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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Steuern eines
Funkübertragungsnetzes und
eine Funknetzsteuerung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine
Umschaltprozedur in einem Zellularsystem. Die Erfindung kann vorteilhafterweise
in Breitbandfunknetzen angewendet werden, welche ihren Benutzern
Festnetzdienste bieten.
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Im
Folgenden wird der Stand der Technik beschrieben, indem zuerst die
Funktionsweise eines gängigen
Zellularsystems der zweiten Generation und insbesondere die Umschaltung
oder der Wechsel von aktiven Basisstationen, die eine Mobilstation versorgen,
welche sich im Versorgungsgebiet des Zellularnetzes bewegt, veranschaulicht
werden. Dann werden die Charakteristiken von neuen Zellularsystemen
der dritten Generation und Probleme, die mit Umschaltlösungen des
Standes der Technik verbunden sind, offenbart.
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Ein
Endgerät
eines Zellularfunksystems versucht, eine Basisstation zu wählen, um
im Versorgungsgebiet der Basisstation oder der Zelle zu funktionieren.
Herkömmlicherweise
basierte die Wahl auf der Messung der Stärke des empfangenen Funksignals
im Endgerät
und der Basisstation. Zum Beispiel sendet im Globalen System für Mobile
Telekommunikation (GSM) jede Basisstation ein Signal auf einem so
genannten Rundfunksteuerkanal (BCCH für engl. broadcast control channel),
und die Endgeräte
messen die Stärken
der empfangenen BCCH-Signale und bestimmen auf deren Basis, welche
Zelle die vorteilhafteste ist, was die Qualität der Funkverbindung betrifft.
Basisstationen senden an die Endgeräte auch Informationen über die
BCCH-Frequenzen, die in den benachbarten Zellen verwendet werden,
derart dass die Endgeräte
wissen, welche Frequenzen sie abhören müssen, um die BCCH-Übertragungen der
benachbarten Zellen zu finden.
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1 stellt
ein Zellularsystem der zweiten Generation dar, welches eine Mobilvermittlungseinrichtung
(MSC für
engl. mobile switching centre), die zum Kernnetz (CN für engl.
core network) des Zellularsystems gehört, sowie Basisstationssteuerungen (BSC
für engl.
base station controllers) und Basisstation (BS), die zum Funkzugangsnetz
(RAN für
engl. radio access network) gehören,
mit welchem Mobilstationen (MS) über
eine Funkschnittstelle verbunden sind, umfasst. 2 stellt
die Versorgungsgebiete C21 bis C29 der Basisstationen BS21 bis BS29
eines Zellularsystems der zweiten Generation dar.
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In
Zellularsystemen der zweiten Generation, wie beispielsweise dem
GSM, erfolgt die Kommunikation zwischen den Basisstationen BS und
dem Kernnetz CN über
die Basisstationssteuerungen BSC. Für gewöhnlich steuert eine Basisstationssteuerung
eine große
Anzahl von Basisstationen, derart dass, wenn sich ein Endgerät vom Gebiet
einer Zelle in das Gebiet einer anderen Zelle bewegt, sowohl die Basisstationen
der alten als auch der neuen Zelle mit derselben Basisstationssteuerung
verbunden sind. Demnach kann eine Umschaltung in der Basisstationssteuerung
ausgeführt
werden. Also finden zum Beispiel im herkömmlichen GSM-System ziemlich wenige
Umschaltungen zwischen einer Basisstation einer ersten Basisstationssteuerung
und einer Basisstation einer zweiten Basisstationssteuerung statt.
In solch einem Fall muss die Vermittlungseinrichtung die Verbindung
mit der ersten Basisstationssteuerung trennen und eine neue Verbindung
mit der neuen Basisstationssteuerung herstellen. Solch ein Ereignis
bringt einen Signalisierungsaufwand zwischen den Basisstationssteuerungen
und der Vermittlungseinrichtung mit sich und, da die Entfernungen
zwischen den Basisstationssteuerungen und der Vermittlungseinrichtung
groß sein
können,
können
während
der Umschaltung Störungen
in der Verbindung auftreten.
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Die
Umschaltungsanordnung des Standes der Technik ist für die so
genannten digitalen Zellularfunksysteme der zweiten Generation,
wie beispielsweise GSM und seine Erweiterung DCS1800 (digitales
Kommunikationssystem bei 1.800 MHz), IS-54 (Interimstandard 54)
und PDC (für
engl. Personal Digital Cellular), geeignet. Es wurde jedoch darauf
hingewiesen, dass sich bei zukünftigen.
Zellularsystemen der dritten Generation die Dienstleistungsniveaus,
welche den Endgeräten
durch die Zellen angeboten werden, von einer Zelle zu einer anderen
erheblich unterscheiden können.
Vorschläge
für Systeme
der dritten Generation umfassen das Universelle Mobilfunk-Telekommunikationssystem
(UMTS) und das Zukünftige Öffentliche
Mobilfunk-Telekommunikationssystem/die Internationale Mobilfunk-Telekommunikation
bei 2.000 MHz (FPLMTS/IMT-2000 für engl.
Future Public Land Mobile Telecommunications System/International
Mobile Telecommunications at 2000 MHz). In diesen Plänen werden
Zellen gemäß ihrer
Größe und ihrer
Charakteristiken in Piko-, Nano-, Mikro- und Makrozellen klassifiziert,
und ein Beispiel für
das Dienstleistungsniveau ist die Bitrate. Die Bitrate ist in den
Pikozellen am höchsten
und in den Makrozellen am niedrigsten. Die Zellen können einander
teilweise oder ganz überlappen,
und es kann verschiedene Endgeräte
geben, derart dass nicht unbedingt alle Endgeräte imstande sind, alle Dienstleistungsniveaus
zu nutzen, die durch die Zellen angeboten werden.
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3 stellt
eine Version eines zukünftigen Zellularfunksystems
dar, welches im Vergleich zum bekannten GSM zwar nicht ganz neu
ist, aber sowohl bekannte Elemente als auch vollkommen neue Elemente
aufweist. In aktuellen Zellularfunksystemen umfasst der Engpass,
der verhindert, dass den Endgeräten
fortschrittlichere Dienstleistungen angeboten werden, das Funkzugangsnetz
RAN, welches die Basisstationen und die Basisstationssteuerungen
umfasst. Das Kernnetz eines Zellularfunksystems umfasst Mobildienstevermittlungseinrichtungen
(MSC), andere Netzelemente (im GSM z.B. SGSN und GGSN, d.h. GPRS-Diensteknoten und
GPRS-Übergangsknoten,
wobei GPRS für
General Packet Radio Service oder allgemeiner paketvermittelter
Funkdienst steht) und die verbundenen Übertragungssysteme. Zum Beispiel
kann gemäß den GSM+
Spezifikationen, die aus dem GSM entwickelt wurden, das Kernnetz
auch neue Dienstleistungen bereitstellen.
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In 3 umfasst
das Kernnetz eines Zellularfunksystems 30 ein GSM+ Kernnetz 31,
welches drei parallele Funkzugangsnetze aufweist, die damit verbunden
sind. Von diesen sind die Netze 32 und 33 UMTS-Funkzugangsnetze,
und das Netz 34 ist ein GSM+ Funkzugangsnetz. Das obere
UMTS-Funkzugangsnetz 32 ist z.B. ein kommerzielles Funkzugangsnetz,
dessen Besitzer ein Telekommunikationsbetreiber ist, der Mobildienste
anbietet und alle Teilnehmer des Telekommunikationsbetreibers gleichermaßen versorgt.
Das untere UMTS-Funkzugangsnetz 33 ist z.B. ein privates,
das z.B. einem Unternehmen gehört,
in dessen Geschäftsräumen das Funkzugangsnetz
in Betrieb ist. Normalerweise sind die Zellen des privaten Funkzugangsnetzes 33 Nano- und/oder Pikozellen,
in welchen nur Endgeräte der Angestellten
des Unternehmens funktionieren können.
Alle drei Funkzugangsnetze können
Zellen verschiedener Größen aufweisen,
welche verschiedene Arten von Dienstleistungen anbieten. Außerdem können sich
die Zellen aller drei Funkzugangsnetze 32, 33 und 34 ganz
oder teilweise überlappen. Die
Bitrate, die zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet wird, hängt unter
anderem von den Funkstreckenbedingungen, den Charakteristiken der
verwendeten Dienstleistungen, der regionalen Gesamtkapazität des Zellularsystems
und dem Kapazitätsbedarf anderer
Benutzer ab. Die neuen Arten von Funkzugangsnetzen, die zuvor erwähnt wurden,
werden generische Funkzugangsnetze (GRAN für engl. generic radio access
networks) genannt. Solch ein Netz kann mit verschiedenen Arten von
festen Kernnetzen CN und insbesondere mit dem GPRS-Netz des GSM-Systems
zusammenarbeiten. Das generische Funkzugangsnetz (GRAN) kann als
ein Satz von Basisstationen (BS) und Funknetzsteuerungen (RNC für engl.
radio network controllers) definiert werden, welche unter Verwendung
von Signalisierungsnachrichten zum Kommunizieren miteinander imstande sind.
Im Folgenden wird das generische Funkzugangsnetz kurz Funknetz GRAN
genannt.
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Das
Endgerät 35,
das in 3 dargestellt ist, ist vorzugsweise ein so genanntes
Dual-Mode-Endgerät,
das je nachdem, welche Art von Dienstleistungen am jeweiligen Aufenthaltsort
verfügbar
ist und welche Kommunikationsbedürfnisse
der Benutzer hat, entweder als ein GSM-Endgerät der zweiten Generation oder
als ein UMTS-Engerät
der dritten Generation dienen kann. Es kann auch ein Multimodus-Endgerät sein,
das gemäß den Bedürfnissen und
den verfügbaren
Dienstleistungen als Endgerät von
verschiedenen Kommunikationssystemen dienen kann. Funkzugangsnetze
und Dienstleistungen, die für
den Benutzer verfügbar
sind, werden in einem Teilnehmerkennungsmodul 36 (SIM für engl.
subscriber identity module), das mit dem Endgerät verbunden ist, spezifiziert.
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4 stellt
das Kernnetz CN eines Zellularsystems der dritten Generation genauer
dar, das eine Vermittlungseinrichtung MSC und ein Funknetz GRAN,
das mit dem Kernnetz verbunden ist, umfasst. Das Funknetz GRAN umfasst
Funknetzsteuerungen RNC und Basisstationen BS, die damit verbunden
sind. Eine bestimmte Funknetzsteuerung RNC und die Basisstationen,
die damit verbunden sind, sind imstande, Breitbanddienste anzubieten, während eine
zweite Funknetzsteuerung und Basisstationen, die damit verbunden
sind, möglicherweise zwar
nur imstande sind, herkömmliche
Schmalbanddienstleistungen anzubieten, aber möglicherweise ein größeres Gebiet
erfassen.
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5 stellt
Versorgungsgebiete 51a bis 56a von Basisstationen 51 bis 56 in
einem Zellularsystem der dritten Generation dar. Wie aus 5 ersichtlich ist,
kann eine Mobilstation, welche sich nur eine kurze Entfernung bewegt,
unter vielen Basisstationen für
die Funkverbindung wählen.
