DE19747398C2 - Kommunikationssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kommunikationssystem zur Übertragung von Datenpaketen über eine Vielzahl von zwischen einer Basisstation und einer Vielzahl von in Betrieb befindlichen Mobilstationen bestehende virtuelle drahtlose Kommunikationsverbindungen mit variabler Übertragungskapazität.

Drahtlose Kommunikationsnetze zur Übertragung von Daten und Sprachinformation finden eine immer weiter verbreitete Anwendung. Drahtlose Kommunikationsnetze können sowohl Mobilstationen wie auch sich fest an einem Ort befindliche Endstationen bedienen. Für eine Datenübertragung werden in diesen Netzen oft Multiplex-Techniken verwendet, bei denen eine Vielzahl von Kommunikationsverbindungen auf einem einzigen Übertragungskanal übertragen werden. Ein solcher Übertragungskanal kann beispielsweise ein Funkfrequenzband sein. Beispiele für drahtlose Kommunikationsnetze sind Mobilkommunikationsnetze, z. B. Netze nach den GSM-Standard.

In solchen mit Multiplex-Techniken arbeitenden Kommunikationsnetzen werden einzelne Funkkanäle in eine Vielzahl von Zeitrahmen aufgeteilt, die wiederum jeweils in eine Vielzahl von Zeitschlitze unterteilt werden. Auf jedem dieser Zeitschlitze können nun Daten von jeweils einer der Kommunikationsverbindungen übertragen werden. Dazu legt eine sendende Station über eine der Kommunikationsverbindungen zu übertragende Daten auf bestimmte Zeitschlitze der Übertragungsrahmen. Einer empfangenden Station ist bekannt, auf welchen Zeitschlitzen Daten für die empfangende Station übertragen werden und somit können die über die Kommunikationsverbindung zu übertragenden Daten durch die empfangende Station wiedergewonnen werden. Beispielsweise setzt die empfangende Station dazu die übertragenen kurzen Datenabschnitte Zeitschlitze einem kontinuierlichen Sprachsignal zusammen.

Grundsätzlich können verschiedene Techniken angewendet werden, Daten einer Vielzahl von Kommunikationsverbindungen über ein gemeinsames Medium zu übertragen. Ein weit verbreitetes Verfahren ist es, eine feste Zuweisung von Zeitschlitzen eines Übertragungsrahmens zu Kommunikationsverbindungen vorzunehmen. Eine solche feste Zuweisung wird zum Beispiel allgemein in GSM-Systemen angewendet.

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Wenn beispielsweise angenommen wird, daß Daten von vier Kommunikationsverbindungen über ein gemeinsames Medium übertragen werden sollen, könnte jeder der Übertragungsrahmen des Mediums in vier Zeitschlitze aufgeteilt werden, und eine erste Kommunikationsverbindung könnte über den jeweils ersten Zeitschlitz eines Übertragungsrahmens aufgebaut werden, eine zweite Kommunikationsverbindung über den jeweils zweiten Zeitschlitz und analog die anderen Kommunikationsverbindungen über die dritten und vierten Zeitschlitze.

Somit würde jeder Kommunikationsverbindung zu einem festen Zeitpunkt das Übertragungsmedium zur Verfügung gestellt werden. Eine solche feste Zuweisung von Zeitschlitzen zu Kommunikationsverbindungen stellt damit einer Kommunikationsverbindung eine Kapazität zur Verfügung, die vorgegeben und unveränderlich ist. Einer Kommunikationsverbindung, über die Sprachsignale mit dazugehörigen Sprechpausen übertragen werden, wird somit grundsätzlich die gleiche Kanalkapazität zur Verfügung gestellt, wie einer Kommunikationsverbindung, die für eine Datenübertragung verwendet wird, beispielsweise zwischen zwei Computern. Um eine effiziente Ausnutzung eines Kommunikationssystems zu gewährleisten, ist es jedoch wünschenswert, die Kapazität einer Kommunikationsverbindung an das tatsächliche Erfordernis der zu übertragenden Datenmenge anzupassen.

Eine solche Anpassung an die Kapazitätsanforderungen einer Kommunikationsverbindung wird durch ein zweites allgemein übliches Verfahren zum Zuweisen von Zeitschlitzen zu Kommunikationsverbindungen ermöglicht. Hier erfolgt nicht mehr eine immer wiederkehrende feste Zuweisung von Zeitschlitzen eines Kommunikationskanals zu Kommunikationsverbindungen, vielmehr wird die Zuweisung je nach zu übertragender Datenmenge dynamisch vorgenommen.

Eine dieser verbindungsorientierten Multiplex- Vermittlungstechniken ist das ATM (Asynchronous Transfer Mode) Verfahren. Bei ATM werden einer Kommunikationsverbindung zugehörige Daten nicht notwendigerweise periodisch auf einem Übertragungsmedium übermittelt. Es wird so ermöglicht, daß Teilnehmern eine Übertragungsbandbreite je nach Bedarf zur Verfügung gestellt werden kann, ohne daß es zu Problemen kommt, wenn einer der Teilnehmer eine große Bandbreite nutzen möchte. ATM kombiniert die Vorteile von paketvermittelten Netzen und leitungsvermittelten Netzen.

ATM belegt im ISO-OSI-Referenzmodell Schicht 1 und große Teile von Schicht 2. Das OSI-Referenzmodell der ISO (International Standardisation Organization) beschreibt die Protokollschichtung für den Kommunikationsverbund offener, d. h. nicht an einen Standard gebundener Systeme und verteilter Systeme. Die Schicht 1 des OSI-Referenzmodells ist die physikalische Schicht, Schicht 2 ist die Leitungsschicht.

Bei einer ATM Übertragung werden als Übertragungseinheiten sogenannte Nachrichtenzellen einer vorgegebenen Länge anhand von in einem Kopfbereich enthaltener Adressierung übermittelt. ATM-Zellen enthalten allgemein Angaben über die virtuelle Verbindung, also die Kommunikationsverbindung, wie auch Information über virtuelle Kommunikationskanäle, wobei eine Kommunikationsverbindung in eine Mehrzahl virtueller Kanäle aufgeteilt sein kann. Je nach Datenmengen können durch die einzelnen Kanäle mehr oder weniger Zeitschlitze belegt werden.

Eine solche bedarfsorientierte Übertragung von Daten über virtuelle Kommunikationsverbindungen wird bisher insbesondere in Kommunikationsnetzen mit festen Leitungen angewendet, wie beispielsweise in LAN's (Local Area Networks).

Es ist jedoch wünschenswert, die Vorteile einer bedarfsorientierter Datenübertragung auch in drahtlosen Kommunikationsnetzen einzusetzen. Dabei zeigt es sich jedoch, daß Datenraten und Bit-Fehlerraten in festverdrahteten Kommunikationsnetzen mit bedarfsorientierter Übertragung, wie beispielsweise eine auf ATM basierende Vermittlung eine Anwendung dieser Techniken in drahtlosen Kommunikationsnetzen nicht unverändert zulassen. Beispielsweise stellt ATM für feste Netze eine typische Datenrate und Bit-Fehlerrate einer Datenübertragung von 155 Mbit/s bzw. 10e-14 zur Verfügung. Um die Dienste von festen Netzwerken variabler Kommunikationsverbindungskapazität in mobilen Kommunikationsnetzen bereitzustellen, ist eine Anpassung an eine niedrige Kanalkapazität (25 Mbit/s) und eine hohe Bitfehlerrate (10e-2) für Funkkanäle (25 MHz Kanäle im 5 GHz Bereich) erforderlich.

Vorschriften für eine solche Anpassung von verbindungsorientierten Vermittlungstechniken werden beispielsweise durch das MAC (Medium Access Control) Protokoll festgelegt. Das MAC Protokoll belegt eine Unterschicht der Schicht 2 des OSI-Referenzmodells.

