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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Mobilkommunikationssysteme
und speziell auf mehrere gleichzeitige Gespräche in einem Mobilkommunikationssystem.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Zusätzlich zur
konventionellen Sprachübertragung
bieten moderne Mobilkommunikationssysteme Teilnehmern verschiedene
Datenübertragungsdienste.
Die Dienste Mobilkommunikationssysteme sind allgemein als Teledienste
und Übermittlungsdienste
klassifiziert. Ein Übermittlungsdienst
ist ein Telekommunikationsdienst, welcher eine Signalübertragung
zwischen den Benutzerschnittstellen und den Netzwerkschnittstellen
bereitstellt. Ein Beispiel eines Übermittlungsdienstes ist ein
Modemdienst. Beim Teledienst werden vom Netzwerk auch Terminalservices
bereitgestellt. Wichtige Teledienste schließen Sprach-, Telefax- und Videotextdienste
ein. Die Übermittlungsdienste
sind üblicherweise
auf der Basis eines bestimmten Merkmals in Untergruppen unterteilt,
wie zum Beispiel asynchrone Übermittlungsdienste
und synchrone Übermittlungsdienste. Im
Fall des asynchronen Übermittlungsdienstes
können
das Sendeterminal und das Empfangsterminal ihre Synchronisation
nur für
jedes einzelne zu übertragende
Zeichen aufrechterhalten. Im Falle des synchronen Übermittlungsdienstes
sind das Sendeterminal und das Empfangsterminal für die gesamte
Zeit der Datenübertragung
miteinander synchronisiert. Jede dieser Übermittlungsdienstgruppen enthält eine Anzahl
von Übermittlungsdiensten,
wie zum Beispiel einen transparenten Dienst und einen nichttransparenten
Dienst. Beim transparenten Dienst sind die zu übertragenden Daten unstrukturiert
und Übertragungsfehler
werden nur durch die Kanalcodierung korrigiert. Bei dem nichttransparenten
Dienst sind die zu übertragenden
Daten in Protokolldateneinheiten (PDU) strukturiert und Übertragungsfehler
werden durch Übertragungswiederholungsprotokolle
korrigiert (zusätzlich
zur Kanalcodierung).
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Anrufe
waren herkömmlich
Anrufe mit nur einem Dienst (einer Verbindung), d. h., jeder Anruf
war klarerweise etwa ein Sprachanruf oder ein Datenanruf einer bestimmten
Sorte, und waren optimiert für einen
bestimmten Dienst. Multimediaanrufe, welche verschiedene Arten von
Informationsübertragung oder
Diensten gleichzeitig unterstützen,
wie zum Beispiel Video, Sprache, Dateiübertragung, sind kürzlich in
den festen Datennetzen eingeführt
worden, speziell im Internet.
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Existierende
Mobilkommunikationssysteme bieten keine speziellen Übermittlungsdienste
für Multimediaanrufe
oder für
die gleichzeitige Benutzung von mehreren Datendiensten. Für einen
Datenanruf ist nur ein Verkehrskanal verfügbar, der entweder transparent
(T) oder nichttransparent (NT) ist. Abhängig von der benötigten Übertragungsrate
kann ein Verkehrskanal aus einem Unterkanal bestehen (zum Beispiel
TDMA-Zeitschlitz) oder mehreren Unterkanälen (zum Beispiel mehreren
TDMA-Zeitschlitzen für
Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung,
wie zum Beispiel HSCSD im GSM-System). Jede geteilte Benutzung des
Verkehrskanals muss auf der Anwendungsebene implementiert werden,
das heißt
in den Endbenutzer-Anwendungen. Zeitkritische Multimediaanrufe,
wie zum Beispiel Videoanrufe müssen transparente
leitungsvermittelte Übermittlungsdienste
benutzen, weil andere Datendienste so geringe Variationen der Übertragungsverzögerung,
wie es der Videodienst benötigt,
nicht garantieren können. Eine
zu lange Übertragungsverzögerung verursacht eine
sichtbare Störung
im Videobild auf Empfängerseite.
Anwendungen, welche nicht zeitkritisch sind und genaue Übertragung
benötigen,
nutzen normalerweise nichttransparente Übermittlungsdienste. Ein Beispiel
solch einer Anwendung ist der Transfer von Datendateien.
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Wie
oben bemerkt wurde, ist das Problem im Zusammenhang mit heutigen
Mobilkommunikationssystemen, dass sie entweder einen transparenten oder
einen nichttransparenten Verkehrskanal oder einen Paketdienst (wie
zum Beispiel GPRS, General Packet Radio Service) für einen
Multimediaanruf zwischen zwei Mobilstationen oder zwischen einer
Mobilstation und einem Anschluss oder Server in einem festen Kommunikationsnetzwerk
bereitstellen. Paketfunkdienste und der nichttransparente Verkehrskanal
sind nicht geeignet für
Videoanrufe oder andere zeitkritische Anwendungen. Auf der Anwendungsebene
braucht der transparente Übermittlungsdienst ein
Fehlerkorrekturprotokoll, welches normalerweise nicht für eine Funkverbindung
optimiert ist. Das bedeutet, dass ein Mehrfachdienst- und/oder Multimediakanal
immer einen transparenten Übermittlungsdienst
benutzen muss und sowohl Multiplexieren als auch Fehlerkorrektur
auf der Anwendungsebene des Endbenutzerterminals durchgeführt werden
muss.
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In
der Zukunft wird von Mobilkommunikationssystemen verlangt werden,
speziell von Systemen der dritten Generation, wie zum Beispiel UMTS (Universal
Mobile Telecommunications Systems), dass das Mobilkommunikationsnetzwerk
und die Mobilstation mehrere gleichzeitige Anrufe zwischen der Mobilstation
und verschiedenen anderen Parteien an verschiedenen Zielorten unterstützen sollte.
Die Anrufe können
herkömmliche
Anrufe mit einer Verbindung oder oben beschriebene Multimediaanrufe
oder Anrufe mit mehreren Verbindungen sein. Es wird auch gefordert,
dass es möglich
sein sollte, verschiedene Verbindungen oder Anrufe unabhängig voneinander
hinzuzunehmen oder zu beenden.
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WO
99/16264, welche Stand der Technik ist unter Art. 54(3) EPÜ, beschreibt
ein Verfahren, einer Mobilstation mehrere gleichzeitige Dienste
zu bieten. GB-A-2296844
beschreibt die Koexistenz von GSM und GPRS, wobei einer Mobilstation
einer oder mehrere Zeitschlitze zugeteilt werden.
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Der
Hauptfaktor beim Design und der Implementierung von Mobilkommunikationsnetzwerken
ist die effektive Nutzung des Funkspektrums. Mehrfache Anrufe sollten
auch implementiert werden, indem die Kanalkapazität maximal
ausgenutzt wird. Die Kontrolle mehrfacher Anrufe, wie zum Beispiel
Handover, sollte sowohl für
das Mobilkommunikationssystem als auch für die Mobilstation so einfach
wie möglich sein.
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OFFENLEGUNG
DER ERFINDUNG
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Eines
der Ziele der Erfindung ist es, die oben angegebenen Anforderungen
zu erfüllen,
speziell die effektive Nutzung der zur Verfügung stehenden Kanalkapazität und die
einfache Handoverprozedur von mehrfachen gleichzeitigen Anrufen.
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Dies
wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch
1 erreicht.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Mobilstation gemäß Anspruch 15, ein Mobilkommunikationsnetzwerk
gemäß Anspruch
22 und ein Netzwerkelement gemäß Anspruch
34.
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Gemäß der grundlegenden
Idee der Erfindung wird ein gemeinsamer Verkehrskanal für mehrere
oder alle gleichzeitigen Anrufe einer Mobilstation reserviert, und
die Kapazität
des Kanals wird unter den Anrufen geteilt. Hier bezieht sich der
Ausdruck Verkehrskanal sowohl auf einen Einzelkanal als auch auf
eine Anzahl von zwei oder mehr parallelen Unterkanälen, wie
sie in Hochgeschwindigkeitsmultikanaldatenübertragungen verwendet werden
(zum Beispiel der HSCSD-Kanal
des GSM-Systems). Der Ausdruck Anruf bezeichnet sowohl einen einfachen Anruf
mit einer Verbindung als auch einen Multimediaanruf oder einen Mehrfachverbindungsanruf.
