DE69937676T2

DE69937676T2 - Dynamisch arbeitender Bandbreitenoptimierer in Funkverbindungen, insbesondere für DECT-Systeme

Info

Publication number: DE69937676T2
Application number: DE69937676T
Authority: DE
Inventors: Patrizia Rossi; Luigi D'antonio
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2019-06-24
Also published as: ES2296377T3; EP1063864B1; AR026864A1; AU5097900A; WO2001001719A1; DE69937676D1; EP1063864A1; US6778522B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Bandbreitenoptimierer, der in Verbindungen mit Multiträgersystemen für Funkkommunikationen dynamisch arbeitet, was in sogenannten DECT-Systemen für den Transfer von Datenpaketen für kurze Strecken besonders nützlich ist. Der Bandbreitenoptimierer gemäß der Erfindung betrifft jedoch nicht nur diese Implementierung. Er kann in der Tat auch in UMTS-Systemen nützlich sein.
Genauer ist der Bandbreitenoptimierer gemäß der Erfindung auf dem Gebiet von Funkzugriff anwendbar. Er kann auf jedes feste System angewendet werden, das die Übertragung von Paketen unter Verwendung der Technologie digitaler erweiterter schnurloser Telekommunikationen (DECT, Digital Enhanced Cordless Telecommunications) mit Datendienstprofilen bereitstellt, die Multiträgerverbindungen (z. B. B1 und anschließend) erlaubt.
Wie gut bekannt ist, basiert DECT – standardisiert gemäß ETSI-Regeln ETS 300 175 (1–9), zweite Edition 1996 – auf einem mikro- und piko-zellularen Funkkommunikationssystem, das Funk-(schnurlosen)Zugriff geringer Leistung zwischen tragbaren Teilen (PPs) und festen Teilen (FPs) in Bereichen weniger Kilometer vorsieht, was Übertragung von Sprache und Daten erlaubt. Somit ist das DECT-Funkzugriffsnetz ein funkbasiertes Zugriffsnetz, das Verbindung von Teilnehmern ohne herkömmliche Verdrahtung zwischen einer lokalen Vermittlung und einem Haus des Teilnehmers ermöglicht. Es ist sowohl für städtische als auch vorstädtische Gebiete mit Dichten von 10 bis 50.000 Teilnehmern pro km² geeignet.
STAND DER TECHNIK UND ZUGEHÖRIGE PROBLEME
Es ist empfehlenswert, den gegenwärtigen Stand der Technik auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung zu betrachten.
Es wird betrachtet, dass DECT eine Funkschnittstelle mit Zugriff im Mehrkanal, Zeitmultiplex, Zeitduplex- (MC-TDMA/TDD) verwendet und in dem Bereich von 1,88–1,9 GHz arbeitet. Die Funkbandbreite wird in zehn Kanäle in der Frequenzdomäne gesplittet. Jeder dieser zehn Kanäle wird wiederum in der Zeitdomäne in einen Zyklus von 2 × 12 wiederholenden (Duplex) Zeitschlitzen unterteilt. Die Zeitschlitze können entweder ein geschütztes Format, durch die zyklischen Redundanzcodes (CRCs), haben oder nicht.
Die erste Anwendung von DECT hat nur Sprachübertragung betrachtet, DECT hat sich aber als ein sehr flexibles System erwiesen, das andere Verwendungen finden kann: insbesondere enthält es die sogenannten Datendienstprofile (DSPs), die es für alle aktuellen Anwendungen von Datenübertragung geeignet machen, wie etwa farbiges Fax, E-Mail, Dateitransfer, Gruppen-3/4-Fax, Echtzeitvideo, Videoversand usw.
Heutzutage richtet sich das größte Interesse auf den Internetzugriff für sowohl Datenübertragung als auch Anwendungen, wie etwa Voice Over IP und Home Working für den Fernzugriff auf ein betriebliches Intranet.
Diese Anwendungen erfordern starke Beschränkungen in der Qualität einer Übertragung, sodass ein DECT-System Senden von Daten mit einem geringen Fehlerprozentsatz (wobei das Optimum offensichtlich 0 ist) notwendig macht. Für diesen Zweck ist die Notwendigkeit, ein geschütztes Format für die Zeitschlitze, Neuübertragungen oder, in den meisten gegenüber Verzögerung empfindlichen Fällen, Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC, Forward Error Correction) zu haben, in Daten stärker als bei Sprachübertragung, offensichtlich mit dem Nachteil der eingeführten Verzögerung, was wiederum das Leistungsverhalten des Systems beeinträchtigt (z. B. im Sinne von Effekten in TCP/IP).
Somit ist in den aktuellen Implementierungen, die DECT nutzen, der Fehlerkorrekturdienst in der Medienzugriffssteuerung (MAC, Medium Access Control) des DECT-Protokollstapels so implementiert um zu erlauben, dass die Zeitschlitze einen geschützten Aufbau haben, was durch die CRCs garantiert wird, ein Mechanismus, um Fehler zu erfassen. Jedes Mal, wenn ein Fehler erfasst wird, wird der ganze Schlitz neu übertragen.
