Beschreibung
Verfahren zum Reduzieren des Stromverbrauchs eines mobilen Endgerats
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren des Stromverbrauchs eines mobilen Endgerats und ein mobiles Endgerat mit reduziertem Stromverbrauch.
Ein derartiges Verfahren ist in mobilen Endgeraten, wie beispielsweise Mobilfunkendgeräten der dritten Generation, einsetzbar.
Neuere Mobilfunkendgerate sind dafür ausgelegt, mit unterschiedlichen Mobilfunkstandards betrieben zu werden. So sind solche Mobilfunkendgerate beispielsweise mit den Standards GSM (Global System for Mobile Communication) , GPRS (General Packet Radio Services) , EDGE (Enhanced Data Rate for Global Evolution) , UMTS (Universal Mobile Telephone System) oder LAN (Wireless Local Area Network) betreibbar.
Bei der Einfuhrung neuer Mobilfunkstandards, beispielsweise UMTS, existiert anfangs kein flachendeckendes Netz. Auch im späteren Netzausbaustadium wird es Regionen geben, in denen keine vollständige Netzabdeckung mit dem jeweiligen Mobilfunkstandard gewahrleistet sein wird. In solchen Regionen versucht das Mobilfunkendgerat dann oft vergeblich, durch zyklisches Abfragen der entsprechenden Funkfrequenzen, eine Verbindung mit einer Mobilfunk-Basisstation aufzubauen. Hierdurch entsteht jedoch ein erhöhter Stromverbrauch in dem Mobilfunkendgerat, welcher zu keinem Nutzen für den Anwender fuhrt. Dieses Problem verschärft sich mit jedem zusatzlich unterstutzten Mobilfunkstandard und fuhrt zu einer erhebli- chen Reduzierung der Standby-Zeit des Mobilfunkendgerats .
Das selbe Problem ergibt sich bei kleinen Mobilfunkzellen. Es werden beispielsweise immer mehr LAN-Mobilfunkzellen installiert. Allerdings haben diese lediglich eine Reichweite von mehreren 100 Metern. Befindet man sich nicht ständig in einer solchen Mobilfunkzelle, sondern bewegt man sich beispielsweise mit dem Mobilfunkendgerät in einem Auto, so versucht das Mobilfunkendgerät wiederum sich zyklisch in einem WLAN- Netzwerk anzumelden, was zu einem erhöhten Stromverbrauch und einer reduzierten Stan by-Zeit des Mobilfunkendgeräts führt.
Zur Reduzierung der Stromaufnahme von Mobilfunkendgeräten ist es bekannt, zeitliche Intervalle zu definieren, in denen eine Abfrage stattfindet. Je größer diese Intervalle gewählt wer- den, desto geringer ist die Stromaufnahme des Mobilfunkendgeräts. Allerdings hat eine Vergrößerung der Intervalle den Nachteil, dass die Wahrscheinlichkeit, eine Funkzelle nicht zu sehen, steigt. Diese Problematik verschärft sich bei kleinen Zellen und hoher Eigengeschwindigkeit des Mobilfunkendge- räts, mit der die Funkzellen passiert werden.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reduzieren des Stromverbrauchs eines mobilen Endgeräts bzw. ein mobiles Endgerät mit reduziertem Ener- gieverbrauch bereitzustellen, welches auch bei geringer Netzabdeckung und/oder kleinen Mobilfunkzellen eine Reduzierung des Stromverbrauchs gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und die mobilen Endgeräten mit den Merkmalen der Patentansprüche 14 und 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Reduzieren des Stromverbrauchs eines mobilen Endgeräts wird in Abhängigkeit von der Position des mobilen Endgerats und einem Funkzellenplan mindestens ein Mobilfunkmodul des mobilen Endgerats zumindest teilweise aktiviert.
Bei dem mobilen Endgerat kann es sich um jede Art von mobilen Endgeraten mit der Fähigkeit zur mobilen Kommunikation wie beispielsweise Mobilfunkendgerate oder PDAs (Personal Digital Assistants) handeln. Bei der Position handelt es sich bevorzugt um die absolute Position, wie sie beispielsweise mit einem GPS- (Global Positioning System) oder Galileo-Empfanger bestimmt werden kann. Andere weniger präzise Positionsbestimmungsmethoden, wie beispielsweise das aus der technischen Spezifikation TS 25.305 V3.1.0 : "Stage 2 Functional Specifi- cation of ocation Services in UTRAN (Release 99)", des 3GPP (3rd Generation Partnership Project) bekannte OTDOA (Observed Time Difference Of Arrival) , sind jedoch auch einsetzbar und die damit bestimmten Positionen fallen ebenfalls unter die erfindungsgemaße Positionsbestimmung.
