WO2004079997A1 - Verfahren und drahtlos ankoppelbare kommunikationseinrichtung zur paketorientierten datenübertragung - Google Patents

Verfahren und drahtlos ankoppelbare kommunikationseinrichtung zur paketorientierten datenübertragung Download PDF

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WO2004079997A1
WO2004079997A1 PCT/EP2004/001993 EP2004001993W WO2004079997A1 WO 2004079997 A1 WO2004079997 A1 WO 2004079997A1 EP 2004001993 W EP2004001993 W EP 2004001993W WO 2004079997 A1 WO2004079997 A1 WO 2004079997A1
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transmission path
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Harald Müller
Morten SCHLÄGER
Jürgen Totzke
Xing Wei
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    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • Contemporary packet-oriented communication networks such as Local area networks, so-called LANs (Local Area Network), or wide area networks, so-called WANs (Wide Area Network), such as the Internet, are increasingly being equipped with base stations for wireless coupling of communication devices.
  • LANs Local Area Network
  • WANs Wide Area Network
  • Such a base station coupled to a communication network forms a wireless access point, a so-called access point for this communication network.
  • Examples of communication devices that can be wirelessly coupled to a packet-oriented communication network are mobile network and data processing devices, such as laptops, notebooks and PDAs (Personal Digital Assistant) equipped with air interfaces, as well as internet protocol-based mobile voice, video, fax, multimedia and data input / output devices.
  • a packet-oriented local area network with wirelessly coupled communication devices is often also referred to as WLAN (Wireless LAN).
  • a handover is usually a Change of radio connection of a communication device from one base station to another base station.
  • IP Internet Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • a specific assignment scheme is selected by means of which at least some of the data packets are assigned to each of the transmission paths, depending on specific transmission requirements and / or on a transmission protocol to be used for transmitting the data packets, such as TCP, SCTP or UDP.
  • the transmission requirements can relate, for example, to requirements regarding the transmission bandwidth, a maximum permissible error rate or real-time requirements.
  • an address specification specific to this transmission path for example an IP address or a combination of IP address and port number, is assigned to a respective data packet assigned to a transmission path.
  • a transmission path-specific address can be used to distinguish a respective transmission path from other transmission paths.
  • the data packets are transmitted via the various transmission paths between the communication device and the communication partner in accordance with the selected assignment scheme.
  • the invention allows a parallel availability of several wireless transmission paths to be used in an advantageous and flexible manner. Relevant transmission properties can be optimized in a protocol-specific manner by a protocol-specific division of the data packets to be transmitted over different transmission paths. This is particularly advantageous when different applications running on the wirelessly connectable communication device
  • TCP and UDP Use transmission protocols such as TCP and UDP in parallel. For each such transmission protocol used in parallel You can choose a specific assignment scheme that is specially adapted to this transmission protocol.
  • a respective division of the data packets over different transmission paths can be tailored to different requirements, e.g. be adapted for real-time transfers or data transfers. For example, to increase the data transmission rate, successive data packets can be transmitted alternately via different transmission paths. Alternatively, to reduce the error rate, each or a selection of the data packets can be transmitted redundantly over a number of transmission paths.
  • particularly relevant data packages e.g. Data packets containing signaling information are transmitted redundantly over a number of transmission paths and less relevant data packets are transmitted over alternating transmission paths.
  • path-specific address information On the basis of the assignment of path-specific address information to the data packets to be transmitted, conventional router software can be used for routing the data packets individually on the various transmission paths. In contrast to a transmission via multicast address, path-specific address information enables individual control of the path selection.
  • the invention can be used particularly advantageously in the case of handover processes, during which the communication device is, at least temporarily, in the radio range of a plurality of base stations.
  • the risk of data loss can be reduced. or transmission interruptions can be significantly reduced.
  • the application of the invention is not only limited to handover processes, but can advantageously be extended to the general case in which the communication device is located simultaneously in the radio range of several base stations, which can also belong to different radio networks.
  • one or more specific transmission properties such as Transmission capacity, bandwidth, transmission delay and / or quality of service of the at least one further transmission path are recorded.
  • the assignment scheme can then be selected depending on the recorded transmission properties.
  • the assignment scheme can be selected depending on an estimated value for the duration of the availability of at least one of the transmission paths and / or depending on the number of available transmission paths.
  • the assignment of a respective data packet to at least one transmission path can be carried out depending on the type, content and / or purpose of the data packet.
  • real-time data can be transmitted via a transmission path, which, at least at the moment, has particularly good real-time properties
  • signaling and general data can be transmitted via a different transmission path.
  • Real-time data and general data can also be transmitted in combination, the two types of data being transmitted in different ways and in each case optimally adapted to their transmission requirements different transmission paths can be divided.
  • particularly relevant data packets such as so-called I-frames with MPEG coding
  • data packets to be transmitted for the first time can be transmitted alternately over several transmission paths and transmission retries in parallel over several transmission paths or over a transmission path not used for the first transmission.
  • the assignment of the data packets to transmission paths can be done in the transport layer, i.e. in layer 4 according to the OSI reference model, and / or an overlying protocol layer, e.g. in layer 7 or in a modified soil layer.
  • the assignment of the data packets to the transmission paths can take place as a function of transmission parameters detected in the context of a flow control and / or overload control.
  • FIGS. 2 and 3 each show a flowchart to illustrate data transmission over the different transmission paths.
  • a communication system with a packet-oriented communication network PN is shown schematically, to which base stations BS1 and BS2 each have a network interface, e.g. Ethernet, are connected.
  • the communication network PN is implemented in the present exemplary embodiment as an IP-based WLAN (Wireless Local Area Network).