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Neue
Zellularsysteme können
eine so genannte Makrodiversity-Verknüpfungstechnik einsetzen, die
mit CDMA-Systemen verbunden ist. Dies bedeutet, dass auf der Abwärtsfunkstrecke
ein Endgerät
Benutzerdaten von mindestens zwei Basisstationen empfängt und
dementsprechend die Benutzerdaten, die durch das Endgerät gesendet
werden, durch mindestens zwei Basisstationen empfangen werden. Demnach
gibt es statt einer aktiven Basisstation zwei oder mehr aktive Basisstationen
oder einen so genannten aktiven Satz. Bei Verwenden der Makrodiversity-Verknüpfung ist
es möglich,
eine bessere Qualität
der Datenübertragungen
zu erreichen, da ein momentaner Totalschwund und Störungen, die
auf einem bestimmten Übertragungsweg
auftreten, mithilfe von Daten, die über einen zweiten Übertragungsweg
gesendet werden, kompensiert werden können.
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Zum
Auswählen
eines aktiven Satzes bestimmt eine aktive Funknetzsteuerung zum
Beispiel auf der Basis des geografischen Aufenthaltsorts einen Kandidatensatz
von Basisstationen, welcher ein Satz der Basisstationen ist, die
z.B. unter Verwendung eines Pilotsignals zum Messen von allgemeinen
Signalstärkeinformationen
verwendet werden. Im Folgenden wird dieser Kandidatensatz von Basisstationen
kurz Kandidatensatz (CS für
engl. candidate set) genannt. In einigen Systemen, wie beispielsweise
IS-41, werden getrennte Kandidatenbasisstationen verwendet.
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Das
Dokument WO 95/04423 offenbart ein Verfahren zum Ausführen einer
Umschaltung zwischen Basisstationen. Zum Auswählen einer neuen aktiven Basisstation
wird eine Basisstationskandidatenliste zusammengestellt. Das Dokument
offenbart jedoch keine Lösungen
für Umschaltsituationen
in einem Zellularsystem der dritten Generation, in welchem die aktive
Funknetzsteuerung gewechselt werden sollte und in welcher mehrere
Basisstationen gleichzeitig aktiv sind.
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Betrachten
wir die Anwendung einer Anordnung des Standes der Technik auf ein
vorgeschlagenes digitales Zellularsystem der dritten Generation. In
Systemen der dritten Generation sind Basisstationsumschaltungen
und Funknetzsteuerungsumschaltungen häufiger als in Systemen der
zweiten Generation. Einer der Gründe
dafür ist,
dass die Zellgrößen außergewöhnlich klein
sein können
und eine Notwendigkeit eintreten kann, die Dienstleistungsart während eines
Anrufs z.B. von Schmalband auf Breitband wechseln zu müssen.
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Gemäß dem Stand
der Technik würde
eine Umschaltung zwischen Funknetzsteuerungen derart durchgeführt werden,
dass die Benutzerdatenverbindung zwischen der Vermittlungseinrichtung
und der so genannten alten aktiven Funknetzsteuerung/Basisstation
getrennt und eine neue Verbindung zwischen der Vermittlungseinrichtung
und der so genannten neuen aktiven Funknetzsteuerung/Basisstation
hergestellt wird. Demnach müsste
die Vermittlungseinrichtung viele Verbindungen trennen/aufbauen,
was einen großen
Signalisierungsaufwand zwischen der Vermittlungseinrichtung und
der Funknetzsteuerung mit sich bringt. Außerdem gibt es sehr viele klein
bemessene Zellen im Gebiet einer Vermittlungseinrichtung, und in
Breitbandanwendungen ist die Menge von Benutzerdaten, die übertragen
werden, groß.
Dies stellt sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Kapazität und Geschwindigkeit
an die Hardware der Vermittlungseinrichtung, welche in großen Systemen
unter Verwendung der aktuellen Technologie nicht zu annehmbaren
Kosten erfüllt
werden können.
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Zweitens
weisen bekannte Systeme ein Problem bei der Übertragung der Signalisierung
und Daten vom Kernnetz CN und der Signalisierung der Funknetzsteuerung
an ein Endgerät,
das sich im Gebiet des Funknetzes bewegt, auf. Die CN-Signalisierung
und -Daten sind speziell für
das Endgerät
gedacht und werden über
Funknetzsteuerungen weitergeleitet. Die Funknetzsignalisierung kann
entweder für
das Endgerät
oder für
das Funknetz selbst bestimmt sein, damit es eine optimale Verwendung
der Funkbetriebsmittel im Netzgebiet organisieren kann. Das Problem
wird durch das sich bewegende Endgerät und seinen Einfluss auf den
Fluss von Daten im Gebiet des Funknetzes verursacht.
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Bei
Verwenden der Makrodiversity-Verknüpfung weist der Stand der Technik
ferner das Problem auf, dass nach einer Umschaltung zwischen Funknetzsteuerungen
die neue Funknetzsteuerung keine Kenntnis von den Basisstationen
hat, die für
die Makrodiversity-Verknüpfung
geeignet sind, derart dass keine Makrodiversity-Verknüpfung verwendet
werden kann, bevor die neue Funknetzsteuerung nicht ihren eigenen
Kandidatensatz aufgestellt hat. Daher muss die Übertragungsleistung erhöht werden,
und es kann vorübergehend
nur ein Übertragungsweg zwischen
dem System und dem Endgerät
verwendet werden. Dies verschlechtert die Qualität von Kommunikationen und verursacht
Stabilitätsprobleme,
welche durch ständige
Justierungen korrigiert werden müssen.
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Umschaltungen
(HO für
engl. handover) zwischen aktiven Basisstationen, welche ein Endgerät versorgen,
können
folgendermaßen
klassifiziert werden:
- 1. Umschaltung zwischen
Basisstationen (Basisstationssektoren) (Intra-RNC-HO).
- 2. Umschaltung zwischen Funknetzsteuerungen innerhalb eines
generischen Funknetzes (Inter-RNC-HO).
- 3. Umschaltung zwischen generischen Funknetzen (Inter-GRAN-HO).
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Die
vorliegende Erfindung betrifft in erster Linie Umschaltungen zwischen
Funknetzsteuerungen innerhalb eines generischen Funknetzes (Punkt
2 von oben).
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Eine
Idee der Erfindung ist, dass bei der Vorbereitung für eine Umschaltung
in einer benachbarten Funknetzsteuerung eine Liste jener Basisstationen
zusammengestellt wird, welche den Kandidatensatz bilden würden, sollte
die benachbarte Funknetzsteuerung zur aktiven Funknetzsteuerung
gemacht werden. Demnach wird der aktive Satz AS in Verbindung mit
der Umschaltung zum neuen aktiven Satz AS'. Die Liste wird hierin Kandidatensatz
von externen Basisstationen genannt. Beim Zusammenstellen von externen
Kandidatensätzen
ist es vorteilhaft, eine Randbasisstationsliste (BBSL für engl.
boundary base station list) zu verwenden, welche dabei helfen kann,
zu bestimmen, ob eine Umschaltung wahrscheinlich ist. Außerdem kann
eine so genannte hochgradige Überwachung
für einen
Satz von externen Basisstationen verwendet werden.
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Die
Verwendung eines Kandidatensatzes von externen Basisstationen bringt
z.B. die folgenden Vorteile. Erstens ist die Änderung der Übertragungsleistung,
die mit der Umschaltung verbunden ist, an der Schnittstelle nicht
groß,
sondern die Verwendung von Leistung ist „gleichmäßig". Dies führt zu einem geringen Gesamtleistungsverbrauch
im Schnittstellenbereich und einem niedrigen interferenzinduzierten
Rauschpegel. Außerdem
erreicht die Lösung
einen konstanten Zustand, was das Netz betrifft, derart dass Umschaltungen
keine Abweichungen vom Normalbetrieb und somit kein Stabilitätsproblem
verursachen.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
wird durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gekennzeichnet.
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Das
Kommunikationssystem gemäß der Erfindung
wird durch die Merkmale von Patentanspruch 10 gekennzeichnet.
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Eine
Kommunikationssystemfunknetzsteuerung gemäß der Erfindung wird durch
die Merkmale von Patentanspruch 12 gekennzeichnet.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
werden in den Unteransprüchen
offenbart.
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„Aktive" Basisstation bezieht
sich hierin auf eine Basisstation, welche eine Benutzerdatenverbindung
mit einem Endgerät
aufweist. „Aktive" Funknetzsteuerung
bezieht sich hierin auf eine Funknetzsteuerung, mit welcher die
aktive Basisstation in direkter Verbindung steht, derart dass Benutzerdaten an
die aktive Basisstation übertragen
werden können.
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„Alte" Basisstation und
Funknetzsteuerung bezieht sich auf eine Basisstation oder Funknetzsteuerung,
die vor der Umschaltung aktiv war, und „neue" Basisstation oder Funknetzsteuerung
bezieht sich auf eine Basisstation oder Funknetzsteuerung, die nach
der Umschaltung aktiv ist. Es ist auch möglich, dass mehrere Funknetzsteuerungen
gleichzeitig aktiv sind.
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„Umschaltung" bezieht sich hierin
auf eine Umschaltung zwischen Basisstationen, Funknetzsteuerungen
oder Funknetzen. Nach der Umschaltung ist es möglich, dass auch die alte Basisstation/Funknetzsteuerung
aktiv bleibt.
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„Benutzerdaten" bezieht sich hierin
auf Informationen, welche für
gewöhnlich
auf einem so genannten Verkehrskanal zwischen zwei Zellularsystembenutzern
oder -endgeräten
oder zwischen einem Zellularsystembenutzer oder -endgerät und einem
anderen Endgerät über ein
Kernnetz übertragen werden.
Es kann sich dabei z.B. um codierte Sprachdaten, Bildübertragungsdaten
oder Bild- oder
Textdateien handeln. „Signalisierung" bezieht sich auf
Kommunikationen, die mit der Verwaltung der internen Funktionen
des Kommunikationssystems verbunden sind.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen,
die als Beispiel dargestellt werden, und auf die beiliegenden Zeichnungen
ausführlicher
beschrieben, wobei:
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1 ein
Zellularsystem der zweiten Generation gemäß dem Stand der Technik darstellt,
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2 die
Versorgungsgebiete von Basisstationen eines Zellularsystems der
zweiten Generation gemäß dem Stand
der Technik darstellt,
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3 ein
Zellularsystem der dritten Generation darstellt,
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4 das
Kernnetz CN eines Zellularsystems der dritten Generation gemäß dem Stand
der Technik und das Funknetz GRAN in Verbindung damit darstellt,
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5 die
Versorgungsgebiete von Basisstationen eines Zellularnetzes gemäß dem Stand
der Technik darstellt,
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6 ein
Flussdiagramm des Hauptschrittes eines Verfahrens zur Durchführung einer
Umschaltung zwischen Basisstationen, Funknetzsteuerungen und Funknetzen
darstellt,
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7 ein
Zellularsystem und einige Varianten zum Aufbau von Kommunikationen
zwischen Funknetzsteuerungen darstellt,
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8 eine
Veranschaulichung zum Aufbau von Kommunikationen zwischen Funknetzsteuerungen
von verschiedenen Funknetzen mithilfe des aktiven Protokolls des
Kernnetzes darstellt,
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9 eine
Technik zum Durchführen
der Leitweglenkung zwischen Funknetzsteuerungen mithilfe der Verkettung
darstellt,
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10 eine
Technik zum optimalen Durchführen
der Leitweglenkung zwischen Funknetzsteuerungen darstellt,
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11 ein
Signalisierungsflussdiagramm einer Rückwärtsumschaltung in einem Zellularsystem darstellt,
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12 ein
Signalisierungsflussdiagramm einer Vorwärtsumschaltung in einem Zellularsystem darstellt,
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13 Funktionen
von Funknetzsteuerungen vor einer Umschaltung in einem Zellularsystem darstellt,
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14 Funktionen
von Funknetzsteuerungen nach einer Umschaltung in einem Zellularsystem darstellt,
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15 ein
Signalisierungsdiagramm einer Prozedur gemäß der Erfindung zum Hinzufügen einer
neuen benachbarten Basisstation zum aktiven Satz während der
Vorbereitung für
eine Umschaltung darstellt,
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16 ein
Signalisierungsdiagramm einer Prozedur gemäß der Erfindung zum Entfernen
einer benachbarten Basisstation vom aktiven Satz während der
Vorbereitung für
eine Umschaltung darstellt, und
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17 ein
Signalisierungsflussdiagramm der Ausführung einer Umschaltung in
einem Zellularsystem gemäß der Erfindung
darstellt.
