SE519730C2 - Förfarande och anordning för tilldelning av kanaler i ett telekommunikationsnät med både paketförmedlad och kretskopplad trafik - Google Patents

Description

20 25 30 519 730 De kretskopplade förbindelserna överför ofta tal medan de paketfönnedlade förbin- delsema huvudsakligen används för data. De kretskopplade förbindelserna måste därför sändas i realtid medan detta inte är så lcritiskt för de paketförrnedlade förbin- delserna. Kretskopplade förbindelser ges därför vanligtvis högre prioritet än paket- förmedlade förbindelser. Detta innebär at om det totala antalet kanaler som begärs är högre än det totala antalet tillgängliga kanaler kan paketförrnedlade förbindelser kopplas ned för att möjliggöra en kretskopplad förbindelse.

Beroende på trafikbehovet i cellen varierar antalet kanaler som behövs för varje typ med tiden. Därför bör dynamisk tilldelning av resurser mellan kretskopplad och pa- ketförmedlad trafik vara möjlig. Eftersom det totala antalet kanaler i en cell är fast måste antalet kanaler som tilldelas varje typ av trafik balanseras, i syrmerhet när det totala trafikbehovet i en cell är högt.

Europeiska patentslcriften EP 0 831 669 A2 beskriver ett förfarande för att styra lasten i ett CDMA-system (Code Division Multiple Access) i vilket kretskopplad och paketförmedlad trafik förekommer. Antalet kanaler som kan tilldelas varje typ av trafik kan sättas dynamiskt i beroende av behovet för varje typ av kretskopplad och paketfönnedlad trafik.

Den i EP 0 831 669 A2 beskrivna lösningen hänför sig till den övergripande fördel- ningen av resurser mellan kretskopplade och paketförrnedlade nät. Den befattar sig emellertid inte med optimering av utnyttjande av kanalerna som kan tilldelas var och en av de två trafiktyperna.

Uppfinningens syfte Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att möjliggöra effektiv trafikhantering i TDMA-system där både kretskopplad och paketfönnedlad trafik används. 10 20 25 30 519 750 Sammanfattning av uppfinningstanken Detta syfte uppnås enligt uppfinningen med ett förfarande för tilldelning av kanaler i ett mobiltelekommunikationssystem i vilket paketförmedlad och kretskopplad trafik kan användas, vilket förfarande innefattar följande steg: Ett maximalt antal kanaler (TXMAX) som kan tilldelas paketförmedlade förbindel- ser för varje frekvens specificeras; Ett maximalt antal förbindelser (NU MAX) som kan tilldelas till en kanal specificeras; När en paketförmedlad förbindelse begärs utförs följande steg: - det undersöks om det maximala antalet kanaler (TSMAX) har tilldelats och, om så inte är fallet, tilldelas de tillgängliga kanalema till förbindelsen; - om fler kanaler begärdes tilldelas andra kanaler bland kanalema som kan tillde- las till paketförmedlade förbindelser till den begärda paketförmedlade förbindel- SCII.

Syftet uppnås också med en styrnod i ett mobiltelekommunikationsnät innefattande program utvecklade för att utföra förfarandet.

Förfarandet och styrnoden enligt uppfinningen säkerställer att ett visst antal kanaler alltid finns reserverade för kretskopplad trafik, och garanterar samtidigt att ett rim- ligt antal paketförmedlade förbindelser delar var och en av kanalema som kan an- vändas för paketförrnedlade förbindelser.

Enligt en första utföringsform, undersöks, om det maximala antalet (TSMAX) kanaler har tilldelas, huruvida det maximala antalet (NU MAX) förbindelser har tilldelats var och en av de kanaler som kan tilldelas paketförmedlade förbindelser och, om så inte är fallet, tilldelas kanalema som har det lägsta antalet förbindelser till den begärda förbindelsen. i Om det maximala antalet (NU MAX) förbindelser har tilldelats var och en av kanaler- na väljs en annan frekvens. 10 20 25 30 519 730 4 Enligt en andra utföringsforrn, undersöks, om det maximala antalet (TXMAX) ka- naler har tilldelats, huruvida det maximala antalet (NU MAX) förbindelser har tillde- lats var och en av kanalerna som kan tilldelas paketförrnedlade förbindelser och om så inte är fallet undersöks om det begärda antalet kanaler kan tilldelas förbindelsen och, om så är fallet tilldelas kanalerna med lägst antal förbindelser den begärda för- bindelsen. Om det begärda antalet inte kan tilldelas till förbindelsen väljs en annan frekvens.