  • the base stations BS1 and BS2 form so-called WLAN access points, e.g. according to the IEEE standard 802.11b, for the wireless coupling of IP-based communication devices to the communication network PN.
  • the base stations BS1 and BS2 form radio cells FZ1 and FZ2 which spatially overlap.
  • a radio cell is usually a spatial area around a base station in which communication devices can be wirelessly coupled to this base station.
  • the radio cells FZ1 and FZ2 are illustrated in FIG. 1 by dashed ellipses.
  • a mobile communication device MK is located in the overlap area of both
  • the mobile communication device MK can be, for example, a mobile network or data processing device, such as a laptop, notebook or PDA (Personal Digital Assistant) or a communication application running thereon or a communication client.
  • the mobile communication facility MK device can also be implemented by a mobile voice, video, fax, multimedia or data input / output device or by an IP-based mobile phone.
  • the mobile communication device MK exchanges via the communication network PN, e.g. in the context of a voice, video, multimedia and / or data transmission, data packets with a communication partner KP connected to the communication network PN.
  • An IP address IPKP is assigned to the communication partner KP, via which the communication partner KP can be uniquely addressed in the communication network PN.
  • To transmit the data packets between the mobile communication device MK and the communication partner KP several transmission paths P1 and P2 are available in parallel, at least temporarily. While the first transmission path P1 leads from the mobile communication device MK via the base station BS1 and the communication network PN to the communication partner KP, the second transmission path P2 runs via the base station BS2 and the communication network PN to the communication partner KP.
  • the transmission paths P1 and P2 are illustrated in FIG. 1 by dotted lines.
  • the communication network PN comprises a number of layer 2 nodes (bridges) and a number of layer 3 nodes (routers) and therefore a number of different subnets.
  • the mobile communication device MK is assigned different IP addresses IP1 and IP2 by both base stations in the course of its coupling to the base stations BS1 and BS2.
  • the IP addresses IP1 and IP2 are path-specific, IP1 being assigned to the transmission path P1 and IP2 to the transmission path P2.
  • the transmission paths P1 and P2 are available. Based on Differing IP addresses IP1 and IP2, the transmission paths P1 and P2 can be distinguished in both transmission directions and explicitly addressed or selected.
  • IP1 and IP2 are valid network addresses in the communication network PN, ie address details effective on layer 3 of the OSI reference model, by means of which data packets can be routed via the transmission paths P1 and P2.
  • the differentiation of the transmission paths P1 and P2 can also be made on the basis of different port numbers which are assigned to the transmission paths P1 and P2.
  • data packets provided with IPl as the destination address by the communication partner KP are routed through the communication network PN along the transmission path P1 to the base station BS1 and from there to an IP interface of the mobile communication device MK assigned to the IP address IPl.
  • data packets with destination address IP2 are transmitted by the communication network PN along the transmission path P2 to the base station BS2 and from there to an IP interface of the mobile communication device MK assigned to the IP address IP2.
  • Data packets, which are to be transmitted from the mobile communication device MK to the communication partner KP, are transmitted via the transmission path P1 or P2, depending on the inserted origin IP address.
  • the mobile communication device MK has a transceiver 10 for transmitting and receiving data packets.
  • the transceiver IO has one for each wireless access point, here the base station BS1 or BS2, via which the mobile communication device MK can be coupled to the communication network PN separate IP interface.
  • the IP interfaces are each assigned to a specific IP address, here IPl or IP2.
  • the IP interfaces can preferably be implemented using so-called sockets.
  • the mobile communication device MK also has control means ST, which are coupled to the transceiver 10, for controlling the data transmission.
  • the control means ST can be implemented, for example, by means of program modules, operating system functions or program-technical objects.
  • the control means ST comprise detector means DE for detecting different wireless transmission paths, here Pl and P2, a plurality of assignment schemes ZS1 and ZS2, by means of which each of the transmission paths Pl and P2 are assigned at least some of the data packets to be transmitted, as well as addressing means AD for inserting Origin and / or destination IP addresses in data packets according to a respective assignment scheme ZS1 or ZS2.
  • the different assignment schemes ZS1 and ZS2 can be implemented, for example, as program instructions, which optionally use different tables, or as different, optionally callable subroutines.
  • one or more additional assignment schemes can be provided as intermediate forms; e.g. an assignment scheme by which a part of the data packets to be transmitted which is to be specified is assigned to a plurality of transmission paths.
  • a respective assignment scheme, here ZS1 or ZS2 is determined by the control means ST depending on a transmission protocol to be used for data transmission and / or depending on dynamically recorded transmission requirements, e.g. with regard to real-time requirements or bandwidth requirements, dynamically and adaptively selected from several different assignment schemes, here ZS1 and ZS2.
  • dynamically recorded transmission properties of the available transmission paths, here P1 and P2 can preferably also be taken into account.
  • FIGS. 2 and 3 each show a flowchart to illustrate a data transmission via the different transmission paths P1 and P2 when different assignment schemes ZS1 and ZS2 are selected.
  • DPI Datagram Protocol
  • DP2 and DP3 are each provided with the IP address IPKP of the communication partner KP as the destination address.
  • FIG. 2 illustrates a transmission based on the assignment scheme ZS1.
  • the assignment scheme ZSl is then, for example selected by the control means ST in a dynamic manner for the transmission of a data stream if there are increased demands on the transmission rate of the data stream, for example in the case of real-time voice or video transmissions.
  • the successive data packets DPI, DP2 and DP3 are provided individually by the addressing means AD with the IP addresses IP1 and IP2 as the respective original address.
