DE10109559C2 - Verfahren und Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen einer Datenmenge bei begrenzt möglicher Übertragungsdauer in einem Funk-Kommunikationssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Übertragen einer Datenmenge bei begrenzt möglicher Übertragungsdauer in einem Kommunikationssystem mit den oberbegrifflichen Merkma­ len des Patentanspruchs 1 bzw. eine Kommunikationsvorrichtung mit Einrichtungen zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Bei digitalen Funk-Kommunikationssystemen, beispielsweise den Mobilfunksystemen GSM (Global System for Mobile Communicati­ ons) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), werden Informationen wie beispielsweise Sprache, Bild­ information oder andere Daten mit Hilfe von elektromagne­ tischen Wellen über Funkschnittstellen übertragen. Die Funk­ schnittstellen dienen jeweils als eine Verbindung zwischen einer Basisstation und einer Vielzahl von Teilnehmer­ stationen, wobei die Teilnehmerstationen beispielsweise Mo­ bilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können.

Bei Funksystemen mit hoher Datenrate wie z. B. gemäß dem Hi­ perlan/2-Standard oder gemäß IEEE 802.11 ist aufgrund der ge­ ringen Reichweite eine 100%ige Flächenabdeckung meist nicht möglich. Die Übertragung von Daten muss daher beendet, sein, bevor ein mobiler Teilnehmer mit seiner Teilnehmerstation den Empfangs-/Sendebereich des hochratigen Funksystems verläßt.

Wenn eine Teilnehmerstation den Bereich einer Funkzelle ver­ läßt wird in den heutigen Funkzugangsnetzen bei sich überlap­ penden Funkzellen eine Übergabe (Handover) durchgeführt.

In der EP 1 047 275 A1 wird ein Verfahren zur Datenübertragung in einem System bestehend aus einem GSM- und einem UMTS-Netz beschrieben. Zur netzseitigen Bestimmung des Übertragungs­ zeitpunktes und der zu verwendenden Datenrate wird eine Mo­ bilstation, welche die Übertragung von Daten anfordert, in eine Gruppe eingeteilt, wobei Vorhersagen für die Wege der Mobilstationen einer Gruppe durch die Netze aufgestellt wur­ den.

Bei Lücken zwischen den einzelnen Funkzellen muss die Funk­ verbindung unterbrochen und in der neuen Funkzelle vollstän­ dig neu aufgebaut werden (Re-Establishment oder Call-Set-Up). Nach dem Neuaufbau muss ein hinsichtlich Zeit und Ressourcen aufwendiger Abgleich erfolgen, bei dem der Daten sendenden Station mitgeteilt wird, welche Daten empfangen wurden bzw. noch zu übertragen sind.

In der Veröffentlichung "Bounds on File Delivery Delay in an Infostations System" von A. L. Iacono und C. Rose, erschienen in Proceedings in Vehicular Technology Conference (VTC 2000), IEEE, 2000, Vol. 3, S. 2295-2299, wird ein Netzwerk aus Info­ stationen vorgestellt, welche in kleinen, nicht zusammenhän­ genden Funkzellen Daten mit hoher Rate an Mobilstationen ü­ bertragen. Hierbei wird der Fall betrachtet, dass die Daten­ rate zwischen den Infostationen und dem Kernnetz deutlich ge­ ringer ist als diejenige zwischen den Infostationen und den Mobilstationen, so dass sämtliche einer Infostation zur Ver­ fügung stehende Informationen an die jeweilige Mobilstation gesendet werden können, bevor diese die Funkzelle verlässt.

Im Bereich der Übertragung von Daten, die aus dem Internet abgerufen werden, wird derzeit ein Verfahren diskutiert, bei dem eine Teilnehmerstation, die sich schnell durch verschie­ dene, nicht zusammenhängende Funkzellen bewegt, in einer ers­ ten Zelle Daten aus dem Internet anfordert. In einem weiteren Schritten werden die angeforderten Daten jeweils den Sende­ einrichtungen der Funkzellen zur Übertragung übermittelt, durch die sich die Teilnehmerstation momentan bzw. nach einer Verbindungsunterbrechung als nächstes bewegt. Die Lieferung der Daten soll dabei gemäß dem Internet-Protokoll (IP) erfol­ gen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bzw. eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen einer Datenmen­ ge bei begrenzt möglicher Übertragungsdauer vor einem Verbin­ dungsabbruch in einem Funk-Kommunikationssystem vorzuschla­ gen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. die Kommunikationsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Verwen­ dungen des Verfahrens und der Kommunikationsvorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 14 und 15.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Die voraussichtliche Dauer der begrenzten Sendezeit zu bestimmen, ermöglicht Datenmengen mittels des Verfahrens in kleinere Datenmengen aufzuteilen und zu verschiedenen Zeiten über räumlich getrennte, disjunkte Funkzellen von bzw. zu ei­ ner mobilen Station zu übertragen. Wenn die Aufenthaltszeit der mobilen Station in einer ersten Funkzelle nicht aus­ reicht, um die gesamte Datenmenge innerhalb dieser Funkzelle zu übertragen, können die restlichen Daten somit ohne Mehr­ fach-Versendungen gleicher Daten mittels des Verfahrens auch in einer disjunkten Funkzelle übertragen werden.

