EP1683389A1 - Method and network element for distributing and directing data packets during a handover of a mobile transceiver station from a first radio cell to a second radio cell within a mobile communication network - Google Patents

Method and network element for distributing and directing data packets during a handover of a mobile transceiver station from a first radio cell to a second radio cell within a mobile communication network

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Publication number
EP1683389A1
EP1683389A1 EP04818408A EP04818408A EP1683389A1 EP 1683389 A1 EP1683389 A1 EP 1683389A1 EP 04818408 A EP04818408 A EP 04818408A EP 04818408 A EP04818408 A EP 04818408A EP 1683389 A1 EP1683389 A1 EP 1683389A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network element
data packets
radio cell
bss2
sgsn2
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04818408A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Eberl
Alois Huber
Bernd Kurzmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1683389A1 publication Critical patent/EP1683389A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/02—Buffering or recovering information during reselection ; Modification of the traffic flow during hand-off
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/04—Interfaces between hierarchically different network devices
    • H04W92/14—Interfaces between hierarchically different network devices between access point controllers and backbone network device
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/24—Interfaces between hierarchically similar devices between backbone network devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a network element for the distribution and routing of data packets during an acquisition of a mobile transceiver station from a first radio cell to a second radio cell within a mobile communication network.
  • PS Handover In GSM systems, packet-oriented switching is supported. A method called "PS Handover" is currently being standardized for packet-switched data transmission in GSM (GPRS). PS Handover should enable the shortest possible switching times when changing cells from a mobile station (MS). In this case, resources are reserved in advance in the target cell, which the MS can access immediately after the switchover. The interruption time is also to be minimized by suitable distribution mechanisms for the data stream. For example, for certain data streams, it can be sent to both cells during the switchover phase.
  • MS mobile station
  • Packet-switched data streams can be divided into different categories (see also 3GPP TS 23.107): • Real-time These are data streams with short transit times of data. The runtime from the user's point of view is of course the one that occurs between the source and the user, but this document only refers to the path between SGSN and MS. Another typical feature of real-time services is a reserved bandwidth, ie the system (in this document by SGSN ⁇ - ⁇ MS RESER- fourth exclusively bandwidth for this user). The specification 23.107 (/! /) Still differentiates between "streaming" ' and "conversational". The main difference here is the runtime, which is much lower for conversational than for streaming.
  • Typical combinations of both properties are: a) Real-time conversational service This service (eg voice transmission) focuses on the short runtime. These are mainly transferred with losses. When switching during PS handover, the resulting data loss can be accepted. It should be kept as short as possible by taking suitable measures. It is theoretically possible borrowed to transmit this losslessly, but such a service does not work practically.
  • b) Real-time streaming service The same applies here as for conver- sational services. There is a small difference that the streaming service can be transmitted without loss. However, it should be noted that the network relies on confirmations from the MS and as soon as these fail to appear (switching) the data stream is stopped. Every interruption also increases the runtime, at least for a short time, since the entire electricity has to be transferred.
  • Non-real-time services With these, both lossless and lossy transmission are possible. The runtime also only plays a subordinate role
  • a mobile transmitting / receiving station in particular a mobile station (MS), has a packet-oriented (PS - packet switched) connection from the GPRS-supporting network element SGSN via the base station subsystem BSS, which generally consists of a controller and a base - station exists.
  • PS - packet switched packet-oriented
  • This connection is later referred to as the "old" page.
  • Other network elements are also involved in the connection.
  • the connections at the Gn interface (SGSNl - SGSN2) ⁇ /! /) and at the Gb interface (/ 4 /) "new" side (SGSN2 - BSS2) does not yet exist.
  • the BSS1 demands a PS handover for the MS from the SGSNl.
  • the BSS1 sends a corresponding message to the SGSNl and also announces the destination. In this case the destination is within the BSS2 which is controlled by the SGSN2.
  • the SGSNl Since in this case the SGSNl cannot reach the BSS2 directly, the SGSNl sends a message to the SGSN2. This SGSN2 notifies the BSS2 of the upcoming handover and this reserves resources for the MS. The corresponding resources are also reserved on the SGSN2 and BSS2 interfaces. However, the BSS2 does not yet have a physical connection, i.e. the MS is not yet reachable for the BSS2. The SGSN2 must of course also prepare.
  • the SGSNl After the reservation on the new page has been completed and the SGSNl has been informed, the SGSNl sends a message to the BSSl to signal that the new page is ready. The BSSl then sends a message to the MS which then switches over to the new page. At this time there are the following connections: SGSNl - BSSl - MS "old" connection SGSNl - SGSN2 - BSS2
  • the MS has reported on the new page after the successful switchover and the SGSN2 notifies the SGSNl of this. This also causes the resources in the BSSl and between SGSNl and BSSl to be reduced. It is not possible to determine exactly where the MS is between the time the resources have been reserved and the MS reports on the new page. As soon as the SGSNl sends the BSSl the release for switching, it is no longer visible to the SGSNl where the MS is now (until the MS reports on the new page). This is also no longer possible for the BSSl as soon as it gives the MS the command to switch over.
  • the interruption tents should be as small as possible for data streams with real-time requirements. It was proposed to duplicate the data arriving from the GGSN (Gateway GPRS Support Node) in the SGSNl and to send them simultaneously to the old and new page.
  • GGSN Gateway GPRS Support Node
  • the BSS2 can send the data "blind" on the new page.
  • the BSS2 can send the data "blind" on the new page.
  • blind sending is not possible.
  • sequence number indicates from which packet of the duplicated data stream on the “new” side packets are to be forwarded to the mobile station MS via the new route. This requires additional effort for signaling the sequence number.
  • the object of the invention is to develop a coordinated method or means that improves the mechanisms described above.
