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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten in einem
Funk-Kommunikationssystem und eine netzseitige Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
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In
Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (beispielsweise
Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen
Wellen über
eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Station
(Basisstation bzw. Teilnehmerstation) übertragen. Das Abstrahlen der
elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System
vorgesehenen Frequenzband liegen. Für das eingeführte GSM-Mobilfunksystem
(Global System for Mobile Communication) werden Frequenzen bei 900,
1800 und 1900 MHz genutzt. Für
zukünftige
Mobilfunksysteme mit CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren über die
Funkschnittstelle, beispielsweise UMTS (universal Mobile Telecommunication System)
oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband
von ca. 2000 MHz vorgesehen.
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Während beim
GSM-Mobilfunksystem ursprünglich
die Übertragung
von Sprachinformationen im Vordergrund stand, werden im zunehmenden Maße z.B.
durch GPRS (general packet radio system) auf der Basis des GSM-Mobilfunksystems
und für
zukünftige
Systeme von Anfang an auch Paketdatendienste eingeplant. Verschiedene
Dienste sind dabei vorgesehen, die sehr individuelle Anforderungen
an variable Datenrate haben.
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Bei
einer Paketdatenübertragung
werden Datenpakete paketorientiert vermittelt. Die Ressource, beispielsweise
ein Übertragungskanal,
wird erst zugeordnet, wenn tatsächlich
ein Datenpaket übertragen
wird. Dazu werden die Datenpakete bei der Sendeseite nach einer
Ressourcenzuordnung bis zu ihrem Sendezeitpunkt zwischengespeichert
und entsprechend ihrer Reihen folge abgearbeitet. Für nicht-zeitkritische
Dienste kann so die Ressource (der Übertragungskanal) optimal genutzt
werden.
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Zeitkritische
Dienste, beispielsweise eine Sprachübertragung oder eine Videoübertragung, können dagegen
nicht in Datenpaketen paketorientiert über eine Funkschnittstelle
vermittelt werden. Echtzeitdaten zeitkritscher Dienste dürfen nicht
verzögert
werden, was bei einer Paketierung und Zwischenspeicherung nicht
zu vermeiden wäre.
Für zeitkrische
Dienste wird daher eine Ressource, beispielsweise ein Übertragungskanal,
exklusiv zugeordnet. Für
zeitkritische und nicht-zeitkritische Dienste werden bisher getrennte
Kanäle
benutzt.
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Aus
der WO 98/57509 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem von einer Basisstation
eines Funknetzwerkes in einem Verkehrskanal einer in einem DTX-Modus
(Discontinuous Transmission) befindlichen verbindungsorientierten
Verbindung Datenpakete einer paketdatenorientierten Verbindung übertragen
werden.
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Aus
der WO97/48198 ist bekannt, daß in
einen Datenstrom bestehend aus Datenpaketen eines HDLC-Protokolls
(high level data link control) während Übertragungspausen
Datenpakete eines sogenannten Overlay-Protokolls übertragen
werden.
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Aus
der
EP 0 507 684 B1 ist
ein Übertragungssystem
bekannt, bei dem auf einem Übertragungsträger Sprache
in Form von Impulsen gemäß einem
Codierungsgesetz übertragen
wird, und bei dem Gesprächspausen
identifizierende Codes erfaßt und
durch Dienstnachrichten ersetzt werden.
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Der
Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren und
eine verbesserte netzseitige Einrichtung anzugeben, die die Paketdatenübertragung
und die Übertragung
von Echtzeitdaten kombiniert. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die netzseitige Einrichtung
nach Anspruch 10 gelöst.
Vorteilhafte Wei terbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Zur Übertragung
von Daten in einem Funk-Kommunikationssystem wird für eine unverzögerte Übertragung
von Echtzeitdaten hoher Priorität ein Übertragungskanal
zwischen einer netzseitigen Einrichtung und einer Teilnehmerstation
exklusiv zugeordnet. Sendeseitig werden Pausen der Übertragung
der Echtzeitdaten detektiert. Während
der detektierten Pausen wird die Exklusivität der Zuordnung temporär aufgehoben
und im Übertragungskanal
erfolgt eine Übertragung
von Daten niedriger Priorität zu
weiteren Teilnehmerstationen.
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Die Übertragung
der Daten niedriger Priorität wird
am Ende einer detektierten Pause abgebrochen, um die Übertragung
der Echzeitdaten hoher Priorität unverzögert fortzusetzen.