Die voraussichtliche Dauer der begrenzten Sendezeit zu bestimmen, ermöglicht gemäß einem auch eigenständig vorteil­ haften Aspekt die Übertragung der Datenmenge nur zu beginnen, wenn die Datenmenge in der begrenzten Sendezeit vollständig übertragen werden kann. Dadurch werden Systemressourcen ge­ schont und Mehrfachübertragungen der selben Daten vermieden.

Die restliche Teil-Datenmenge zusammen mit Informationen über diese Daten, Zwischen-Netzstationen und/oder Absender und/oder Empfänger der Datenmenge oder restlichen Teil- Datenmenge an Netzstationen mit späteren Verbindungen weiter­ zuleiten ermöglicht eine einfache Verwaltung eines solchen Verfahrens zum Übertragen von Teil-Datenmengen mittels ande­ rer Basisstationen zu späteren Zeitpunkten an räumlich ent­ fernten Orten.

Die begrenzte Sendezeit wird zweckmäßig aus zumindest zwei Teil-Sendezeiten zusammengesetzt, die Sendebereichen ver­ schiedener Netzstationen zugeordnet werden.

Von der Station oder einer Netzeinrichtung die Sendebereiche mit der nächsten sicheren oder wahrscheinlichen Möglichkeit zum Aufbau einer Verbindung zum Übertragen von Daten mitge­ teilt, bestimmt oder geschätzt zu bekommen, ermöglicht eine Abschätzung der dortigen verfügbaren Aufenthalts- und Sende­ zeiten.

Die voraussichtliche Übertragungsdauer für die noch zu über­ tragende Teil-Datenmenge und/oder die voraussichtliche Dauer der verbleibenden begrenzten Sendezeit regelmäßig oder auf­ grund vorbestimmter Ereignisse zu aktualisieren, ermöglicht eine Anpassung an sich ändernde Bedingungen. So ändern sich bei in Kraftfahrzeugen mitbewegten mobilen Stationen deren Geschwindigkeiten bereits im Bereich einer einzigen Funkzel­ le, wenn diese eine Stadt und eine in diese hineinführende Autobahn überdeckt sehr stark, so dass Anpassungen der ur­ sprünglichen Berechnungen für die Durchführung des Verfahrens notwendig werden können.

Die voraussichtliche Übertragungsdauer für die noch zu über­ tragende Teil-Datenmenge und/oder die voraussichtliche Dauer der verbleibenden begrenzten Sendezeit mittels aktueller, er­ mittelter und/oder vorgegebener Daten und/oder Bewegungs- und Positionsdaten zu bestimmen oder zu schätzen liefert zuver­ lässigere Daten als bei der Verwendung rein statistischer Pa­ rameter. Dies gilt insbesondere auch für die Bestimmung der voraussichtlichen Übertragungsdauer und/oder die voraussicht­ liche Sendezeit mittels bekannter oder übermittelter Daten über nächste mögliche Sendebereiche.

Die Verwendung von Prioritätsdaten kann einerseits verwendet werden, um einen Dienst zur Übertragung großer Datenmengen hoch zu bewerten und bevorzugt Kapazitäten zuzuweisen. Ande­ rerseits kann aber auch eine Herabstufung vorgenommen werden, um z. B. Echtzeit-Dienste gegenüber Datendiensten zu bevorzu­ gen. Insbesondere Datendienste mit der Möglichkeit, Teil- Datenmengen in einer disjunkten Funkzelle oder zu einem spä­ teren Zeitpunkt nach dem Aus- und erneuten Einbuchen übertra­ gen zu lassen, können hinsichtlich der Priorität gegenüber herkömmlichen Datendiensten, bei denen eine vollständige Da­ tenübertragung zwingend erforderlich ist, herabgestuft wer­ den.

Ein Grundgedanke des Verfahrens beinhaltet in vorteilhafter Weise die Fortführung der Übertragung der "restlichen" Daten­ anteile einer aufgeteilten Datenmenge über die nächsten Netz­ stationen bzw. Zugriffspunkte. Ein Spezialfall wäre, jedoch ohne einen erneuten Verbindungsaufbau, der Handover derzeit bekannter Funksysteme, wenn sich benachbarte Funkzellen über­ lappen. Das Verfahren stellt eine Erweiterung des klassischen Handover-Ansatzes auf nicht benachbarte Funkzellen dar.

Weiterhin dient das Verfahren zur Optimierung der Kapazität einer Funkzelle. Ferner kann die Teilnehmer-/Dienstedichte optimiert werden. Beliebige Datenvolumen können unabhängig von der aktuellen Kapazität einer Zelle und der Verweildauer übertragen werden. Optimiert werden kann das Verfahren u. a. durch eine adaptive Anpassung an unterschiedliche Topologien, wobei auch eine Anpassung an wechselnde Bewegungswahrschein­ lichkeiten der mobilen Teilnehmer möglich ist.