Das MAC-Protokoll besteht aus einer Anzahl von Nachrichten, die zwischen mobilen Stationen und einer Basisstation übertragen werden und die Nutzung des Übertragungsmediums bestimmen. Das MAC-Protokoll ermöglicht es, eine Vielzahl von virtuellen Kommunikationsverbindungen im Multiplex-Verfahren in verbindungsorientierter Übertragungskapazität einzurichten. Ein MAC-Protokoll besteht grundsätzlich aus verschiedenen Protokolldateneinheiten, mittels derer die oben erwähnten Nachrichten übertragen werden. Daher steht die Effizienz und Flexibilität eines MAC-Protokolls in enger Verbindung mit der Definition von verschiedenen Arten von Protokolldateneinheiten (PDU).

Eine Spezifikation von solchen Protokolldateneinheiten für eine drahtlose bedarfsorientierte ATM Kommunikation ist beispielsweise aus "Design Principles for a MAC-Protocol of an ATM Air Interface", D. Petras, A. Krämling, A. Hettich, Mobile Telecommunications Summit, Granada, Spain, November 27-29, 1996 bekannt. Hier werden vier Arten von Protokolldateneinheiten beschrieben, die in einem in einen Aufwärtsübertragungsbereich und Abwärtsübertragungsbereich unterteilten Übertragungsrahmen übertragen werden. Dabei werden in einem Aufwärtsübertragungsbereich Daten von einer Mobilstation zu einer Basisstation übertragen und in einem Abwärtsübertragungsbereich Daten von einer Basisstation zu einer Mobilstation übertragen.

Eine Sig-PDU für Abwärtsübertragungsbereiche enthält dabei eine Reservierungsnachricht für einen nächsten Übertragungsrahmen und andere Steuerinformation, wie beispielsweise ein Steuern von Zugriff auf Zeitschlitze, die für eine Übertragung von einer beliebigen Mobilstation reserviert sind.

Eine ATM-Zellen-PDU für Abwärtsübertragungsbereiche enthält eine ATM-Zelle mit einem LLC (Logic Link Control)-Kopf mit einer Gesamtlänge von 55 Byte.

Eine Sig-PDU, die für Aufwärtsübertragungsbereiche wird, enthält beispielsweise eine Kapazitätsanforderung oder Bestätigungen mit einer Länge von ungefähr 3 Byte.

Eine ATM-Zellen-PDU, die im Aufwärtsbereich des Übertragungsrahmens verwendet wird enthält eine ATM-Zelle, einen LLC (Logical Link Control) Kopf und eine Kapazitätsanforderungsnachricht mit einer Gesamtlänge von 57 Byte.

Diese Aufteilung der Nachrichten des MAC (Medium Access Control) Protokolls in vier Protokolldateneinheiten hat jedoch den Nachteil, daß die Datenübertragung nicht effizient ist. Falls n-ATM-Zellen von Nutzdaten aufeinanderfolgend zu einer Mobilstation zu übertragen sind, wird Steuerinformation n-mal übertragen, da sie in jeder ATM-Zellen-PDU enthalten ist. Es ist jedoch ausreichend, diese Steuerinformation einmal zu Beginn der n-ATM-Zellen zu übertragen. Darüber hinaus enthält eine UpATM-Zellen-PDU typischerweise Nachrichten von unterschiedlicher Wichtigkeit und damit unterschiedlicher Empfindlichkeit gegenüber Fehlern. Es ist daher schwierig, effiziente Maßnahmen zur Fehlerkorrektur bereitzustellen.

Weiter ist aus "MASCARA, a MAC Protocol for Wireless ATM," ACTS Mobile Communications, Granada, Spain, Nov. 1996, pp. 647-651, F. Bauchot, S. Decrauzat, G. Marmigere, L. Merakos and N. Passas, ein MAC-Protokoll mit dem Namen MASCARA bekannt. Das MASCARA-Protokoll definiert das Konzept einer Zellenabfolge, in der eine Abfolge von ATM-Zellen übertragen werden, die der gleichen virtuellen Verbindung zugehörig sind und als Nutzlast einer MAC-PDU (MPDU) übermittelt werden. Jede MPDU umfaßt einen MPDU-Kopf, dem ein MPDU-Rumpfbereich folgt. Zwar werden durch das MASCARA-Protokoll verschiedene Nachteile des oben erwähnten auf vier Typen von PDUs basierenden MAC-Protokolls vermieden, jedoch wird mit dem MASCARA Protokoll nicht die notwendige Flexibilität bereitgestellt, für eine Organisation der Datenübertragung erforderliche Kurznachrichten zu übertragen.

Die EP 0 681 406 A1 beschreibt ein System zum Übermitteln von Paketdaten in einem digitalen TDMA-System. Logische Kanäle zu Mobilstationen umfassen Informationskanäle, die für eine Übertragung von Information und Steuerkanälen ausgelegt sind, beispielsweise einen Fast Paging (FP) Kanal und einen Bestätigungs- (A) Kanal. Die von der Mobilstation ausgehenden logischen Kanäle umfassen Informationskanäle für eine Übertragung von Information und einem Reservierungskanal (R), auf dem die Mobilstation beim System eine Verbindung für die Übertragung von Paketdaten anfordert. Auf der Aufwärtsver­ bindung von der Mobilstation zum Netzwerk gibt es zwei Typen von Zeitschlitzen, Reservierungsschlitze, auf denen nur Kanalanforderungsbursts übermittelt werden, und Informationsübertragungsschlitze, die nur für ein Übermitteln von Informationsbursts verwendet werden. In der Abwärtsverbindung gibt es entsprechend zwei Arten von Zeitschlitzen, Informationsschlitze und Bestätigungsschlitze.

Die EP 0 687 078 A1 beschreibt ein System zum Übermitteln von Paketdaten in einem Funktelefon-TDMA-System, wobei die für eine Paketübermittlung bestimmte Anzahl von Zeitschlitzen in Abhängigkeit von Übertragungsanforderungen variiert, und wobei jeder logische Kanal, der aus entsprechenden Zeitschlitzen in aufeinanderfolgenden TDMA-Rahmen besteht, von anderen logischen Kanälen unabhängig ist. Die Verwendung von Paket-Paging-Bursts, Paketzufallszugriffsbursts, Paketzugriffsbewilligungsbursts, Bestätigungs/­ Neuübermittlungsanforderungsbursts, und von Bursts zum Beginnen und Aufrechterhalten der Übermittlung wird beschrieben. Zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen kann ein Bestätigungs/Neuübertragungsburst vorhanden sein, mit dem festgestellt werden kann, dass ein empfangener Rahmen fehlerfrei war oder eine neuerliche Übertragung angefordert werden kann.

Die DE 195 33 507 A1 beschreibt ein Multiplex-, Zugriffs- und Duplexverfahren für ein zellulares Funksystem. Eine Mehrzahl von identischen Kanälen mit einer Standardübermittlungsrate werden verwendet. Verbindungen mit einer höheren Übermittlungsrate werden dadurch realisiert, dass mehrere Kanäle einer einzigen Verbindung zugewiesen werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Kommunikationssystem bereitzustellen, das eine effiziente bedarfsorientierte Datenübertragung ermöglicht.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem stellt vorteilhaft mehrere Arten von Steuerdatenpaketen bereit, die zwischen einer Basisstation und einer Vielzahl von in Betrieb befindlichen Mobilstationen über virtuelle Kommunikationsverbindungen mit variabler Übertragungskapazität übertragen werden.

Die Arten von Steuerdatenpaketen sind dabei vorteilhaft so bestimmt, daß sie zur Bereitstellung der bedarfsorientierten Übertragung von Daten notwendige Nachrichten nach Typ und Wichtigkeit sortiert enthalten. Dadurch können für die einzelnen Steuerdatenpakete mit unterschiedlicher Wichtigkeit Fehlerkorrektureinrichtungen versehen werden, die der Wichtigkeit Rechnung zu tragen. Das Einfügen von Fehlerkorrektureinrichtungen erlaubt eine sehr effiziente Vorwärtsfehlerkorrektur bereits auf der untersten physikalischen Ebene eines Übertragungsmediums. Vorwärtsfehlerkontrollsignale werden mit den Steuerdatenpaketen übertragen. Dabei weist ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der ersten Art vorteilhaft eine größere Redundanz auf als ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der zweiten Art, und darüber hinaus weist ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der zweiten Art eine größere Redundanz auf als ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der dritten Art. Damit kann auf effiziente Weise der Wichtigkeit der einzelnen Arten von Steuerdatenpaketen auch bei einer Fehlerkontrolle Rechnung getragen werden.