WO98/03030 offenbart ein Verfahren zur Optimierung eines Datentransfermodus, wo Abwärtsstrecken- und Aufwärtsstreckenqualität gemessen werden, und wenn eine Bitfehlerrate (BER, bit error rate) einen maximalen Schwellwert überschreitet, wird eine fehlertolerantere Kanalkodierung in Gebrauch genommen.
Eine strukturierte Analyse, die Schätzung über die Fehlerwahrscheinlichkeit eines Schlitzes und Dienstdateneinheiten (SDUs, Service Data Units) mit Bezug auf die Bitfehlerrate vorsieht, unabhängig von einer Anwendung, um das Leistungsverhalten eines DECT-Systems im Sinne von Verzögerung zu evaluieren, fehlt in der Literatur und in dem Stand der Technik. Es können nur einige Evaluierungen über den Sprachdienst gefunden werden, aber in diesem Fall ist die Gesamtzahl von Testbits z. B. 84, insbesondere 84 Bit pro vollen Schlitz von 420 Bit.
Die Erfinder haben die Fehlerwahrscheinlichkeit des Zeitschlitzes und der zugehörigen SDUs mit oder ohne Neuübertragung kalkuliert und gezeigt, wie sich diese Wahrscheinlichkeiten mit Bezug auf die Bitfehlerrate ändern. Des weiteren haben sie eine Analyse der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer gewissen Zahl von Neuübertragungen und der Verzögerung ausgeführt, als eine Funktion auch der Zahl von Trägern (Träger-/Zeitschlitz-Kombinationen), die in der Verbindung verwendet werden.
Diese Strategie einer Analyse, die in dem oben erwähnten Rahmenwerk entwickelt wurde – was für ein derartiges Rahmenwerk absolut neu ist, auch für den mathematischen Ansatz, der eingesetzt wird – hat Wichtigkeit nicht nur deswegen, da er für Systeme anwendbar ist, die ein DECT-Profil mit einem geschützten Format für die Zeitschlitze verwenden, mit oder ohne Neuübertragungen, unabhängig von der Anwendung, sondern auch, da er erlaubt, das System auf die beste Weise gemäß der Qualität der Luftschnittstelle aufzustellen. In der Tat ist es möglich, jeder Verbindung einen geeigneten Wert für die Bandbreite mit Bezug auf eine Bitfehlerrate zuzuweisen. Somit wurde ein System von Bandbreitenoptimierung gestaltet, das eine Bitfehlerrate als Eingabe hat und die Verkehrslast berücksichtigt. Ein derartiges System ist absolut neu, da es niemals verwendet wurde und keine Quelle in der Literatur gefunden wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Beginnend von der obigen Analyse bezieht sich diese Erfindung genauer auf einen Bandbreitenoptimierer, der in Verbindungen in Funkkommunikationen zu Multiträgersystemen dynamisch arbeitet, der besonders nützlich ist in DECT-Systemen für den Kurzstreckentransfer von Datenpaketen und dadurch gekennzeichnet ist, dass er umfasst: einen ersten Block, zu dem eine Bitfehlerrate eingespeist wird und der die wahrscheinlichste Zahl von Neuübertragungen kalkuliert, die durch die Qualität der Luftschnittstelle erforderlich sind; einen zweiten Block, der von dem ersten die Zahl von Neuübertragungen empfängt und, auf der Basis einer derartigen Zahl, eine Tabelle bereitstellt, die die Änderung in einer Übertragungszeit mit der Zahl von Trägern ergibt; und einen dritten Block, der durch den zweiten gespeist wird und die optimale Zahl von Trägern entscheidet, die der Verbindung zuzuordnen sind und dessen Ausgabe eine Einrichtung (RA) für Ressourcenzuordnung speist, wobei die optimale Zahl von Trägern das maximale Band darstellt, das der Verbindung zuzuordnen ist, abhängig auch von der Verkehrsintensität.
In diesem Optimierer betrachtet der erste Block eine Bitfehlerrate (BER) während jeder Verbindung als eine Konstante, die während der vorherigen Verbindung kalkuliert wird, und kalkuliert die wahrscheinlichste Zahl von Neuübertragungen, die für eine korrekte Übertragung notwendig sind, als eine Summe der Wahrscheinlichkeit eines Fehlers in N Zeitschlitzen bei Änderungen in der Bitfehlerrate, während der zweite Block die Zeit kalkuliert, um eine Einheit von Dienstdaten zu übertragen, plus Verzögerung wegen den Neuübertragungen, und auch verbunden mit der Zahl von Trägern, und der dritte Block die optimale Zahl von Trägern bestimmt, die zuzuordnen sind, unter Berücksichtigung der Verkehrsintensität, somit Verzögerungen, ebenso wie der Qualität der Luftschnittstelle.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun in dem Folgenden mehr in der Tiefe offenbart, wobei auf die Figuren und Schemata der angefügten Zeichnungen verwiesen wird, wobei:
1 das Beispiel eines Systems für IP-Pakettransport in einer DECT-Schnittstelle zeigt, wobei der Bandbreitenoptimierer dieser Erfindung eine wichtige Rolle spielen kann;
2 ein Blockdiagramm der Konfiguration des Optimierers gemäß der Erfindung ist;
3 ein Blockdiagramm ist, das die Architektur, gemäß der die Ressourcenzuordnung bewirkt wird, und ihre Interaktion mit dem Bandbreitenoptimierer gemäß der Erfindung veranschaulicht;
4 den Block des Optimierers gemäß der Erfindung schematisch zeigt, der die wahrscheinlichste Zahl von Neuübertragungen abhängig von einer Bitfehlerrate kalkuliert;
5 ein Diagramm ist, das die Wahrscheinlichkeit von Neuübertragung als eine Funktion der Bitfehlerrate darstellt;
6 ein Schema ist, das die Übertragungszeit für jede Zahl von Trägern anzeigt;
7 die Darstellung des Algorithmus zum Evaluieren der Gesamtübertragungszeit mit Bezug auf die eingesetzten Träger ist; und
8 und 9 Diagramme sind, die die Funktion von "Nutzen" mit Bezug auf die Zahl von Trägern vergleichen, jeweils in dem Fall einer herkömmlichen Technik und in dem Fall, in dem die vorliegende Erfindung verwendet wird.
BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen zeigt 1 schematisch – wie es oben erwähnt wurde – ein Beispiel eines Systems, in dem der Bandbreitenoptimierer BO gemäß der Erfindung eine wichtige Rolle spielt, wodurch das dargestellte System den Transport von IP-Paketen in einer DECT-Schnittstelle durchführt.
Gemäß dem Schema von 1 stellt der Steuerprozessor 1 Funktionen bereit, die dem Systemnetzmanagement gewidmet sind; der Zugriffsrouter 2 (AR) leitet Daten zwischen dem Systemnetz und dem Internet weiter; der DECT-Zugriffsknoten (DAN) 3 oder eine externe Antenne ist zum Weiterleiten von Daten zwischen dem Zugriffsrouter (AR) 2 und, über eine DECT-Luftschnittstelle, den zugehörigen festen Vorrichtungen (FAUs) 4 verantwortlich. Der DECT-Zugriffsknoten 3 (DAN) besteht aus einer Knotensteuereinheit (NCU), die die ganze DAN-Aktivität steuert, und sechs Funkfestteilen (RFP), die geeignet sind, Kommunikationen mit den FAUs 4 zu ermöglichen. Jede FAU 4 wandelt eine DECT-Drahtlosverbindung von einem RFP in einem DAN in eine Telefonverbindung. Jede FAU 4 besteht aus einer DECT-Zugriffseinheit (DAU), die zum Managen der Funkkommunikation mit dem DAN verantwortlich ist, und einem Netzendgerät (NT), das zum Managen der Funkkommunikation mit einem Netz eines Benutzers verantwortlich ist. Jede FAU 4 kann auf jeden RFP innerhalb eines DAN 3 zugreifen.
Gemäß der Erfindung steht ein Bandbreitenoptimierer (BO) mit jeder FAU in Verbindung.
Der Bandbreitenoptimierer (BO) besteht (2) aus drei Teilen, die in der Figur als schattierte Blöcke 5, 6 und 7 gezeigt werden.
Der erste Block 5 wird mit einer Bitfehlerrate (BER) gespeist, was deshalb seine Eingabe ist. Die Ausgabe ist die wahrscheinlichste Zahl von Neuübertragungen, k, relativ zu der tatsächlichen Situation (der Qualität der Luftschnittstelle). Die Zahl k kann ein realer oder ganzzahliger Wert sein. Falls real, wird er der nächsten ganzen Zahl angenähert.
Der zweite Block 6 – der durch den Block 5 gespeist wird – hat k als Eingabe und berechnet eine Tabelle basierend auf dieser Zahl, wo für jeden Träger (oder zugeordnete Bandbreite) die Zeit einer Übertragung einschließlich Verzögerung gegeben wird.
Der dritte Block 7 – gespeist durch den Block 6 – ist der wichtigste, der der Entscheidungsbilder ist: seine Ausgabe ist in der Tat die optimale Zahl von Trägern, die der Verbindung zuzuordnen sind. Dieser Wert, der auch mit Bezug auf die Intensität des Verkehrs erhalten wird, beeinträchtigt in 8 den Ressourcenzuordnungs-(RA)Algorithmus, sodass das Ziel der Verbindung, d. h. die maximale Zahl von Trägern, gleich diesem Wert ist. In dem folgenden wird angenommen, dass der Zielwert größer als 1 ist.
Bezug nehmend auf das Blockdiagramm von 3 – das die Architektur beschreibt, gemäß der die Ressourcenzuordnung (RA) bewirkt wird, die für das Ressourcenmanagement und seine Interaktion mit dem Bandbreitenoptimierer verantwortlich ist – ist zu berücksichtigen, dass die Funktionalität des Ressourcenanforderers (RR) sowohl in dem DAN als auch der FAU erforderlich ist. In dem DAN ist für jede permanente virtuelle Verbindung (PVC) ein Ressourcenanforderer RR erforderlich, wobei die Funktionalität des RR und Schnittstellen die gleichen für sowohl FAU als auch DAN sind.
Die RR-Funktionen sind die folgenden:

– Aufwärtsstreckenbandbreite (RR in FAU) zu reservieren;
– Abwärtsstreckenbandbreite (RR in DAN) zu reservieren;
– Minimum und Zielzahl von Trägern zum Beginn einer Datenhäufung (data burst) zu bestimmen (das Ziel wird durch den Bandbreitenoptimierer bestimmt);
– Bandbreitenerhöhung oder Verringerung während einer Verbindung als ein Ergebnis von sich ändernden Verkehrscharakteristika in einem TX-Puffer zu bestimmen.

Auch ist die Funktionalität eines Ressourcenplaners (RS) sowohl in DAN als auch FAU erforderlich.
Die RS-Funktionen in DAN sind die folgenden:

– eine Liste einer Zahl von freien und belegten Ressourcen in RFP(s) zu unterhalten;
– Ressourcen zu Aufwärtsstrecken- und Abwärtsstreckenressourcenanforderungen zuzuordnen, wobei Ressourcenbelegung in RFP(s) berücksichtigt wird;
– Abwärtsstreckenressourcenanforderungen in eine Schlange einzureihen;
– fairen Zugriff für Aufwärtsstreckenressourcenanforderungen im Vergleich mit in eine Schlange eingereihten Abwärtsstreckenanforderungen vorzusehen;
– Ressourcen von existierenden Verbindungen (Rücksetzung, back-off) zu reduzieren, wenn möglich, um neue Ressourcenanforderungen zu bedienen;
– Ressourcen von existierenden Verbindungen zu erhöhen, falls neue Bandbreite in RFP verfügbar wird (z. B. falls andere Verbindungen ausfallen).