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1 bis 5 wurden
zuvor in Verbindung mit der Beschreibung des Standes der Technik
erörtert.
Im Folgenden wird ein Verfahren gemäß der Erfindung unter Bezugnahme
auf 6 kurz beschrieben. Dann werden unter Bezugnahme
auf 7 ein Zellularsystem und Varianten zum Übertragen
von Signalisierung und Benutzerdaten zwischen zwei Funknetzsteuerungen
beschrieben. Danach wird unter Bezugnahme auf 8 eine
Umschaltung zwischen einer Funknetzsteuerung in einem ersten Funknetz
und einer Funknetzsteuerung in einem zweiten Funknetz offenbart.
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Als
Nächstes
werden unter Bezugnahme auf 9 und 10 eine
verkettete und eine optimierte Ausführungsform zum Aufbau einer
Leitweglenkung zwischen Funknetzsteuerungen offenbart. Dann werden
unter Bezugnahme auf 11 uns 12 zwei Veranschaulichungen
zur Realisierung einer optimierten Leitweglenkung beschrieben. Danach
werden zwei Veranschaulichungen zur Realisierung einer Makrodiversity-Verknüpfung in
einem Funknetz offenbart.
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Als
Nächstes
werden unter Bezugnahme auf 13 und 14 Funktionen
von Funknetzsteuerungen in Verbindung mit einer Umschaltung beschrieben.
Schließlich
werden unter Bezugnahme auf 13 bis 17 die
Schritte beschrieben, die mit einer Umschaltung in einem Funknetz
verbunden sind, das eine Makrodiversity-Verknüpfung und einen externen Kandidatensatz
einsetzt.
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Der
Beschreibung folgt eine Liste der Abkürzungen, die in den Figuren
und in der Beschreibung verwendet werden.
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6 stellt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens für eine Umschaltung dar, welche
die aktive Basisstation, die aktive Funknetzsteuerung und das aktive
Netz einbezieht. Zuerst erfolgt eine statische Konfiguration 600 des
Systems, welche die folgenden Schritte umfasst. Bei Schritt 601 werden
die Verbindungen zwischen einer Vermittlungseinrichtung MSC und
den Funknetzsteuerungen erfasst, und bei Schritt 602 wird
eine GRAN-weite Leitwegtabelle für die
Funknetzsteuerungen erzeugt. Dann werden bei Schritt 603 die
Festverbindungen im Funknetz GRAN hergestellt.
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Dann
erfolgt eine dynamische Konfiguration 610 des Funknetzes,
welche die Verbindungsaufbauschritte und Verbindungsschritte umfasst,
wie folgt. Zuerst wird eine Ankersteuerung spezifiziert, Schritt 611,
woraufhin eine feste funknetzspezifische Verbindung zwischen einer
Funknetzsteuerung RNC[i] und Basisstationen BS[a(i) ... k(i)] hergestellt
wird, Schritt 612. Dann werden Funkverbindungen zwischen Funknetzsteuerungen
RNC[i] und einer Mobilstation MS[α]
aufgebaut, und es werden Funkverbindungen zwischen Basisstationen
BS[a(i) ... c(i)] und der Mobilstationen MS[α] aufgebaut, Schritt 614.
Danach werden bei Schritt 615 mögliche Umschaltungen innerhalb
der Funknetzsteuerung durchgeführt.
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Wenn
die Mobilstation ein starkes Signal von einer Basisstation einer
externen Funknetzsteuerung empfängt,
Schritt 620, wird eine neue RNC-zu-RNC-Verbindung hinzugefügt, Schritt 621. Danach
wird eine funknetzsteuerungsspezifische feste Verbindung zwischen
der Funknetzsteuerung RNC[j] und Basisstationen BS[a(j) ... f(j)]
aufgebaut, Schritt 624. Als Nächstes werden Funkverbindungen zwischen
der Funknetzsteuerung RNC[j] und der Mobilstation MS[α] aufgebaut,
und es werden Funkverbindungen zwischen Basisstationen BS[a(j) ...
d(j)] und der Mobilstation MS[α]
hergestellt, Schritt 625. Bei Schritt 626 wird
eine Umschaltung zwischen den Funknetzsteuerungen RNC[i] und RNC[j]
ausgeführt.
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Beide
Funknetzsteuerungen können
aktiv sein, so lange es vorteilhaft ist, Basisstationen von beiden
Funknetzsteuerungen zu verwenden. Wenn alle Signalverbindungen zwischen
der Mobilstation und Basisstationen einer Funknetzsteuerung beendet
sind, kann die Funknetzsteuerung aus der Kette entfernt werden.
Eine Funknetzsteuerung kann auch zwangsweise aus der Kette entfernt
werden, wenn Basisstationen einer anderen Funknetzsteuerung bessere
Signalverbindungen anbieten. In 6 wird die
Funkverbindung zwischen der Funknetzsteuerung RNC[i] und der Mobilstation
bei Schritt 627 getrennt, und die funknetzsteuerungsspezifische
feste Verbindung zwischen der Funknetzsteuerung RNC[i] und den Basisstationen
BS[a(i) ... c(i)] wird ebenfalls getrennt.
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6 stellt
auch eine Umschaltung (Inter-GRAN-HO) zwischen Funknetzsteuerungen
dar, welche zwei verschiedenen Funknetzen GRAN A und GRAN B angehören. Im
Falle solch einer Umschaltung wird die dynamische Konfiguration
im neuen Funknetz wiederholt, und es werden im neuen Funknetz dieselben
Prozeduren wie im alten Funknetz durchgeführt, Schritt 631 und 632.
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7 stellt
das Kernnetz CN eines Zellularsystems genauer dar, das eine Vermittlungseinrichtung
MSC und ein Funknetz GRAN, das mit dem Kernnetz CN verbunden ist,
umfasst. Das Funknetz GRAN umfasst Funknetzsteuerungen aRNC und bRNC,
sowie Basisstationen BS1 bis BS4, die damit verbunden sind. Ein
Endgerät
TE ist über
die Basisstationen über
Funk mit dem System verbunden. Es ist zu beachten, dass 7 nur
einen Teil der üblichen
Anzahl von Funknetzsteuerungen und Basisstationen in einem Funknetz
darstellt.
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7 veranschaulicht
einige Varianten einer Umschaltung. Beim Aufbau einer Verbindung
wird eine Funknetzsteuerung zu einer Ankersteuerung gemacht, welche
in dem Fall, der durch 7 veranschaulicht wird, in Anfangsphase
der Verbindung auch als aktive Funknetzsteuerung dient. Die Ankersteuerung
ist hier als aRNC gekennzeichnet. Die Figur stellt eine Situation
dar, in welcher eine Funknetzsteuerung bRNC während der Verbindung zur aktiven
Steuerung gemacht wird.
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Die
Inter-RNC-Umschaltsignalisierungsnachrichten werden wie andere Funkbetriebsmittelverwaltungsnachrichten
innerhalb des Funkzugangsnetzes, ebenso wie die Benutzerdaten über das Kernnetz
CN verkapselt übertragen.
Demnach dient das Kernnetz CN nur als ein Nachrichtenverteiler und eine
Nachrichtenverbindung zwischen zwei Funknetzsteuerungen, welche
als Tunnelstellen fungieren. Die Funknetzsteuerungen wissen, wie
diese Nachrichten zu erzeugen und zu decodieren sind, und wie die
darin angeforderten Funktionen zu realisieren sind. Ein Vorteil
davon ist, dass keine getrennten physikalischen Übertragungswege zwischen den Funknetzsteuerungen
benötigt
werden.
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In
einer zweiten Variante besteht eine physikalische Verbindung zwischen
zwei Funknetzsteuerungen, wie beispielsweise ein Kabel oder eine
Funknetzverbindung. Demnach kann die Umschaltsignalisierung ohne
Beteiligung des Kernnetzes CN direkt von einer Funknetzsteuerung
zur anderen übertragen
werden. Vom Stand der Technik ist eine Signalisierung zwischen Funknetzsteuerungen
auf den Protokollschichten L1–L2
bekannt, welche bei der eigentlichen Umschaltsignalisierung jedoch
nicht mitwirkt.
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Eine
dritte Variante betrifft eine Situation, in welcher keine ständige Verbindung
zwischen zwei Funknetzsteuerungen besteht. Demnach ist eine Lösung anwendbar,
bei welcher eine Basisstation mit zwei Netzsteuerungen verbunden
ist. Somit kann die Basisstation aktiv wählen, an welche der beiden Funknetzsteuerungen
sie Steuernachrichten sendet. Demnach kann eine Basisstation auch
als ein Vermittler zwischen Funknetzsteuerungen dienen, derart dass
sich Nachrichten von einer Funknetzsteuerung über die Basisstation in beiden
Richtungen transparent zu einer anderen bewegen. In diesem Fall
werden Identifikationscodes verwendet, um zwischen den Nachrichten
und dem eigentlichen Verkehr zwischen der Basisstation und der Funknetzsteuerung zu
unterscheiden.
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8 stellt
eine Situation dar, in welcher eine Umschaltung zwischen Funknetzsteuerungen von
verschiedenen Funknetzen benötigt
wird. Demnach bleibt die Ankerfunktion nicht im alten Funknetz, sondern
eine Funknetzsteuerung des neuen Funknetzes wird zur Ankersteuerung
gemacht. Bei solch einer Umschaltung kann die Signalisierung zwischen zwei
Funknetzen GRAN unter Verwendung eines aktiv teilnehmenden Protokolls,
wie beispielsweise des MAPs des GSM-Systems, durchgeführt werden.
Der MAP kommuniziert dann getrennt mit den Ankerfunknetzsteuerungen
beider GRANs und verarbeit die Signalisierungsumschaltnachrichten,
die mit der Umschaltung verbunden sind, wie andere Nachrichten zwischen
dem Kernnetz CN und dem Funknetz GRAN.
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Betrachten
wir nun eine Situation, in welcher sich ein Endgerät im Versorgungsgebiet
eines Funknetzes GRAN bewegt. Die Funknetzankerfunktion bleibt dann
in der Funknetzsteuerung, welche für die Verbindung spezifiziert
wurde, was bedeutet, dass alle Nachrichten vom Kernnetz zum Endgerät zuerst zur
Ankerfunknetzsteuerung gebracht werden, welche sie über andere
Funknetzsteuerungen an die Zielfunknetzsteuerung weiterleitet, die
sie über
eine Basisstation dem Endgerät
zustellt.
