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Dokumentenidentifikation DE112006000582T5 10.01.2008
Titel Kommunikationssystem und Prozessor und Verfahren zur Verwendung darin
Anmelder Motorola, Inc., Schaumburg, Ill., US
Erfinder Sun, Shaobo, Glostrup, DK;
Jakobsen, Ken, Glostrup, DK;
Pedersen, Kristian Gronkjaer, Glostrup, DK
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Aktenzeichen 112006000582
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KN, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, LY, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 27.02.2006
PCT-Aktenzeichen PCT/US2006/006820
WO-Veröffentlichungsnummer 2006101671
WO-Veröffentlichungsdatum 28.09.2006
Date of publication of WO application in German translation 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse H04Q 7/20(2006.01)A, F, I, 20060227, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04B 7/212(2006.01)A, L, I, 20060227, B, H, DE   H04J 3/00(2006.01)A, L, I, 20060227, B, H, DE   

Beschreibung[de]
ERFINDUNGSGEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem und einen Prozessor und ein Verfahren zur Verwendung darin. Sie betrifft insbesondere ein System mit einem Prozessor, der drahtlose Kommunikationsressourcen, zum Beispiel zur Verwendung eines gemeinsamen Kanals zur Datenkommunikation, Mobilstationen auf einer priorisierten Basis zuweist.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Mobile drahtlose Funkkommunikationssysteme, beispielsweise Zellulartelefonie oder private mobile Funkkommunikationssysteme, sorgen in der Regel dafür, daß Funkkommunikationsstrecken zwischen mehreren Benutzer- oder Teilnehmerterminals, oftmals als "Mobilstationen" MSs bezeichnet, über eine Systeminfrastruktur angeordnet werden, die eine oder mehrere Basissendeempfängerstationen (BTSs) enthält. Es existieren Verfahren zum gleichzeitigen Kommunizieren von Information in derartigen Systemen, wobei sich eine Reihe von Benutzern Kommunikationsressourcen teilen. Solche Verfahren werden als "Vielfachzugriff"-Techniken bezeichnet. Es existieren eine Reihe von Vielfachzugriffstechniken, wobei eine finite Kommunikationsressource in eine Anzahl physikalischer Parameter unterteilt wird.

Innerhalb solcher Vielfachzugriffstechniken werden verschiedene Duplexpfade (Zwei-Wege-Kommunikation) angeordnet. Solche Pfade können in einer Frequenzduplexkonfiguration (FDD) ausgelegt werden, wobei eine Frequenz für eine Aufwärtskommunikation, das heißt von einer MS zu der sie bedienenden BTS, bestimmt ist und eine zweite Frequenz für eine Abwärtskommunikation, daß heißt von einer bedienenden BTS zu einer oder mehreren MSs, bestimmt ist. Alternativ können die Pfade in einer Zeitduplex-Konfiguration (TDD) angeordnet sein, wobei eine erste Zeitperiode für Aufwärtskommunikation bestimmt ist und eine zweite Periode für eine Abwärtskommunikation bestimmt ist.

Ein Beispiel für ein drahtloses zonen-/zellenbasiertes Kommunikationssystem ist ein TETRA-System (TErrestrial Trunked Radio), das ein entsprechend TETRA-Normen oder -Protokollen wie durch das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) definiert arbeitendes System ist. Ein primärer Focus für ein TETRA-System ist die Verwendung durch Rettungsdienste, da TETRA Dispatch- und Steuerdienste bereitstellt. Die Systeminfrastruktur in einem TETRA-System wird im allgemeinen als ein SwMi (switching and management infrastructure – Schnittstelle zwischen Infrastruktur und Mobilgerät) bezeichnet, die außer den MSs im wesentlichen alle Kommunikationselemente enthält.

Das Kommunikationssystem kann Funkkommunikation zwischen der Infrastruktur und MSs (oder zwischen MSs über die Infrastruktur) von Informationen in einer beliebigen der bekannten Formen bereitstellen, in der solche Kommunikationen möglich sind. Insbesondere können Informationen Sprach-, Ton-, Daten-, Bild- oder Videoinformationen darstellen. Dateninformationen sind üblicherweise digitale Informationen, die geschriebene Wörter, Zahlen usw. darstellen, das heißt die in einem Personal Computer verarbeitete Art von Benutzerinformationen, oftmals in Relation zu Kommunikation in einem Netzwerk als "Text"-Informationen oder "Paketdaten"-Informationen bezeichnet. Außerdem werden Steuerzeichengebungsnachrichten kommuniziert. Dies sind Nachrichten hinsichtlich des Kommunikationssystems selbst, zum Beispiel, um die Art und Weise zu steuern, wie Benutzerinformationen in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Industrieprotokoll wie etwa TETRA kommuniziert werden. Unterschiedliche Kanäle können zur Kommunikation der verschiedenen Formen der Informationen verwendet werden. Insbesondere werden zur Übertragung von Paketdateninformationen von einer MS Paketdatendienste PDS angefordert, und Kommunikation erfolgt über einen Paketdatenkanal PDCH.