I båda utföringsformerna utförs stegen företrädesvis för varje frekvens enligt en pri- oritetslista tills en frekvens hittas på vilken begäran om förbindelsen kan uppfyllas, eller den sista frekvensen har undersökts.

Om ingen frekvens hittas på vilken begäran om förbindelse kan uppfyllas görs den bästa möjliga tilldelningen av kanaler, förbindelsen nekas eller förbindelsen tilldelas kanaler som normalt inte kan tilldelas paketfönnedlade förbindelser.

Det maximala antalet kanaler (TSMAX) som kan tilldelas paketförrnedlade förbindel- ser och/eller antalet förbindelser (NU MAX) som kan tilldelas varje kanal kan sättas individuellt för varje frekvens. Detta möjliggör upprättandet av ett begränsat antal paketförmedlade förbindelser med hög bandbredd utan att det totala antalet kanaler som kan tilldelas paketförmedlade förbindelser ökar för mycket.

Om en kretskopplad förbindelse begärs för vilken inga kanaler firms tillgängliga bland kanal4r som inte kan användas för paketförmedlade förbindelser tilldelas det nödvändiga antalet kanaler som kan användas för paketfönnedlade förbindelser till den kretskopplade förbindelsen.

En eller flera paketförmedlade fórbindelserlkan kopplas ned för att skapa lediga ka- naler för den kretskopplade förbindelsen.

Detta säkerställer att de kretskopplade förbindelserna alltid ges högre prioritet än de paketförmedlade förbindelserna, vilka inte kräver realtidskommunikation. 10 15 20 25 30 519 730 Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i mer detalj med hjälp av före- dragna utföringsfonner och med hänvisning till Iitningama, på vilka Figur 1 visar kommunikationen mellan en mobil terminal och en basstation i ett TDMA-system; Figur 2 är ett flödesdiagram av det uppfinningsenliga förfarandet; Figur 3A-3E visar användningen av det uppfinningsenliga förfarandet för att tilldela kanaler till en frekvens.

Detaljerad beskrivning av utfóringsformer Figur 1 visar kommunikationen mellan en mobil terminal 1 och en basstation 3 i ett mobilt telekommunikationssystem enligt TDMA. Ett antal kanaler överförs i tids- luckor på samma frekvens. I figuren sänds åtta tidsluckor, motsvarande åtta fysiska kanaler, på samma frekvens. Basstationen 3 styrs av ett basstationsstyrorgan 5, ge- nom vilket den är ansluten till ett telekommunikationsnät 7. Denna beskrivning be- fattar sig dock endast med kommunikationen mellan den mobila terminalen l och basstationen 3.

En kretskopplad förbindelse tilldelas en eller flera fysiska kanaler och belägger den- na kanal eller dessa kanaler ensam så länge förbindelsen varar. En paketförmedlad förbindelse tilldelas en eller flera fysiska kanaler som den delar med andra paket- fönnedlade förbindelser.

I diskussionen nedan används följande definitioner: NUMAX: Det maximala antalet paketfönnedlade förbindelser som kan inrymmas i samma tidslucka. I TSMAX: Det maximala antalet tidsluckor på en frekvens som får tilldelas för pa- ketförmedlade förbindelser. Om TSMAX -kriteriet är uppfyllt för en fre- kvens innebär detta att åtminstone detta antal tidsluckor på denna fre- kvens är tilldelade till paketfönnedlade förbindelser. 10 20 25 30 »-. =n v 1 - i ...- i. in s. f o :vu-o øøuta n . i » i s .1|. n 1 :o 6 Area: Area-kriteriet är uppfyllt för en viss frekvens om det fmns åtminstone NUMAX förbindelser tilldelade till alla kanaler som kan tilldelas till pa- ketförmedlade förbindelser på denna frekvens.

