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Die
Erfindung betrifft Funkzugangsträger,
die sowohl mit dem GSM/EDGE RAN (GERAN) als auch mit dem UMTS RAN
(UTRAN) abgestimmt sind.
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Im
weiteren Sinne sind Telekommunikationsdienste in zwei Kategorien
eingeteilt, welche die Trägerdienste
und die Teledienste sind. Trägerdienste
erlauben einem Benutzer den Zugang auf verschiedene Formen der Kommunikation
wie etwa der mit dem öffentlich
vermittelten Telefonnetzwerk (PSTN) zusammenarbeitende asynchrone
schaltungsvermittelte Datendienst oder der mit dem paketvermittelten öffentlichen
Datennetzwerk (PSPDN) zusammenarbeitende paketvermittelte synchrone
Datendienst. Die Teledienste erlauben auf der anderen Seite einem
Benutzer den Zugang auf verschiedene Formen von Anwendungen wie
etwa Sprachübertragung,
Kurznachrichtendienste und Faksimileübertragungen. Derartige Trägerdienste
werden derzeit in dem universalen Mobiltelekommunikationssystem
(UMTS) verwendet. Dieses UMTS-Netzwerk setzt sich aus vier Unternetzwerken
zusammen, dem Zugangsnetzwerk, dem Kernnetzwerk, dem Dienstmobilitätssteuernetzwerk
und dem Telekommunikationsmanagementnetzwerk. Von diesen ist das
Zugangsnetzwerk für grundlegende Übertragungs-
und Vermittlungsfunktionen verantwortlich, die erforderlich sind,
um einer Mobilstation (MS) den Zugang auf eine fixierte Netzwerkressource über die
Funkschnittstelle (Um-Schnittstelle) zu ermöglichen.
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Trägerdienste
(Träger),
die einem Benutzer den Zugang auf verschiedene Formen der Kommunikation über das
UMTS-Funkzugangsnetzwerk
(RAN) erlauben, sind bereits gut definiert.
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Eine
Alternative zum UTRAN ist das GERAN. Mit der Entwicklung von GERAN
werden neue Funkzugangsträger
definiert. Da das GERAN mit einem zu UMTS gemeinsamen Kernnetzwerk
in Verbindung tritt, ist es erforderlich, dass die durch GERAN angebotenen
Träger
mit denen von UTRAN abgestimmt sind. Die nachstehend aufgeführten Verkehrsklassen
müssen
dann unterstützt
werden, um die Dienstanforderungen zu erfüllen. Diese Verkehrsklassen
sind die Verkehrsarten, die über
das RAN zwischen dem Zugangsnetzwerk und dem Kernnetzwerk des Mobiltelefonsystems
auftreten.
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Dialogorientierter
Verkehr
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Echtzeitdialogschemata
sind gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die Übertragungszeit
aufgrund der dialogorientierten Natur des Schemas niedrig sein muss,
und dass gleichzeitig die Zeitrelation (Variation) zwischen Informationseinheiten
des Stroms auf dieselbe Weise wie für Echtzeitströme bewahrt
werden muss. Daher ist die Grenze für eine akzeptable Übertragungsverzögerung sehr
strikt, da ein Fehler bei der Bereitstellung einer ausreichend geringen Übertragungsverzögerung zu
einem inakzeptablen Qualitätsverlust
führt.
Die Anforderung an die Übertragungsverzögerung ist
daher sowohl bedeutend niedriger als auch strenger als die nachstehend
definierte Umlaufverzögerung
im Falle des interaktiven Verkehrs.
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Fließender Verkehr
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Dieses
Einwegschema ist gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die Zeitrelation
(Variation) zwischen Informationseinheiten (d.h. Abtastungen, Pakete)
innerhalb eines Flusses bewahrt werden muss, obwohl es keine Anforderungen
an eine niedrige Übertragungsverzögerung gibt.
Die Verzögerungsvariation
des Flusses von Endpunkt zu Endpunkt muss beschränkt sein, um die Zeitrelation
(Variation) zwischen Informationseinheiten im Strom zu bewahren.
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Interaktiver
Verkehr
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Dieses
Schema trifft zu, wenn der Endbenutzer verbunden ist, und Daten
von einer entfernten Ausrüstung
anfordert. Interaktiver Verkehr ist gekennzeichnet durch das Anfrage-Antwort-Muster
des Endbenutzers. Am Ziel der Nachricht befindet sich eine Einheit,
welche die Nachricht (Antwort) innerhalb einer bestimmten Zeit erwartet.
Daher ist die Umlaufverzögerungszeit
eines der Schlüsselattribute.
Eine weitere Charakteristik ist die Tatsache, dass der Inhalt der
Pakete transparent übertragen
werden muss (mit einer geringen Bitfehlerrate).
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Hintergrundverkehr
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Wenn
der Endbenutzer Datendateien im Hintergrund sendet und empfängt, trifft
dieses Schema zu. Beispiele sind die Auslieferung von Emails, SMS,
das Herunterladen von Datenbänken
und der Empfang von Messaufzeichnungen im Hintergrund. Hintergrundverkehr
ist gekennzeichnet durch die Tatsache, dass das Ziel die Daten nicht
innerhalb einer bestimmten Zeit erwartet. Dieses Schema ist somit
mehr oder weniger unempfindlich gegenüber der Auslieferungszeit.
Eine weitere Charakteristik ist, dass der Inhalt des Paketes transparent übertragen
werden muss (mit geringer Bitfehlerrate).
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Der
Hauptunterscheidungsfaktor zwischen diesen verschiedenen Verkehrsklassen
ist, wie verzögerungsempfindlich
der Verkehr ist. Verkehr der dialogorientierten Klasse (auch: Gesprächsklasse)
ist für
Verkehr gedacht, der verzögerungsempfindlich
ist, während
Verkehr der Hintergrundklasse die am verzögerungsunempfindlichste Verkehrsklasse
ist. Die dialogorientierte und die fließende Klasse sind hauptsächlich dazu
gedacht, zum Tragen von Echtzeitverkehrsflüssen verwendet zu werden. Verkehr
der interaktiven Klasse und der Hintergrundverkehr sind hauptsächlich für eine Verwendung
durch traditionelle Internetanwendungen wie etwa das WWW, Email,
Telnet, FTP und Nachrichten gedacht. Aufgrund der im Vergleich zu
der dialogorientierten und der fließenden Klasse lockereren Verzögerungsanforderungen
bieten beide bessere Fehlerraten mittels einer Kanalkodierung und
von Neuübertragungen.
Diese Verkehrsklassen sind in der Spezifikation UMTS 23.107 näher erläutert.
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In
Anbetracht der gemeinsamen Verwendung des UMTS-Kernnetzwerks bei den zur Erzeugung
von GERAN verwendeten Kommunikationsprotokollen, sollten Funkzugangsträger ebenfalls
wie bei UMTS aufgebaut sein, wo Kombinationen aus verschiedenen
Protokollbetriebsarten in einem einzelnen Stapel einen größeren Satz
an Trägern
bereitstellen.
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Kommunikationsprotokolle
sind die Regelsätze,
welche von Benutzern angewendet werden, wenn Dienste aufgebaut werden,
und Daten übertragen
werden. Protokolle erlauben das Aufbauen und das Management von
Verbindungen, und werden außerdem
zum Ermöglichen
einer zuverlässigen
Kommunikation benötigt.
Die durch die Kommunikationsprotokolle bereitgestellten Funktionen
sind gut beschrieben, aber nicht ihre Implementierung. Ein Modell,
das die durch die Kommunikationsprotokolle bereitgestellten Funktionen
beschreibt, enthält
mehrere Schichten. Diese werden Protokollstapel genannt.
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1 zeigt
einen zur Verwendung mit dem GERAN geeigneten Protokollstapel 10 der
Benutzerebene, bei dem jede Schicht verschiedene Betriebsarten beinhaltet.
Der Stapel beinhaltet eine physikalische Schicht 11, die
analog zu der physikalischen Schicht eines Protokollstapels des
UMTS-Zugangsnetzwerks ist, eine Medienzugangssteuerschicht 12 (MAC),
die der Datenverknüpfungsschicht
eines Standard-UMTS-Stapels entspricht, eine Funkverbindungssteuerschicht 13 (RLC)
entsprechend der Netzwerkschicht des UMTS-Stapels, sowie eine Paketdatenkonvergenzprotokollschicht 14 (PDCP)
entsprechend der Anwendungsschicht des UMTS-Stapelmodells.
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Falls
die MS nicht vollständig
Internetprotokoll-basiert (IP) ist, oder die Verwendung des GSM-Schaltungsvermittlungsmodus
erwünscht
ist, muss ein Element sich um die Übersetzung von Daten im schaltungsvermittelten
Modus in/aus Paketen des IP/UDP (User Datagram Protocol)/RTP (Real
Time Protocol) sowie um die Übersetzung
einer 04.08-Signalisierung in/aus einer IP-basierten Signalisierung
(beispielsweise H.323) kümmern.
Eine derartige Funktion ist sehr wahrscheinlich nur für die dialogorientierte
und die fließende
Verkehrsklasse erforderlich. Es sei ein Beispiel angenommen, bei
dem ein Datenstrahl zwischen den Endpunkten einer Verbindung in
Datenpaketen übertragen
wird. Die durch eine Anwendung erzeugten Datenblöcke können in Datenpakete von bestimmten Übertragungsprotokollen
eingekapselt werden. Das Echtzeitprotokoll (Real Time Protocol – RTP) ist
ein Beispiel für
ein Paketdatenprotokoll, das für
Anwendungen verwendet werden kann, die keine Verzögerungen
tolerieren. Die Datenblöcke
werden in RTP-Protokollpakete eingekapselt, indem die Datenblöcke selbst
in die Nutzlast der Pakete angeordnet werden, und indem geeignete
Köpfe den Datenblöcken hinzugefügt werden.
Einige Protokolle können
auch Informationen am Ende des Protokollpaketes benötigen.
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Die
RTP-Datenpakete können
unter Verwendung des User Datagram Protocol (UDP) übertragen
werden, welches auf dem Internetprotokoll (IP) laufen kann. UDP
und IP fügen
den Datenpaketen ihre eigenen Köpfe
hinzu. Das zum Verknüpfungsschichtprotokoll
ausgelieferte Datenpaket besteht daher typischerweise aus der ursprünglichen
Nutzlast und vielen Köpfen.
Das Verknüpfungsschichtprotokoll
kann eine Kopfentfernung durchführen,
da beispielsweise die Protokollköpfe
typischerweise verschiedene Felder enthalten, deren Inhalt sich
von Paket zu Paket nicht ändert.
Das Ergebnis der Kopfentfernung wird Kopfentfernungsrest genannt,
und es handelt sich dabei um die Informationen, die für ein bestimmtes
Paket oder eine Gruppe von Paketen übertragen werden muss, um dem
empfangenden Ende zu gestatten, die Paketköpfe erneut aufzubauen. Die
Kopfentfernung kann auf jedem Datenpaket in ähnlicher Weise durchgeführt werden,
oder es kann beispielsweise bei dem ersten Datenpaket durchgeführt werden,
und dann wird der Inhalt der Köpfe
der nächsten
Datenpakete unter Verwendung der Informationen von den Köpfen des
ersten Datenpakets bestimmt.
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Für die Protokollkombination
RTP/UDP/IP enthält
das Kopfentfernungsergebnis typischerweise zumindest die Sequenznummer
(SN) des RTP-Pakets, den Zeitstempel (TS) des RTP-Paketes und das
Kennzeichenbit (M) des RTP-Pakets.