Bei TETRA-Systemen und bei einigen anderen Zellularsystemen, wenn ein Benutzer eine neue Anforderung für den Zugriff auf eine bestimmte Ressource des Systems machen muß, beispielsweise zum Zugriff auf einen bestimmten Kanal, zum Beispiel den PDCH, erfolgt diese Anforderung unter Verwendung eines als Random Access Procedure bekannten Verfahren. Das Verfahren ist auch als Reservation-ALOHA bekannt. Bei dieser Prozedur sendet die MS des Benutzers eine Anforderungsnachricht an einen Prozessor der Infrastruktur, als der BRC oder "Base Radio Controller" bekannt, die die erforderliche Ressource angibt, zum Beispiel Kapazität in einem bestimmten Kommunikationskanal wie etwa dem PDCH, zum dem Zugang gefordert wird. Die Anforderung kann je nach dem, ob sie von der Random-Access-Prozedur gewählt wird oder nicht, erfolgreich oder nicht erfolgreich sein. Wenn sie erfolgreich ist, kann der BRC die Anforderung ganz oder teilweise gewähren, indem er die ganze angeforderte Kapazität oder einen Teil davon reserviert.

TETRA-Systeme verwenden TDMA-Arbeitsprotokolle. Bei solchen Protokollen können gewisse Schlitze in der Zeitsteuerprozedur des Steuerzeichengebungskanals für die Random-Access-Anforderung reserviert werden, oder solche Schlitze können durch die Systeminfrastruktur auf einer dynamischen Basis zugeteilt werden. Die Infrastruktur informiert die MSs von Benutzern durch ihre Abwärtsübertragung, daß etwa die nächsten N Schlitze der Random-Access-Prozedur gewidmet sein sollen. Diese Schlitze stehen für die MSs zur Verfügung, die Zugang zu einer Systemressource anfordern, um Gelegenheiten zu haben, bei der Infrastruktur anzufordern, Zugang zu der Ressource zu gestatten oder zu reservieren. Eine MS verwendet eine Random-Access-Gelegenheit in einem der bezeichneten Schlitze, um eine Random-Access-Anforderung zu stellen. Wenn die Anforderung erfolgreich ist, reserviert oder gewährt die Infrastruktur der MS wie weiter oben beschrieben Zugang zu der entsprechenden Ressource. Die Ressource, wenn sie gewährt wird, kann im Hinblick auf eine Reihe identifizierter Schlitze definiert sein, die zur Verfügung gestellt werden.

Diese Random-Access-Gelegenheiten stehen allen innerhalb einer gegebenen Zelle arbeitenden rechtmäßigen MSs zur Verfügung. Dazu können beispielsweise alle MSs innerhalb der Zelle oder alle MSs in einer gegebenen Benutzerklasse innerhalb der Zelle nach Spezifizierung durch die Infrastrukturzellen gehören. Beim Senden von Anforderungen können Kollisionen auftreten. Wenn es dazu kommt, wird jede betroffene MS keinerlei Rückkopplung von der Infrastruktur hinsichtlich des Erfolges ihrer Anforderung erhalten und wird möglicherweise nach einer gewissen Verzögerung die Anforderungsprozedur wiederholen müssen.

