EP1927219A1 - Verfahren zur steuerung einer paketdatenübertragung - Google Patents
Verfahren zur steuerung einer paketdatenübertragungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Paketdatenübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger eines Funkkommunikationsnetzes, bei dem eine Übertragung eines Datenpakets in Abhängigkeit eines zugeordneten Dienstqualitätswerts gesteuert durchgeführt wird. Einem gesendeten Datenpaket wird dabei festnetzseitig ein synchronisierter Zeitwert zugeordnet. Die Steuerung der Datenpaketübertragung erfolgt in zusätzlicher Abhängigkeit vom zugeordneten Zeitwert.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Steuerung einer Paketdatenubertragung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Paketdatenubertragung zwischen einem Sender und einem Empfanger eines Funkkommunikationsnetzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer Paketdatenubertragung in einem Funkkommunikationssystemen wird für jedes zu übertragende Datenpaket eine statische Annahme bezuglich der Verzogerungszeit getroffen, die zur Übermittlung des Datenpakets zwischen einem Sender und einem Empfanger benotigt wird. Anhand dieser Annahme wird die Übertragung des Datenpakets im Funkkommunikationsnetz gesteuert.
Bei dieser Annahme werden auch als "Quality of Service" bezeichnete Dienstqualitatswerte mit berücksichtigt, die den jeweiligen Datenpaketen zuordenbar sind. Beispielsweise werden Datenpakete für einen Dienst, der einen hohen "Quality of Service"-Wert aufweist, mit erhöhter Priorität innerhalb des Netzwerks übertragen.
So werden im allgemeinen höhere Dienstqualitatswerte für kritische Datenübertragungen vergeben, zu denen beispielsweise Videodatenubertragungen oder Sprachdatenubertragungen gehören .
Entsprechend werden geringere Dienstqualitatswerte für unkritische Datenübertragungen vergeben, zu denen beispielsweise ein Datei-Download oder eine Übertragung von Textdateien gehören .
Die statische Annahme hinsichtlich der tolerierbaren Verzogerungszeit wird von Systemplanern eher "konservativ" bestimmt,
d.h. es werden ausreichende Ubertragungszeitreserven vorgehalten .
Insbesondere gilt dies bei einem Funkkommunikationssystem, das als "Gateway-Mobile-Switching-Center, GMSC" oder als Ga- teway-GPRS-Support-Node, GGSN" bezeichnete Netzknoten aufweist, über die die Datenpakete übertragen werden.
Die maximalen Verzogerungszeiten, die auch als "Latenzzeiten" bezeichnet werden, werden - insbesondere im Falle einer Übertragung, die über gemeinsam genutzte Ressourcen, z.B. über so genannte "Shared Channels" erfolgt - seitens eines so genannten "Schedulers" berücksichtigt.
Der "Scheduler" wird als Steuereinrichtung für die Paketda- tenubertragung verwendet und ist netzseitig angeordnet.
Durch die konservative Festlegung der Latenzzeiten wird eine tatsachlich zur Verfugung stehende Ubertragungszeit aufgrund der vorzuhaltenden Reservezeit zusatzlich verringert, so dass die zur Steuerung zur Paketdatenubertragung zur Verfugung stehende Zeit ebenfalls eingeschränkt wird.
Durch die Einschränkung erfolgt insbesondere bei einer Aus- lastung des Funkkommunikationsnetzes eine wenig effiziente Paketdatenubertragung, da Paketdaten gegebenenfalls unnötig früh übertragen werden.
Die Übertragung der Paketdaten über eine Luftschnittstelle erfolgt bei aktuellen Ubertragungsbedingungen der Luftschnittstelle, ein Abwarten mit der Übertragung auf einen Zeitpunkt, zu dem gunstigere Ubertragungsbedingungen vorherrschen, ist nicht möglich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem bei einer gleich bleibenden Qualität eine effizientere Paketdatenubertragung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteranspru- chen angegeben.
Beim erfindungsgemaßen Verfahren wird jedem Datenpaket neben einem Dienstqualitatswert zusatzlich ein Zeitwert zugeordnet. Die Übertragung des Datenpakets erfolgt dann in Abhängigkeit des zugeordneten Dienstqualitatswerts und in Abhängigkeit des zugeordneten Zeitwerts.
Vorteilhafterweise wird einem Datenpaket, das von einem Mobile gesendet wurde, beim Eintritt in das Funkkommunikationsnetz der Zeitwert zugeordnet, beispielsweise beim Empfang des gesendeten Datenpakets durch eine erste netzseitige Basissta- tion bzw. NodeB.
Alternativ dazu kann die Zuordnung auch durch einen als "Ga- teway-Mobile-Switching-Center, GMSC" oder als Gateway-GPRS- Support-Node, GGSN" bezeichnete Netzknoten erfolgen.