Es ist möglich,
dass nur eine bestimmte Verschiebung von diesen zur Auffrischung übertragen
werden muss. Die UDP- und IP-Köpfe
betreffenden Informationen können
geradeheraus bestimmt werden, nachdem die ersten UDP/IP-Pakete der
Verbindung an das empfangende Ende übertragen wurden. Sobald der
Kopfentfernungsrest und die Nutzlast der Datenpakete über das
Funkzugangsnetzwerk übertragen
sind, kann ein Netzwerkelement auf der anderen Seite des Funkzugangsnetzwerkes
die RTP/UDP/IP-Pakete unter Verwendung des Kopfentfernungsrestes
und der übertragenen
Nutzlasten rekonstruieren. Typischerweise werden die Protokollpakete
ohne die Köpfe über die
Funkschnittstelle übertragen, und
das die Köpfe
und das Protokollpaket rekonstruierende Netzwerkelement kann beispielsweise
entweder eine Mobilstation oder eine Basisstationssteuervorrichtung
(BSC) in Abhängigkeit
von der Übertragungsrichtung
sein. Besonders bei einer empfangenden Mobilstation, die typischerweise
nicht die Datenpakete an andere Netzwerkelemente weiterleitet, muss
die Rekonstruktion der Köpfe
nicht bedeuten, dass eine dem Kopf entsprechende Datenstruktur explizit
konstruiert wird. Es kann ausreichen, dass der Kopfentfernungsrest
und die Nutzlast des Datenpaketes über die IP/UDP-Protokollschicht
an die RTP-Schicht weitergeleitet werden. In den IP/UDP-Schichten
können
beispielsweise nur einige auf die IP/UDP-Protokollpaketsequenznummer
bezogene Zähler
erhöht
werden.
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Es
wäre außerdem für einige
Funkzugangsträger
vorteilhaft, wenn ihre gleichzeitige Verwendung mit einer einzelnen
Benutzerausrüstung
erlaubt wäre.
Dies kann für
die Bereitstellung einer Unterstützung
von mehreren Dienstgüteprofilen
(QoS) verwendet werden. Dies hilft bei der Aufrechterhaltung der
Kommunikationsqualität
unter verschiedenen Verkehrsbedingungen.
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Eine
Anzahl von Multiplexszenarios muss bei der Bereitstellung von Funkzugangsträgern für das GERAN
ebenfalls beachtet werden. Diese sind nachstehend erläutert.
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Betriebsszenario 1 (OS1)
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Permanente
Zuweisung eines Kanals an einen Sprachanruf (dialogorientiert) ohne
Multiplexbefähigung.
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Betriebsszenario 2 (OS2)
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Permanente
Zuweisung eines Kanals an einen Sprachanruf (der dialogorientierten
Verkehrsklasse), und das Multiplexen von Daten nach bestem Bemühen von
demselben Benutzer (Hintergrundverkehrsklasse).
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Betriebsszenario 3 (OS3)
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Permanente
Zuweisung eines Kanals an einen Sprachanruf (dialogorientierte Verkehrsklasse)
und Multiplexen von Daten nach bestem Bemühen von verschiedenen Benutzern
(Hintergrundverkehrsklasse).
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Betriebsszenario 4 (OS4)
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Zuweisung
eines Kanals an mehr als einen Sprachbenutzer (und/oder Datenbenutzer)
auf dynamische Weise.
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Verschiedene
Versuche wurden bereits unternommen, Funkzugangsträger bereitzustellen,
die sowohl mit GERAN als auch mit UTRAN abgestimmt sind. Diese Systeme
litten jedoch an einer Anzahl von Nachteilen.
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Eine
der vorgeschlagenen Lösungen
stellt ein System bereit, das schaltungsvermittelte Verkehrskanäle nicht
wiederverwendet. Das unterscheidende Merkmal eines schaltungsvermittelten
Systems ist die exklusive Verwendung eines Kanals mit voreingestellten
Bandbreiten, welcher der Verwendung von zwei Benutzern für die Dauer
eines Anrufs zugewiesen ist. Bei dem Funkzugangsnetzwerk des globalen
Systems für
Mobilkommunikation (GSM) ist beispielsweise der bidirektionale schaltungsvermittelte
Kanal für
jeden Anruf reserviert. Die Übertragungskapazität des bidirektionalen
Kanals ist in beide Richtungen dieselbe, das heißt aufwärts und abwärts. Da während eines Sprachanrufs die
Kanäle
lediglich für
etwa 40 bis 50% der Zeit aktiv sind, ist dies eine ineffiziente
Verwendung des Kanals.
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Zudem
wurde keine diagonale Verschachtelung bei der Informationsübertragung
bereitgestellt. Dies reduziert die Effektivität von Fehlerkorrekturcodes
und macht einen Datenverlust wahrscheinlicher.
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Ferner
bieten die vorgeschlagenen Lösungen
keinen paketvermittelten Kanal mit Halbrate. Paketvermittlung basiert
auf der Idee der Nachrichtenvermittlung. Eine Nachricht oder eine
Gruppe von Daten wird mit einem Kopf und einem Nachrichtenendabschnitt
ausgebildet. Die Nachricht wird in einem Zwischenspeicher in jedem
Vermittlungsknoten gespeichert, wo der Kopf dekodiert und der nächste Knoten
auf der Route bestimmte wird. Ein paketvermittelter Kanal in Halbrate
erlaubt jedem Kanal eine Unterteilung in zwei Unterkanäle, wodurch
ein erhöhtes
Verkehrspotential bereitgestellt wird. Dies verwendet sogenannte
Halbratencodecs (das heißt
ein Codec, der bei 8 kb/s volle Sprachqualität bereitstellt, was eine Verbesserung
der Spektraleffizienz oder der Benutzerdichte für das zugewiesene Kanalspektrum
erleichtert.
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Gleichermaßen wurde
kein leitungsvermittelter Kanal mit Viertelrate bereitgestellt.
Der Nachteil hiervon ist, dass die Vorteile von Viertelratencodecs
nicht verwendet werden können,
die bereits entwickelt wurden.
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Ein
weiterer Nachteil bekannter Systeme war der Mangel an Überlegungen
für verbundene
Steuerkanäle
(ACCH). Diese Steuerkanäle
tragen Signalisierungs- oder Synchronisationsdaten und sind in Telekommunikationssystemen
gut bekannt. Es werden vier Kategorien von Steuerkanälen verwendet.
Diese sind als Rundfunksteuerkanal (BCCH), gemeinsamer Steuerkanal
(CCCH) unabhängiger
zugewiesener Steuerkanal (STDCCH) und verbundener Steuerkanal (ACCH)
bekannt. Nachstehend werden die ACCH näher beschrieben.
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Der
Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, GERAN-Funkzugangsträger bereitzustellen,
welche zumindest teilweise die vorstehend aufgelisteten Anforderungen
erfüllen.
Vorteilhafterweise werden erfindungsgemäß zumindest teilweise die durch
andere bekannte GERAN-Funkzugangsträger bereitgestellten Nachteile
vermieden.
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Die
Druckschrift WO00/01186 offenbart ein Verfahren für die Zuweisung
von Kanälen
an paketvermittelte Verbindungen in einem Mobiltelekommunikationssystem,
das sowohl paketvermittelte als auch schaltungsvermittelte Verbindungen
unterstützt.
Alle Kanäle
werden zunächst
schaltungsvermittelten Verbindungen zugewiesen. Falls eine Verbindung
für eine
paketvermittelte Verbindung angefragt wird, dann werden die Kanäle gemäß der maximalen
Anzahl an Zeitschlitzen zugewiesen, die paketvermittelten Verbindungen
zugewiesen werden können.
Das Werk „The
GSM System for Mobile Communications" von M. Mouly und M. Pautet, 1992, ISBN:
2-9507190-0-7, offenbart ein GSM-System mit Halbratendatenkanälen für schaltungsvermittelte Kommunikation.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Kommunikationssystem
mit einer ersten Station bereitgestellt, die zu einer Kommunikation
mit einer zweiten Station über
einen drahtlosen Kanal fähig ist,
wobei Daten über
den drahtlosen Kanal in Superrahmen transportiert werden, wobei
jeder Superrahmen eine Vielzahl von Rahmen aufweist und jeder Rahmen
eine Vielzahl von Zeitschlitzen aufweist, wobei das System eine
Betriebswart aufweist, in der ein Datenkanal für schaltungsvermittelte Kommunikation
durch die Zuweisung von entsprechenden Zeitschlitzen von einigen
der Rahmen jedes Superrahmens an diesem Kanal definiert wird, und
ein Datenkanal für
paketvermittelte Kommunikation durch die Zuweisung von entsprechenden Zeitschlitzen
von anderen der Rahmen jedes Superrahmens an diesem Kanal definiert
wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenkanal für schaltungsvermittelte
Kommunikation ein Halbraten-Datenkanal ist und der Datenkanal für paketvermittelte
Kommunikation ein Halbraten-Datenkanal ist.
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Vorzugsweise
wird eine gleiche Anzahl von Zeitschlitzen in jedem Rahmen an den
Datenkanal für schaltungsvermittelte
Kommunikation und den Datenkanal für paketvermittelte Kommunikation
zugewiesen. Alternativ wird die Hälfte oder ein Viertel der Anzahl
von Schlitzen, die an den Datenkanal für paketvermittelte Kommunikation
zugewiesen werden, an den Datenkanal für schaltungsvermittelte Kommunikation
zugewiesen.
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Steuerdaten
zur Steuerung des Datenkanals für
paketvermittelte Kommunikation werden vorzugsweise von dem Datenkanal
für schaltungsvermittelte
Kommunikation getragen. Diese Steuerdaten können zur Steuerung der Übertragungsleistung
und/oder der Übergabe
des Kanals dienen. Die Steuerdaten können einen schnellen Zugangssteuerkanal
und/oder einen langsamen Zugangssteuerkanal aufweisen.
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Der
Datenkanal für
schaltungsvermittelte Kommunikation kann ein dialogorientierter
Kanal bzw. Gesprächskanal
sein. Der Datenkanal für
schaltungsvermittelte Kommunikation kann ein Hintergrundkanal sein. Dem
Datenkanal für
paketvermittelte Kommunikation können
Zeitschlitze während
Perioden zugewiesen sein, wenn der Datenkanal für schaltungsvermittelte Kommunikation
relativ inaktiv ist, beispielsweise während Pausen bei Sprachdaten,
die mittels des Datenkanals für
schaltungsvermittelte Kommunikation getragen werden.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Erfindungsausgestaltungen kann ein
Datenkanal für
schaltungsvermittelte Kommunikation Daten als schaltungsvermittelte
Verbindung oder anders tragen. Der schaltungsvermittelte Kanal ist
vorzugsweise zum Betrieb über
ein schaltungsvermitteltes Kernnetzwerk des Kommunikationssystems
befähigt.
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Der
Halbratendatenkanal für
paketvermittelte Kommunikation kann ein fließender, inaktiver oder Hintergrundkanal
sein. Der Datenkanal für
schaltungsvermittelte Kommunikation kann ein dialogorientierter
Kanal sein.
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Der
Halbratendatenkanal kann durch die Zuweisung eines Zeitschlitzes
in alternativen Rahmen des Superrahmens an diesem Kanal definiert
sein.
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Das
System kann gemäß der GSM-Spezifikation
oder einem ihrer Derivate wie etwa dem GERAN-System betriebsbereit
sein.
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Der
drahtlose Kanal trägt
vorzugsweise Daten mittels einer achtfachen phasenverschiebungsverschlüsselten
Modulation (8PSK).
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mobilstation bereitgestellt,
die zum Übertragen
von Daten über
einen drahtlosen Kanal fähig
ist, wobei Daten über
den drahtlosen Kanal in Superrahmen transportiert werden, wobei
jeder Superrahmen eine Vielzahl von Rahmen aufweist, und jeder Rahmen eine
Vielzahl von Zeitschlitzen aufweist, wobei die Mobilstation eingerichtet
ist, Daten für
schaltungsvermittelte Kommunikation über einen Datenkanal zu übertragen,
der durch die Zuweisung von entsprechenden Zeitschlitzen von einigen
der Rahmen jedes Superrahmens an diesem Kanal definiert ist, und
Daten für
paketvermittelte Kommunikation über
einen Datenkanal zu übertragen,
der durch die Zuweisung von entsprechenden Zeitschlitzen von anderen
der Rahmen jedes Superrahmens an diesen Kanal definiert ist, wobei
der Datenkanal für
schaltungsvermittelte Kommunikation ein Halbratendatenkanal ist,
und der Datenkanal für
paketvermittelte Kommunikation ein Halbratendatenkanal ist.