Bei gegenwärtig verfügbaren TETRA-Systemen besteht der einzige Mechanismus, der für den BRC verwendet wird, um die Gewährung von Ressourcen an verschiedene Benutzer zu priorisieren, die sich den gleichen Datenkommunikationskanal, den PDCH teilen sollen, darin, Benutzern Priorität zu erteilen, die bereits an einer Kommunikation beteiligt sind und weitere Kanalzugangszeit anfordern. Eine derartige Anforderung erfolgt durch eine als Reserved Access Procedure bekannte Prozedur und steht im Gegensatz zu der Prozedur für andere Benutzer, die eine neue Anforderung hinsichtlich Zugangszeit durch die oben beschriebene Random-Access-Procedure stellen. Der BRC gibt Priorität an Anforderungen, die über die Reserved Access Procedure gestellt werden. Dies ist ein Designmerkmal anstatt ein in der TETRA-Norm definiertes essentielles Merkmal. Wenn ein Benutzer eine große Datenmenge an den PDCH senden muß, würde dieser Benutzer folglich alle verfügbaren Ressourcen auf dem Kanal belegen, wodurch alle anderen Benutzer daran gehindert würden, sich die PDCH-Ressourcen zu teilen. Die Erfinder haben erkannt, daß dies für jene Benutzer, die nur eine kleine Datenmenge senden müssen, ein ernsthaftes Problem darstellt.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem ersten Aspekt ein Prozessor zur Verwendung in einer Infrastruktur eines Kommunikationssystems bereitgestellt, wobei der Prozessor so wie in Anspruch 1 der beiliegenden Ansprüche definiert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem zweiten Aspekt ein Kommunikationssystem bereitgestellt, wobei das System wie in Anspruch 13 der beiliegenden Ansprüche definiert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem dritten Aspekt ein Betriebsverfahren in einem Kommunikationssystem bereitgestellt, wobei das Verfahren wie in Anspruch 15 der beiliegenden Ansprüche definiert ist.

Der Prozessor der Erfindung, der beispielsweise einen Base Radio Controller, BRC, umfassen kann, arbeitet in einer Infrastruktur, um die Gewährung von Ressourcen an einen relevanten Kanal auf neue Weise zu priorisieren, insbesondere einen Datenkanal wie etwa einen PDCH in einem TETRA-System. Die Gewährung von Ressourcen wird priorisiert auf der Basis einer Zeitlänge, während der zu sendende Informationen, zum Beispiel ein Paketdatenpaket, den Kanal belegt. Zur Vereinfachung der Priorisierung, so daß sie leicht und preiswert implementiert werden kann, kann eine Zeitlänge, zum Beispiel eine Anzahl erforderlicher Zeitschlitze des beabsichtigten Pakets in einer Anforderung angegeben, mit einem Schwellwert verglichen werden oder in Stufen mit zwei oder mehreren Schwellwerten, die bei jeder Stufe an Größe zunehmen. Ein signifikanter Vorteil, der bei Verwendung des Prozessors der Erfindung erhalten wird, besteht darin, daß Benutzern, die nur ein kleines Informationspaket zu senden haben, zum Beispiel weniger häufig, leichter Ressourcen gewährt werden. Auf diese Weise werden Benutzer insgesamt mit größerer Fairness behandelt, und ein größerer Anteil von Benutzern hat eine Gelegenheit, auf den gleichen Kanal zuzugreifen. Eine Veranschaulichung dieser Vorzüge erfolgt später.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ein schematisches Blockdiagramm eines die vorliegende Erfindung verkörpernden mobilen Kommunikationssystems,

2 ein Flußdiagramm einer Prozedur, nach der ein Infrastrukturprozessor in dem in 1 dargestellten System arbeitet.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

1 zeigt ein gemäß einer Ausführungsform der Erfindung arbeitendes Kommunikationssystem 100. Bei dem System 100 kann es sich um ein TETRA-System handeln. Das System 100 enthält eine erste Netzwerkinfrastruktur 101 und eine zweite Netzwerkinfrastruktur 102. Die Netzwerkinfrastruktur 101 enthält als bekannte Hauptkomponenten (zusammen mit anderen Komponenten) (i) eine BTS (Basissendeempfängerstation) 103, die einen oder mehrere Sendeempfänger enthält, die Funkkommunikation mit mobilen Stationen innerhalb des Bereichs der BTS 103 bereitstellen; (ii) einen Router 104 zum Lenken von Kommunikationen in die Netzwerkinfrastruktur 101 hinein und aus dieser heraus, zum Beispiel über ein PSTN (Public Switched Telephone Network – öffentliches Telefonwählnetz) 105 und innerhalb der Netzwerkinfrastruktur 101 und zu den dadurch bedienten mobilen Stationen; (iii) einen Authentifikationsprozessor 106, der Authentifikationsfunktionen der Netzwerkinfrastruktur 101 ausführt, und einen Speicher 107, der Daten und Programme speichert, die beim Betrieb von Prozessoren der Netzwerkinfrastruktur 101 benötigt werden. Die Netzwerkinfrastruktur 101 enthält außerdem einen Ressourcenzuweisungsprozessor 108, zum Beispiel einen Base Radio Controller, der die Zuweisung von verfügbaren Kommunikationsressourcen an von der Netzwerkinfrastruktur 101 bediente mobile Stationen steuert.

