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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Neukonfigurieren
einer Zelle in einem Zellularmobilfunksystem, wobei jede Zelle eine
vorgeschriebene minimale Anzahl an zur Signalisierung verwendeten
dedizierten Steuerkanälen
(SDCCH) und eine Anzahl von Verkehrskanälen (TCH) hat, wobei ein Verkehrskanal
umgewandelt werden kann in einen dedizierten Steuerkanal und umgekehrt.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es
ist zuvor bekannt, in einem Zellularmobilfunksystem eine Zelle durch
temporäres
Verwenden eines leeren Verkehrskanals als Steuerkanal umzukonfigurieren.
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US 5 299 198 und
US 5 513 183 zeigen ein TDMA
System, in welchem die Anzahl an Steuerkanälen erhöht werden kann durch die Verwendung
der Verkehrskanäle
(s. z.B. die Zusammenfassung).
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WO
93/10600 offenbart ein Verfahren des temporären Verwendens eines Verkehrskanals
als einen Steuerkanal. Die Entscheidung hierzu wird basierend auf
einem Vergleich der Verkehrsdichte mit gegebenen Schwellwerten getroffen
(s. die Zusammenfassung und Seite 8, Zeile 17 bis Seite 9 Zeile
9 und Seite 15 Zeile 24 bis Seite 17 Zeile 8).
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DE 31 30 176 A1 offenbart
ein Verfahren in einem Zellular-TDMA-System
zum Umwandeln von Verkehrskanälen
in Steuerkanäle
in Abhängigkeit von
der Verkehrslast.
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Speziell,
in Abhängigkeit
von dem Verhältnis: Anzahl
der Zeitschlitze/Anzahl der Teilnehmer in einer Zelle.
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RESÜMEE DER
ERFINDUNG
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Die
zuvor bekannten Techniken, wie sie beispielsweise oben erwähnt worden
sind, zum Konfigurieren der erforderlichen Anzahl dedizierter Steuerkanäle, speziell
der Signalisierungskanäle
in jeder Zelle, basieren auf manueller Berechnung des erwarteten
Signalisierungsverkehrs basierend auf Verkehrsmodellen, derzeitiger
Verkehrssteuerung und Statistiken über Weiterreichungsvorgänge bzw.
Handovers und Stau bzw. Überlastungsraten.
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Die
Anzahl an Signalisierungskanälen
ist häufig überdimensioniert
um Überlastung
(Stau) zu vermeiden. Es gibt Arten, kurze Dauern solcher Überlastung
durch die Verwendung eines Verkehrskanals als Signalisierungskanal
zu umgehen. Dies impliziert jedoch die Verwendung eines ganzen Zeitschlitzes
statt die Verwendung nur eines Bruchteils eines Zeitschlitzes.
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Einige
Zellen führen
mehr Signalisierungsverkehr aus als andere. Zellen am Rand eines
Ortsbereichs (LA vom englischsprachigen Ausdruck Location Area)
brauchen mehr solcher Kanäle
als andere Zellen. Dies ist durch die Tatsache bedingt, dass wenn
ein Mobilendgerät
eine Grenze eines Ortsbereichs bzw. eine LA-Grenze überquert,
es aufgefordert wird, dem Netz seinen neuen Ort zu melden. Dies
wird unter Verwendung eines Signalisierungskanals ausgeführt und
verursacht demnach eine starke Belastung auf diesen Kanälen. Zellen
mit einem hohen Umfang an SMS-Verkehr
benötigen
auch mehr Signalisierungskanäle
als andere Zellen. Diese Faktoren müssen beim Dimensionieren der
Anzahl von Signalisierungskanälen
berücksichtigt
werden.
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Wenn
es einen Stau bzw. eine Überlastung auf
den Signalisierungskanälen
gibt, verwenden neue Rufe, die Signalisierungskanäle benötigen um eingerichtet
zu werden, einen Verkehrskanal, d.h., einen ganzen Zeitschlitz.
Die Überlastung
der Signalisierungskanäle
ist daher in hohem Maße
nicht wünschenswert.