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Die
Mobilstation kann eingerichtet sein, um Daten für paketvermittelte Kommunikation
während
Perioden zu übertragen,
wenn der Datenkanal für
schaltungsvermittelte Kommunikation relativ inaktiv ist. Die Mobilstation
kann eingerichtet sein, um Daten für paketvermittelte Kommunikation
während
Pausen in Sprachdaten zu übertragen,
die mithilfe des Datenkanals für
schaltungsvermittelte Kommunikation übertragen werden.
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Die
Mobilstation kann eingerichtet sein, um Daten für eine schaltungsvermittelte
Kommunikation über einen
ersten Unterkanal zu übertragen,
der den Halbratendatenkanal für
eine schaltungsvermittelte Kommunikation aufweist, und um Daten
für eine
paketvermittelte Kommunikation über
einen zweiten Unterkanal zu übertragen,
der den Halbratendatenkanal für
eine paketvermittelte Kommunikation aufweist.
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Gemäß einer
dritten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Basisstation bereitgestellt,
die zum Übertragen
von Daten über
einen drahtlosen Kanal fähig
ist, wobei Daten über
den drahtlosen Kanal in Superrahmen transportiert werden, wobei
jeder Superrahmen eine Vielzahl von Rahmen aufweist und jeder Rahmen eine
Vielzahl von Zeitschlitzen aufweist, wobei die Basisstation eingerichtet
ist, Daten für
schaltungsvermittelte Kommunikation über einen Datenkanal zu übertragen,
der durch die Zuweisung von entsprechenden Zeitschlitzen von einigen
der Rahmen jedes Superrahmens an diesen Kanal definiert ist, und
Daten für
paketvermittelte Kommunikation über
einen Datenkanal zu übertragen,
der durch die Zuweisung von entsprechenden Zeitschlitzen von anderen
der Rahmen jedes Superrahmens an diesen Kanal definiert ist, wobei
der Datenkanal für
schaltungsvermittelte Kommunikation ein Halbratendatenkanal ist,
und der Datenkanal für
paketvermittelte Kommunikation ein Halbratendatenkanal ist.
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Die
Basisstation kann eingerichtet sein, um Daten für paketvermittelte Kommunikation
während
Perioden zu übertragen,
wenn der Datenkanal für
schaltungsvermittelte Kommunikation relativ inaktiv ist. Die Basisstation
kann eingerichtet sein, um Daten für paketvermittelte Kommunikation
während
Pausen in Sprachdaten zu übertragen,
die mithilfe des Datenkanals für
schaltungsvermittelte Kommunikation transportiert werden.
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Die
Basisstation kann eingerichtet sein, um Daten für eine schaltungsvermittelte
Kommunikation über einen
ersten Unterkanal zu übertragen,
der den Halbratendatenkanal für
eine schaltungsvermittelte Kommunikation aufweist, und Daten für eine paketvermittelte
Kommunikation über
einen zweiten Unterkanal zu übertragen,
der den Halbratendatenkanal für
eine paketvermittelte Kommunikation aufweist.
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Die
Ausführungsbeispiele
der Erfindung bieten mehrere Vorteile gegenüber den bekannten Lösungen. Zunächst sind
Funkzugangsträger
kompatibel und erfüllen
daher die Entwurfsanforderungen der Ausgabe 2000. Dies entspricht
der nächsten
Generation von Telekommunikationsnetzwerken.
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Zweitens
wird die Neuverwendung einer bereits spezifizierten Kanalkodierung
von adaptiven Multiratensprachverkehrskanälen (AMR) für dialogorientierte Verkehrsklassen
(bzw. Gesprächsverkehrsklassen)
und schaltungsvermittelten Datenverkehrskanälen für fließende Verkehrsklassen bereitgestellt.
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Drittens
weisen Ausführungsbeispiele
der Erfindung ein Multiplexen von schaltungsvermittelten und paketvermittelten
Kanälen
innerhalb desselben Zeitschlitzes auf. Dies ermöglicht eine Koexistenz von
dialogorientierten und interaktiven Verkehrsklassen innerhalb desselben
Zeitschlitzes.
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Viertens
bieten Ausführungsbeispiele
einen schaltungsvermittelten Viertelratenverkehrskanal und ziehen
somit Vorteile aus den bereits verfügbaren Viertelratencodecs.
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Fünftens erlauben
Ausführungsbeispiele
der Erfindung die Wiederverwendung eines bereits spezifizierten
verbundenen Kanals in Schaltungsbetriebsart (insbesondere langsame
verbundene Steuerkanäle (SACCH)
und schnelle verbundene Steuerkanäle (FACCH) für dialogorientierte
und fließende
Verkehrsklassen).
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Weiterhin
bieten Ausführungsbeispiele,
dass wenn Paketdaten desselben Benutzers innerhalb der stillen Perioden
eines Sprachverkehrskanals (der dialogorientierten Verkehrsklasse)
gemultiplext werden, die Paketdaten zur Steuerung ebenso die SACCH-
und FACCH-Kanäle
des Sprachverkehrskanals verwenden.
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Ferner
bieten Ausführungsbeispiele
halbratenpaketvermittelte Verkehrskanäle zur Erhöhung der Multiplexleistungsfähigkeit.
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Nachstehend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
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1 einen
zur Verwendung bei GERAN geeigneten Protokollstapel der Benutzerebene;
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2 einen
Vollratenverkehrskanal;
-
3 einen
Halbratenverkehrskanal;
-
4 einen
Viertelratenverkehrskanal;
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5 die
FACCH-Abbildung auf Vollratenkanäle;
-
6 die
FACCH-Abbildung auf Halbratenkanäle;
-
7 die
FACCH-Abbildung auf Viertelratenkanäle;
-
8 einen
Vollratenpaketkanal;
-
9 einen
Halbratenpaketkanal;
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10 dialogorientierte
Funkzugangsträger;
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11 fließende Funkzugangsträger;
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12 interaktive
Funkzugangsträger;
und
-
13 Hintergrundfunkzugangsträger.
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In
der Zeichnung beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf dieselben
Teile.
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Die
zum Erzeugen der Funkzugangsträger
verwendeten Protokolle sind wie bei UMTS aufgebaut, wo die Kombinationen
aus verschiedenen Betriebsarten von Protokollen in einem einzelnen
Stapel einen großen Trägersatz
bereitstellen. Der zu verwendende Protokollstapel ist in 1 dargestellt,
wobei jede Schicht verschiedene Betriebsarten beinhaltet. Die verschiedenen
Betriebsarten jeder Schicht sind nachstehend identifiziert.
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Paketdatenkonvergenzprotokoll
(PDCP)
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Transparent
mit der Entfernung des RTP/UDP/IP-Kopfes. Trägerdienste können transparent
oder nicht transparent sein. Transparente Dienste bieten Fehlerschutz
nur über
Vorwärtsfehlerkorrektur
(FEC). Andererseits weisen nicht transparente Dienste den zusätzlichen
Schutz einer automatischen Wiederholungsanfrage (ARQ). Dies wird
in dem Funkverknüpfungsprotokoll
bereitgestellt, welches verbesserte Datenintegrität bereitstellt.
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Nicht
transparent mit Kopfanpassung (Kopfentfernung oder Kopfkompression).
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Nicht
transparent ohne Kopfanpassung.
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Funkverknüpfungssteuerung
(RSC)
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- Transparent
- Unbestätigt
- Bestätigt
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Medienzugangssteuerung
(MAC)
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Zugewiesen:
es ist keine Benutzeridentifikation enthalten, was nur einen Benutzer
pro Kanal erlaubt. Wann auch immer diese kontinuierliche Übertragung
(DTX) auftritt, können
jedoch Datenpakete von demselben Benutzer übertragen werden. Die Funktion
des DTX ist das Aussetzen der Funkübertragung während stillen
Abschnitten in einem Sprachkanal. Normalerweise wird dies verwendet,
um bei der Vermeidung von Interferenz zu helfen, und die Kapazität des Systems
zu erhöhen.
Durch Übertragung
von Datenpaketen während der
stillen Abschnitte kann die Systemkapazität weiter erhöht werden.
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Gemeinsam
genutzt: derselbe Kanal kann von verschiedenen Benutzern gemeinsam
verwendet werden.
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Physikalisch (PHYS)
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Modulation:
ein Modulationsvorgang wird zum Umwandeln von kanalkodierter Sprache
oder Daten in eine zur Übertragung über den
Funkkanal geeignete Art verwendet. Eine effektive Modulation ermöglicht die Übertragung
von binären
Informationen auf analogen Trägern.
Während
der Modulation wird ein Bit oder eine Gruppe von Bits in rasche
Zustandsänderungen
wie etwa Änderungen
in der Amplitude oder der Frequenz übersetzt. Derzeit sind die
Gauß'sche Minimalverschiebungsverschlüsselung
(GMSK) und die Achtphasenverschiebungsverschlüsselung (8PSK) zur Verwendung
mit GERAN definiert. Die Sprachübertragung
verwendet nur GMSK, wohingegen Daten unter Verwendung der 8PSK-
oder GMSK-Modulation befördert
werden können.
Bei der Phasenverschiebungsmodulation wird die Phase eines Signals
relativ zu der vorherigen Phase anders verschoben (beispielsweise
plus 90% für
Null und plus 270% für
Eins).
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Kanalkodierung:
aufgrund von elektromagnetischer Interferenz müssen über die Funkschnittstelle übertragene
kodierte Sprach- und Datensignale vor Fehlern geschützt werden.
Faltende Kodierungs- und Blockverschachtelung wird zum Erzielen
dieses Schutzes verwendet. Insbesondere gibt es zwei verschiedene Fehlerschutzmechanismen,
die Faltungskodierung durchführen.
Den ungleichen Fehlerschutz (UEP), der die Bits eines Signals mit
unterschiedlicher Kanalkodierung in Abhängigkeit von der Bitklasse
behandelt (Bits der Klasse 1a sind gegenüber Bitfehlern am empfindlichsten,
Bits der Klasse 1b sind moderat empfindlich, Bits der Klasse II
am wenigsten empfindlich gegenüber
Bitfehlern). Der gleiche Fehlerschutz (EEP) verwendet dieselbe Kanalkodierung
für alle
Dateninformationen.
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Kanalrate:
ein Verkehrskanal wird zum Übertragen
des Sprach- und Datenverkehrs verwendet. Verkehrskanäle sind
unter Verwendung eines 26fachen Multirahmens definiert, wie nachstehend
näher beschrieben
ist. Von den 26 Rahmen werden 24 für Verkehr verwendet. Dies sind
die Vollratenverkehrskanäle.
Einige Halbraten- und Viertelratenkanäle werden ebenfalls bereitgestellt.
Es ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die Rahmen und
Multirahmen dieser Konfiguration beschränkt ist.
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Verschachtelung:
nach vorstehender Beschreibung wird die Verschachtelung verwendet,
um Daten vor während
der Übertragung
auftretenden Fehlern zu schützen.
Nach der Kodierung werden Verschachtelungsschritte ausgeführt, um
die verschiedenen Signalbits mit Kodierungsindizes zur Ausbildung
einer verschachtelten Sequenz zu verschachteln. Falls ein Fehler
in einem Teil dieser Sequenz auftritt, kann der Rest verwendet werden,
um die korrekten Daten zu rekonstruieren. Eine Verschachtelung kann
diagonal (diag) oder rechteckig (rect) sein, und verschiedene Verschachtelungstiefen
können
verwendet werden (19, 8, 4, 2). Je höher die Verschachtelungstiefe
ist, umso besser ist die Verknüpfungsniveauleistungsfähigkeit,
jedoch umso länger
ist die Verzögerung.
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Erfindungsgemäß werden
Funkzugangsträger
aus den Kombinationen der verschiedenen Schichten nach Angebot ausgewählt.