Das System 100 enthält außerdem mehrere MSs (mobile Stationen), die von der Netzwerkinfrastruktur 101 bedient werden, insbesondere von der BTS 103, von denen drei gezeigt sind, MSs 109, 110 und 111.

Die Netzwerkinfrastruktur 102 enthält als bekannte Hauptkomponenten (zusammen mit anderen Komponenten) (i) eine BTS (Basissendeempfängerstation) 113, die einen oder mehrere Sendeempfänger enthält, die Funkkommunikation mit mobilen Stationen innerhalb des Bereichs der BTS 113 bereitstellen; (ii) einen Router 114 zum Lenken von Kommunikationen in die Netzwerkinfrastruktur 102 hinein und aus dieser heraus, zum Beispiel ein PSTN (Public Switched Telephone Network – öffentliches Telefonwählnetz) 115 und innerhalb der Netzwerkinfrastruktur 102 und zu den dadurch bedienten mobilen Stationen; (iii) einen Authentifikationsprozessor 116, der Authentifikationsfunktionen der Netzwerkinfrastruktur 102 ausführt, und einen Speicher 117, der Daten und Programme speichert, die beim Betrieb von Prozessoren der Netzwerkinfrastruktur 102 benötigt werden. Die Netzwerkinfrastruktur 101 enthält außerdem einen Ressourcenzuweisungsprozessor 118, der die Zuweisung von verfügbaren Kommunikationsressourcen an von der Netzwerkinfrastruktur 102 bediente mobile Stationen steuert.

Das System enthält außerdem mehrere MSs (mobile Stationen), die von der Netzwerkinfrastruktur 102 bedient werden, insbesondere von der BTS 113, von denen drei gezeigt sind, MSs 119, 120 und 121.

Es existiert eine Verbindung 122 zwischen der Netzwerkinfrastruktur 101 und der Netzwerkinfrastruktur 102. Die Verbindung 122 kann auf eine der im Stand der Technik bekannten Weisen ausgebildet sein. Die Verbindung 122 kann beispielsweise durch Funk- oder Richtfunkkommunikation, festverdrahtete elektrische oder optische Kommunikation oder das Internet bereitgestellt sein.

Wenn beispielsweise die MS 109 mit einer anderen mobilen Station kommunizieren soll, registriert die MS 109 sich zuerst mit der Netzwerkinfrastruktur 101 über eine bekannte Prozedur, die das Senden von Funknachrichten zwischen der MS 109 und der BTS 103 und das Weiterleiten der Nachrichten zwischen der BTS 103 und dem Authentifikationsprozessor 108 beinhaltet. Der Authentifikationsprozessor 108verifiziert, daß die MS von der Netzwerkinfrastruktur 101 bedient werden soll. Wenn die Registrierung erfolgt ist, wird von der MS 109 bei der BTS 103 ein Kommunikationsaufbauanforderungsfunksignal empfangen und an den Ressourcenzuweisungsprozessor 108 weitergeleitet. Der Prozessor 108 weist eine Ressource für eine Kommunikation auf eine später zu beschreibende Weise zu. Wenn die Ressource zur Verfügung steht, leitet der Router 104 die Kommunikation entsprechend. Wenn beispielsweise die Kommunikation zu der MS 119 gerichtet werden soll, lenkt der Router 104 die Kommunikation über die Verbindung 122 über die Netzwerkinfrastruktur 102, insbesondere den Router 114 und die BTS 113. Wenn alternativ die Kommunikation an ein nicht gezeigtes anderes Terminal an einem abgesetzten Ort geschickt werden soll, kann der Router 104 dies über das PSTN 105 lenken.

Der Betrieb des Ressourcenzuweisungsprozesses 108 wird nun ausführlicher beschrieben. Der Ressourcenzuweisungsprozessor 118 arbeitet auf ähnliche Weise. Der Betrieb ist im Hinblick auf Zuweisung von Zugang zu einem Paketdatenkanal (PDCH) in Übereinstimmung mit der TETRA-Norm beschrieben. Dies ist nur zu Veranschaulichungszwecken. Der Betrieb ist nicht notwendigerweise auf diese bestimmte Betriebsform beschränkt. Der Paketdatenkanal wird verwendet für die Kommunikation von Paketdaten, das heißt Paketen von Daten, die Textinformationen umfassen, zum Beispiel alphanumerische Zeichen usw., zum Beispiel von einem Benutzer an einem Benutzerterminal unter Verwendung einer Tastatur oder dergleichen eingegeben, zu und von mobilen Stationen verwendet.