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Die
Verwendung der Ankerfunktion erfordert, dass die Anker-RNC weiß, wie Nachrichten
an andere Funknetzsteuerungen des Funknetzes GRAN zu übertragen
sind. Dies kann unter Verwendung eines GRAN-weiten Adressmechanismus
realisiert werden, derart dass die Anker-RNC die Leitweglenkung zu
anderen Funknetzsteuerungen kennt, in welchem Fall eine so genannte
feste Leitwegtabelle verwendet wird. Alternativerweise wird die
Funknetzsteuerung nur mit einer anderen Funknetzsteuerung verbunden,
derart dass Nachrichten stets vorwärts gesendet werden, bis eine
Funknetzsteuerung aus der Adresse, die der Nachricht angehängt ist,
erkennt, dass die Nachricht an sie adressiert ist.
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Bei
Verwenden solch einer Anordnung muss berücksichtigt werden, dass die
Anker-RNC jede der Funknetzsteuerungen des Funknetzes sein kann.
In einem kleinen Funknetz ist es möglich, eine Ausführungsform
des Verfahrens zu realisieren, das nur eine Anker-RNC einsetzt,
welche allen Endgeräten gemeinsam
ist, derart dass keine verbindungsspezifische Anker-RNC benötigt wird.
Dann fungiert die Anker-RNC als Master, und die anderen Netzsteuerungen
fungieren als Slaves. Wenn die Funknetzsteuerung ausgewählt werden
kann, kann die Ankerentscheidung entweder im Kernnetz CN oder im Funknetz
GRAN getroffen werden. Sowohl das Kernnetz als auch das Funknetz
müssen
wissen, welche Funknetzsteuerungen in jeder der Verbindungen zwischen
dem Endgerät
TE und der Vermittlungseinrichtung MSC als Anker dienen.
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9 und 10 stellen
Anordnungen zum Realisieren der Leitweglenkung zwischen Funknetzsteuerungen
während
verschiedener Verbindungsphasen dar. 9 stellt
eine Anordnung zum Weiterleiten der Verbindung mittels Verkettung
dar, und 10 stellt eine Anordnung zum
Weiterleiten der Verbindung auf eine optimierte Art und Weise dar.
In 9 und 10 stellen die Kreise Funknetzsteuerungen
dar, und die Linien stellen Verbindung zwischen den Funknetzsteuerungen
dar, die z.B. in einem der zuvor beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung
realisiert werden. Eine dicke Linie stellt eine aktive Verbindungsweiterleitung
zwischen einem Endgerät,
das sich in einem Funknetz bewegt, und dem Kernnetz CN dar. Der
Aufenthaltsort des Endgeräts
ist in der Figur nur durch die Funknetzsteuerung dargestellt.
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Phase
A0 und B0 in 9 und 10 stellen
eine Ausgangssituation dar, in welcher das Endgerät durch
die Funknetzsteuerungen 100 und 900 mit dem Kernnetz
kommuniziert. Phase A1 und B1 stellen eine Situation dar, in welcher
das Endgerät auf
die Funknetzsteuerungen 111 und 911 umgeschaltet
wird, während
der Anker in der alten Funknetzsteuerung bleibt.
-
Der
Vorteil der optimierten Anordnung ist in der Situation zu erkennen,
in welcher die Verbindung eines Endgeräts entweder auf eine Ankerfunknetzsteuerung
oder irgendeine andere Funknetzsteuerung weiter umgeschaltet wird.
In Phase A2 und B2 erfolgt die nächste
Umschaltung auf die Funknetzsteuerung 122 und 922.
Im Verkettungsverfahren wird einfach eine neue Kommunikationsverbindung zwischen
der alten Funknetzsteuerung 921 und der neuen Funknetzsteuerung 922 hergestellt.
In der optimierten Lösung
wird eine neue Kommunikationsverbindung zwischen der Anker-RNC 120 und
der neuen Funknetzsteuerung (122) hergestellt, und die
Verbindung zwischen der Anker-RNC 120 und der alten Funknetzsteuerung 121 wird
getrennt.
-
Phase
A3 und B3 veranschaulichen eine Situation, in welcher die Verbindung
des Endgeräts
von der Anfangsphase von Phase A2 und B2 zurück auf die Anker-RNC umgeschaltet
wurde. Im optimierten Fall wird die Kommunikationsverbindung zwischen der
alten Funknetzsteuerung 132 und der Anker-RNC 130 getrennt.
Da die neue Funknetzsteuerung die Anker-RNC ist, braucht keine neue
Kommunikationsverbindung hergestellt zu werden. Im herkömmlichen
Verkettungsverfahren wird eine Schleife von der Anker-RNC 930 durch
alle Funknetzsteuerungen, die das Endgerät während der Verbindung verwendete,
zurück
zur Anker-RNC 130 gemacht.
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Eine
optimierte Umschaltung kann unabhängig davon, ob es möglich ist,
die Signalisierungsverbindung mit der alten Funknetzsteuerung während der
Umschaltung zu verwenden, auf zweierlei Arten und Weisen durchgeführt werden.
Bei einer so genannten Rückwärtsumschaltung
wird die alte Funknetzsteuerung zur Signalisierung während der
Umschaltung verwendet, und bei einer so genannten Vorwärtsumschaltung
wird die alte Funknetzsteuerung nicht zur Signalisierung während der
Umschaltung verwendet. 11 und 12 stellen
einige Möglichkeiten
zur Durchführung
der zuvor erwähnten Rück- und
Vorwärtsumschaltungen
dar. Die folgende Beschreibung betrifft auch Umschaltsituationen
gemäß 9 und 10.
Abkürzungen,
die in den Figuren verwendet werden, sind in der Liste der Abkürzungen,
welche der Beschreibung folgt, aufgeführt.
-
11 stellt
als Beispiel das Signalisierungsflussdiagramm einer optimierten
Rückwärtsumschaltung
zwischen Funknetzsteuerungen dar. Bei einer Rückwärtsumschaltung wird die alte
Verbindung mit dem Endgerät
für die
gesamte Dauer der Umschaltung bewahrt, derart dass die Funkstreckenparameter
des neuen Aufenthaltsorts über
die alte Funknetzsteuerung 111 an das Endgerät gesendet werden
können.
In unserem Beispiel geht das Endgerät vom Zustand A1, der in 10 dargestellt
ist, in den Zustand A2, d.h. von der alten Funknetzsteuerung 111 zur
neuen Funknetzsteuerung 112, über.
-
Eine
optimierte Rückwärtsumschaltung
gemäß 11 zwischen
Funknetzsteuerungen umfasst die folgenden Schritte:
-
Ein
Endgerät
TE, welches eine Umschaltung zwischen Basisstationen anfordert,
sendet eine Nachricht an die alte Funknetzsteuerung oRNC. Wenn die
alte Funknetzsteuerung feststellt, dass die neue Basisstation, die
vom Endgerät
angefordert wird, zu einer anderen Funknetzsteuerung nRNC gehört, informiert
sie die andere Ankersteuerung aRNC über die Anfrage um eine Rückwärtsumschaltung.
-
Nach
Empfang der Nachricht von der alten Funknetzsteuerung oRNC fordert
die Ankersteuerung aRNC die neue Funknetzsteuerung nRNC auf, Fest-
und Funkverbindungen gemäß den Trägerinformationen
(BI für
engl. bearer information) für
das Endgerät
zu reservieren.
-
Nach
Empfang von der neuen Funknetzsteuerung einer Bestätigung für die Reservierung
von Verbindungen unter der neuen Funknetzsteuerung nRNC verhandelt
die Ankersteuerung aRNC mit der neuen Funknetzsteuerung nRNC und
sie bauen eine Benutzerdatenübertragungsverbindung
auf.
-
Als
Nächstes
fordert die Ankersteuerung aRNC die alte Funknetzsteuerung oRNC
auf, die Funkstreckeninformationen der Funkstrecke, die unter der
neuen Funknetzsteuerung nRNC reserviert ist, unter Verwendung der
alten, noch operativen Verbindung an das Endgerät zu senden.
-
Nach
Empfang von der alten Funknetzsteuerung oRNC einer Bestätigung für das Senden
von Informationen der neuen Funkstrecke an das Endgerät fordert
die Anker-RNC die neue Funknetzsteuerung auf, mit der Übertragung
an das Endgerät
zu beginnen. Schließlich
fordert die Ankersteuerung aRNC die alte Funknetzsteuerung oRNC
auf, die Betriebsmittel freizugeben, welche dem Endgerät zugeordnet waren.
Dies kann eine erzwungene Freigabe sein, nachdem der neue Basisstationssatz
bessere Signalverbindungen angeboten hat, oder alternativerweise kann
die Freigabe erfolgen, wenn keine der Basisstationen der Netzsteuerung
die Mobilstation versorgt.
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Vorwärtsumschaltung
-
12 stellt
als Beispiel das Signalisierungsflussdiagramm einer optimierten
Vorwärtsumschaltung
zwischen Funknetzsteuerungen dar. Bei einer Vorwärtsumschaltung wird vorausgesetzt,
dass die alte Verbindung über
die alte Funknetzverbindung oRNC 111 nicht mehr in Verwendung
ist. Im Beispiel gemäß 12 geht
ein Endgerät
vom Zustand A1, der in 10 dargestellt ist, in den Zustand A2,
d.h. von der alten Funknetzsteuerung oRNC 111 zur neuen
Funknetzsteuerung nRNC 112, über.
-
Eine
optimierte Vorwärtsumschaltung
gemäß 12 zwischen
Funknetzsteuerungen umfasst die folgenden Schritte:
-
Wenn
das Endgerät
und/oder die neue Basisstation nBS feststellen, dass das Endgerät eine Umschaltung
braucht, und die Funknetzsteuerung nRNC, welche die neue Basisstation
steuert, erkannte, dass die alte Basisstation zu einer anderen Funknetzsteuerung
oRNC gehört,
sendet die neue Funknetzsteuerung nRNC eine Nachricht mit der Angabe der
Notwendigkeit einer Vorwärtsumschaltung
entweder direkt (wie in 12) oder über die
Ankersteuerung aRNC an die alte Funknetzsteuerung oRNC.
-
Die
alte Funknetzsteuerung oRNC sendet eine Anfragebestätigung an
die neue Funknetzsteuerung nRNC und informiert die Ankersteuerung über die
Notwendigkeit einer Umschaltung. Dann verhandeln die Ankersteuerung
aRNC und die neue Funknetzsteuerung nRNC und bauen eine dedizierte
Benutzerdatenübertragungsverbindung
auf.
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Nach
Empfang von der Ankersteuerung aRNC einer Bestätigung ihrer Umschaltanfrage
gibt die alte Funknetzsteuerung die Fest- und Funkverbindungen,
welche dem Endgerät
zugeordnet sind, frei. Spätestens
wenn die neue Funknetzsteuerung die Benutzerdatenverbindungen von
der Ankersteuerung aRNC aufgebaut und operativ hat, stellt die neue
Funknetzsteuerung die notwendigen Fest- und Funkverbindungen zwischen der Basisstation
und dem Endgerät
her.
-
Schließlich sendet
die neue Funknetzsteuerung nRNC eine Nachricht mit der Angabe, dass
die Umschaltung abgeschlossen ist, an die Ankersteuerung aRNC.