Der Verkehrskanal wird reserviert, wenn der erste Anruf oder die
ersten Anrufe angenommen werden. Wenn mehrere Anrufe gleichzeitig
angenommen werden, wird die Kapazität dieses einen gemeinsamen
Verkehrskanals durch die kombinierte (gesamte) Kapazitätsanforderung
der verschiedenen Anrufe bemessen. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Kapazität
des Verkehrskanals dynamisch eingestellt. Die Kapazität eines
Verkehrskanals, welcher schon einem oder mehreren laufenden Anrufen
zugeteilt ist, wird vergrößert oder
die zugeteilte Kapazität
wird neu zugeteilt, wenn ein neuer Anruf oder eine neue Verbindung
eines älteren
Anrufs zu diesem Verkehrskanal hinzugefügt wird. Dementsprechend wird
die Kapazität
reduziert oder die zugewiesene Kapazität wird neu zugewiesen, wenn
ein Anruf oder eine Verbindung eines Anrufs eines Verkehrskanals
entfernt wird. Der Verkehrskanal wird freigegeben, nachdem der letzte
Anruf beendet wurde.
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Die
Anrufe können
nichttransparente Anrufe (NT), transparente Anrufe (T) oder Multimediaanrufe, welche
sowohl NT- als T-Verbindungen enthalten, sein. Demnach kann die
transparente Verbindung des Multimediaanrufs für die Übertragung von zeitkritischer
Information benutzt werden, welche es nicht erlaubt, eine fehlerkorrekturprotokollbasierte Übertragungswiederholung
durchzuführen,
und die nichttransparente Verbindung kann für die Übertragung von weniger zeitkritischer
Information benutzt werden, welche fehlerkorrekturbasierte Übertragungswiederholung
erlaubt. Dadurch ermöglicht
die Erfindung die Realisierung von Multidienstanrufen durch den
gemeinsamen Verkehrskanal des Mobilkommuni kationsnetzwerks. Das
notwendige Multiplexieren und Demultiplexieren kann in den Terminals
und den Interworkingfunktionen des Mobilkommunikationsnetzwerks
durchgeführt
werden. Daher müssen
diese Funktionen nicht mehr auf der Anwendungsebene beim Endbenutzer
durchgeführt
werden, wie in Stand-der-Technik-Lösungen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung benutzen NT-Anrufe, T-Anrufe und separate T- oder NT-Verbindungen
logische Verbindungen in einem gemeinsamen Funkverbindungsprotokoll
(RLP) oder Verbindungszugriffskontrollprotokoll (LAC), welches zwischen
den Mobilstationen und den Interworkingfunktionen hergestellt wird.
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Der
Anruf kann auch ein paketvermittelter Anruf sein, in welchem Fall
der paketvermittelte Verkehr und der leitungsvermittelte Verkehr über den selben
Verkehrskanal übertragen
werden. Der paketvermittelte Verkehr hat vorzugsweise Anteil an
der Verkehrskanalkapazität,
welche für
den NT-Verkehr zur Verfügung
steht. Die Pakete werden zum Beispiel verschachtelt mit RLP- oder
LAC-Protokollrahmen oder
eingekapselt in die Protokollrahmen übertragen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, wird, falls das Mobilkommunikationsnetzwerk zeitweise
nicht in der Lage ist, weitere Übertragungskapazität oder die
benötige
Menge an Kapazität
zu verteilen, wenn ein neuer Anruf oder eine Verbindung hergestellt
wird, die verfügbare
Kapazität
an die Anrufe neu verteilt. Das Mobilkommunikationsnetzwerk ordnet
die angeforderte Kapazität
später zu,
wenn die Kapazität
im Netzwerk verfügbar
wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform, überwacht die Mobilstation und/oder das Netzwerk den
Verkehr von wenigstens einem Anruf oder einer Verbindung, und wenn
zeitweise in dem Anruf oder der Verbindung kein Datenverkehr ist,
benutzt es zeitweise die Ressourcen für den Verkehr eines anderen
Anrufs (Anrufen) oder einer Verbindung (Verbindungen). Auf diese
Weise kann jeden Moment die gesamte Kapazität, welche im Verkehrskanal
frei ist, maximal verwendet werden.
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Die
Erfindung optimiert die Verwendung der Kapazität des Verkehrskanals im Vergleich
mit einem Fall, in welchem separate gleichzeitige Anrufe einer Mobilstation
verschiedene Verkehrskanäle
benutzen. Im Fall einer Überlastung,
d. h. während
der Verkehrsspitzen, kann das Mobilkommunikationsnetzwerk eine größere Menge
von Anrufen mit derselben Menge verfügbaren Verkehrskanalkapazität unterstützen. Die
Verkehrskanalkapazität
kann dynamisch eingestellt und verteilt werden, in Abhängigkeit
von der Anzahl der Anrufe und deren Anforderungen. Die Kontrolle
von gleichzeitigen Anrufen ist einfacher. Zum Beispiel ist das Handover
mehrerer Anrufe einfach durchzuführen,
sowohl im Hinblick auf das Mobilkommunikationsnetzwerk als auch
auf die Mobilstation, weil nur ein Verkehrskanal übergeben
werden muss. Daraus folgend können
herkömmliche Handoverprozeduren
als solche durchgeführt
werden, was ein besonderer Vorteil ist, wenn der Mehrfachanrufdienst
in existierende Mobilkommunikationssysteme eingeführt wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Im
folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen
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1 ein
GSM Mobilkommunikationssystem darstellt,
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2 Protokolle
und Funktionen darstellt, welche von nichttransparenten Übermittlungsdiensten
des GSM-Systems benötigt
werden,
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3 eine
Systemkonfiguration darstellt, bei welcher mehrere gleichzeitige
leitungsvermittelte Anrufe der selben Mobilstation MS in einer GSM-Umgebung
umgesetzt werden können.
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4 eine
detailliertere Ausstattungskonfiguration darstellt, welche die Durchführung von
mehreren gleichzeitigen leitungsvermittelten Anrufen der selben
Mobilstation MS in einer GSM-Umgebung in der gemeinsamen RLP/LAC-Verbindung erlaubt,
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5 einen
RLP/LAC-Rahmen darstellt, welcher einen virtuellen Kanalidentifizierer
enthält,
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6 virtuelle
Kanäle
in einem gemeinsamen Verkehrskanal in der Ausführungsform von 4 graphisch
darstellt,
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7 eine
Systemkonfiguration darstellt, in welcher gleichzeitig leitungsvermittelte
und paketvermittelte Anrufe der selben Mobilstation MS in der GSM-Umgebung realisiert
werden können,
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8 die Übertragung
von verschachtelten Paketdatenrahmen und LAC-Rahmen über den gemeinsamen Verkehrskanal
darstellt,
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9 eine
Systemkonfiguration darstellt, bei welcher gleichzeitige leitungsvermittelte
und paketvermittelte Anrufe derselben Mobilstation MS in einem Funkzugriffssystem
der dritten Generation wie beispielsweise UMTS realisiert werden
können,
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10 ein
detailliertes Blockdiagramm der in 9 dargestellten
Systemkonfiguration darstellt,
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11 eine
Systemkonfiguration darstellt, bei welcher gleichzeitige leitungsvermittelte
und paketvermittelte Anrufe der selben Mobilstation MS in einem
reinen Funkzugriffssystem der dritten Generation realisiert werden
können,
in welchem IWU-A und MSC/IWF zusammen integriert wurden,
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12 eine
Systemgestaltung darstellt, bei welcher Teile eines Dritte-Generations-Systems,
wie das LAC-Protokoll, in die MC/IWF der zweiten Generation integriert
sind, und
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13 ein
Blockdiagramm einer Vermittlungsstelle für Mobilfunkdienste ist, welches
einen integrierten IWF-Pool enthält,
welcher die Erfindung unterstützt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung kann in allen digitalen drahtlosen Telekommunikationssystemen
eingesetzt werden, wie zum Beispiel zellenförmigen Systemen, WLL-(Wireless
Local Loop) und RLL-(Radio Local Loop)Netzwerken, satellitenbasierten
Mobilkommunikationssystemen, etc. Hier bezieht sich die Bezeichnung
Mobilkommunikationssystem (oder Netzwerk) allgemein auf alle drahtlosen
Telekommunikationssysteme. Es gibt mehrere Mehrfachzugriffs-Modulationstechniken,
welche den Verkehr bei einer großen Zahl von mobilen Benutzern
ermöglichen.
