EP1730985A1 - Verfahren zur steuerung einer verbindungs bergabe in einem funk-kommunikationssystem - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer verbindungs bergabe in einem funk-kommunikationssystem

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EP1730985A1
EP1730985A1 EP05729515A EP05729515A EP1730985A1 EP 1730985 A1 EP1730985 A1 EP 1730985A1 EP 05729515 A EP05729515 A EP 05729515A EP 05729515 A EP05729515 A EP 05729515A EP 1730985 A1 EP1730985 A1 EP 1730985A1
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EP
European Patent Office
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network access
bts2
access device
connection
packet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05729515A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jean-Michel Traynard
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
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/0005—Control or signalling for completing the hand-off
    • H04W36/0055—Transmission or use of information for re-establishing the radio link
    • H04W36/0072—Transmission or use of information for re-establishing the radio link of resource information of target access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/14—Reselecting a network or an air interface

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a connection transfer between two network access devices of a radio communication system, in particular between base stations of the same or different mobile radio systems.
  • radio communication systems for example the second-generation European mobile radio system GSM (Global System for Mobile Communications)
  • information for example voice, image information or other data
  • the radio interface relates to a connection between a base station and subscriber terminals, where the subscriber terminals can be mobile stations or fixed radio stations.
  • the electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in a frequency band provided for the respective system.
  • Developments based on the GSM system, known under the terms GPRS or GERAN, for the transmission of higher data rate services are rated as 2.5. Generation.
  • Radio communication systems such as UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) or other third generation systems are designed for even higher data rates compared to the second generation.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • GSM / GERAN or UTRAN both the subscriber terminal and the base station system (BSS - Base Station System) as well as, if necessary, other network components are included in the decision fertilized via a handover or handoff, whereby measurements of the subscriber terminal are evaluated in the base station system, and a decision is then made about the handover in the base station system.
  • BSS Base Station System
  • GERAN In the GERAN standard, which is standardized within the framework of the 3GPP (3rd Generation Partnership Project), a handover of the connection is currently only intended for circuit-switched connections. If the target base station system rejects the connection transfer, the source base station system only has the option of either selecting a different radio cell, continuing the connection in its own radio cell, or terminating the connection.
  • cell reselection For the transfer of a packet-oriented connection from a source radio cell that is currently supplying to a target radio cell that is subsequently supplying, for example due to a movement of the subscriber, there is currently only the so-called cell reselection mechanism (cell reselection). by the subscriber terminal.
  • the connection is terminated when leaving the source radio cell and re-established in the target radio cell.
  • the radio cell reselection mechanism is controlled solely by the subscriber terminal.
  • the network in order to enable control by the network, the network is able to force the subscriber terminal into what is known as network-controlled mode 2 (NC2).
  • the subscriber terminal provides the network Measurements are available, on the basis of which a radio cell change is decided by the network.
  • a special message for example the so-called packet cell change order (PCCO) from the GERAN standard
  • PCCO packet cell change order
  • the mechanisms described above disadvantageously mean a significant delay or interruption in the transmission of packet data over the connection, since the subscriber terminal must first receive information from a general broadcast channel (BCCH) in the target radio cell, before the connection can be re-established in the target radio cell.
  • BCCH general broadcast channel
  • NACC network-assisted cell change
  • the object of the invention is to provide a method and system components which provide a secure and fast connection Enable continuation of applications. This object is achieved by the method, the network access device and the terminal with the features of the independent claims. Advantageous embodiments can be found in dependent patent claims.
  • connection handover in the sense of a handover for packet-oriented connections is proposed.
  • a handover in comparison to a radio cell re-selection has the advantage that the resources required to continue the connection in the target base station system can be reserved even before the handover, and rejection by the target base station system is therefore less likely.
  • a first network access device to which the terminal device has currently set up a packet-oriented connection, can signal to the terminal device that a continuation of the packet-oriented connection via a second network access device is not possible, but a second selection of the second network access device is possible.
  • the signaling can also be implemented exclusively for rejection, if the possibilities radio cell reselection in the target network is not given.
  • the method according to the invention can be used advantageously if, for example, the target base station system and / or a further network component, for example the SGSN (Serving GPRS Support Node), do not support connection transfer for reasons of downward compatibility.
  • SGSN Serving GPRS Support Node
  • Another situation is, for example, the recognition of insufficient resources within the core network by the source or target SGSN, which means that so-called bi-casting at the user level would not be possible.
  • the resource allocation strategy of the source SGSN can rule out, for example, bi-casting of a connection type to be transferred.