  • An essential aspect of the invention is a method for the distribution and routing of data packets during a change of a mobile transmitting / receiving station from a first radio cell to a second radio cell within a mobile communication network, in particular during a packet-switched cell change, whereby a network element of the Mobile communication network, via which a connection to the second radio cell is routed, data packets are supplied that have been duplicated by at least a part of data packets routed to the first radio cell.
  • the type of distribution and routing of the duplicated data packets is determined by the network element without additional signaling.
  • Corresponding means are implemented in a network element of the mobile communication network for carrying out the method.
  • the figure schematically shows a typical network constellation under which a mobile station can change from a first radio cell to a second radio cell.
  • the SGSNl has a connection to the BSS and to the MS, via which data packets can (can) be sent.
  • the properties of the data streams (real-time, loss-tolerant, etc.) are known to the SGSNl. • These properties are also known to the SGSN2.
  • the connections (SGSNl ⁇ SGSN2) can be clearly assigned to the respective data streams. • This also applies to the resources SGSN2 - ⁇ BSS2 (/ 4 /)
  • the BSS2 signal the SGSN2 whether blind transmission into the new cell is possible.
  • the SGSN2 would in turn have to forward this to the SGSNl.
  • the start of the duplication can be left to individual implementation in the SGSNl.
  • the SGSNl duplicates all data packets for which there is a connection to the SGSN2. For a data stream that does not accept loss of data, all data packets that are still in the cache of the SGSN1 (all of which have not yet been confirmed by the MS) must be duplicated and sent to the SGSN2 via the corresponding connection. This provides the SGSN2 with all the data packets it needs to continue the data transfer without a gap.
  • each individual network element e.g.: SGSNl, SGSN2, BSS2
  • SNDCP SNDCP (/ 6 /) / LLC (/ 5 /) mode
  • buffer buffer
  • forward or discard The information available for routing the data streams differs from network element to network element.
  • both the loss of packets SNDCP (/ 6 /) / LLC (/ 5 /) ACK
  • the double receipt of packets in the MS are to be prevented.
  • the following explains how the mechanism can be carried out in SGSN2 and BSS2. If data packets are received by the SGSN1 in the SGSN2, the latter has the following options. Depending on the information (for example, SNDCP (/ € /) / LLC (/ 5 /) mode) available to the SGSN2 to Ver ⁇ addition, SGSN2 decides how the received data is processed. The SGSN2 sends all or part of the data streams to the BSS2.
  • the data arriving in the BSS2 is handled as follows:
  • the BSS has two options for handling the received data. Either the BSS2 starts a blind transmission of the data over the air, if possible (protocol-technical and implemented) or in the case of currents where this is not possible (e.g. no radio resources available), data is rejected until the MS is on the new page has reported.
  • the exemplary embodiment describes the case of PS handover with SGSN change.
  • the procedure can also be used if the BSS2 is connected directly to the SGSNl (i.e. without changing the SGSN). In this case, the interface between SGSNl and SGSN2 is omitted.
  • the method can also be used if BSS1 and BSS2 are one and the same BSS. From the SGSN's point of view, this is seen as a logically separate BSS.
  • 3GPP TS 23.060 General Packet Radio Service (GPRS);
  • 3GPP TS 23.905 Vocabulary for 3GPP Specifications
  • 3GPP TS 48.018 General Packet Radio Service (GPRS);
  • BSS Base Station System
  • SGSN Serving GPRS Support Node
  • BSSGP BSS GPRS Protocol
  • 3GPP TS 44.064 Mobile Station - Serving GPRS Support
  • MS-SGSN Logical Link Control (LLC) layer specification
  • LLC Logical Link Control
  • 3GPP TS 44.065 Mobile Station (MS) - Serving GPRS Support Node (SGSN); Subnetwork Dependent Convergence Protocol
  • GTP GPRS Tunneling Protocol
  • MS Mobile Station end device of the user

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and network element for distributing and directing data packets during a handover of a mobile transceiver station (MS) from a first radio cell (cell 1) to a second radio cell (cell 2) within a mobile communication network, especially during a packet-switched cell handover. According to the invention, the network element (BSS2, SGSN2) of the mobile communication network via which a communication to the second radio cell (cell 2) is directed is provided with data packets that have been duplicated by at least a part of the data packets forwarded to the first radio cell (cell 1). In this manner, the network element (BSS2, SGSN2) determines the type of distribution and direction of the duplicated data packets without any additional signaling.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Netzelement zur Verteilung und Lenkung von Datenpaketen während eines Wechsels einer mobilen Sende- /Empfangsstation von einer ersten Funkzelle in eine zweite Funkzelle innerhalb eines mobilen KommunikationsnetzesMethod and network element for the distribution and routing of data packets during a change of a mobile transceiver station from a first radio cell to a second radio cell within a mobile communication network
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Netzelement zur Verteilung und Lenkung von Datenpaketen während eines ech- sels einer mobilen Sende-/Empfangsstation von einer ersten Funkzelle in eine zweite Funkzelle innerhalb eines mobilen Kommunikationsnetzes . Das Ver ahren und das Netzelement ist insbesondere für das paketvermittelte Zellwechselverfahren (FS-Handover; PS = paket switched) geeignet.The invention relates to a method and a network element for the distribution and routing of data packets during an acquisition of a mobile transceiver station from a first radio cell to a second radio cell within a mobile communication network. The method and the network element is particularly suitable for the packet-switched cell change process (FS handover; PS = packet switched).
