DE20314971U1

DE20314971U1 - Knoten B zur Ermöglichung von Sammelsendediensten und Benutzergerät-Batteriestromeinsparung

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Publication number: DE20314971U1
Application number: DE20314971U
Authority: DE
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2013-09-27
Also published as: CA2499927A1; NO20052003L; KR200339915Y1; US7486637B2; AU2003276989A8; KR100580853B1; CN1682548A; TW200410542A; WO2004029770A3; KR101017965B1; KR20050089947A; JP2006501721A; US20090122742A1; NO20052003D0; TW200507582A; AR041404A1; CN100527890C; AU2003276989A1; CN101635982A; TW200731755A

Abstract

Knoten B zur Verwendung in einem System zum Senden von Daten an mehrere Benutzer, wobei der Knoten B umfasst:
– einen Speicher zum Speichern der Identifikationen einer Gruppe, die mindestens einem Benutzer entspricht, zusammen mit den Mitglied-Benutzern, die den Gruppenidentifikationen zugeordnet sind; und
– einen mit dem Speicher verbundenen Scheduler, wobei der Scheduler zum Einplanen der Übertragung des jeweiligen Gruppenidentifikators vorgesehen ist, so dass die Gruppenidentifikatoren für den jeweiligen Benutzer in einem einzigen Funkruffenster übertragen werden, wobei mehrere Funkruffenster auf einem Funkrufkanal gesendet werden, wobei jedes Funkruffenster die Übertragung mindestens einer Gruppenidentifikation und eines zugeordneten Zeigers auf eine nachfolgende Datennachricht unterstützt.