Eine Signalisierung der Fortsetzung der Übertragung der Echtzeitdaten,
welche die Übertragung
verzögern
würde,
entfällt.
Da das Auftreten der Echtzeitdaten nicht vorhersagbar ist, können die
Daten niedriger Priorität
nur in den detektierten Pausen verzögert übertragen werden. Für Dienste,
die lediglich eine unvorhersagbare und teilweise stark verzögerte Übertragung
benötigen,
beispielsweise elektronische Nachrichten, Email oder auch Internetanwendungen,
wird der genannte Dienst vom Betreiber durch die bessere Ressourcenausnutzung
günstiger
angeboten.
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In
herkömmlichen
Systemen, beispielsweise dem GSM, blockiert ein exklusiv zugeordneter Übertragungskanal
für Echtzeitdaten
eine oder mehrere Ressourcen des Systems. Die Pausen in der Übertragung,
die beispielsweise bei stark schwankenden Datenraten der Videoübertragung
oder bei Sprachübertragung
mit Ausnutzung von VAD (Voice Activity Detection) entstehen, bleiben
ungenutzt.
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Für nicht-zeitkritische
Daten werden auch gemeinsam genutzte Übertragungskanäle DSCH (Dedicated
Shared Channel) von mehreren Teilnehmerstation genutzt, die sich
diese Ressource für
eine Paketdatenübertragung
teilen. Dieses Verfahren ermöglicht
eine effektivere Ressourcenausnutzung gegenüber einzeln, exklusiv zugeordneten Übertragungskanälen, da
den zu übertragenden
Paketdaten der Teilnehmerstation nur dann ein Übertragungskanal zugeordnet
wird, wenn auch wirklich Daten übertragen
werden. Für
nicht-zeitkritische Daten werden also gemeinsam genutzte Übertragungskanäle (DSCH)
und die Übertragungspausen
des erfindungsgemäßen Übertragungskanals
alternativ oder parallel genutzt.
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Die
Zuordnung des gemeinsam genutzten Übertragungskanals, beispielsweise
mittels eines separaten Signalisierungskanals, für ein oder mehrere zusammenhängende Datenpakete
dauert eine Zeit, die jedoch für
eine unverzögerte Übertragung
von Echtzeitdaten nicht hingenommen werden kann. Ein Sprachsignal
würde beispielsweise
unzulässig
stark verzögert,
oder die ersten Bits und Bytes der Sprachdaten könnten nicht übertragen
werden. Somit ist die alleinige Verwendung von gemeinsam genutzten Übertragungskanälen nicht
ausreichend.
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Dennoch
ermöglichen
gemeinsam genutzte Übertragungskanäle eine
verzögerte Übertragung von
Daten einiger Dienste, wie die beispielsweise erwähnten elektronische
Nachrichten, Email oder auch Internetanwendungen mit einer effektiven
Ausnutzung der Ressourcen.
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Mit
einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Erfindung
werden nun diese Möglichkeiten
miteinander kombiniert. In einem Szenario mit mehreren exklusiv
zugeordneten Übertragungskanälen und
mehreren gemeinsam genutzten Übertragungskanälen erfolgt
die Übertragung
der Paketdaten sowohl in den gemeinsam genutzten Übertragungskanälen als
auch in den detektierten Pausen der Übertragung der Echtzeitdaten.
Aufgrund dieser effektiveren Ressourcenausnutzung durch einen Zugriff
auf einen größeren Ressourcen-Pool
wird die Anzahl der gemeinsam genutzten Übertragungskanäle verringert
bzw. die statistisch mittlere Paketdatenübertragungsrate erhöht.
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Insbesondere
in dem W-CDMA (Wideband-CDMA) System ist die Erfindung vorteilhaft
anwendbar. Mit steigender Anzahl der Übertragungskanäle nimmt
die gegenseitige Störung
der Übertragungen
von Daten an Teilnehmerstationen mit einem separaten Spreizkode
zu. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
läßt sich
die Anzahl der benötigten Übertragungskanäle verringern
und damit die Störung
reduzieren, wodurch die Qualität
der Übertragung
erheblich verbessert wird.