Der Benutzer jeder von der Netzwerkinfrastruktur 101 bedienten mobilen Station, der eine Paketdatenkommunikation senden möchte, fordert anfänglich Paketdatendienste an (zum Beispiel durch Auswahl aus einem auf einem Display der mobilen Station angezeigten Menü) und wird dadurch über die BTS 103 mit dem Ressourcenzuweisungsprozessor 108 verbunden. Als nächstes gibt der Benutzer eine Ressourcenreservierungsanforderung zum Senden einer Paketdatenkommunikation (zum Beispiel wieder durch Auswahl aus einem Menü) ein. Die Anforderung wird von der mobilen Station, etwa MS 109, an die BTS 103 gesendet und von der BTS 103 an den Prozessor 108 weitergeleitet. Die Anforderung enthält eine Angabe über die Größe (Zeitlänge) des zu sendenden Datenpakets. In der Praxis wird die Anforderung in einer Ressourcenanforderungsdatennachricht ("PDU") gesendet, in der sich ein Feld befindet, das angibt, wie viele Schlitze erforderlich sind. Die Software der mobilen Station adressierende Schicht 2 berechnet automatisch diese Größe. Der Prozessor 108 empfängt ständig eine Reihe von Ressourcenreservierungsanforderungen. Einige der empfangenen Anforderungen werden von der weiter oben erwähnten Reserved Access Procedure gestellt und einige werden von der weiter oben erwähnten Random-Access-Prozedur gestellt. Ein Beispiel einer Random-Access-Prozedur wird in dem Dokument WO-A-2004/086797 der Anmelder beschrieben. Der Ressourcenzuweisungsprozessor 108 weist Zugang zu dem Paketdatenkanal auf einer priorisierten Basis auf die in 2 dargestellte Weise zu.

Zuerst wird in einem Schritt 201 bei dem in 2 dargestellten Verfahren eine Paketdatenressourcenzuweisungsanforderung empfangen. Der Prozessor 108 bestimmt in einem Schritt 202, ob die Anforderung von der Reserved Access Procedure empfangen worden ist, das heißt eine "RES"-Anforderung ist, oder von der Random-Access-Procedure, das heißt eine "RAN"-Anforderung ist. RAN-Anforderungen werden (im Gegensatz zur Priorisierung in dem bekannten System) als von höherer Priorität angesehen und an einen Schritt 203 weitergegeben. RES-Anforderungen werden als von niedrigerer Priorität angesehen und werden an einen Schritt 204 weitergegeben. In jedem der Schritte 203 und 204 wird die in der Anforderung angegebene Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets mit einem im Speicher 107 gespeicherten ersten vorbestimmten Größenschwellwert verglichen. Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt 203 kleiner ist als der erste Schwellwert T1, hat die Anforderung höhere Priorität und wird an einen Schritt 205 weitergegeben. Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets in Schritt 203 als größer oder gleich dem ersten Schwellwert T1 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt 206 weitergegeben.

Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets in Schritt 204 als kleiner als der erste Schwellwert T1 bestimmt wird, ist die Anforderung von höherer Priorität und wird an den Schritt 206 weitergegeben, und wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets in Schritt 204 als größer oder gleich dem ersten Schwellwert T1 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt 207 weitergegeben.

In jedem der Schritte 205, 206 und 207 wird die in der Anforderung angegebene Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets mit einem zweiten vorbestimmten Größenschwellwert T2 verglichen, dessen Wert im Speicher 107 gespeichert ist. Der zweite Schwellwert T2 kann beispielsweise das doppelte des ersten Schwellwerts T1 sein. In der Praxis kann ein Designparameter in den Prozessor 108 oder in den Speicher 107 zur Verwendung in Verbindung mit dem Prozessor 108 integriert sein. Dieser Designparameter definiert die Schwellwerte T1 und T2. Der Designparameter kann die maximale Anzahl an Schlitzen pro Gewährung sein, die von dem Prozessor 108 verwendet wird, um zu bestimmen, wie viele Zeitschlitze in einer TDMA-Zeitsteuerstruktur der Prozessor 108 jeweils einer MS gewähren kann. In der Regel kann T1 eine Zeitdauer äquivalent zu der halben maximalen Anzahl von Schlitzen pro Gewährung sein, während T2 eine Zeitdauer äquivalent zu der größten Anzahl von Schlitzen pro Gewährung sein kann.