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Eine
Abbildung der Funkzugangsträger
auf die physikalische Schicht kann zwei Arten von Verkehrskanälen verwenden,
wie es vorstehend beschrieben ist. Diese sind Paketkanäle (PCH)
und die schaltungsvermittelten Kanäle (TCH). Benutzerdaten sind
nicht die einzigen Informationen, die durch diese Kanäle über die Luftschnittstelle
getragen werden müssen.
Signalisierungsnachrichten müssen
ebenfalls befördert
werden. Diese erlauben dem Netzwerk und der MS die Diskussion über das
Management verschiedener Angelegenheiten wie etwa Ressourcen und Übergabe.
Wenn Verkehr läuft,
folgt diese Signalisierung durch den verbundenen Steuerkanal (ACCH).
Aufgrund verschiedener Anforderungen unterscheidet sich jedoch die
Art, auf die ACCH implementiert sind, für paket- oder schaltungsvermittelte
Verkehrskanäle.
Verschiedene ACCH sind für paket-
und schaltungsvermittelte Kanäle
gut definiert, und einige von ihnen sind nachstehend identifiziert
und beschrieben. Zudem sind ACCH für erfindungsgemäß implementierte
GERAN-Funkzugangsträger
beschrieben.
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ACCH
sind bidirektionale Kanäle.
In der Abwärtsrichtung
tragen sie Steuerbefehle von der Basisstation an die Mobilstation
(MS) zum Steuern des übertragenen
Leistungsniveaus. In der Aufwärtsrichtung
tragen sie den Status der MS an die Basisstation. Ein SACCH wird
bei der Signalisierung der Schicht zumindest für die Messergebnisse während der Übertragung
von der MS an das Netzwerk verwendet. Der SACCH weist die Besonderheit
auf, dass in beide Richtungen eine kontinuierliche Übertragung
erfolgen muss. Zu diesem Zweck werden in der Richtung von der Mobilstation
zum Netzwerk Messergebnisnachrichten zu jeder möglichen Gelegenheit gesendet,
wenn nichts anderes zu senden ist. In ähnlicher Weise werden Systeminformationen
der Art 5, 6 und optional 5bis- und 5ter-Nachrichten, wie sie im
Stand der Technik bekannt sind, in der Richtung vom Netzwerk zur
Mobilstation in UI-Rahmen gesendet, wenn nichts anderes zu senden
ist. Ein SACCH wird für
nicht dringende Abläufe
verwendet, hauptsächlich
für die Übertragung
der für Übergabeentscheidungen
benötigten
Funkmessdaten.
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In
jedem SACCH-Abwärtsblock
gibt es angeforderte MS-Leistungsniveau-
und angeforderte Zeitfortschrittsinformationen.
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Zudem
befördert
der SACCH im Anhang A detaillierte Nachrichten. Jeder SACCH-Block
enthält
184 Informationsbits, welches 456 über vier Signalfolgen kodierte
und verschachtelte Bits sind. Ein SACCH-Zyklus beträgt 480 ms.
Der Zeitfortschritt, das Leistungsniveau, und die Messergebnisse
können
mit anderen Worten alle 480 ms aufgefrischt werden. Es ist ersichtlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Blocks und Bits dieser
Konfiguration beschränkt
ist.
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Der
(außerdem
als zugewiesener Hauptsteuerkanal (DCCH) bekannte) FACCH erleichtert
dringende Aktionen wie etwa Übergabebefehle
und eine Kanalneuzuweisung bei Intrazellenübergaben. Es wird übertragen,
indem die Hälfte
oder alle Informationsbits der Signalfolgen des Verkehrssignals
(TCH), dem er zugewiesen ist, im Voraus mit Beschlag belegt werden.
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Es
gibt vier alternative Varietäten
von zur Übertragung
nach GSM verwendeten Signalfolgen. Diese sind die normale Signalfolge,
die F-Signalfolge, die S-Signalfolge und die Zugangssignalfolge.
Von diesen wird die normale Signalfolge zum Tragen von Daten und
der meisten Signalisierung verwendet. Sie weist eine Gesamtlänge von
156.25 Bits auf, die aus zwei 57 Bit breiten Informationsbits, einer
26 Bit breiten Trainingssequenz, die zum Synchronisieren des Empfängers mit
eingehender Information und zur Vermeidung der durch Multipfadausbreitung
erzeugten negativen Effekte verwendet wird, einem Stehlbit für jeden
Informationsblock (was dem Empfänger
anzeigt, ob durch eine Signalfolge übertragene Information Verkehrsdaten
oder Signalisierungsdaten entspricht), drei Endbits an jedem Ende
(die zum Abdecken der Perioden für
das Hochfahren und Herunterfahren der Energie eines Mobiltelefons
verwendet werden) und eine 8.25 Bit-Wächtersequenz (die
zur Vermeidung einer möglichen Überlappung
von zwei Mobiltelefonen während
der Hochfahrzeit verwendet wird). Ein FACCH wird für verschiedene
Zwecke wie etwa den Rufaufbauablauf, die Übergabe, die Teilnehmerauthentifizierung,
DTMF, einer Benachrichtigung (für
VGCS und VBS anstelle von NCH) und Funkruf (anstelle von PCH) verwendet.
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FACCH
kann Nachrichten übertragen,
die in Anhang A beschrieben sind. Jeder FACCH-Block enthält 184 Informationsbits
(oder Datensignalfolgen), welches 456 als SACCH kodierte Bits sind,
wobei die Verschachtelung von seinem verbundenen Kanal (Vollrate
oder Halbrate) abhängt.
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Der
verbesserte schnelle verbundene Steuerkanal (E-FACCH) ist ein schneller
verbundener Steuerkanal, der für
ECSD eingeführt
ist. Jeder E-FACCH-Block enthält
dieselben Informationen wie ein FACCH (184 Bits) und verwendet eine
GMSK-Modulation. Der E-FACCH wird jedoch auf voll aufeinanderfolgende
Signalfolgen anstelle von acht Halbsignalfolgen für einen
FACCH in Vollrate abgebildet.
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Der
verbesserte bandinterne verbundene Steuerkanal (E-IACCH) ist der bandinterne
E-TCH/F verbundene Steuerkanal, der für die schnelle Leistungssteuerung
(FPC) in ECSD eingeführt
ist. Das BSS zeigt der MS über
den SACCH-Kanal die Verwendung der FPC an. Die Leistungssteuerungsinformationen
werden jede FPC-Berichtperiode
mit einer Länge
von 4 TDMA-Rahmen (20 ms) gesendet. Die drei Informationsbits werden
in 24 Bits kodiert, die auf die Stehlsymbole von vier aufeinanderfolgenden
normalen Signalfolgen abgebildet werden.
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Selbst
falls die schnelle Leistungssteuerung aktiviert ist, läuft stets
die normale Leistungssteuerung (über
SACCH). Die MS ignoriert dann jedoch die Leistungsniveaubefehle
des SACCH.
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Die
vorstehend angeführten
ACCH sind mit schaltungsvermittelten Verkehrskanälen verbunden. Die nachfolgend
aufgeführten
zwei ACCH sind mit Paketverkehrskanälen verbunden.
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Der
paketvermittlungsverbundene Kanal (PACCH) befördert auf eine gegebene MS
bezogene Signalisierungsinformationen. Die Signalisierungsinformationen
beinhalten beispielsweise Bestätigungen
und Leistungssteuerungsinformationen. Der PACCH trägt außerdem Ressourcenzuweisungs-
und Neuzuweisungsnachrichten, was die Zuweisung von Kapazität für PDTCH
und für
weitere PACCH umfasst. Der PACCH nutzt gemeinsam Ressourcen mit
PDTCH, die momentan einer MS zugewiesen sind. Zudem kann eine momentan in
einer Paketübertragung
einbezogene MS auf PACCH für
schaltungsvermittelte Dienste angefunkt werden. Die Nachrichten,
die auf einem PACCH gesendet werden können, sind in Anhang A aufgelistet.
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Der
PACCH ist bidirektional. Jeder Block enthält 184 Informationsbits, was
456 über
vier Signalfolgen kodierte und verschachtelte Bits sind (dieselbe
Kodierung wie SACCH). Dennoch weist ein PACCH keine kontinuierliche Übertragung
auf, wie dies bei einem SACCH der Fall ist. Aufgrund dieser kontinuierlichen Übertragung
wurde in GPRS ein kontinuierlicher Auffrischungszeitfortschrittmechanismus
definiert. Der Zeitfortschritt kann durch einen eigenen Kanal aufgefrischt
werden. Dies wird der Paketzeitfortschrittsteuerkanal (PTCCH) genannt.
Eine Mobilstation in Paketübertragungsbetriebsart
wird regelmäßig angefragt,
zufällige
Zugangssignalfolgen in Aufwärtsrichtung
zu senden, um eine Abschätzung
des Zeitfortschritts zu erlauben. Der PTCCH wird dann in der Abwärtsrichtung
verwendet, um Zeitfortschrittinformationsauffrischungen an mehrere
MS zu übertragen.
Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Steuerkanäle.
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Tabelle
1: ACCH-Funktionen
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Die
Tabelle zeigt die assoziierten Steuerkanäle und Messzeiten für die verschiedenen
Steuerabläufe sowohl
für schaltungsvermittelte
als auch für
paketvermittelte Verkehrskanäle.
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Auf
eine gewissermaßen
zu den vorstehend angeführten
existierenden Beispielen ähnliche
Weise verwenden GERAN-Funkzugangsträger zwei
verschiedene Arten von Verkehrskanälen. Diese sind die schaltungsvermittelten
und paketvermittelten Kanäle.
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Schaltungsvermittelte
Kanäle
können
für fließende und
dialogorientierte Verkehrskanäle
verwendet werden, bei denen ein konstanter Echtzeitdatenfluss erforderlich
ist. Es gibt selbstverständlich
einen Unterschied zwischen den Verzögerungsanforderungen dieser
beiden Klassen, da der fließende
Verkehrstyp entspanntere Anforderungen aufweist. Aus Sicht der physikalischen
Schicht bedeutet dies, dass der fließende Verkehrstyp die Verwendung
einer längeren
Verschachtelung erlaubt.
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Die
Art und Weise, auf die SACCH auf einen physikalischen Kanal abgebildet
wird, hängt
nicht von der für
die Datenübertragung
verwendeten Modulation noch von der Verkehrsklasse ab. Wie vorstehend
bezüglich existierender
Verkehrskanäle
(TCH) angeführt
ist, wird der SACCH über
vier GMSK-Signalfolgen abgebildet.
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Die
vorgeschlagene SACCH-Abbildung ist in 2 dargestellt,
welche gut bekannten Abbildungsabläufen folgt. Die Datensignalfolgenmodulation
kann entweder GMSK oder 8PSK sein.
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2 stellt
einen Multirahmen (oder Superrahmen) 20 dar, der den Vollratenverkehrskanal
(TCH/F) definiert. Jeder Multirahmen umfasst eine Gruppe von 26
TDMA-Rahmen 210–25 . Da das Funkspektrum
eine limitierte Ressource ist, ist die Bandbreite über einen
Frequenzmultiplex (FDMA) und Zeitmultiplex (TDMA) unterteilt, wie
es im Stand der Technik bekannt ist. Insbesondere FDMA bezieht die
Aufspaltung durch Teilen der 25 MHz-Bandbreite in 124 Trägerfrequenzen
mit einem Abstand von 200 kHz ein. Jede von diesen wird sodann über ein
TDMA-Schema zeitlich unterteilt. Die Basiszeiteinheit im TDMA-Schema
wird als eine Signalfolgeperiode bezeichnet und dauert ungefähr 0,577
ms. Jeder TDMA-Rahmen 210–25 ist in acht
dieser Signalfolgeperioden 22 unterteilt. Jeder TDMA-Rahmen 210–25 besteht
daher aus acht Signalfolgeperioden 22, die eine Basiseinheit
für logische
Kanäle
ausbilden. Ein physikalischer Kanal ist eine Signalfolgeperiode 22 pro
TDMA-Rahmen 21. Die Kanäle
sind durch die Anzahl und die Position dieser entsprechenden Signalfolgeperiode definiert.