Die RS-Funktionen in FAU sind:

– fehlgeschlagene Aufwärtsstreckenressourcenanforderungen speichern;
– neue Versuche einer Ressourcenanforderung zu initiieren;
– Kollisionssteuerung neuer Versuche.

Wie zuvor erwähnt, zeigt 4 schematisch den Block des erfinderischen Optimierers, der die wahrscheinlichste Zahl von Neuübertragungen mit Bezug auf die Bitfehlerrate berechnet; der Bitfehler wird als ein konstanter Parameter während einer Verbindung betrachtet, und sein Wert wird während der vorherigen Verbindung kalkuliert.
Der Ausdruck
ergibt die Wahrscheinlichkeit, j Neuübertragungen zu haben, wenn N Schlitze korrekt übertragen werden, sodass N die Zahl von Schlitzen darstellt, die die Dateneinheit (SDU) bilden. Des weiteren ist L_sdu+overhead die Zahl von Bits, die zu der Dateneinheit (SDU) gehören plus den Overhead (Überhang) (wegen dem DECT-Protokoll), ähnlich ist L_slot die Länge des Schlitzes. Der Index j, multipliziert mit dem obigen Ausdruck, repräsentiert das Gewicht, das jeder Wahrscheinlichkeit gegeben wird. In der Tat hat für einen fixierten Wert einer BER jede Neuübertragung eine gewisse Wahrscheinlichkeit, P0, P1, ..., aber jede von ihnen hat ein unterschiedliches Gewicht, das durch j dargestellt wird. Die Zahl k wird durch die Summe jeder Wahrscheinlichkeit, multipliziert mit j, erhalten.
5 zeigt in einem Diagramm die Wahrscheinlichkeiten, 0, 1, 2, ... Neuübertragungen mit Bezug auf die Bitfehlerrate zu haben: somit repräsentiert jede Kurve eines derartigen Diagramms die Wahrscheinlichkeit, eine gewisse Zahl von Neuübertragungen zu haben, als eine Funktion der Bitfehlerrate. Die Grafiken von 5 sind unter Einstellung von N = 22, d. h. unter einer Annahme einer SDU von 22 Schlitzen, berechnet.
Der Wert von k, der von Block 5 erhalten und zu Block 6 eingespeist wird, wird auf die nächste ganze Zahl angenähert. Diese Zahl erlaubt, die Zeit zu berechnen, um eine Dateneinheit (SDU) plus die Verzögerung wegen den Neuübertragungen zu übertragen, mit Bezug auf die Zahl von Trägern, die zugeordnet sind. Das Schema von 6 repräsentiert die Sequenz, der bisher gefolgt wurde, und meldet die Übertragungszeit für jede Zahl von Trägern.
Wenn der Algorithmus zum Evaluieren der Gesamtübertragungszeit mit Bezug auf die eingesetzten Träger betrachtet wird, was in 7 dargestellt wird, ist zu berücksichtigen, dass die Koeffizienten R₁ und R₂ die Reste einer Division von N bzw. N + k durch b sind, wobei b die Zahl von Trägern darstellt. Der Koeffizient f stellt die Zahl von Zeitschlitzen dar, um N + k Schlitze (SDU plus Neuübertragungen) zu übertragen. Die Wahrscheinlichkeit, eine gewisse Verzögerung zu haben, ergibt sich durch CP_k, wobei P_k die Wahrscheinlichkeit ist, dass k Neuübertragungen auftreten.
Es ist wert zu erwähnen, dass bei dem Vorhandensein einer Multiträgerverbindung es nicht a priori bekannt ist, "wo" SDU ihre Übertragung mit Bezug auf die Verbindung beginnt, d. h. ob der erste Schlitz einer SDU zu dem ersten Träger einer Verbindung übertragen wird oder nicht. Der letztere Fall kann auftreten, wenn eine SDU "unmittelbar nach" einer vorherigen (unter Verwendung der gleichen Verbindung) des letzten Schlitzes übertragen wird, wovon nicht alle Träger der Verbindung verwendet wurden (d. h. wenn einige Träger für den ersten Schlitz der neuen SDU verfügbar waren, sodass Schlitze von beiden SDU in dem gleichen Rahmen vorhanden sind).