Wenn die Größe S des im Schritt 205 zu kommunizierenden Datenpakets als kleiner als der zweite Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von höherer Priorität und wird an einen Schritt 208 weitergegeben. Wenn die Größe des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt 205 als größer oder gleich dem zweiten Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt 209 weitergegeben.

Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt 206 als kleiner als der zweite Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von höherer Priorität und wird an den Schritt 209 weitergegeben. Wenn die Größe des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt 206 als größer oder gleich dem zweiten Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt 210 weitergegeben.

Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt 207 als kleiner als der zweite Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von höherer Priorität und wird an den Schritt 210 weitergegeben. Wenn die Größe S des zu kommunizierenden Datenpakets im Schritt 207 als größer oder gleich dem zweiten Schwellwert T2 bestimmt wird, ist die Anforderung von niedrigerer Priorität und wird an einen Schritt 211 weitergegeben.

Die vier Schritte 208, 209, 210 und 211 weisen Ausgangsprioritätsniveaus der verschiedenen Anforderungen zu. Somit sind Anforderungen, die Schritt 211 erreichen, von niedrigster Priorität, etwa Prioritätsniveau 1, PR1. Anforderungen, die den Schritt 210 erreichen, sind von der nächstniedrigeren Priorität, etwa Prioritätsebene 2, PR2. Anforderungen, die Schritt 209 erreichen, sind von der nächsthöheren Priorität, etwa Prioritätsebene 3, PR3. Anforderungen, die Schritt 208 erreichen, sind von höchster Priorität, etwa Prioritätsniveau 4, PR4.

Schließlich werden in einem Schritt 212 die Anforderungen, denen in jedem der Schritte 208 bis 211 ein Prioritätsniveau gegeben worden ist, in einer Prioritätsniveaureihenfolge sortiert. Der Prozessor 108 gewährt Zugang zu dem Paketdatenkanal für die Anforderungen in der in Schritt 212 ausgebildeten Reihenfolge.

Wenn in der Praxis eine Kommunikation durch das System 100 eine TDMA-Zeitsteuerstruktur verwendet, wie etwa in einem TETRA-System, wird die für eine Kommunikation eines Datenpakets erforderliche Zeitdauer im Hinblick auf eine erforderliche Anzahl von Zeitschlitzen definiert, und die gewährte Ressource wird im Hinblick auf eine Anzahl von bestimmten definierten Schlitzen spezifiziert, die zur Verfügung gestellt werden. MSs, denen Zugang gewährt wird, werden über die jeweiligen Schlitze benachrichtigt, die ihnen zur Verfügung gestellt worden sind, und arbeiten dahingehend, Daten nur während dieser Schlitze zu senden. Jede MS wird nichts über die Reihenfolge wissen, in der die verfügbaren Schlitze ausgewählt worden sind.

Falls eine MS mehr Schlitze als die größte Anzahl von Schlitzen pro Gewährung angefordert hat, wird die Anzahl von Schlitzen, die zur Verfügung gestellt wird, auf diese größte Anzahl begrenzt. Eine weitere Anforderung wird von der MS benötigt, um die Kommunikation des Datenpakets abzuschließen. Die MS kann berechnen und spezifizieren, wieviel mehr Schlitze benötigt werden, um die Kommunikation des ganzen Datenpakets abzuschließen.