Der Zeitwert ist dabei vorteilhafterweise ein definierter Zeitstempel einer Systemuhr oder ein definierter Zahlerstand eines Systemzahlers, wobei die Systemuhr bzw. der Systemzahler netzweit für alle zur Steuerung benotigten Elemente syn- chronisiert ausgebildet ist.
Basierend auf den synchronisierten Zeitwerten ist es möglich, eine wirklich benotigte Ubertragungszeit bzw. Verzogerungs- zeit für die Übertragung eines Datenpakets innerhalb des Funkkommunikationsnetzes mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Eine für den Scheduler zur Steuerung verbleibende Latenzzeit kann somit maximiert werden.
Durch das erfindungsgemaße Verfahren ist es auch möglich, Da- tenpaketubertragungen zu verzogern. Beispielsweise dann, wenn bei einer Funkubertragung zwischen dem mobilen Funkkommunika- tionsendgerat einerseits und dem Funkkommunikationsnetz ande-
rerseits schlechte Funkubertragungsbedingungen vorliegen sollten .
Dadurch wird erreicht, dass Datenpakete eines Teilnehmers auch dann "zurückbehalten" bzw. verzögert übertragen werden können, wenn eine Ubertragungssituation seitens der Luftschnittstelle schlecht wäre und trotzdem noch genügend Zeit vorhanden wäre, den vorgegebenen Dienstqualitatswert des Datenpakets einhalten zu können. Somit wird erreicht, dass auch im Fall von schlechteren Funkubertragungsverbindungen Paketdaten erst dann übertragen werden müssen, wenn dies hinsichtlich des "Quality of Service"-Werts absolut notwendig ist.
Die Übertragung der Paketdaten bzw. Datenpakete erfolgt somit nicht mehr gesteuert durch hypothetisch ermittelte Verzoge- rungszeiten, sondern basierend auf wirklichen Verzogerungs- zeiten innerhalb des Funkkommunikationsnetzes.
Durch das erfindungsgemaße Verfahren ist es möglich, hin- sichtlich der Ubertragungsqualitat verbesserte Verbindungen zu erzielen.
Durch das erfindungsgemaße Verfahren ist es möglich, innerhalb des Funkkommunikationsnetzes eine erhöhte Anzahl an Ver- bindungen zu bedienen, der Netzdatendurchsatz wird erhöht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, die gemessenen realen Verzogerungszeichen seitens des Netzwerks zu speichern. Dadurch wird einerseits eine statistische Auswer- tung ermöglicht und andererseits kann die Bestimmung der Ver- zogerungszeiten gegebenenfalls verkürzt werden.
Durch die statistische Auswertung wird es einem Netzbetreiber ermöglicht, innerhalb eines Funkkommunikationsnetzes Feinab- Stimmungen vorzunehmen, schadhafte Komponenten zu ermitteln und als "Bottleneck" bezeichnete Ubertragungsengstellen zu ermitteln .
Bei der vorliegenden Erfindung wird seitens einer Basisstation bzw. NodeB der zugeordnete Zeitwert eines Datenpakets vor der Übertragung zu einem mobilen Endgerat durch Vergleich mit einem internen Zeitwert der Basisstation ermittelt.
Aus dem Vergleich wird die wirklich benotigte Ubertragungs- zeit bzw. Verzogerungszeit innerhalb des Funkkommunikationsnetzes bestimmt. In zusatzlicher Abhängigkeit zum ebenfalls zugeordneten "Quality of Service"-Wert wird dann die Übertragung des Datenpakets von der Basisstation zum mobilen Endgerat gesteuert durchgeführt.
Die zur Übertragung stehende Zeit TGES errechnet sich dabei aus :
TGES = TQOS - ( (TIN - TAR) TREST;
TGES = TQOS - (TVS TNS I
mit: TQOS als Zielzeit, die durch den "Quality of Service"-Wert vorgegeben wird,
TIN als Eintrittszeit des Datenpakets ins Kommunikationsnetz,
TAR als EintreffZeitpunkt des Datenpakets am Scheduler, TREST als geschätzte Restlaufzeit des Datenpaktes im Netz, TVS als Laufzeit des Datenblocks bis zum Scheduler, und TNS als Laufzeit des Datenblocks nach dem Scheduler.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung nachfolgend erläutert. Dabei zeigt:
FIG 1 das erfindungsgemaße Verfahren für eine Übertragung von Paketdaten zwischen einem mobilen Endgerat einerseits und einem Festnetzanschluss andererseits, und
FIG 2 das erfindungsgemaße Verfahren für eine Übertragung von Paketdaten zwischen einem mobilen ersten Endgerat einerseits und einem mobilen zweiten Endgerat anderer- seits.