Diese Techniken schließen
Time Division Multiple Access (TDMA), Code Division Multiple Access (CDMA)
und Frequency Division Multiple Access (FDMA) ein. Das physikalische
Konzept des Verkehrskanals variiert bei verschiedenen Mehrfachzugriffsverfahren
und ist primär
definiert, mittels eines Zeitschlitzes in TDMA-Systemen, mittels
eines Spreizungscodes in CDMA-Systemen, mittels eines Funkkanals
in FDMA-Systemen, mittels einer Kombination von diesen, etc. Bei
modernen Mobilkommunikationssystemen ist es möglich, eine Anzahl von zwei oder
mehr Basisratenverkehrskanälen
(Unterkanäle),
d. h. einen Hochgeschwindigkeitsverkehrskanal, einer Mobilstation
für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
zuzuteilen. Hier bezieht sich der Ausdruck Verkehrskanal sowohl
auf einen einzelnen Basisratenverkehrskanal als auch auf einen Hochgeschwindigkeitsverkehrskanal,
welcher aus zwei oder mehr Basisratenverkehrskanälen besteht. Die grundliegende
Idee der vorliegenden Erfindung ist unabhängig von dem Typ des Verkehrskanals
und dem Mehrfachzugriffsverfahren, welches verwendet wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für Datenübertragungsanwendungen in den Mobilkommunikationssystemen
der dritten Generation, wie zum Beispiel UMTS, in digitalen GSM-Mobilkommunikationssystemen
(Global System for Mobile Communications) und in anderen GSM-basierten Systemen,
wie zum Beispiel DSC 1800 (Digital Communication System), im amerikanischen
digitalen zellförmigen
System PCS (Personal Communication System) und in WLL-Systemen, welche
auf den oben genannten Systemen basieren. Die Erfindung wird unten
beschrieben, wobei das GSM-Mobilkommunikationssystem als ein Beispiel
verwendet wird. Die Struktur und Funktion des GSM-Systems sind dem Fachmann
sehr vertraut und sie sind in den GSM-Spezifikationen der ETSI (Eu ropean
Telekommunications Standards Institute) definiert. Auch auf „GSM System
for Mobile Communication",
M. Mouly and M. Pautet, Palaiseau, Frankreich, 1992; ISBN: 2-9507190-0-7
wird Bezug genommen.
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Die
grundlegende Struktur des GSM-Systems ist in 1 dargestellt.
Das GSM-System besteht aus zwei Teilen: einem Basisstationssystem BSS
und einem Netzwerkuntersystem NSS. Das BSS und die Mobilstationen
MS kommunizieren über Funkverbindungen.
Im Basisstationssystem BSS wird jede Zelle durch eine Basissendeempfangsstation
(Base Transceiver Station) BTS versorgt. Eine Anzahl von Basissendeempfangsstationen
ist mit einer Basisstationssteuerung (Base Station Controller) BSC
verbunden, welche die Funkfrequenzen und Kanäle steuert, welche die BTS
benutzt. Die BSCs sind mit Funkvermittlungsstellen (Mobile Services
Switching Centre) MSC verbunden. Spezielle MSCs sind mit anderen
Telekommunikationsnetzwerken verbunden, wie zum Beispiel dem öffentlichen
Fernsprechwählnetz
PSTN, und beinhalten Gateway-Funktionen für Anrufe, welche zu diesem
Netzwerk übermittelt werden
und für
Anrufe, die aus diesen Netzwerken ankommen. Diese MSCs sind bekannt
als Gateway-MSCs (GMSC). Es gibt auch wenigstens zwei Datenbasen,
ein Heimatregister HLR und ein Besucherregister VLR.
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Das
Mobilkommunikationssystem enthält Anpassungsfunktionen,
um interne Datenverbindungen des Mobilkommunikationsnetzwerks an
die Protokolle, welche von den Terminals und anderen Telekommunikationsnetzwerken
verwendet werden, anzupassen. Die Anpassungsfunktionen beinhalten
typischerweise eine Terminalanpassungsfunktion TAF in der Schnittstelle
zwischen der Mobilstation und dem Datenterminal, welches mit der
Mobilstation verbunden ist, und eine Interworkingfunktion IWF in
der Schnittstelle zwischen der Mobilstation und einem anderen Telekommunikationsnetzwerk,
typischerweise in Verbindung mit der Funkvermittlungsstelle. Üblicherweise
enthält
die Funkvermittlungsstelle verschiedene Arten von Adapterausstattungspools,
um verschiedene Datendienste und Datenprotokolle zu unterstützen, zum
Beispiel einen Modempool, welcher Modems und Telefaxadapter für Modem
und Telefaxdienste enthält,
einen UDI/RDI-Ratenadapterpool, etc. Auf 1 Bezug
nehmend, wird im GSM-System
eine Datenverbindung zwischen der Terminalanpassungsfunktion TAF
31 der Mobilstation MS und der Interworkingfunktion IWF 41 im Mobilkommunika tionsnetzwerk
hergestellt. Im Falle von Datenübertragung
im GSM-System ist diese Verbindung eine UDI-kodierte digitale Vollduplexverbindung,
angepasst an V.24-Schnittstellen. Bei nichttransparenten Datendiensten
benutzt die GSM-Verbindung
auch ein Funkverbindungsprotokoll RLP. Das TAF passt das Datenterminalgerät DTE, das
mit der Mobilstation MS verbunden ist, der GSM Datenverbindung an, über welche
eine physikalische Verbindung unter Verwendung eines oder mehrerer
Verkehrskanäle
hergestellt wird,. Die IWF verbindet die GSM-Datenverbindung mit
einem V.110- oder V.120-Netzwerk, wie zum Beispiel einem ISDN-Netzwerk
oder einem anderen GSM-Netzwerk, oder einem anderen Durchgangsnetzwerk,
wie zum Beispiel dem öffentlichen
Fernsprechwählnetz
PSTN. Die CCITT-Empfehlung für
eine V.120-ratenangepasste Verbindung ist in der Publikation CCITT
White Book: V.120 enthalten.
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Wie
oben erklärt
unterstützen
moderne Mobilkommunikationssysteme verschiedene Teledienste und Übermittlungsdienste.
Die Übermittlungsdienste
des GSM-Systems
sind in der GSM-Spezifikation 02.02 definiert und die Teledienste
in der GSM-Spezifikation 02.03.
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2 stellt
Protokolle und Funktionen, welche in der IWF benötigt werden (entweder im MSC- oder
in einem WLL-spezifischen Netzwerkelement), für nichttransparente Übermittlungsdienste
dar. Die nichttransparente leitungsvermittelte Verbindung über den
GSM-Verkehrskanal zwischen der Terminalanpassungsfunktion TAF und
der Interworkingfunktion IWF enthält mehrere Protokollebenen,
welche allen diesen Diensten gemeinsam sind. Diese enthalten mehrere
Ratenanpassungsfunktionen RA, wie zum Beispiel RA1' zwischen der Terminalanpassungsfunktion
TAF und der CCU-Einheit (Channel Codec Unit), welche sich im Basisstationssystem BSS
befindet, RA1 zwischen der CCU-Einheit und der Interworkingfunktion
IWF, RAA zwischen der CCU-Einheit und der Umkodiereinheit TRAU,
welche sich fern von der Basisstation befinden, und RA2 zwischen
der Umkodiereinheit TRAU und der Interworkingfunktion IWF. Ratenanpassungsfunktionen
RA sind in der GSM-Empfehlung 04.21 und 08.20 definiert. Verkehr
zwischen CCU-Einheit und der Umkodiereinheit TRAU ist in der GSM-Empfehlung 08.60 definiert.
In der Funkschnittstelle der RA1' wurde
die ratenangepasste Information auch gemäß der GSM-Empfehlung 5.03 kanalcodiert,
was durch die FEC-Blocks in der Mobilstation MS und der CCU-Einheit
dargestellt ist.