Um das Verhalten des von einem gegenwärtig verfügbaren BRC verwendeten bekannten Priorisierungsalgorithmus mit einem Priorisierungsrhythmus zu vergleichen, der die Erfindung verkörpert und auf die unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Weise arbeitet, wurde ein Kommunikationsverkehrsprofil definiert und in einem Simulationsmodel verwendet. Das Verkehrsprofil besteht aus den folgenden Bestandteilen. (1) Es gibt fünf mobile Stationen MS-1, MS-2, MS-3, MS-4 und MS-5, die den gleichen PDCH mit einer größten Anzahl von Schlitzen pro Gewährung von 68 verwenden müssen. (2) MS-1, MS-2 und MS-3 müssen alle 36 Sekunden Datenpakete von 150 Byte, 160 Byte bzw. 170 Byte schicken, während MS-4 und MS-5 alle 2,5 Sekunden Datenpakete von 1472 Byte bzw. 1440 Byte senden müssen; (3) In Situationen mit einem unbelasteten Kanal werden MS-1, MS-2 und MS-3 weniger als 0,5 Sekunden benötigen, um eine Transaktion zu beenden, während MS-4 und MS-5 mehr als 3 Sekunden benötigen werden, um eine Transaktion zu beenden. (4) Der PDCH wird deshalb durch MS-4, MS-5 sehr schwer belastet werden, und MS-1, MS-2 und MS-3 werden das Risiko haben, ganz an der gemeinsamen Benutzung des PDCH gehindert zu werden. Ergebnisse von dem Einsatz beider Algorithmen sind in den folgenden Tabellen zusammengefaßt: Tabelle 1: Ergebnisse aus der Verwendung des gegenwärtig implementierten bekannten Algorithmus. Leistungspunkte MS-1 MS-2 MS-3 MS-4 MS-5 Ergebnisse für alle MSs Nachrichtenrückweisungsrate (%) 99,8 100,0 99,8 67,02 50,12 62,39 Mittlerer Durchsatz (bps) 0,07 0,08 1553,45 2302,40 3855,99 Mittlere Verzögerung (Sekunden) 20,15 1,72 368,11 356,72 361,13

Der Durchsatz ist die Gesamtdatenmenge (in bps), die auf der SwMI-Seite erfolgreich empfangen wird. Tabelle 2: Ergebnisse aus dem Einsatz des die Erfindung verwendenden neuen Algorithmus. Leistungspunkte MS-1 MS-2 MS-3 MS-4 MS-5 Ergebnisse für alle MSs Nachrichtenrückweisungsrate (%) 0,41 0,20 0,30 61,58 60,36 55,29 Mittlerer Durchsatz 32,53 35,66 37,17 1809,91 10,92 3741,19 Mittlere Verzögerung 6,01 5,91 5,94 1112,21 1074,96 866,44

Tabelle 2 ist ohne weiteres zu entnehmen, wie der neue Algorithmus die simulierte Kanalleistung im Vergleich mit dem durch Tabelle 1 dargestellten, gegenwärtig implementierten Algorithmus signifikant verbessert hat. Insbesondere:

  • (1) Nachrichtenzurückweisungsrate (MRR): Für MS-1, Ms-2 und MS-3 liegen die in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse sehr nahe bei null, wohingegen die unter Verwendung des in Tabelle 1 gezeigten gegenwärtig implementierten Algorithmus erhaltenen Ergebnisse sehr nahe bei 100 % für diese MSs liegen. Dies stellt eine Verbesserung der MRR von fast 100 % dar.
  • (2) Durchsatz: Fast 100% der angebotenen Last (zu übertragendes Datenpaket) durch die ersten drei MSs, MS-1, MS-2 und MS-3, wurden unter Verwendung des neuen Algorithmus wie in Tabelle 2 dargestellt übertragen. Im Gegensatz dazu liegt die von diesen MSs unter Verwendung des gegenwärtig implementierten Algorithmus übertragene Menge nahe bei null. Dies ist eine Verbesserung von annähernd 100%.

Eine Aufgabe der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung besteht in der Verbesserung der Leistung von Datenkommunikation für MSs, die weniger häufige Benutzer sind, nämlich MS-1, MS-2 und MS-3. Deshalb wurde die Leistung für die MSs, die starke Benutzer sind, nämlich MS-4 und MS-5, geringfügig reduziert. Da jedoch jeder dieser beiden starken Benutzer jeweils den Kanal im voraus überlastet hat, ist die Reduzierung der Leistung für sie weniger bemerkbar angesichts einer zufriedenstellenderenden Gesamtleistung für alle Benutzer.

Zusammenfassung

Ein Prozessor zur Verwendung in einer festen Infrastruktur eines Kommunikationssystems einschließlich mehrerer mobiler Stationen 1 kann dahingehend betrieben werden, Zugang von mobilen Stationen zu einer gemeinsam benutzen Kommunikationsressource (PDCH) auf einer priorisierten Basis zuzuweisen. Der Prozessor kann dahingehend betrieben werden, eine Priorität des Zugangs der Ressource zuzuweisen, die zu einer Länge eines von jeder mobilen Station zu kommunizierenden Informationspakets in Beziehung steht. Beschrieben wird außerdem ein System, das den Prozessor enthält, und ein Betriebsverfahren unter Verwendung des Prozessors.