FIG 1 zeigt das erfindungsgemaße Verfahren für eine Übertragung von Paketdaten zwischen einem mobilen Endgerat TNl einerseits und einem Festnetzanschluss FNl andererseits.
Ein Mobilfunknetz weist in einem beispielhaft gezeigten Ausschnitt eine erste Basisstation NodeBl, eine zweite Basisstation NodeB2, einen ersten Netzknoten NKl und einen zweiten Netzknoten NK2 auf.
Dabei ist der erste Netzknoten NKl entweder als so genannter "Serving GPRS Support Node, SGSN" oder als "Radio Network Controller, RNC" oder als so genannter "Mobility Anchor", beispielsweise für eine mobile Ankerfunktion, ausgebildet.
Der zweite Netzknoten NK2 ist als so genannter "Gateway GPRS Support Node, GGSN" oder allgemein als "GPRS Support Node, GSN+" ausgebildet. Der zweite Netzknoten NK2 stellt einen U- bergang eines GPRS-Kommunikationsnetzes in ein so genanntes "Public Data Network" oder "Packet Data Network" dar.
Relevante Knoten bzw. Komponenten des dargestellten Mobilfunknetzes werden durch einen als "Synch Ring" bezeichneten Synchronisationsring SR zusammengefasst, mit dessen Hilfe die Knoten bzw. Komponenten zeitlich synchronisiert sind.
Die erste Basisstation NodeBl, der erste Netzknoten NKl und der zweite Netzknoten NK2 sind über eine so genannte "Control
Connection" miteinander verbunden, mit deren Hilfe die Synchronisation erfolgt.
Zusätzlich ist die erste Basisstation NodeBl, der erste Netz- knoten NKl, der zweite Netzknoten NK2 und weitere Komponenten "Public Data Network" über eine so genannte "User Plane Connection" miteinander verbunden, mit deren Hilfe sowohl gesendete Datenpakete als auch zugeordnete Zeitwerte übertragen werden .
Von einem mobilen Teilnehmer TNl gesendete Datenpakete gelangen über die erste Basisstation NodeBl, den ersten Netzknoten NKl und den zweiten Netzknoten NK2 zu einem Festnetzanschluss FNl. Gleiches gilt entsprechend umgekehrt für Datenpakete, die vom Festnetzanschluss FNl gesendet werden.
Seitens des zweiten Netzknotens NK2 wird einem vom Festnetzanschluss FNl gesendetem Datenpaket ein Zeitwert zugeordnet - "time stamping" - und das Datenpaket samt Zeitwert zur ersten Basisstation NodeBl übertragen. Die Zuordnung erfolgt dabei unter Berücksichtigung der zeitlichen Synchronisation bzw. einer vorgegebenen Systemzeit des als "Synch Ring" bezeichneten Synchronisierungsrings SR.
Seitens der ersten Basisstation NodeBl wird der Zeitwert des Datenpakets mit einer durch den Synchronisationsring vorgegebenen Systemzeit verglichen. Anhand des Vergleichs kann dann diejenige Zeit bestimmt wird, die einem Scheduler zur Daten- paketübertragung in Abhängigkeit von einem geforderten Dienstqualitätswert ( "Quality-of-Service"-Wert) noch verbleibt. Dies ist in FIG 1 unter der Bezeichnung "Calculation of remaining Time for scheduler" dargestellt.
FIG 2 zeigt das erfindungsgemaße Verfahren für eine Übertragung von Paketdaten zwischen einem mobilen ersten Endgerat TNl einerseits und einem mobilen zweiten Endgerat TN2 andererseits .
Mit Bezug auf FIG 1 wiest ein Mobilfunknetz in einem beispielhaft gezeigten Ausschnitt eine erste Basisstation No- deBl, eine zweite Basisstation NodeB2, einen ersten Netzknoten NKl und einen zweiten Netzknoten NK2 auf.
Dabei ist der erste Netzknoten NKl entweder als so genannter "Serving GPRS Support Node, SGSN" oder als "Radio Network Controller, RNC" oder als so genannter "Mobility Anchor", beispielsweise für eine mobile Ankerfunktion, ausgebildet.
Der zweite Netzkonoten NK2 ist als so genannter "Gateway GPRS Support Node, GGSN" oder als allgemein als "GPRS Support Node, GSN+" ausgebildet. Der zweite Netzknoten NK2 stellt einen Übergang eines GPRS-Kommunikationsnetzes in ein so genanntes "Public Data Network" oder "Packet Data Network" dar.
Relevante Knoten bzw. Komponenten des dargestellten Mobilfunknetzes werden durch einen so genannten Synchronisationsring SR zusammengefasst, mit dessen Hilfe die Knoten bzw. Komponenten zeitlich synchronisiert sind. Die Synchronisation erfolgt dabei beispielsweise unter Verwendung einer vorgegebenen Systemzeit.