Das hier beschriebene Verfahren erlaubt somit die Datenüber­ tragung sofort nach Eintritt in die nächste, nicht unmittel­ bar an die verlassene Funkzelle angrenzende Funkzelle, fort­ zuführen. Ergänzend erlaubt das Verfahren die flexible Hand­ habung von Diensten unterschiedlicher Datenrate mit dem Ziel, die Teilnehmer-/Dienstedichte im Bereich einer Funkzelle zu erhöhen. Zudem vermeidet das Verfahren die sinnlose Übertra­ gung von Daten und Dateien wenn der Teilnehmer die Zelle ver­ läßt, bevor die Datenmenge vollständig übertragen werden kann.

Die Daten von einer der ortsfesten Stationen zu der mobilen Station zu übertragen und dort zwischenzuspeichern und die zwischengespeicherten Daten später nach dem Erreichen eines Kommunikationsbereichs, der einer zweiten der ortsfesten Sta­ tionen zugeordnet ist, dieser zweiten ortsfesten Station von der mobilen Station zu übertragen, ermöglicht das Einrichten von Kurierdiensten für Daten, die zwischen disjunkten Zellen zu übertragen sind. In eigenständiger erfinderischer Ausges­ taltung kann ein solcher Kurierdienst für Daten auch ohne zwingende Abschätzung bzw. Bestimmung von verfügbaren be­ grenzten Sendezeiten oder übertragbaren Datenmengen durchge­ führt werden.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine einfache Form eines Funk-Kommunikationsnetzes mit zeitlich versetzten Kommunikationsverbindungen zwischen einer Teilnehmerstation und zwei Netzsta­ tionen,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Übertragen einer Datenmenge in einem solchen System und

Fig. 3 ein anderes beispielhaftes Szenario.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das nachfolgend beschriebene Verfahren insbesondere in einem Kommunikationssystem, z. B. einem Mobilfunksystem gemäß den GSM- oder UMTS-Standard an­ wendbar. Das beispielhaft dargestellte Mobilfunksystem weist eine Vielzahl von Netzelementen auf, insbesondere netzseitig Mobilvermittlungsstellen MSC, Einrichtungen RNM zum Zuteilen von funktechnischen Ressourcen sowie Basisstationen BS1, BS2 als Sende-/Empfangseinrichtungen und teilnehmerseitig in der untersten Hierarchieebene als Sende-/Empfangseinrichtungen Teilnehmerstationen MS.

Die Mobilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind und von denen hier nur eine dargestellt ist, stellen den Zugang zu einem Festnetz oder einem anderen Funknetz her. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNM zum Zuteilen von funktechni­ schen Ressourcen verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNM er­ möglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basis­ station BS1, BS2. Eine solche Basisstation BS1, BS2 kann über eine Funkschnittstelle V1 bzw. V2 eine Verbindung zu Teilneh­ merstationen, z. B. mobilen Stationen MS oder anderweitigen mobilen und stationären Endgeräten aufbauen. Durch jede Ba­ sisstation BS1, BS2 wird zumindest eine Funkzelle Z1 bzw. Z2 gebildet. Übertragungen in Abwärtsrichtung DL (Downlink) erfolgen von der Basisstation BS1 bzw. BS2 zur mobilen Station MS, Übertragungen in Aufwärtsrichtung UL (Uplink) in umge­ kehrter Richtung. Weiterhin ist ein Organisationskanal (FACH oder BCCH: Broadcast Control CHannel) dargestellt, der zur Übertragung von Nutz- und Signalisierungsinformationen mit einer definierten Sendeleistung von jeder der Basisstationen BS1, BS2 für alle mobilen Stationen MS im Bereich der Funk­ zelle Z1 bzw. Z2 bereitgestellt wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Teil­ nehmerstation MS und/oder eine Netzstation, wie die Basissta­ tion BS1, Speicher und Steuereinrichtungen Y bzw. X auf, in denen Daten D, Parameter oder Rechenvorschriften für deren Verwaltung und Steuerung hinterlegt sind.

In Fig. 1 ist die Netzsituation zu zwei Zeitpunkten t1 bzw. t2 dargestellt. Zum ersten Zeitpunkt t1 befindet sich die Teilnehmerstation MS im Bereich der ersten Basisstation BS1 bzw. deren Funkzelle Z1. Über die Verbindung V1 soll eine be­ stimmte Datenmenge D aus dem Netz zur Teilnehmerstation MS übertragen werden.

Die erforderliche Übertragungsdauer tD zur vollständigen Ü­ bertragung der Datenmenge D zur Teilnehmerstation MS in der ersten Funkzelle Z1 ist jedoch kürzer als die Verweildauer bzw. begrenzte Sendezeit tS1 der Teilnehmerstation MS in die­ ser Funkzelle Z1.

Die Teilnehmerstation MS bewegt sich nach Ablauf der Verweil­ dauer tS1 aus der ersten Funkzelle Z1 in Richtung der zweiten Funkzelle Z2. Da sich die beiden Funkzellen Z1 und Z2 nicht überlappen, wird die Verbindung vom Netz zur Teilnehmerstati­ on MS vollständig abgebrochen. Nach dem Eintreffen der Teil­ nehmerstation MS in der zweiten Funkzelle Z2 wird über die Verbindung V2 eine erneute Übertragungsverbindung zwischen Netz und Teilnehmerstation MS aufgebaut. Die Teilnehmerstation MS verweilt in dieser zweiten Funkzelle Z2 über eine zwei­ te Verweildauer bzw. begrenzte Sendezeit tS2.