In GSM-Systemen wird eine paket-orientierte Vermittlung unterstützt. Bei der paketvermittelten Datenübertragung in GSM (GPRS) wird derzeit ein Verfahren namens "PS Handover" standardisiert. PS Handover soll die kurzmöglichste Umschaltzei- ten bei einem Zellwechsel von einer Mobilstation (MS) ermöglichen. Dabei werden in der Zielzelle bereits im voraus Ressourcen reserviert auf das MS sofort nach dem Umschalten zugreifen kann. Auch soll durch geeignete Verteilmechanismen des Datenstromes die Unterbrechungszeit minimiert werden. Zum Beispiel für bestimmte Datenströme kann während der Umschaltphase dieser in beide Zellen gesendet werden.In GSM systems, packet-oriented switching is supported. A method called "PS Handover" is currently being standardized for packet-switched data transmission in GSM (GPRS). PS Handover should enable the shortest possible switching times when changing cells from a mobile station (MS). In this case, resources are reserved in advance in the target cell, which the MS can access immediately after the switchover. The interruption time is also to be minimized by suitable distribution mechanisms for the data stream. For example, for certain data streams, it can be sent to both cells during the switchover phase.
Paketvermittelte Datenströme können in verschiedene Kategorien eingeteilt werden (siehe auch 3GPP TS 23.107) : • Echtzeit Das sind Datenströme mit kleinen Laufzeiten von Daten. Die Laufzeit aus Benutzersicht ist natürlich die zwischen Quelle zum Benutzer auftritt, in diesem Dokument ist aber nur der Pfad zwischen SGSN und MS ge— meint. Ein weiteres, typisches Merkmal von Echtzeit- diensten ist auch eine reservierte Bandbreite, d.h. das System (in diesem Dokument von SGSN ^—^ MS reser- viert exklusiv Bandbreite für diesen Benutzer) . Die Spezifikation 23.107 (/!/) unterscheidet noch zwischen "Streaming"' und "conversational". Der Unterschiede liegt hier im Wesentlichen in der Laufzeit die bei conversational wesentlich geringer sind als bei Streaming.Packet-switched data streams can be divided into different categories (see also 3GPP TS 23.107): • Real-time These are data streams with short transit times of data. The runtime from the user's point of view is of course the one that occurs between the source and the user, but this document only refers to the path between SGSN and MS. Another typical feature of real-time services is a reserved bandwidth, ie the system (in this document by SGSN ^ - ^ MS RESER- fourth exclusively bandwidth for this user). The specification 23.107 (/! /) Still differentiates between "streaming"' and "conversational". The main difference here is the runtime, which is much lower for conversational than for streaming.
• Nicht Echtzeit Hier sind die Laufzeiten wesentlich größer als bei Ech zeitdiensten. Auch wird in der Regel keine exklusiv dem Benutzer zur Verfügung stehende Bandbreite reserviert . o Verlustbehaftet Verlustbehaftete Datenströme können einen gewissen Verlust an Daten im Netz akzeptieren. Es kann eine übergeordnete Schicht einen Mechanismus dafür bereitstellen (z.B. Wiederanforderung von Paketen) oder auch nicht . o Verlustlos Bei dieser Art kann kein Paketverlust akzeptiert werden. Auf den Schnittstellen wird eine erweiterte Si— cherungsschicht zur Verfügung gestellt, die Fehler und Lücken im Datenstrom entdeckt und dann die jeweiligen Pakete zur nochmaligen Übertragung anfordert .• Not real-time Here, the runtimes are much longer than with real-time services. As a rule, no bandwidth available exclusively to the user is reserved. o Lossy Lossy data streams can accept a certain loss of data in the network. A higher-level layer may or may not provide a mechanism for this (e.g. re-requesting packets). o Lossless With this type, packet loss cannot be accepted. An extended security layer is provided on the interfaces, which detects errors and gaps in the data stream and then requests the respective packets for retransmission.
Typische Kombinationen aus beiden Eigenschaften sind: a) Echtzeitdienst Conversational Bei diesem Dienst (z.B. Sprachübertragung) steht die kurze Laufzeit im Vordergrund. Diese werden im Wesentlichen verlustbehaftet übertragen. Beim Umschalten während PS Handover kann der dadurch entstehende Datenverlust akzeptiert werden. Es sollte durch geeignete Maßnahmen dieser so kurz wie möglich gehalten werden. Es ist zwar theoretisch mög- lieh diese verlustlos zu übertragen, allerdings funktioniert praktisch solch ein Dienst nicht. b) Echtzeitdienst Streaming Hier gilt im wesentlichen dasselbe wie bei Conver- sational Diensten. Ein kleiner Unterschied besteht das Streaming Dienst eher verlustlos übertragen werden können. Allerdings ist zu beachten, dass das Netz auf Bestätigungen der MS angewiesen ist und sobald diese ausbleiben (Umschalten) der Datenstrom angehalten wird. Jede Unterbrechung erhöht auch zumindest kurzfristig die Laufzeit da der Gesamte Strom übertragen werden muss. c) Nicht-Echtzeitdienste Bei Diesen sind sowohl verlustlose als auch ver- lustbehaftete Übertragung möglich. Auch spielt die Laufzeit nur eine untergeordnete RolleTypical combinations of both properties are: a) Real-time conversational service This service (eg voice transmission) focuses on the short runtime. These are mainly transferred with losses. When switching during PS handover, the resulting data loss can be accepted. It should be kept as short as possible by taking suitable measures. It is theoretically possible borrowed to transmit this losslessly, but such a service does not work practically. b) Real-time streaming service The same applies here as for conver- sational services. There is a small difference that the streaming service can be transmitted without loss. However, it should be noted that the network relies on confirmations from the MS and as soon as these fail to appear (switching) the data stream is stopped. Every interruption also increases the runtime, at least for a short time, since the entire electricity has to be transferred. c) Non-real-time services With these, both lossless and lossy transmission are possible. The runtime also only plays a subordinate role
Eine technische Übersicht über die Funktionsweise der Paketvermittlung in GSM bietet die 3GPP XS 23.060 /!/ . Dort sind auch die Verweise auf die weiter unten erwähnten Schnittstellen zu finden. PS Handover ist gerade in der Standardisierungsphase und es existiert zu diesem Zeitpunkt noch keine Norm.The 3GPP XS 23.060 /! / Offers a technical overview of how packet switching works in GSM. The references to the interfaces mentioned below can also be found there. PS Handover is currently in the standardization phase and there is no standard at this time.