Während
der nachfolgenden Beschreibung wird der Begriff „Multirahmen" verwendet und ist
als ein Superrahmen zu verstehen, das heißt ein aus vielen TDMA-Rahmen ausgebildeter
Rahmen. Gleichermaßen ist
der Ausdruck „Signalfolgeperiode" als eine Bezeichnung
für einen
Zeitschlitz in dem TDMA-Rahmen zu verstehen.
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Jeder
der acht Signalfolgeperioden 22, die einen TDMA-Rahmen ausbilden,
umfasst eine 156.25 Bit-Normalsignalfolge
mit zwei Datensignalfolgen, wie es vorstehend beschrieben ist.
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Von
den 26 Rahmen 21 werden 24 für Verkehr verwendet, und können Daten übertragen,
wobei einer, der SACCH-Rahmen 23, für den SACCH verwendet wird.
Der letzte Rahmen 24 wird nicht verwendet, und befindet
sich im Leerlauf. Bei Sprachanwendungen wird die digitalisierte
Sprache unter Verwendung eines bestimmten Sprachkodierverfahrens
typischerweise komprimiert, bevor es über die Funkschnittstelle übertragen wird.
Das Ausmaß an
kodierter Sprache hängt
von der Zielsprachqualität
und von der Effizienz des Sprachkodierverfahrens ab. Die kodierte
Sprache wird üblicherweise
in Sprachrahmen übertragen,
und ein Sprachrahmen entspricht typischerweise ungefähr der Dauer
von vier TDMA-Rahmen. Innerhalb eines Vollratenkanals entsprechen
sechs Sprachrahmen (120 ms) der Dauer von 26 TDMA-Rahmen (24 für Sprache
+ 1 für SACCH
+ 1 für
Leerlauf). Die Sprachrahmen sind mit einem geeigneten Kanalkodierverfahren
kanalkodiert; die Auswahl des Kanalkodierverfahrens wird üblicherweise
durch die Übertragungsdatenrate
des für
den Anruf reservierten Kommunikationskanals beeinflusst. Für einen
Vollratenkanal ist die Anzahl an Bits eines kanalkodierten Sprachrahmens
typischerweise gleich oder kleiner als die Anzahl von durch vier
Funksignalfolgen getragenen Bits. Die Verschachtelungstiefe, welche
bezeichnet, über
wie viele Funksignalfolgen ein bestimmter kodierter Datenrahmen
abgebildet wird, hängt
typischerweise auch von der Übertragungsdatenrate
des Kommunikationskanals ab.
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Bekannte
Halbratenverkehrskanäle
(TCH/H) sind in 3 dargestellt, welche ebenso
existierenden SACCH-Abbildungen
folgen. Zwei Unterkanäle 30, 31 sind
gezeigt, die jeweils über
einen entsprechenden Multirahmen 32, 33 bereitgestellt
sind. Jeder dieser Multirahmen (Superrahmen) beinhaltet 26 TDMA-Rahmen, wobei
jedoch der Unterkanal in jedem über
eine Signalfolgeperiode (T) in jedem zweiten TDMA-Rahmen 21 bereitgestellt
ist. Dabei verwendet der SACCH für
den Unterkanal 31 den fünfundzwanzigsten
Rahmen 2125 , der sich ansonsten
im Leerlauf befinden würde.
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In 4 ist
ein Viertelratenverkehrskanal (CCH/Q) zur Verwendung mit schaltungsvermittelten
Verkehrskanälen
dargestellt. Vier Unterkanäle 40, 41, 42, 43 sind
bereitgestellt, von denen jeder durch eine Signalfolgeperiode T
ungefähr
jeden vierten TDMA-Rahmen ausgebildet ist. Zur Bereitstellung eines
SACCH für jeden
der Unterkanäle
ist eine Signalfolgeperiode einmal alle zwei Multirahmen reserviert.
Aufgrund dessen führen
die zur Übertragung
einer befriedigenden Datenrate über
die Luftschnittstelle erforderlichen Bedingungen zu einer bevorzugten
Verwendung in Innenumgebungen und von Mikrozellen. Die vorliegende
Erfindung ist ersichtlich selbstverständlich nicht auf derartige
Umgebungen beschränkt.
In einer derartigen Umgebung ist die Mobilität des Benutzers natürlich reduziert,
und daher kann die SACCH-Rate ohne eine nachteilige Wirkung auf
die Leistungsfähigkeit
verringert werden.
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Gemäß 4 ist
der SACCH für
den Unterkanal 040 in dem TDMA-Rahmen 2112 des
Multirahmens 440 bereitgestellt.
Der nachfolgende Multirahmen 44 der TDMA-Rahmen für diesen
Kanal beinhaltet keine SACCH-Signalfolgeperiode. Gleichermaßen befindet
sich für
den Unterkanal 1, 41, der durch die Multirahmen 450 und 451 ausgebildet
ist, welche die TDMA-Rahmen 0 bis 51 bereitstellen, die SACCH-Periode
im TDMA-Rahmen 2138 . Für den Unterkanal 2, 42,
tritt die SACCH-Periode bei dem TDMA-Rahmen 2125 des
Multirahmens 460 auf. Im Multirahmen 461 ist keine SACCH-Periode erforderlich.
Im Unterrahmen 3, 43, tritt die SACCH-Periode im TDMA-Rahmen 2151 in dem Multirahmen 471 auf. In dem Multirahmen 470 ist keine SACCH-Periode vorgesehen.
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Die
Bereitstellung dieser vier Unterkanäle erfordert keine zusätzliche
Zuweisung von TDMA-Rahmen außer
dem bereits existierenden SACCH und anderen Leerlaufkanälen.
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Da
ein FACCH in verzögerungsempfindlichen
Mechanismen wie etwa Zuweisung, Benachrichtigung, Funkruf, Übergabe
oder sogar die Übertragung
von ETMF-Signalen einbezogen ist, können die Verzögerungsanforderungen
nicht herabgesetzt werden. Selbst falls beispielsweise die Übergabewahrscheinlichkeit
eher gering ist (beispielsweise in einer guten Umgebung und mit
einem Benutzer mit reduzierter Mobilität), bedeutet dies nicht, dass
FACCH-Verzögerungen
erhöht
werden können.
Tatsächlich
müssen
andere Mechanismen unter Verwendung eines FACCH noch immer ausgeführt werden,
und längere
Verzögerungen
könnten
Probleme in derartigen Situationen verursachen. Somit basiert der
FACCH auf einem vorhandenen Stehlmechanismus, wobei die Vorbelegung
auf zwei verschiedenen Niveaus stattfinden kann. Dieses sind das
Rahmenniveau, bei dem jeder FACCH-Block (einen) Datenrahmen ersetzt,
sowie das Signalfolgeniveau, bei dem jeder FACCH-Block vier aufeinanderfolgende
Datensignalfolgen durch vier GMSK-Signalfolgen (nur bei ECSD) ersetzt.
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Die
Art, wie Verkehr bewirkt wird, hängt
von der verwendeten Verschachtelung ab. Bei ECSD, wo herabgesetzte
Verzögerungsanforderungen
eine lange Verschachtelung erlauben, tritt der Stehlmechanismus auf
einem Signalfolgeniveau auf (vier aufeinanderfolgende Signalfolgen
werden gestohlen). Jeder Datenrahmen ist dann nur leicht betroffen,
während
das Adjektiv „schnell" aus FACCH bedeutsam
bleibt. Wenn Sprache befördert
wird, tritt der Stehlmechanismus auf einem Rahmenniveau auf. Dann
gehen Datenrahmen schlicht verloren.
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Die
nachstehende Tabelle 2 bietet einen kurzen Vergleich zwischen den
zwei Stehlmechanismusmöglichkeiten.
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Tabelle
2: Stehlmechanismen
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Das
Verfahren zur Bereitstellung des FACCH hängt von der Kanalart ab, aus
dem der Stehlmechanismus betrieben wird. Dies sind entweder Sprachkanäle oder
Datenkanäle.
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Ein
Vollratendatenkanal kann entweder eine 8PSK- oder GMSK-Modulation
verwenden. Für
beide sind existierende Lösungen
in den GSM-Spezifikationen beinhaltet, und werden daher für GERAN
wiederverwendet. Dabei ist zu beachten, dass wenn eine 8PSK-Modulation
verwendet wird, die Frage auftritt, welche Modulation für die Übertragung
von FACCH zu verwenden ist. Die ECSD-Studien zeigten, dass in Anbetracht der
Leistungsfähigkeitsergebnisse
und der Robustheit der FACCH-Identifikation die Lösung eine
Abbildung des FACCH über
vier voll aufeinanderfolgende GMSK-Signalfolgen ist.
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Ein
Halbratenkanal kann lediglich die GMSK-Modulation verwenden, damit
in den GSM-Spezifikationen beinhaltete bestehende Lösungen wiederverwendet
werden. Neue 8PSK-Halbratendatenkanäle könnten verwendet
werden, sind aber nicht bevorzugt. Andererseits kann ein Vollratensprachkanal
entweder die 8PSK- oder die GMSK-Modulation
verwenden. Für
die GMSK-Modulation folgt die FACCH-Abbildung in den GSM-Spezifikationen
beschriebenen existierenden Lösungen
(Stehlen von Rahmen). Für
die 8PSK-Modulation kann der Stehlmechanismus auf zwei verschiedene
Niveaus (Signalfolge oder Rahmen) stattfinden, wie es in 5 gezeigt
ist. In Tabelle 3 erfolgt ein Vergleich beider Mechanismen.
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Tabelle
3: FACCH-Stehlmechanismusvergleich für 8PSK-FR-Kanäle
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5 zeigt
ein Teil des Multirahmens 50 für einen Vollratensprachkanal,
der aus aufeinanderfolgenden TDMA-Rahmen 510–17 besteht.
Jeder ist durch acht Signalfolgeperioden 52 oder Zeitschlitze
ausgebildet. Jede Signalfolgeperiode besteht aus 156.25 Bit, wie
vorstehend beschrieben ist. Diese beinhalten zwei 57 Bit-Informationsbits,
die ansonsten als zwei 57 Bit-Rahmen 53 oder Datensignalfolgen
bekannt sind. Somit beinhaltet jeder Zeitschlitz 52 zwei
57 Bit-Datensignalfolgen 53, die jeweils an einem entsprechenden
Abschnitt des Zeitschlitzes 52 positioniert sind. Anders
ausgedrückt
beinhaltet jede 156.25 Bit-Signalfolgeperiode zwei 57 Bit-Rahmen 53.
Wenn eine dringende Aktion eine rasche Übergabe oder eine Kanalneuzuweisung
erfordert, kann der FACCH entweder vier aufeinanderfolgende Signalfolgeperioden
stehlen, um die Daten zum Steuern einer derartigen dringenden Aktion
bereitzustellen, oder er kann 8 Bit-Rahmen von aufeinanderfolgenden
Signalfolgeperioden stehlen. Im Falle des Stehlens von Bit-Rahmen
wird eine diagonale Verschachtelungsstrategie angewendet, um die
Informationsintegrität
zu wahren. Durch das Stehlen von Bit-Rahmen (oder Datensignalfolgen)
anstatt von ganzen Signalfolgeperioden (oder Zeitschlitzen) kann
auf diese Weise die Wirkung einer Übertragung von hörbarer Sprache
auf den offenen Kanal minimiert werden, wie aus Tabelle 3 ersichtlich
ist.
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6 stellt
einen Stehlmechanismus zur Verwendung mit einem Halbratensprachkanal
dar. Für
einen derartigen Kanal sind entweder 8PSK- oder GMSK-Modulationstechniken
verfügbar.
Für die
GMSK-Modulation kann die FACCH- Abbildung
existierenden Abbildungslösungen
gemäß den bekannten
GSM-Spezifikationen folgen.