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Die
IWF und TAF enthalten auch Protokolle höherer Ebenen, welche dienstspezifisch
sind. In dem asynchronen nichttransparenten Übermittlungsdienst werden die
L2R-(Layer 2 Relay) und RLP-(Radio Link Protocol)-Protokolle und
eine Modem- oder Ratenanpassungsfunktion in der IWF in Richtung
des festen Netzwerks benötigt.
L2R-Funktionalität
für nichttransparente
zeichenorientierte Protokolle sind zum Beispiel in der GSM-Empfehlung
07.02 definiert. Das RLP-Protokoll
ist in der GSM-Empfehlung 04.22 definiert. Das RLP ist ein rahmenstrukturiertes,
balanciertes (HDLC-Typ) Datenübertragungsprotokoll, bei
welchem eine Fehlerkorrektur auf der Übertragungswiederholung von
beschädigten
Rahmen auf Anfrage der Empfangspartei basiert. Die Schnittstelle zwischen
dem IWF und zum Beispiel dem Audiomodem MODEM ist in Übereinstimmung
mit CCITT V.24. In 2 ist diese Schnittstelle mit
dem Symbol L2 angezeigt. Diese nichttransparente Konfiguration wird
auch in Verbindung mit einem Zugang zum Internet-Netzwerk benutzt.
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Die
Protokollstruktur des transparenten Übermittlungsdienstes und des
GSM-Telefaxdienstes
ist dem in 2 dargestellten sehr ähnlich,
außer dass
die L2R/RLP-Funktion durch eine andere Funktion ersetzt wurde. Bei
einem asynchronen transparenten Übermittlungsdienst
braucht die IWF eine Asynchron-Synchron-Umwandlung
RA0 und ein Modem oder eine Ratenanpassungsfunktion in Richtung des
festen Netzwerks. Beim Telefaxdienst braucht die IWF eine GSM-Telefaxprotokollfunktion
und ein Modem. Die Telefaxverbindung ist auch transparent. Der GSM-Telefaxdienst
ist in der GSM-Empfehlung 03.45 definiert.
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Im
HSCSD-Konzept des GSM-Systems wird ein Hochgeschwindigkeitsdatensignal
in separate Datenströme
aufgeteilt, welche dann über
N Unterkanäle
(N Verkehrskanalzeitschlitze) über
die Funkschnittstelle übertragen
werden. Nachdem die Datenströme
aufgeteilt wurden, werden sie über
Unterkanäle
transportiert, als ob sie voneinander unabhängig wären, bis sie wieder in der
IWF oder der MS vereinigt werden. Allerdings gehören diese N Unterverkehrskanäle logisch
zu der selben HSCSD-Verbindung, d. h., sie bilden einen HSCSD-Verkehrskanal. Gemäß den GSM-Empfehlungen
werden die Datenströme
in einem modifizierten RLP aufgeteilt und kombiniert, was demnach
allen Unterkanälen
gemeinsam ist. Unterhalb diesem gemeinsamen RLP hat jeder Unterkanal
den gleichen Protokollstapel RA1'-FEC-FEC-RA1'-RAA-RAA-RA2-RA2-RA1
zwischen der MS/TAF und der MSC/IWF, wobei der Protokollstapel für einen
Verkehrskanal in 2 dargestellt ist. Demnach wird
der HSCSD-Verkehrskanal gemäß den GSM-Empfehlungen weiterhin
das gemeinsame RLP für
verschiedene Unterkanäle
benutzen, auch wenn die Bitrate eines individuellen Unterkanals
bis zu 64 kBit/s betragen kann.
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Wie
oben erwähnt,
werden für
das GSM-System Lösungen
entwickelt, welche Datenraten bis zu 64 kBit/s pro Zeitschlitz oder
Datenraten über
64 kBit/s in der Mehrfachzeitschlitzkonstellation (HSCSD) ermöglichen.
Jedoch betrifft diese Entwicklungsarbeit nicht die oben beschriebenen
Protokollstrukturen, sondern nur die Bitrate des HSCSD-Verkehrskanals.
Demnach wird der HSCSD-Verkehrskanal gemäß den GSM-Empfehlungen weiterhin
das gemeinsame RLP für
verschiedene Unterkanäle
benutzen, auch wenn die Bitrate eines individuellen Unterkanals
bis zu 64 kBit/s und die gesamte Datenrate des HSCSD-Verkehrskanals n*64
kBit/s betragen kann.
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Wie
oben erwähnt,
wird es in der Zukunft von den Mobilkommunikationssystemen gefordert
werden, insbesondere von den Systemen der dritten Generation, wie
zum Beispiel UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems),
dass das Mobilkommunikationsnetz und die Mobilstation mehrere gleichzeitige
Anrufe zwischen der Mobilstation und mehreren anderen Parteien an
verschiedenen Zielorten unterstützen
sollte. Die Anrufe können
herkömmliche
Anrufe mit einer Verbindung, oder Multimediaanrufe oder Anrufe mit
mehreren Verbindungen sein. Es wird auch gefordert, dass es möglich sein
sollte, separate Verbindungen oder Anrufe unabhängig voneinander hinzuzufügen oder
abzubrechen. Die Kanalkapazität
sollte so effizient wie möglich
genutzt werden. Außerdem
sollte die Kontrolle von Mehrfachanrufen zum Beispiel Handover für das Mobilkommunikationssystem
als auch für
die Mobilstation so einfach wie möglich sein.
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Gemäß der grundlegenden
Idee der Erfindung wird ein gemeinsamer Verkehrskanal mehreren oder
allen gleichzeitigen Anrufen der selben Mobilstation zugeteilt,
und wird die Kapazität
des Kanals zwischen den Anrufen geteilt.
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3 stellt
exemplarisch dar, wie mehrere gleichzeitige leitungsvermittelte
Anrufe der selben Mobilstation in einer GSM-Umgebung realisiert
werden können.
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Es
gibt n aktive Anwendungen im Terminal TE der Mobilstation MS, und
jede der verschiedenen Anwendungen benötigt einen Anruf oder eine
Verbindung eines Multimediaanrufs. Ein Verkehrskanal wurde zwischen
der Mobilstation MS und der Interworkingfunktion IWF aufgebaut,
wobei der Kanal allen Anrufen gemeinsam ist. Eine virtuelle Verbindung (Leitung)
wird für
jeden Anruf oder jede Verbindung eines Anrufs im gemeinsamen Verkehrskanal
aufgebaut, und jede virtuelle Verbindung benutzt einen Teil der
Kapazität
des Verkehrskanals. Die MS verbindet jede Anwendung mit ihrer jeweiligen
virtuellen Verbindung im Verkehrskanal. Die Interworkingfunktion IWF
verbindet die virtuellen Verbindungen des Verkehrskanals zu separaten
physikalisch festen Netzwerkkanälen.
Ein solcher fester Netzwerkkanal wird zwischen den Terminals TE
des festen Netzwerks (zum Beispiel PSTN oder ISDN) und der Interworkingfunktion
IWF für
jeden Anruf hergestellt. Der Festnetzwerkkanal kann auch mehrere
Verbindungen enthalten (Multimediaanruf).
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Die
Anrufe können
zum Beispiel nichttransparente Anrufe (NT), transparente Anrufe
(T) oder Multimediaanrufe, welche sowohl NT- als auch T-Verbindungen
enthalten, sein. Weiterhin können
ein oder mehrere Anrufe paketvermittelt sein.
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Die
Kapazität
des gemeinsamen Verkehrskanals kann auf die Anrufe verteilt werden,
zum Beispiel indem spezifische Informationsbits, welche durch den
Verkehrskanal übertragen
werden, jedem Anruf oder jeder Verbindung eines Anrufs zugeordnet werden.
Im GSM-System zum Beispiel werden V.110-Rahmen zwischen der Ratenanpassungsfunktion
RA1' und der Ratenanpassungsfunktion
RA1 übertragen.
Eine spezifische Anzahl von Datenbits dieser Rahmen kann für jeden
Anruf reserviert werden.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung benutzen NT-Anrufe, T-Anrufe und separate T- oder NT-Verbindungen
logische Verbindungen in einem gemeinsamen Funkverbindungsprotokoll (RLP)
oder einem Verbindungszugangskontrollprotokoll (LAC), welches durch
den Verkehrskanal zwischen der Mobilstation MS und der Interworkingfunktion
IWF (oder IWU-A) hergestellt wird.