Im folgenden wird anhand der Figur die Lenkung verschiedener Arten von Datenströmen während der Umschaltphase gezeigt und eine systematische Vorgangsweise für deren verschiedenen Arten beschrieben. 1. Eine mobile Sende-/Empfangsstation, insbesondere eine Mobile Station (MS), hat eine Packet orientierte (PS - packet switched) Verbindung vom GPRS unterstützenden Netzelement SGSN über das Basis Station Subsystem BSS, das in der Regel aus einem Kontroller und einer Basis- Station besteht. Diese Verbindung wird später auch als "alte" Seite bezeichnet. Es sind auch noch andere Netzelemente in der Verbindung involviert. Die Verbindungen an der Gn Schnittstelle (SGSNl - SGSN2) { / !/ ) und an der Gb Schnittstelle (/4/) "neue" Seite (SGSN2 - BSS2) existieren zu diesem Zeitpunkt noch nicht.In the following the control of different types of data streams during the switchover phase is shown with the aid of the figure and a systematic procedure for their different types is described. 1. A mobile transmitting / receiving station, in particular a mobile station (MS), has a packet-oriented (PS - packet switched) connection from the GPRS-supporting network element SGSN via the base station subsystem BSS, which generally consists of a controller and a base - station exists. This connection is later referred to as the "old" page. Other network elements are also involved in the connection. The connections at the Gn interface (SGSNl - SGSN2) {/! /) and at the Gb interface (/ 4 /) "new" side (SGSN2 - BSS2) does not yet exist.
2. Die BSS1 fordert vom SGSNl ein PS Handover für die MS. Die BSS1 sendet eine dementsprechende Nachricht an den SGSNl und gibt darin auch das Ziel bekann . In diesem Fall befindet sich das Ziel innerhalb der BSS2 welche vom SGSN2 gesteuert wird.2. The BSS1 demands a PS handover for the MS from the SGSNl. The BSS1 sends a corresponding message to the SGSNl and also announces the destination. In this case the destination is within the BSS2 which is controlled by the SGSN2.
3. Da in diesem Fall der SGSNl die BSS2 nicht direkt erreichen kann, sendet der SGSNl eine Nachricht an den SGSN2. Dieser SGSN2 verständigt die BSS2 von dem anstehenden Handover und diese reserviert Ressourcen für die MS. Auch auf der Schnittstelle SGSN2 und BSS2 werden die entsprechenden Ressourcen reserviert. Die BSS2 hat aber zu diesem Zeitpunkt noch keine physikalische Verbindung, d.h. die MS ist für die BSS2 noch nicht erreichbar. Auch der SGSN2 muss natürlich Vorbereitung treffen.3. Since in this case the SGSNl cannot reach the BSS2 directly, the SGSNl sends a message to the SGSN2. This SGSN2 notifies the BSS2 of the upcoming handover and this reserves resources for the MS. The corresponding resources are also reserved on the SGSN2 and BSS2 interfaces. However, the BSS2 does not yet have a physical connection, i.e. the MS is not yet reachable for the BSS2. The SGSN2 must of course also prepare.
4. Nachdem die Reservierung auf der Neuen Seite abgeschlossen wurde und der SGSNl davon verständigt wurde, sendet der SGSNl eine Nachricht an die BSSl um zu signalisieren dass die neue Seite bereit ist. Die BSSl sendet dann ei- ne Nachricht an die MS welche dann umschaltet auf die neue Seite. Zu diesem Zeitpunkt gibt es folgende Verbindungen: SGSNl - BSSl - MS "alte" Verbindung SGSNl - SGSN2 - BSS24. After the reservation on the new page has been completed and the SGSNl has been informed, the SGSNl sends a message to the BSSl to signal that the new page is ready. The BSSl then sends a message to the MS which then switches over to the new page. At this time there are the following connections: SGSNl - BSSl - MS "old" connection SGSNl - SGSN2 - BSS2
5. Die MS hat sich nach der erfolgreichen Umschaltung auf der neue Seite gemeldet und der SGSN2 verständigt den SGSNl davon. Dieser veranlasst auch den Abbau der Ressourcen in der BSSl und zwischen SGSNl und BSSl. Zwischen dem Zeitpunkt, in dem die Ressourcen reserviert wurden und sich die MS auf der neuen Seite meldet, ist es nicht möglich zu bestimmen, wo sich das MS genau befindet. Sobald der SGSNl die BSSl den Freigabe für das Umschalten sendet ist es für den SGSNl nicht mehr ersichtlich wo das MS jetzt ist (bis sich das MS auf der neuen Seite meldet) . Auch für die BSSl, sobald sie der MS den Befehl zum Umschalten gibt, ist das nicht mehr möglich.5. The MS has reported on the new page after the successful switchover and the SGSN2 notifies the SGSNl of this. This also causes the resources in the BSSl and between SGSNl and BSSl to be reduced. It is not possible to determine exactly where the MS is between the time the resources have been reserved and the MS reports on the new page. As soon as the SGSNl sends the BSSl the release for switching, it is no longer visible to the SGSNl where the MS is now (until the MS reports on the new page). This is also no longer possible for the BSSl as soon as it gives the MS the command to switch over.
