DE69631684T2

DE69631684T2 - Inter-msc handover bei datenübertragung mit hoher geschwindigkeit

Info

Publication number: DE69631684T2
Application number: DE1996631684
Authority: DE
Inventors: Lauri Lahtinen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2016-12-18
Also published as: DE69631684D1; EP0868826A1; AU1099397A; ES2214555T3; CA2240718C; ATE260531T1; WO1997023110A1; FI101924B; JP3532216B2; FI956089A0; EP0868826B1; CA2240718A1; FI101924B1; JP2000502221A; FI956089A; US6243582B1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung in einem Mobilnetzwerk und besonders eine Weiterreichung zwischen Mobilvermittlungsstellen.
1 zeigt die Elemente, die für die Erfindung in einem zellularen Mobilsystem wesentlich sind. Mobilstationen MS kommunizieren mit Funkbasisstationen BTS, die Funkzellen Cn versorgen. Die Funkbasisstationen sind über Basisstationssteuerungen BSC mit den Mobilvermittlungsstellen MSC verbunden. Ein von einer BSC gesteuertes Subsystem (das die von der BSC gesteuerten BTSs und andere nicht in der Figur gezeigte Elemente des Mobilnetzwerks aufweist) wird Basisstations-Subsystem BSS genannt. Die Schnittstelle zwischen einer MSC und einem BSS wird A-Schnittstelle genannt.
Die MSC verarbeitet die Kopplung eingehender und abgehender Rufe. Sie führt ähnliche Aufgaben durch wie eine Vermittlung eines öffentlichen Fernsprechnetzes PSTN. Zusätzlich zu diesen Aufgaben führt sie auch Funktionen aus, die nur für eine Mobiltelefonkommunikation charakteristisch sind, wie etwa eine Standortverwaltung von Teilnehmern, zusammen mit den Teilnehmerverzeichnissen im Netzwerk. Die Teilnehmerverzeichnisse des GSM-Systems umfassen zumindest ein Standortverzeichnis HLR und ein Besucherverzeichnis VLR, die in 1 nicht gezeigt sind.
Das GSM-System ist ein Zeitmultiplex- (TDMA: „time division multiple access") System, bei dem die Kommunikation auf dem Funkpfad auf Zeitmultiplexbasis in aufeinander folgenden TDMA-Rahmen erfolgt, von denen jeder aus mehreren Zeitschlitzen besteht. In jedem Zeitschlitz wird ein kurzes Informationspaket in der Form eines Funkfrequenzburst übertragen, der aus einer Anzahl modulierter Bits besteht. Zusätzlich zu Sprache und Daten übertragenden Verkehrskanälen verwendet das GSM-System auch Steuerkanäle zur Durchführung einer Signalisierung zwischen einer Funkbasisstation und Mobilstationen.
Telefonverkehr zwischen MSCs wird zum Beispiel über ein PSTN übertragen. Signalisierungsdaten zwischen MSCs werden auch über eine sogenannte MAP- (Mobile Application Part) Verbindung übertragen. Der MAP-Vorgang ist im GSM-Standard 09.02 der ETSI definiert.
Bewegt sich eine MS von einer Zelle zu einer anderen, wird im System eine Weiterreichung bzw. ein Handover durchgeführt. Es gibt mehrere Typen von Weiterreichungen bzw. Handovern, abhängig davon, welche Elemente des Mobilsystems bei der Weiterreichung beteiligt sind. Erfolgt die Weiterreichung innerhalb des Bereichs der gleichen Basisstationssteuerung BSC-x, wird sie Zwischen-BTS-Weiterreichung genannt. Erfolgt die Weiterreichung innerhalb des Bereichs der gleichen Mobilvermittlungsstelle MSC-x, wird sie Intra-MSC-Weiterreichung genannt. Bewegt sich die MS vom Bereich der ersten Mobilvermittlungsstelle MSC-A zum Bereich einer zweiten Mobilvermittlungsstelle MSC-B, wird die Weiterreichung Zwischen-MSC-Weiterreichung genannt.