  • Another situation, for example, is that the resource allocation strategy of the target SGSN or the target base station system does not allow allocation of resources prior to handover, thereby protecting the target network from extensive resource allocation strategies of the source network.
  • the network access device and terminal according to the invention each have means for carrying out the method according to the invention
  • a user terminal UE is located in an overlap area of two radio cells ZI, Z2, which are supplied with radio resources by a respective base station BTS1 or BTS2.
  • the base stations BTS1, BTS2 are each part of a base station system BSS1 or BSS2.
  • the base station controls BSCl, BSC2 are in turn connected via switching devices MSC and / or unspecified packet switching nodes SGSN to line-bound, for example the PSTN, and packet-switched networks, for example the Internet.
  • the base station controls BSCl, BSC2 can be connected to the same or different switching nodes.
  • a packet-oriented connection v is established to the subscriber terminal UE via a first base station BTS1, on which data packets of one or more services are transmitted in the upward UL and / or in the downward direction DL.
  • the subscriber terminal UE receives information from radio channels BCCH1, BCCH2 of the base stations surrounding it, and sends measurements relating to radio transmission parameters to the first base station BTS1 currently supplying them.
  • the first base station controller BSCl a decision is made on the basis of, among other things, these measurements of the subscriber terminal UE as to whether the connection V is to be transferred to an adjacent base station on account of an impending breakup of the connection.
  • the first base station controller BSCl decides at a certain point in time that the connection to the second base station BTS2 or to the second base station system BSS2 is to be transferred.
  • the first base station control BSCl becomes aware that a transfer of the packet-oriented connection v to the second base station system BSS2 is not possible, for example due to a lack of support for this mechanism or a lack of available resources.
  • the first base station BTS1 sends a message HOrbCR (handover rejection but cell detection) to the subscriber terminal UE.
  • HOrbCR handover rejection but cell detection
  • the subscriber terminal UE Based on this signaling, the subscriber terminal UE knows that a connection transfer to the second base station system BSS2 will not take place, but the possibility of the connection in the source radio cell ZI being cleared down and the connection m of the target radio cell Z2 of the second base station BTS2 being reestablished is possible by means of the known radio cell re-selection mechanism. This radio cell reselection can be supported by the known mechanisms described at the beginning.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Steuerung einer Verbindungsübergabe zwischen zwei Netzzugangseinrichtungen (BTS1,BTS2), bei dem eine paketorientierte Verbindung zwischen einem Endgerät (UE) und einer ersten (BTS1) der zwei Netzzugangseinrichtungen besteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Zugriff des Endgerätes (UE) auf eine zweite (BTS2) der zwei Netzzugangseinrichtungen zur Übergabe der paketorientierten Verbindung von der ersten Netzzugangseinrichtung (BTS1) zu der zweiten Netzzugangseinrichtung (BTS2) dem Endgerät (UE) signalisiert wird, dass eine Weiterführung der paketorientierten Verbindung über die zweite Netzzugangseinrichtung (BTS2) nicht möglich ist, jedoch eine Wiederauswahl der zweiten Netzzugangseinrichtung (BTS2) möglich ist.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINER VERBINDUNGSÜBERGABE IN EINEM FUNK-KOMMUNIKATIONSSYSTEM
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verbindungsübergabe zwischen zwei Netzzugangseinrichtungen eines Funk-Kommunikationssystems, insbesondere zwischen Basisstationen eines gleichen oder unterschiedlicher Mobilfunksysteme.
In Funk-KommunikationsSystemen, beispielsweise dem europäischen Mobilfunksystem der zweiten Generation GSM (Global System for Mobile Communications), werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und Teilnehmer- Endgeräten, wobei die Teilnehmer-Endgeräte Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in einem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Weiterbildungen basierend auf dem GSM-System, unter den Begriffen GPRS oder GERAN bekannt, zur Übertragung von höherdatenratigen Diensten werden als 2,5. Generation bezeichnet. Funk-Kommunikationssysteme, wie beispielsweise UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der dritten Generation sind im Vergleich zur zweiten Generation für noch höhere Datenraten ausgelegt .
In bestehenden Systemen der zweiten und dritten Generation,
GSM/GERAN bzw. UTRAN, sind sowohl das Teilnehmer-Endgerät als auch das Basisstationssystem (BSS - Base Station System) sowie gegebenenfalls weitere Netzkomponenten in die Entschei- düng über eine Verbindungsübergabe bzw. Verbindungsweiterschaltung (engl. Handover oder Handoff) involviert, wobei Messungen des Teilnehmer-Endgerätes in dem Basisstationssystem ausgewertet werden, und anschließend eine Entscheidung über die Verbindungsübergabe in dem Basisstationssystem getroffen wird.