Bei dem nachfolgend beschriebenen Verfahren wird die Daten­ übertragung direkt nach dem Aufbau der Verbindung V2 wieder aufgenommen. Dabei wird in vorteilhafter Weise ohne einen Ab­ gleich der bereits übertragenen Datenanteile direkt mit der Übertragung der noch nicht übertragenen restlichen Datenan­ teile Di begonnen.

Das Verfahren basiert zweckmäßigerweise auf einer intelligen­ ten Vorhersage der erforderlichen Gesamt-Übertragungsdauer tD der angeforderten Datenmenge D unter Einbeziehung der voraus­ sichtlichen Verweildauer tS1, tS2 in den Funkzellen Z1 und/oder Z2. Außerdem basiert das Verfahren auf der Vorhersa­ ge wo und wann sich die Teilnehmerstation MS nach dem Verlas­ sen des aktuellen Funkbereichs bzw. der aktuellen Funkzelle Z1 befindet.

Ein weiterer zweckmäßiger Aspekt des Verfahrens beinhaltet die Initialisierung einer fortgesetzten Datenübertragung (concatenated data transfer) unter Einbeziehung weiterer Zugriffspunkte (AP: Access Points), wie vorliegend der Basis­ stationen BS2, und eventuell eines vertikalen Handovers zu anderen Funksystemen wie z. B. von GSM zu UMTS.

Nachfolgend werden anhand von drei Szenarien bevorzugte Funk­ tionen des auch in Fig. 2 skizzierten Verfahrens beschrieben.

Das erste Szenario stellt eine isolierte Funkzelle Z dar, nach deren Verlassen die Teilnehmerstation MS keine Aussicht auf das Erreichen derselben oder einer anderen Funkzelle in­ nerhalb einer maximal tolerierbaren Zeit hat. Die Übertragung restlicher Datenmengen ist daher innerhalb der tolerierbaren Zeit nicht möglich.

In der isolierten Funkzelle Z wird mit der zur Verfügung ste­ henden Datenrate die erforderlichen Sendedauer tD für die zu übertragende Datenmenge D abgeschätzt. Außerdem wird die zu erwartende Verweildauer bzw. begrenzte Sendezeit tS in der Funkzelle Z abgeschätzt. Danach wird abgeschätzt, ob die zu übertragende Datenmenge D in der verfügbaren Sendezeit tS ü­ bertragen werden kann, d. h. ob Dt < tS ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Übertragung automatisch storniert und da­ mit die Luftschnittstelle entlastet.

Werden bereits Daten der Datenmenge D übertragen, so kann ei­ ne solche Übertragung zweckmäßigerweise auch nach einer aktu­ alisierten verkürzten Sendezeitabschätzung tS abgebrochen werden. Vorteilhafterweise wird dazu abhängig von der bereits übertragenen Teil-Datenmenge Di eine Schwelle zur Vermeidung eines unter Umständen nicht erforderlichen Abbruchs aufgrund zeitlicher Schwankungen der Sendebedingungen gesetzt. Dadurch wird eine Übertragung bei einer bereits großen übertragenen Teil-Datenmenge Di nur dann abgebrochen, wenn die Wahrschein­ lichkeit entsprechend groß ist, das nach der erfolgten Aktua­ lisierung das Verhältnis der noch verfügbaren Sendezeit tS1 zu der noch benötigten Sendezeit tDi voraussichtlich tatsäch­ lich nicht ausreicht.

Beim zweiten Szenario, bei dem sich zwei oder mehr Zellen Z direkt berühren oder überschneiden, wird beim Wechsel von ei­ ner Zelle in die benachbarte Zelle zweckmäßigerweise eine für sich bekannte Übergabe (Handover) durchgeführt.

Das dritte Szenario betrifft Funkzellen Z1, Z2 mit vorteil­ hafterweise gleicher Technologie, wobei sich die Funkzellen Z1 und Z2 nicht überlappen (Disjunkte Funkzellen). Sind die Funkzellen des gleichen Funksystems disjunkt, so kann kein Handover innerhalb dieses durchgeführt werden. Sind mehrere Funkzellen Z1, Z2 derart deutlich voneinander getrennt, so kann kein üblicher Handover durchgeführt werden. Ein Verbindungsabbau und ein erneuter Verbindungsaufbau sind erforder­ lich.

Nachfolgend wird angenommen, dass kann die momentane erste Basisstation BS1 die gesamte Datenmenge trotz höchst mögli­ cher Datenrate nicht übertragen kann, d. h. es gilt tD < tS. Jedoch soll die nach entsprechenden Kriterien festlegbare ausreichende Wahrscheinlichkeit bestehen, dass sich die Teil­ nehmerstation MS zu einem tolerierbar späteren Zeitpunkt in diese Funkzelle Z1 oder in eine andere Funkzelle Z2 begibt. Dann wird bestimmt, ob die in all diesen Funkzellen Z1, Z2, . . . dieser und insgesamt verfügbare Sendezeit tS (tS = tS1 + tS2 + .tSi . . .) ausreicht, um die gesamte Datenmenge D zu ü­ bertragen, d. h. ob gilt tD < tS(Gesamt).