-
Verwendung
einer Makrodiversity-Verknüpfung
im Funknetz
-
Bei
Verwendung mit einem CDMA-Funknetz, welches die Verknüpfung von
Signalen von mehrfachen Basisstationen ermöglicht, oder mit einer Makrodiversity-Verknüpfung wird
die Anordnung durch einige Sondermerkmale gekennzeichnet. Eine Makrodiversity-Verknüpfung setzt
mehrfache gleichzeitige Verbindungen ein, nämlich erstens zwischen dem Endgerät und Basisstationssektoren
und zweitens zwischen dem Endgerät
und einzelnen Basisstationen. Auf der Aufwärtsfunkstrecke verwendet das Endgerät ein Signal
und einen Spreizcode, welcher an mehreren Basisstationen empfangen
wird. Alternativerweise kann das Endgerät ein Signal mit mehreren Spreizcodes verwenden,
welche an mehreren Basisstationen empfangen werden. Das Endsignal ist
das Ergebnis der Makrodiversity-Verknüpfung. In der Abwärtsfunkrichtung
senden mehrere Basisstationen ein und dasselbe Signal, das unter
Verwendung verschiedener Spreizcodes gespreizt wurde, an ein Endgerät, das eine
Makrodiversity-Verknüpfung durchführt. Die
Signalverbindungen, die eine ausreichende Signalstärke auf
einem vereinbarten Leistungspegel bereitstellen, gehören dem
so genannten aktiven Satz an.
-
Wenn
der aktive Satz Basisstationen umfasst, welche mit verschiedenen
Funknetzsteuerungen verbunden sind, kann die Makrodiversity-Verknüpfung für jede Funknetzsteuerung
getrennt ausgeführt
werden. Dann wird die Endsignalverknüpfung nur in der Anker-RNC
abgeschlossen. In einer anderen Anordnung werden die Signale getrennt
zur Anker-RNC geleitet, wo die eigentliche Makrodiversity-Verknüpfung durchgeführt wird.
Ein Vorbedingung für
jede Diversity-Verknüpfung
sind grobe Taktinformationen, z.B. mit der Genauigkeit von 256 Chips, welche
den Rahmen anzeigen, innerhalb dessen eine Signalverknüpfung auf
Bitebene durchgeführt werden
kann.
-
Alternativerweise
kann eine Makrodiversity-Verknüpfung
derart durchgeführt
werden, dass die Basisstationen die Taktung auf Chipebene steuern und
die weichen Bitentscheidungen treffen. Diese Bits, welche durch
eine genauere Darstellung, die durch mehrere Bits definiert ist,
dargestellt werden, werden an die Funknetzsteuerung gesendet, in
welcher die Verknüpfung
unter Verwendung der Diversity-Technik durchgeführt wird.
-
In
einer bevorzugten Anordnung kann eine Paketübertragung derart durchgeführt werden,
dass dieselben Pakete nicht über
zwei verschiedene Basisstationen übertragen werden. Diese Lösung kann derart
sein, dass im Moment der Übertragung
jedes Pakets entschieden wird, welche der Funkstrecken in diesem
Moment die vorteilhafteste ist. Die Entscheidung kann z.B. auf einer
Prädiktion über die
Qualität von
Funkverbindungen, Qualitätsberechnungen
oder Qualitätsmessungen
basieren. Der Vorteil der Makrodiversity-Verknüpfung ist dann, dass zu jeder
Zeit die qualitativ bessere Funkübertragungswegverzweigung
verwendet wird. Wiederholungsübertragungen, die
durch erfolglose Paketempfänge
verursacht werden, können
z.B. gemäß den folgenden
Auswahlkriterien für
die Funkübertragungswegverzweigung
weitergeleitet werden:
- – die Wiederholungsübertragung
verwendet die Funkübertragungswegverzweigung,
die in der vorhergehenden Übertragung
verwendet wurde,
- – die
Wiederholungsübertragung
verwendet eine andere als die in der vorhergehenden Übertragung
verwendete Verzweigung oder
- – die
Wiederholungsübertragung
verwendet die Verzweigung, deren Qualität als die beste eingeschätzt wird.
-
Dies
dient zur Verbesserung der Wahrscheinlichkeit eines Erfolgs durch
eine Wiederholungsübertragung.
Ein Vorteil dieser Anordnung ist z.B. eine reduzierte Funkstreckenlast,
da dieselben Daten normalerweise nicht über zwei Verzweigungen übertragen
werden.
-
Der
aktive Satz kann derart begrenzt sein, dass er nur die Basisstationsverbindungen
umfasst, deren Basisstationen mit derselben Funknetzsteuerung verbunden sind.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass, wenn das Endgerät die Grenze zwischen
zwei Funknetzsteuerungen überschreitet, die
Makrodiversity momentan abgebrochen werden muss.
-
In
einer Anordnung, in welcher Funknetzsteuerungen nur durch das Kernnetz
CN verbunden sind, wird eine Makrodiversity-Verknüpfung vorteilhafterweise
in der nächst
gelegenen Funknetzsteuerung realisiert, damit es nicht notwendig
ist, unverbundene Signale über
das CN zu übertragen.
-
Wenn
die Funknetzsteuerungen direkt verbunden sind, weist die Makrodiversity-Verknüpfung zwei
Anordnungen auf. Die erste Anordnung erfasst die Fälle, in
welchen die Makrodiversity-Verknüpfung in
aufeinander folgenden Funknetzsteuerungen und schließlich in
der Anker-RNC durchgeführt
wird. Die zweite Anordnung erfasst die Fälle, in welchen alle Signale
in der Anker-RNC getrennt gesammelt werden und die Makrodiversity-Verknüpfung dort
durchgeführt
wird. Diese Anordnung ist in einer Lösung vorteilhaft, in welcher
die Anker-RNC für
alle Verbindungen im Funknetz GRAN dieselbe ist und die anderen
Funknetzsteuerungen nur Verteiler sind.
-
Solche
Mechanismen führen
leicht zu verschiedenen Funknetztopologien. In der bevorzugten Anordnung
ist das Funknetz jedoch topologisch nicht komplex gemacht, sondern
es kann das Kernnetz so effizient als möglich benutzen, um seine eigenen Nachrichten
zu senden, und zwar entweder passiv oder aktiv. Was die Verwendung
von Funknetzbetriebsmitteln betrifft, ist es vorteilhaft, eine ausreichende
funktionelle Verteilung zu bewahren, da es vorzuziehen ist, dass
die Funkverbindungsschichten so nahe als möglich an den Basisstationen
angeordnet sind, deren Signale durch das Endgerät am besten erfasst werden.
-
Eine
Funknetzsteuerung weist vorteilhafterweise die folgenden Charakteristiken
auf:
- – Mittel
zum Realisieren von Ankerfunktionen,
- – Mittel
zum Speichern von Informationen über
die Leitweglenkung zu anderen Steuerungen im Funknetz,
- – Mittel
zum Realisieren von Datenweiterleitung an das Kernnetz CN,
- – Mittel
zum Realisieren von Datenweiterleitung an eine andere Funknetzsteuerung,
- – Mittel
zum Kommunizieren mit einer anderen Steuerung und
- – Mittel
zum Durchführen
einer Makrodiversity-Verknüpfung durch
Wählen
der Verbindung mit dem momentan stärksten Signal oder durch Verknüpfen der
Signale von verschiedenen Verbindungen.
-
13 stellt
die Funknetzsteuerungsfunktionen vor einer Umschaltung dar, und 14 stellt
die Funknetzsteuerungsfunktionen unmittelbar nach einer Umschaltung
dar. In der Situation, die durch 13 und 14 dargestellt
ist, ist die Funknetzsteuerung RNC0 die Ankersteuerung, und die
Funknetzsteuerung RNC1 ist vor der Umschaltung aktiv, und RNC2 ist
nach der Umschaltung aktiv. In 13 und 14 stellt
eine dicke Linie im Festnetz eine Übertragung von Benutzerdaten
dar, und eine dünne Linie
eine Signalisierungsverbindung. Eine dünne Linie zwischen Basisstationen
und einem Endgerät zeigt
Messvorgänge
an, und eine gezackte Linie oder ein Blitzsymbol zeigt eine Übertragung
von Benutzerdaten an.
-
Zusätzlich zu
den Anker-RNC-Funktionen (ARNCF) realisiert die Ankersteuerung RNC0
die Benutzerdatenweitergabe (UDR für engl. user data relay) an
die aktive Funknetzsteuerung. In der aktiven Funknetzsteuerung RNC1
gibt es eine Makrodiversity-Steuerung (MDC für engl. macrodiversity controller).
Die aktive RNC1 umfasst auch eine Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
(MDCP für
engl. macrodiversity combining point) für die Aufwärtsfunkrichtung. Die entsprechende
Verknüpfungsstelle
für die
Abwärtsfunkrichtung
befindet sich im Endgerät
TE. Die aktive Funknetzsteuerung RNC1 enthält auch eine Satzsteuerung
(SC für
engl. set controller). Für
jedes Endgerät
gibt es in der aktiven Funknetzsteuerung RNC1 einen Kandidatensatz
(CS für
eng. candidate set) und als Untersatz des CS einen aktiven Satz (AS).
-
Eine
oder mehr Funknetzsteuerungen (RNC2), welche Basisstationen in der
unmittelbaren Nachbarschaft (Umschaltung wahrscheinlich) des Basisstationssatzes
der aktiven Funknetzsteuerung RNC1 steuern, können einen externen Kandidatensatz
(ECS für
eng. external candidate set) steuern. Der externe Kandidatensatz
ECS kann eine oder mehr Basisstationen umfassen, welche durch die Funknetzsteuerung
RNC2 gesteuert werden. Die Funknetzsteuerung RNC2 umfasst eine Steuerung für externe
Kandidatensätze
(ECSC für
engl. external candidate set controller), um den externen Kandidatensatz
zu steuern.
-
Die
Ankersteuerung RNC0 oder die aktive RNC1 (Aufenthaltsort wählbar) umfasst
eine so genannte Satzsteuerfunktion (SCF für engl. set control function),
welche die Notwendigkeit einer Umschaltung zwischen Funknetzsteuerungen überwacht,
die notwendigen externen Kandidatensätze ECS vorbereitet und die
Umschaltung ausführt.
-
Eine
Ankersteuerung kann auf zwei alternative Arten und Weisen festgelegt
werden:
- – Die
Funknetzsteuerung RNC, durch welche die Verbindung ursprünglich aufgebaut
wurde, wird zur Ankersteuerung gewählt. Dann können im Prinzip alle Funknetzsteuerungen
als der Anker fungieren. In der Praxis erfordert diese Alternative logische
RNC-zu-RNC-Verbindungseinrichtungen zwischen allen Funknetzsteuerungen
RNC im Funknetz GRAN.
- – Innerhalb
eines Funknetzes GRAN sind stets alle Anker in ein und derselben
Netzsteuerung, der so genannten Master-RNC, eingerichtet, welche
gleichzeitig wahrscheinlich die einzige Funknetzsteuerung ist, die
mit dem Kernnetz CN verbunden ist. Die Master-RNC umfasst die Anker-RNC-Funktionen
(ARCNF). Die Master-RNC ermöglicht
eine sternähnliche
Topologie für
die Verbindungen zwischen Funknetzsteuerungen.
-
Die
Beispiele, welche durch 13 und 14 veranschaulicht
werden, basieren auf einer Situation, in welcher der Anker ausgewählt wurde und
eine aktive RNC, welche keine Anker-RNC ist, damit verbunden ist.
-
Die
Ankersteuerung RNC0 soll sowohl mit der Funknetzsteuerung RNC1 als
auch RNC2 eine logische Kommunikationsverbindung aufweisen. Die physikalische
Realisierung der logischen RNC-zu-RNC-Kommunikationsverbindung zwischen den
Funknetzsteuerungen RNC1 und RNC2 kann eine direkte RNC1-RNC2-Verbindung
sein, oder wahlweise können
die Kommunikationen zwischen den Funknetzsteuerungen RNC1 und RNC2
durch Weitergeben über
die Ankersteuerung RNC0 realisiert werden.