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Besonders
vorteilhaft anwendbar ist die Erfindung unter Verwendung des TD-CDMA
(Time Division – Code
Division Multiple Access) Systems. Aufgrund der limitierten Anzahl
sowohl der Frequenzen und Spreizkodes als auch der Zeitschlitze
sind die Ressourcen (Übertragungskanäle) begrenzt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird zumindest die Anzahl der gemeinsam genutzten Übertragungskanäle deutlich
reduziert und so die Anzahl der exklusiv zugeordneten Übertragungskanäle zur unverzögerten Übertragung
von Echtzeitdaten bzw. die statistisch mittlere Paketdatenübertragungsrate
erhöht.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Prioritäten anhand
von Dienst-Güte-Parametern festgelegt.
Die Dienst-Güte-Parameter
legen beispielsweise die geforderte maximale Bitrate, eine garantierte
Bitrate, eine mittlere Bitrate, eine Übertragungsverzögerung oder
eine Zugriffsverzögerung fest.
Die höchste
Priorität
erhalten die Echtzeitdaten, da sie unverzögert, d.h. mit entsprechend
niedriger Übertragungs-
und Zugriffsverzögerung
bei gleichzeitig hoher maximaler und garantierter Bitrate übertragen
werden müssen.
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Die
Paketdaten sind dagegen üblicherweise niedriger
Priorität
und erlauben auch eine unterschiedliche Priorisierung je nach geforderter
garantierter Bitrate, etc.. Die Dienst-Güte-Parameter und damit die
Prioritäten
werden zur Steuerung von Reihenfolgen der Übertragung der Paketdaten unterschiedlicher
Verbindungen genutzt. Aus den Dienst-Güte-Parametern werden besonders
vorteilhaft zusätzlich
Informationen zur Steuerung der Detektion und zur Zuordnung des Übertragungskanals zu
den Daten niedriger Priorität
für weitere
Teilnehmerstationen gewonnen. Alternativ werden durch ständige Detektion
in der Basisstation die Pausen in der Übertragung der Echtzeitdaten
ermittelt und daraufhin den Daten niedriger Priorität der Übertragungskanal
für eine Übertragung
zu weiteren Teilnehmerstationen zugeordnet.
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Werden
die Daten zu den einzelnen Teilnehmerstationen unterschiedlich chiffriert,
ist das erfindungsgemäße Verfahren
besonders einfach zu implementieren. Von der jeweiligen empfangenden
Teilnehmerstation werden die Echtzeitdaten hoher Priorität und die
Daten niedriger Priorität
anhand der Chiffrierung als an die Teilnehmerstation adressiert
erkannt. So werden die Echtzeitdaten und die Daten niedriger Priorität mit der
Chiffrierung implizit adressiert, so daß eine aufwendige Signalisierung
entfällt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden von der jeweiligen
empfangenden Teilnehmerstation die Echtzeitdaten hoher Priorität und die
Daten niedriger Priorität
durch Auswertung einer ersten übertragenen
Bitfolge als an die Teilnehmerstation adressiert erkannt. Durch
ein Bit werden beispielsweise die Echtzeitdaten bezeichnet, während die
Daten niedriger Priorität,
die auch zu mehreren Teilnehmerstationen übertragen werden können, beispielsweise
durch eine längere
Bitfolge adressiert werden.
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Die
Erfindung wird mit einem Verfahren (ARQ) zum wiederholten Senden
fehlerhaft empfangener Daten kombiniert, um die Qualität der Übertragung
sicherzustellen. Die Daten werden hierzu mit einem Adreßkopf und
einer Numerierung versehen, so daß empfangsseitig die Numerierung
bei Übertragungsfehlern
ausgewertet werden kann. Gestört empfangene
Daten werden erkannt, der Sendeseite mit der Numerierung signalisiert
und von dieser wiederholt übertragen
werden. Insbesondere für
Daten niedriger Priorität,
die ein wiederholtes Senden mit großer Verzögerung gestatten, wie beispielsweise Paketdaten,
wird so ein aufgrund des Endes der detektierten Pause nur unvollständig übertragenes
Datenpaket, beispielsweise innerhalb der nächsten detektierten Pause,
erneut übertragen.
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Sind
die Daten niedriger Priorität
als Paketdaten ausgestaltet, so werden die Datenpakete besonders
vorteilhaft in einer Warteschlange zwischengespeichert. Ein intelligentes
Auslesen aus einer oder mehreren Warteschlangen optimiert, beispielsweise
mit einer differenzierten Priorisierung der Daten in den einzelnen
Warteschlangen, die Übertragung
der Paketdaten.