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Die 4 und 6 stellen
eine solche Datenübertragungskonfiguration
für reine
leitungsvermittelte Anwendungen in der GSM-Umgebung dar.
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Mit
Bezug auf die 4 enthält das Terminal TE (wie zum
Beispiel ein Personal Computer) der Mobilstation MS eine Anzahl
von Anwendungen 1 ... n, von denen manche transparente Anrufe (T)
und manche nichttransparente Anrufe (NT) benötigen. Die Anwendungen 1 ...
n sind mit dem Funkterminalteil MT der Mobilstation MS durch eine
Anwendungsschnittstelle verbunden, wie zum Beispiel Mobile API/MEXE
(Mobile Application Programming Interface/Mobile Execution Environment).
Das MT enthält
eine RPL/LAC-Einheit 51, welche das Funkverbindungsprotokoll
RLP oder ein anderes geeignetes Funkverbindungszugangskontrollprotokoll
LAC unterstützt.
Die RLP/LAC-Einheit 51 enthält zwei Funktionsteile, d.
h. eine Steuereinheit 510 und einen Übertragungswiederholungsmechanismus 511.
Die Steuereinheit 510 führt
alle Funktionen aus, die zum RLP/LAC-Protokoll gehören, inklusive Rahmung, Zeitsteuerung,
Datenpufferung, Zuteilung virtueller Kanäle, Multiplexieren/Demultiplexieren
verschiedener Anrufe auf die virtuellen Kanäle des gemeinsamen Verkehrskanals,
und Steuerung der RLP/LAC-Protokollfunktionen. Nur Funktionen und Mechanismen,
die zur Übertragungswiederholung gehören, wurden
an die Einheit 511 übertragen.
Anwendungen, welche eine transparente (T) Verbindung oder einen
transparenten Anruf erfordern, wurden direkt mit der Einheit 510 verbunden,
während Anwendungen,
welche einen nichttransparenten (NT) Anruf oder eine nichttransparente
Verbindung erfordern, über
die Übertragungswiederholungseinheit 511 mit
der Einheit 510 verbunden wurden. Dies erlaubt es, sowohl
transparente als auch nichttransparente Verbindungen in der gemeinsamen RLP/LAC-Verbindung
in einem einzigen GSM-Verkehrskanal zu übertragen.
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Weiterhin
Bezug nehmend auf 4, enthält die Interworkingfunktion
IWF, welche vorzugsweise in der Funkvermittlungsstelle MSC angesiedelt
ist, eine RLP/LAC-Einheit 52, welche der Einheit 51 in der
Mobilstation MS entspricht. Mit anderen Worten enthält die RLP/LAC-Einheit 52 eine
Steuereinheit 512 und einen Übertragungswiederholungsmechanismus 521,
welche die selbe Funktionalität
haben wie die entsprechenden Einheiten 510 und 511 in
der Mobilstation MS. Die Ein- und Ausgabe-Ports der Einheit 520 (welche
dafür gedacht
ist, transparente (T) Daten zu und vom festen Netzwerk (PSTN, ISDN) zu übertragen
und zu empfangen) sind mit der Schalteinheit 53 verbunden,
welche jeden Port selektiv mit zum Beispiel einer Ratenanpassungseinheit RA 54,
einem Modem 55 oder einem Telefaxprotokolladapter FAX 56 verbinden
kann. Die Einheiten 54, 55 und 56 sind
mit anderen Telekommunikationsnetzwerken verbunden, wie zum Beispiel
PSTN oder ISDN. Dementsprechend sind die Anschlüsse der Einheit 521 (welche
dafür gedacht
sind, nichttransparente Daten zu und von einem anderen Telekommunikationsnetzwerk
zu übertragen
und zu empfangen) mit der Schalteinheit 53 verbunden, welche
die Ports selektiv mit den Einheiten 54 bis 56 verbinden
kann, gemäß den Dienste-Anforderungen
eines gegebenen Anrufs. Dank der IWF gemäß 4 können verschiedene
Anrufe oder Verbindungen (einer in jedem Port der Einheit 520 oder 521)
dadurch selektiv und unabhängig
von anderen Anrufen mit einem separaten individuellen physikalischen
Kanal in einem anderen Telekommunikationsnetzwerk verbunden werden.
Alternativ kann es in manchen Situationen vorteilhaft sein, zwei
Anrufe oder Verbindungen mit dem selben physikalischen Kanal in
einem anderen Telekommunikationsnetzwerk zu verbinden, zum Beispiel,
wenn die Anrufe das selbe Ziel haben.
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Ein
gemeinsamer Verkehrskanal wird zwischen der Mobilstation MS und
der Interworkingfunktion IWF zugeteilt, wenn der erste Anruf oder
die ersten Anrufe aufgebaut werden. Wenn mehrere Anrufe gleichzeitig
aufgebaut werden, wird die Kapazität des gemeinsamen Verkehrskanals
durch die kombinierte (gesamte) Kapazitätsanforderung der verschiedenen Anrufe
bestimmt.
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Bei
normalem GSM-Anrufaufbau empfängt das
MSC in der Aufbaunachricht ein BCIE-Element (Bearer Capability Element)
von der Mobilstation (oder von der Teilnehmerdatenbank oder einer
anderen Vermittlungsstelle). Das BCIE-Element enthält Informationen über die
Art des Anrufs sowie auch über die Übermittlungsdienste
und das Protokoll, welche der Anruf benötigt. Auf Basis dieser Information
kann das MSC die IWF-Ausstattung, welche sich für den fraglichen Anruf eignet,
aussuchen und initialisieren. In einer Ausführungsform der Erfindung kann
das BCIE-Element mit einem neuen Parameter oder Parameterwert versorgt
werden, welcher es dem MSC ermöglicht,
die IWF-Ausstattung auszusuchen, welche die Funktionalität der Erfindung
für den
Anruf unterstützt.
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Wenn
der gemeinsame Verkehrskanal aufgebaut wird, wird eine RLP/LAC-Protokollverbindung zwischen
der RLP/LAC-Einheit 51 und 52 aufgebaut, in der
Art, wie sie für
das RLP/LAC-Protokoll definiert ist, zum Beispiel gemäß dem RLP-Protokoll
im GSM Mobilkommunikationssystem. In der bevorzugten Ausfüh rungsform
der Erfindung verhandeln die RLP/LAC-Einheiten durch internes Signalisieren
des Verkehrskanals auch miteinander über den Aufbau von virtuellen
Kanälen
(Leitungen) innerhalb der gemeinsamen RLP/LAC-Protokollverbindung.
Im GSM-System zum Beispiel kann diese Inband-Verhandlung durch den
XID-Mechanismus
und XID-Rahmen des Funkverbindungsprotokolls RLP realisiert werden,
welche üblicherweise
zum Signalisieren durch eine nichttransparente Verbindungen benutzt
werden. Die logischen Unterkanäle
(Leitungen) können
aufgebaut werden, zum Beispiel durch die Bestimmung logischer Kanalidentifikatoren
innerhalb des Informationsfeldes beispielsweise der RLP/LAC-Rahmenl. 5 stellt
einen RLP/LAC-Rahmen dar, welcher mit einem logischen Kanalidentifikator
ausgestattet ist. Der Rahmen enthält einen Nachrichtenkopf (H),
ein Informationsfeld und eine Rahmenprüfsequenz FCS. Der virtuelle
Kanalidentifikator VCI der Erndung befindet sich am Anfang des Informationsfeldes.
Der VCI besteht vorzugsweise aus einem Anrufidentifikator (, welcher Anrufe
voneinander unterscheidet,) und einem Verbindungsidentifikator (,
welcher die Verbindungen voneinander unterscheidet). Solch eine
Benutzung mehrerer logischer Kanäle
erlaubt es, mehrere Punkt-zu-Punkt-Dienstsessions gleichzeitig über eine
RLP/LAC-Verbindung zu betreiben.