Als ein Beispiel kann eine Verbindung mit drei Trägern und eine SDU mit 24 Schlitzen (SDU1), wobei zwei Schlitze neu zu übertragen sind, betrachtet werden. Aus der folgenden Tabelle ist es möglich zu sehen, dass die Übertragung von SDU1 acht "vollständige" Rahmen plus zwei Träger von Rahmen 9 erfordert, sodass die anschließende SDU (SDU2) beginnen kann, in dem Rahmen 9 in dem Träger 3 übertragen zu werden (und in einem derartigen Fall auch ohne Neuübertragungen), SDU2 wird mindestens (9 × Zeitrahmen) ms erfordern, um übertragen zu werden, d. h. ein Zeitrahmen mehr als das mögliche Minimum mit einer Verbindung mit drei Trägern.

	TRÄGER 1	TRÄGER 2	TRÄGER 3
RAHMEN 1	SDU1	SDU1	SDU1
RAHMEN 2	SDU1	SDU1	SDU1
RAHMEN 3	SDU1	SDU1	SDU1
RAHMEN 4	SDU1	SDU1	SDU1
RAHMEN 5	SDU1	SDU1	SDU1
RAHMEN 6	SDU1	SDU1	SDU1
RAHMEN 7	SDU1	SDU1	SDU1
RAHMEN 8	SDU1	SDU1	SDU1
RAHMEN 9	SDU1	SDU1	SDU2

So berücksichtigt der Algorithmus auch die Tatsache, ob die Übertragung einer SDU mit dem ersten Zeitschlitz des Rahmens oder mit den anderen beginnt.
Der Block 7 des erfinderischen Bandbreitenoptimierers ist – wie vorher erwähnt – der wichtigste, da seine Ausgabe die Eingabe für den Ressourcenzuordnungs-(RA)Algorithmus ist.
Der Zweck dieses Algorithmus besteht darin, die Bandbreitenträger der Verbindungen mit Bezug auf die Anforderungen zu managen. Für jede Verbindung werden ein Minimum und ein Maximum für die Zahl von Trägern angefordert. Falls es nicht möglich ist, die Zahl zuzuweisen, die durch das Ziel spezifiziert wird, wird eine kleinere Zahl von Trägern, die aber größer oder gleich dem Minimum ist, zugewiesen.
In einigen Fällen (hohe oder mittlere Verkehrssituation) ist es für die Anwendung nicht zweckdienlich, eine zu große Bandbreite zuzuordnen, da die Neuzuordnung der Bandbreite, um so viele wie möglich Anforderungen zu bedienen, Verschwendung von Bandbreite, d. h. weitere Verzögerungen, verursacht. In geringen Verkehrssituationen gibt es andererseits keinen Grund, die Bandbreite pro Verbindung zu begrenzen, sodass das Maximum (11 Träger) zugewiesen werden kann.
Somit besteht das Ziel des letzten Blocks 7 darin, die geeignete Zahl von Trägern (das Ziel) zu bestimmen, unter Berücksichtigung, neben der Qualität der Luftschnittstelle, ebenso der Verkehrslast und der Verzögerungen.
Falls man in der Tat nur die Übertragungsverzögerung als ein Entscheidungskriterium betrachtet (was in einer Situation "geringen Verkehrs" akzeptabel sein könnte), wird sich das Optimum zu einer hohen Zahl von Trägern verschieben, wie es in dem Diagramm von 8 dargestellt wird, wo nur die Kurven für BER-werte 10^–7, 10^–4 und 10^–3 dargestellt sind, wobei die x-Achse die Zahl von Trägern darstellt und die y-Achse die "Nutzen"-Funktion darstellt, in diesem Fall nur die Übertragungszeit.
Um die genutzte Bandbreite zu berücksichtigen, wurde die "Nutzen"-Funktion (d. h. die eine, die zu minimieren ist) gemäß der Erfindung wie folgt modifiziert: ÜbertrZeit·bwobei ÜbertrZeit die Übertragungszeit (wie gewöhnlich einschließlich Neuübertragungen) darstellt, während b die Verbindungsbandbreite ist.
In diesem Fall wird das Systemverhalten in dem Diagramm von 9 dargestellt, was insbesondere die Kurven für BER = 10^–7, BER = 10^–4 und BER = 10^–3 zeigt.
Gemäß den vorherigen Betrachtungen muss die Systemlast (Verkehrsintensität) sorgfältig berücksichtigt werden, um die globale Bandbreitenverwendung zu optimieren. Für diesen Zweck wurden drei Situationen identifiziert: A. geringe Last; B. mittlere Last; C. hohe Last.
Es ist an dem NWK-Betreiber, die Richtlinie zum Umschalten zwischen den Situationen zu definieren (z. B. einfach gemäß Zeit und Tag, oder gemäß komplizierteren Prozeduren).
Mit Bezug auf den Fall von Verkehrslast wird der Entscheider die Zahl von Trägern auswählen, die das Produkt T·b minimiert. Somit
Fall A: das System wird die maximale Zahl verfügbarer Träger zuordnen (bis zu 11);
Fall B: das Minimum wurde herausgefunden, das zweite Minimum (es ist zu vermerken, dass alle Funktionen das absolute Minimum in einem Träger haben) der Nutzensfunktion zu sein; es ist hier zu unterstreichen, dass dieser Wert die Kapazität der Verbindung maximiert (siehe Tabelle);
Fall C: wohingegen Ziel > 1, der gewählte Wert wird der eine sein, der die Nutzensfunktion für Verbindungen mit einer Zahl von Trägern zwischen 2 und 4 minimiert. Dies vermeidet Verzögerungen wegen häufigen Bandbreiteneuzuordnungen, deren Auftreten häufig in stark belasteten Systemen (hoher Verkehr) erwartet wird.
Worüber oben berichtet wird zeigt, dass der erfinderische Optimierer erlaubt, die Bandbreite dynamisch und kontinuierlich zu bestimmen, die den Verbindungen in Funkkommunikationen mit Multiträgersystemen zuzuordnen ist, besonders von DECT-Systemen für Kurzstreckentransfer von Datenpaketen, um eine Übertragung zu erhalten, die so gut wie möglich ist. In der Tat:

– erlaubt er, die globale Kapazität der Anwendung zu optimieren, die auf eine intelligente Weise das Verhalten des Ressourcenzuordnungsalgorithmus ansteuert;
– er bezieht Blöcke 5 und 6 ein, die von der bestimmten Anwendung unabhängig sind und die eine wichtige Information für die Netzplanung geben;
– er bezieht Blöcke 5 und 6 ein, die mit Bezug auf die Bitfehlerrate arbeiten, was auf diese Weise erlaubt, die Anwendung mit Bezug auf die Qualität der Luftschnittstelle einzusetzen (oder im Sinne von C/i);
– er verwendet einen direkten und einen Zwischenalgorithmus;
– er kann auf Voice over IP erweitert werden (ohne die gewöhnlichen Probleme für Verzögerungen, die für Datenübertragung vernachlässigbar sind, die aber Sprachübertragung in dem Stand der Technik negativ beeinflussen.

Des weiteren kann der erfinderische Bandbreitenoptimierer auf jene Multiträgersysteme angewendet werden, die Auswahl der Bandbreite erlauben, die für jede Verbindung zuzuordnen ist.
Es ist hier zu vermerken, dass ungeachtet der vielen Literatur, die über das Leistungsverhalten von DECT-Systemen existiert, ein Entscheidungsverfahren niemals ausgeführt wurde, welches die Zuordnung der Bandbreite erlaubt, unter Berücksichtigung der Werte der Bitfehlerrate, zusammen mit Verkehrsintensität.
Des weiteren ist das Verfahren in Verzögerungen von anderen bekannten Verfahren für die Analyse des Leistungsverhaltens einer Anwendung stark verschieden.
Z. B. kann eine ähnliche Analyse auch mittels Simulatoren ausgeführt werden, dabei existieren aber einige Nachteile. In der Tat hängen Simulatoren von der Anwendung ab und sind allgemein komplex und langsam. Bei der Verwendung der Simulatoren ist außerdem häufig eine weitere Analyse notwendig, um die Bandbreite zu entscheiden, die jeder Verbindung zuzuordnen ist, und so ist es mit ihnen nicht möglich, ein Zwischenergebnis zu haben.
Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsformen und/oder Modifikationen des Bandbreitenoptimierers, die sich von der einen beschriebenen unterscheiden, möglich sind, ohne den Bereich dieser Erfindung zu verlassen. Z. B. ist in DECT ein Träger eine Träger-/Zeitschlitz-Kombination. Die Erfindung ist nicht auf diese Notation begrenzt. Der Schlüssel ist die Zuordnung variabler Benutzerbitrate (Bandbreite) durch ein Vielfachzugriffsschema. Für ein CDMA-System werden die unterschiedlichen Träger durch unterschiedliche Codes in dem gleichen oder unterschiedlichen Trägern dargestellt. Somit trifft die Erfindung auf eine beliebige Notation von Trägern zu, z. B. eine beliebige Kombination von FDMA, CDMA und TDMA. Äquivalent zu einer Änderung der Bandbreite durch Ändern der Zahl von Trägern zu einer Verbindung ist es, die Schlitzlänge zu ändern oder die Trägerbitrate zu ändern.