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Stehen
für die Übertragung
der Daten niedriger Priorität
zu einer Teilnehmerstation mehrere Übertragungskanäle zur Verfügung, werden
die Daten auf diese Übertragungskanäle aufgeteilt,
wodurch die mittlere Übertragungsrate
deutlich erhöht wird.
Hierzu werden vorteilhaft die Daten niedriger Priorität sendeseitig
für eine
getrennte Übertragung in
mehreren Übertragungskanälen vorbereitet.
Zur Vorbereitung der Daten stehen beispielsweise mehrere Warteschlangen
und ein Multiplexer zur Verfügung.
Die Daten werden, beispielsweise mittels des Multiplexers für die getrennte Übertragung
aufgeteilt und während
der detektierten Pausen zu einer weiteren Teilnehmer station getrennt übertragen.
Die Pausen können
dabei gleichzeitig oder zeitlich unabhängig auftreten.
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Mittels
einer entsprechenden Signalisierung wird die Basisstation von der
Teilnehmerstation über mögliche Übertragungsmodi
informiert. Beispielsweise werden an eine Teilnehmerstation nur
dann gleichzeitig, innerhalb eines Zeitschlizes Daten in mehreren
Kanälen übertragen,
wenn die Teilnehmerstation diese Kanäle (wie z.B. bei unterschiedlichen
Spreizkodes) auch gleichzeitig auswerten kann. Werden die Daten
aus mehreren Warteschlangen ausgelesen, so ist eine gleichzeitige Übertragung
in mehreren Übertragungskanälen möglich. Empfangsseitig
werden die Daten wieder zusammengesetzt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend
auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen
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1 ein
Blockschaltbild eines Funk-Kommunikationssystems, insbesondere eines
Mobilfunksystems,
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2 eine
schematische Darstellung eines Übertragungskanals,
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3 eine Übertragung
von Daten niedriger Priorität
in den Pausen der Übertragung
von Echtzeitdaten hoher Priorität,
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4 eine
Adressierung und Numerierung der Daten mittels Bitfolgen,
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5 eine Übertragung
von Daten niedriger Priorität
mit Bitfolgen zur Adressierung und Numerierung,
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6 unterschiedliche
Chiffrierungen von Echzeitdaten hoher Priorität und Daten niedriger Priorität,
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7 Chiffrierung
der Echtzeitdaten und Adressierung und Numerierung der Daten niedriger Priorität,
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8 eine
schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
und
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9 eine
schematische Darstellung einer netzseitigen Einrichtung.
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Das
in 1 dargestellte und beispielhaft als ein Mobilfunksystem
ausgestaltete Funk-Kommunikationssystem besteht aus einer Vielzahl
von Mobilvermittlungsstellen SGSN, die untereinander vernetzt sind
bzw. den Zugang zu einem Festnetz PDN herstellen. Weiterhin sind
diese Mobilvermittlungsstellen SGSN mit jeweils zumindest einer
Einrichtung zur Zuteilung funktechnischer Ressourcen RNC verbunden.
Jede dieser Einrichtungen RNC ermöglicht wiederum eine Verbindung
zu zumindest einer Basisstation BS.
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Diese
Basisstation BS ist eine Funkstation, die über eine Funkschnittstelle
Kommunikationsverbindungen zu mobilen oder stationären Teilnehmerstationen
MS, MS1, MS1', MS2
und MS3 aufbaut und signalisiert. Die Funktionalität dieser
Struktur wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren genutzt. Ein Einsatz
in beispielsweise einem drahtlosen Teilnehmeranschlußsystem
(Access-Network) ist dabei ebenso möglich.
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In
den Teilnehmerstationen MS, MS1, MS1', MS2 und MS3 ist eine Empfangseinrichtung
EE zum Empfang von Daten d1, d1' und
d2, die von der Basisstation BS gesendet werden, implementiert.
Eine ebenfalls implementierte Identifikationseinrichtung IE dient
zur Erkennung von an die Teilnehmerstation MS, MS1, MS1', MS21 und MS3 adressierten
Daten d1, d1' und
d2.