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Der
oben erwähnte
Inband-Verhandlungsprozess kann ein Beispiel für die folgende Art von Prozess
sein. Wenn eine gemeinsame RLP/LAC-Verbindung in einem gemeinsamen
Verkehrskanal aufgebaut wurde, sendet die RLP/LAC-Einheit 51 einen
XID-Rahmen der einen Vorschlag für
eine bestimmte virtuelle Kanalzuteilung an die RLP/LAC-Einheit 52 enthält. Wenn
nötig,
bestätigt
die Einheit 51 mit einem XID-Rahmen, wonach die Einheiten 51 und 52 anfangen,
Anrufe auf Unterkanäle
auf die verhandelte Art zu multiplexieren. Eine Zuteilung von Unterkanälen beinhaltet
sowohl die Zuteilung von Unterkanalidentifikatoren VCI als auch die
Zuteilung einer bestimmten Kanalkapazität zu jedem virtuellen Kanal.
In der Mobilstation verbindet die Einheit 51 jeden virtuellen
Kanal mit der entsprechenden Anwendung (Anruf). Dementsprechend stellen
in der Intennrorkingfunktion IWF die RLP/LAC-Einheit 52 und
die Schalteinheit 53 die Kopplung der virtuellen Kanäle an die
separaten physikalischen Kanäle
in einem anderen Telekommunikationsnetzwerk bereit. Alternativ ist
es auch möglich,
die Definition der virtuellen Kanalkapazität (zum Beispiel die Bitrate),
welche für
jeden Anruf oder jede Verbindung benötigt wird, im oben genannten BCIE-Element
oder ei nem anderen Signalisierungselement einzuschließen. In
diesem Fall wird die Kapazität
des gemeinsamen Verkehrskanals entsprechend dieser Information in
der IWF zugeteilt und ist keine Inband-Verhandlung notwendig (,
wenn nicht eine Verhandlung aus einem anderen Grund nötig ist).
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6 ist
eine grafische Darstellung vier gleichzeitiger Anrufe, welche durch
den gemeinsamen Verkehrskanal gemäß der Erfindung aufgebaut wurden.
Fünf logische
Kanäle 61A, 61B, 61C, 61D und 61E werden
innerhalb des gemeinsamen Verkehrskanals und der RLP/LAC-Verbindung 60 hergestellt.
Die logischen Kanäle 61A, 61B und 61E werden
jeweils mit Anwendungen 1, 2 und n auf der MS-Seite verbunden, und dementsprechend
mit physikalischen PSTN/ISDN Kanälen 62, 63 und 65 auf der
IWF-Seite. Auf der IWF-Seite werden die logischen Kanäle 61C und 61D mit
einem gemeinsamen physikalischen Kanal 64 verbunden.
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Nachdem
der Mehrfachanruf gemäß der Erfindung
aufgebaut wurde, kann die Kapazität des gemeinsamen Verkehrskanals
dynamisch eingestellt werden. Die Kapazität eines Verkehrskanals, welchem
eine oder mehrere laufende Gespräche
zugeteilt wurden, wird angehoben oder die zugeteilte Kapazität wird neu
zugeteilt, wenn dem Kanal ein neuer Anruf oder eine neue Verbindung
eines alten Anrufs hinzugefügt
wird. Wenn die Mobilstation einen weiteren Anruf benötigt, sendet
sie eine Anrufaufbauanfrage an die Funkvermittlungsstelle MSC, welche
die Konfiguration des Verkehrskanals ändert, so dass die gesamte
Kapazität
der von allen Anrufen benötigten Kapazität entspricht.
Eine entsprechende Prozedur wird durchgeführt, wenn die MS einen Anruf
aus dem Verkehrskanal beendet. Anhebung oder Absenkung der Kapazität kann zum
Beispiel bedeuten, dass 1) mehr oder weniger Unterkanäle oder
Unterströme
in der Mehrfachkanalkonfiguration (wie zum Beispiel HSCSD) zugeteilt
werden, 2) die Kanalcodierung geändert
wird, um die Datenrate anzuheben oder abzusenken, 3) das Verhältnis von
Chiprate zu Datenrate (Chiprate geteilt durch Datenrate) im Code-Division-Multiplex-Access-System
(CDMA) verändert
wird, oder dass andere Mittel verwendet werden, die von dem fraglichen
Mobilkommunikationssystem zur Verfügung gestellt werden. Nachdem
die Konfiguration und Kapazität
des gemeinsamen Verkehrskanals geändert wurden, handeln die RLP/LAC-Einheiten 51 und
52 einen virtuellen Kanal für
den neuen Anruf aus, löschen
den virtuellen Unterkanal des beendeten Anrufs oder verhandeln möglicherweise über eine
Neuzu teilung der Kapazität
zu den Anrufen. Eine Verbindung kann innerhalb eines bestehenden Anrufs
hinzugefügt
oder gelöscht
werden, wie oben beschrieben, oder es kann eine Verhandlung über eine
Zuteilung/Nichtzuteilung eines virtuellen Kanals und eine Neuzuteilung
der Kapazität
kann aufgrund der Hinzufügung/Löschung einer
Verbindung nur zwischen den Einheiten 51 und 52 durchgeführt werden.
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Wenn
es der MS zeitweise nicht möglich
ist, dem Verkehrskanal mehr Übertragungskapazität zuzuteilen,
wenn ein neuer Anruf oder eine neue Verbindung hinzugefügt wird,
verhandeln die RLP/LAC-Einheiten 51 und 52 außerdem,
in welchem Fall ein neuer virtueller Kanal für einen neuen Anruf oder eine
neue Verbindung aufgebaut wird und die zur Verfügung stehende Kapazität neu zugeteilt wird.
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Wenn
die MS einen neuen Anruf oder Verbindung zusätzlich zu den bestehenden aufbaut,
bemerkt das MSC, dass die MS bereits mit einem Datenanruf beschäftigt ist
und leitet den Anruf/die Verbindung zu dem selben IWF-Element um.
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Transparente
(T) Daten werden in RLP/LAC-Rahmen gekapselt, das heißt, ein
virtueller Kanal wird auch T-Verbindungen in dem gemeinsamen Verkehrskanal
zugeteilt. Jedoch werden auf T-Daten keine Übertragungswiederholungsfunktionen
angewendet, sondern ein unbestätigter Übertragungsmodus,
weil transparente (T) Daten direkt an die RLP/LAC-Einheiten 51 und 52 geleitet
werden und nicht über
den Übertragungswiederholungsmechanismus 511, 521.
Darüber
hinaus garantiert die sendende RLP/LAC-Einheit 51, 52,
dass ein Block zu jeder Verbindung in regelmäßigen Intervallen übertragen
wurde, so dass eine konstante (oder nahezu konstante) Verzögerung und
eine konstante Rate aufrechterhalten werden.
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Transparente
Anrufe benötigen
eine konstante Kapazität,
und deshalb kann die Kapazität
von transparenten Anrufen nicht reduziert werden, wenn die Gesamtkapazität des Verkehrskanals
inadäquat ist.
Jedoch können
nichttransparente Anrufe und Paketverbindungen mit minimaler Verkehrskanalkapazität durch
Verwendung einer Flusskontrolle, Pufferung- und Überlastungskontrolle an beiden Enden des
Verkehrskanals aufrechterhalten werden, zum Bespiel in den RLP/LAC-Einheiten 51 und 52.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung überwachen
die RLP/LAC-Einheiten 51 und 52 den
Verkehr von transparenten (T) Anrufen und Verbindungen. Wenn die
MS zum Beispiel detektiert, dass Anwendung 1 in einem transparenten
Anruf gemäß dem Protokoll
Fülldaten übermittelt,
zum Beispiel Flaggen- oder
Steuerrahmen, überträgt die RLP/LAC-Einheit 51 die
Fülldaten
nicht auf den Verkehrskanal. Stattdessen überträgt die RLP/LAC-Einheit 51 RLP/LAC-Rahmen
(oder Pakete) einer oder mehrerer nichttransparenter (oder paketvermittelter) Verbindungen,
d.h. RLP/LAC-Rahmen, welche den virtuellen Kanalidentifikator VCI
der nichttransparenten Verbindungen anstatt des VCI des transparenten Kanals
enthalten. Auf Empfängerseite
füllt die RLP/LAC-Einheit 52 die
fehlenden Protokoll-Fülldaten
wieder in den transparenten Datenstrom ein, obwohl die Fülldaten
nicht über
den Verkehrskanal übermittelt
werden. Dies kann zum Beispiel so passieren, dass die RLP/LAC-Einheit 52 dem
ausgehenden transparenten Datenfluss automatisch einen bestimmten
Füller
hinzufügt,
wenn sie detektiert, dass der Verkehrskanal nicht den RLP/LAC-Rahmen
der T-Verbindung innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem
vorausgegangenen RLP/LAC-Rahmen
empfängt.