Gemäß bekannter Technologie erfolgt eine Zwischen-MSC-Weiterreichung auf die folgende Art und Weise. Bewegt sich ein MS, die im Bereich von MSC-A einen Ruf begonnen hat, zu einer Zelle innerhalb des Bereichs einer anderen Mobilvermittlungsstelle MSC-B, leitet die erste Mobilvermittlungsstelle MSC-A aus den Daten der Zielzelle die Adresse von MSC-B ab und stellt eine MAP-Verbindung zur MSC-B her. Über die MAP-Verbindung überträgt MSC-A Daten über die Zelle an MSC-B, an die sie Ressourcen (wie etwa einen Funkkanal und entsprechende Verbindungen zum Festnetz) zuweisen soll. Nach der Ressourcenzuweisung wird eine Weiterreichungsnummer HON zugewiesen. Daten über den Kanal und die HON werden über die MAP-Verbindung zur MSC-A übertragen. Nachdem die MSC-A die HON erhalten hat, stellt sie mit Hilfe der HON über das PSTN eine Verbindung her. Wurde die PSTN-Verbindung aufgebaut, überträgt die MSC-B eine Bestätigung an MSC-A. MSC-A überträgt dann einen Weiterreichungsbefehl (HANDOVER BEFEHL) an die MSC-B, der an die MS weitergeleitet wird. Nach einer erfolgreichen Weiterreichung überträgt die MS eine Nachricht „HANDOVER VOLLSTÄNDIG" in der Aufwärtstrecken- bzw.
Uplink-Richtung. Diese Daten werden an die MSC-A weitergeleitet, welche die früheren Ressourcen freigibt. Der Weiterreichungsbefehl wird in der GSM-Empfehlung 04.08, Version 4.50, Juni 1993, Seiten 184-189 beschrieben.
2 zeigt Schritte und Signalisierungsnachrichten, die sich auf eine Weiterreichung zwischen einer ersten Mobilvermittlungsstelle MSC-A und einer zweiten Mobilvermittlungsstelle MSC-B beziehen. Es ist jedoch zu beachten, dass während einer Weiterreichung auch andere Nachrichten, die aus Gründen der Klarheit nicht in der Figur gezeigt sind, zusätzlich zu den hierin beschriebenen Nachrichten übertragen werden. 1: Eine MS überträgt die Ergebnisse der Nachbarzellenmessungen (MESS BERICHT) an das versorgende Basisstations-System BSS-A. 2: BSC-A bestimmt das Erfordernis für eine Weiterreichung zu einer Zelle des neuen Basisstations-Systems BSS-B, zum Beispiel auf Grundlage von Funkpfadmerkmalen. 3: BSS-A überträgt eine Anforderung für eine Weiterreichung bzw. ein Handover HANDOVER BENÖTIGT an die versorgende Mobilvermittlungsstelle MSC-A. 4: MSC-A überträgt eine Handover-Anforderung PREP HANDOVER REQ an die neue Mobilvermittlungsstelle MSC-B. 5: MSC-B überträgt eine Anforderung für ein Handover HANDOVER REQ an BSS-B, genauer gesagt an die BSC des Systems, wobei die Anforderung das neue Basisstations-System BSS-B auffordert, den benötigten Dienst zur Verfügung zu stellen. 6: Sind Ressourcen verfügbar, überträgt BSS-B eine Nachricht HANDOVER REQ ACK an MSC-B. 7: MSC-B überträgt eine Bestätigungsnachricht PREP HANDOVER RESP an die versorgende Stelle MSC-A. 8: MSC-A überträgt eine Nachricht HANDOVER BEFEHL an das versorgende Basisstations-System BSS-A. 9: BSS-A überträgt eine Nachricht HANDOVER BEFEHL an die MS. 10: Die MS kann nun beginnen, in der neuen Zelle im Basisstations-System BSS-B zu kommunizieren. 11: Die MS überträgt eine Bestätigung HANDOVER VOLLSTÄNDIG an BSS-B. 12: BSS-B überträgt eine entsprechende Bestätigung HANDOVER VOLLSTÄNDIG an MSC-B. 13: MSC-B überträgt eine Bestätigungsnachricht SENDE_END-SIGNAL REQ an MSC-A, wodurch die MSC-A informiert wird, dass sich die MS zum neuen Basisstations-System in MSC-B bewegt hat. 14 – 15: Die dem Ruf zugewiesenn Ressourcen werden im alten Basisstations-System BSS-A schließlich freigegeben.