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Zwischen
der Basisstation BS und zwei Teilnehmerstation MS1 und MS1' sind Übertragungskanäle DCH,
DCH' zur unverzögerten Übertragung
von Echzeitdaten d1, d1' exklusiv
zugeordnet. Diese Übertragungskanäle DCH,
DCH' sind für die Maximalwerte
stark schwankender Datenraten ausgelegt. Besonders zeitkritische
Anwendungen mit stark schwankenden Datenraten, die unverzögert übertragen
werden müssen,
wie beispielsweise Video-Übertragungen
oder Sprachübertragungen
mit einer Unterbrechung der Übertragung
in Sprachpausen (VAD, Voice Activity Detection), benötigen für diese
Dienste einen exklusiv zugeordneten Übertragungskanal DCH, DCH', in dem die Übertragung
der Echtzeitdaten nicht durch die Übertragung Daten niedriger Priorität zu weiteren
Teilnehmerstationen MS2, MS3 verzögert werden.
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Gemeinsam
genutzte Übertragungskanäle DSCH
werden dagegen nicht exklusiv einer Übertragung zu mehreren Teilnehmerstationen
MS2 und MS3 zugeordnet. Sie werden für nicht-zeitkritische, verzögerte Übertragungen
von Datenpaketen zu unterschiedlichen Teilnehmerstationen MS2, MS3
genutzt. Hierzu wird zusätzlich
die Übertragung
zugewiesen (allokiert). Die Zuweisung erfolgt über einen separaten Signalisierungskanal
und verzögert
die Übertragung
um eine Zeitspanne, die für
eine Übertragung
von Echtzeitdaten d1, d1' nicht
hinnehmbar ist.
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Zudem
werden erfindungsgemäß in der
Pausen der Übertragung
der Echtzeitdaten d1, d1' hoher Priorität zusätzlich Daten
d2 niedriger Priorität
in zwei Übertragungskanälen DCH,
DCH' übertragen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Übertragung
der Daten d2 niedriger Priorität
in den Pausen beispielsweise zweier Echtzeit-Übertragungen. So werden die
Daten d2 niedriger Priorität über zwei Übertragungskanäle DCH und
DCH' an die Teilnehmerstation
MS übertragen.
Diese Maßnahmen
sind geeignet, die statistische mittlere Wartedauer für die jeweils
nächste Übertragung
von Daten d2 niedriger Priorität
zu der Teilnehmerstation MS zu verringern, bzw. die durchschnittliche Übertragungsbandbreite (kbit/s)
zu erhöhen.
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In 2 ist
ein Übertragungskanal
DCH für eine
unverzögerte Übertragung
von Echtzeitdaten d1 dargestellt. Ein Übertragungskanal DCH besteht
beispielsweise aus einem oder mehreren Zeitschlitzen und einem oder
mehreren Spreizkodes in einem oder in verschiedenen Frequenzbändern. Dabei
sind beispielsweise 15 Zeitschlitze in einem Rahmen angeordnet.
In 2 bis 7 sind zur vereinfachten Darstellung
lediglich die aufeinander folgenden Daten d1, d2 usw. dargestellt.
Die Zeitraster der Rahmen und Zeitschlitze sind der Übersicht
halber nicht dargestellt. Zwischen den im Übertragungskanal DCH übertragenen
Echtzeitdaten d1 sind Pausen P der Übertragung abgebildet.
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3 stellt
die erfindungsgemäße Aufhebung
der exklusiven Zuordnung des Übertragungskanals
DCH dar. Während
der detektierten Pausen P werden Daten d2 niedriger Priorität im Übertragungskanal
DCH zu weiteren Teilnehmerstation MS übertragen.
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In 4 sind
Daten d1 und d2 mit Bitfolgen AK, NK zu Adressierung und Numerierung
der Daten d1, d2 dargestellt. Die Bitfolge NK zur Numerierung ermöglicht das
bereits erwähnte
wiederholte Senden fehlerhaft empfangener Daten. Die Teilnehmerstation MS
detektiert die empfangenen Daten als fehlerhaft und erkennt an der
Numerierung des Datenpakets, oder falls auch die Nummer nicht mehr
zu detektieren ist an dem vorherigen und/oder folgenden Datenpaket,
das fehlerhafte Datenpaket innerhalb des Datenstromes. Die Teilnehmerstation
MS signalisiert der entsprechenden Basisstation BS anhand der Numerierung
welches Datenpaket erneut zu übertragen
ist.