Falls ja, so wird die Datenmenge D in Teil-Datenmengen Di, hier Di und D(i + 1) aufgeteilt. Dabei entspricht die erste Teil-Datenmenge Di der Datenmenge die in der ersten begrenz­ ten Sendezeit tS1 in der momentanen Funkzelle Z1 voraussicht­ lich übertragen werden kann, d. h. der Bedingung tDi ≦ tS1 ge­ nügt. Diese erste Teil-Datenmenge Di wird daraufhin im Uplink oder Downlink über die erste Funkschnittstelle V1 übertragen.

Zumindest die restliche Teil-Datenmenge D(i + 1) wird in der die Daten bereitstellenden Speichereinrichtung X bzw. Y oder einer entsprechend ausgebildeten Netzeinrichtung gespeichert. Mit der Übertragung dieser restlichen Teil-Datenmenge D(i + 1) wird gewartet, bis eine neue geeignete Verbindung mit einer ausreichenden Sendezeit tS(i + 1) zu deren Übertragung aufge­ baut wurde.

Vorteilhafterweise wird in regelmäßigen Abständen oder nach Veränderung der Bedingungen, die für die Abschätzung der er­ forderlichen Übertragungsdauer tD oder der verfügbaren Sende­ zeit tS zugrunde lagen/liegen, eine erneute Abschätzung aller Parameter vorgenommen. Dadurch ist insbesondere eine Neueinteilung der Teil-Datenmengen Di, D(i + 1), . . . entsprechend neu bestimmter Sendezeiten tSi, tS(i + 1), . . . möglich.

Bei diesem dritten Szenario leitet die erste Basisstation BS1 der aktuellen ersten Funkzelle Z1 somit eine fortzusetzende bzw. verkettete Datenübertragung ("concatenated data trans­ fer") ein und verweist die Teilnehmerstation MS nach Ablauf der verfügbaren begrenzten ersten Sendezeit tS1 an die nächs­ te Basisstation BS2. Nach dem Eintritt in den Erfassungsbe­ reich einer weiteren Basisstation BS2 kann die Datenübertra­ gung direkt nahtlos fortgeführt werden. Der Teilnehmer erhält somit über die erste Verbindung V1 nicht seine maximal ange­ forderte Datenrate, um die Übertragung der tatsächlich über­ tragbaren Daten Di innerhalb der Verweildauer innerhalb der Funkzelle Z1 zu garantieren.

Insbesondere kann bei einem solchen Verfahren auch die maxi­ mal mögliche bzw. zulässige Datenrate herabgesetzt werden, um andere Verbindungen auf der Funkschnittstelle nicht zu behin­ dern. Die aktuell ausgehandelte Datenrate zwischen Teilneh­ merstation MS und Basisstation BS1 bzw. BS2 wird vorteilhaft­ erweise aufgrund der aktuellen oder erwarteten Belastung der Funkzelle so eingestellt, dass die Teilnehmer/Dienstedichte maximiert wird. Um dies zu erreichen, können die Teilnehmer­ station MS, die Basisstation BS1 und/oder eine Netzsteuerein­ richtung eine verkettete Datenübertragung einleiten.

Andere Teilnehmerstationen/Dienste können aber optional auch mit einer niedrigen Priorität eingestuft werden, wenn eine angeforderte Datenübertragung zwischen der Teilnehmerstation MS und den absehbar verfügbaren Basisstationen BS nicht mög­ lich wäre.

Aufgrund einer hohen Belastung in der aktuellen Funkzelle Z1 kann die Teilnehmerstation MS mangels Kapazität für die Über­ tragung der Datenmenge aber auch direkt zur Übertragung der gewünschten Daten auf andere, weniger belastete Zellen verwiesen werden. Der Verweis bzw. die Datenübertragung wird durch die Basisstation BS1 der aktuellen Funkzelle Z1 initi­ iert. Auch dafür kann zur Reduzierung des Verwaltungsaufwan­ des eine verkettete Datenübertragung eingeleitet werden, ob­ wohl die erste Teil-Datenmenge Di tatsächlich eine Nullmenge ist.

Nachfolgend werden einzelne Aspekte einer solchen fortzuset­ zenden Datenübertragung näher erläutert.

Zwei Informationen sind für die verkettete Datenübertragung von hervorzuhebender Bedeutung, nämlich einerseits die poten­ tielle Verweildauer bzw. maximal begrenzt verfügbare Sende­ zeit tS und andererseits eine Schätzung oder Ermittlung der Folge-Funkzellen, in denen sich die betreffende Teilnehmer­ station voraussichtlich aufhalten wird.