Dies führt
dazu, dass ein Betreiber die Signalisierungskanäle überdimensionieren muss. Da jedoch
einer Zelle immer eine feste Anzahl von Kanälen (Verkehrs- und Signalisierungs-Kanäle) zugewiesen
ist, besteht die Gegenleistung in weniger als Verkehrskanäle zu benutzenden
Kanälen,
die zum Übertragen
der Nutzlast verfügbar
sind. Dies beeinträchtigt
ernsthaft die Einnahmen des Betreibers. Um das Problem mit einer Überlastung
dedizierter Steuerkanäle
auszuräumen,
insbesondere dem einzelnen dedizierten Steuerkanal SDCCH (Stand
Alone Dedicated Control Channel) im GSM System, wird die Verwendung
eines Verkehrskanals TCH für
die Signalisierungsprozedur zugelassen. Dies wird den kommenden
Ruf sicherstellen. Jedoch verwendet ein TCH einen gesamten Zeitschlitz
für seine
Konfiguration, während
ein SDCCH-Unterkanal nur 1/8 davon verwendet. Die Verwendung eines
TCH zur Signalisierung ist demnach nicht wünschenswert wenn nicht für kurze
Dauer als unvorhersehbare Verkehrsspitzenlast.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Probleme
durch automatisches und dynamisches Neukonfigurieren einer Zelle
in einem Zellularmobilfunksystem mit bedarfsweise mehr oder weniger
Signalisierungskanälen
auszuräumen.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Ausführen einer
automatischen Neukonfiguration auf einer Langzeitbasis, um die Schwankungen im
Signalisierungsverkehr zu berücksichtigen.
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Diese
und andere Ziele werden in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung erreicht, wie es aus den beiliegenden
Patentansprüchen
ersichtlich ist.
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Ein
Vorteil bei der vorliegenden Erfindung, verglichen mit Neukonfigurationen
des Standes der Technik, ist, dass eine Neukonfiguration entweder von
einem Verkehrskanal zu einem Signalisierungskanal oder umgekehrt
nur in dem Fall vorgenommen wird, dass gewisse Bedingungen erfüllt sind
und demnach die unnötige
Neukonfiguration einer Zelle vermieden werden kann.
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Ein
anderer Vorteil ist, dass unnötige
Neukonfigurationen, die durch das "Fast Loop"-Verfahren erstellt werden, das unten
erwähnt
wird, reduziert werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
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1 ein
vereinfachtes Diagramm einer Anzahl von Zellen in einem Zellularmobilfunksystem;
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2 einen
vergrößerten Teil
des Diagramms gemäß der 1 einschließlich Mobilstationen
und Basisstationen;
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3 ein
Ablaufdiagramm einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Ablaufdiagramm eines in dem Ablaufdiagramm der 3 enthaltenen
Blocks.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
im Allgemeinen Zellen in einem Zellularmobilfunksystem, wie es im
Stand der Technik bekannt ist. Jede Zelle hat eine gegebene Anzahl oder
einen Satz von Funkkanälen
einschließlich
der Verkehrskanäle
und der dedizierten Steuerkanäle. Eine
oder mehrere Zellen können
zusammengebracht werden zum Bilden eines sogenannten Ortsbereichs
bzw. LA (Location Area).
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Beim
Eintreten in einem solchen Ortsbereich muss das Mobilendgerät sich selbst
registrieren bzw. Anmelden. Dies erfordert die Benutzung eines dedizierten
Steuerkanals, z.B. im GSM System, des sogenannten alleinigen dedizierten
Steuerkanals bzw. SDCCH. Die vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf
den alleinigen dedizierten Steuerkanal SDCCH beschränkt, sondern
kann auch immer verwendet werden, wenn ein dedizierter Steuerkanal
umgewandelt werden muss aus einem Verkehrskanal und zurückverwandelt
werden muss in einen Verkehrskanal.
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2 zeigt
detaillierter die Zellen der 1 und auch
die Basisstationen B1-B4, die die vier Zellen C1, C2, C3 und C4
bedienen. Zellen C1 und C3 befinden sich entlang des Grenzbereichs
des Ortsbereichs L, der in 1 gezeigt
ist.
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Eine
Mobilstation M1 liegt außerhalb
des Ortsbereichs LA aber bewegt sich in Richtung der Zelle Z1 und
muss sich demnach während
des Eintretens in den neuen Ortsbereich selbst registrieren. Aus
diesem Zweck muss ein dedizierter Steuerkanal verfügbar sein.
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Eine
andere Mobilstation M2 ist im Ortsbereich LA registriert und bewegt
sich in der Zelle C4 nicht in der Nähe der Grenze des Ortsbereichs
LA.