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Die
Bitfolgen AK, NK zur Adressierung und Numerierung der Daten d1 bzw.
d2 werden den unterschiedlichen Erfordernissen der Priorität und Verzögerung angepaßt. Um eine
unverzögerte Übertragung
der Echtzeitdaten d1 zu gewährleisten
sind die Bitfolgen AK, NK entsprechend kurz. Die Länge der Bitfolge
zur Adressierung der Daten d2 niedriger Priorität wird entsprechend der Anzahl
der Teilnehmerstationen MS variiert. Alternativ zu diesem Ausführungsbeispiel
wird auch nur die Bitfolge AK zur Adressierung oder nur die Bitfolge
NK zur Numerierung mit übertragen.
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In 5 ist
beispielshaft eine Anordnung von Echtzeitdaten d1 hoher Priorität und Daten
d2 niedriger Priorität
mit Bitfolgen NK, AK zur Adressierung und Numerierung dargestellt.
Zwischen den Daten d1, d2 und den Bitfolgen AK, NK werden beispielsweise
Sendepausen zur Separierung derselben genutzt.
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Eine
weitere Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist aus 6 ersichtlich. Die Echtzeitdaten
d1 und die Daten d2, d3, d4 niedriger Priorität werden unterschiedlich chiffriert.
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Die
zu übertragenden
teilnehmerstationsspezifischen Daten d1, d2, d3 oder d4 werden für die jeweilige
Teilnehmerstation MS1, MS2, MS3 oder MS4 unterschiedlich chiffriert.
Eine Teilnehmerstation MS1 kann nur die spezifisch für sie chiffrierten
Daten d1 dechiffrieren. Alle anderen Teilnehmerstationen MS2, MS3,
MS4 dechiffrieren diese Daten d1 als fehlerhaft und die Daten d1
werden von ihnen verworfen.
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Eine
Numerierung oder Adressierung ist, wie zuvor erwähnt wurde, bei einer Verwendung
einer unterschiedlichen Chiffrierung der Daten d1, d2 dann nötig, wenn
ein ARQ-Verfahren angewendet werden soll.
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In 7 ist
eine Kombination der Verfahren der Chiffrierung und der Verwendung
von Bitfolgen zur Adressierung dargestellt. Zur Unterscheidung der Verfahren
der Chiffrierung und Adressierung durch die Teilnehmerstation MS,
MS1, MS1' (siehe
auch 1) wird eine Kennung KN, beispielsweise ein Signalbit,
zur Signalisierung des jeweiligen Verfahrens eingeführt. In
diesem Beispiel werden die Echtzeitdaten d1 mittels der Chiffrierung
s1 von Daten d2 niedriger Priorität unterschieden, während Daten
d2 niedriger Priorität
durch die Bitfolge AK zur Adressierung unterschieden werden. Insbesondere
bei der Verwendung eines ARQ-Verfahrens, des wiederholten Sendens
fehlerhaft empfangener Daten d2, werden durch die Kennung die lediglich
chiffrierten Daten d1 als nicht für ein ARQ-Verfahren lesbar und auswertbar signalisiert.
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Zusätzlich – in der 5 und 7 jedoch nicht
gezeigt – können alle
Daten d1, d2, mit Ausnahme der Kennung KN und Adressierung AK, die
durch eine Bitfolge AK zur Adressierung von der Teilnehmerstation
MS, MS1, MS1' als
an die Teilnehmerstation MS, MS1, MS1' adressiert erkannt werden, chiffriert
werden. Dadurch wird eine Abhörsicherheit
der übermittelten
Daten d1, d2 sichergestellt.
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Eine
schematische Darstellung der Abfolge der Verfahrensschritte ist
in 8 gezeigt. Die Abfolge gliedert sich in zwei Teile,
der Signalisierung vor der Übertragung
und des Prozeßablaufes
während der Übertragung.
In der Signalisierung, wird zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung
zwischen einer Basisstation BS und einer Teilnehmerstation MS, MS1,
MS1' zuerst ein
für die Übertragung
von Daten d1, d2 erforderlicher Dienst angefordert (siehe 1).
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Ein
Dienst hoher Qualität
ist beispielsweise eine Übertragung
von Echzeitdaten d1. Für
eine Bestimmung des Dienstes werden Dienst-Güte-Parameter DGP an die Basisstation
BS übertragen.
Diese Dienst-Güte-Parameter
DGP enthalten beispielsweise eine geforderte maximale Bitrate, eine
garantierte Bitrate, eine mittlere Bitrate, eine Transfer-Verzögerung oder
eine Zugriffsverzögerung.