In dem im Rahmen der 3GPP (3rd Generation Partnership Pro- ject) standardisierten GERAN-Standard ist derzeit eine Ver- bindungsübergabe nur für leitungsgebundene (engl. circuit switched) Verbindungen vorgesehen. Für den Fall einer Ablehnung der Verbindungsübergabe durch das Ziel-Basisstationssystem existieren für das Quellen-Basisstationssystem lediglich die Möglichkeiten, entweder eine andere Funkzelle auszuwäh- len, die Verbindung in der eigenen Funkzelle weiterzuführen oder die Verbindung abzubrechen.
Zur Übergabe einer paketorientierten (engl. packet switched) Verbindung von einer aktuell versorgenden Quellen-Funkzelle zu einer nachfolgend versorgenden Ziel-Funkzelle, beispielsweise aufgrund einer Bewegung des Teilnehmers, existiert derzeit lediglich der so genannte Funkzellenwiederauswahl-Mecha- nismus (engl. cell reselection) durch das Teilnehmer-Endgerät. Dabei wird die Verbindung bei Verlassen der Quellen- Funkzelle abgebrochen und in der Ziel-Funkzelle neu aufgebaut .
Der Funkzellenwiederauswahl-Mechanismus wird allein von dem Teilnehmer-Endgerät gesteuert. Um eine Steuerung durch das Netzwerk zu ermöglichen, ist das Netzwerk jedoch in der Lage, das Teilnehmer-Endgerät in einen so genannten netzwerkgesteuerten Modus 2 (engl. Network Controlled Mode 2 - NC2) zu zwingen. Dabei stellt das Teilnehmer-Endgerät dem Netzwerk Messungen zur Verfügung, auf deren Basis ein Funkzellwechsel vom Netzwerk entschieden wird. Über eine spezielle Nachricht, beispielsweise dem so genannten Paket-Funkzellenwechsel-Befehl (engl. Packet Cell Change Order -PCCO) des GERAN-Stan- dards, kann das Netzwerk dabei auch eine bestimmte Funkzelle für die Wiederauswahl zu dem Teilnehmer-Endgerät signalisieren.
In jedem Fall bedeuten die zuvor beschriebenen Mechanismen nachteilig eine deutliche Verzögerung bzw. Unterbrechnung bei der Übertragung von Paketdaten über die Verbindung, da das Teilnehmer-Endgerät zunächst in der Ziel-Funkzelle Informationen eines allgemeinen Rundsendekanals (engl. Broadcast Channel - BCCH) empfangen muss, bevor die Verbindung in der Ziel- Funkzelle neu aufgebaut werden kann. Um diese Unterbrechung bzw. Verzögerung zu verringern, existiert der so genannte netzwerkunterstützte Funkzellwechsel (engl. Network Assisted Cell Change - NACC) , bei dem Informationen des Rundsendekanals dem Teilnehmer-Endgerät bereits vor dem Umschalten zu der Ziel-Funkzelle zur Verfügung gestellt werden. Beide Mechanismen, PCCO und NACC können auch gemeinsam zur Verbesserung der Steuerungsmöglichkeit durch das Netzwerk genutzt werden.
Trotz dieser bereits existierenden Mechanismen kann der Fall auftreten, dass das Quellen-Basisstationssystem über keine Kenntnisse der Verfügbarkeit von Ressourcen in dem Ziel—Basisstationssystem verfügt, wodurch es in Ermangelung von Ressourcen wiederum zu einer Abweisung der neu aufzubauenden Verbindung und somit zu großen Verzögerungen kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verfahren sowie Systemkomponenten anzugeben, welche eine sichere und schnelle Verbin- dungsweiterführung ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren, die Netzzugangseinrichtung sowie das Endgerät mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind abhängigen Patentansprüchen entnehmbar .
Erfindungsgemäß wird eine Verbindungsübergabe im Sinne eines Handovers für paketorientierte Verbindungen vorgeschlagen. Eine Verbindungsübergabe hat im Vergleich zu einer Funkzel- lenwiederauεwahl den Vorteil, dass erforderliche Ressourcen zur Weiterführung der Verbindung in dem Ziel-Basisstationssystem bereits vor der Verbindungsübergabe reserviert werden können, und somit eine Abweisung durch das Ziel-Basisstationssystem unwahrscheinlicher wird.