  • the data packets DPI, DP2 and DP3 are then directed by the transceiver 10, depending on their origin address IP1 or IP2, via the corresponding IP interface via the transmission path P1 or P2.
  • the data packets DPI and DP3 provided with the IP address IP1 as the source address are transmitted via the base station BS1 and thus via the transmission path P1 to the communication partner KP.
  • the data packet DP2 provided with the IP address IP2 is routed to the communication partner KP via the base station BS2 and thus via the transmission path P2. Since the data stream is divided equally between both available transmission paths Pl and P2, the sum of the transmission rates of the transmission paths Pl and P2 is available for the data stream. This increases the effective bandwidth for the transmission of the data stream.
  • FIG. 3 illustrates a transmission of a data stream based on the allocation scheme ZS2.
  • the assignment scheme ZS2 is selected dynamically by the control means ST, for example, if only a low transmission error rate is permissible, such as for program data.
  • the data packets DPI and DP2 are assigned individually to both transmission paths P1 and P2 in accordance with the selected assignment scheme ZS2. For the parallel transmission of the data packets DPI and DP2 over both transmission paths P1 and P2, the data packets DPI and DP2 duplicated in each case.
  • the addressing means AD then insert the IP address IP1 as the source address into a first of the duplicated data packets DPI and DP2 and a second one of the duplicate data packets DPI and DP2 with the IP address IP2 as the source address.
  • the duplicated data packets DPI and DP2 are directed by the transceiver 10, depending on their origin address IP1 or IP2, via the corresponding IP interfaces via the transmission paths P1 and P2. Ie the data packets DPI and DP2 are each transmitted both via the base station BS1 and BS2. If a data packet is lost, for example the data packet DP2 transmitted to the communication partner KP via the transmission path P1 - as indicated by a cross in FIG. 3 - the data packet DP2 received via the transmission path P2 can be selected and processed by the communication partner KP without any it would be necessary to request the data packet again.
  • the distribution of the data packets to be transmitted over the transmission paths Pl and P2 can be adapted to the information recorded.
  • the adjustment can be made by choosing a new assignment scheme or by modifying an existing assignment scheme.
  • the decision as to the extent to which data packets can be transmitted in parallel or alternatively over several transmission paths can be made depending on an estimate of the path stability at the level of the data link layer and / or on the duration of the simultaneous availability of several transmission paths.

Abstract

Zur Übertragung von Datenpaketen (DP1, DP2, DP3) zwischen einer drahtlos ankoppelbaren Kommunikationseinrichtung (MK) und einem Kommunikationspartner (KP) insbesondere während eines Handover-Vorgangs wird bei Verfügbarkeit eines ersten drahtlosen Übertragungspfades (P1) eine Verfügbarkeit mindestens eines weiteren drahtlosen Übertragungspfades (P2) detektiert. Infolge der Detektierung wird ein spezifisches Zuordnungsschema (ZS1, ZS2), durch das jedem der Übertragungspfade (P1, P2) zumindest ein Teil der Datenpakete (DP1, DP2, DP3) zugeordnet wird, abhängig von spezifischen Übertragungserfordernissen und/oder von einem zur Übertragung der Datenpakete (DP1, DP2, DP3) zu verwendenden Übertragungsprotokoll gewählt. Einem jeweiligen, einem Übertragungspfad (P1, P2) zugeordnetem Datenpaket wird dann eine für diesen Übertragungspfad (P1, P2) spezifische Adressangabe (IP1, IP2) zugeordnet. Anhand der zugeordneten Adressangaben (IP1, IP2) werden die Datenpakete (DP1, DP2, DP3) über die verschiedenen Übertragungspfade (P1, P2) zwischen der Kommunikationseinrichtung (MK) und dem Kommunikationspartner (KP) gemäß dem gewählten Zuordnungsschema (ZS1, ZS2) übertragen.

Description

Beschreibung
Verfahren und drahtlos ankoppelbare Kom unikationseinrichtung zur paketorientierten Datenübertragung
Zeitgemäße paketorientierte Kommunikationsnetze, wie z.B. lokale Netze, sog. LANs (Local Area Network), oder Weitverkehrsnetze, sog. WANs (Wide Area Network) , wie das Internet, werden im zunehmenden Maße mit Basisstationen zur drahtlosen Ankopplung von Kommunikationseinrichtungen ausgerüstet. Eine solche an ein Kommunikationsnetz angekoppelte Basisstation bildet einen drahtlosen Zugangspunkt, einen sogenannten Access Point für dieses Kommunikationsnetz. Beispiele für drahtlos an ein paketorientiertes Kommunikationsnetz ankop- pelbare Kommunikationseinrichtungen sind mobile Netzwerk- und Datenverarbeitungseinrichtungen, wie z.B. mit Luftschnittstellen ausgerüstete Laptops, Notebooks und PDAs (Personal Digital Assistant) , sowie internetprotokollbasierte mobile Sprach-, Video-, Fax-, Multimedia- und Daten-Ein/Ausgabe- einrichtungen. Ein paketorientiertes lokales Netz mit drahtlos angekoppelten Kommunikationseinrichtungen wird häufig auch als WLAN (Wireless LAN) bezeichnet.
Aufgrund einer zunehmenden Integration unterschiedlicher Kom- munikations- und Datenverarbeitungsanwendungen, insbesondere bei Kombination von Echtzeit- und Datenkommunikation, werden an ein Kommunikationsnetz häufig eine Vielzahl unterschiedlicher Übertragungsanforderungen gestellt. Eine drahtlose An- bindung von Kommunikationseinrichtungen an ein paketorien- tiertes Kommunikationsnetz führt jedoch häufig zu Einbußen der Übertragungsleistung und -Flexibilität sowie zu einer höheren Fehler- und Störanfälligkeit, insbesondere während eines Handover-Vorgangs . Als Handover wird üblicherweise ein Wechsel der Funkanbindung einer Kommunikationseinrichtung von einer Basisstation zu einer anderen Basisstation bezeichnet.