-
In 13 befindet
sich die Satzsteuerungsfunktion SCF in der Ankersteuerung RNC0,
derart dass eine logische Verbindung zwischen den Funknetzsteuerungen
RNC1 und RNC2 nicht erforderlich ist. Andere logische RNC-zu-RNC-Verbindungen können physikalisch
auf die drei zuvor beschriebenen Arten und Weisen (über CN,
unter Verwendung von RNC-zu-RNC-Kabel/Funkverbindung oder über Basisstationen)
realisiert werden. Eine logische RNC-zu-RNC-Kommunikationsverbindung ist im Prinzip
unabhängig
von der physikalischen Implementierung. Zum Beispiel kann bei einer
optimierten Leitweglenkung, bei der die logische Kommunikationsverbindung
zwischen der Ankersteuerung und der aktiven Funknetzsteuerung besteht,
die physikalische Verbindung sogar über vorherige aktive Funknetzsteuerungen
weitergegeben werden, falls nötig.
-
Die
Anker-RNC-Funktion ARNCF umfasst folgende Aufgaben:
- – Aufbauen
von logischen RNC-zu-RNC-Verbindungen zwischen der Ankersteuerung
und der aktiven Funknetzsteuerung,
- – Benutzerdatenweitergabe
UDR, d.h. Leiten der Abwärtsfunkdaten
an die Funknetzsteuerung RNC12 und Empfangen der Aufwärtsfunkdaten von
der Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
MDCP-aufwärts/RNC2
der Funknetzsteuerung RNC2, und Aufbauen, Steuern und Trennen einer logischen
Verbindung zwischen dem Kernnetz CN und dem Funknetz.
-
Die
Benutzerdatenweitergabe UDR umfasst folgende Aufgaben:
- – Weitergabe
von Verkehr zwischen einem Endgerät TE und dem Kernnetz CN anstelle
von Basisstationen, welche durch eine eigene Funknetzsteuerung gesteuert
werden, an eine andere Funknetzsteuerung gemäß Befehlen von der Anker-RNC-Funktion
ARNCF.
-
Die
Benutzerdatenweitergabe steuert den Benutzerdatenstrom direkt, oder
sie steuert den Betrieb der logischen Übertragungssteuerung LLC (für engl.
logical link control). Die logische Übertragungssteuerung LLC steuert
die Funkverbindungen zwischen der Funknetzsteuerung und einem Endgerät. Die Aufgaben
der logischen Übertragungssteuerung LLC
umfassen Fehlererkennung, Fehlerkorrektur und Wiederholungsübertragungen
in Fehlersituationen. Außerdem
umfasst die logische Übertragungssteuerung
LLC die Steuerung für
die erforderlichen Puffer und Bestätigungsfenster. Die logische Übertragungssteuereinheit
LLC hat eine verallgemeinerte Bedeutung: sie kann zwar das entsprechende LLC-Protokoll
des Endgeräts
beenden, kann aber alternativerweise als eine LLC-Weitergabe dienen.
Bei einer LLC-Weitergabefunktion
kann die logische Übertragungssteuereinheit
die Nachrichten des Funknetzes auf eine normale Art und Weise beenden,
aber sie gibt die Kernnetznachrichten (Kernnetzdaten und -signalisierung)
an einen definierten Knoten des Kernnetzes CN weiter. Ein Beispiel
dafür ist
die Weitergabe von Nachrichten zwischen einem Endgerät und dem
Kernnetz des allgemeinen paketvermittelten Funkdienstes GPRS. In
diesem Fall würde
der GPRS-Diensteknoten (SGSN) als Endeinheit dienen.
-
Die
logische Übertragungsteuereinheit
LLC kann so angeordnet sein, dass sie stets in der Ankersteuerung
ist. Dann besteht keine Notwendigkeit, große LLC-Puffer innerhalb des
Funknetzes in Verbindung mit einer Umschaltung einer aktiven Funknetzsteuerung übertragen
zu müssen.
Alternativerweise kann sich die logische Übertragungssteuerung stets
in der aktiven Funknetzsteuerung befinden, in welchem Fall die LLC-Puffer in Verbindung
mit einer Umschaltung zwischen Funknetzsteuerungen übertragen
werden müssen.
Der mögliche
Transfer der logischen Übertragungssteuerung
von einer Funknetzsteuerung zu einer anderen erfolgt unter der Kontrolle
der Benutzerdatenweitergabe UDR in der Ankersteuerung. Der Aufenthaltsort
der logischen Übertragungssteuerung
in der aktiven Funknetzsteuerung ist in 13 und 14 durch
gestrichelte Linien dargestellt.
-
Die
Benutzerdatenweitergabe UDR führt eine
Datenweitergabe auch in Fällen
durch, in welchen die Rolle der logischen Übertragungssteuerung gering
ist, z.B. im so genannten Minimalmodus, oder, wenn die logische Übertragungssteuerung überhaupt keine
Rolle spielt. Mögliche
Aufenthaltsorte der logischen Übertragungssteuerung
werden zum Teil auch durch die verwendete Makrodiversity-Verknüpfung bestimmt.
-
Funknetzsteuerungsmanager
erzeugen oder entfernen in Abhängigkeit
vom internen Implementierungsverfahren endgerätespezifische Funktionen (z.B.
ECSC, MDC und MDCP) in der Funknetzsteuerung und leiten Signalisierungsnachrichten
zur korrekten Funktion in der Funknetzsteuerung.
-
Die
Makrodiversity-Verknüpfungsstelle MDCP
und die Makrodiversity-Steuerung MDC stellen gewöhnliche Funktionen dar, welche
mit der verwendeten Makrodiversity-Implementierung verbunden sind.
Die Benutzerdatenweitergabe UDR ist mit Inter-RNC-Kommunikationen innerhalb
des Funknetzes verbunden. Die Anker-RNC-Funktion (ARNCF), welche
nur während
einer Umschaltung aktiv ist, gehört
zu der offenbarten ankerbasierten Umschaltanordnung gemäß der Erfindung.
Die Satzsteuerungsfunktion SCF, die Satzsteuerung SC und die Steuerung
für externe
Kandidatensätze
ECSC gehören
zu der offenbarten Anordnung gemäß der Erfindung, welche
einen externen Kandidatensatz verwendet.
-
Bei
einer Makrodiversity-Implementierung, welche auf dem Aufwärtsfunkübertragungsweg
nur eine Übertragung
im Endgerät
umfasst, befindet sich die Makrodiversity-Verknüpfungsstelle MDCP/aufwärts in der
Funknetzsteuerung. Auf dem Abwärtsfunkübertragungsweg
mit mehrfachen Übertragungen
(jede Basisstation hat ihre eigene) befindet sich die Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
MDCP/abwärts
im Endgerät.
-
Die
Makrodiversity-Verknüpfungsstelle MDCP
und die Makrodiversity-Steuerung MDC führen die Funktionen aus, die
zur Makrodiversity-Verknüpfung
gemäß der verwendeten
Makrodiversity-Implementierung gehören. Die Funktionen fügen dem
internen Kandidatensatz und dem aktiven Satz Basisstationen hinzu
und entfernen sie aus denselben.
-
Außerdem soll
die Makrodiversity-Steuerung MDC gemäß der Erfindung dazu imstande
sein,
- – der
Satzsteuerung SC die vollendeten Hinzufügungen und Entfernungen von
Basisstationen zum beziehungsweise vom aktiven Satz von Basisstationen
anzuzeigen,
- – zum/vom
Kandidatensatz, der für
das Endgerät erkennbar
ist, die Basisstationen hinzuzufügen/zu entfernen,
welche zum/vom externen Kandidatensatz hinzugefügt/entfernt wurden,
- – für die Satzsteuerung
die erforderlichen Funkstreckenqualitätsmeldungen zu erzeugen, die
mit der Steuerung für
externe Kandidatensätze
ECSC vergleichbar sind, und
- – auf
Anfrage der Satzsteuerung SC dem Endgerät anzuzeigen, dass ein ganz
neuer aktiver Satz (der frühere
externe Kandidatensatz) in Gebrauch genommen wurde.
-
Die
Satzsteuerung SC führt
folgende Aufgaben aus:
-
- – Sie
prüft unter
Verwendung der Randbasisstationsliste BBSL, ob eine Basisstation,
die zum/vom aktiven Satz hinzugefügt/entfernt wurde, zu den so
genannten Brandbasisstationen einer benachbarten Funknetzsteuerung
gehört.
- – Sie
fordert die Satzsteuerungsfunktion SCF auf, eine Erzeugung/Entfernung
eines externen Kandidatensatzes in einer benachbarten Funknetzsteuerung
zu realisieren und die notwendigen Informationen, wie beispielsweise
die Identität
der Basisstation, welche die Anfrage auslöste, die Identität des Endgeräts usw.,
bereitzustellen.
- – Wenn
sich der externe Kandidatensatz ändert, überträgt sie die
Informationen, die vom Endgerät bei
der Messung von externen Kandidatensätzen benötigt werden, über die
Makrodiversity-Steuerung MDC an das Endgerät.
- – Vorausgesetzt,
dass eine hochgradige Überwachung
verwendet wird, erzeugt sie Informationen, die mit der hochgradigen Überwachung,
welche durch die Steuerung für
externe Kandidatensätze ECSC
gesteuert wird, vergleichbar sind, und überträgt sie an die Satzsteuerungsfunktion
SCF.
- – Sie
liefert die funktechnischen Parameter des Satzes von externen Basisstationen,
der im Begriff ist, aktiv zu werden, an die Makrodiversity-Steuerung
MDC. Die Makrodiversity-Steuerung MDC sendet sie ebenso wie die
Parameter, die sie selbst erzeugte, an das Endgerät weiter.
- – Auf
Anfrage der Satzsteuerungsfunktion SCF beendet sie den Betrieb eines
Endgeräts
in ihrer eigenen Funknetzsteuerung RNC1 oder wandelt alternativerweise
den aktiven Satz ihrer eigenen Funknetzsteuerung in den externen
Kandidatensatz der neuen aktiven Funknetzsteuerung RNC2 um.
-
Die
Satzsteuerungsfunktion SCF umfasst folgende Aufgaben:
- – Auf
Anfrage der Satzsteuerung SC erlaubt/verbietet sie möglicherweise
in Verhandlung mit, sagen wir, der Zielfunksteuerung die Erzeugung
eines externen Kandidatensatzes ECS.
- – Sie
fordert, dass eine benachbarte Funknetzsteuerung einen externen
Kandidatensatz für
ein bestimmtes Endgerät
erzeugt, und sendet die Informationen (sagen wir, die Basisstationsidentität), welche
durch die aktive Funknetzsteuerung erzeugt wurden, an die benachbarte
Funknetzsteuerung RNC2.
- – Beim
Erzeugen oder Modifizieren eines Satzes von externen Basisstationen
sendet sie die Daten, die vom Endgerät bei der Messung benötigt werden,
an die Satzsteuerung SC.
- – Sie
empfängt
die Verbindungsqualitätsmeldungen
der Satzsteuerung SC und der Steuerung für externe Kandidatensätze und
trifft basierend darauf eine Umschaltungsentscheidung.
- – Sie
beschließt
eine Umschaltung auf eine benachbarte Funknetzsteuerung oder auf
eine hochgradige Überwachung.