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Für eine 8PSK-Modulation
kann der zur Bereitstellung des FACCH nötige Stehlmechanismus auf zwei verschiedenen
Niveaus (Signalfolge oder Bit-Rahmen) stattfinden, wie es in 6 gezeigt
ist. 6 zeigt einen Teil eines Multirahmens 60,
der aus einem Fluss aus aufeinanderfolgenden TDMA-Rahmen 610–17 besteht, von
denen jeder acht Signalfolgeperioden 62 (oder Zeitschlitze)
beinhaltet. Für
einen Halbratenkanal wird der Kanal in Unterkanäle unterteilt, wobei jeder
der Unterkanäle
aus Signalfolgeperioden in demselben Zeitschlitz in ungefähr jedem
zweiten TDMA-Rahmen besteht. Bei 6 überträgt der Kanal
unter Verwendung der Signalfolgeperioden 610–8 Sprache.
Wenn eine dringende Aktion auftritt, die eine rasche Übergabe
oder eine Kanalneuzuweisung erfordert, kann der FACCH optional vier
aufeinanderfolgende Signalfolgen 630–0 auf
aufeinanderfolgende Rahmen oder nicht aufeinanderfolgende Rahmen
stehlen. Beim Stehlen von aufeinanderfolgenden Bit-Rahmen werden
die beiden Rahmen von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Signalfolgeperioden verwendet.
Im Falle des Stehlens von Rahmen wird nach Möglichkeit eine diagonale Verschachtelungsstrategie
angewendet. Tabelle 4 zeigt die Wirkungen auf Sprache für die drei
separaten Stehlmechanismen und zeigt außerdem deren andere Charakteristiken.
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Tabelle
4: FACCH-Stehlmechanismenvergleich für 8PSK-HR-Kanäle
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7 zeigt
den Stehlmechanismus für
einen Viertelratensprachkanal. Die bevorzugte Modulation, welche
zu Zweiviertelratenkanälen
passt, ist die 8PSK-Modulation.
Der Stehlmechanismus kann auf zwei verschiedenen Niveaus (Signalfolge
oder Rahmen) stattfinden, wie es in 6 gezeigt
ist. Zur Erhöhung
der Verschachtelungstiefe (und somit der Verbindungsniveauleistungsfähigkeit)
ist eine in Betracht zu ziehende Lösung das Stehlen von zwei nicht
aufeinanderfolgenden Rahmen. Ein Vergleich dieser drei Mechanismen
erfolgt in Tabelle 5.
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Tabelle
5: FACCH-Stehlmechanismenvergleich für 8PSK QR-Kanal
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7 zeigt
einen Teil eines Multirahmens 70, der Teil eines Sprachverkehr
tragenden laufenden Informationsflusses ist. Der Multirahmen besteht
aus einem Strom von aufeinanderfolgenden TDMA-Rahmen 710–17 .
Für einen
Viertelratenkanal wird der Kanal in Subkanäle unterteilt, die jeweils
aus Signalfolgeperioden in denselben Zeitschlitz in ungefähr jedem
vierten TDMA-Rahmen
bestehen (tatsächlich
die TDMA-Rahmen 710,4,8,13,17 ).
Wenn eine dringende Aktion eine rasche Übergabe oder Kanalneuzuweisung
erfordert, kann der FACCH optional vier aufeinanderfolgende Signalfolgen
aus dem Unterkanal stehlen (d.h. die Signalfolgeperioden aus dem
TDMA-Rahmen 710,4,8,13 ) oder aufeinanderfolgende
Rahmen aus den aufeinanderfolgenden Signalfolgeperioden (d.h. den
zweiten Rahmen aus der Signalfolgeperiode in dem TDMA-Rahmen 710 , beide Rahmen aus den Signalfolgeperioden
in dem TDMA-Rahmen 714,8,13 , und
den ersten Rahmen aus der Signalfolgeperiode in dem TDMA-Rahmen 7117 ) oder nicht aufeinanderfolgende Rahmen
aus aufeinanderfolgenden Signalfolgeperioden (was mehr TDMA-Rahmen
erfordern würde,
als in 7 gezeigt sind). Die durch den FACCH-Stehlmechanismus
für den
Viertelratensprachkanal bereitgestellten Wirkungen und Eigenschaften sind
in Tabelle 5 gezeigt.
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Die
mit Paketverkehrskanälen
(PACCH) verbundenen ACCH unterscheiden sich von mit schaltungsvermittelten
Verkehrskanälen
verbundenen ACCH. Der PACCH erfordert eine explizite Ressourcenzuweisung, während dem
SACCH implizit ein Zeitschlitz alle 120 ms (26 TDMA-Rahmen) gegeben
wird. Daneben wird kein FACCH-Ansatz benötigt, da jedes einzelne Paket
entweder Benutzerdaten oder Signalisierung tragen kann, wobei der
Unterschied durch die RLC/MAC-Köpfe
erfolgt.
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Für Hintergrund-
und interaktive Verkehrsklassen, bei denen kein konstanter Echtzeitdatenfluss
benötigt
wird, können
PACCH-Blöcke
irgendwo eingefügt
werden. Wenn es jedoch zu dialogorientierten und fließenden Verkehrsklassen
kommt, wird ein konstanter Datenfluss benötigt. Aufgrund der 52-Multirahmenstruktur
stellt unglücklicherweise
das Abbilden einer derartigen Verkehrsart keinen freien Block für die Zwecke
eines PACCH bereit. Als Beispiel sei ein Vollratensprachpaketverkehrskanal
betrachtet. Einerseits sind alle 52 TDMA-Rahmen 12 Blocks
verfügbar.
Andererseits müssen
alle 52 TDMA-Rahmen (240 ms) 12 Sprachrahmen (20 ms) übertragen
werden. Daher muss jeder Block einen Sprachrahmen tragen. Folglich
ist für
ACCH kein Block verfügbar.
Dasselbe tritt auf, wenn zwei Halbratenpaketsprachbenutzer auf denselben
Paketverkehrskanal gemultiplext werden.
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Die
Zeitfortschritt- und Leistungssteuerungsmechanismen verwenden jedoch
nicht den PACCH. Da zudem die Zellenneuauswahl durch die Mobilstation
gesteuert sein kann, ist es nicht immer nötig, in Aufwärtsrichtung
Messberichte zu übertragen.
Eine Option ist daher ein Mechanismus, durch den eine Mobilstation
eine Liste erwünschter
Zellkandidaten nur dann sendet, wenn eine Übergabe erforderlich ist. Folglich
ist eine hohe PACCH-Rate
von einem alle 480 ms im Paketmodus nicht unbedingt erforderlich.
Mithin sollte für
die dialogorientierten und fließenden
Verkehrsklassen der PACCH in der Lage sein, einen Sprachblock zu
stehlen, wenn dies erforderlich ist. Zum Reduzieren der Wirkungen
auf die vom Endbenutzer erwartete Qualität, kann die PCU versuchen,
ruhige Perioden mit PACCH-Blocks zu füllen.
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Trotzdem
ist es ungünstig,
stets Sprachpakete stehlen zu müssen,
um Steuerinformationen zu übertragen.
Daher sollte für
die dialogorientierten und fließenden
Verkehrskanäle
der schaltungsvermittelte Ansatz befolgt werden, wie nachstehend
beschrieben ist.
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8 zeigt
einen Vollratenpaketkanal (PCH/F) 80 der aus zwei Multirahmen 810,1 besteht. Jeder Multirahmen beinhaltet
26 TDMA-Rahmen 820–25 und 8226–51 .
Jeder der TDMA-Rahmen beinhaltet acht Signalfolgeperioden, die zur
Beförderung
von Daten (D) verwendet werden. Ein Datenkanal ist durch eine entsprechende
Signalfolgeperiode in jedem der TDMA-Rahmen bereitgestellt. In jedem
Multirahmen 24 werden TDMA-Rahmen zur Übertragung von paketvermittelten
Daten D verwendet. Ein TDMA-Rahmen wird als der paketvermittelte
Verkehrssteuerkanal (PTCCH) verwendet, während die verbleibende Signalfolgeperiode
leer gelassen wird.
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9 stellt
einen Halbratenpaketkanal (PCH/H) dar. Zwei Unterkanäle 90, 91 sind
gezeigt, von denen jeder über
ein Paar 920,1 und 930,1 Multirahmen bereitgestellt ist.
Der Unterkanal 90 ist durch Signalfolgeperioden D ungefähr jeden
zweiten TDMA-Rahmen 940–51 ausgebildet.
Gleichermaßen
ist der Unterkanal 91 über entsprechenden
Signalfolgeperioden D ungefähr
jeden zweiten TDMA-Rahmen 950–51 ausgebildet.
Die beiden Unterkanäle
sind so aufgebaut, dass die Signalfolgeperioden versetzt sind. Somit
wird der TDMA-Rahmen 940 für den Unterkanal 90 verwendet,
der TDMA-Rahmen 951 für den Unterkanal 91 verwendet,
der TDMA-Rahmen 942 für den Unterkanal 90 verwendet,
und der TDMA-Rahmen 953 für den Unterkanal 91 verwendet
usw.
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Der
PTCCH wird für
den Unterkanal 90 in dem TDMA-Rahmen 9412n und 9438 bereitgestellt. Der PTCCH wird für den Unterkanal 91 in
den TDMA-Rahmen 9525 und 9551 bereitgestellt. Dem Fachmann ist
ersichtlich, dass obwohl die Unterkanäle 90 und 91 zu
Darstellungszwecken als vier separate Multirahmen 920,1 und 930,1 gezeigt
sind, sie tatsächlich
nur zwei miteinander verknüpfte
aufeinanderfolgende Multirahmen darstellen.
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Die
Verwendung eines derartigen Halbratenpaketkanals (PCA/H) erlaubt
ein multiplexen auf demselben Zeitschlitz mit einem halbratenschaltungsvermittelten
Kanal (TCA/H).
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Eine
andere Weise, einen Halbratenpaketkanal zu betrachten, wäre eine
Zuweisung alle zwei Blöcke (für Signalfolgen)
innerhalb eines PCH/F. Aus der Sicht einer physikalischen Schicht
würde dies
jedoch wie ein PCH/F aussehen, und könnte daher nicht mit einem
TCH/H gemultiplext werden. Pakete werden durch Befolgen einer Feinheit
von vier aufeinanderfolgenden Signalfolgen abgebildet. Die Pakete
können
mit anderen Worten vier oder acht Signalfolgen lang sein.
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Mit
den vorstehend beschriebenen Voll-, Halb- und Viertelratenkanälen sind
nachfolgend die Möglichkeiten
aufgeführt,
wie Kanäle
auf physikalische Basiskanäle
kombiniert werden können.
Die nach den Kanalbezeichnungen in Klammern erscheinenden Zahlen
geben die Unterkanalzahlen an.
- i) TCH/F
- ii) PCH/F
- iii) TCH/H (0) + TCH/H (1)
- iv) TCH/H (0) + PCH/H (1)
- v) PCH/H (0) + TCH/H (1)
- vi) PCH/H (0) + PCH/H (1)
- vii) TCH/Q (0) + TCH/Q (1) + TCH/Q (2) + TCH/Q (3)
- viii) TCH/Q (0) + TCH/Q (1) + TCH/H (1)
- ix) TCH/H (0) + TCH/Q (2) + TCH/Q (3)
- x) TCH/Q (0) + TCH/Q (1) + PCH/H (1)
- xi) PCH/H (0) + TCH/Q (2) + TCH/Q (3)
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10 zeigt,
wie die verschiedenen Betriebsarten eines für dialogorientierten Verkehr
und die Verwendung mit GERAN geeigneten Protokollstapel einer Benutzerebene
konfiguriert werden. Der Protokollstapel 100 beinhaltet
eine Paketdatenkonvergenzprotokollschicht (PDCP-Schicht), die der
Anwendungsschicht des gut bekannten UMTS-Stapelmodells entspricht, und die drei
Betriebsarten (Moden) 102, 103 und 104 enthält, die
bei Kopfentfernung nicht transparent sind, mit Kopfanpassung und
Rahmung nicht transparent sind bzw. mit Rahmung nicht transparent
sind. Die transparenten Betriebsarten stellen nur über eine
Vorwärtsfehlerkorrektur
(FEC) Schutz bereit. Andererseits stellen nicht transparente Betriebsarten
einen zusätzlichen
Schutz über
ACK (Bestätigungsbetriebsart)
bereit. Der RTP/UDP/IP-Kopf kann entfernt oder angepasst werden.