In einem intemetprotokollbasierten Kommunikationsnetz hat ein Handover einer Kommunikationseinrichtung oft zur Folge, dass der Kommunikationseinrichtung eine neue IP-Adresse (IP: Internet Protocol) zugewiesen wird. Ein Wechsel der IP- Adresse eines Verbindungsendpunkts bedingt bei TCP- Verbindungen (TCP: Transmission Control Protocol) allerdings, dass eine bestehende TCP-Verbindung abgebaut und eine neue, auf der neuen IP-Adresse basierende TCP-Verbindung aufgebaut wird. Eine derartige Verbindungsunterbrechung kann sich jedoch insbesondere bei Echtzeitverbindungen, beispielsweise durch Abbruch einer Signalisierungsverbindung sehr nachteilig auswirken.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur paketorientierten Datenübertragung anzugeben, das insbesondere während eines Handover-Vorgangs eine flexiblere Anpassung an unterschiedliche Kommunikationsverhältnisse erlaubt. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung eine drahtlos ankoppelbare Kommunikationseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine drahtlos ankoppelbare Kommunikationseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
Zur Übertragung von Datenpaketen zwischen einer drahtlos ankoppelbaren Kommunikationseinrichtung und einem Kommunikationspartner wird bei Verfügbarkeit eines ersten drahtlosen Übertragungspfades eine Verfügbarkeit mindestens eines weiteren drahtlosen Übertragungspfades detektiert. Infolge der Detektierung wird ein spezifisches Zuordnungsschema, durch das jedem der Ubertragungspfade zumindest ein Teil der Datenpake- te zugeordnet wird, abhängig von spezifischen Übertragungserfordernissen und/oder von einem zur Übertragung der Datenpakete zu verwendenden Übertragungsprotokoll, wie z.B. TCP, SCTP oder UDP, gewählt. Die Übertragungserfordernisse können beispielsweise Anforderungen an die Übertragungsbandbreite, an eine maximal zulässige Fehlerrate oder Echtzeitanforderungen betreffen. Gemäß dem gewählten Zuordnungsschema wird einem jeweiligen, einem Ubertragungspfad zugeordneten Datenpaket eine für diesen Ubertragungspfad spezifische Adressangabe, z.B. eine IP-Adresse oder eine Kombination aus IP-Adresse und Portnummer, zugeordnet. Mittels einer übertragungspfad- spezifischen Adressangabe kann ein jeweiliger Übertragungs- pfad von anderen Übertragungspfaden unterschieden werden. Anhand der zugeordneten Adressangaben werden die Datenpakete über die verschiedenen Ubertragungspfade zwischen der Kommu- nikationseinrichtung und dem Kommunikationspartner gemäß dem gewählten Zuordnungsschema übertragen.
Die Erfindung erlaubt es, eine parallele Verfügbarkeit mehrerer drahtloser Ubertragungspfade in vorteilhafter und flexib- 1er Weise zu nutzen. Durch eine protokollspezifische Aufteilung der zu übertragenden Datenpakete auf unterschiedliche Ubertragungspfade können relevante Übertragungseigenschaften protokollspezifisch optimiert werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auf der drahtlos ankoppelbaren Kom u- nikationseinrichtung ablaufende Anwendungen verschiedene
Übertragungsprotokolle, wie z.B. TCP und UDP, parallel nutzen. Für jedes solche parallel verwendete Übertragungsproto- koll kann ein spezifisches, an dieses Übertragungsprotokoll besonders angepasstes ZuordnungsSchema gewählt werden.
Durch eine von spezifischen Übertragungserfordernissen abhän- gige Wahl eines Zuordnungsschemas, kann eine jeweilige Aufteilung der Datenpakete auf verschiedene Ubertragungspfade gezielt an unterschiedliche Anforderungen z.B. für Echtzeitübertragungen oder Datenübertragungen angepasst werden. So können beispielsweise zur Erhöhung der Datenübertragungsrate aufeinanderfolgende Datenpakete abwechselnd über unterschiedliche Ubertragungspfade übertragen werden. Alternativ dazu kann zur Verringerung der Fehlerrate jedes oder eine Auswahl der Datenpakete redundant über mehrere Ubertragungspfade übertragen werden. Wahlweise können besonders relevante Da- tenpakete, z.B. Signalisierungsinformation enthaltende Datenpakete redundant über mehrere Ubertragungspfade übermittelt werden und weniger relevante Datenpakete über alternierende Ubertragungspfade .
Aufgrund der Zuordnung von pfadspezifischen Adressinformationen zu den zu übertragenden Datenpaketen kann zur paketindividuellen Lenkung der Datenpakete über die verschiedenen Ubertragungspfade herkömmliche Routersoftware genutzt werden. Anders als bei einer Übertragung per Multicast-Adresse ist mit pfadspezifischen Adressinformationen eine individuelle Steuerung der Pfadauswahl möglich.
Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft bei Handover- Vorgängen anwenden, währenddessen sich die Kommunikationsein- richtung, zumindest temporär, in Funkreichweite mehrerer Basisstationen befindet. Durch eine an die momentane Übertragungssituation anpassbare Aufteilung der Datenpakete auf verschiedene Ubertragungspfade kann das Risiko von Datenverlus- ten oder Übertragungsunterbrechungen erheblich gesenkt werden. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht nur auf Handover-Vorgänge beschränkt, sondern kann in vorteilhafter Weise auf den allgemeinen Fall ausgedehnt werden, bei dem sich die Kommunikationseinrichtung gleichzeitig in Funkreichweite mehrerer Basisstationen, die auch verschiedenen Funknetzen angehören können, befindet.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfin- düng sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können eine oder mehrere spezifische Übertragungseigenschaften, wie z.B. Übertragungskapazität, Bandbreite, Übertragungsverzöge- rung und/oder Dienstgüte des mindestens einen weiteren Über- tragungspfades erfasst werden. Die Wahl des ZuordnungsSchemas kann dann abhängig von den erfassten Übertragungseigenschaften erfolgen. Weiterhin kann die Wahl des ZuordnungsSchemas abhängig von einem Schätzwert für die Dauer der Verfügbarkeit mindestens eines der Ubertragungspfade und/oder abhängig von der Anzahl der verfügbaren Ubertragungspfade erfolgen. Darüber hinaus kann die Zuordnung eines jeweiligen Datenpaketes zu mindestes einem Ubertragungspfad in Abhängigkeit von Typ, Inhalt und/oder Zweckbestimmung des Datenpakets vorgenommen werden.
So können z.B. Echtzeitdaten über einen Ubertragungspfad, der, zumindest momentan, besonders gute Echtzeiteigenschaften aufweist, und Signalisierungs- und Allgemeindaten über einen anderen Ubertragungspfad übertragen werden. Echtzeitdaten und Allgemeindaten können auch kombiniert übertragen werden, wobei beide Datentypen in unterschiedlicher und jeweils optimal an deren Übertragungserfordernisse angepasster Weise auf die verschiedenen Ubertragungspfade aufgeteilt werden. Beispielsweise können bei einer Multimediaübertragung per UDP- Protokoll besonders relevante Datenpakete, wie z.B. sogenannte I-Frames bei einer MPEG-Kodierung, über mehrere Übertra- gungspfade übermittelt werden und weniger relevante Datenpakete über alternierende Pfade. Weiterhin können z.B. bei TCP- basierten Übertragungen erstmalig zu übertragende Datenpakete jeweils abwechselnd über mehrere Ubertragungspfade und Übertragungswiederholungen parallel über mehrere Übertragungspfa- de oder über einen für die Erstübertragung nicht genutzten Ubertragungspfad übertragen werden.
Die Zuordnung der Datenpakete zu Übertragungspfaden kann in der Transportschicht, d.h. in Schicht 4 gemäß OSI- Referenzmodell, und/oder einer darüber liegenden Protokollschicht, z.B. in Schicht 7 oder in einer modifizierten So- cketschicht, ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfin- düng kann die Zuordnung der Datenpakete zu den Übertragungspfaden abhängig von im Rahmen einer Flusskontrolle und/oder Überlastkontrolle erfassten Übertragungsparametern erfolgen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
Figur 1 ein Kommunikationssystem mit einer drahtlos an- koppelbaren Kommunikationseinrichtung mit verschiedenen drahtlosen Übertragungspfaden zu einem Kommunikations- partner, und Figuren 2 und 3 jeweils ein Ablaufdiagramm zur Veran- schaulichung einer Datenübertragung über die verschiedenen Ubertragungspfade.
In Figur 1 ist ein Kommunikationssystem mit einem paketorientierten Kommunikationsnetz PN schematisch dargestellt, an das Basisstationen BS1 und BS2 jeweils über eine Netzwerkschnittstelle, z.B. Ethernet, angeschlossen sind. Das Kommunikationsnetz PN ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als IP- basiertes WLAN (Wireless Local Area Network) realisiert. Die Basisstationen BS1 und BS2 bilden sogenannte WLAN Access Points, z.B. gemäß dem IEEE-Standard 802.11b, zur drahtlosen Ankopplung von IP-basierten Kommunikationseinrichtungen an das Kommunikationsnetz PN.
Die Basisstationen BS1 und BS2 bilden Funkzellen FZ1 und FZ2 aus, die sich räumlich überlappen. Als Funkzelle wird üblicherweise ein räumlicher Bereich um eine Basisstation bezeichnet, in dem Kommunikationseinrichtungen drahtlos an die- se Basisstation gekoppelt werden können. Die Funkzellen FZ1 und FZ2 werden in Figur 1 durch strichlierte Ellipsen veranschaulicht.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich eine mobile Kommunikationseinrichtung MK im Überlappungsbereich beider
Funkzellen FZ1 und FZ2 und ist - wie durch stilisierte Blitze angedeutet - über beide Basisstationen BS1 und BS2 drahtlos an das Kommunikationsnetz PN gekoppelt. Die mobile Kommunikationseinrichtung MK kann beispielsweise eine mobile Netzwerk- oder Datenverarbeitungseinrichtung, wie z.B. ein Laptop, Notebook oder PDA (Personal Digital Assistant) oder eine darauf ablaufende Kommunikationsanwendung oder ein Kommunikations- client sein. Daneben kann die mobile Kommunikationseinrich- tung MK auch durch eine mobile Sprach-, Video-, Fax-, Multimedia- oder Daten-Ein/Ausgabeeinrichtung oder durch ein IP- basiertes Mobiltelefon realisiert sein.