Anspruch[de]
Prozessor zur Verwendung in einer festen Infrastruktur eines Kommunikationssystems einschließlich auch mehrerer mobiler Stationen, wobei der Prozessor dahingehend betrieben werden kann, Zugang von mobilen Stationen zu einer gemeinsam benutzten Kommunikationsressource auf einer priorisierten Basis zuzuweisen, wobei der Prozessor dahingehend betrieben werden kann, eine Zugangspriorität der Ressource zuzuteilen, die zu einer zu sendenden Kommunikationslänge in Beziehung steht. Prozessor nach Anspruch 1, wobei die Ressource einen Funkkommunikationskanal umfaßt. Prozessor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ressource einen Paketdatenkommunikationskanal umfaßt. Prozessor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Prozessor dahingehend betrieben werden kann, ein Prioritätsniveau einer Anforderung von einer mobilen Station, Zugang zu der Ressource zu haben, dementsprechend zuzuweisen, ob eine Größe eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben größer oder kleiner als ein vorbestimmter Größenschwellwert ist. Prozessor nach Anspruch 4, wobei der Prozessor dahingehend betrieben werden kann, ein Prioritätsniveau auch dementsprechend zuzuweisen, ob eine Größe eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als ein weiterer vorbestimmter Größenschwellwert ist. Prozessor nach Anspruch 5, wobei der Prozessor dahingehend betrieben werden kann, ein erstes Prioritätsniveau dementsprechend zuzuweisen, ob eine Größe eines zu kommunizierenden Pakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als ein erster vorbestimmter Größenschwellwert ist, und dann ein zweites Prioritätsniveau dementsprechend zuzuweisen, ob eine in der Anforderung angegebene Größe einer Kommunikation kleiner oder größer als ein zweiter vorbestimmter Größenschwellwert ist, der größer ist als der erste vorbestimmte Größenschwellwert. Prozessor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Länge einer zu sendenden Kommunikation im Hinblick auf eine erforderliche Anzahl von Schlitzen in einer TDMA (time divided multiple access)-Zeitsteuerstruktur definiert ist. Prozessor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, der dahingehend betrieben werden kann, ein Prioritätsniveau auch entsprechend einer Prozedur des Empfangens der Anforderung durch den Prozessor zuzuweisen. Prozessor nach Anspruch 8, wobei die Prozedur des Empfangens der Anforderung entweder eine Reserved-Access-Prozedur oder eine Random-Access-Prozedur ist und der Empfang durch die Random-Access-Prozedur größere Priorität erhält. Prozessor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der dahingehend betrieben werden kann, ein Prioritätsniveau einer Anforderung von einer mobilen Station, Zugang zu der Ressource zu haben, zuzuweisen, entsprechend (i) ob eine Größe eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als ein vorbestimmter erster Größenschwellwert ist; und (ii) ob eine Größe eines zu kommunizierenden Informationspakets wie in der Anforderung angegeben kleiner oder größer als ein zweiter vorbestimmter Größenschwellwert ist und (iii) ob die Anforderung von einer Reserved-Access-Procedure oder einer Random-Access-Procedure empfangen worden ist. Prozessor nach Anspruch 10, der dahingehend betrieben werden kann, ein Prioritätsniveau einer Anforderung zuzuweisen, wobei das Prioritätsniveau eines von mindestens 4 Prioritätsniveaus ist. Prozessor nach einem der Ansprüche 4 bis 11, der dahingehend betrieben werden kann, die Anforderungen zu sortieren und Zugang in einer sortierten Reihenfolge auf der Basis der zugewiesenen Prioritätsniveaus zu gewähren. Kommunikationssystem einschließlich einer Infrastruktur und mehrerer mobiler Stationen, wobei die Infrastruktur einen Prozessor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche enthält. Kommunikationssystem nach Anspruch 13, das gemäß TETRA-Normprozeduren betrieben werden kann. Betriebsverfahren zum Bereitstellen von Zuweisung einer gemeinsam benutzten Ressource in einem Kommunikationssystem einschließlich einer festen Infrastruktur und mehreren mobilen Stationen, wobei das Verfahren beinhaltet, daß die mobilen Stationen des Systems Anforderungen für Zugang auf die Ressource an einen Prozessor der Infrastruktur senden und der Prozessor Zugang von mobilen Stationen zu der gemeinsam benutzten Kommunikationssressource auf einer priorisierten Basis zuweist, wobei der Prozessor eine Priorität eines Zugangs der Ressource zuweist, die zu einer Länge eines zu sendenden Informationspakets in Beziehung steht. Verfahren nach Anspruch 15 und im wesentlichen wie hierin unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Prozessor nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und im wesentlichen wie hierin unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
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