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Der
Protokollstapel 100 beinhaltet außerdem eine Funkverbindungssteuerschicht
(RLC) 105, die der Netzwerkschicht des UMTS-Stapels entspricht
und die Betriebsarten 106, 107 und 108 beinhaltet,
die mit LA und Verschlüsselung
transparent, mit Segmentation, Verbindungsanpassungen (LA) und Verschlüsselung
unbestätigt
bzw. mit Segmentation, Verbindungsanpassungen (LA), Vorwärtsfehlerkorrektur
(FEC) und Verschlüsselung
unbestätigt
sind.
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Der
Protokollstapel beinhaltet außerdem
eine Medienzugangssteuerschicht (MAC 109), die zwei Betriebsarten 110 und 111 beinhaltet,
welche für
zugewiesene und gemeinsam genutzte Kanäle stehen. Für zugewiesene
Kanäle
ist keine Benutzer-Idee enthalten, was nur einen Benutzer pro Kanal
erlaubt, wenn jedoch DTX auftritt, können Datenpakete von demselben
Nutzer übertragen
werden. In der gemeinsam genutzten Betriebsart kann derselbe Kanal
zwischen verschiedenen Benutzern genutzt werden.
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Der
Protokollstapel beinhaltet außerdem
eine physikalische Schicht (PHYS) 112, die zwei Betriebsarten 113 und 114 beinhaltet,
welche für
schaltungsvermittelte (TCH) bzw. paketvermittelte (PCH) Kanäle stehen.
Die physikalische Schicht erlaubt eine GMSK- oder 8PSK-Modulation, um kanalkodierte
Sprache oder Daten in einer zur Übertragung über den
Funkkanal geeignete Art umzuwandeln. Außerdem können verschiedene Kanalkodierstrategien
implementiert werden, um die Datenintegrität zu schützen, wie etwa UEP und EEP. Eine
rechteckige und diagonale Verschachtelung mit einer Tiefe von 2,
4, 8 oder 19 kann ebenfalls zur Unterstützung der Datenintegrität eingeführt werden.
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Tabelle
7: Dialogorientierte Zugangsträger
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Der
erste Funkzugangsträger
unterstützt
das Betriebsszenario (OS1), was der permanenten Zuweisung eines
Kanals zu einem Sprachanruf (dialogorientierte Verkehrsklasse) ohne
Multiplexbefähigung
entspricht. Dies stellt optimierte adaptive Mulitschreib-Sprache
(AMR) unter Wiederverwendung der Datenverbindungsschicht der GMSCS-Betriebsart
bereit. Die Abbildung erfolgt in Abhängigkeit von der Kanalrate,
d.h. der Vollrate TCH/F, der Halbrate TCH/H oder der Viertelrate
TCH/Q, den 2, 3 oder 4.
Verschiedene Kodierungsstrategien wie etwa UEP, TCH/AFS, E-TCH/AFS,
E-TCH/AHS und E-TCH/AQS können
ebenfalls bereitgestellt werden. Dieser Funkzugangsträger verwendet
gemäß vorstehender
Beschreibung eine FACCH- und SACCH-Signalisierungsabbildung.
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Der
zweite Funkzugangsträger
B aus Tabelle 1 unterstützt
OS1 und außerdem
OS2, was der permanenten Zuweisung eines Kanals zu einem Sprachanruf
(dialogorientierte Verkehrsklasse) und dem Multiplexen von Daten
nach bestem Bemühen
von demselben Benutzer (Hintergrundverkehrsklasse) entspricht. Dieser Träger B wird
unter Verwendung der transparenten Betriebsart 102 in der
PDCP-Schicht 101 mit Kopfentfernung, der transparenten
Betriebsart 106 in der RLC-Schicht 105 mit Verbindungsanpassung
(LA) und Verschlüsselung,
der zugewiesenen Betriebsart 110 in der MAC-Schicht 109 und
der schaltungsvermittelten Betriebsart 113 in der physikalischen
Schicht 112 bereitgestellt. Der Träger bietet optimierte AMR-Sprache.
Die Kodierung und Signalisierung sind äquivalent zu dem Träger A, aber
der Protokollstapel ist verschieden, was die Unterstützung der
OS2 dank der MAC-Schicht erlaubt. Die Abbildung folgt den 2, 3 oder 4 in Abhängigkeit
der Kanalrate. Es ist möglich,
Pakete nach bestem Bemühen
von demselben Benutzer innerhalb stummer Perioden einzupassen.
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Der
dritte Funkzugangsträger
C aus Tabelle 6 unterstützt
gleichermaßen
OS1 und OS2. Dieser Träger wird
unter Verwendung der nichttransparenten Betriebsart 103 in
der PDCP-Schicht 101 mit Kopfentfernung als Anpassung und
inklusive einer Rahmung bereitgestellt, welche eine Segmentation
und das Hinzufügen
eines Kopfes beinhaltet. Die transparente Betriebsart 106 in
der RLC-Schicht 105 mit LA und Verschlüsselung und die zugeordnete
Betriebsart 110 in der MAC-Schicht 109 werden
ebenfalls verwendet. Die schaltungsvermittelte Betriebsart 113 wird
in der physikalischen Schicht entweder mit Voll-, Halb- oder Viertelrate (TCH(F/H/Q))
in Abhängigkeit
von der erforderlichen Kanalrate verwendet. Der Träger stellt
eine optimierte AMR-Sprache mit Kopfentfernung bereit. Zusätzlich zu
den SACCH- und FACCH-Steuerkanälen
verwendet der Träger
einen eingebetteten verbundenen Steuerkanal (MACH) gemäß der finnischen
Patentanmeldung Nr. 20000415 (23. Februar 2000), auf die diesbezüglich Bezug
genommen wird. Die Abbildung folgt in Abhängigkeit von der Kanalrate
den 2, 3 oder 4. Es ist
möglich,
innerhalb ruhiger Perioden von demselben Benutzer Datenpakete nach
bestmöglichem
Versuch einzupassen.
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Der
vierte Funkzugangsträger
D der Tabelle 6 unterstützt
OS3, was die permanente Zuweisung eines Kanals zu einem Sprachanruf
(dialogorientierte Verkehrsklasse) und das Multiplexen von Daten
nach bestmöglichem
Versuch von verschiedenen Benutzern ist. OS4 wird ebenfalls unterstützt, was
die Zuweisung eines Kanals an mehr als einen Sprachnutzer (und/oder
Datennutzern) auf dynamische Weise ist. Der Träger wird durch die nichttransparente
Betriebsart 103 mit Kopfentfernungsrahmung von der PDCP-Schicht 101 bereitgestellt.
Die unbestätigte
Betriebsart 107 von der RLC-Schicht 105 wird ebenfalls
verwendet, welche Segmentation, LA, und Verschlüsselung bereitstellt. Die gemeinsam
benutzte Betriebsart 111 von der MAC-Schicht 109 wird
wie auch die paketvermittelte Betriebsart 114 von der physikalischen
Schicht 112 verwendet. Durch Konfigurieren des Protokollstapels
auf diese Weise wird ein generischer dialogorientierter Funkzugangsträger D erzeugt.
Die Abbildung folgt dem in den 8 und 9 gezeigten
Schema in Abhängigkeit
von der erforderlichen Datenrate. Um von einer längeren Verschachtelung zu profitieren,
werden zwei Sprachrahmen innerhalb eines Funkblocks eingekapselt.
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11 zeigt
den Protokollstapel 100 für fließende Funkzugangsträger. Der
Protokollstapel beinhaltet dieselben Betriebsarten und Schichten
wie die aus 10, aber die Weiterleitung und
Auswahl der Betriebsarten ist verschieden. Die über einer punktierten Linie
gezeigten Blöcke
werden nicht verwendet. Die Datenverbindungsschicht 115 ist
der GSMCS-Betriebsart entnommen, und erlaubt daher die Verwendung
von existierenden schaltungsvermittelten Datenkanälen. Die
durch Pfeile in 11 angedeuteten Pfade durch
den Protokollstapel sind im Einzelnen in Tabelle 7 wiedergegeben.
Die Betriebszenarios sind im Kontext fließender Funkzugangsträger nicht
anwendbar.
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Tabelle
7: Fließende
Funkzugangsträger
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Für fließende Funkzugangsträger sind
fünf Zugangsträger A bis
E definiert. Der mit A bezeichnete erste von diesen ist für optimiertes
Fließen
unter Wiederverwendung der Datenverbindungsschicht 115 aus
der GSMCS-Betriebsart bereitgestellt. Der Träger A verwendet eine Verschachtelung
der Tiefe 19 diagonal für
einen schaltungsvermittelten Vollratenverkehrskanal, der entweder
GMSK- oder 8PSK moduliert sein kann. Das Kodierungsschema für diese
beiden Alternativen ist wie auch die Signalisierungsabbildungsschemata
unterschiedlich. Wenn eine GMSK-Modulation verwendet wird, werden
FACCH- und SACCH-Steuerkanäle
zusammen mit einer TCH/F14.4 und F9.6-Kodierung verwendet. Dies
ist ein in der GSM-Spezifikation 05.02 spezifizierter Verkehrskanal
zur Datenübertragung.
Die Zahlen entsprechen der Bitrate: 14,4 kBit/s bzw. 9,6 kBit/s. Wenn
auf dem Verkehrskanal eine 8PSK-Modulation verwendet wird, werden
FACCH- und SACCH-Steuerkanäle
zusammen mit E-IACCH/F unterstützt.
Diese erlauben eine Verwendung einer E-TCH/F28.8-, 32.0- oder 43.2-Kodierung.
Dabei entsprechen die Zahlen der Bitrate jedes Kodierungsschemas,
d.h. 28,8 kBit/s, 32 kBit/s bzw. 43,2 kBit/s. Diese Kodierungsschemas
werden für
ECSD (verbesserter schaltungsvermittelter Datendienst) als gleicher
Fehlerschutz verwendet.
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Der
zweite fließende
Funkzugangsträger
B verwendet die transparente Betriebsart 102 in der PDCP-Schicht 101 des
Protokollstapels. Die transparente Betriebsart 106 der
RLC-Schicht 105 wird außerdem zusammen mit der zugewiesenen
Betriebsart 110 in der MAC-Schicht 109 verwendet.
Die physikalische Schicht 112 ist zur Bereitstellung von
schaltungsvermittelten Kanälen
unter Verwendung einer Verschachtelungsstrategie mit einer Tiefe 19 diagonal
konfiguriert. Indem entweder eine GMSK- oder 8PSK-Modulation auf den Kanälen zur
Beibehaltung der Datenintegrität
verwendet wird, können
verschiedene Kodierungs- und Signalisierungsabbildungsstrategien
implementiert werden, wie aus Tabelle 7 ersichtlich ist. Die Kodierung
und Signalisierung ist äquivalent
zu A, aber der Protokollstapel ist anders konfiguriert. In Abhängigkeit
von der Kanalrate folgt die Signalabbildung den 2, 3 und 4.
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Der
dritte fließende
Funkzugangsträger
C verwendet die nicht transparente Betriebsart 103 aus
der PDCP-Schicht des Protokollstapels. Zusätzlich werden die Köpfe durch
Entfernung angepasst, wonach eine Rahmung ausgeführt wird. Der Protokollpfad
wird dann zur Verwendung der unbestätigten Betriebsart 107 in der
RLC-Schicht 105 unter Einschluss von Segmentation, LA und
Verschlüsselung
konfiguriert. Die zugewiesene Betriebsart 110 aus Schicht 109 wird
ebenfalls verwendet. Dann sind verschiedene Optionen zum Kanalbetrieb
verfügbar,
wie in Tabelle 7 ausgeführt
ist. Dies stellt ein optimiertes Fließen mit Kopfentfernung bereit. Die
Abbildung folgt in Abhängigkeit
von der Kanalrate den 2, 3 und 4.