Eine standardmäßige GSM-Verbindung und eine darin eingesetzte Weiterreichung betreffen nur eine normale Sprach- oder Datenverbindung, die eine Verbindung über nur einen Unterkanal wie etwa einen Zeitschlitz beibehält. Bei einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung wird einer MS, die eine Datenübertragung höherer Rate benötigt, als das was ein Verkehrskanal zum Übertragen von Nutzerdaten bereitstellen kann, mit Hilfe seines sogenannten Mehrfachschlitzzugangs eine Kanal- oder Zeitschlitzkonfiguration zugewiesen, die aus zwei oder mehr Zeitschlitzen vom gleichen oder unterschiedlichen Rahmen auf der gleichen oder unterschiedlichen Frequenz besteht. Es ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, welcher Mehrfachschlitzzugang verwendet wird. Ein Beispiel eines Mehrfachschlitzzugangs, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist, ist in den PCT-Veröffentlichungen WO-95/31878 und WO-95/31879 vom gleichen Anmelder offenbart. In diesen Anmeldungen wird ein Hochgeschwindigkeitssignal auf mehrere Kanäle (Zeitschlitze) mit geringerer Geschwindigkeit gemultiplext bzw. gebündelt, wird so über den Funkpfad übertragen und im Empfänger zurück in ein Signal gedemultiplext bzw. entschachtelt. Wird diese Methode auf die vorstehend beschriebene Weiterreichung gemäß bekannter Technologie angewandt, treten die folgenden Veränderungen auf:
In Schritt 6 enthält die Bestätigungsnachricht HANDOVER REQ ACK Daten über die zugewiesene Datenrate und eine Beschreibung der zugewiesenen Zeitschlitze. In Schritt 7 enthält die Bestätigungsnachricht PREP HANDOVER RESP zusätzlich zum im GSM-Standard spezifizierten Inhalt Daten über die zugewiesene Datenrate und eine Beschreibung der zugewiesenen Zeitschlitze. In den Schritten 8 und 9 enthält der HANOVER BEFEHL Daten über die zugewiesene Datenrate und eine Beschreibung der zugewiesenen Zeitschlitze. In Schritt 10 verwendet die Mobilstation die zugewiesene Kanalkonfiguration und Datenrate und die zugewiesenen Zeitschlitze.
Die vorstehend erwähnten Patentanmeldungen erläutern jedoch nicht detailliert, wie eine mehrere Zeitschlitze verwendende Datenverbindung während einer Weiterreichung unterschiedlichen Unterkanälen Weiterreichungsnummern zuweisen würde.
Probleme können auch während einer Weiterreichung bei einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung auftreten, falls die neue Zelle keine ausreichende Anzahl an Kanälen bereitstellen kann. Probleme treten auf, falls eine Mobilstation mit einer hohen Datenrate arbeitet und die neue Zelle nicht in der Lage ist, nach der Weiterreichung eine Datenrate bereitzustellen, die gleich derjenige ist, die von der vorherigen Zelle geliefert wurde.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung zur Implementierung einer Zwischen-MSC-Weiterreichung bei einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung derart bereitzustellen, dass Veränderungen der PSTN-Signalisierung auf ein Minimum gebracht werden. Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren und einer Anordnung erreicht, die durch das gekennzeichnet sind, was in den unabhängigen Ansprüchen offenbart ist. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird ausführlicher in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben bei denen zeigen:
1 die Elemente, die für die Erfindung in einem zellularen Mobilsystem wesentlich sind,
2 unterschiedliche Schritte einer Zwischen-MSC-Weiterreichung.
Mit Bezug auf die 1 und 2 kann ein paralleler Aufaufbau zumindest auf zwei alternative Arten implementiert werden. Ein möglicher Vorgang ist wie folgt. MSC-A gibt MSC-B den erforderlichen Kanaltyp als einen Parameter der Nachricht PREP HANDOVER (Schritt 4 gemäß 2) an. Auf Grundlage dieser Daten kann MSC-B abhängig von der Verkehrssituation unterschiedliche Ressourcenmengen auswählen. Während der Ressourcenzuweisung gibt MSC-B der MSC-A die Anzahl von Leitungen bzw. Kanälen (CIRCUIT COUNT bzw. LEITUNG ZAHL) an, die zwischen den MSCs für über der Luftschnittstelle zugewiesene Kanäle erforderlich sind. Die Anzahl von Leitungen bzw. Kanälen kann vorzugsweise als ein Parameter der Nachricht PREP HANDOVER-RESP (Schritt 7) angegeben werden. Bei diesem Vorgang weist MSC-B nur eine HON zu. MSC-A verwendet diese zugewiesene HON so oft, wie von der Anzahl von Leitungen bzw. Kanälen (CIRCUIT COUNT) angegeben ist. Bei einer Weiterreichung einer Verbindung gemäß bekannter Technologie würden die vorherigen Ressourcen und die HON an dieser Stelle freigegeben werden. PSTN-Verbindungen können nacheinander derart aufgebaut werden, dass die Herstellung der nächsten Verbindung erst dann begonnen wird, nachdem eine Adressenvollständigkeitshinweis für den Aufbau der vorhergehenden Verbindung erhalten wurde. Beide Stellen behalten die gegenseitige Reihenfolge der Verbindungen (Unterkanäle) bei, so dass in mehrere Unterkanäle aufgeteilte Daten korrekt neu kombiniert werden können. Die Reihenfolge kann zum Beispiel durch Übertragen von einem gesonderten Index in Verbindung mit dem Aufbau der PSTN-Verbindung beibehalten werden, mit Hilfe dessen die gegenseitige Reihenfolge der Unterkanäle beibehalten werden kann.