Weiter kann vorteilhaft je nach Wichtigkeit der Inhalte der Steuerdatenpakete für deren Übertragung eine angepaßte Übertragungskapazität zugewiesen werden. Für Steuerdatenpakete der ersten Art und Steuerdatenpakete der zweiten Art kann somit bevorzugt Übertragungskapazität zugewiesen werden.

Vorteilhaft wird durch die Wahl der Inhalte der Steuerdatenpakete eine hohe Übertragungseffizienz durch einen geringen Overhead ermöglicht. Zudem erlaubt die Wahl der Inhalte der Steuerdatenpakete und deren Länge eine hohe Flexibilität und Effizienz bei der Übertragung von Information zur Steuerung der virtuellen Kommunikationsverbindungen.

Vorteilhafterweise können Steuerdatenpakete der zweiten Art verschiedenartige Steuerinformation zur Steuerung einer virtuellen Kommunikationsverbindung bzw. eines virtuellen Kommunikationskanals enthalten. Damit können diese Steuerdatenpakete für eine größere Flexibilität und Effizienz des Systems kurz gehalten werden. Durch ein Zeitschlitzreservierungssignal in einem Steuerdatenpaket der zweiten Art können Zeitschlitze für die Übertragung von Daten über die entsprechende virtuelle Verwendung reserviert oder angegeben werden. Weiter können Signale zum Aufbau einer Kommunikation über den virtuellen Kanal und/oder Signale zur Verbindungsaufrechterhaltung enthalten sein. Weiter kann in einem Steuerdatenpaket der zweiten Art ein Fehlerkontrollsignal enthalten sein, mit dem die Fehlerhaftigkeit oder die Richtigkeit von über die virtuelle Verbindung übertragenen Nutzdatenpaketen signalisiert werden kann.

Vorteilhafterweise kann die Länge eines Steuerdatenpaketes der dritten Art ein ganzzahliges Vielfaches der Länge eines Steuerdatenpaketes der zweiten Art sein, wodurch die Übertragungseffizienz weiter erhöht werden kann.

Auch kann durch die Festlegung der Arten von Steuerdatenpaketen und deren Struktur vorteilhaft eine Analyse der Steuerdatenpakete direkt vorgenommen werden, ohne auf eine Rückmeldung von einer höhergelegenen Schicht eines verwendeten Kommunikationsmodells warten zu müssen.

In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Datenübertragung im Kommunikationssystem in Übereinstimmung mit dem OSI-Referenzmodell erfolgen. Weiter können die Steuerdatenpakete MAC Protokolldaten enthalten und die Datenübertragung nach dem ATM Verfahren durchgeführt werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorliegende Erfindung kann in ihrer Gesamtheit besser in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems zeigt.

Die Fig. 2A bis 2C, die Ausführungsbeispiele von Inhalten von Steuerdatenpaketen der ersten, zweiten und dritten Art zeigen.

Fig. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Belegung der Zeitschlitze von zwei Übertragungsrahmen mit Steuerdatenpaketen zeigt;

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Übertragungsrahmen und die Belegung der Zeitschlitze mit Steuerdatenpaketen veranschaulicht; und

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Belegung von Zufallszugriffszeitschlitzen veranschaulicht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem, das aus zwei Basisstationen B sowie einer Vielzahl von Mobilstationen M1-Mn besteht. Zwischen einer der Basisstationen B und den Mobilstationen M1-Mn sind virtuelle Kommunikationsverbindungen C1-Cm aufgebaut. Dabei kann jede Mobilstation eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen zur Basisstation unterhalten.

Obwohl in Fig. 1 nur zwei Basisstationen B gezeigt sind, enthält das erfindungsgemäße Kommunikationssystem vorzugsweise eine Vielzahl von Basisstationen, die jeweils mit einer Vielzahl von Mobilstationen verbunden sind, sowie andere Übertragungseinheiten.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist angenommen, daß die Kommunikationsverbindungen C1-Cm im Multiplexverfahren in einem einzigen Frequenzband aufgebaut sind. Das Kommunikationssystem verwendet bevorzugt, obwohl lediglich eines veranschaulicht ist, eine Vielzahl von Frequenzbändern, mit denen jeweils eine Gruppe von Mobiltelefonen im Multiplexbetrieb bedient werden.

Wie im einführenden Abschnitt ausgeführt, stellt das erfindungsgemäße Kommunikationssystem eine bedarfsorientierte Kommunikationsverbindungskapazität für die einzelnen Mobilstationen bereit, d. h. einer Kommunikationsverbindung wird so viel Bandbreite des Übertragungsmediums zugewiesen, wie für die Datenübertragung über die Kommunikationsverbindung benötigt wird. Für diese bedarfsorientierte Vermittlung wird ein Datenübertragungsrahmen in dem Frequenzband in eine Vielzahl von Zeitschlitzen unterteilt, die je nach Bedarf von einer der Mobilstationen für eine Datenübertragung über die entsprechende virtuelle Kommunikationsverbindung verwendet werden können.

Eine bedarfsorientierte Vermittlung erfordert eine Anzahl von bestimmten Steuernachrichten, um eine dynamische Zuweisung von Zeitschlitzen zu einzelnen Mobiltelefonen bzw. virtuellen Kommunikationsverbindungen zu regeln. Zu einer solchen Regelung der Datenübertragung gehören zunächst Steuerbefehle über die Aufteilung eines Übertragungsrahmens in Zeitschlitze. Dies kann beispielsweise eine genaue Festlegung von Anfangs- und Endzeiten von Zeitschlitzen und eine Festlegung beinhalten, welche der Zeitschlitze für eine Übertragung von Daten von Mobilstationen M1-Mn zu der Basisstation B verwendet werden, und welche der Zeitschlitze für eine Übertragung von Information von der Basisstation B zu den Mobilstationen M1-Mn zu verwenden sind.

Es wird daher ein Steuerdatenpaket einer ersten Art S1 bereitgestellt, das von der Basisstation B über eine der virtuellen Verbindungen C1-Cm zu einem der Vielzahl von in Betrieb befindlichen Mobilstationen M1-Mn übertragen wird. Dieses Steuerdatenpaket der ersten Art S1 enthält zumindest Information bzw. Angaben über die Aufteilung des Übertragungsmediums in Zeitschlitze und ist von jeder der in Betrieb befindlichen Mobilstationen zu empfangen und zu analysieren, um eine Grundstruktur für eine Datenübertragung festzulegen.

Weiter sind für eine Durchführung einer bedarfsorientierten Datenübertragung Steuerinformationen notwendig, die zwischen der Basisstation B und einer bestimmten der Mobilstationen M1­ -Mn übertragen werden. Diese Nachrichten können beispielsweise Anweisungen für eine Steuerung der Kommunikationsverbindung zwischen der Basisstation und der entsprechenden Mobilstation beinhalten oder Reservierungsanfragen von einer der Mobilstationen M1-Mn für Zeitschlitze.

Daher werden Steuerpakete einer zweiten Art S21-S24 bereitgestellt, von denen jedes über eine der virtuellen Verbindungen C1-Cm übertragen wird, um die entsprechende virtuelle Verbindung zu steuern.

Weiter sind über die virtuelle Verbindung Nutzdatenpakete zu übertragen, um beispielsweise eine Sprachdatenübertragung durchzuführen. Dazu werden Steuerdatenpakete einer dritten Art S3 vorgesehen, von denen jedes über eines der virtuellen Verbindungen C1-Cm übertragen wird und zumindest ein Nutzdatenpaket enthält.