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Der
vierte fließende
Funkzugangsträger
D stellt optimiertes Fließen
mit Kopfkompression bereit. Der Träger D verwendet die nicht transparente
Betriebsart 103 in der PDCP-Schicht des Protokollstapels
mit Kopfkompression und Rahmung. Die nicht bestätigte Betriebsart 107 wird
ebenfalls aus der RC-Schicht 105 zusammen mit Segmentation,
LA und Verschlüsselung
verwendet. Die MAC-Schicht 109 ist für den Betrieb in zugewiesener
Betriebsart 110 konfiguriert, während die physikalische Schicht 112 für den Betrieb
in schaltungsvermittelter Betriebsart 113 konfiguriert
ist. Die verschiedenen Verschachtelungs-, Modulations-, Kodierungs-
und Abbildungsprotokolle, die implementiert werden können, sind
in Tabelle 7 gezeigt.
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Der
fünfte
fließende
Funkzugangsträger
E stellt einen generischen fließenden
Funkzugangsträger
bereit. Der Protokollstapel ist gemäß Tabelle 7 und 11 konfiguriert.
Die nicht transparente Betriebsart 103 in der PDCP-Schicht 101 wird
ausgewählt,
und ist für
Kopfkompression und Rahmung konfiguriert. Die unbestätigte Betriebsart 107 wird
in der RLC-Schicht 105 zusammen mit Segmentation, LA und
Verschlüsselung
verwendet. Die gemeinsam genutzte Betriebsart 111 wird
aus der MAC-Schicht 109 verwendet. Die paketvermittelte
Betriebsart 114 wird aus der physikalischen Schicht ausgewählt. Durch
Konfigurieren des Protokollstapels auf diese Weise werden die in
Tabelle 7 aufgeführten
verschiedenen Optionen für
Verkehrskanäle
verfügbar. Dieser
Träger
verwendet gemäß vorstehender
Beschreibung PACCH- und PTCCH-Steuerkanäle. Die Abbildung folgt in
Abhängigkeit
von den Kanalraten den 2, 3 oder 4.
Um von einer längeren
Verschachtelung zu profitieren, werden zwei Sprachrahmen innerhalb
eines Paketes eingekapselt. Es kann jedoch auch nur ein Datenrahmen
eingekapselt werden.
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12 zeigt
den Protokollstapel für
interaktive Funkzugangsträger.
Der Protokollstapel enthält
dieselben Betriebsarten und Schichten wie die aus 10,
aber die Weiterleitung und Auswahl der Betriebsarten ist gemäß der Angabe über die
Pfeile verschieden, welche den Pfad der möglichen Träger anzeigen. Die über einer
punktierten Linie gezeigten Blöcke
oder Betriebsarten werden nicht verwendet. Durch die Pfeile angegebenen
Pfade sind in Tabelle 8 näher
spezifiziert. Es sind nur zwei Zugangsträger bereitgestellt, und diese
sind mit A und B bezeichnet.
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Tabelle
8: Interaktive Funkzugangsträger
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Der
erste dieser Träger
A wird über
die Betriebsart 103 der PDCP-Schicht 101 erzeugt,
welche eine transparente Betriebsart ist, die den Kopf über Kompressions-
und Rahmungstechniken anpasst. Die bestätigte Betriebsart 108 wird
aus der RLC-Schicht 105 zusammen mit Segmentation, LA und
Verschlüsselung
sowie Rückwärtsfehlerkorrektur
(BEC) ausgewählt.
Die gemeinsam benutzte Betriebsart 111 der MAC-Schicht 109 in
dem Protokollstapel wird ebenfalls implementiert. Paketvermittelte
Verkehrskanäle
werden mit Voll- oder Halbratenkanälen verwendet, die in Abhängigkeit
von der gemäß den 2, 3 oder 4 erforderlichen Kanalrate
verwendet werden. PACCH- und PTCCH-Kanälen können nach vorstehender Beschreibung
verwendet werden. Die Bezugnahme auf Betriebszenarios ist bei interaktiven
Zugangsträgern
nicht relevant.
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Der
zweite interaktive Träger
B wird in ähnlicher
Weise implementiert, die PDCP-Betriebsart, die verwendet wird, verwendet
jedoch keine Kopfkompression. Dieser Träger stellt einen generischen
interaktiven Funkzugangsträger
bereit. Die Kanalabbildung folgt in Abhängigkeit von der Kanalrate
den 2, 3 oder 4.
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13 stellt
den Protokollstapel für
Hintergrundfunkzugangsträger
dar. Der Protokollstapel beinhaltet dieselben Betriebsarten und
Schichten wie die in den 10, 11 und 12 gezeigten,
aber verwendet verschiedene Betriebsarten von ihnen über ein
anderes Weiterleitungsverfahren, wie es über die Pfeile gezeigt ist.
Die über
einer punktierten Linie gezeigten Blöcke werden nicht verwendet.
Die durch die Pfeile in 13 gezeigten
Pfade sind in Tabelle 9 näher
beschrieben. Es sind vier Hintergrundfunkzugangsträger A bis
D definiert.
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Tabelle
9: Hintergrundfunkzugangsträger
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Der
erste Träger
von diesen mit der Bezeichnung A gemäß Tabelle 9 wird durch Auswählen der
nicht transparenten Betriebsart 103 von der PDPC-Schicht 101 zusammen
mit Kopfkompression und Rahmung bereitgestellt. Die RLC-Schicht 105 ist
unter Verwendung der bestätigten
Betriebsart 108 konfiguriert, die Segmentation, LA, Verschlüsselung
und BEC erlaubt. Die MAC-Schicht 109 wird unter Verwendung
einer zugewiesenen Kanalstruktur durch Auswählen der Betriebsart 110 implementiert.
Schaltungsvermittelte Kanäle werden
sodann durch Auswählen
der Betriebsarten TCH verwendet. Dies erfüllt OS2 und bietet eine Paketübertragung
innerhalb ruhiger Perioden der schaltungsvermittelten Kanäle. Datenübertragung
nach besten Bemühen
(oder Hintergrund) mit Kopfkompression innerhalb OS2 wird bereitgestellt.
Die mit den Paketdaten verbundene Steuerung wird durch die verbundenen
Steuerkanäle
des Sprachverkehrskanals (FACCH und SACCH) so ausgeführt. Datenpakete
nach bestem Bemühen
werden auf vier aufeinanderfolgende Signalfolgen abgebildet.
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Der
zweite Hintergrundfunkzugangsträger
(B aus Tabelle 9) wird gemäß Tabelle
9 unter Verwendung der nicht transparenten Betriebsart 104,
der bestätigten
Betriebsart 108, der zugewiesenen Betriebsart 110 und
der schaltungsvermittelten Betriebsart 113 implementiert.
Dies stellt außerdem
eine Paketübertragung
innerhalb ruhiger Perioden, aber Datenübertragung nach bestem Bemühen (oder
Hintergrund) ohne Kopfkompression innerhalb OS2 bereit. Paketdatenverbundene
Steuerung wird durch die verbundenen Steuerkanäle des Verkehrskanals (FACCH
und SACCH) ausgeführt.
Datenpakete nach bestem Bemühen
werden auf vier aufeinanderfolgende Signalfolgen abgebildet.
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Der
dritte Hintergrundfunkzugangsträger
(C aus Tabelle 9) wird unter Verwendung der nicht transparenten
Betriebsart 103 der PDCP-Schicht 101, der bestätigten Betriebsart 108 der
RLC-Schicht 105, der gemeinsam genutzten Betriebsart 111 der
MAC-Schicht 109 und der paketvermittelten Betriebsart 114 der
physikalischen Schicht 112 implementiert. Der Träger implementiert
OS3 und OS4 und stellt einen Hintergrundfunkzugangsträger mit
Kopfkompression bereit.
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Der
vierte Hintergrundfunkzugangsträger
(D aus Tabelle 9) bietet einen generischen Hintergrundfunkzugangsträger. Dies
wird unter Verwendung der nicht transparenten Betriebsart 104 der
PDCP-Schicht 101, der bestätigten Betriebsart 108 der
RLC-Schicht, der gemeinsam genutzten Betriebsart 111 der
MAC-Schicht 109 und der paketvermittelten Betriebsart 114 der
physikalischen Schicht 112 implementiert. Die Abbildung folgt
den 2, 3 oder 4 in Abhängigkeit
von der Kanalrate, und der Träger
unterstützt
OS3 und OS4.
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Die
möglichen
für GERAN
benötigten
verbundenen Steuerkanäle
sind nunmehr beschrieben. Diese hängen von der Art des über die
Schnittstelle verwendeten Verkehrskanals ab. Für Paketverkehrskanäle erfüllt PACCH
klar die Signalisierungsanforderungen für Hintergrund- und interaktive
Verkehrsklassen. Wenn jedoch dialogorientierte und fließende Verkehrsklassen
in Betracht gezogen werden, ist der einzige Weg der Übertragung
von PACCH das Stehlen von Sprachpaketen. Der Einfluss auf die Sprachqualität kann reduzierend
sein. Da jedoch CA- und PC-Aktualisierungen PACCH nicht verwenden,
und da Messberichte beschränkt
sein können,
kann PACCH-Verkehr
reduziert sein. Dennoch ist es vorteilhaft, existierende schaltungsvermittelte
Verkehrskanäle
wieder zu verwenden, wenn eine effizientere verbundene Steuerung
definiert wurde.
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Für schaltungsvermittelte
Verkehrskanäle
umfassen SACCH und FACCH die Signalisierungsanforderungen der fließenden und
dialogorientierten Verkehrsklassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung finden in GERAN statt, was bedeutet, dass die physikalische Schicht
hauptsächlich
mit dem paketvermittelnden Kernnetzwerk verbunden ist, aber sie
kann ebenso mit dem schaltungsvermittelnden Kernnetzwerk verbunden
sein. Vormals gab es einerseits eine schaltungsvermittelte Luftschnittstelle
(TCH + SACCH + Leerlauf), mit einem schaltungsvermittelnden Kernnetzwerk
(durch die A-Schnittstelle)
verbunden ist, und andererseits eine paketvermittelte Luftschnittstelle
(PDTCH + PTCCH + Leerlauf, das heißt, PDCH), die mit einem paketvermittelnden
Kernnetzwerk (durch die Gb-Schnittstelle)
verbunden ist. Ausführungsbeispiele
der Erfindung erlauben eine Verbindung der schaltungsvermittelten
Luftschnittstelle mit einem paketvermittelnden Kernnetzwerk (durch
Gb- oder Iu-ps-Schnittstellen),
sowie eine Unterstützung
von Paketdaten (nicht nur TCH) durch die schaltungsvermittelte Luftschnittstelle,
und daher ebenfalls eine Verbindung mit einem paketvermittelnden
Kernnetzwerk (durch Gb- oder Iu-ps-Schnittstellen). Daher wird eine
mögliche
Kombination über
die schaltungsvermittelte Luftschnittstelle PDCH + SACCH + Leerlauf sein.
Im Falle von OS2 wird eine mögliche
Kombination TCH + PDTCH + SACCH + Leerlauf sein. Somit kann ein
erfindungsgemäßes Kommunikationssystem
implementiert werden.
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GERAN
wird als ein Beispiel eines Systems verwendet, bei dem ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem
implementiert werden kann. Die vorliegend als erfindungsgemäß beschriebenen
Systeme und Verfahren sind jedoch nicht auf die bei GSM oder EDGE
verwendeten beschränkt;
ein erfindungsgemäßes System
oder Verfahren kann auch bei anderen Funknetzwerken angewendet werden.
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GERAN
wird als ein Beispiel eines Systems verwendet, bei dem ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem
implementiert werden kann.
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Dem
Fachmann ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebenen Beispiele beschränkt
ist, sondern vielmehr Abwandlungen erfolgen können, ohne vom Erfindungsbereich
abzuweichen.
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Anhang
A: Inhalt von verbundenen Steuerkanälen
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