Bei den Mobilfunkmodulen handelt es sich um Module, welche unterschiedliche Mobilfunkstandards wie beispielsweise GSM/GPRΞ/EDGE, UMTS, W AN etc. unterstutzen. Diese Module können physikalisch (Mikrokontrollereinheit und spezielles Funkteil) oder logisch (eigener Software-Block, sogenannter „Software Stack") getrennt sein, als auch als Einheit ausgeführt werden, bei der die Software die eigentliche Funktionalitat bildet (sogenanntes „Software Defined Radio"). Entspre- chend wird das Mobilfunkmodul zumindest teilweise oder komplett aktiviert.
Bei dem Funkzellenplan handelt es bevorzugt um eine Datenbank, welche eine Zuordnung zwischen verfugbarem Mobilfunk- Standard und lokaler Position enthalt. Somit kann mit Hilfe
des Funkzellenplans ermittelt werden, wo ein jeweiliger Mobilfunkstandard verfugbar ist.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfin- düng enthalt der Funkzellenplan eine Zuordnung zwischen verfugbaren Netzen jeweiliger Netzwerkbetreiber und lokaler Position.
In einer anderen Ausfuhrungsform kann aus dem Funkzellenplan die Große einer Funkzelle abgeleitet werden. Dies kann insbesondere dann nutzlich sein, wenn sich die lokale Position des mobilen Endgerats ändert .
In einer weiteren Ausfuhrungsform kann aus dem Funkzellenplan die Verkehrsauslastung einer Funkzelle abgeleitet werden.
Insbesondere in Gebieten mit schlechter Netzabdeckung ist die Verkehrsauslastung ein Entscheidungskriterium, für einen Anmeldeversuch in einem Funknetzwerk.
Bevorzugt erfolgt mit Hilfe des mindestens einen Mobilfunkmoduls nach dessen Aktivierung ein Anmeldeversuch in einer Funkzelle, in welcher sich das mobile Endgerat befindet. Somit wird nur dann ein Anmeldeversuch durchgeführt, wenn ein jeweiliges Mobilfunkmodul aktiv st, was wiederum von der lo- kalen Position und den Daten des Funkzellenplans abhangt.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung weist das mobile Endgerat eine Vielzahl von Mobilfunkmodulen auf, welche in einer Vielzahl von Mobilfunkstandards betrieben werden können. So kann ein solches Multimode-
Endgerat beispielsweise in landlichen Gebieten mit dem GSM- Standard und im Stadtgebiet mit dem UMTS-Standard betrieben werden .
Denkbar ist aber auch, dass das mobile Endgerat nur einen Mobilfunkstandard unterstutzt. So muss sich beispielsweise ein mobiles Endgerat, welches nur den WLAN-Standard unterstutzt, auf Grund der geringen Verfügbarkeit von WLAN-Funkzellen, bei Bewegung oft neu anmelden .
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung wird das mindestens eine Mobilfunkmodul nur dann aktiviert, wenn bei der momentanen lokalen Position des mobilen Endgerats der Mobilfunkstandard des Mobilfunkmoduls verfugbar ist. Wenn das mobile Endgerat beispielsweise mit dem GSM-Standard und dem UMTS-Standard betrieben werden kann, so erfolgt eine Aktivierung des entsprechenden Mobilfunkmoduls bzw. ein Anmeldeversuch nur dann, wenn sich das mobile Endgerat in einer Funkzelle mit dem jeweiligen Standard befindet .
In Abhängigkeit von der Position des mobilen Endgerats und dem Funkzellenplan kann das mindestens eine Mobilfunkmodul auch wieder deaktiviert werden.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird über eine Funkverbindung ein aktualisierter Funkzellenplan auf das mobile Endgerat heruntergeladen. Denkbar ist, dass beisp els- weise ein Dienstleistungsanbieter einen aktualisierten Funkzellenplan im Internet bereitstellt und dieser zyklisch, oder falls eine neue Version vorhanden ist, auf das mobile Endgerat heruntergeladen wird.