In weiteren Ausführungsbeispielen ist es möglich, daß mindestens eine Kommunikationsverbindung C1-Cm in eine Vielzahl von Kanälen aufgeteilt ist. Auf der Vielzahl von Kanälen können beispielsweise Nutzdaten unterschiedlicher Bestimmung der zugehörigen Mobilstation übermittelt werden. Es könnten so z. B. Sprachdaten auf einem Kanal übertragen werden und Videodaten auf einem weiteren Kanal. In diesem Fall können Steuerdatenpakete für jeden der Kanäle unabhängig voneinander übertragen werden, d. h. für jeden einzelnen Kanal werden Steuerdatenpakete der zweiten Art S21-S24 und Steuerdatenpakete der dritten Art S3 übertragen.

Bei einer solchen Unterteilung der Nachrichten für eine Durchführung der verbindungsorientierten Kommunikation werden die für die Kommunikation wichtigsten Nachrichten im wesentlichen in Steuerpaketen der ersten Art S1 übertragen. Steuerinformation zur Steuerung einer virtuellen Verbindung C1-Cm zwischen der Basisstation B und eine der Mobilstationen M1-Mn ist von geringerer Wichtigkeit, denn sie betrifft lediglich eine einzige Mobilstation M1-Mn. Diese Art von Steuerinformation wird in Steuerdatenpaketen der zweiten Art S21-S24 übertragen. Die vom Standpunkt einer Aufrechterhaltung der Datenkommunikation im Kommunikationssystem unwichtigste Information, nämlich Nutzdatenpakete werden in Steuerdatenpaketen der dritten Art S3 übertragen.

Durch dieses Konzept einer Aufteilung nach Wichtigkeit und einer Übertragung von Nachrichten einer bestimmten Wichtigkeitsstufe in Steuerdatenpaketen einer bestimmten Art ist es vorteilhaft möglich, besondere Vorkehrungen zu treffen, den korrekten Empfang der übertragenen Information je nach Wichtigkeit sicherzustellen.

Es ist offensichtlich, daß Information über die Grundaufteilung des Übertragungsmediums von größter Wichtigkeit ist, da ohne das Vorliegen von Information eine Datenübertragung zwischen der Basisstation B und einer der Mobilstationen M1-Mn nicht durchgeführt werden kann. Daher kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Steuerdatenpaket der ersten Art S1 ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal übertragen werden, mit dessen Hilfe es der empfangenen Station, einer der Mobilstationen M1 -Mn möglich ist, Übertragungsfehler zu korrigieren. Es ist vorzuziehen, daß mit einem Steuerdatenpaket der ersten Art S1 ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal übertragen wird, das eine große Redundanz bezüglich der übertragenen Daten bereitstellt, um möglicherweise erforderlich werdende Fehlerkorrekturen mit größtmöglicher Wahrscheinlichkeit durchführen zu können.

Die Steuerdatenpakete der zweiten Art S21-S24 dienen, wie oben erwähnt, dem Aufbau einer Datenkommunikationsverbindung bzw. die Aufrechterhaltung einer Verbindung zwischen der Basisstation B und der Mobilstationen M1-Mn. Da eine ungestörte Verbindung erwünscht ist, können vorteilhaft für diese Steuerdatenpakete der zweiten Art S21-S24 ebenso Vorwärtsfehlerkontrollsignale übertragen werden, um eine Fehlerkorrektur für diese Steuerdatenpaketen durchführen zu können. Jedoch, wie oben ausgeführt, ist die Wichtigkeit von Steuerdatenpaketen der zweiten Art S21-S24 für eine Aufrechterhaltung der Datenübertragung im Kommunikationssystem von geringerer Wichtigkeit als von Steuerdatenpaketen der ersten Art S1, so daß an das Vorwärtsfehlerkontrollsignal geringere Anforderungen gestellt werden. Es kann somit ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal zugehörig zu einem Steuerdatenpaket der zweiten Art S21-S24 übertragen werden, das eine geringere Redundanz aufweist, als ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der ersten Art S1.

Für eine Durchführung einer Datenübertragung im Kommunikationssystem sind, wie oben ausgeführt, Steuerdatenpakete der dritten Art S3 von geringster Wichtigkeit, so daß für diese Steuerpakete ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal bereitgestellt werden kann, das eine vergleichsweise geringere Redundanz als die Vorwärtsfehlerkontrollsignale für die Steuerdatenpakete der ersten Art S1 und die Steuerdatenpakete der zweiten Art S21-­ S24 aufweist.

Somit können für jedes Steuerdatenpaket speziell zugeschnittene Mechanismen zur Vorwärtsfehlerkontrolle bereitgestellt werden, die der Wichtigkeit der in den Steuerdatenpaketen enthaltenen Information Rechnung tragen.

Es ist vorzuziehen, daß für jedes der Daten von Steuerdatenpaketen ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal bereitgestellt wird, jedoch ist es möglich, daß Vorwärtsfehlerkontrollsignale nicht für Steuerdatenpakete aller Arten (S1; S21-S24; S3) bereitgestellt werden, um die Übertragungseffizienz des Kommunikationssytems zu erhöhen.

Es ist ebenfalls vorzuziehen, daß die Bereitstellung von Vorwärtsfehlerkontrollsignalen den erwarteten Fehlerraten der Kommunikationsverbindungen Rechnung trägt, d. h. für eine Kommunikationsverbindung mit einer geringen Fehlerrate kann die Redundanz der Vorwärtsfehlerkontrollsignale entsprechend verringert werden, d. h. die Fähigkeit zur Korrektur von Übertragungsfehlern wird entsprechend der Übertragungsqualität des Übertragungsmediums angepaßt, wodurch die Effizienz des Übertragungssystems optimiert werden kann.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Datenübertragung im Kommunikationssystem auf der Grundlage des ATM (Asynchronous Transfer Mode) Verfahrens durchgeführt werden. Weiter kann eine Datenübertragung im Rahmen des OSI- Referenzmodells erfolgen. Wie Eingangs ausgeführt, belegt ATM im OSI-Referenzmodell zumindest Teile der Leitungsschicht und physikalischen Schicht. In diesem Fall sind die Steuerdatenpakete Protokolldateneinheiten PDU, wie bereits im einleitenden Abschnitt ausgeführt. Mit den drei Arten von Protokolldateneinheiten kann ein flexibles und effizientes MAC Protokoll aufgebaut werden.

Durch das oben beschriebene Konzept einer Aufteilung von Nachrichten zur Aufrechterhaltung einer verbindungsorientierten Vermittlung kann damit die Vorwärtsfehlerkontrolle bereits auf der physikalischen Schicht des OSI-Referenzmodells durchgeführt werden. Dies erlaubt eine wesentliche Erhöhung der Effizienz.

Weiter wird durch die Wahl der Inhalte der Steuerdatenpakete eine hohe Übertragungseffizienz durch einen geringen Overhead in jedem Steuerdatenpaket bereitgestellt. Die kurzen Steuerdatenpakete der zweiten Art S21-S24 mit möglichen unterschiedlichen Inhalten erlauben darüber hinaus eine flexible und effiziente Übertragung von Steuerdaten.

Im folgenden wird mit Bezug auf die Fig. 2a bis 2c weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kommunikationssytems beschrieben.

Die Fig. 2a bis 2c zeigen Ausführungsbeispiele der Steuerdatenpakete der ersten, zweiten und dritten Art (S1; S21-S24; S3). Wie mit Bezug auf Fig. 1 bereits ausgeführt, enthalten die Steuerdatenpakete Nachrichten, die für eine Durchführung der bedarfsorientierten Vermittlung im Kommunikationssystem notwendig sind. Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausfürhrungsbeispiel beschrieben, diese Nachrichten in Gruppen aufzuteilen.