Både NUMAX och TSMAX kan ges olika värden för olika frekvenser. Detta kan använ- das för att göra systemet mer flexibelt. Till exempel kan värdet för TSMAX sättas re- lativt lågt för flertalet frekvenser medan ett fåtal frekvenser kan ha ett högre TSMAX för att möjliggöra paketförmedlade förbindelser med högre bandbredd på dessa få frekvenser.

NUMAX och TSMAX används tillsammans för att bestämma när en ny frekvens skall väljas för nya paketföimedlade förbindelser som skall kopplas upp. De kan sättas av operatören och kan ändras när trafiksituationen ändras.

Två fundamentala antaganden görs, vilka är giltiga för de flesta TDMA-system: 1) En prioritetsordning har satts för tilldelning av frekvenser till kretskopplad resp. paketförmedlad trafik. 2) Om spänning uppstår har kretskopplad trafik högre prioritet än paketfönnedlad trafik. Detta innebär att om ett högre antal kanaler än det tillgängliga antalet be- gärs kan en kanal som används för paketförmedlade förbindelser läggas beslag på i förväg för att göra plats för en kretskopplad förbindelse.

Om TSMAX har olika värden för olika frekvenser kan olika piioritetslistor användas.

T.ex. kan den första frekvensen som undersöks alltid vara frekvensen för vilken TSMAX är lika med det begärda antalet kanaler.

Figur 2 är ett flödesschema över förfarandet enligt uppfinningen. I startsituationen är alla kanaler antingen lediga eller de används för kretskopplade förbindelser.

Steg S 1: En paketfcånnedlad förbindelse med ett antal N kanaler begärs.

Steg S2: Den första frekvensen i ovan nänmda prioritetslista väljs. 10 15 20 25 30 Steg S3: Steg S4: Steg S5: Steg S6: Steg S7: Steg S8: Steg S9: 519 750 7 Är TSMAX -kriteriet uppfyllt för denna frekvens? Om nej, gå till steg S4; om ja, gå till steg S5.

Tilldel kanalerna som kan tilldelas till paketfönnedlade förbindelser och som för tillfället inte är tilldelade någon förbindelse på denna frekvens till förbindelsen. Om fler kanaler begärs, gå till steg S6; i armat fall, slut på förfarandet. Är Area-kriteriet uppfyllt för denna frekvens? Om nej, gå till steg S6; om ja, gå till steg S7. i Tilldela det begärda antalet kanaler på denna frekvens till den paket- förmedlade förbindelsen, eller, om det begärda antalet kanaler är högre än TSMAX, tilldela TSMAX kanaler. Kanalerna väljs såsom kanalerna som har lägst antal förbindelser tilldelade sig, bland dem som redan används för paketförmedlade förbindelser. Slut på förfarandet. Är detta sista frekvensen i prioritetslistan? Om ja, gå till steg S8; om nej, gå till steg S9.

Gör bästa möjliga tilldelning av kanaler.

Välj den nästa frekvensen i prioritetslistan som aktuell frekvens. Gå till steg S3.

I steg S8, dvs. om kriteriema TSMAX och Area är uppfyllda för alla frekvenser, är alternativa åtgärder möjliga. I flödesschemat har det antagits att förbindelsen tillde- las till kanaler som redan har fler än NUMAX förbindelser tilldelade sig. Det vore även möjligt att neka förbindelsen helt och hållet, för att garantera en minirniband- bredd för varje förbindelse som faktiskt kopplas upp. En tredje möjlighet vore att tilldela kanaler som vanligtvis inte får användas för paketförmedlade kanaler till förbindelsen.

Figur 3A-3E visar tilldelningen av kanaler enligt den ovan beskrivna proceduren. I dessa figurer har TSMAX satts till fyra och NUMAX har satts till tre. Detta innebär att av de åtta tillgängliga kanalerna på den visade frekvensen kan fyra tilldelas till pa- 10 15 20 25 30 519 730 8 ketförmedlade förbindelser. Tre förbindelser kan dela en fysisk kanal innan det övervägs att tilldela en ny begärd förbindelse till en ny frekvens.