Abhängig von der Art des Datenstroms ist es erforderlich verschiedene Maßnahmen zu ergreifen. Für Datenströme mit Echtzeitanforderungen sollte die Unterbrechungszelten möglichst gering sein. Es wurde vorgeschlagen die vom GGSN (Gateway GPRS Support Node) im SGSNl ankommenden Daten zu duplizieren und simultan zur der alten und neuen Seite zu senden.Depending on the type of data stream, it is necessary to take various measures. The interruption tents should be as small as possible for data streams with real-time requirements. It was proposed to duplicate the data arriving from the GGSN (Gateway GPRS Support Node) in the SGSNl and to send them simultaneously to the old and new page.
Es ist aber dazu notwendig, dass die BSS2 die Daten "blind" auf der neuen Seite senden kann. Wird z.B. ein Protokoll verwendet, dass Bestätigungen von der MS erfordert ist ein blin- des Senden nicht möglich. Analoges gilt das natürlich auch für die BSSl.But it is necessary that the BSS2 can send the data "blind" on the new page. E.g. using a protocol that requires confirmation from the MS, blind sending is not possible. The same applies of course to the BSSl.
Daraus ergibt sich folgende Problem: Dupliziert der SGSNl Daten und sendet sie an den SGSN2 weiter und der wiederum and die BSS2 und kann die BSS2 die Daten nicht blind senden so wird sich ein Datenrückstau bilden. Schaltet das Mobile dann auf die BSS2 um, so würde sie zum Teil Daten erhalten, die sie schon früher von der BSSl erhalten hat. Die Entscheidung ob blind gesendet werden kann oder nicht kann nur die BSS2 treffen.This results in the following problem: If the SGSN1 duplicates data and sends it on to the SGSN2 and the latter in turn to the BSS2 and the BSS2 cannot send the data blindly, a backlog of data will form. If the mobile then switches over to the BSS2, it would in part receive data that it had previously received from the BSSl. The decision whether to send blindly or not can only be made by the BSS2.
Analoges gilt auch für die BSSl: Es besteht prinzipiell für die MS die Möglichkeit, nachdem sie den Befehl zum Umschalten bekommen hat, wieder in die alte Zelle zurückzukehren. Kann die BSSl auch nicht blind übertragen, so würde sich auch hier ein Datenrückstau bilden. Das Problem sind hier weniger die doppelt erhaltenen Daten, als dass durch den entstandenen Datenrückstau die gesamte Verzögerung steigt.The same also applies to the BSSl: In principle, there is the possibility for the MS to return to the old cell after having received the command to switch over. If the BSSl could not transmit blindly, this would also result in a backlog of data. The problem here is less that data received twice, so that the total delay increases due to the resulting data backlog.
Es ist weiterhin in GB 0300080.9 vorgeschlagen worden, den doppelten Empfang von duplizierten und ursprünglichen Datenpaketen anhand einer Sequenznummer zu regeln. Die Sequenznummer gibt an, ab welchem Paket des duplizierten Datenstroms auf der "neuen" Seite über den neuen Weg Pakete an die Mo— bilstation MS weiterzuleiten sind. Hierzu ist ein zusätzli— eher Aufwand für die Signalisierung der Sequenznummer notwendig.It has also been proposed in GB 0300080.9 to regulate the double reception of duplicate and original data packets using a sequence number. The sequence number indicates from which packet of the duplicated data stream on the “new” side packets are to be forwarded to the mobile station MS via the new route. This requires additional effort for signaling the sequence number.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein koordiniertes Verfahren bzw. Mittel zu entwickeln, das die vorstehend be- schriebenen Mechanismen verbessert.The object of the invention is to develop a coordinated method or means that improves the mechanisms described above.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche hinsichtlich eines Verfahrens und hinsichtlich eines Netzelements gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by the features of the independent claims with regard to a method and with regard to a network element. Developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verteilung und Lenkung von Datenpaketen während eines Wechsels einer mobilen Sende—/Empfangsstation von einer ersten Funkzelle in eine zweite Funkzelle innerhalb eines mobilen Kommunikationsnetzes, insbesondere während eines paket— vermittelten Zellwechsels, wobei einem Netzelement des mobilen Kommunikationsnetzes, über das eine Verbindung zur zweiten Funkzelle geleitet wird, Datenpakete zugeleitet werden, die von mindestens einen Teil von zur ersten Funkzelle geleiteten Datenpaketen dupliziert worden sind. Durch das Netzelement wird die Art der Verteilung und Lenkung der duplizierten Datenpakete ohne einer zusätzlichen Signalisierung bestimmt. Zur Durchführung des Verfahrens sind entsprechende Mittel in einem Netzelement des mobilen Kommunikationsnetzes ausgestaltet . Vorteile und weitere Details der Erfindung ergeben sich aus den nachstehend beschriebenen Aus ührungs ormen.An essential aspect of the invention is a method for the distribution and routing of data packets during a change of a mobile transmitting / receiving station from a first radio cell to a second radio cell within a mobile communication network, in particular during a packet-switched cell change, whereby a network element of the Mobile communication network, via which a connection to the second radio cell is routed, data packets are supplied that have been duplicated by at least a part of data packets routed to the first radio cell. The type of distribution and routing of the duplicated data packets is determined by the network element without additional signaling. Corresponding means are implemented in a network element of the mobile communication network for carrying out the method. Advantages and further details of the invention result from the embodiments described below.
Nachstehend werden die Ausführungsbeispiele der Erfindung un- ter Bezugnahme auf eine Zeichnung noch näher erläutert .The exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.
Die Figur zeigt schematisch eine typische Netzkonstellation, unter der ein Wechsel einer Mobilstation von einer ersten Funkzelle in eine zweite Funkzelle geschehen kann.The figure schematically shows a typical network constellation under which a mobile station can change from a first radio cell to a second radio cell.