Der Vorteil dieses Vorgangs besteht darin, dass wenige Veränderungen für die MAP-Signalisierung erforderlich sind. Die einzige Veränderung ist das Informieren über die Anzahl von Leitungen bzw. Kanälen (CIRCUIT COUNT). Der Nachteil besteht darin, dass dieser Vorgang Veränderungen bei der PSTN-Signalisierung erfordert, was in der Praxis schwieriger zu implementieren ist als die entsprechenden Veränderungen bei der MAP-Signalisierung.
Gemäß der Erfindung können alle Veränderungen auf die MAP-Signalisierung beschränkt werden. Dies wird erreicht, indem vom vorstehend beschriebenen Vorgang derart abgewichen wird, dass die MSC-B unverzüglich HON in einer Anzahl zuweist, die der Anzahl von der M5 über der Funkschnittstelle zugewiesenen Funkkanälen gleicht. Daher kann die HON direkt als ein Index verwendet werden, um sicherzustellen, dass die gegenseitige Reihenfolge der Unterkanäle beibehalten wird.
Es ist es möglich, dass der MS während einer Weiterreichung in der neuen Zelle nicht genauso viele Schlitze zugewiesen werden können, wie in der alten Zelle verfügbar waren. Wahlweise ist es möglich, dass ein Ruf mit einer Mindestzahl an Zeitschlitzen begonnen wurde, aber während der Weiterreichung die von der MS geforderte Höchstzahl in der neuen Zelle zugewiesen werden kann. Wird ein derartiges System variabler Geschwindigkeit verwendet, kann eine Weiterreichung mit einer Methode ergänzt werden, die in einer weiteren PCT-Veröffentlichung WO-96/10320 beschrieben ist, die vom gleichen Anmelder eingereicht wurde.
Gemäß der WO-96/10320 informiert die MS zu Beginn des Rufaufbaus das versorgende Mobilnetzwerk über die Mindest- und Höchstanforderungen für die Übertragungsrate der Nutzerdaten, d.h. über zwei neue Parameter zusätzlich zu den vorherigen Parametern. Den Dienst betreffende Anforderungen können auch auf eine andere Art und Weise angegeben werden. Die MS kann zum Beispiel die geeignete Qualitätsklasse des Dienstes angeben, so dass sie mit einer Datenkanalkapazität versorgt wird, die zumindest den Mindestanforderungen dieser Qualitätsklasse und höchstens den Maximalanforderungen dieser Klasse entspricht.
Bei den folgenden Beispielen sind diese Mindest- und Höchstanforderungen mit den Parametern „benötigtes Dienstniveau" und „gewünschtes Dienstniveau" definiert, aber die Anforderungen können auch auf eine andere Art und Weise definiert sein. Das gewünschte Dienstniveau bestimmt die Datenrate, die die MS zu verwenden wünscht, d.h. die aus einem oder mehreren Kanälen oder Zeitschlitzen gebildete Kanalkonfiguration. Diese gewünschte Datenrate ist auch die für die MS erlaubte Höchstdatenrate. Das benötigte Dienstniveau bestimmt die Mindestdatenrate, die bereitgestellt werden muss, um eine kontinuierliche Datenübertragung sicherzustellen. Mit Hilfe dieser Parameter kann das versorgende Mobilnetzwerk abhängig von den Netzwerkressourcen einem Ruf eine Datenrate zwischen der gewünschten Höchstdatenrate und der benötigten Mindestdatenrate zuweisen. Kann sogar die Mindestdatenrate nicht zur Verfügung gestellt werden, wird der Datenruf beendet. Es ist ebenso möglich, dass die MS in einigen Situationen keine speziellen Mindestdienstanforderungen bezüglich der Datenrate festsetzt, oder dass sie das Mobilnetzwerk die Mindestkapazität frei auswählen lässt.