In einer anderen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden zur Übertragung an das mobile Endgerat bereitstehende Daten an das mobile Endgerat übertragen, wenn das mobile Endgerat in einer Funkzelle angemeldet ist, in welcher eine breitbandige Datenübertragung möglich ist. Unter breitbandi- ger Datenübertragung wird eine Datenübertragung mit einem Mo
bilfunkstandard verstanden, welcher nicht vorwiegend auf Sprachkommunikation ausgelegt ist, wie beispielsweise der W AN-Standard. Liegen für einen Nutzer beispielsweise in seiner Mailbox neue Emails mit erheblichem Datenvolumen bereit, so kann mit dem Herunterladen auf das mobile Endgerat so lange gewartet werden, bis sich das mobile Endgerat in einer WLAN-Funkzelle befindet .
In einer anderen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird bei einer festen Bewegungsrichtung und/oder einer festgelegten Reiseroute des mobilen Endgerat berechnet, wann sich das mobile Endgerat in einer Funkzelle befindet. Dies hat den Vorteil, dass abgeschätzt werden kann, wann eine Übertragung größerer Datenmengen über eine Luftschnittstelle am sinn- vollsten ist. Bevorzugt erfolgt eine solche Berechnung unter Berücksichtigung der vorgeschlagenen Reiseroute eines Routenplaners. Dabei ist es auch denkbar, dass ein Mobilfunkendgerät ohne Positionsbestimmungsvorrichtung die Positionsbestim- mungsfahigkeiten eines Routenplaners, beispielsweise in einem Automobil, nutzt.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch ein mobiles Endgerat, insbesondere Mobilfunkendgerät, welches geeignet ist, ein erfmdungsgemaßes Verfahren zu verwenden, gelost.
Des Weiteren wird die eingangs gestellte Aufgabe auch durch ein mobiles Endgerat mit reduziertem Stromverbrauch, aufweisend mindestens ein Mobilfunkmodul, Mittel zum Bestimmen der lokalen Position des mobilen Endgerats, einen Funkzellenplan und Mittel zum zumindest teilweisen Aktivieren bzw. Deaktivieren des Mobilfunkmoduls in Abhängigkeit von der bestimmten lokalen Position und dem Funkzellenplan, gelost.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige- fugten Zeichnungen anhand mehrere Ausfuhrungsbeispiele naher
erläutert. Die dort dargestellten Merkmale und auch die bereits oben beschriebenen Merkmale können nicht nur in der genannten Kombination, sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Übersicht eines Mobilfunk- endgerats mit Stromsparfunktion; und Figur 2: ein Beispiel eines Funkzellenplans.
Figur 1 zeigt den reduzierten schematischen Aufbau eines Mo- bilfunkendgerats mit den für die vorliegende Erfindung relevanten Elementen. Figur 1 zeigt im Detail eine Mikrocontrol- ler-Einheit 1, einen Funkzellenplan 2, ein WLAN-Funkmodul 3, ein UMTS-Funkmodul 4, ein GSM/GPRS-Funkmodul 5, einen GPS- Empfanger 6 und eine Ausgabeeinheit 7. Der MikroController 1 steuert die Funkmodule 3, 4 und 5. Entsprechend erhalt der MikroController 1 Positionsinformationen von dem GPS- Empfanger 6 und über den Funkzellenplan 2 Information hinsichtlich der Verfügbarkeit der durch die Funkmodule 3, 4, 5 unterstutzten Mobilfunkstandards WLAN, UMTS, GSM/GPRS bei einer jeweiligen Position. In Abhängigkeit von der von dem GPS- Empfanger 6 erhaltenen Positionsinformation und der aus dem Funkzellenplan 2 ableitbaren Information der Verfügbarkeit von Mobilfunkstandards aktiviert bzw. deaktiviert der Mikro- Controller 1 die Funkmodule 3, 4, 5. Die verfugbaren Mobilfunkstandards bzw. der Status der Funkmodule werden über die Ausgabeeinheit 7, beispielsweise einem Display, angezeigt.
