DE102004015259B3 - Verfahren zur Steuerung einer Verbindungsübergabe in einem Funk-Kommunikationssystem - Google Patents

Abstract

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

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verbindungsübergabe zwischen zwei Netzzugangseinrichtungen eines Funk-Kommunikationssystems, insbesondere zwischen Basisstationen eines Mobilfunksystems.
• In Funk-Kommunikationssystemen, beispielsweise dem europäischen Mobilfunksystem der zweiten Generation GSM (Global System for Mobile Communications), werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und Teilnehmer-Endgeräten, wobei die Teilnehmer-Endgeräte Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in einem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Weiterbildungen basierend auf dem GSM-System, unter den Begriffen GPRS oder GERAN bekannt, zur Übertragung von höheren Datenraten werden als 2,5. Generation bezeichnet. Funk-Kommunikationssysteme, wie beispielsweise UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der dritten Generation sind im Vergleich zur zweiten Generation für noch höhere Datenraten ausgelegt.
• In bestehenden Systemen der zweiten und dritten Generation, GSM/GERAN bzw. UTRAN, sind sowohl das Teilnehmer-Endgerät als auch das Basisstationssystem (BSS – Base Station System) sowie gegebenenfalls weitere Netzkomponenten in die Entschei dung über eine Verbindungsübergabe bzw. Verbindungsweiterschaltung (engl. Handover or Handoff) involviert, wobei Messungen des Teilnehmer-Endgerätes in dem Basisstationssystem ausgewertet werden und eine Entscheidung über die Verbindungsübergabe in dem Basisstationssystem getroffen wird.
• Aus der WO 01/74095 A1 ist ein Handover-Verfahren in einem paketorientierten Funk-Kommunikationssystem bekannt, bei dem einer Mobilstation für einen Handover von einer versorgenden Basisstation zu einer Ziel-Basisstation unter Aufrechterhaltung der Verbindung zu der versorgenden Basisstation Ressourcen zugewiesen werden, sodass die Mobilstation die Verbindung über die Ziel-Basisstation wiederaufbauen kann, ohne die bestehende Datenübertragung zu unterbrechen.
• Aus der WO 03/034753 A2 ist ein Verfahren für einen Handover eines Teilnehmerendgerätes von einer versorgenden Funkzelle zu einer Ziel-Funkzelle eines zellularen Kommunikationssystems bekannt, bei dem in einem Schritt eine Nachricht empfangen wird, die angibt, ob der Betrieb des Funkverbindungssteuerungsprotokolls bei Wechsel der Funkzelle fortgesetzt oder zurückgesetzt wird, und bei dem in einem weiteren Schritt abhängig von der Nachricht der Betrieb des Funkverbindungssteuerungsprotokolls fortgesetzt oder zurückgesetzt wird.
• Aus der EP 1 081 969 A1 ist schließlich bekannt, in einem zellularen Funk-Kommunikationssystem einen Handover in der Weise durchzuführen, dass eine Mobilstation Messungen zu einer von dem Netzwerk vorgegebenen Liste von Funkzellen durchführt und zu dem Netzwerk zurückmeldet. Anhand der Messungen und einem Vergleich mit vorgegebenen Kriterien wird eine Funkzelle ausgewählt und ein Handover der Mobilstation zu dieser Funkzelle initiiert.
• In dem im Rahmen der 3GPP standardisierten GERAN-Standard ist derzeit eine Verbindungsübergabe nur für leitungsgebundene (engl. circuit switched) Verbindungen vorgesehen. Für den Fall einer Ablehnung der Verbindungsübergabe durch das Ziel-Basisstationssystem existiert für das Quellen-Basisstationssystem lediglich die Möglichkeit, entweder eine andere Funkzelle auszuwählen, die Verbindung in der eigenen Funkzelle weiterzuführen oder die Verbindung abzubrechen.
• Zur Übergabe einer paketorientierten (engl. packet switched) Verbindung von einer aktuell versorgenden Quellen-Funkzelle zu einer nachfolgend versorgenden Ziel-Funkzelle, beispielsweise aufgrund einer Bewegung des Teilnehmers, existiert derzeit lediglich der so genannte Funkzellenwiederauswahl-Mechanismus (engl. cell reselection) durch das Teilnehmer-Endgerät. Dabei wird die Verbindung bei Verlassen der Quellen-Funkzelle abgebrochen und in der Ziel-Funkzelle neu aufgebaut.