• Der SGSNl hat eine Verbindung zur BSS und zur MS, über die Datenpakete gesendet werden (können) . • Vom SGSNl zum SGSN2 existieren Verbindungen { /!/ ) , durch die Datenströme bzw. -pakete zum SGSN2 geliefert werden können. • Vom SGSN2 zur BSS2 /4/ sind die Ressourcen zugewiesen, über die Datenpakete gesendet werden können. • Dem SGSNl sind die Eigenschaften der Datenströme (Echtzeit, Verlusttolerant usw.) bekannt. • Auch dem SGSN2 sind diese Eigenschaften bekannt. • Die Verbindungen (SGSNl ■ SGSN2) sind dem jeweiligen Datenströmen eindeutig zuordbar. • Dies gilt auch für die Ressourcen SGSN2 -^ BSS2 (/4/)• The SGSNl has a connection to the BSS and to the MS, via which data packets can (can) be sent. • Connections exist from SGSNl to SGSN2 {/! /) Through which data streams or packets can be delivered to SGSN2. • From the SGSN2 to the BSS2 / 4 /, the resources are allocated via which data packets can be sent. • The properties of the data streams (real-time, loss-tolerant, etc.) are known to the SGSNl. • These properties are also known to the SGSN2. • The connections (SGSNl ■ SGSN2) can be clearly assigned to the respective data streams. • This also applies to the resources SGSN2 - ^ BSS2 (/ 4 /)
Um die Eigenschaften der Datenströme zu erfüllen, rσüsste z.B. die BSS2 dem SGSN2 signalisieren, ob blinde Übertragung in die neue Zelle möglich ist. Der SGSN2 müsste wiederum dies dem SGSNl weiterleiten.To meet the properties of the data streams, e.g. the BSS2 signal the SGSN2 whether blind transmission into the new cell is possible. The SGSN2 would in turn have to forward this to the SGSNl.
Für Datenströme mit verlustloser Übertragung muss gewährleistet sein, dass der MS nach dem Umschalten alle noch nicht bestätigten Pakete zur Verfügung gehalten werden.For data streams with lossless transmission, it must be ensured that the MS has all unacknowledged packets available after switching.
Der Beginn der Duplizierung kann der individuellen Realisie- rung im SGSNl überlassen werden. Der SGSNl dupliziert alle Datenpakete, für die eine Verbindung zum SGSN2 vorhanden ist. Für einen Datenstrom der keinen Verlust an Daten akzeptiert, müssen alle Datenpakete, die sich noch im Zwischenspeicher des SGSNl befinden (das sind alle noch nicht von der MS bestätigten) dupliziert und über die entsprechende Verbindung an den SGSN2 gesendet werde . Dadurch werden dem SGSN2 alle Datenpakete zur Verfügung gestellt, die er braucht, um die Datenübertragung ohne Lücke fortzusetzen.The start of the duplication can be left to individual implementation in the SGSNl. The SGSNl duplicates all data packets for which there is a connection to the SGSN2. For a data stream that does not accept loss of data, all data packets that are still in the cache of the SGSN1 (all of which have not yet been confirmed by the MS) must be duplicated and sent to the SGSN2 via the corresponding connection. This provides the SGSN2 with all the data packets it needs to continue the data transfer without a gap.
Für die anderen Datenströme kann individuell entschieden werden, welche und ob Daten dupliziert und weitergeleitet werden. Die Möglichkeiten sind entweder nur die ankommenden Daten zu duplizieren und weiterleiten oder auch die gespeicher- ten Daten. Dies kann der Realisierung überlassen werden. Ein wichtiger Punkt für die Lenkung der unterschiedlichen Datenströme ist, das jedes einzelne Netzelement (z.B.: SGSNl, SGSN2, BSS2) unter Berücksichtigung der verfügbaren Information (z.B.: SNDCP (/6/)/LLC (/5/) mode) eine Entscheidung trifft, was mit empfangenen Paketen passiert und welche Aktion im jeweiligen Konten angestoßen wird: Zwischenspeichern, weiterleiten oder verwerfen. Die verfügbare Information zur Lenkung der Datenströme ist unterschiedlich von Netzelement zu Netzelement.For the other data streams, it can be decided individually which and whether data is duplicated and forwarded. The options are either to duplicate and forward only the incoming data or also the stored data. This can be left to the implementation. An important point for the control of the different data streams is that each individual network element (e.g.: SGSNl, SGSN2, BSS2) makes a decision taking into account the available information (e.g.: SNDCP (/ 6 /) / LLC (/ 5 /) mode) what happens to received packets and what action is triggered in the respective account: buffer, forward or discard. The information available for routing the data streams differs from network element to network element.