Die mobile Kommunikationseinrichtung MK tauscht über das Kommunikationsnetz PN, z.B. im Rahmen einer Sprach-, Video-, Multimedia- und/oder Datenübertragung, Datenpakete mit einem an das Kommunikationsnetz PN angeschlossenem Kommunikationspartner KP aus. Dem Kommunikationspartner KP ist eine IP- Adresse IPKP zugeordnet, über die der Kommunikationspartner KP im Kommunikationsnetz PN eindeutig adressierbar ist. Zur Übertragung der Datenpakete zwischen der mobilen Kommunikationseinrichtung MK und dem Kommunikationspartner KP sind mehrere Ubertragungspfade Pl und P2 - zumindest temporär - pa- rallel verfügbar. Während der erste Ubertragungspfad Pl von der mobilen Kommunikationseinrichtung MK über die Basisstation BS1 und das Kommunikationsnetz PN zum Kommunikationspartner KP führt, verläuft der zweite Ubertragungspfad P2 über die Basisstation BS2 und das Kommunikationsnetz PN zum Kommu- nikationspartner KP. Die Ubertragungspfade Pl und P2 sind in Figur 1 durch punktierte Linien veranschaulicht.
Für das vorliegende Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass das Kommunikationsnetz PN mehrere Schicht-2-Knoten (Brücken) sowie mehrere Schicht-3-Knoten (Router) und mithin mehrere verschiedene Teilnetze umfasst. In einem solchen Fall werden der mobilen Kommunikationseinrichtung MK im Zuge ihrer Ankopplung an die Basisstationen BS1 und BS2 von beiden Basisstationen unterschiedliche IP-Adressen IP1 und IP2 zugewie- sen. Die IP-Adressen IP1 und IP2 sind pfadspezifisch, wobei IP1 dem Ubertragungspfad Pl und IP2 dem Ubertragungspfad P2 zugeordnet ist. Nach Zuweisung der IP-Adressen IP1 und IP2 sind die Ubertragungspfade Pl und P2 verfügbar. Anhand der sich voneinander unterscheidenden IP-Adressen IPl und IP2 können die Ubertragungspfade Pl und P2 in beiden Übertragungsrichtungen unterschieden und explizit adressiert bzw. ausgewählt werden. Die IP-Adressen IPl und IP2 sind im Kommu- nikationsnetz PN gültige Netzwerkadressen, d.h. auf Schicht 3 des OSI-Referenzmodells wirksame Adressangaben, anhand der Datenpakete über die Ubertragungspfade Pl und P2 geleitet werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Unterscheidung der Ubertragungspfade Pl und P2 auch anhand von un- terschiedlichen Portnummern erfolgen, die den Übertragungspfaden Pl und P2 zugeordnet werden. Auf diese Weise werden vom Kommunikationspartner KP mit IPl als Zieladresse versehene Datenpakete durch das Kommunikationsnetz PN entlang dem Ubertragungspfad Pl zur Basisstation BS1 und von dieser zu einer der IP-Adresse IPl zugeordneten IP-Schnittstelle der mobilen Kommunikationseinrichtung MK geleitet. Entsprechend werden Datenpakete mit Zieladresse IP2 durch das Kommunikationsnetz PN entlang des Übertragungspfades P2 zur Basisstation BS2 und von dieser zu einer der IP-Adresse IP2 zugeordneten IP-Schnittstelle der mobilen Kommunikationseinrichtung MK übermittelt. Datenpakete, die von der mobilen Kommunikationseinrichtung MK zum Komrαunikationspartner KP zu übermitteln sind, werden je nach eingefügter Ursprungs-IP-Adresse über den Ubertragungspfad Pl oder P2 übertragen. D.h. mit der IP- Adresse IPKP als Zieladresse und mit der IP-Adresse IPl als Ursprungsadresse versehene Datenpakete werden über die der IP-Adresse IPl zugeordnete IP-Schnittstelle der mobilen Kommunikationseinrichtung MK zur Basisstation BS1 und von dieser über das Kommunikationsnetz PN zum Kommunikationspartner KP übertragen. Analog dazu werden mit der IP-Adresse IP2 als Ursprungsadresse versehene Datenpakete über die Basisstation BS2 zum Kommunikationspartner KP übertragen. Zum Übertragen und Empfangen von Datenpaketen verfügt die mobile Kommunikationseinrichtung MK über eine Sende/Empfangseinrichtung 10. Die Sendeempfangseinrichtung IO weist für jeden drahtlosen Access Point, hier die Basisstation BS1 bzw. BS2, über den die mobile Kommunikationseinrichtung MK an das Kommunikationsnetz PN ankoppelbar ist jeweils eine separate IP-Schnittstelle auf. Die IP-Schnittstellen sind jeweils einer spezifischen IP-Adresse, hier IPl bzw. IP2 zugeordnet. Vorzugsweise können die IP-Schnittstellen mittels sogenannter Sockets realisiert werden.
Die mobile Kommunikationseinrichtung MK weist ferner mit der Sende/Empfangseinrichtung 10 gekoppelte Steuermittel ST zur Steuerung der Datenübertragung auf. Die Steuermittel ST kön- nen beispielsweise mittels Programmmodulen, Betriebssystemfunktionen oder programmtechnischer Objekte implementiert sein. Die Steuermittel ST umfassen Detektormittel DE zum De- tektieren unterschiedlicher drahtloser Ubertragungspfade, hier Pl und P2, mehrere Zuordnungsschemata ZSl und ZS2, durch die jeweils jedem der Ubertragungspfade Pl und P2 zumindest ein Teil der zu übertragenden Datenpakete zugeordnet werden, sowie Adressierungsmittel AD zum Einfügen von Ursprungsund/oder Ziel-IP-Adressen in Datenpakete gemäß einem jeweiligen Zuordnungsschema ZSl bzw. ZS2.