• Der Funkzellenwiederauswahl-Mechanismus wird allein von dem Teilnehmer-Endgerät gesteuert. Um eine Steuerung durch das Netzwerk zu ermöglichen, ist das Netzwerk jedoch in der Lage, das Teilnehmer-Endgerät in einen so genannten netzwerkgesteuerten Modus 2 (engl. Network Controlled Mode 2 – NC2) zu zwingen. Dabei stellt das Teilnehmer-Endgerät dem Netzwerk Messungen zur Verfügung, auf deren Basis ein Funkzellwechsel vom Netzwerk entschieden wird. Über eine spezielle Nachricht, beispielsweise dem so genannten Paket-Funkzellenwechsel-Befehl (engl. Packet Cell Change Order -PCCO) des GERAN-Standards, kann das Netzwerk dabei auch eine bestimmte Funkzelle für die Wiederauswahl zu dem Teilnehmer-Endgerät signalisieren.
• In jedem Fall bedeuten die zuvor beschriebenen Mechanismen nachteilig eine deutliche Verzögerung bzw. Unterbrechnung bei der Übertragung von Paketdaten über die Verbindung, da das Teilnehmer-Endgerät zunächst in der Ziel-Funkzelle Informationen eines allgemeinen Rundsendekanals (engl. Broadcast Channel – BCCH) empfangen muss, bevor die Verbindung in der Ziel-Funkzelle neu aufgebaut werden kann. Um diese Unterbrechung bzw. Verzögerung zu verringern, existiert der so genannte netzwerkunterstützte Funkzellwechsel (engl. Network Assisted Cell Change – NACC), bei dem Informationen des Rundsendekanals dem Teilnehmer-Endgerät bereits vor dem Umschalten zu der Ziel-Funkzelle zur Verfügung gestellt werden. Beide Mechanismen, PCCO und NACC können auch gemeinsam zur Verbesserung der Steuerungsmöglichkeit durch das Netzwerk genutzt werden.
• Trotz dieser bereits existierenden Mechanismen kann der Fall auftreten, dass das Quellen-Basisstationssystem über keine Kenntnisse der Verfügbarkeit von Ressourcen in dem Ziel-Basisstationssystem verfügt, wodurch es wiederum zu einer Abweisung der neu aufzubauenden Verbindung und somit zu großen Verzögerungen kommen kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das eine sichere und schnelle Verbindungsweiterführung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Netzzugangseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unab hängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.
• Erfindungsgemäß wird eine Verbindungsübergabe im Sinne eines Handovers für paketorientierte Verbindungen vorgeschlagen. Eine Verbindungsübergabe hat im Vergleich zu einer Funkzellenwiederauswahl den Vorteil, dass erforderliche Ressourcen zur Weiterführung der Verbindung in dem Ziel-Basisstationssystem bereits vor der Verbindungsübergabe reserviert werden können, und somit eine Abweisung durch das Ziel–Basisstationssystem unwahrscheinlicher wird.
• Nach der Erfindung kann die erste Netzzugangseinrichtung, zu der das Endgerät aktuell eine paketorientierte Verbindung aufgebaut hat, dem Endgerät signalisieren, dass eine Weiterführung der paketorientierten Verbindung über eine zweite Netzzugangseinrichtung nicht möglich, jedoch eine Wiederauswahl der zweiten Netzzugangseinrichtung möglich ist.
• Auf die einleitend beschriebene Situation übertragen hieße dies, dass dem Teilnehmerendgerät von dem Quellen-Basisstationssystem signalisiert würde, dass eine Verbindungsübergabe zu dem Ziel-Basisstationssystem nicht möglich ist, jedoch die Weiterführung der Verbindung über die bekannte Funkzellenwiederauswahl möglich ist. Vorteilhaft wird hierdurch verhindert, dass aufgrund des Abweisens der Übergabe das Teilnehmer-Endgerät den Funkzellenwiederauswahl-Mechanismus nicht durchführen würde. Nichtsdestotrotz kann neben dieser Signalisierung auch die Signalisierung ausschließlich einer Abweisung implementiert werden, falls es auch die Möglichkeit einer Funkzellenwiederauswahl in dem Ziel-Netzwerk nicht gegeben ist.