Die potentielle Verweildauer tS1 innerhalb der aktuellen Funkzelle Zi (i = 1, 2, 3, . . .) kann z. B. auf der Schätzung der Geschwindigkeit der Teilnehmerstation MS aus Kanalschätzungen von deren Empfänger oder von netzseitigen Empfängern basie­ ren. Möglich ist auch die alleinige oder zusätzliche Verwen­ dung von Daten eines GPS-Empfängers (GPS: Global Positioning System), der in der Teilnehmerstation MS integriert oder mit dieser verbunden ist. Weiterhin können die derart bestimmte maximale begrenzte Sendezeit tS1 verlängernde Einflüsse be­ rücksichtigt werden, z. B. eine Schätzung der Verweildauer aufgrund von Ampelphasen oder Ortsdurchfahrten eines Kraft­ fahrzeugs mit reduzierter Geschwindigkeit. Für letzteres ist insbesondere eine Kopplung mit Navigationssystemen eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft, zumal derzeitige Navigationssys­ teme zumeist mit einem GPS-Empfänger ausgestattet sind. Die Kopplung kann z. B. über eine Kabel- oder Infrarot- Schnittstelle zwischen Navigationssystem und Teilnehmerstati­ on MS erfolgen. Berücksichtigt werden können auch Gewohnhei­ ten des Besitzers der Teilnehmerstation MS. Einprogrammiert oder automatisch durch das System selbst bestimmt werden kann beispielsweise eine täglich gewählte Fahrtroute zwischen Woh­ nung und Arbeitsstätte.

Die Schätzung der Folge-Funkzelle (Z2) bzw. Folge-Funkzellen kann vorteilhafterweise auf Basis des a priori Wissens über die Topologie der Umgebung erfolgen. An einer Straßenkreuzung gibt es z. B. nur eine bestimmte Anzahl von Möglichkeiten, die durch Einbahnstraßen usw. noch weiter eingeschränkt werden. Verwendet werden können aber auch Informationen über die ge­ plante oder momentan zurückgelegte Route die durch ein Navi­ gationssystem übermittelt werden können. Diese Schätzung der Folge-Funkzelle(n) Z2 ist insbesondere zweckmäßig, um die Verweildauer tS(i + 1) darin abschätzen zu können, so dass die letztendlich verfügbare Gesamt-Sendezeit tS abschätzbar wird.

Stellen die Teilnehmerstation MS, die Basisstation BS1 oder eine entsprechend eingerichtete Netzeinrichtung fest, dass die gesamte Datenmenge D nicht während der Verweildauer tS in der momentanen Funkzelle Z1 übertragen werden kann, so über­ mittelt die Basisstation BS1 an die Basisstation BS2 der po­ tentiell "nächsten" Funkzelle bzw. Folge-Funkzelle die Daten, die für eine kontinuierliche Fortführung der Datenübertragung nötig sind. Dadurch kann die Übertragung sofort fortgesetzt werden, wenn die Teilnehmerstation MS die Folge-Funkzelle Z2 erreicht hat.

Für Fälle, in denen die Bestimmung oder Abschätzung der Fol­ ge-Funkzelle Z2 falsch war oder aber auch bei einer zu großen Anzahl möglicher Folge-Funkzellen kann auch vorgesehen wer­ den, dass die Übertragung der erforderlichen Daten zu der neuen Aufenthalts-Basisstation BS2 erst nach dem dortigen Einbuchen der Teilnehmerstation MS erfolgt.

Bei der Übergabe von einer ersten Basisstation BS1 zu einer anderen, zweiten Basisstation BS2 kann durch die vorherige zusammen mit der noch zu übertragenden restlichen Teil- Datenmenge Di ein Datensatz mit übergeben werden, in dem zusätzliche Informationen enthalten sind. Solche zusätzlichen Informationen können z. B. sein die voraussichtliche Ein­ trittszeit der Teilnehmerstation MS im Bereich der anderen Basisstation BS2, die dortige abgeschätzte Verweildauer tS(i + 1), die voraussichtliche Fahrroute des Teilnehmers bzw. der Teilnehmerstation MS, die Identität des Teilnehmers, die Anzahl der Datenpakete und/oder die erforderliche Dienstegüte (QoS: Quality of Service).

Der Datensatz beschreibt somit vorteilhafterweise ein ganzes Dienste- bzw. Service-Profil das alle erforderlichen und nützlichen Informationen enthält. Dieser Datensatz wird vom System, insbesondere der jeweils momentan zuständigen Basis­ station BS entsprechend aktualisiert und wiederum zur nächs­ ten Basisstation BS übertragen, um diese informieren, damit die dort nötigen Schritte eingeleitet werden können.

In einer Zelle mit hoher Verkehrslast besteht vorteilhafter­ weise die Möglichkeit, dass mehrere Teilnehmerstationen MS den Dienst zur verketteten Datenübertragung verwenden wollen. Zur Regelung bei begrenzter Kapazität können die Teilnehmer­ stationen über Prioritätslisten verwaltet werden. Die verge­ benen Prioritäten könnten automatisch als Funktion verschie­ dener Parameter, wie z. B. der Verweildauer in einer Funkzel­ le oder einer Kombination von QoS, verwendetem Dienst und Ge­ schwindigkeit innerhalb der Funkzelle bestimmt werden.

Noch zu übertragende Teil-Datenmengen Di und Informationen zur Verwaltung und Steuerung eines solchen Verfahrens können, wie auch aus Fig. 3 ersichtlich, über einen Kanal des eigenen Funksystems, vorteilhafterweise mit Reichweitenerhöhung durch Erweiterungspunkte EP (Extension Point) oder Richtantennen, über ein flächendeckendes Funksystem wie z. B. UMTS/GSM oder leitungsgebunden übertragen werden.