Es soll bei der Lenkung der Datenströme, wie in der Problemstellung beschreiben, sowohl der Verlust von Paketen (SNDCP (/6/) /LLC (/5/) ACK) verhindert werden, als auch das doppelte Empfangen von Paketen im MS. Im folgenden wird er— läutert, wie der Mechanismus im SGSN2 und in der BSS2 durchführbar ist. Werden im SGSN2 Datenpakete vom SGSNl empfangen, so hat dieser folgende Möglichkeiten. Je nachdem welche Information (z.B.: SNDCP ( / €/ ) /LLC (/5/) mode) dem SGSN2 zur Ver¬ fügung stehen, entscheidet SGSN2, wie die empfangenen Daten bearbeitet werden. Der SGSN2 sendet alle oder einen Teil der Datenströme zur BSS2. • Bei verlustlosen Betrieb (SNDCP (/ 6/) /LLC (/5/) acknowled- ged mode) eines Datenstromes werden die vo SGSNl ankommenden Daten im SGSN2 gespeichert. Diese Pakete werden im SNDCP (/6/) /LLC (/5/) acknowledged mode abgebaut. • Bei verlustbehafteten Betrieb (SNDCP (/β/) /LLC (/5/) u- nacknowledged mode) leitet der SGSN2 leitet die Daten zur BSS2 weiter oder er verwirft diese sofort. Alle anderen Datenströme können zur BSS2 gesendet werden.When routing the data streams, as described in the problem description, both the loss of packets (SNDCP (/ 6 /) / LLC (/ 5 /) ACK) and the double receipt of packets in the MS are to be prevented. The following explains how the mechanism can be carried out in SGSN2 and BSS2. If data packets are received by the SGSN1 in the SGSN2, the latter has the following options. Depending on the information (for example, SNDCP (/ € /) / LLC (/ 5 /) mode) available to the SGSN2 to Ver ¬ addition, SGSN2 decides how the received data is processed. The SGSN2 sends all or part of the data streams to the BSS2. • In the event of lossless operation (SNDCP (/ 6 /) / LLC (/ 5 /) acknowledged mode) of a data stream, the data arriving from SGSN1 are stored in SGSN2. These packets are broken down in SNDCP (/ 6 /) / LLC (/ 5 /) acknowledged mode. • In the case of lossy operation (SNDCP (/ β /) / LLC (/ 5 /) and nacknowledged mode), the SGSN2 forwards the data to the BSS2 or immediately discards it. All other data streams can be sent to the BSS2.
Mit den Daten, die in der BSS2 ankommen, wird wie folgt verfahren: Die BSS hat 2 Möglichkeiten die empfangenen Daten zu behandeln. Entweder die BSS2 startet ein blindes Senden der Daten über die Luft, wenn möglich (Protokolltechnisch und implementiert) oder bei Strömen, wo das nicht möglich (z.B. keine Radio Ressourcen vorhanden) ist, werden Daten solange verworfen, bis sich das MS auf der neuen Seite gemeldet hat.The data arriving in the BSS2 is handled as follows: The BSS has two options for handling the received data. Either the BSS2 starts a blind transmission of the data over the air, if possible (protocol-technical and implemented) or in the case of currents where this is not possible (e.g. no radio resources available), data is rejected until the MS is on the new page has reported.
Vorteile : 1. Durch das Verwerfen der Pakete wird ein Zwischenspeichern der empfangenen Pakete in der BSS verhindert, die den erheblichen Nachteil mit sich bringt, die Pakete entsprechend ihrer "PDU Lifetime" in der BSS abzulegen. Diese Pakete würden aufgrund der entstandenen Verzögerung auf der neuen Seite dem MS noch einmal übertragen werden, obwohl das MS bereits auf der alten Seite empfangen hat. Um den doppelten Empfang dieser Pakete entgegen zu wirken, werden die empfangenen Pakete in der BSS nicht ge- speichert, sondern gelöscht (falls ein "blindes Senden" nicht möglich ist) . Empfängt ein MS ein Paket sowohl auf der alten als auch auf der neuen Seite, so ist es u.U. (z.B. im SNDCP/LLC unacknow- ledged mode) nicht in der Lage, die doppelten Pake- te als solche zu erkennen und zu verwerfen. Dies führt zur Beeinträchtigung des Services. 2. Es ist keine zusätzliche Signalisierung zwischen den Netz erkelementen notwendig. 3. Das Verfahren ermöglicht einen klaren Entschei- dungsfindungsprozess in den jeweiligen Netzwerkele- menten.Advantages: 1. Discarding the packets prevents the received packets from being temporarily stored in the BSS, which has the considerable disadvantage of storing the packets in the BSS in accordance with their "PDU Lifetime". These packets would be retransmitted to the MS on the new side due to the delay that occurred, even though the MS had already received on the old side. In order to counter the double reception of these packets, the received packets are not stored in the BSS, but deleted (if "blind transmission" is not possible). If an MS receives a packet on both the old and the new page, it may not be able (eg in SNDCP / LLC unacknowledged mode) to recognize and discard the duplicate packets as such. This leads to impairment of the service. 2. No additional signaling between the network elements is necessary. 3. The procedure enables a clear decision-making process in the respective network elements.
Das Ausführungsbeispiel beschreibt den Fall von PS Handover mit SGSN-Wechsel . Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn die BSS2 direkt an die SGSNl angeschlossen ist (d.h. ohne SGSN-Wechsel) . In diesem Fall entfällt die Schnittstelle zwischen SGSNl und SGSN2.The exemplary embodiment describes the case of PS handover with SGSN change. The procedure can also be used if the BSS2 is connected directly to the SGSNl (i.e. without changing the SGSN). In this case, the interface between SGSNl and SGSN2 is omitted.
Auch ist das Verfahren anwendbar, wenn BSSl und BSS2 ein und dieselbe BSS sind. Aus Sicht des SGSN wird dies als logisch getrennte BSS angesehen.The method can also be used if BSS1 and BSS2 are one and the same BSS. From the SGSN's point of view, this is seen as a logically separate BSS.