Nach der Erfindung kann eine erste Netzzugangseinrichtung, zu der das Endgerät aktuell eine paketorientierte Verbindung aufgebaut hat, dem Endgerät signalisieren, dass eine Weiterführung der paketorientierten Verbindung über eine zweite Netzzugangseinrichtung nicht möglich, jedoch eine Wiederauswahl der zweiten Netzzugangseinrichtung möglich ist.
Auf die einleitend beschriebene Situation übertragen bedeutet dies, dass dem Teilnehmer-Endgerät von dem Quellen- Basisstationssystem signalisiert würde, dass eine Verbindungsübergabe zu dem Ziel-Basisstationssystem nicht möglich ist, jedoch die Weiterführung der Verbindung über die bekannte Funkzellenwiederauswahl möglich ist. Vorteilhaft wird hierdurch verhindert, dass das Teilnehmer-Endgerät aufgrund des Abweisens der Übergabe den Funkzellenwiederauswahl-Mecha- nismus nicht durchführen würde. Nichtsdestotrotz kann neben dieser Signalisierung auch die Signalisierung ausschließlich einer Abweisung implementiert werden, falls es auch die Mög- lichkeit einer Funkzellenwiederauswahl in dem Ziel-Netzwerk nicht gegeben ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft genutzt wer- den, wenn beispielsweise das Ziel-Basisstationssystem und/oder eine weitere Netzkomponente, beispielsweise der SGSN (Serving GPRS Support Node) , eine Verbindungsübergabe aus Gründen der Abwärtskompatibilität nicht unterstützen. Eine weitere Situation ist beispielsweise das Erkennen mangelnder Ressourcen innerhalb des Kernnetzwerkes (engl. Core Network) durch den Quellen- oder Ziel-SGSN, wodurch ein so genanntes bi-casting auf der Teilnehmer-Ebene (engl. user plane) nicht möglich wäre. Weiterhin kann die Ressourcenzuweisungsstrategie des Quellen-SGSN beispielsweise ein bi-casting eines zu übergebenden Verbindungstyps ausschließen. Eine weitere Situation ist beispielsweise, dass die Ressourcenzuweisungsstrategie des Ziel-SGSN oder des Ziel-Basisstationssystems keine Zuweisung von Ressourcen vor der Übergabe gestattet, wodurch das Ziel-Netzwerk vor extensiver Ressourcenzuweisungsstrate- gien des Quellen—Netzwerkes geschützt wird.
Die erfindungsgemäßen Netzzugangseinrichtung sowie Endgerät weisen jeweils Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Figur dargestellten beispielhaf en Situation näher beschrieben.
Ein Teilnehmer-Endgerät UE befindet sich in einem Überlap- pungsbereich zweier Funkzellen ZI, Z2, die von einer jeweiligen Basisstation BTSl bzw. BTS2 mit funktechnischen Ressourcen versorgt werden. Die Basisstationen BTSl, BTS2 sind jeweils Teil eines Basisstationssystems BSS1 bzw. BSS2 beste- hend aus Basisstationen und Basisstationssteuerungen BSCl, BSC2. Die Basisstationssteuerungen BSCl, BSC2 sind wiederum über Vermittlungseinrichtungen MSC und/oder nicht benannte Paketvermittlungsknoten SGSN mit leitungsgebundenen, bei- spielsweise dem PSTN, und paketvermittelten Netzen, beispielsweise dem Internet, verbunden. Die Basisstationssteuerungen BSCl, BSC2 können dabei mit dem gleichen oder unterschiedlichen Vermittlungsknoten verbunden sein.
Zu dem Teilnehmer-Endgerat UE ist eine paketorientierte Verbindung v über eine erste Basisstation BTSl aufgebaut, auf der m Aufwärts- UL und/oder in Abwärtsrichtung DL Datenpakete eines oder mehrerer Dienste übertragen werden. In periodischen Abstanden empfangt das Teilnehmer-Endgerat UE Informationen von Rundfunkkanalen BCCH1, BCCH2 der sie umgebenden Basisstationen, und sendet Messungen zu Funkubertra- gungsparametern zu der sie aktuell versorgenden ersten Basis- station BTSl. In der ersten Basisstationssteuerung BSCl wird auf Basis unter anderem dieser Messungen des Teilnehmer-End- gerates UE entschieden, ob eine Übergabe der Verbindung V zu einer benachbarten Basisstation aufgrund eines drohenden Abbruchs der Verbindung erfolgen soll.