Es werden die folgenden sechs Gruppen definiert:

• 1. Nachrichten über die Grundstruktur eines Übertragungsrahmens für eine Einrichtung einer Vielzahl von Kommunikationsverbindungen C1-Cm und/oder Kanälen auf einem Frequenzband im Multiplexverfahren mit einer Vielzahl von Zeitschlitzen. Diese Nachrichten müssen zu Beginn eines jeden Übertragungsrahmens von der Basisstation B jeder der im Betrieb befindlichen Mobilstationen M1-Mn übertragen werden. Jede dieser im Betrieb befindlichen Mobilstationen muß diese Nachricht empfangen und analysieren, da ohne Kenntnis der Struktur des Übertragungsrahmens keine geregelte Datenübertragung zwischen der Basisstation und den Mobiltelefonen möglich ist. Es ist offensichtlich, daß diese Nachrichten von größter Wichtigkeit sind und in diesem Sinne sehr empfindlich für Übertragungsfehler sind. Vorzugsweise werden daher für Nachrichten dieser Art zugeordnete Daten zur Vorwärtsfehlerkontrolle übermittelt, anhand derer die empfangene Station Fehler korrigieren kann. Dabei ist es vorzuziehen, daß das Signal zur Vorwärtsfehlerkontrolle eine besonders gute Grundlage für eine Fehlerkorrektur darstellt.
• 2. Die zweite Gruppe von Nachrichten sind Kopfnachrichten, die die virtuellen Kommunikationsverbindungen C1-Cm identifizieren. Im Fall, daß die virtuellen Kommunikationsverbindungen jeweils in eine Vielzahl von virtuellen Kanälen aufgeteilt sind, können in der Kopfnachricht auch die virtuellen Kanäle identifiziert werden. Falls die Nachrichten dieser Gruppe von einer in Betrieb befindlichen Mobilstation M1-Mn zu der Basisstation B übertragen werden, können Nachrichten dieser Gruppe auch ein Identifikationssignal der Basisstation enthalten. Damit kann sichergestellt werden, daß, falls eine Mehrzahl von Basisstationen im Empfangsbereich des Signals von der Mobilstation sind, die der virtuellen Kommunikationsverbindung zugehörige Basisstation ausgewählt werden kann. Weiter können Nachrichten dieser Gruppe Identifikationssignale für Mobilstationen M1-Mn enthalten, um sicherzustellen, daß diese Nachrichten nur über eine virtuelle Kommunikationsverbindung/Kanal zu einer entsprechenden Mobilstation übertragen werden. Vorzugsweise können diese Nachrichten zu Beginn von Steuerdatenpaketen ausgesendet werden, um Absender und Empfänger zu identifizieren. Diese Nachrichten können auch zu Beginn einer ganzen Abfolge von Steuerdatenpaketen übermittelt werden, so daß lediglich ein einziges Mal der Sender und Empfänger festgelegt werden muß. Dies kann zur Erhöhung der Effizienz der Kommunikation im Kommunikationssystem verwendet werden.
• 3. Die dritte Gruppe von Nachrichten zur bedarfsorientierten Kommunikation sind Nachrichten, die eine virtuelle Kommunikationsverbindung/Kanal steuern. Nachrichten dieser Gruppe werden dazu verwendet, eine Kommunikationsverbindung/Kanal zwischen einer in Betrieb befindlichen Mobilstationen M1-Mn und der Basisstation B für eine Datenübertragung vorzubereiten, und können dazu verwendet werden, eine Kommunikationsverbindung/Kanal aufrecht zu erhalten. Es ist vorzuziehen, daß Nachrichten dieser Gruppe nur über eine virtuelle Kommunikationsverbindung/Kanal zwischen der Basisstation und einer entsprechenden Mobilstation übertragen werden.
• 4. Die vierte Gruppe von Nachrichten zur bedarfsorientierten Kommunikation sind Nachrichten, die Reservierungsanforderungen von Mobilstationen M1-Mn enthalten. Diese Nachrichten werden normalerweise von einer der Mobilstationen zu der Basisstation B übertragen und enthalten eine Anfrage, bestimmte Zeitschlitze in einem Übertragungsrahmen für die entsprechende Mobilstation zu reservieren. Für Nachrichten dieser Gruppe können in einem Übertragungsrahmen bestimmte Zeitschlitze vorgesehen sein, vorzugsweise durch Nachrichten der Gruppe 1).
• 5. Die fünfte Gruppe von Nachrichten zur bedarfsorientierten Kommunikation sind Fehlerkontrollnachrichten. Diese Nachrichten sind für eine Steuerung von einer zuverlässigen Datenübertragung vorgesehen. Sie werden vorzugsweise zwischen der Basisstation B und einer Mobilstation M1-Mn übertragen. Mit Hilfe dieser Nachrichten kann beispielsweise die Richtigkeit oder die Fehlerhaftigkeit eines Datenempfangs signalisiert werden. Dies erlaubt beispielsweise der empfangenden Station ein Löschen von zur Sicherheit gespeicherten Daten, bzw. erneutes Übertragen von Daten zu veranlassen.
• 6. Die sechste Gruppe von Nachrichten zur bedarfsorientierten Kommunikation sind Nachrichten, die Nutzdatenpakete enthalten.

Wie bereits vorhergehend ausgeführt, sind Nachrichten der Gruppe 1) besonders fehlerempfindlich, wohingegen Nachrichten der Gruppe 2) bis 5) eine mittlere Fehlerempfindlichkeit aufweisen und Nachrichten der Gruppe 6) die geringste Fehlerempfindlichkeit aufweisen. Es ist daher vorzuziehen, daß Nachrichten der einzelnen Gruppen 1) bis 6) mit unterschiedlichen Fehlerkontrollmöglichkeiten übermittelt werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer solchen Aufteilung der Nachrichten auf Steuerdatenpakete der ersten, zweiten und dritten Art (S1; S21-S24; S3) mit Bezug auf die Fig. 2a bis 2c beschrieben.

Eingangs wird ein Ausführungsbeispiel des Steuerdatenpakets der ersten Art S1 mit Bezug auf Fig. 2a beschrieben.

Die Steuerdatenpakete der ersten Art S1 werden von der Basisstation über alle virtuelle Kommunikationsverbindungen zu jeder der im Betrieb befindlichen Mobilstationen M1-Mn übertragen und enthalten die grundsätzliche Aufteilung des Übertragungsrahmens. Damit enthält ein Steuerdatenpaket der ersten Art S1 im wesentlichen Nachrichten zur Durchführung einer bedarfsorientierten Kommunikation der Gruppe 1). Mittels eines Steuerdatenpakets der ersten Art S1 kann beispielsweise ein Übertragungsrahmen im Zeitschlitze aufgeteilt werden, die für eine Abwärtsübertragung von der Basisstation zu den Mobilstationen vorgesehen sind, und in Zeitschlitze für eine Aufwärtsübertragung von den Mobilstationen zur Basisstation. Darüberhinaus enthält ein Steuerdatenpaket der ersten Art S1 ein Identifikationssignal, um die Basisstation B bzw. eine Mobilstation M1-Mn zu identifizieren. Mittels dieses Identifikationssignals kann den in Betrieb befindlichen Mobilstationen M1-Mn bekannt gegeben werden, daß zu dieser Basisstation B virtuelle Kommunikationsverbindungen aufzubauen sind. Zu den in Fig. 2a gezeigten Signalen kann mit einem Steuerdatenpaket der ersten Art S1 auch eine Prüfsumme übertragen werden, um eine Fehlererkennung durchzuführen.

In anderen Ausführungsbeispielen, falls das erfindungsgemäßen Kommunikationssystem Daten im ATM-Verfahren überträgt, kann ein Steuerdatenpaket der ersten Art S1 insbesondere Nachrichten über die MAC-Rahmenstruktur enthalten.

Im folgenden werden mögliche Inhalte eines Steuerdatenpakets der zweiten Art S21-S24 mit Bezug auf Fig. 2b beschrieben.