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Erfindungsgemäß werden
die Dienst-Güte-Parameter
DGP ausgewertet. Aus der Auswertung geht beispielsweise hervor,
daß Echtzeitdaten
d1 unverzögert übertragen
werden sollen. Das entspricht einem Dienst mit einer hohen Dienst-Güte, d.h.
mit geringer Transfer-Verzögerung
und Zugriffsverzögerung,
sowie einer entsprechenden maximalen Bitrate für die Übertragung. Ein Übertragungskanal
DCH wird in diesem Fall der Übertragung
den Echzeitdaten d1 exklusiv zugeordnet.
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Geht
aus der Auswertung hervor das lediglich ein Dienst zur Übertragung
verzögerter
Daten angefordert wird, d.h. ein Dienst mit einer niedrigen Dienst-Güte, so wird
eine logische Verbindung zur entsprechenden Teilnehmerstation MS
für die Übertragung
der verzögerten
Daten d2 niedriger Priorität aufgebaut.
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Die
Auswertung der Dienst-Güte-Parameter DGP
läßt zusätzlich Rückschlüsse auf
Pausen P der Übertragung
der Echtzeitdaten d1 zu. Beispielsweise kann aus einem Verhältnis von
maximaler Bitrate zur mittleren Bitrate, das größer eins ist, geschlossen werden,
daß Pausen
P in der Übertragung
der Echtzeitdaten d1 wahrscheinlich sind. Ist die geforderte maximale Übertragungsrate
beispielsweise 128 kbit/s und die mittlere Bitrate beispielsweise
lediglich 32 kbit/s, so ist das Verhältnis etwa 4:1 und damit deutlich
größer als
ein Schwellwert, der beispielsweise 1,5:1 ist. Hieraus folgt, daß Pausen
P in der Übertragung
wahrscheinlich sind und die Möglichkeit
besteht Daten d2 niedriger Priorität in dem Übertragungskanal DCH zusätzlich während der
Pausen P zu übertragen.
Aus dem Verhältnis
zum Schwellwert wird zudem die Anzahl der möglichen logischen Verbindungen
zur Übertragung
verzögerter
Daten d2 bestimmt. Aus dem obigen Beispiel wird beispielsweise abgeleitet,
daß mit
dem Wert von 0,5 oberhalb des Schwellwertes jeweils eine weitere
logische Verbindung aufgebaut wird, so daß im obigen Beispiel 5 logische
Verbindungen zusätzlich
aufgebaut werden können.
Der Wert 0,5 wird alternativ anhand der Dienst-Güte-Parameter DGP der logischen
Verbindung bestimmt.
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Aus
der Auswertung der Dienst-Güte-Parameter
DGP wird weiterhin bestimmt, ob eine Übertragung der Daten d2 niedriger
Priorität
innerhalb der Länge
der zur Verfügung
stehenden Pausen P möglich
ist und dementsprechend wird die Detektion der Pausen P mit einer
Steuereinrichtung ST gesteuert.
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Ist
dagegen die Differenz zwischen maximaler und mittlerer Übertragungsrate
der Echtzeitdaten d1 relativ gering und das Verhältnis liegt unterhalb des Schwellwertes,
ist eine hohe Anzahl der Pausen P eher unwahrscheinlich. Eine Detektion
der Pausen P wird unterdrückt
und es werden keine logischen Verbindungen zu weiteren Teilnehmerstationen
MS für
diesen Übertragungskanal
DCH aufgebaut. Mit der Unterdrückung
der Detektion werden so rechentechnische Ressourcen in der sendeseitigen
Netzeinrichtung BS eingespart.
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Die
logische Verbindung für
den Übertragungskanal
DCH ermöglicht
eine Übertragung
von Daten d2 niedriger Priorität,
also einer niedrigen Dienst-Güte.
Es kann weder eine kurze Transfer- bzw. Zugriffsverzögerung noch
eine garantierte Bitrate dem Dienst zur Verfügung gestellt werden. Solche Dienste
niedriger Güte
werden für
entsprechend niedrige Gebühren
bereitgestellt und erlauben nicht-zeitkritische Übertragungen, beispielsweise
die Übertragung
einer Email.
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Mit
der Bestimmung der Übertragungspausen
P aus den Dienst-Güte-Parametern
DGP wird die Detektion der Pausen P mittels einer Steuerung ST angesteuert.