Bewegt sich das Teilnehmer-Endgerat UE beispielsweise in Richtung einer zweiten Basisstation BTS2, so entscheidet die erste Basisstationssteuerung BSCl zu einem bestimmten Zeitpunkt, dass die Verbindung zu der zweiten Basisstation BTS2 bzw. zu dem zweiten Basisstationssystem BSS2 übergeben werden soll. Durch nicht dargestellte Signalisierungen zwischen den Basisstationssteuerungen BSCl, BSC2 bzw. den Basisstationssystemen BSS1 und BSS2 bekommt die erste Basisstationssteue- rung BSCl Kenntnis darüber, dass eine Übergabe der paketorientierten Verbindung v zu dem zweiten Basisstationssystem BSS2, beispielsweise aufgrund mangelnder Unterstützung dieses Mechanismus oder mangelnder verfugbarer Ressourcen, nicht möglich st. In diesem Fall sendet die erste Basisstation BTSl eine Nachricht HOrbCR (Handover rejection but Cell Rese- lection) zu dem Teilnehmer-Endgerat UE .
Aufgrund dieser Signalisierung weiß das Teilnehmer-Endgerat UE, dass eine Verbindungsubergabe zu dem zweiten Basisstationssystem BSS2 nicht stattfinden wird, jedoch die Möglichkeit eines Abbaus der Verbindung in der Quellen-Funkzelle ZI und eines Neuaufbau der Verbindung m der Ziel-Funkzelle Z2 der zweiten Basisstation BTS2 mittels des bekannten Funkzellen- wiederauswahl-Mechanismus möglich ist. Diese Funkzellenwiederauswahl kann durch die eingangs beschriebenen bekannten Mechanismen unterstutzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Verbindungsübergabe zwischen zwei Netzzugangseinrichtungen (BTS1,BTS2), bei dem eine paketorientierte Verbindung (V) zwischen einem Endgerät (UE) und einer ersten (BTSl) der zwei Netzzugangseinrichtungen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Zugriff des Endgerätes (UE) auf eine zweite (BTS2) der zwei Netzzugangseinrichtungen zur Übergabe der paketorientierten Verbindung (V) von der ersten Netzzugangseinrichtung (BTSl) zu der zweiten Netz zugangseinrichtung (BTS2) dem Endgerät (UE) signalisiert wird, dass eine Weiterführung der paketorientierten Verbindung (V) über die zweite Netzzu- gangseinrichtung (BTS2) nicht möglich ist, jedoch eine Wiederauswahl der zweiten Netzzugangseinrichtung (BTS2) möglich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Signalisierung von der zweiten Netzzugangseinrichtung (BTS2) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Endgerät (UE) eine Wiederauswahl einer Funkzelle (Z2) der zweiten Netzzugangseinrichtung (BTS2) durchführt.
4. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Netzzugangseinrichtungen (BTS1,BTS2) einer jeweiligen Steuerung (BSC1,BSC2) zugeordnet sind.
5. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem
die zwei Netzzugangseinrichtungen (BTS1,BTS2) einem gleichen oder unterschiedlichen Funk-Kommunikationssystemen zugeordnet sind.
6. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Wiederauswahl durch das Endgerät (UE) oder durch die erste Netzzugangseinrichtung (BTSl) gesteuert wird.
7. Netzzugangseinrichtung, mit Mitteln zum Signalisieren zu einem Endgerät, dass eine Weiterführung einer bestehenden paketorientierten Verbindung (V) über eine weitere Netzzugangseinrichtung (BTS2) nicht möglich ist, jedoch eine Wiederauswahl der weiteren Netzzugangseinrichtung (BTS2) möglich ist.
8. Netzzugangseinrichtung nach Anspruch 7, die als eine Basisstation (BTSl) eines Funk-Kommunikationssystems ausgestaltet und mit einer Basisstations Steuerung (BSCl) verbunden ist.
9. Endgerät (UE) , mit
Mitteln zum Zugreifen auf eine zweite (BTS2) Netzzugangseinrichtung (BTS2) für eine Übergabe einer zu einer ersten Netzzugangseinrichtung (BTSl) bestehenden paketorientierten Ver- bindung (V) ,
Mitteln zum Empfangen einer Signalisierung, dass eine Weiterführung der paketorientierten Verbindung über die zweite Netzzugangseinrichtung (BTS2) nicht möglich ist, jedoch eine Wiederauswahl der zweiten Netzzugangseinrichtung (BTS2) mög- lieh ist, und
Mitteln zum Durchführen einer Wiederauswahl der zweiten Netzzugangseinrichtung (BTS2) zur Weiterführung der paketorientierten Verbindung (V) .
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