Unter Berücksichtigung dieser Technologie verändert sich die vorstehend beschriebene Weiterreichung wie folgt. Die Numerierung folgt weiterhin der Numerierung der in Verbindung mit 2 verwendeten Schritten. In Schritt 3 kann die Weiterreichungsanforderung zusätzlich zu der normalen GSM-Nachricht auch die gewünschte Höchstdatenrate DRMAX und die benötigte Mindestdatenrate DRMIN aufweisen, die die MS zu Beginn des Datenrufs bereitgestellt hat. Die BSC oder die BTS speichert die Parameter DRMAX und DRMIN für jede MS, die innerhalb ihres Bereichs mit einem Hochgeschwindigkeits-Datenruf befasst ist. In Schritt 4 überträgt MSC-A eine Weiterreichungs- bzw. Handoveranforderung PREP HANDOVER REQ, die zusätzlich zu der normalen GSM- Nachricht die gewünschten Parameter DRMAX und DRMIN aufweisen kann, an die neue Mobilvermittlungsstelle MSC-B. Ebenfalls in Schritt 5 weist die Nachricht die Parameter DRMAX und DRMIN zusätzlich zu der normalen GSM-Nachricht auf. BSS-S wählt eine Zeitschlitzkonfiguration aus, die eine Datenrate zur Verfügung stellt, die zumindest DRMIN und höchstens DRMAX ist, abhängig zumindest von den Zeitschlitzressourcen der Zielzelle der Weiterreichung. Die von der neuen Zelle bereitgestellte Datenrate (Zeitschlitzkonfiguration) ist nicht notwendigerweise die gleiche wie in der alten Zelle. In anderen Worten kann die Datenrate in der neuen Zelle abhängig von den verfügbaren Ressourcen und innerhalb der Grenzen, die von den Parametern DRMAX und DRMIN gesetzt sind, steigen oder sinken. Kann die benötigte Mindestdatenrate DRMIN nicht bereitgestellt werden, wird die Weiterreichung unterbrochen.
Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass die grundlegende Idee der Erfindung, da sich die Technologie weiterentwickelt, auf verschiedene Arten implementiert werden kann. Daher sind die Erfindung und die Ausführungsbeispiele dieser nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern sie können sich im Rahmen der Ansprüche verändern.

Claims

Verfahren für eine Weiterreichung zwischen einer ersten Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) und einer zweiten Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) eines Mobilnetzwerks bei einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, bei der einer Mobilstation (MS) mehrere Kanäle zugewiesen wurden, wobei: – die erste Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) der zweiten Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) zumindest die Mindestzahl an über der Verbindung erforderlichen Kanälen angibt, – die zweite Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) versucht, zumindest die angegebene Mindestzahl an Kanälen zuzuweisen, – die zweite Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) der ersten Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) Daten über der Kanäle, die sie zugewiesen hat, und zumindest eine Weiterreichungsnummer (HON) überträgt, – die erste Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) zumindest eine Weiterreichungsnummer (HON) zur Durchführung einer Weiterreichung verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) der ersten Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) so viele Weiterreichungsnummern (HON) überträgt, wie sie Kanäle zugewiesen hat.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) der zweiten Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) zusätzlich zu der Mindestzahl an über der Verbindung erforderlichen Kanälen auch die Höchstzahl an über der Verbindung erforderlichen Kanälen angibt, und – die zweite Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) versucht, die angegebene Höchstzahl an Kanälen zuzuweisen.
Anordnung für eine Weiterreichung zwischen einer ersten Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) und einer zweiten Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) eines Mobilnetzwerks bei einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, bei der einer Mobilstation (MS) mehrere Kanäle zugewiesen wurden, wobei: – die erste Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) angepasst ist, der zweiten Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) zumindest die Mindestzahl an über der Verbindung erforderlichen Kanälen anzugeben, – die zweite Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) angepasst ist, zu versuchen, zumindest die angegebene Mindestzahl an Kanälen zuzuweisen,. – die zweite Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) angepasst ist, der ersten Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) Daten über die Kanäle, die sie zugewiesen hat, und zumindest eine Weiterreichungsnummer (HON) zu übertragen, – die erste Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) angepasst ist, zumindest eine Weiterreichungsnummer (HON) zur Durchführung einer Weiterreichung zu verwenden, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) angepasst ist, der ersten Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) so viele Weiterreichungsnummern (HON) zu übertragen, wie sie Kanäle zugewiesen hat.
Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Mobilvermittlungsstelle (MSC-A) auch angepasst ist, der zweiten Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) zusätzlich zu der Mindestzahl an über der Verbindung erforderlichen Kanälen die Höchstzahl an über der Verbindung erforderlichen Kanälen anzugeben, und – die zweite Mobilvermittlungsstelle (MSC-B) angepasst ist, zu versuchen, die angegebene Höchstzahl an Kanälen zuzuweisen.