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In
einem GSM System wird der alleinige dedizierte Steuerkanal SDCCH
durch die Mobilstation verwendet, wenn sie eine SMS-Nachricht ("Short Message Service"-Nachricht bzw. Kurznachricht) sendet
oder empfängt.
Ein Rufaufbau, der einen regulären
Sprach- oder Datenruf erzielen will, wird in den meisten Fällen ebenfalls
für eine
kurze Zeit einen dedizierten Steuerkanal als einen Signalisierungskanal
verwenden.
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Wenn
eine größere Anzahl
von Mobilstationen sich in Richtung der Grenze des Ortsbereichs
LA bewegen, ist es wichtig, dass eine ausreichende Anzahl solcher
Steuerkanäle
in den Grenzzellen verfügbar
sein kann, in 2 in den Zellen C1 und C3.
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Betreiber
müssen
jede Zelle mit der Anzahl von Signalisierungskanälen, die zu verwenden erwartet
werden können,
konfigurieren. Dies wird gewöhnlich
basierend auf Erfahrungen in Bezug auf die Verkehrssituation und
das Verhalten in der Zelle vorgenommen. Die vorliegende Erfindung
wird auf einer Langzeitbasis eine Zelle mit der optimalen Anzahl
an Signalisierungskanälen
dimensionieren.
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Die
vorliegende Erfindung wird primär
unter Bezugnahem auf ein GSM System beschrieben. Wie oben erwähnt, ist
der in einem solchen System verwendete dedizierte Signalisierungskanal
der SDCCH. Ein Zeitschlitz ist im Stande, 8 (oder 4) SDCCH-Unterkanäle aufzunehmen
und wird demnach als ein SDCCH/8-dedizierter Steuerkanal bezeichnet,
welcher demnach 8 Unterkanäle
enthält.
Ein Unterkanal (entsprechend einem Signalisierungskanal) wird hier
als ein SDCCH/Subkanal bezeichnet. Das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nur gültig
für Zeitschlitze,
die ein SDCCH/8 aufnehmen.
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Der
Erfindungsgedanke enthält
zwei Teile.
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Ein
Teil wird Erhöhungsbedingung
genannt und impliziert die Konfiguration eines Verkehrskanals als
einen Signalisierungskanal durch das dynamische Erhöhen der
Anzahl von Signalisierungskanälen.
In diesem Beispiel ist der Signalisierungskanal ein SDCCH/8.
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Der
andere Teil wird Verringerungsbedingung genannt und impliziert das
Rekonfigurieren eines SDCCH/8 zurück zu einem Verkehrskanal.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachstehend beschrieben.
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Vor
dem Beschreiben der Ablaufdiagramme gemäß 3 und 4 werden
Definitionen vorgenommen:
Basiskonfiguration = eine minimale
Anzahl an Signalisierungskanälen
(SDCCH/8), die in einer Zelle zu definieren sind.
SDCCHtot
= Gesamtzahl von zugeordneten SDCCH/Subkanälen;
SDCCHbasic = Gesamtzahl
von SDCCH-Subkanälen
der Basiskonfiguration in der Zelle.
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Die
Bedingung SDCCHtot > SDCCHbasic
ist nur möglich
bedingt durch die Tatsache, dass die sogenannte in der schwedischen
Patentanmeldung 9703743-6, veröffentlicht
als SE-519211 und WO-A-99/20069, "schnelle Schleife" (Fast Loop), in diesem Fall einen zusätzlichen
SDCCH/8 hinzufügen.
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Die
vorliegende Erfindung, die ein "Langsamschleifen"-Verfahren (Slow Loop Method) ist zum Rekonfigurieren
einer Zelle, ist dazu gedacht, auf die Dimensionierung der dedizierten
Steuerkanäle
auf einer Langzeitbasis zu achten. Sie basiert auf einer Grundkonfiguration.
Die Anzahl an Signalisierungskanälen
SDCCH/8 wird erhöht
oder vermindert abhängig
davon, wie die SDCCH-Subkanalbenutzung auf lange Sicht (z.B. über Tage)
ist. Es ist wichtig, zu Stoßzeiten
nach dieser Schleife zu sehen wenn die Basiskonfiguration geändert wird.