Die unterschiedlichen Zuordnungsschemata ZSl und ZS2 können z.B. als Programmanweisungen, die wahlweise auf unterschiedliche Tabellen zurückgreifen, oder als unterschiedliche, wahlweise aufrufbare Unterprogramme implementiert sein. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass durch das Zuordnungsschema ZSl aufeinanderfolgende Datenpakete eines Datenstroms abwechselnd dem Ubertragungspfad Pl und dem Ubertragungspfad P2 zugeordnet werden und durch das Zu- ordnungsSchema ZS2 alle Datenpakete eines Datenstroms beiden
Übertragungspfaden Pl und P2 zugeordnet werden.
Neben den angegebenen Zuordnungsschemata ZSl und ZS2 können ein oder mehrere weitere Zuordnungsschemata als Zwischenformen vorgesehen sein; z.B. ein Zuordnungsschema, durch das ein zu spezifizierender Teil der zu übertragenden Datenpakete mehreren Übertragungspfaden zugeordnet wird.
Ein jeweiliges Zuordnungsschema, hier ZSl bzw. ZS2, wird durch die Steuermittel ST abhängig von einem zur Datenübertragung zu verwendenden Übertragungsprotokoll und/oder abhängig von dynamisch erfassten Übertragungserfordernissen, z.B. hinsichtlich Echtzeitanforderungen oder Bandbreitenanforde- rungen, dynamisch und adaptiv aus mehreren unterschiedlichen ZuordnungsSchemata, hier ZSl und ZS2 ausgewählt. Bei der Auswahl eines ZuordnungsSchemas können vorzugsweise auch dynamisch erfasste Übertragungseigenschaften der verfügbaren Ubertragungspfade, hier Pl und P2, berücksichtigt werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Datenübertragung über die verschiedenen Ubertragungspfade Pl und P2 bei Auswahl unterschiedlicher Zuordnungsschemata ZSl und ZS2. Betrachtet sei jeweils eine Übertragung aufeinanderfolgender Datenpakete DPI, DP2 und DP3 eines Datenpaketstroms mit UDP (User Datagram Protocol) als Transportprotokoll von der mobilen Kommunikationseinrichtung MK zum Kommunikationspartner KP. Die Datenpakete DPI, DP2 und DP3 sind jeweils mit der IP-Adresse IPKP des Kommunikations- partners KP als Zieladresse versehen.
Figur 2 veranschaulicht eine auf dem Zuordnungsschema ZSl basierende Übertragung. Das Zuordnungsschema ZSl wird z.B. dann von den Steuermitteln ST in dynamischer Weise zur Übertragung eines Datenstroms ausgewählt, wenn erhöhte Anforderungen an die Übertragungsrate des Datenstroms, z.B. bei Echtzeit- Sprach- oder -Videoübertragungen bestehen. Entsprechend des gewählten ZuordnungsSchemas ZSl werden die aufeinanderfolgenden Datenpakete DPI, DP2 und DP3 paketindividuell durch die Adressierungsmittel AD abwechselnd mit den IP-Adressen IPl und IP2 als jeweilige Ursprungsadresse versehen. Von der Sende/Empfangseinrichtung 10 werden die Datenpakete DPI, DP2 und DP3 dann je nach ihrer Ursprungsadresse IPl bzw. IP2 über die entsprechende IP-Schnittstelle über den Ubertragungspfad Pl bzw. P2 gelenkt. D.h. die mit der IP-Adresse IPl als Ursprungsadresse versehenen Datenpakete DPI und DP3 werden über die Basisstation BS1 und damit über den Ubertragungspfad Pl zum Kommunikationspartner KP übermittelt. Analog wird das mit der IP-Adresse IP2 versehene Datenpaket DP2 über die Basisstation BS2 und damit über den Ubertragungspfad P2 zum Kommunikationspartner KP geleitet. Da sich der Datenstrom gleichmäßig auf beide verfügbaren Ubertragungspfade Pl und P2 auf- teilt, steht für den Datenstrom die Summe der Übertragungsraten der Ubertragungspfade Pl und P2 zur Verfügung. Somit erhöht sich die effektive Bandbreite für die Übertragung des Datenstroms .
Figur 3 veranschaulicht eine auf dem Zuordnungsschema ZS2 basierende Übertragung eines Datenstroms. Das Zuordnungsschema ZS2 wird z.B. dann dynamisch durch die Steuermittel ST ausgewählt, wenn nur eine geringe Übertragungsfehlerrate zulässig ist, wie z.B. bei Programmdaten. Die Datenpakete DPI und DP2 werden gemäß dem gewählten Zuordnungsschema ZS2 paketindividuell jeweils beiden Übertragungspfaden Pl und P2 zugeordnet. Zur Parallelübertragung der Datenpakete DPI und DP2 über beide Ubertragungspfade Pl und P2 werden die Datenpakete DPI und DP2 jeweils dupliziert. Durch die Adressierungsmittel AD wird dann jeweils einem ersten der duplizierten Datenpakete DPI und DP2 die IP-Adresse IPl als Ursprungsadresse und jeweils einem zweiten der duplizierten Datenpakete DPI und DP2 die IP-Adresse IP2 als Ursprungsadresse eingefügt. Von der Sende/Empfangseinrichtung 10 werden die duplizierten Datenpakete DPI und DP2 je nach ihrer Ursprungsadresse IPl bzw. IP2 über die entsprechenden IP-Schnittstellen über die Übertragungs- pfade Pl und P2 gelenkt. D.h. die Datenpakete DPI und DP2 werden jeweils sowohl über die Basisstation BSl als auch BS2 übertragen. Geht ein Datenpaket, beispielsweise das über den Ubertragungspfad Pl zum Kommunikationspartner KP übertragene Datenpaket DP2 - wie in Figur 3 durch ein Kreuz angedeutet - verloren, so kann durch den Kommunikationspartner KP das über den Ubertragungspfad P2 empfangene Datenpaket DP2 selektiert und verarbeitet werden, ohne dass eine erneute Anforderung des Datenpakets erforderlich wäre.