Referenzen:Credentials:
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Service description; Stage 2 /2/: 3GPP TS 23.107 : Quality of Service (QoS) concept and architectureService description; Stage 2/2 /: 3GPP TS 23.107: Quality of Service (QoS) concept and architecture
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Base Station System (BSS) - Serving GPRS Support Node (SGSN) ; BSS GPRS Protocol (BSSGP)Base Station System (BSS) - Serving GPRS Support Node (SGSN); BSS GPRS Protocol (BSSGP)
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Mode (MS-SGSN) ; Logical Link Control (LLC) layer specifica- tion;Mode (MS-SGSN); Logical Link Control (LLC) layer specification;
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(SNDCP) /! / : 3GPP TS 29.060 : General Packet Radio Service(SNDCP) /! /: 3GPP TS 29.060: General Packet Radio Service
(GPRS) ;(GPRS);
GPRS Tunnelling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface GPRS Tunneling Protocol (GTP) across the Gn and Gp interface
Abkürzungen aus 3GPP TS 23.905 (/3/)Abbreviations from 3GPP TS 23.905 (/ 3 /)
BSS Base Station Subsystem GPRS General Packet Radio Support : Begriff für Paketvermittlung in GSMBSS Base Station Subsystem GPRS General Packet Radio Support: Term for packet switching in GSM
MS Mobile Station: Endgerät des AnwendersMS Mobile Station: end device of the user
GGSN Gateway GPRS Support NodeGGSN Gateway GPRS Support Node
SGSN Serving GPRS Support Nocle TSG Technical Specification GroupSGSN Serving GPRS Support Nocle TSG Technical Specification Group
3GPP 3rd Generation Partnership Project 3GPP 3rd Generation Partnership Project

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Verteilung und Lenkung von Datenpaketen während eines Wechsels einer mobilen Sende-/EmpfangsStation (MS) von einer ersten Funkzelle (Zellel) in eine zweite Funkzelle (Zelle2) innerhalb eines mobilen Kommunikations- netzes, insbesondere während eines paketvermittelten Zellwechsels, wobei einem Netzelement (SGSN2, BSS2) des mobilen Kommunikationsnetzes, über das eine Verbindung zur zweiten Funkzelle (Zelle2) geleitet wird, Datenpakete zugeleitet werden, die von mindestens einen Teil von zur ersten Funkzelle geleiteten Datenpaketen dupliziert worden sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Netzelement (SGSN2, BSS2) die Art der Verteilung und Len- kung der duplizierten Datenpakete ohne einer zusätzlichen Signalisierung bestimmt wird.1. Method for the distribution and routing of data packets during a change of a mobile transceiver station (MS) from a first radio cell (Zellel) to a second radio cell (Cell2) within a mobile communication network, in particular during a packet-switched cell change, whereby one Network element (SGSN2, BSS2) of the mobile communication network, via which a connection to the second radio cell (Cell2) is routed, data packets are fed in, which have been duplicated by at least some of the data packets routed to the first radio cell, characterized in that the network element ( SGSN2, BSS2) the type of distribution and routing of the duplicated data packets is determined without additional signaling.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Sende-/Empfangsstation (MS) ein Teilnehmerendgerät ist und das Netzelement (BSS2) eine Basisstation ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the mobile transceiver (MS) is a subscriber terminal and the network element (BSS2) is a base station.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Sende-/Empfangsstation (MS) ein Teilnehmerendgerät ist und das Netzelement (BSS2) ein Kontroller ist.3. The method according to claim 1, characterized in that the mobile transceiver (MS) is a subscriber terminal and the network element (BSS2) is a controller.
4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Sende-/Ertιpfangsstation ein Teil— nehmerendgerät ist und das Netzelement ein GPRS unterstützender Netzknoten ist.4. The method according to claim 1, characterized in that the mobile transmitting / receiving station is a subscriber terminal and the network element is a GPRS-supporting network node.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeic net, dass sich die Art der Verteilung und Lenkung der duplizierten Datenpakete durch Zwischenspeichern, weiterleiten oder verwerfen auszeichnet . 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the type of distribution and routing of the duplicated data packets is characterized by intermediate storage, forwarding or discarding.
6. Netzelement (SGSN2, BSS2) zur Durchführung des Verfahrens zur Verteilung und Lenkung von Datenpaketen während eines Wechsels einer mobilen Sende-/EmpfangsStation (MS) von ei- ner ersten Funkzelle (Zellel) in eine zweite Funkzelle (Zelle2) innerhalb eines mobilen Kommunikationsnetzes, insbesondere während eines paketvermittelten Zellwechsels, wobei das Netzelement (SGSN2, BSS2) folgende Mittel aufweist : - Mittel zum Empfang von Datenpaketen, die von mindestens einen Teil von zur ersten Funkzelle (Zellel) geleiteten Datenpaketen dupliziert worden sind, Mittel zur Verteilung und Lenkung von Datenpaketen und Mittel zur Bestimmung der Art der Verteilung und Lenkung der duplizierten Datenpakete ohne einer zusätzlichen Signalisierung .6. Network element (SGSN2, BSS2) for carrying out the method for distributing and routing data packets during a change of a mobile transceiver station (MS) from a first radio cell (Zellel) to a second radio cell (Cell2) within a mobile communication network , in particular during a packet-switched cell change, the network element (SGSN2, BSS2) having the following means: - means for receiving data packets that have been duplicated by at least a part of data packets routed to the first radio cell (Zellel), means for distributing and routing Data packets and means for determining the type of distribution and routing of the duplicated data packets without additional signaling.
7. Netzelement nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Netzelement (BSS2) eine Basisstation ist.7. Network element according to claim 6, characterized in that the network element (BSS2) is a base station.
8. Netzelement nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Netzelement (BSS2) ein Kontroller ist.8. Network element according to claim 6, characterized in that the network element (BSS2) is a controller.
9. Netzelement nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Netzelement (SGSN2) ein GPRS unterstützender Netzknoten ist.9. Network element according to claim 6, characterized in that the network element (SGSN2) is a GPRS supporting network node.
10. Netzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sich die Art der Verteilung und Lenkung der duplizierten Datenpakete durch Zwischenspeichern, weiterleiten oder verwerfen auszeichnet. 10. Network element according to one of the preceding claims, characterized in that the type of distribution and routing of the duplicated data packets is characterized by intermediate storage, forwarding or discarding.
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