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Das
vorliegende Verfahren besteht aus zwei Teilen, einer Erhöhungs- und
einer Verringerungsbedingung zum automatischen Erhöhen/Verringern
der Anzahl an SDCCH/8 in der Basiskonfiguration.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Zuerst
wird untersucht, ob ein dynamisches Rekonfigurieren "Fast Loop" in der Zelle aktiv
ist, Block 1 in 3. Wenn dies der Fall ist "JA", wird untersucht,
ob die Gesamtzahl zugewiesener Kanäle SDCCH-Subkanäle größer ist
als die Anzahl der selben Kanäle
in der Basiskonfiguration für
mehr als x% der Zeit. x ist ein Parameter, der durch den Betreiber festzulegen
ist und gleich 10% sein könnte,
anzeigend, dass die Basiskonfiguration zu niedrig festgelegt ist.
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Wenn
dies der Fall ist (JA bei Block 3), wird ein zusätzlicher
Signalisierungskanal SDCCH/8 zu der Basiskonfiguration der Subkanäle hinzugefügt (d.h.,
8 neue Subkanäle
werden addiert), Block 5. Dies bedeutet, dass die erwähnte schnelle
Schleife nicht die SDCCH/8 entfernt, die zur Basiskonfiguration
hinzugefügt
worden sind, selbst wenn die Signalisierungsverkehrslast in der
Zelle reduziert wird. Das Ergebnis ist demnach, dass die Anzahl
an unnötigen Neukonfigurationen
ebenfalls reduziert wird.
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Wenn
andererseits ermittelt wird (Block 3), dass die Gesamtzahl
zugeordneter SDCCH-Subkanäle
geringer ist als die Anzahl der selben Kanäle in der Basiskonfiguration
für mehr
als x% der Zeit, NEIN, wird untersucht, ob die Anzahl an Subkanälen größer ist
als die Grundanzahl von SDCCH- Subkanälen minus
8 SDDCH-Subkanälen
für weniger
als y% der Zeit. Diese letztere Bedingung gibt an, dass die Basiskonfiguration
reduziert werden kann um ein SDCCH/8, um die Anzahl an Signalisierungskanälen in Bezug
auf die Signalisierungsverkehrslast in der Zelle zu optimieren.
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Ist
dies der Fall (JA bei Block 4), wird ein Signalisierungskanal
SDCCH/8 von der Basiskonfiguration des SDCCH-Subkanals entfernt.
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Wenn
ein dynamischer Rekonfigurierungsmechanismus, z.B. gemäß dem in
der oben erwähnten
schwedischen Patentanmeldung beschriebenen Schnellschleifenverfahren
verwendet wird (NEIN bei Block 1 in 3), wird
der Algorithmus gemäß 4 gestartet
aber nun basierend auf einem Übermaß an dedizierten
Steuerkanälen
SDCCH. Demgemäß (Block 7 in 4),
wird untersucht, ob es ein Übermaß von mehr
als x% der Zeit gibt, wobei "Zeit" wie oben definiert
ist.
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Ist
dies der Fall (JA bei Block 7), wird ein zusätzlicher
Signalisierungskanal SDCCH/8 hinzugefügt. Wenn nicht (NEIN bei Block 7),
wird eine Untersuchung wie die bei Block 8 ausgeführt und
die vorgenommenen Schritte (Block 8, wenn JA) sind jene der
Blöcke 4 und 6 in 3.
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Die
Basiskonfiguration wird demnach erhöht um einen SDCCH/8, wenn die
Kanalbenutzung angibt, dass die Basiskonfiguration einen Überhangpegel
von mehr als beispielsweise x = 2% der SDCCH-Subkanäle hat,
wenn die schnelle Schleife nicht verwendet worden ist (Block 1 NEIN
in 3; Blöcke 7, 9 in 4).
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Die
Basiskonfiguration wird verringert um einen SDCCH/8, wenn die Kanalbenutzung
angibt, dass die Basiskonfiguration einen Überangebotspegel von weniger
als z.B. y = 0,5% auf den SDCCH-Subkanälen verliehen hat, wenn ein
SDCCH/8 weggenommen würde
von der Basiskonfiguration (Block 1 NEIN in 3;
Blöcke 7, 8, 10 in 4).
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Die
dynamische Dimensionierung von SDCCH-Subkanälen verhindert einen Überhang
an SDCCH-Subkanälen.
Gleichzeitig verhindert es eine Überdimensionierung
der SDCCH-Subkanäle,
was impliziert, dass der Betreiber immer die optimale Anzahl an
Kanälen
unterschiedlicher Arten in jeder Zelle definiert hat.
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Durch
das Langsamschleifenverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die Anzahl an Neukonfigurationen reduziert, wenn ebenfalls
eine langsame Schleife verwendet wird.