- – Wenn
eine hochgradige Überwachung
möglich ist,
fordert sie die Steuerung für
externe Kandidatensätze
SCSC auf, mit einer hochgradigen Überwachung zu beginnen. Sie
fordert von der Makrodiversity-Steuerung die Daten an, die zur hochgradigen Überwachung
benötigt
werden, und sendet sie an die Steuerung für externe Kandidatensätze. Sie
fordert die Makrodiversity-Steuerung auf, Daten zu erzeugen, die
mit den Daten der hochgradigen Überwachung
vergleichbar sind, welche durch die Steuerung für externe Kandidatensätze ECSC
erzeugt wurden, wenn sich die Daten von normalen Bezugsdaten unterscheiden. Sie
empfängt
die Ergebnisse der hochgradigen Überwachung
von der Steuerung für
externe Kandidatensätze
ECSC und vergleicht sie mit den Qualitätsdaten, die sie von der Satzsteuerung
SC erhielt.
- – Sie
zeigt der Steuerung für
externe Kandidatensätze
ECSC an, dass die Umschaltung abgeschlossen ist, und empfängt die
funktechnischen Parameter des aktiven Satzes von externen Basisstationen
der Steuerung für
externe Kandidatensätze
ECSC und sendet sie an die Satzsteuerung SC weiter.
- – Sie
zeigt der Anker-RNC-Funktion ARNCF an, dass die Umschaltung zwischen
den beiden Funknetzsteuerungen abgeschlossen ist.
- – Wenn
der Basisstationssatz der Funknetzsteuerung RNC2 zum aktiven Satz
wurde, fordert sie die Satzsteuerung SC/RNC1 der alten Funknetzsteuerung
RNC1 auf, den Betrieb zu beenden und den Rest der Funktionen, die
mit dem Endgerät verbunden
sind, aus der Funknetzsteuerung RNC1 zu entfernen oder alternativerweise
die Funknetzsteuerung RNC1 in eine Steuerung für externe Kandidatensätze für die Funknetzsteuerung
RNC2 umzuwandeln.
-
Die
Steuerung für
externe Kandidatensätze ECSC
weist folgende Aufgaben auf:
- – Bei Inbetriebnahme
für ein
bestimmtes Endgerät erzeugt
sie für
die Basisstation BS/RNC1, welche die Vorbereitung auslöste, z.B.
basierend auf geografischen und/oder ausbreitungstechnischen Aufenthaltsdaten
einen geeigneten externen Kandidatensatz ECS und bei Bestehen des
externen Kandidatensatzes ECS aktualisiert sie ihn ständig gemäß den Basisstationen,
die zum/vom aktiven Satz hinzugefügt/entfernt werden.
- – Sie
liefert die Daten, die zur Messung des externen Kandidatensatzes
ECS am Endgerät
notwendig sind, an die Satzsteuerungsfunktion SCF.
- – Bei
einer hochgradigen Überwachung
baut sie auf der Basis der engerätespezifischen
Informationen, welche durch die Satzsteuerungsfunktion erzeugt werden,
in der Funknetzsteuerung RNC2 die Funktionen auf, die bei der Aufwärtsfunkqualitätsabtastung
benötigt
werden, und meldet der Satzsteuerungsfunktion SCF die Ergebnisse
der Abtastung.
- – Wenn
die Umschaltung beginnt, sendet sie die funktechnischen Parameter
des Satzes von externen Basisstationen, der aktiv wird, an die Satzsteuerungsfunktion
SCF. Sie aktiviert in der Funknetzsteuerung RNC2 die Makrodiversity-Steuerung
MDC/RNC2 der Aufwärtsverbindung
und die Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
MDCP-aufwärts/RNC2,
die in der aktiven Funknetzsteuerung benötigt werden, unter Verwendung
des externen Kandidatensatzes als den Anfangszustand für den neuen
aktiven Satz. Gleichzeitig stellt sie die Fest- und Funkverbindungen
her, welche durch den neuen aktiven Satz benötigt werden.
-
Betrachten
wir die Ausführung
einer Umschaltung zwischen Funknetzsteuerungen in der beispielhaften
Situation, welche durch 13 und 14 veranschaulicht
ist. Zwei Phasen können
bei der Umschaltung zwischen Funknetzsteuerungen unterschieden werden:
- – eine
Inter-RNC-Umschaltungsvorbereitungsphase und
- – eine
Inter-RNC-Umschaltungsausführungsphase.
-
Das
folgende Beispiel der Vorbereitungsphase geht davon aus, dass die
Satzsteuerungsfunktion SCF in der Ankersteuerung RCN0 ist, so dass
eine Verbindung zwischen den Funknetzsteuerungen RNC1 und RNC2 nicht
notwendig ist. Die Vorbereitungsphase ist dieselbe wie bei den Aufwärts- und Abwärtsfunkrichtungen.
-
In
der Situation, die in 13 und 14 dargestellt
ist, umfasst die Umschaltungsvorbereitung die folgenden Schritte:
-
Zuerst
fügt die
Funknetzsteuerung RNC1 eine Basisstation zum aktiven Satz AS hinzu.
Das Signalisierungsflussdiagramm in 15 stellt
ein Verfahren des Hinzufügens
einer Basisstation zum aktiven Satz dar. Dann erkennt die Satzsteuerung SC/RNC1
auf der Basis der Randbasisstationsliste BBSL, dass eine Basisstation
zum aktiven Satz hinzugefügt
wurde, der sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Basisstationen
befindet, welche durch eine benachbarte Funknetzsteuerung RNC2 gesteuert
werden. Die Satzsteuerung SC/RNC1 sendet eine Nachricht darüber an die
Satzsteuerungsfunktion SCF. Wenn dies die erste derartige Basisstation
ist, fordert die Satzsteuerungsfunktion SCF, dass eine Steuerung
für externe
Kandidatensätze
ECSC in der benachbarten Funknetzsteuerung RNC2 aktiviert wird.
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Als
Nächstes
aktiviert die Funknetzsteuerung RNC2 die Steuerung für externe
Kandidatensätze
ECSC für
das Endgerät.
Zum Beispiel auf der Basis der geografischen Aufenthaltsdaten bestimmt
die Steuerung für
externe Kandidatensätze
ECSC einen geeigneten externen Kandidatensatz ECS für das Endgerät und sendet
Informationen über
die Basisstationen, die zum externen Kandidatensatz gehören, über die
Satzsteuerungsfunktion SCF an die Funknetzsteuerung RNC1. Alternativerweise
kann dies, wenn eine direkte Signalisierungsverbindung zwischen
den Funknetzsteuerungen RNC1 und RNC2 besteht, direkt an die Satzsteuerung SC/RNC1
geschehen. Die Satzsteuerung SC/RNC1 fügt den externen Kandidatensatz
ECS zum Satz von Basisstationen hinzu, der am Endgerät zu messen ist.
Dies geschieht gesteuert durch die Makrodiversity-Steuerung MDC/RNC1
wie im Falle eines internen Kandidatensatzes.
-
Danach
verwendet das Endgerät
z.B. Pilotsignale, um die üblichen
Messungen für
den Basisstationssatz durchzuführen,
welcher den Kandidatensatz CS und den externen Kandidatensatz ECS
enthält.
In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass das Endgerät eine Entscheidung
trifft oder einen Vorschlag macht, um Basisstationen zwischen dem
aktiven Satz und dem Kandidatensatz zu übermitteln, und der Transfer
kann durch die Makrodiversity-Verknüpfungsstelle MDCP und die Makrodiversity-Steuerung
MDC durchgeführt
werden. Die Satzsteuerung SC/RNC1 wird über den Transfer informiert.
Wenn die Makrodiversity-Steuerung MDC/RNC1 die Anfrage um Übermittlung
einer Basisstation, die zu einem externen Kandidatensatz ECS gehört, an den
aktiven Satz erfasst, wird die Anfrage an die Satzsteuerung SC/RNC1
gesendet, um weiter geprüft
oder ausgeführt
zu werden.
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Wenn
nur die Randbasisstation zur Funknetzsteuerung RNC2 aus dem aktiven
Satz entfernt wird, entfernt die Satzsteuerung SC/RNC1 nach Erkennen
der Situation die Steuerung für
externe Kandidatensätze
ECSC von der Funknetzsteuerung RNC2 durch Senden einer Entfernungsanfrage
an die Satzsteuerungsfunktion SCF/RNC0, 16. Die Satzsteuerungsfunktion
SCF/RNC0 liefert dann die Anfrage an die Funknetzsteuerung RNC2,
welche die Steuerung für
externe Kandidatensätze
CSC entfernt. Die Prozedur beginnt dann noch einmal von vorne. Andernfalls
fragt die Satzsteuerung (SC/RNC1) um eine Aktualisierung von externen Kandidatensätzen in
der Funknetzsteuerung RNC2 an.
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Wenn
die Satzsteuerungsfunktion SCF feststellt, dass eine Basisstation
oder Basisstationen, welche durch die Funknetzsteuerung RNC2 gesteuert
werden, ein besseres Signal ausgibt beziehungsweise ausgeben, kann
die Satzsteuerungsfunktion SCF alternativerweise eine Umschaltung
zwischen den Funknetzsteuerungen RNC1 und RNC2 anordnen oder nur
mit einer optionalen hochgradigen Überwachung in der Funknetzsteuerung
RNC2 beginnen.
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Bei
einer hochgradigen Überwachung
wird ein Vorprozess MDCP' wie
die Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
in der Funknetzsteuerung RNC2 für den
Aufwärtsfunkübertragungsweg
aufgebaut, und dieser Vorprozess empfängt zwar von Zeit zu Zeit Daten
vom Endgerät,
sendet aber selbst außer
der Verbindungsqualitätsmeldung
an die Satzsteuerungsfunktion SCF keine Daten weiter.
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Nach.
der Feststellung basierend auf Messungen oder einer hochgradigen Überwachung,
dass eine Umschaltung für
eine Basisstation oder Basisstationen, welche durch die Funknetzsteuerung RNC2
gesteuert werden, notwendig ist, beginnt die Satzsteuerungsfunktion
SCF mit der Ausführungsphase
einer Umschaltung zwischen der Funknetzsteuerung RNC1 und der Funknetzsteuerung
RNC2.
-
Eine
Inter-RNC-Umschaltung kann folgendermaßen durchgeführt werden:
- – Der
aktive Satz wird vollständig
an die neue Funknetzsteuerung RNC2 übermittelt. Demnach ist nur
jeweils eine Funknetzsteuerung aktiv. In der Umschaltungsausführungsphase
wird der externe Kandidatensatz ECS2 der Funknetzsteuerung RNC2
ganz zum aktiven Satz AS des Endgeräts, und der aktive Satz AS1
und der Kandidatensatz CS1 der Funknetzsteuerung RNC1 werden entfernt.
Wahlweise kann der aktive Satz AS der Funknetzsteuerung RNC1 als
Kandidatensatz ECS1 bleiben. Diese Anordnung vermeidet das Problem
der RNC-Synchronisierung,
das bei einer hierarchischen Verknüpfung anzutreffen ist.