Claims

Bandbreitenoptimierer zum dynamischen Bestimmen der Bandbreite, die Verbindungen, die sich auf Funkkommunikationen für Mehrträgersysteme beziehen, zuzuteilen ist, insbesondere für DECT-Systeme für die Kurzentfernungsübertragung von Datenpaketen, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe folgende Merkmale aufweist: einen ersten Block (5), zu dem eine Bitfehlerrate (BER) gespeist wird und der die wahrscheinlichste Zahl (k) von Neusendungen, die durch die Qualität einer Luftschnittstelle erforderlich ist, berechnet; einen zweiten Block (6), der von dem ersten Block die Zahl (k) von Neusendungen empfängt und auf der Basis einer solchen Zahl eine Tabelle, die die Sendezeit einer Dateneinheit (SDU) plus der Verzögerung aufgrund von Neusendungen für jeden einer Zahl von zugeteilten Trägern angibt, liefert; und einen dritten Block (7), der durch den zweiten Block gespeist wird und die Zahl von Trägern, die der Verbindung zuzuteilen sind, entscheidet und dessen Ausgangssignal eine Vorrichtung für eine Ressourcenzuteilung (RA) speist, wobei die Zahl von Trägern das maximale Band, das der Verbindung zuzuteilen ist, unter Berücksichtigung der Verzögerungen und der Last aufgrund einer Verkehrsintensität sowie der Qualität der Luftschnittstelle darstellt.
Bandbreitenoptimierer nach Anspruch 1, bei dem die Zahl von Trägern, die der Verbindung zuzuteilen sind, so ausgewählt ist, dass die Funktion T·b minimiert ist, wobei T die Sendezeit einschließlich von Neusendungen und b die Verbindungsbandbreite ist.
Bandbreitenoptimierer nach Anspruch 2, bei dem in dem System drei Lastbedingungen, eine Bedingung einer niedrigen, einer mittleren und einer hohen Last, implementiert sind, und bei dem die maximale Zahl von verfügbaren Trägern bei der Bedingung einer niedrigen Last zugeteilt ist, die Zahl von Trägern bei dem zweiten Minimum der Funktion T·b bei der Bedingung einer mittleren Last zugeteilt ist und die Zahl von Trägern, die die Funktion T·b für Verbindungen mit einer Zahl von Trägern zwischen 2 und 4 minimiert, bei der Bedingung einer hohen Last zugeteilt ist.
Bandbreitenoptimierer nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der erste Block (5) während jeder Verbindung eine Bitfehlerrate (BER) als eine Konstante, die bei der vorhergehenden Verbindung berechnet wird, nimmt.
Bandbreitenoptimierer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der erste Block (5) die wahrscheinlichste Zahl (k) von Neusendungen, die für eine korrekte Sendung erforderlich ist, als eine Summe der Wahrscheinlichkeit eines Fehlers von N Zeitschlitzen, wenn sich eine Bitfehlerrate ändert, berechnet.
Bandbreitenoptimierer nach Anspruch 5, bei dem die Zahl (k) von Neusendungen durch
gegeben ist, wobei N die Zahl von Schlitzen, die eine Dateneinheit (SDU) bilden, j die Zahl von Neusendungen, wenn N Schlitze korrekt gesendet werden, Lsdu + Überhang die Zahl von Bits, die zu der Dateneinheit (SDU) gehören, plus dem Überhang und LSchlitz die Bitlänge des Schlitzes ist.
Bandbreitenoptimierer nach Anspruch 6, bei dem die wahrscheinlichste Zahl von Neusendungen (k) auf die nächste ganze Zahl gerundet ist.