In einem detaillierteren Ausführungsbeispiel ermittelt das GPS-Empfängermodul 6 die aktuelle absolute Position des Mo- bilfunkendgerats . Der aktuelle Netzwerkplan/Funkzellenplan 2 ist bereits im Mobilfunkendgerät hinterlegt oder kann über eine Datenverbindung (z.B. GSM/GPRS) aus dem Internet heruntergeladen werden. Aus diesem Plan sind auch alle WLAN- Funkzellen ersichtlich. Im Mobilfunkendgerät wird sodann die
aktuelle Position mit dem Netzwerkplan/Funkzellenplan 2 verglichen. Befindet sich das Mobilfunkendgerät innerhalb oder am Rand einer WLAN-Funkzelle, werden die WLAN-Komponenten (Software-Stack und WLAN-Hardware) aktiviert. Nun können breitbandige Dienste aktiviert werden und angefallene Daten wie z.B. größere E-Mails schnell versendet werden bis die WLAN-Verbindung wieder abbricht. Nach dem Abbruch der Verbindung werden die GPS-Positionsangaben wieder aktualisiert und falls sich das Mobilfunkendgerät wieder außerhalb der WLAN- Funkzelle befindet, können die WLAN-Komponenten wieder deaktiviert werden. Anstatt WLAN kann es sich bei diesem Ausfuhrungsbeispiel auch um eine UMTS-Funkzelle handeln.
Das Prinzip lasst sich auch auf zukunftige Mobilfunkstandards übertragen, die beim anfanglichen Netzaufbau nicht flachendeckend eingeführt werden .
Die Positionsangabe kann auch durch das Netzwerk (z.B. GSM/GPRS) selbst erfolgen, indem netzwerkseitig die Signal- laufzeiten zwischen dem mobilen Endgerat und den Funkzellen ausgewertet werden. Die Positionsangabe ist dabei aber ungenauer, so dass die entsprechenden Mobilfunk-Komponenten langer aktiviert sein müssen, da sich eine höhere Ungenauigkeit bei der Korrelation mit Netz-/Funkzellengrenzen und der eige- nen Position ergibt.
Bei einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel wird eine Änderung der Position des mobilen Endgerats betrachtet. Bei einer festen Bewegungsrichtung oder einer festgelegten Reiseroute und dem vorgegebenen Netzwerkplan/Funkzellenplan, kann das mobile
Endgerat den Zeitpunkt berechnen, in dem ein Wiedereintritt in eine Netz-/Funkzelle stattfindet. Die Bewegungsrichtung kann dem mobilen Endgerat beispielsweise durch eine Berechnung eines Routenplaners bekannt sein. Die Geschwindigkeit lasst sich dabei aus zwei zeitlich versetzten GPS-Messungen
ableiten. Bis zum Zeitpunkt des Wiedereintritts können die entsprechenden Mobilfunkkomponenten deaktiviert und die GPS- MessIntervalle reduziert werden, um die Stromaufnahme noch weiter zu reduzieren.
Figur 2 zeigt beispielhaft einen Funkzellenplan und eine Bewegung durch mehreren Funkzellen. Der Funkzellenplan zeigt zwei UMTS-Funkzellen 10 und 11 und eine Reihe kleinerer WLAN- Funkzellen 12, 13, 14 und 15. Ein mobiles Endgerät befindet sich in einem Automobil auf der Autobahn 95 an der Position 16, wobei sich das Automobil in Richtung der WLAN-Funkzelle 12 bewegt. An der Position 17 ist dem mobilen Endgerät auf Grund des Funkzellenplans und der GPS-Positionsbestimmung bekannt, dass es sich in einer WLAN-Funkzelle befindet. Ent- sprechend aktiviert der Mikrocontroller des mobilen Endgeräts das WLAN-Funkmodul und meldet sich anschließend in der WLAN- Funkzelle an. An der Position 18 verlässt das mobile Endgerät die Funkzelle 12. Entsprechend deaktiviert der Mikrocontroller wieder das WLAN-Funkmodul. An der Position 19 tritt das mobile Endgerät in die UMTS-Funkzelle 10 ein und der Mikrocontroller aktiviert das UMTS-Funkmodul und startet mit dessen Hilfe einen Anmeldeversuch in der UMTS-Funkzelle, wobei das UMTS-Funkmodul nach Austritt, d.h. an der Position 20, wiederum deaktiviert wird. Ein erneutes Aktivieren des WLAN- Funkmoduls erfolgt an der Position 21 bei Eintritt in die WLAN-Funkzelle 13.
Bei der vorliegenden Erfindung kann durch Korrelation von aktueller Geräteposition und Funkzellen-/Netzwerkplan eine Ent- Scheidung vom Mobilfunkendgerät getroffen werden, welche
Hardware und Softwarekomponenten aktiviert oder deaktiviert werden können, was wiederum zu einer intelligenten Reduzierung des Stromverbrauchs führt.