Figur 3A visar situationen i vilken det endast finns en förbindelse på frekvensen.

Två kanaler har tilldelats förbindelsen, såsom visat av det två rutoma som skuggats med diagonala streck.

Figur 3B visar situationen efter att en andra förbindelse har kopplats upp. Tre kana- ler har tilldelats denna förbindelse såsom visat av tre rutor som skuggats med verti- kala streck. Eftersom ett lägre antal än TSMAX (dvs. fyra) kanaler var tilldelade till paketfönnedlade data innan denna förbindelse kopplades upp, använder förbindel- sen de två kanalema som inte användes tidigare och delar en kanal med den första förbindelsen.

Figur 3C visar situationen efter upprättandet av en tredje förbindelse med använd- ning av tre tidsluckor. Eftersom alla de fyra kanalema som tilldelats till paketför- medlade förbindelser redan hade tilldelats, undersöktes om Area-kriteriet var upp- fyllt, dvs. om det maximala antalet förbindelser redan hade tilldelats till varje kanal.

Eftersom så inte var fallet har alla de fyra kanalema på frekvensen som kan tilldelas till paketförmedlade förbindelser tilldelats förbindelsen genom de prickiga rutorna.

Figur 3D visar situationen efter att två ytterligare enkanalsförbindelser har tilldelats.

De använda tidsluckorna visas såsom svarta rutor. Nå har alla kanalema bortsett från en tilldelats det maximala antalet förbindelser.

Om en begäran om en förbindelse med två eller fler kanaler görs i detta skede fmns två alternativ: t 1) Förbindelsen kopplas upp på denna frekvens, vilket innebär att på två kanaler kommer det att finnas fler än (dvs. tre) förbindelser. Detta är den i figur 3E visade situationen. 2) En annan frekvens kan väljas för den nya förbindelsen eftersom den inte kan kopplas upp på denna frekvens utan att bryta mot Area-kriteriet. 519 730 De ovan beskrivna funktionerna kan realiseras såsom mjukvampaket ixmefattade i en nod i nätet. En separat nod kan inkluderas eller fimktionerna kan realiseras i en befmtlig nod, t.ex. basstationsstyrorganet 5 som visas ifigur 1.

Claims (17)

10 20 25 30 519 7 5 0 ïffl- 10 Patentkrav

1. Förfarande för tilldelning av kanaler i ett mobiltelekommunikationssystem i vilket paketförmedlad och kretskopplad trafik kan användas, kännetecknat av följande steg: ett maximalt antal förbindelser (NU MAX) som kan tilldelas till en kanal specificeras; när en paketförmedlad förbindelse begärs utförs följande steg: - det undersöks om det maximala antalet kanaler (TSQAX) har tilldelats och, om så inte är fallet, tilldelas de tillgängliga kanalema till förbindelsen; - om fler kanaler begärdes tilldelas andra kanaler bland kanalerna som kan tillde- las till paketförmedlade förbindelser till den begärda paketförmedlade förbindel- S811.

2. Förfarande enligt krav 1, innefattande de eñerföljande stegen att, om det maxi- mala antalet (TSMAX) kanaler har tilldelats: det undersöks om det maximala antalet (NU MAX) förbindelser har tilldelats var och en av kanalerna som kan tilldelas till paketförmedlade förbindelser och, om så inte är fallet, tilldelas kanalerna som har lägst antal förbindelser till den begärda förbin- delsen.

3. Förfarande enligt krav 2 varvid, om det maximala antalet (NUMAX) förbindelser har tilldelats var och en av kanalerna väljs en annan frekvens.