Die erste Basisstation NodeBl, der erste Netzknoten NKl, der zweite Netzknoten NK2 und die zweite Basisstation NodeB2 sind über eine so genannte "Control Connection" miteinander verbunden, mit deren Hilfe die Synchronisation erfolgt.
Zusatzlich ist die erste Basisstation NodeBl, der erste Netz- knoten NKl, der zweite Netzknoten NK2 und die zweite Basisistation NodeB2 über eine so genannte "User Plane Connection" miteinander verbunden, mit deren Hilfe sowohl Datenpakte- te als auch zugeordnete Zeitwerte übertragen werden können.
Von einem mobilen Teilnehmer TNl gesendete Datenpakete bzw. Paketdaten gelangen über die erste Basisstation NodeBl, den ersten Netzknoten NKl, gegebenenfalls unter Beteiligung des zweiten Netzknoten NK2, zur zweiten Basisstation NodeB2 und von dieser zum zweiten mobilen Teilnehmer TN2. Gleiches gilt entsprechend umgekehrt für Datenpakete, die vom zweiten Teilnehmer TN2 zum ersten Teilnehmer TNl gesendet werden.
Seitens der ersten Basisstation NodeBl wird einem vom ersten Teilnehmer TNl gesendeten Datenpaket ein Zeitwert zugeordnet - "time stamping" - und das Datenpaket samt Zeitwert zur zweiten Basisstation NodeB2 übertragen. Die Zuordnung erfolgt dabei unter Berücksichtigung der zeitlichen Synchronisation bzw. der vorgegebenen Systemzeit des als "Synch Ring" bezeichneten Synchronisierungsrings SR.
Seitens der zweiten Basisstation NodeB2 wird der Zeitwert des Datenpakets mit der durch den Synchronisationsring vorgegebe- nen Systemzeit verglichen. Anhand des Vergleichs kann dann diejenige Zeit bestimmt wird, die einem Scheduler zur Daten- paketübertragung in Abhängigkeit von einem geforderten Dienstqualitätswert ( "Quality-of-Service"-Wert) noch verbleibt. Dies ist in FIG 2 unter der Bezeichnung "Calculation of remaining Time for scheduler" bei der zweiten Basisstation NodeB2 dargestellt.
Entsprechendes gilt in umgekehrter Richtung für ein vom zweiten Teilnehmer TN2 zum ersten Teilnehmer TNl gesendetes Da- tenpaket. Dann erfolgt die Zuordnung des Zeitwerts seitens der zweiten Basisstation NodeB2 - "Timestamping / SynchRing", während die Zeitbestimmung für den Scheduler seitens der ersten Basisstation NodeBl erfolgt - "Calculation of remaining Time for scheduler" .
Claims
1. Verfahren zur Steuerung einer Paketdatenubertragung zwischen einem Sender und einem Empfanger eines Funkkommuni- kationsnetzes,
- bei dem eine Übertragung eines Datenpakets in Abhängigkeit eines zugeordneten Dienstqualitatswerts gesteuert durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, - dass einem gesendeten Datenpaket festnetzseitig ein synchronisierter Zeitwert zugeordnet wird, und
- die Steuerung der Datenpaketubertragung in zusatzlicher
Abhängigkeit vom zugeordneten Zeitwert erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sender und als Empfanger jeweils ein Funkkommunikati- onsendgerat verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sender und als Empfanger jeweils ein Zugangspunkt des
Funkkommunikationsnetzes verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugangspunkt eine Basisstation verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als synchronisierter Zeitwert ein Zeitstempel oder ein Zahlerstand verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass netzseitig eine Verzogerungszeit bestimmt wird, die für eine Übertragung eines ersten Datenpakets zwischen Sender und Empfanger benotig wird, - dass die benotigte Verzogerungszeit mit dem Zeitwert des ersten Datenpakets verglichen wird, und
- dass anhand des Vergleichs eine Reihenfolge bestimmt wird, die die Übertragung des ersten Datenpaktes im Bezug auf die Übertragung anderer Datenpakete verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass netzseitig eine Verzogerungszeit bestimmt wird, die für eine Übertragung eines ersten Datenpakets zwischen Sender und Empfanger benotig wird,
- dass die benotigte Verzogerungszeit mit einer durch den
Dienstqualitatswert maximal vorgegebenen Verzogerungszeit verglichen wird,
- dass anhand des Vergleichs eine Wartezeit bestimmt wird, die für eine Verzögerung der Datenpaketubertragung über eine Luftschnittstelle verwendet werden kann.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpaketubertragung innerhalb der Wartezeit bis zum Vorliegen vorteilhafter Ubertragungsbedingungen auf der Luftschnittstelle verzögert wird.
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