Hierzu entscheidet die Steuerung ST aus der Auswertung der Dienst-Güte-Parameter,
ob die Anzahl und Länge
der Pausen P für
eine nicht-zeitkritische Übertragung
geeignet ist und steuert ggf. die Detektion der Pausen P für eine oder
eine Gruppe von Verbindungen zu Teilnehmerstationen MS. Ändern sich
die Dienst-Güte-Parameter
DGP kann die Steuereinrichtung ST eine Detektion der Pausen P wiederum
abbrechen.
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Im
zweiten Abschnitt der Ablaufes, dem Prozeßablauf werden die zu übertragenden
Echtzeitdaten d1 für
die Teilnehmerstation MS1 spezifisch chiffriert und unverzögert übertragen.
Aufgrund der erfolgten Signalisierung werden die Pausen P der Übertragung
detektiert. Ist eine Pause P detektiert, wird während der Pause P die Exklusivität der Zuordnung
temporär
aufgehoben. Da der Übertragungskanal
DCH noch weiteren Teilnehmerstationen MS zugeordnet ist, ist die Übertragung
von Daten d2 niedriger Priorität
zu einer der weiteren Teilnehmerstationen MS möglich. Die Daten d2 niedriger
Priorität
werden spezifisch für
die weitere Teilnehmerstation MS chiffriert und während der
Aufhebung der exklusiven Zuordnung über den Übertragungskanal DCH übertragen.
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Wird
das Ende der Pause P detektiert, so wird die Übertragung der Daten d2 niedriger
Priorität abgebrochen
und die Exklusivität
der Zuordnung ermöglicht
wiederum die unverzögerte Übertragung der
Echtzeitdaten d1. Um eine Verzögerung
der Echtzeitdaten d1 zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Exklusivität der Zuordnung
ohne eine Signalisierung aufzuheben bzw. am Ende der detektierten
Pause P wieder einzuführen.
Aufgrund der Bedingung der unverzögerten Übertragung der Echtzeitdaten
d1 verdrängen
die Echtzeitdaten d1 hoher Priorität (ohne Signalisierung) die
Daten d2 niedriger Priorität
in der Übertragung.
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In 9 ist
eine erfindungsgemäße sendeseitige
Netzeinrichtung schematisch dargestellt. Im dargestellten Beispiel
ist die sendeseitige Netzeinrichtung in einer Basisstation BS implementiert.
Alternativ ist eine Implementierung in der Mobilvermittlungsstelle
SGSN oder der Einrichtung zur Zuteilung funktechnischer Ressourcen
RNC der 1 möglich.
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Daten
d1, d1', d2(Msa),
d2(MSb), die von einer Sendeeinrichtung SE zu Teilnehmerstationen MS1,
MS1', MS und MS2
(1) übertragen
werden sollen, gelangen vom Netz PDN zur Basisstation BS beispielsweise
mittels einer ATM-Verbindung. Mittels einer Zuordnungseinrichtung
ZE werden Übertragungskanäle DCH,
DCH' und DSCH zwischen
der Basisstation BS und den Teilnehmerstationen MS1, MS1', MS und MS2 (1)
zugeordnet. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren detektierten
Detekoren D Pausen P in der Übertragung
der Echtzeitdaten d1 und d1'.
Eine Steuerungseinrichtung ST wertet das Detektionsergebnis der
Detektoren D aus und steuert zur temporären Aufhebung der exklusiven
Zuordnungen der Übertragungskanäle DCH und
DCH' einen Multiplexer
MUX an, der die Daten d1, d1',
d2(Msa) und d2(MSb) als Daten ddsch, ddch und ddch' für die Übertragungskanäle DSCH,
DCH und DCH' zur
Sendeeinrichtung SE durchschaltet.
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Die
Daten d2(Msa) und d2(MSb) niedriger Priorität werden in einer oder mehreren
Warteschlangen WS zwischengespeichert. Neben den in der 9 dargestellten
zwei Detektoren D und zwei Warteschlangen WS sind weitere Detektoren
D und Warteschlangen WS, beispielsweise entsprechend der Anzahl
der maximalen Übertragungskanäle DCH, DCH', DSCH vorteilhaft.
Je nach der Anzahl der Detektoren D und Warteschlangen WS ist die
Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrens
für unterschiedlichste
Verkehrslasten vorteilhaft anwendbar.