4. Förfarande enligt krav 1, innefattande det efterföljande steget att, om det maximala antalet (TSMAX) kanaler har tilldelats undersöks om det maximala antalet (NU MAx) förbindelser har tilldelats var och en av kanalema som kan tilldelas paketförmedlade förbindelser, och, om så inte är fal- let undersöks om det begärda antalet kanaler kan tilldelas till förbindelsen, och om så är fallet tilldelas kanalema som har lägst antal förbindelser till den begärda förbindelsen. 10 20 25 519 730 ll

5. Förfarande enligt krav 4, varvid om det begärda antalet inte kan tilldelas till för- bindelsen väljs en annan frekvens.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid stegen utförs för varje fre- kvens enligt en prioritetslista, tills en frekvens hittas på vilken begäran om förbin- delse kan uppfyllas, eller tills den sista frekvensen har undersökts.

7. Förfarande enligt krav 6 varvid, om ingen frekvens finns på vilken begäran om förbindelse kan uppfyllas görs den bästa möjliga tilldelningen av kanaler.

8. Förfarande enligt krav 6 varvid om ingen frekvens finns på vilken begäran om förbindelse kan uppfyllas, nekas förbindelsen.

9. Förfarande enligt krav 6, varvid om ingen frekvens finns på vilken begäran om förbindelse kan uppfyllas tilldelas förbindelsen till kanaler som inte vanligtvis får tilldelas till paketförmedlade förbindelser.

10. F örfarande enligt något av föregående krav innefattande stegen att om en krets- kopplad förbindelse begärs, undersöks om det begärda antalet kanaler är tillgängligt bland kanalerna som inte får användas för paketförmedlade förbindelser och, om så är fallet, tilldelas det begärda antalet kanaler bland dessa kanaler till förbindelsen.

11. Förfarande enligt krav 8 varvid, om det begärda antalet förbindelser inte är till- gängligt bland kanalema som inte får användas för paketförrnedlade förbindelser, tilldelas det nödvändiga antalet kanaler som får användas för paketfönnedlade för- bindelser till den kretskopplade förbindelsen. 10 20 25 30 519 750 12

12. Förfarande enligt krav 9, varvid om inga lediga kanaler fmns tillgängliga för en begärd kretskopplad förbindelse kopplas en eller flera paketförrnedlade förbindelser ned för att skapa lediga kanaler -för den kretskopplade förbindelsen.

13. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid det maximala antalet kanaler (TSMAX) som kan tilldelas till paketfönnedlade förbindelser och/eller antalet förbin- delser (NU MAX) som kan tilldelas till varje kanal, kan sättas individuellt för varje frekvens. i

14. Stymod i ett mobiltelekommunikationssystem, kännetecknad av att den inne- fattar - minnesorgan som har värden (TSMAX, NUMAX) vilka specificerar ett maximalt antal kanaler som kan tilldelas paketfönnedlade förbindelser för varje frekvens, resp. ett maximalt antal förbindelser som kan tilldelas en kanal, - organ för att, när en paketfonnedlad förbindelse begärs. - Undersöka om det maximala antalet (TSMAX) kanaler har tilldelats och om så inte är fallet, tilldela de tillgängliga kanalema till förbindelsen, - Om fler kanaler begärdes, tilldela andra kanaler bland kanalema som kan tilldelas till paketförmedlade förbindelser till den begärda paketfönnedlade förbindelsen. V

15. Stymod enligt krav 14, anordnad att, om det maximala antalet (TSMAX) kanaler har tilldelats: undersöka om det maximala antalet (NU MAX) förbindelser har tilldelats var och en av kanalema bland kanalema som kan tilldelas till paketfönnedlade förbindelser och, om så inte är fallet, tilldela kanalema med lägst antal förbindelser till den be- gärda förbindelsen. i

16. Stymod enligt krav 15, anordnad att, om det maximala antalet (NU MAX) förbin- delser har tilldelats var och en av nämnda kanaler, välja en annan frekvens. 10 519 750 13

17. Stymod enligt krav 14, anordnad att om det maximala antalet (TSMAX) kanaler har tilldelats: undersöka huruvida det maximala antalet (NU MAX) förbindelser har tilldelats var och en av de kanalerna som kan tilldelas paketfönnedlade förbindelser och, om så inte är fallet, undersöka om det begärda antalet kanaler kan tilldelas till förbindelsen och, om så är fallet, tilldela kanalerna som har det lägsta antalet förbindelser till den begärda förbindel- SCB.