Falls zusätzlich Informationen über verfügbare Übertragungs- kapazitäten der Ubertragungspfade Pl und/oder P2 erfasst werde, so kann die Aufteilung der zu übertragenden Datenpakete auf die Ubertragungspfade Pl und P2 an die erfassten Informationen angepasst werden. Die Anpassung kann dabei durch Wahl eines neuen Zuordnungsschemas oder durch Modifikation eines bestehenden Zuordnungsschemas erfolgen.
Weiterhin kann die Entscheidung inwieweit Datenpakete parallel oder alternativ über mehrere Ubertragungspfade übertragen werden, abhängig von einer Schätzung der Pfadstabilität auf Ebene der Sicherungsschicht und/oder von der Dauer der gleichzeitigen Verfügbarkeit mehrerer Ubertragungspfade erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1) Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen (DPI, DP2, DP3) zwischen einer drahtlos ankoppelbaren Kommunikationsein- richtung (MK) und einem Kommunikationspartner (KP) insbesondere während eines Handover-Vorgangs, wobei a) bei Verfügbarkeit eines ersten drahtlosen Übertragungspfades (Pl) eine Verfügbarkeit mindestens eines weiteren drahtlosen Übertragungspfades (P2) detektiert wird, b) infolge der Detektierung ein spezifisches Zuordnungsschema (ZSl, ZS2), durch das jedem der Ubertragungspfade (Pl, P2) zumindest ein Teil der Datenpakete (DPI, DP2, DP3) zugeordnet wird, abhängig von spezifischen Übertragungserfordernissen und/oder von einem zur Übertragung der Datenpakete (DPI, DP2, DP3) zu verwendenden Übertragungsprotokoll gewählt wird, c) einem jeweiligen, einem Ubertragungspfad (Pl, P2) zugeordneten Datenpaket eine für diesen Ubertragungspfad (Pl, P2) spezifische Adressangabe (IPl, IP2) zugeordnet wird, und d) die Datenpakete (DPI, DP2, DP3) anhand der ihnen zugeordneten Adressangaben (IPl, IP2) gemäß dem gewählten Zuordnungsschema (ZSl, ZS2) über die verschiedenen Ubertragungspfade (Pl, P2) zwischen der Kommunikationsein- richtung (MK) und dem Kommunikationspartner (KP) übertragen werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine spezifische Übertragungseigenschaft des mindestens einen weiteren Übertragungspfades (P2) erfasst wird, und die Wahl des Zuordnungsschemas (ZSl, ZS2) abhängig von der erfassten Übertragungseigenschaft erfolgt
3) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl des Zuordnungsschemas (ZSl, ZS2) abhängig von einem Schätzwert für die Dauer der Verfügbarkeit mindestens eines der Ubertragungspfade (Pl, P2) erfolgt.
4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl des Zuordnungsschemas (ZSl, ZS2) abhängig von der Anzahl der verfügbaren Ubertragungspfade (Pl, P2) erfolgt.
5) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung eines jeweiligen Datenpakets (DPI, DP2, DP3) zu mindestens einem Ubertragungspfad (Pl, P2) abhängig von Typ, Inhalt und/oder Zweckbestimmung des Datenpa- kets (DPI, DP2, DP3) erfolgt.
6) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der Datenpakete (DPI, DP2, DP3) zu den Übertragungspfaden in der Transportschicht und/oder einer darüber liegenden Protokollschicht gemäß OSI-Referenzmo- dell ausgeführt wird.
7) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der Datenpakete (DPI, DP2, DP3) zu den Übertragungspfaden (Pl, P2) abhängig von im Rahmen einer Flusskontrolle und/oder Überlastkontrolle erfassten Über- tragungsparametern erfolgt.
8) Drahtlos ankoppelbare Kommunikationseinrichtung (MK) zur Übertragung von Datenpaketen (DPI, DP2, DP3) , mit a) Detektormitteln (DE) zum Detektieren von mindestens einem parallel zu einem ersten drahtlosen Ubertragungspfad (Pl) verfügbaren, weiteren drahtlosen Ubertragungspfad (P2), b) Steuermitteln (ST) zum Selektieren eines jedem der Über- tragungspfade (Pl, P2) zumindest einen Teil der Datenpakete (DPI, DP2, DP3) zuordnenden Zuordnungsschemas (ZSl, ZS2) abhängig von spezifischen Übertragungserfordernissen und/oder von einem zur Übertragung der Datenpakete (DPI, DP2, DP3) zu verwendenden Übertragungsprotokoll, c) Adressierungsmitteln (AD) zum Zuordnen einer für einen jeweiligen Ubertragungspfad (Pl, P2) spezifischen Adressangabe (IPl, IP2) zu einem jeweiligen, diesem Ubertragungspfad zugeordneten Datenpaket (DPI, DP2, DP3) , und d) einer Übertragungseinrichtung (10) zum Übertragen der
Datenpakete (DPI, DP2, DP3) anhand der ihnen zugeordneten Adressangaben (IPl, IP2) über die verschiedenen e) Ubertragungspfade (Pl, P2) gemäß dem selektierten Zuordnungsschema (ZSl, ZS2) .
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