Das Verfahren kann dahingehend erweitert werden, dass auch die Teilnehmerstation MS eines in eine Funkzelle Z2 einfahrenden Fahrzeugs Informationen an die Basisstation BS2 der betretenen Funkzelle Z2 übergibt. Die Teilnehmerstation MS versieht in diesem Fall Daten-Kurierdienste zwischen den Ba­ sisstationen BS1, BS2, die auf ihrem Weg liegen.

Die Topologie des Netzes, d. h. hier der Standort Basisstati­ onen BS1, BS2 zueinander, kann entweder über eine zentrale Verwaltung, z. B. den Netzbetreiber, in die Basisstationen BS1, BS2 geladen werden, oder selbständig erlernt und abge­ glichen werden. Hierzu speichert und/oder übergibt die Teil­ nehmerstation MS der Basisstation BS2 über die zuvor verlas­ sene Funkzelle Z1 Informationen, z. B. Basisstations-Nummer, GPS-Position usw.

Durch eventuell von der vorherigen Basisstation BS1 übergebe­ ne bzw. durch die Teilnehmerstation MS beim letzten Kontakt selbst gesetzten Zeitmarken können die Fahrzeuggeschwindig­ keit und indirekt der Verkehrsfluß bestimmt werden. Durch die Verknüpfung von real bewegter Teilnehmerstation MS und den Daten, die mit den Basisstationen BS1, BS2 ausgetauscht wer­ den, können Profile über die Verkehrssituation erstellt wer­ den. Je nach Jahres- bzw. Tageszeit ergeben sich andere Be­ wertungsmuster bzw. Verkehrsflüsse der Teilnehmerstation MS, aus denen über statistische Verfahren Eintreffwahrscheinlich­ keiten ermittelt werden können. Die Eintreffwahrscheinlich­ keiten bzw. die statistischen Daten über die Verkehrsflüsse können bei entsprechender Auslegung des Funknetzes auch an die Steuerinstanzen übermittelt werden, die dann die Daten­ flüsse (Routing) entsprechend konditionieren. Es ist bei­ spielsweise sehr wahrscheinlich, dass der Feierabendverkehr aus der Stadt herausfließt und dabei bevorzugt bestimmte Straßen belegt und Seitenstraßen meidet. Insbesondere kann die Belastung eines "Hot-Spots" auf andere Zellen "ver­ schmiert" werden.

Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform bewegt sich ein Teilnehmer mit seinem Laptop als Teilnehmerstation bzw. mobiles Terminal MT in seinem Kraftfahrzeug entlang einer viel befahrenen Straße. In der Nähe einer Ampel befindet sich das mobile Terminal MT im Bereich einer Hiperlan2-Funkzelle mit einem Zugriffspunkt H2-AP1. Der Zugriffspunkt H2-AP1 nimmt Kontakt mit dem mobilen Terminal MT auf und will die Voranzeigen aktueller Kinofilme entsprechend einem geschlos­ senen Servicevertrag auf das mobile Terminal MT herunterla­ den. Beim Erreichen der Funkzelle ist die Ampel bereits eini­ ge Sekunden auf Rot. Aufgrund der abgeschätzten, restlichen Verweildauer an der Ampel bzw. in der Funkzelle und der zur Verfügung stehenden Datenrate, ermittelt der Zugriffspunkt H2-AP1 die Datenmenge, die innerhalb seines Funkbereichs an das mobile Terminal MT übertragen werden kann. Ebenso erkennt der Zugriffspunkt H2-AP1 aufgrund der Straßenlage drei be­ nachbarte Funkzellen an den nächsten Ampeln, die von dem mo­ bilen Terminal MT angefahren werden können. Durch die Infor­ mation des Navigationssystems im Kraftfahrzeug des Teilneh­ mers erfährt der Zugriffspunkt H2-AP1 durch eine entsprechen­ de Mitteilung die Route, auf der sich das mobile Terminal MT bewegen wird. Der Zugriffspunkt H2-AP1 benachrichtigt, z. B. über eine stark gerichtete Hiperlan2-Funkverbindung, die zu­ sätzlich noch durch einen Extension Point H2-EP verlängert wird, den vom Teilnehmer als nächstes angefahrenen Zugriffs­ punkt H2-AP2. Trifft der Teilnehmer mit dem mobilen Terminal MT im Erfassungsbereichs des Zugriffspunkt H2-AP2 ein, wird die Datenübertragung fortgesetzt. Hier wiederholt sich für verbleibende Restdaten die weitere Prozedur analog zu Zugriffspunkt H2-AP1.

Theoretisch könnte der Extension Point EP die Versorgung des mobilen Terminals MT über die Reichweite des Zugriffspunkts H2-AP1 hinaus aufrechterhalten. Doch würde dies die Kapazität der Funkzelle des Zugriffspunkts H2-AP1 reduzieren. Im vor­ stehenden Beispiel braucht daher über den Extension Point EP nur eine schmalbandige Signalisierung durchgeführt zu werden.

Ein Vorteil des beschriebenen EP-Szenarios besteht auch dar­ in, dass keinerlei Gebühren für die Nutzung eines weiteren Dienstes, wie z. B. UMTS, anfallen.