Steuerdatenpakete der zweiten Art haben vorzugsweise eine konstante Länge, können jedoch unterschiedliche Nachrichten enthalten. Wie oben ausgeführt, enthalten Steuerdatenpakete der zweiten Art S21-S24 Steuerinformation für eine bestimmte virtuelle Kommunikationsverbindung C1-Cm oder einen bestimmten Kommunikationskanal. Die Steuerdatenpakete der zweiten Art S21-S24 haben vorzugsweise alle die gleiche Länge, und können je nach Bedarf einzeln oder in Folgen übermittelt werden. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2b werden vier Typen von Steuerdatenpaketen der zweiten Art definiert, und zwar Kopf-Steuerdatenpakete S21, Verbindungs- Steuerdatenpakete A22, Reservierungs-Steuerdatenpakete S23 und Fehlerkontroll-Steuerdatenpakete S24.

Ein Kopf-Steuerdatenpaket S21 kann zumindest Sequenzinformation enthalten, um die Abfolge von zu übertragenden Steuerdatenpakete anzugeben. Im wesentlichen kann also ein Kopf-Steuerdatenpaket S21 Nachrichten zur Durchführung einer bedarfsorientierten Kommunikation der Gruppe 2) enthalten. Es kann zu Beginn einer Abfolge von Steuerdatenpaketen mit einem Kopf-Steuerdatenpaket S21 einmalig Information über Sender und Empfänger übermittelt werden, so daß diese Information bei folgenden Steuerdatenpaketen nicht erforderlich ist.

Verbindungs-Steuerdatenpakete S22 können zumindest Nachrichten zum Aufbau einer Nutzdatenkommunikation über eine Verbindung oder des Kanals enthalten und können Nachrichten zum Erhalt der Verbindung oder des Kanals enthalten. Mittels dieser Nachrichten kann eine Übertragung von Nutzdaten vorbereitet bzw. eine Verbindung oder ein Kanal aufrecht erhalten werden. Im wesentlichen können Verbindungs- Steuerdatenpakete S22 Nachrichten der Gruppe 3) enthalten.

Im Falle, daß das Kommunikationssystem Daten nach dem ATM- Verfahren überträgt, können Nachrichten über die MAC/LLC- Schicht (Medium Access Control/Logical Link Control) übertragen werden.

Reservierungs-Steuerdatenpakete S23 können zumindest Reservierungssignale enthalten, mit denen Mobilstation M1-­ Mn Zeitschlitze reservieren können. Diese Steuerdatenpakete werden normalerweise über die Aufwärtsverbindung von einer Mobilstation zur Basisstation B übertragen. Reservierungs- Steuerdatenpakete S23 können damit insbesondere Nachrichten der Gruppe 4) enthalten.

Im Falle, daß eine Datenübertragung nach dem ATM-Verfahren stattfindet, können bestimmte reservierte Zeitschlitze im MAC-Übertragungsrahmen für diese Steuerdatenpakete bereitgehalten werden.

Fehlerkontroll-Steuerdatenpakete S24 können zumindest Fehlerkontrollsignale enthalten, um eine zuverlässige Datenübertragung zu steuern und zu garantieren. Vorteilhaft können in Fehlerkontroll-Steuerdatenpaketen Nachrichten der Gruppe 5) enthalten sein. Es kann mittels der Fehlerkontroll- Steuerdatenpakete eine angepaßte Fehlerkontrolle für die Steuerdatenpakete durchgeführt werden, vorzugsweise so, daß Steuerdatenpakete je nach Wichtigkeit besonders berücksichtigt werden.

Im folgenden werden Steuerdatenpakete der dritten Art S3 mit Bezug auf Fig. 2c beschrieben.

Diese Steuerdatenpakete enthalten jeweils eine Nutzdatenzelle, mit der die eigentliche Datenübertragung bewerkstelligt wird. Zusätzlich zur Nutzdatenzelle sind in Steuerdatenpaketen dieser Art Angaben über die betreffende Kommunikationsverbindung bzw. über die der Kommunikationsverbindung zugehörigen Kommunikationskanäle enthalten.

Im Falle, daß das Kommunikationssystem eine Datenübertragung nach dem ATM-Verfahren durchführt, sind die Nutzdatenzellen ATM-Zellen. Damit enthalten Steuerdatenpakete der dritten Art S3 vorzugsweise Nachrichten der Gruppe 6) und 2). Diese Steuerdatenpakete können auch eine Sequenznummer enthalten, um eine Abfolge von Nutzdatenpaketen anzugeben. Eine Sequenznummer, im Falle des ATM Verfahrens eine ARQ Nummer, hilft der empfangenen Station, die Richtige Reihenfolge von Nutzdatenpaketen herzustellen.

Wie bereits mit Bezug auf Steuerdatenpakete der ersten Art S1 ausgeführt, können alle anderen Steuerdatenpakete ebenfalls eine Prüfsumme enthalten, um eine Fehlererkennung durchzuführen, im Falle von ATM eine CRC Prüfsumme.

Es wird darauf hingewiesen, daß es sich bei den Ausführungen zu den Steuerdatenpaketen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, die Steuerdatenpakete müssen nicht notwendigerweise alle angegebenen Nachrichten enthalten bzw. können zusätzliche Nachrichten enthalten.

Durch die Aufteilung der Nachrichten zur Bewerkstelligung einer bedarfsorientierten drahtlosen Kommunikation im Multiplexverfahren je nach Wichtigkeit und die Übertragung der gruppierten Nachrichten in Steuerdatenpaketen der ersten bzw. zweiten bzw. dritten Art (S1; S21-S24; S3) kann bereits auf der physikalischen Ebene eine angepaßte Vorwärtsfehlerkontrolle durchgeführt werden. Dazu können zugehörig zu den Steuerdatenpaketen Vorwärtsfehlerkontrollsignale mit einer Redundanz übertragen werden, die der Wichtigkeit des entsprechenden Steuerdatenpakets entspricht.

Durch die genau definierten Inhalte der Steuerdatenpakete kann eine Analyse der Steuerdatenpakete in der empfangenden Station direkt durchgeführt werden, beispielsweise in Hardware, eine Eingangsanalyse von Abschnitten bestimmter der Steuerdatenpakete ist nicht erforderlich. Damit kann, falls diese in Übereinstimmung mit einem geschichteten Kommunikationsmodell erfolgt, in der empfangenden Station (B; M1-Mn) ein Dekoder die Steuerdatenpakete (S1; S21-S24; S3) analysieren, ohne auf eine Eingabe von einer höheren Schicht des Kommunikationsmodells warten zu müssen, womit eine besonders effiziente Datenübertragung möglich ist.

Im Falle des OSI-Referenzmodells ist so bei einem Empfang von Steuerdatenpaketen kein Abwarten einer Rückmeldung der MAC Schicht notwendig.

Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für die Übertragung von Steuerdatenpaketen in Übertragungsrahmen beschrieben.

In Fig. 3 sind zwei Übertragungsrahmen dargestellt, die jeweils in eine Vielzahl von Zeitschlitzen aufgeteilt sind. Weiter sind die Übertragungsrahmen in Abwärtsverbindungsbereiche DL und Aufwärtsverbindungsbereiche UL unterteilt, in denen Daten von der Basisstation B zu dem Mobilstationen M1-Mn bzw. von den Mobilstationen zu der Basisstation übertragen werden. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Übertragung von Steuerdatenpaketen in den Übertragungsrahmen. Zu Beginn eines Übertragungsrahmen wird, notwendigerweise, ein Steuerdatenpaket der ersten Art S1 übertragen, um die grundsätzliche Aufteilung des betreffenden Übertragungsrahmens in Zeitschlitze, Aufwärtsverbindungsbereiche UL und Abwärtsverbindungsbereiche DL aufzuteilen. Den Steuerdatenpaketen der ersten Art S1 folgt in einem Abwärtsverbindungsbereich DL eine beliebige Anzahl von Steuerdatenpaketen der zweiten Art S21-S24 im Abwärtsverbindungsbereich DL, denen eine beliebigen Anzahl von Steuerdatenpaketen der dritten Art S3 folgt.