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft genutzt werden, wenn beispielsweise das Ziel-Basisstationssystem und/oder eine weitere Netzkomponente, beispielsweise der SGSN, eine Verbindungsübergabe aus Gründen der Abwärtskompatibilität nicht unterstützen. Eine weitere Situation ist beispielsweise das Erkennen mangelnder Ressourcen innerhalb des Kernnetzwerkes (engl. Core Network) durch den Quellen- oder Ziel-SGSN, wodurch ein so genanntes bi-casting auf der Teilnehmer-Ebene (engl. user plane) nicht möglich wäre. Weiterhin kann die Ressourcenzuweisungsstrategie des Quellen-SGSN beispielsweise ein bi-casting eines zu übergebenden Verbindungstyps ausschließen. Eine weitere Situation ist beispielsweise, dass die Ressourcenzuweisungsstrategie des Ziel- SGSN (Serving GPRS Support Node) oder des Ziel-Basisstationssystems keine Zuweisung von Ressourcen vor der Übergabe gestattet, wodurch das Ziel-Netzwerk vor extensiver Ressourcenzuweisungsstrategien des Quellen-Netzwerkes geschützt wird.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Figur dargestellten beispielhaften Situation näher beschrieben. Ein Teilnehmer-Endgerät UE befindet sich in einem Überlappungsbereich zweier Funkzellen Z1, Z2, die von einer jeweiligen Basisstation BTS1 bzw. BTS2 mit funktechnischen Ressourcen versorgt werden. Die Basisstationen BTS1, BTS2 sind jeweils Teil eines Basisstationssystems BSS1 bzw. BSS2 bestehend aus Basisstationen und Basisstationssteuerungen BSC1, BSC2. Die Basisstationssteuerungen BSC1, BSC2 sind wiederum über Vermittlungseinrichtungen MSC und/oder nicht benannte Paketvermittlungsknoten SGSN mit leitungsgebundenen, beispielsweise dem PSTN, und paketvermittelten Netzen, beispielsweise dem Internet, verbunden. Die Basisstationssteuerungen BSC1, BSC2 können dabei mit dem gleichen oder unterschiedlichen Vermittlungsknoten verbunden sein.
• Das Teilnehmer-Endgerät UE hat eine paketorientierte Verbindung V über eine erste Basisstation BTS1 aufgebaut, auf der in Aufwärts- UL und/oder in Abwärtsrichtung DL Datenpakete eines oder mehrerer Dienste übertragen werden. In periodischen Abständen empfängt das Teilnehmer-Endgerät UE Informationen von Rundfunkkanälen BCCH1, BCCH2 der sie umgebenden Basisstationen, und sendet Messungen zu Funkübertragungsparametern zu der sie aktuell versorgenden ersten Basisstation BTS1. In der ersten Basisstationssteuerung BSC1 wird auf Basis unter anderem dieser Messungen des Teilnehmer-Endgerätes UE entschieden, ob eine Übergabe der Verbindung V zu einer benachbarten Basisstation aufgrund eines drohenden Abbruchs der Verbindung erfolgen soll.
• Bewegt sich das Teilnehmer-Endgerät UE beispielsweise in Richtung einer zweiten Basisstation BTS2, so entscheidet die erste Basisstationssteuerung BSC1 zu einem bestimmten Zeitpunkt, dass die Verbindung zu der zweiten Basisstation BTS2 bzw. zu dem zweiten Basisstationssystem BSS2 übergeben werden soll. Durch nicht dargestellte Signalisierungen zwischen den Basisstationssteuerungen BSC1, BSC2 bzw. den Basisstationssystemen BSS1 und BSS2 bekommt die erste Basisstationssteuerung BSC1 Kenntnis darüber, dass eine Übergabe der paketorientierten Verbindung V zu dem zweiten Basisstationssystem BSS2, beispielsweise aufgrund mangelnder Unterstützung dieses Mechanismus oder mangelnder verfügbarer Ressourcen, nicht möglich ist. In diesem Fall sendet die erste Basisstation BTS1 eine Nachricht HOrbCR (Handover rejection but Cell Reselection) zu dem Teilnehmer-Endgerät UE. Hierdurch weiß das Teilnehmer-Endgerät UE, dass eine Verbindungsübergabe zu dem zweiten Basisstationssystem BSS2 nicht stattfinden wird, jedoch die Möglichkeit eines Abbaus der Verbindung in der Quel len-Funkzelle Z1 und Neuaufbau der Verbindung in der Ziel-Funkzelle Z2 der zweiten Basisstation BTS2 mittels des bekannten Funkzellenwiederauswahl-Mechanismus möglich ist. Diese Funkzellenwiederauswahl kann durch die eingangs beschriebenen bekannten Mechanismen unterstützt werden.

Claims (8)

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