT/HB-
oder NRT/MB-Kanälen
für Kommunikationen
unterschiedlicher Klassen.
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Das BSS weist im Allgemeinen Basisstationen
BS und eine Basisstationssteuerung BSC auf, und die dargestellten
Einrichtungen können
in jedem dieser Netzwerkelemente implementiert werden. Die Einrichtungen
können
auch zwischen den BS und der BSC verteilt werden.
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Bei Nicht-Realzeit-Verbindungen kann
das gleiche Prinzip von parallelen Verbindungen bzw. Parallelverbindungen
angewandt werden, das vorstehend bei der Beschreibung von Realzeit-Diensten
erläutert
wurde.
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Die MAC-Schicht verarbeitet auch
eine Zeitvorlauf- (TA: "Timing
Advance") Verwaltung.
Diese wird verwendet, um die Übertragungszeitsteuerung
eines Mobilgeräts
so auszurichten, dass die Zeitsteuerung nahezu mit den Schlitzgrenzen
der Basisstation übereinstimmt,
mit der die Mobilstation kommuniziert, wodurch Übertragungspfadverzögerungen
kompensiert werden. Der Zeitvorlauf wird von jeder MS verwaltet.
Schließlich
stellt die MAC eine Signalisierung bereit, um Übertragungsleistungspegel in
beide Richtungen zu steuern. Diese Steuerung wird für jeden
Funkträger
mit einer Option durchgeführt,
den Leistungspegel jedes TCH anzupassen.
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Die MS muss periodisch übertragen,
um dem BSS Informationen bereitzustellen, die zum Beibehalten des
TA nötig
sind. Hat die MS nichts zu übertragen,
kann eine spezielle Zeitvorlaufsuntersuchungs- (TAP: „Timing
Advance Probe")
Nachricht gesendet werden.
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Um eine dynamische Kanalzuordnung
im Namen der mehrere Träger
unterstützenden
MS zu verwalten, muss eine BS-MAC einen Eintrag bzw. eine Aufzeichnung
darüber
beibehalten, welche physikalischen Kanäle allen ihren Trägern zur Übertragung
und zum Empfang zu/von jeder MS zugewiesen sind. Dieser Eintrag kann
als eine Grundlage zum Kombinieren der (von Schicht 1 durchgeführten) Zeitabgleichmessungen
für alle MS-Träger verwendet
werden, um eine einzige Schätzung
einer Zeitkorrektur für
die MS zu bilden. Folglich überwacht
die BS-MAC (oder ein mit der BS-MAC in Zusammenhang stehender Prozess)
kontinuierlich die Zeitsteuerung einer MS-Ausrichtung basierend
auf von Schicht 1 berichteten Messungen.
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Falls nötig, überträgt die BS-MAC eine Zeitsteuerungsanpassungskorrektur-
(TAC: "Timing Adjustment
Correction") Nachricht,
die eine TA-Korrektur enthält,
die auf alle übertragenen
Bursts anzuwenden ist. Eine TAC-Nachricht kann über einen gemeinsamen Steuerkanal
wie etwa einen Vorwärtszugangskanal
FACH, der zum Ausstrahlen von MAC-Schicht-Nachrichten verwendet
wird, oder über
einen dedizierten Steuerkanal wie etwa den SDCCH (Stand-alone Dedicated
Control Channel) oder den FACCH (Fast Associated Control Channel) übertragen
werden.
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Die MS kann die Übertragung von TA-Untersuchungen
bzw. Proben stoppen, und dann verliert die MS den Zeitabgleich.
Eine derartige MS, die versucht, eine Übertragung zum BSS erneut zu
beginnen, muss eine TAP-Nachricht
in einem Zugangsburst auf dem S-RACH senden. Als Reaktion auf die
Probe überträgt das BSS
eine TAC-Nachricht.
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Für
eine langsame Leistungssteuerung kann die Leistungssteuerungs- (PC: „Power
Control") Nachricht
auf einem FACH, einem N-RACH oder jedem DCCH übertragen werden. Für eine optionale
schnelle Leistungssteuerung ist die Verwendung eines FACCH, eines
SDCCH per eines FACH für
die Übermittlung
von Leistungspegelberichten ungeeignet. Anstelle dessen wird ein öffentlicher
Leistungssteuerkanal PWCCH übernommen.
Der erfordert einen 1/64-Zeitschlitz pro Rahmen und gibt die unterschiedlichen
anzuwendenden Leistungseinstellungen an. Er hat den Vorteil, dass
er unidirektionale Träger
oder DTX betreibende Träger
unterstützen
kann, aber er hat den Nachteil, dass Mobilgeräte im Stande sein müssen, eine
Rundsendung bzw. Ausstrahlung für
jeden Rahmen zu überwachen.
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Werden adaptive Antennen verwendet,
muss die MS periodisch übertragen,
um dem BSS die Informationen bereitzustellen, die zum Schätzen des
Standorts der MS nötig
sind. Hat die MS nichts zu übertragen, kann
eine spezielle Untersuchung bzw. Probe (z. B. eine Timing Advance-Probe-Nachricht)
gesendet werden.
ABKÜRZUNGEN
DES ANMELDUNGSTEXTES
| ARQ: | automatische
Wiederholungsanforderung |
| BSS: | Basisstationssystem |
| CA: | Kapazitätszuweisung |
| CAA: | Kapazitätszuweisungsbestätigung |
| CC: | Kapazitätsänderung |
| CD: | Kapazitätsfreigabe |
| CR: | Kapazitätsanforderung |
| CRC: | zyklischer
Redundanzprüfcode |
| DNCCH: | Downlink-Steuerkanal |
| DNC: | Downlink-Steuerung |
| FACCH: | schneller
assoziierter Steuerkanal |
| FEC: | Vorwärtsfehlerkorrektur |
| FO: | Vorwärtsauftrag |
| FOCH: | Vorwärtsauftragskanal |
| FOS: | Vorwärtsauftragsplanung |
| GPRS: | General
Packet Radio System |
| GSM: | Global
System for Mobile Communications |
| L1: | Schicht
1 |
| L2: | Sicherungsschicht |
| L3: | Vermittlungsschicht |
| LLC: | logische
Streckensteuerung |
| MAC: | Medienzugriffssteuerung |
| MB: | mittlere
Bitrate bzw. Mittelbitrate |
| MS: | Mobilstation |
| NRT: | nahezu
Realzeit bzw. Nahe-Realzeit |
| PC: | Leistungssteuerung |
| PDU: | Protokolldateneinheit |
| PWCCH: | öffentlicher
Leistungssteuerkanal |
| QoS: | Dienstgüte |
| RID: | Reservierungsidentität |
| RLC: | Funkstreckensteuerung |
| RNL: | Funknetzwerkschicht |
| RT: | Realzeit |
| SDCCH: | alleinstehender
dedizierter Steuerkanal |
| SDU: | Dienstdateneinheit |
| TA: | Zeitvorlauf |
| TAC: | Zeitanpassungskorrektur |
| TAP: | Zeitvorlauf-Untersuchung
bzw. Probe |
| TCH: | Verkehrskanal |
| TDMA: | Zeitmultiplex |
| UNCCH: | NRT-Steuerkanal
für Uplink-Verkehr |