Die Einheiten 51 und 52 funktionieren dementsprechend
in den entgegengesetzten Übertragungsrichtungen.
Dank diesem zusätzlichen
Merkmal dieser Erfindung wird die gesamte freie Kapazität in dem
Verkehrskanal jeden Moment effizient genutzt.
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Die
vorliegende Erfindung eignet sich auch für eine gleichzeitige Übertragung
von leitungsvermittelten Daten und paketvermittelten Daten. Paketvermittelter
Verkehr wird auf dem selben Kanal wie der leitungsvermittelte Verkehr übertragen.
Der paketvermittelte Verkehr hat vorzugsweise Anteil an der Kapazität des Verkehrskanals,
welcher für
NT-Verkehr zur Verfügung
steht. Pakete werden zum Beispiel verschachtelt mit RLP- oder LAC-Protokollrahmen
oder in die Protokollrahmen eingekapselt übertragen.
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Die 7 und 8 illustrieren
die gleichzeitige Übertragung
von leitungsvermittelten Daten und paketvermittelten Daten in der
GSM-Umgebung. Das Terminal TE der Mobilstation enthält Datenanwendungen
1 ... n, von denen jede einen fest geschalteten Anruf oder eine festgeschaltete
Verbindung benötigt.
Die Anwendungen 1 ... n stellen leitungsvermittelte transparente
(T) oder nichttransparente (NT) Verbindungen her, welche mit der
LAC/RLP-Einheit 51 im MT-Teil der Mobilstation MS verbunden
sind. Die Struktur und Funktion der RLP/LAC-Einheit 51 sind
vorzugsweise identisch mit denen, welche in 4, Einheit 51 dargestellt
sind.
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Die
Funkvermittlungsstelle MSC enthält
eine Interworkingfunktion IWF, welche vorzugsweise identisch der
Interworkingfunktion IWF ist, welche in 4 dargesiellt
ist. Um präziser
zu sein, die IWF enthält
eine RLP/LAC-Einheit 52, die Schalteinheit 53 und
die Ratenanpassungsfunktion RA 54, und die Modem- und Telefaxeinheit 56,
welche mit physikalischen Kanälen
in einem anderen Telekommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel PSTN
oder ISDN verbunden sind. Die RLP/LAC-Einheit 51 und die
Interworkingfunktion IWF stellen eine RLP/LAC-Verbindung untereinander über den
gemeinsamen Verkehrskanal her. Die RLP/LAC-Verbindung enthält für jeden
Anruf oder jede Verbindung virtuelle Kanäle, wie oben mit Bezug zu den 4, 5 und 6 beschrieben.
Leitungsvermittelte Daten werden zwischen der Einheit 51 und
der IWF in RLP/LAC-Rahmen übertragen.
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Mit
weiterem Bezug auf 7 ist die Anwendung n (oder
alternativ mehrere Datenanwendungen) eine Paketdatenanwendung, welche
einen Paketdatenanruf in einem Paketdatennetzwerk erfordert. In der
Ausführungsform,
die in 7 dargestellt ist, werden Paketdatenrahmen verschachtelt
mit RLP/LAC-Rahmen über
den gemeinsamen Verkehrskanal übertragen.
Zu diesem Zweck werden die Paketdatenrahmen, die von der Anwendung
n hergestellt werden, und die RLP/LAC-Rahmen, die von der Einheit 51 produziert
wurden, einer Multiplexier- und Demultiplexiereinheit 71 zugeführt, welche
die LAC-Rahmen und die Paketdatenrahmen in Proportion zu der ihnen
zugeteilten Kanalübertragungskapazität auf den
gemeinsamen Verkehrskanal multiplexiert. Es gibt eine entsprechende
Multiplexier- und Demultiplexiereinheit 72 in der Funkvermittlungsstelle
MSC, welche die RLP/LAC-Rahmen aus den Paketdatenrahmen demultiplexiert.
Die RLP/LAC-Rahmen werden der Interworkingfunktion IWF zugeführt. Die
Paketdatenrahmen werden einem Paketdatenknoten oder einem Paketdatenhandhaber
PDN zugeleitet, welcher diese weiter in das Paketnetzwerk übermittelt.
Multiple xieren der LAC-Rahmen und Paketdatenrahmen, deren verschachtelte Übertragung über den
gemeinsamen Verkehrskanal, und Demultiplexieren gemäß der Erfindung
sind graphisch in 8 dargestellt. Die Übertragung
von Paketdaten und leitungsvermittelten Daten erfolgt in der Gegenrichtung
MSC-MS auf die selbe Art.
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9 stellt
dar, wie mehrere gleichzeitige leitungsvermittelte und paketvermittelte
Anrufe der selben Mobilstation MS in einem Funkzugriffsnetzwerk der
Dritten Generation, zum Beispiel UMTS, implementiert werden können. Das
Funkzugriffsnetzwerk ist mit Kernnetzwerken durch eine Interworkingfunktionseinheit
oder Einheiten IWU-A (Zusatzeinheit) verbunden. In diesem Beispiel
sind das Mobilkommunikationsnetzwerk und das Paketnetzwerk in den Kernnetzwerken
angesiedelt. Das Terminal TE der Mobilstation MS enthält n aktive
Anwendungen, von denen jede einen Anruf oder eine Verbindung eines Multimediaanrufs
benötigt.
Ein Verkehrskanal, welcher allen Anrufen gemeinsam ist, wird sowohl
zwischen der Mobilstation MS und dem Netzwerkadapter IWU-A als auch
zwischen den Interworkingfunktionen IWU-A und IWF hergestellt. Eine
virtuelle Verbindung (Leitung) wird für jeden Anruf oder Verbindung
von einem Anruf im gemeinsamen Verkehrskanal hergestellt, wobei
jede virtuelle Verbindung einen speziellen Teil der Kapazität des Verkehrskanals
benutzt. Die IWU-A verbindet paketvermittelte Anrufe mit dem Paketdatenknoten
PDN. Datenpakete werden zwischen dem PDN und dem Paketdatenterminal
TE durch ein paketvermitteltes Paketnetzwerk übermittelt. Die IWU-A verbindet
leitungsvermittelte Anrufe mit der Interworkingfunktion IWF. Die
Interworkingfunktion IFW verbindet die virtuellen Verbindungen des
Verkehrskanals mit einzelnen physikalischen Kanälen im Festnetzwerk. Es gibt
einen physikalischen Kanal für
jeden leitungsvermittelten Anruf zwischen den Festnetzwerkterminals
TE (zum Beispiel PSTN oder ISDN) und der Interworkingfunktion IWF.
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10 stellt
das System aus 9 detaillierter dar, wobei die
Funkvermittlungsstelle MSC und die Interworkingfunktion IWF des
Systems vom GSM-Typ sind. Die Mobilstation MS enthält drei
Datenanwendungen 1, 2 und 3, von denen die erste transparente leitungsvermittelte
Daten, die zweite nichttransparente leitungsvermittelte Daten und
die dritte paketvermittelte Daten überträgt. Die MS enthält außerdem eine
LAC-Einheit 91, welche ein Verbindungszugriffssteue rungsprotokoll
LAC eines Mobilkommunikationssystems der dritten Generation unterstützt. Die
erste Interworkingfunktion IWU-A enthält eine dementsprechende LAC-Einheit 92.
Ein Verkehrskanal des Funkzugriffssystems und eine LAC-Verbindung
werden zwischen der LAC-Einheit 91 und der LAC-Einheit 92 hergestellt,
gemäß den mit
Bezug auf 4 beschriebenen Prinzipien.
Virtuelle Kanäle
werden innerhalb der LAC-Verbindung zugeteilt (drei Kanäle in diesem
Fall). Die LAC-Einheit 91 kapselt die leitungsvermittelten
Daten, welche von den Anwendungen 1 und 2 empfangen wurden, und
die paketvermittelten Daten, welche von Anwendung 3 empfangen wurden,
in LAC-Rahmen, welche durch den gemeinsamen Verkehrskanal zur LAC-Einheit 92 übermittelt
werden. Die LAC-Einheit 92 trennt
die leitungsvermittelten Daten von den paketvermittelten Daten.