In der dem Abwärtsverbindungsbereich DL folgenden Aufwärtsverbindungsbereich UL ist es nicht notwendig, ein weiteres Steuerdatenpaket der ersten Art S1 zu übertragen, da die Übertragungsrahmenstruktur bereits durch die Übertragung des Steuerdatenpakets der ersten Art S1 festgelegt ist. Statt dessen können sogleich beliebige Abfolgen von Steuerdatenpaketen der zweiten und dritten Art übertragen werden. Gezeigt ist eine Abfolge von Steuerdatenpaketen der zweiten Art S21-S24, gefolgt von einer Anzahl von Steuerdatenpaketen der dritten Art S3.

Es ist vorzuziehen, daß Steuerdatenpakete der dritten Art S3 ein ganzzahliges Vielfaches der Länge der Steuerdatenpakete der zweiten Art S21-S24 sind, um eine effiziente Datenübertragung zu ermöglichen.

Im folgenden Übertragungsrahmen auf der rechten Seite von Fig. 3, wiederholt sich die grundsätzlich gleiche Struktur, es können jedoch beliebige Abfolgen von Steuerdatenpaketen übertragen werden, mit Ausnahme des zu Beginn des Übertragungsrahmens zu übertragenden Steuerdatenpakets der ersten Art S1.

Gezeigt ist für jede der Verbindungsbereiche DL; UL eine Abfolge von Steuerdatenpaketen, wie sie geeigneterweise für eine einzige Mobilstation übertragen wird. In anderen Ausführungsbeispielen könnten jedoch Abfolgen von Steuerdatenpaketen für eine Vielzahl von Mobiltelefonen für jeden der Verbindungsbereiche DL; UL übertragen werden, entweder in Blöcken von einer Verbindung oder Kanal zugehörigen Steuerdatenpaketen oder auf eine verschachtelte Weise.

Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Übertragung von Steuerdatenpaketen in einem Übertragungsrahmen beschrieben.

Ein zu Beginn des Übertragungsrahmen übertragenes Steuerdatenpaket der ersten Art S1 legt die Übertragungsrahmenstruktur fest. Dies beinhaltet einen Abwärtsverbindungsbereich DL und einen Aufwärtsverbindungsbereich UL.

In Fig. 4 ist ein Übertragungsbereich zu Beginn des Übertragungsrahmens grau schraffiert, und in diesem Bereich wird ein Steuerdatenpaket der ersten Art S1 übertragen, das die Struktur des Übertragungsrahmens festlegt. Die folgenden Zeitschlitze des Abwärtsverbindungsbereichs sind für eine Übertragung von der Basisstation B zu einer der Mobilstationen M1-Mn reserviert. Über diese reservierten Zeitschlitze kann eine Übertragung von Steuerinformation zwischen der Basisstation B und den in Betrieb befindlichen Mobilstationen durchgeführt werden. Die Zeitschlitze des dem Abwärtsverbindungsbereich folgenden Aufwärtsverbindungsbereich sind für eine Übertragung von den in Betrieb befindlichen Mobilstationen zu der Basisstation reserviert.

Es können auch beliebige Zufallszugriffszeitschlitze vorgesehen werden (nicht gezeigt), die nicht für eine Übertragung zwischen der Basisstation und einer der den in Betrieb befindlichen Mobilstationen reserviert sind. In diesen Zufallszugriffszeitschlitze können die Mobilstationen je nach Bedarf Daten übertragen, also für eine Datenübertragung zur Basisstation konkurrieren.

Zu Beginn des Aufwärtsverbindungsbereichs sind einige Zeitschlitze schraffiert markiert. Diese Zeitschlitze können als Zufallszugriffszeitschlitze bereitgestellt werden, in denen die Mobilstationen je nach Bedarf Information übertragen können, also für eine Übertragung konkurrieren können. Beispielsweise könnte eine Mobilstation eine Kommunikationsanforderung der Basisstation übermitteln oder ähnliches. Es können beliebig viele Zufallszugriffszeitschlitze bereitgestellt werden, auch deren Platz im Übertragungsrahmen ist beliebig.

Im Abwärtsverbindungsbereich wird danach in einem ersten reservierten Zeitschlitz ein Kopf-Steuerdatenpaket S21, z. B. wie mit Bezug auf Fig. 2b beschrieben, für eine Mobilstation Ma übertragen. Diese Mobilstation Ma kann eine beliebige Mobilstation sein, zwischen die mit der Basisstation in Verbindung steht. In folgenden Zeitschlitzen werden für eine Fehlerkontrolle Fehlerkontroll-Steuerdatenpakete S24 zu der Mobilstation Ma übertragen. Folgend wird eine Abfolge von Steuerdatenpaketen der dritten Art S3 zu der Mobilstation Ma übertragen.

Es kann eine beliebige Anzahl bzw. Abfolge von Steuerdatenpaketen übertragen werden kann. Vorteilhafterweise wird jedoch in einem führenden Kopf-Steuerdatenpaket S21, einem sogenannten Kopf-Steuerdatenpaket, für die Mobilstation Ma die nachfolgende Sequenz von Steuerdatenpaketen der zweiten Art S22-S24 und Steuerpaketen der dritten Art S3 festgelegt. Dies erlaubt eine sehr effiziente Übertragung von Daten. Auch kann durch die Steuerdatenpakete eine sehr genaue Aufteilung von Kanalkapazität auf einzelne Verbindungen oder Kanäle durchgeführt werden.

In einer weiteren Abfolge von Zeitschlitzen wird dann, beginnend mit einem reservierten Zeitschlitz ein Kopf- Steuerdatenpaket S21 für eine Mobilstation Mb, das eine beliebiges Mobilstation M1-Mn sein kann, übertragen. Hier wird vorteilhaft wiederum festgelegt, welcher Abfolge von Steuerdatenpaketen der Mobilstation Mb übertragen wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Abfolge von Fehlerkontroll-Steuerdatenpaketen S24 übertragen. Folgend dem freigehaltenen Zeitschlitz wird eine Abfolge von Steuerdatenpaketen der dritten Art S3 übertragen. Auch hier können beliebige Abfolgen von Steuerdatenpaketen übertragen werden.

Im Anschluß könnten auch Zeitschlitze für weitere Mobilstationen reserviert sein, im vorliegenden Beispiel sind jedoch nur zwei Mobilstationen angenommen.

Dem Abwärtsverbindungsbereich DL folgt der Aufwärtsverbindungsbereich UL für die Übertragung von den Mobilstationen M1-Mn zur Basisstation B. Die Zeitschlitze sind für bestimmte Mobilstationen reserviert. Zuerst wird in einem ersten Zeitschlitz wieder ein Kopf-Steuerdatenpaket S21 von einer Mobilstation Mx, welches eine beliebige der im Betrieb befindlichen Mobilstationen M1-Mn sein kann, zur Basisstation B übertragen. Es folgt eine Abfolge von Reservierungs-Steuerdatenpaketen S23 für eine Steuerung des Verbindungsaufbaus bzw. Verbindungserhalts. Dem folgend wird eine Abfolge von Fehlerkontroll-Steuerdatenpaketen S24 übertragen, um eine Fehlerkontrolle durchzuführen. Wiederum folgend wird eine Abfolge von Steuerdatenpaketen S3 mit Nutzinformation übermittelt.

Folgend den Nachrichten von der Mobilstation Mx folgt eine Übertragung von Steuerdatenpaketen von der Mobilstation My, welche ebenfalls eine beliebige der mit der Basisstation B in Verbindung stehende und in Betrieb befindliche Mobilstation M1-Mn sein kann, auf analoge Weise.

Wie bereits oben ausgeführt, kann die Aufteilung von Zeitschlitzen für eine Übertragung von Steuerdatenpaketen bezüglich einer bestimmten Kommunikationsverbindung oder eines Kanals vorzugsweise dynamisch, je nach Kapazitätsbedarf, durchgeführt. Auch kann die Zuweisung von Zeitschlitzen für die Steuerdatenpakete der zweiten bevorzugt von einer Zuweisung von Zeitschlitzen für Steuerdatenpakete der dritten Art S21-S24; S3 vorgenommen werden.

Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der freigehaltenen Zeitschlitze beschrieben. Fig. 5 zeigt drei Abfolgen von jeweils zwei freigehaltenen Zeitschlitzen, die Zufallszugriffszeitschlitze genannt werden. Während dieser Zeitschlitze können alle mit der Basisstation B in Verbindungen stehenden Mobilstationen M1-Mn für eine Übertragung von Daten konkurrieren. In Fig. 5 werden Beispiele einer Übertragung von Steuerdatenpaketen gezeigt, wie sie mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben worden sind.

Das Zufallszugriffszeitschlitzpaar links in Fig. 5 beinhaltet eine Abfolge eines Kopf-Steuerdatenpakets S21 mit einem Abfolgesignal und eines Reservierungs-Steuerdatenpaketes S23, wie mit Bezug auf Fig. 2b ausgeführt, eine Mobilstation Mx betreffend. Es könnten somit Nachrichten zur Aufrechterhaltung einer bedarfsorientierten Kommunikation der Gruppe 2) und Gruppe 4) enthalten sein.

Im mittleren Ausführungsbeispiel des Paars von Zufallszugriffszeitschlitzen ist eine Abfolge eines Kopf- Steuerdatenpakets S21 und eines Fehlerkontroll- Steuerdatenpakets S24 für die Mobilstation Mx gezeigt. Diese Abfolge von Steuerdatenpaketen kann somit beispielsweise Nachrichten zum Durchführen einer bedarfsorientierten Kommunikation der Gruppe 2) und 5) enthalten, um Sequenzinformation bzw. Fehlerkontrollsignale zu übermitteln.

Das Paar von Zufallszugriffszitschlitzen rechts in Fig. 5 zeigt eine Abfolge von einem Kopf-Steuerdatenpaket S21 und einem Kommunikations-Steuerdatenpaket S22. Hiermit könnten somit Nachrichten der Gruppe 2) und 3) zum Kommunikationsaufbau bzw. Verbindungserhalt übermittelt werden.

Das Übermitteln eines Kopf-Steuerdatenpaketen S21 zu Beginn einer darin angegebenen Folge von Steuerdatenpaketen ermöglicht eine Erhöhung der Effizienz der Datenübertragung, da die darin enthaltenen Angaben nur einmalig übertragen werden.

Claims (18)

1. Kommunikationssystem zur Übertragung einer Vielzahl von Nutzdatenpaketen, umfassend:
eine Basisstation (B),
eine Vielzahl von in Betrieb befindlichen Mobilstationen (M1 -Mn),
zwischen der Basisstation (B) und der Vielzahl von in Betrieb befindlichen Mobilstationen (M1-Mn) bestehende virtuelle Kommunikationsverbindungen (C1-Cm) mit variabler Übertragungskapazität, wobei jede der Kommunikationsverbindungen für eine Datenübertragung Zeitschlitze eines Funkkanals belegt,
gekennzeichnet durch
Steuerdatenpakete einer ersten Art (S1), von denen jedes von der Basisstation (B) über jede der virtuellen Verbindungen (C1-Cm) zu jeder der Vielzahl von in Betrieb befindlichen Mobilstationen (M1-Mn) übertragen werden und zumindest Angaben über die Aufteilung des Funkkanals in Zeitschlitze enthalten,
Steuerdatenpakete einer zweiten Art (S21-S24), von denen jedes über eine der virtuellen Verbindungen (C1-Cm) übertragen wird, um die virtuelle Verbindung zu steuern,
Steuerdatenpakete einer dritten Art (S3), von denen jedes über eine der virtuellen Verbindungen (C1-Cm) übertragen wird und zumindest ein Nutzdatenpaket enthält, und
Vorwärtsfehlerkontrollsignale, die mit den Steuerdatenpaketen übertragen werden, wobei ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der ersten Art (S1) die gleiche oder eine größere Redundanz aufweist als ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der zweiten Art (S21-S24) aufweist, und ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der zweiten Art (S21-S24) die gleiche oder eine größere Redundanz aufweist als ein Vorwärtsfehlerkontrollsignal für ein Steuerdatenpaket der dritten Art (S3).

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine virtuelle Verbindung (C1-Cm) übertragenes Steuerdatenpaket der zweiten Art ein Kopf-Steuerdatenpaket (S21) ist, das zumindest ein Zeitschlitz-Belegungssignal enthält, um eine Belegung von Zeitschlitzen für die Übertragung von Steuerdatenpaketen über die virtuelle Verbindung anzugeben.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine virtuelle Verbindung (C1-Cm) übertragenes Steuerdatenpaket der zweiten Art ein Verbindungs- Steuerdatenpaket (S22) ist, das zumindest Signale zum Kommunikationsaufbau oder Signale zur Verbindungsaufrechterhaltung enthält.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine virtuelle Verbindung (C1-­ Cm) übertragenes Steuerdatenpaket der zweiten Art ein Reservierungs-Steuerdatenpaket ist (S23), das zumindest Angaben über die Anzahl von für diese virtuelle Verbindung zu reservierender Zeitschlitze enthält.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine virtuelle Verbindung (C1-­ Cm) übertragenes Steuerdatenpaket der zweiten Art ein Fehlerkontroll-Steuerdatenpaket ist (S24), das ein Fehlerkontrollsignal enthält, mit der zumindest die Fehlerhaftigkeit oder die Richtigkeit von über die virtuelle Verbindung übertragenen Steuerdatenpaketen signalisiert wird.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Auslastung des Systems für Steuerdatenpakete der zweiten Art (S21-S24) eine größere Übertragungskapazität bereitgestellt ist als für Steuerdatenpakete der dritten Art S3.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der virtuellen Verbindungen (C1-Cm) in eine Vielzahl von virtuellen Kanälen aufgeteilt ist und die Steuerdatenpakete der zweiten Art (S21-S24) die virtuellen Kanäle steuern.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerdatenpaket der dritten Art (S3) Identifizierungssignale für eine virtuelle Verbindung (C1-­ Cm) und/oder deren virtuelle Kanäle enthält.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerdatenpaket der ersten Art (S1) ein Signal zum Identifizieren der Basisstation (B) enthält.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines Steuerdatenpaketes der dritten Art (S3) ein ganzzahliges Vielfaches der Länge eines Steuerdatenpaketes der zweiten Art (S21-S24) ist.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerdatenpaket der ersten Art (S1) und/oder ein Steuerdatenpaket der zweiten Art (S21-S24) Identifizierungssignale für virtuelle Kanäle und/oder virtuelle Verbindungen (C1-Cm) und/oder die Basisstation (B) enthält.

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerdatenpaket der dritten Art (S3) ein Abfolgenummernsignal enthält, um eine Reihenfolge von Nutzdatenpaketen zu kennzeichnen.

13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenübertragung in Übereinstimmung mit einem geschichteten Kommunikationsmodell vorliegt und in der empfangenden Station (B; M1-Mn) ein Dekoder vorgesehen ist, der die Steuerdatenpakete (S1; S21-S24; S3) direkt analysiert, ohne auf eine Eingabe von einer höheren Schicht des Kommunikationsmodells zu warten.

14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung in Übereinstimmung mit dem OSI-Referenzmodell erfolgt.

15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdatenpakete der ersten, zweiten und dritten Art MAC-Protokolldaten enthalten.

16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung im ATM (Asynchronous Transfer Mode) durchgeführt wird.

17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerdatenpaket der ersten Art (S1) die MAC (Medium Access Control) Zeitschlitz-Rahmenstruktur des Funkkanals festlegt.

18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerdatenpaket der zweiten Art (S21 -S24) MAC-Steuerdaten zum Steuern einer virtuellen Verbindung (C1-Cm) und/oder eines virtuellen Kanals enthält.