Claims (15)

1. Verfahren zum Übertragen einer Datenmenge beim Vorliegen von disjunkten Funkzellen von einer Netzeinrichtung (X; Y) über zumindest eine Netzstation (BS1; BS2) von oder zu einer Station (MS; MT), wobei nur eine begrenzte Sendezeit in den disjunkten Funkzellen verfügbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die voraussichtliche Übertragungsdauer für die zu ü­ bertragende Datenmenge bestimmt oder geschätzt wird,
dass die voraussichtliche Dauer der begrenzten Sendezeit bestimmt oder geschätzt wird,
dass eine Entscheidung über die Behandlung der zu übertra­ genden Datenmenge abhängig davon erfolgt, ob die Datenmenge in der begrenzten Sendezeit vollständig übertragen werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
dann, wenn die erste oder eine Summe begrenzter Sendezeiten kleiner als die erforderliche Übertragungsdauer ist, die Da­ tenmenge derart in Teil-Datenmengen aufgeteilt wird,
dass in der bzw. den begrenzten Sendezeiten zumindest eine der Teil-Datenmengen vollständig übertragen wird und eine o­ der mehrere weitere Datenmengen nach erneutem Aufbau einer Verbindung (V2) in einer späteren Sendezeit übertragen wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die restliche/restlichen Teil-Datenmengen zusammen mit Infor­ mationen über diese Daten, über Zwischen-Netzstationen (BS2) und/oder über Absender und/oder über Empfänger der Datenmenge an Netzstationen (BS2) mit zeitlich späteren Verbindungen (V2) weitergeleitet werden.

4. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Übertragung der Datenmenge nur erfolgt, wenn die Datenmenge in der begrenzten Sendezeit vollständig übertragen wer­ den kann.

5. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die begrenzte Sendezeit aus zumindest zwei Teil-Sendezeiten zusammengesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Teil-Sendezeiten Sendebereichen (Z1, Z2) verschiedener Netzstationen (BS1, BS2) zugeordnet werden.

7. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Entscheidung unter Berücksichtigung einer Toleranz bei der Bestimmung bzw. Abschätzung der begrenzten Sendezeit und/oder der erforderlichen Übertragungsdauer erfolgt.

8. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem von der Station (MS; MT) oder einer Netzeinrichtung (BS1) der Sendebereich/die Sendebereiche (Z2) mit der nächsten sicheren oder wahrscheinlichen Möglichkeit zum Aufbau einer Verbindung (V2) zum Übertragen von Daten mitgeteilt, bestimmt oder ge­ schätzt werden.

9. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die voraussichtliche Übertragungsdauer für die noch zu über­ tragende Teil-Datenmenge und/oder die voraussichtliche Dauer der verbleibenden begrenzten Sendezeit regelmäßig oder auf­ grund vorbestimmter Ereignisse aktualisiert wird.

10. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die voraussichtliche Übertragungsdauer für die noch zu über­ tragende Teil-Datenmenge und/oder die voraussichtliche Dauer der verbleibenden begrenzten Sendezeit mittels aktueller, er­ mittelter und/oder vorgegebener Daten und/oder Bewegungs- und Positionsdaten bestimmt oder geschätzt werden.

11. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die voraussichtliche Übertragungsdauer für die noch zu über­ tragende Teil-Datenmenge und/oder die voraussichtliche Dauer der verbleibenden begrenzten Sendezeit mittels bekannter und/oder übermittelter Daten über nächste mögliche Sendebe­ reiche (Z2) bestimmt oder geschätzt werden.

12. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die voraussichtliche Übertragungsdauer für die noch zu über­ tragende Teil-Datenmenge und/oder die voraussichtliche Dauer der verbleibenden begrenzten Sendezeit und/oder die Auftei­ lung der Datenmenge in Teil-Datenmengen unter Anwendung von Priorisierungdaten bestimmt oder geschätzt werden.

13. Kommunikationsvorrichtung für ein Kommunikations­ system mit zumindest einer Netzstation (BS1, BS2) zum Über­ tragen einer Datenmenge von oder zu einer mobilen Station (MS; MT), gekennzeichnet durch
zumindest eine Bestimmungseinrichtung (X; Y) zum Bestimmen und/oder Abschätzen der voraussichtlich verfügbaren Sendezei­ ten mehrerer getrennter Verbindungen (V1, V2) und der voraus­ sichtlich erforderlichen Übertragungsdauer für die Datenmenge und
eine Koordinierungseinrichtung (X; Y) zum Aufteilen der Da­ tenmenge in Teil-Datenmengen und zum Koordinieren und/oder zum Zuweisen der Teil-Datenmengen zu den verfügbaren Sende­ zeiten.

14. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-­ 12 oder der Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 13 in mo­ bilen Stationen (MS; MT) und netzseitigen Stationen (BS1, BS2) eines zellularen Funk-Kommunikationssystems.

15. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-­ 12 oder der Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14 in mobilen Stationen (MS; MT) und ortsfesten Stationen (BS1, BS2) zum Übertragen von Daten, wobei
die Daten von einer ersten der ortsfesten Stationen (BS1) zu der mobilen Station (MS; MT) übertragen und dort zwischen­ gespeichert werden und
die zwischengespeicherten Daten später nach dem Erreichen eines Kommunikationsbereichs (Z2), der einer zweiten der ortsfesten Stationen (BS2) zugeordnet ist, dieser zweiten ortsfesten Station (BS2) von der mobilen Station (MS; MT) ü­ bertragen werden.