Die paketvermittelten Daten werden zum Paketdatenknoten PDN weitervermittelt, welcher
mit dem Paketdatennetzwerk verbunden ist. Die leitungsvermittelten
Daten werden zur RLP-Einheit 93 übermittelt. Die Interworkingfunktion
IWF der Funkvermittlungsstelle MSC enthält eine entsprechende RLP-Einheit 94.
Ein gemeinsamer Verkehrskanal wird zwischen den Einheiten 93 und 94 hergestellt,
und eine RLP-Verbindung, welche virtuelle Kanäle enthält (zwei Kanäle in diesem
Fall), wurde zwischen den Einheiten hergestellt, gemäß den in
den 4 bis 6 dargestellten Prinzipien.
Die RLP-Einheit 93 packt die leitungsvermittelten Daten, welche
von der LAC-Einheit 92 empfangen wurden, in RLP-Rahmen,
welche an die RLP-Einheit 94 übermittelt werden. Die RLP-Einheit 94 trennt
die Daten von jedem leitungsvermittelten Anruf oder jeder leitungsvermittelten
Verbindung von den RLP-Rahmen und gibt sie an die Schaltungseinheit 95 weiter.
Die Schaltungseinheit 95 verbindet die Daten jedes Anrufs
selektiv mit einer Ratenanpassungsfunktion RA 96, einem
Modem 97 oder einer Telefaxeinheit 98. Die RLP-Einheit 94,
die Schalteinheit 95 und die Einheiten 96 bis 98 sind
vorzugsweise ähnlich
den Einheiten 52, 53, 54, 55 und 56 aus 4.
Die Datenübertragung
in die entgegengesetzte Richtung IWF IWU-MS ist im wesentlichen
der oben beschriebenen Datenübertragung ähnlich.
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11 stellt
die Übertragung
von leitungsvermittelten und paketvermittelten Anrufen in einem reinen
Mobilkommunikationssystem der dritten Generation gemäß der Erfindung
dar. Die Mobilstation MS ist ähnlich
der in 10 dargestellten. Auf der Netzwerkseite
ist ein Funkzugriffssystem mit einer Funkvermittlungsstelle MSC
der dritten Generation verbunden, welche eine LAC-Einheit 100,
eine Ratenanpassungsfunktion RA 101, ein Modem 102, eine
Telefaxeinheit 103 und ein Paketdatenknoten PDN 104 enthält. Die
LAC-Einheit 100 ist im wesentlichen der LAC-Einheit 92 aus 10 ähnlich.
Gemäß der erfinderischen
Idee wird ein gemeinsamer Verkehrskanal und eine LAC-Verbindung,
welche virtuelle Kanäle
enthält,
zwischen den Einheiten 91 und 100 hergestellt.
Die LAC 91 packt die leitungsvermittelten und paketvermittelten
Daten, welche von den Anwendungen 1, 2 und 3 gesendet wurden, in LAC-Rahmen,
welche dann durch den gemeinsamen Verkehrskanal zur LAC-Einheit 100 übertragen
werden. Die LAC-Einheit 100 trennt leitungsvermittelte Daten
von paketvermittelten Daten. Die paketvermittelten Daten werden
an den Paketdatenknoten PDN 104 weitergegeben, welcher
die Paketdaten zum Paketnetzwerk übermittelt. Die leitungsvermittelten
Daten werden selektiv (abhängig
von dem Dienst, welchen der Anruf benötigt) an die Einheiten 101, 102 und 103 geliefert,
welche mit einem PSTN/ISDN-Netzwerk
verbunden sind. Die LAC-Einheit 100 kann auch mit einem
ATN-Netzwerk verbunden
sein.
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12 stellt
im Vergleich mit dem Ansatz aus 9 und 10 einen
höher integrierten
Ansatz dar. Bei diesem Ansatz wurden Teile des Dritte-Generation-Systems, wie zum
Beispiel das LAC-Protokoll 200 in die MC/IWF der zweiten
Generation eingebettet. Der Paketdatenknoten PDN kann auch in die
IWF integriert werden. Die Zusatz-Einheit IWU-B ist für physikalische
Anwendungen des Verkehrskanals (zum Beispiel die ATM/ISDN-Primärrate),
jegliche Transparentratenanpassungen und jegliche Signalisierungsanpassungen
verantwortlich. Im Fall von 12 wird
ein gemeinsamer Verkehrskanal zwischen der Mobilstation MS und der
Interworkingfunktion MSC/IWF aufgebaut. Die Funktion des Verkehrskanals
ist ähnlich
der in einem reinen Mobilkommunikationssystem der dritten Generation,
welches mit Bezug auf 11 beschrieben wurde.
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13 stellt
eine Funkvermittlungsstelle und einen IWF-Pool dar, welche in der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Die Übertragungskanäle zum Basisstationssystem
sind mit einer Seite des Gruppenschalters GSW verbunden. Die Übertragungskanäle zu den
PSTN/ISDN-Netzwerken sind mit der anderen Seite des GSW verbunden.
Der IWF-Pool 110 enthält
eine Anzahl von RLP/LAC-Einheiten 52,
eine Schalteinheit 53, eine Anzahl von Ratenanpassungseinheiten
RA 54, eine Anzahl von Modemeinheiten 55 und eine
Anzahl von Telefaxeinhei ten 56. Die Schalteinheit 53 kann
wahlweise jede der RLP/LAC-Einheiten mit einer beliebigen der Einheiten 54, 55 und 56 (oder
mit mehr als einer Einheit) zusammenschalten. Der IWF-Pool enthält auch
eine Schalteinheit 111, um jede einzelne (oder mehrere) der
Einheiten 54, 55 und 56 selektiv mit
dem Übertragungskanal
(den Übertragungskanälen) zum PSTN/ISDN-Netzwerk
zusammenzuschalten. Demnach kann der integrierte IWF-Pool jeder
Kombination verschiedener Anrufe den geforderten Dienst anbieten.
Ein solcher Pool trennt die virtuellen Kanäle der gleichzeitigen Anrufe
in physikalische ausgehende Übertragungskanäle, von
denen jeder zum Beispiel ein Modem, eine Telefaxfunktion oder eine ISDN-Ratenanpassungsfunktion
im Pool 110 verwenden kann. Das Netzwerk teilt eine solche
integrierte IWF-Pool-Ressource zu, wenn eine Mobilstation MS, welche
Mehrfachanruffunktionalität
besitzt, den ersten Anruf aufbaut. Da die Funkvermittlungsstelle
auch einfache IWF-Pools umfassen kann, welche nur Modems, UDI-Adapter,
etc. enthalten, muss das Anrufaufbausignal anzeigen, dass die MS
Mehrtachanruftauglichkeit besitzt. Diese Anzeige kann im BCIE enthalten
sein, wie oben beschrieben.
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In
den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
besaßen
die verschiedenen Anrufe oder Verbindungen ein gemeinsames LAC/RLP-Protokoll,
innerhalb dessen logische Kanäle
aufgebaut wurden. Alternativ kann ein separates LAC/RLP-Protokoll
(Funktionseinheit), welches selbst einen logischen Kanal über den
gemeinsamen Verkehrskanal bildet, für jede Verbindung oder jeden
Anruf eingeführt
werden, oder für eine
Gruppe von zwei oder mehr Anrufen oder Verbindungen. In diesem Fall
können
die LAC/RLP-Rahmen,
welche zu verschieden LAC/RLP-Funktionseinheiten gehören, zum
Beispiel durch die VCI-Identifikatoren aus 5 voneinander
unterschieden werden. Ausstattungskonfigurationen und -funktionen können im übrigen,
wie oben unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, implementiert
werden, außer
dass die RLP/LAC-Einheiten parallel mehrere PLP/LAC-Rahmen verarbeiten.
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Die
Erfindung wurde oben durch bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es
sollte angemerkt werden, dass es alternative Lösungen und Variationen gibt,
welche für
den Fachmann offensichtlich sind, und realisiert werden können, ohne
vom Schutzbereich der beigefügten
Ansprüche
abzuweichen.