- – Bei
der hierarchischen Verknüpfung
weist jede Funknetzsteuerung einen eigenen aktiven Satz auf. Alle
aktiven Funknetzsteuerungen führen
ihre eigene Verknüpfung
für die
Daten in der Aufwärtsfunkrichtung
durch. Die endgültige
Aufwärtsfunkverknüpfung kann
in der Funknetzsteuerung RNC0 durchgeführt werden. Demnach ist es
nicht notwendig, eine eigentliche Makrodiversity-Steuerung MDC/RNC0 in der Funknetzsteuerung TNC0
oder Funktionen einzurichten, welche der Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
MDCP-aufwärts/RNC0
entsprechen, wenn die Verknüpfungsstellen
der aktiven Funknetzsteuerungen imstande sind, das Endergebnis derart
zur Festübertragung
vorzuverarbeiten, dass eine Endverknüpfung in der Funknetzsteuerung
RNC0 leicht durchzuführen
ist. Alternativerweise kann eine der aktiven Funknetzsteuerungen
als ein so genannter Verknüpfungsanker
dienen und die Benutzerdaten der anderen aktiven Funknetzsteuerungen vor
der Übertragung
an die Funknetzsteuerung RNC0 verknüpfen. Die Benutzerdatenweitergabe UDR/RNC0
muss die Abwärtsfunkbenutzerdaten für die Abwärtsfunkverbindung,
die im Endgerät verknüpft werden,
verdoppeln. Außerdem
müssen
die Basisstationen der aktiven Sätze
der verschiedenen Funknetzsteuerungen synchronisiert werden, wie
vom verwendeten CDMA-Verfahren gefordert. Eine hierarchische Verknüpfung kann mehrere
Hierarchiestufen aufweisen.
- – Eine
Kombination der zuvor beschriebenen Alternativen wird z.B. derart
verwendet, dass die Abwärtsfunkrichtung
einen vollständigen
Transfer des aktiven Satzes einsetzt und die Aufwärtsfunkrichtung
eine hierarchische Verknüpfung
einsetzt. Demnach werden in der Abwärtsfunkrichtung Benutzerdaten über den
vorherigen aktiven Satz übertragen,
bis Messungen zeigen, dass der neue Basisstationssatz besser ist.
Dann werden die Abwärtsfunkdaten über den
neuen Satz übertragen.
Mithilfe dieser Lösung
werden zwar die Vorteile der hierarchischen Verknüpfung in
der Aufwärtsfunkrichtung
bewahrt, wird aber eine Datenverdoppelung in der Abwärtsfunkrichtung
vermieden.
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Das
folgende Beispiel der Ausführungsphase
einer Inter-RNC-Umschaltung
basiert auf dem vollständigen
Transfer des aktiven Satzes sowohl in der Aufwärts- als auch in der Abwärtsfunkrichtung (Alternative
1). Das Beispiel der Ausführungsphase setzt
voraus, dass sich die Satzsteuerungsfunktion SCF in der Ankersteuerung
RNC0 befindet, derart dass keine logische RNC-zu-RNC- Verbindung zwischen
den Funknetzsteuerungen RNC1 und RNC2 benötigt wird. Das Beispiel der
Ausführungsphase basiert
auf der Verwendung von Makrodiversity in einem generischen CDMA-System.
Das Beispiel wird durch das Nachrichtenflussdiagramm in 17 veranschaulicht.
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In
dem hier erörterten
Beispiel umfasst die Umschaltungsausführung die folgenden Schritte, nachdem
die Satzsteuerungsfunktion (SCF) die Umschaltungsentscheidung getroffen
hat.
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Zuerst
baut die Ankerfunktion ARNCF der Ankersteuerung RNC0 eine logische RNC-zu-RNC-Verbindung
zwischen der Ankersteuerung RNC0 und der neuen aktiven Funknetzsteuerung
RNC2 auf. Dann informiert die Satzsteuerungsfunktion SCF die Funknetzsteuerung
RNC2 über
die Ausführung
der Umschaltung. Die Steuerung für
externe Kandidatensätze
ECSC sendet die funktechnischen Parameter des zukünftig aktiven
Basisstationssatzes an die Satzsteuerungsfunktion SCF oder alternativerweise
direkt an die alte Satzsteuerung SC/RNC1, damit sie an das Endgerät weitergesendet werden.
Die interne Funktionsweise der Funknetzsteuerung RNC2 ist größtenteils
dieselbe wie in Verbindung mit dem Aufbau eines normalen Anrufs
mit dem Unterschied, dass der externe Kandidatensatz unverzüglich zum
aktiven Endsatz gemacht wird. Anstelle eines externen Kandidatensatzes
werden eine Satzsteuerung SC/RNC2, eine Makrodiversity-Steuerung MDC/RNC2
und eine Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
MDCP/RNC2 für
die Aufwärtsfunkrichtung
eingerichtet. Gesteuert durch die Funknetzsteuerung RNC2 werden
endgerätespezifische
Festträger,
welche zur Benutzerdatenübertragung
zwischen den Funknetzsteuerungen und den Basisstationen im aktiven
Satz benötigt
werden, sowie Funkträger zwischen
Basisstationen und dem Endgerät auf
eine Art und Weise reserviert oder erzeugt, wie im Funknetz verwendet,
sofern solche Verbindungen nicht bereits bei der hochgradigen Überwachung
der Vorbereitungsphase vollständig
erzeugt wurden.
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Auf
Anfrage der Satzsteuerungsfunktion SCF modifiziert die Benutzerdatenweitergabe
UDR in der Anker-RNC-Funktion ARNCF ihre Funktionsweise folgendermaßen. Die
Benutzerdatenweitergabe UDR bereitet sich vor, um die Aufwärtsfunkbenutzerdaten
von der Makrodiversity-Verknüpfungsstelle MDCP-aufwärts/RNC2
der Funknetzsteuerung RNC2 zu empfangen. Die Benutzerdatenweitergabe UDR
leitet die Abwärtsfunkbenutzerdaten
auch an die Funknetzsteuerung RNC2.
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Als
Nächstes
sendet die Satzsteuerungsfunktion SCF/RNC2 die Parameter (wie beispielsweise
den Zeitbezug und den verwendeten Verwürfelungs- und/oder Spreizcode)
des Pilotsignals der Basisstationen im aktiven Satz der Funknetzsteuerung RNC2
an die Satzsteuerung SC/RNC1 der Funknetzsteuerung RNC1. Die Satzsteuerung
SC/RNC1 in der Funknetzsteuerung RNC1 sendet die Parameter des neuen
aktiven Satzes an das Endgerät.
-
Dann
beginnt die Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
MDCP/RNC2 in der Funknetzsteuerung RNC2 mit der Übertragung mit dem neuen aktiven Satz
AS/RNC2. Dies wird der Anker-RNC-Funktion ARNCF über die Satzsteuerungsfunktion
SCF bestätigt.
-
Schließlich kann
die Anker-RNC-Funktion ARNCF die Funknetzsteuerung RNC1 auffordern,
die Satzsteuerung SC/RNC1, Makrodiversity-Steuerung MDC/RNC1 und
Makrodiversity-Verknüpfungsstelle MDCP/RNC1
des Endgeräts zu
entfernen, sowie die endgerätespezifischen
Festträger
zwischen den Funknetzsteuerungen und Basisstationen und mögliche verbleibende
Funkstreckenreservierungen freizugeben. Alternativerweise kann die
Ankersteuerung die Funknetzsteuerung RNC1 auffordern, den aktiven
Satz der Funknetzsteuerung RNC1 in einen externen Kandidatensatz
ECS zu verwandeln. Sobald dies bestätigt ist, ist die Inter-RNC-Umschaltung
abgeschlossen.
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In
den zuvor erörterten
Beispielen wird davon ausgegangen, dass die Häufigkeit des externen Kandidatensatzes
ECS der Wiederverwendung 1 entspricht, die typisch für ein CDMA-System
ist, derart dass der externe Kandidatensatz dieselbe Häufigkeit
wie der Kandidatensatz selbst aufweist. Es ist jedoch möglich, einen
externen Kandidatensatz auf eine andere Häufigkeit festzulegen. Dann
kann der aktive Satz AS von nur einem Kandidatensatz in Verwendung
sein. Selbst wenn eine Makrodiversity-Verknüpfung keine vorteilhafte Lösung zwischen
verschiedenen Häufigkeiten
wäre, ermöglicht diese
Ausführungsform
noch den Wechsel vom Kandidatensatz AS zum neuen Kandidatensatz
AS' gemäß den zuvor
dargelegten Prinzipien.
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Die
vorliegende Erfindung kann in Verbindung mit einer großen Anzahl
von Anwendungen verwendet werden. Diese umfassen z.B. Datenbanksuchdienste,
Datenherunterladen, Videokonferenzen, Datenkäufe „auf Wunsch" von einem Kommunikationsnetz,
Verwendung von WWW-Diensten im Internet, einschließlich Web-Browsing,
usw.
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Die
zuvor erörterten
Ausführungsformen sind
natürlich
nur beispielhaft und beschränken
die Erfindung nicht. Zum Beispiel kann das Endgerät eine Mobilstation,
ein tragbares Endgerät
oder ein festes Endgerät,
wie beispielsweise das Endgerät
eines schnurlosen Teilnehmeranschlusses, umfassen.
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Es
ist vor allem zu beachten, dass die Erzeugung eines externen Kandidatensatzes
für eine
Inter-RNC-Umschaltung unabhängig
davon durchgeführt
werden kann, ob Datenübertragungen über eine andere
Funknetzsteuerung, wie beispielsweise eine Ankersteuerung, an die
neue aktive Basisstation geleitet werden.
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Die
Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens gemäß der Erfindung können auch
in einer anderen Reihenfolge als jener, die zuvor angegeben wurde,
ausgeführt
werden, und einige Schritte können
auch weggelassen werden, wenn unnötig.
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Zuvor
wurden Ausführungsformen
erörtert, bei
welchen das Funknetz das CDMA-System einsetzt. Es ist jedoch zu
beachten, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf das CDMA-System
beschränkt
ist, sondern auch in anderen Systemen, wie beispielsweise dem TDMA-System,
verwendet werden kann.
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Liste der Abkürzungen,
die in den Figuren und der Beschreibung verwendet werden
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- CN Kernnetz (Core Network)
- GRAN Generisches Funkzugangsnetz (Generic Radio Access Network)
- TDMA Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (Time Division Multiplex
Access)
- CDMA Vielfachzugriff im Codemultiplex (Code Division Multiplex
Access)
- TE Endgerät
(Terminal Equipment)
- BS Basisstation (Base Station)
- nBS neue Basisstation (new Base Station)
- oBS alte Basisstation (old Base Station)
- BSC Basisstationssteuerung (Base Station Controller)
- RNC Funknetzsteuerung (Radio Network Controller)
- nRNC neue Funknetzsteuerung (new Radio Network Controller)
- oRNC alte Funknetzsteuerung (old Radio Network Controller)
- aRNC Ankerfunknetzsteuerung (anchor Radio Network Controller)
- aRNCF Ankerfunknetzsteuerungsfunktion (anchor Radio Network
Controller Function)
- bRNC aktive Funknetzsteuerung, die keine Anker-RNC ist
- UDR Benutzerdatenweitergabe (User Data Relay)
- CS Kandidatensatz (Candidate Set)
- AS Aktiver Satz (Active Set)
- ECS Externer Kandidatensatz (External Candidate Set)
- ECSC Steuerung für
externe Kandidatensätze
(External Candidate Set Controller)
- MDC Makrodiversity-Steuerung (Macrodiversity Control)
- SC Satzsteuerung (Set Controller)
- SCF Satzsteuerungsfunktion (Set Control Function)
- BBSL Randbasisstationsliste (Boundary Base Station List)
- MDCP Makrodiversity-Verknüpfungsstelle
(Macrodiversity Combination Point)
- RI Funkstreckeninformation (Radiopath Information)
- BI Trägerinformationen
(Bearer Information)
- ID Identität
(IDentity)
- HO Umschaltung (HandOver)
- Ack Bestätigung
(Acknowledge)
- Up Aufwärtsfunk
(Uplink)
- Down Abwärtsfunk
(Donwlink)
- Req Anfrage (Request)
- Resp Antwort (Response)