Description

Knoten B zur Ermöglichung von Sammelsendediensten und Benutzergerät-Batteriestromeinsparungen
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine wirkungsvolle Nachrichtenübertragung in zellularen Systemen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die wirkungsvolle Übertragung sammelgesendeter und rundgesendeter Dienste an Benutzergeräte zur Einsparung von Funkressourcen und zur Verlängerung der Batterielebensdauer.
Hintergrund der Erfindung
Zellulare Systeme der dritten Generation (3G) werden ständig modifiziert, um den Wirkungsgrad der Übertragung sammelgesendeter und rundgesendeter Dienste an Benutzergeräte (User Equipment / UE) zu verbessern. Es gibt verschiedene Parameter, die zum Optimieren dieser zellularen Systeme und Netzwerke wünschenswert sind. Typischerweise wird zum Optimieren eines der Parameter das Optimum für einen anderen Parameter geopfert. Einer dieser sich widersprechenden Sätze von Parametern sind die UE-Leistungsaufnahme und die Funkressourcennutzung.
Damit die Leistungsaufnahme so klein wie möglich ist, sollten UEs so selten wie möglich aktiv nach Signalen suchen. Wenn, wie in 1 gezeigt, ein UE nicht nach dem Funkruffenster K sucht oder vom Benutzer zu einem bestimmten Zweck verwendet wird, sollte es vorzugsweise in einem Schlafmodus sein, um die Leistungsaufnahme zu minimieren.
Außerdem sollte zur wirkungsvollen Funkressourcennutzung die gleiche an mehrere UEs gerichtete Nachricht idealerweise nur ein Mal gesendet werden. In 2 sind zum Beispiel mehrere UEs 12, 14, 16 gezeigt. Die UEs 12, 14, 16 sind einer einzigen Gruppe XYZ zugeordnet, die durch eine Einzelgruppenidentifikation ID_XYZ identifiziert ist. Der Begriff "Gruppenidentifikation" kann sich hiernach auf eine Gruppe, einen Dienst oder einen beliebigen anderen Signaltyp beziehen, der einer oder mehreren Empfängern von Diensten zugeordnet sein kann. Den UEs wird mitgeteilt, dass die Gruppenidentifikation ID_XYZ innerhalb eines bestimmten Funkruffensters, zum Beispiel des in 1 gezeigten Funkruffensters K, gesendet wird. Alle für die Übertragung angesprochenen UEs werden dann diese einzige Übertragung von ID_XYZ im Funkruffenster K empfangen.
Eine wichtige Überlegung ist, wie die gegensätzlichen Anforderungen sowohl an die UE-Leistungsaufnahme als auch an die Funkressourcennutzung in angemessener Weise vereinbar sind. Es ist wünschenswert, sowohl die UE-Leistungsaufnahme als auch die Funkressourcennutzung so zu optimieren, dass das Opfer auf beiden Seiten in einem akzeptablen Rahmen bleibt.
Um die UE-Leistungsanforderungen zu befriedigen, kann das System mehrere Nachrichtenmitteilungen innerhalb eines synchronisierten Zeitraums übertragen. Jedem rundgesendeten Dienst oder jeder rundgesendeten Nachricht oder Zielgruppe für einen Dienst wird eine Identifikation zugewiesen. Das UE kann nach der Identifikation suchen, um Kenntnis darüber zu erlangen, dass eine von ihr zu empfangende Nachricht gesendet wird. Wenn das UE die entsprechende Identifikation nicht innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfasst, kann das UE bis zum nächsten Zyklus des Zeitraums in einen Schlafmodus gehen.
Bekannte Verfahren der Nachrichtenübertragung in zellularen Systemen haben Nachteile gehabt, die zu Verlusten bei der UE-Batterielebensdauer führten. Auch wenn eine wünschenswerte Vorgehensweise darin bestünde, die Gruppenidentifikationen aller unterschiedlichen vom UE erwarteten Dienste in das gleiche Zeitfenster zu legen, erfordert dies, dass das UE nach zwei oder mehr Identifikationen suchen muss, die wahrscheinlich aus unterschiedlichen Gruppen von UEs bestehen. Es ist zwar möglich, einen Teil der Empfänger im gleichen Suchfenster zu koordinieren, doch wird die Mehrzahl dann immer noch mehrere Fenster benötigen.
Wie zum Beispiel in 3 gezeigt, kann ein UE mehreren Gruppen zugeordnet werden. Wie in Tabelle 1 unten gezeigt, ist UE22 allen drei Gruppen: ABC, DEF und GHI zugeordnet. Da ID_ABC im Funkruffenster K, ID_DEF, im Funkruftenster L und ID_GHI, im Funkruftenster M übertragen wird, muss UE22 gemäß 4 während der Funkruffenster K, L und M für jede mögliche Nachrichtenidentifikation im Wachmodus sein. In ähnlicher Weise muss auch UE34 während der Funkruffenster L und M im Wachmodus sein. Demnach wird die Anzahl von Gruppendiensten, die bei einem UE zum Empfang freigeschaltet sind, die Anzahl von Wachperioden diktieren. Dies wird die Batterieverbrauchsrate mit der Anzahl von Wachperioden multiplizieren.
Tabelle 1
Es wäre wünschenswert, ein Verfahren zur Ermöglichung von Sammelsendediensten und UE-Batteriestromeinsparungen ohne die Nachteile des Standes der Technik vorzusehen.
Zusammenfassung
Ein Knoten B (Node B) zur Verwendung in einem System zum Senden von Daten an mehrere Benutzer enthält einen Speicher und einen mit dem Speicher verbundenen Scheduler. Der Speicher speichert die Identifikation einer Gruppe, die mindestens einem Benutzer entspricht, zusammen mit den Mitgliederbenutzern, die den Gruppenidentifikationen zugeordnet sind. Der Scheduler plant die Übertragung einer jeden Gruppenidentifikation, so dass die Gruppenidentifikationen für jeden Benutzer in einem einzigen Funkruffenster gesendet werden. Mehrere Funkruftenster werden auf einem Funkrufkanal gesendet, wobei jedes Funkruftenster das Senden mindestens einer Gruppenidentifikation und eines zugeordneten Zeigers auf eine nachfolgende Datennachricht unterstützt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ein eingehenderes Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die als Beispiel angeführt ist und anhand der beiliegenden Zeichnungen zu verstehen ist, gezogen werden:
1 ist ein Signaldiagramm eines wiederholten Funkrufs.
2 ist ein Blockdiagramm einer einzigen Identifikation für mehrere UEs.
3 ist ein Blockdiagramm für mehrere Identifikationen, von denen jede mehrere UEs hat.
4 ist ein Signaldiagramm mehrerer Identifikationen und zugehöriger Zeiger, die in mehreren Funkruffenstern übertragen werden.
5 ist ein System, das nach der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
6 ist ein Signaldiagramm mehrerer Funkruffenster, wobei jedes Funkruffenster mehrere Identifikationen hat.
7 ist ein Fließdiagramm eines erfindungsgemäßen Vorgangs.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen)
Gemäß 5 umfasst das erfindungsgemäße System 100 ein Netzwerk 102 mit einem Speicher 103. Das Netzwerk 102 ist einem oder mehreren Knoten B (Node B) 104, 106, 108 oder Basisstationen (hiernach als "Knoten B" bezeichnet) zugeordnet und steht mit mehreren UEs 110, 112, 114, 116, 118 in Kommunikationsverbindung. Die UEs 110 – 118 können dem Netzwerk 102 oder einem anderen Netzwerk zugeordnet sein und können sich frei von einem Netzwerk zum anderen bewegen (Roaming).
Wie im Einzelnen hiernach erläutert, unterhält das Netzwerk 102 im Speicher 103 Informationen über die UEs, die Dienste und/oder Gruppen, denen das jeweilige UE zugeordnet ist, und die Funkruffenster, auf die das jeweilige UE zugreifen wird. Auch wenn die vorhergehende Beschreibung die Information im Speicher 103 als mehrere Tabellen beschreibt, geschieht diese Beschreibung nur aus Gründen der Bequemlichkeit. Einem Fachmann wird klar sein, dass auch mehrere Tabellen verwendet werden können, oder eine einzige Tabelle mit vielen verschiedenen Spalten erfindungsgemäß verwendet werden könnte. Die Beschreibung über eine oder mehrere Tabellen soll die vorliegende Erfindung nicht darauf einschränken, dass mehrere Tabellen benötigt werden. Gemäß Tabelle 2 unterhält das Netzwerk 102 im Speicher 103 eine Tabelle mit einer Gruppenliste, die eine Liste jeder Gruppenidentifikation und aller den jeweiligen Gruppenidentifikationen zugeordneter Mitglieder enthält. Der Speicher ist für den Systemadministrator zugänglich. Dies erlaubt es dem Systemadministrator, die Gruppenliste aufzurufen und sie gegebenenfalls zu bearbeiten. Wenn die Gruppe bearbeitet wird, zum Beispiel indem ein Mitglied-UE hinzugefügt oder gelöscht wird, wird das betroffene UE über die Hinzufügung oder Löschung aus der Gruppe in angemessener Weise informiert.
Tabelle 2
Gemäß Tabelle 3 unterhält das Netzwerk 102 im Speicher 103 auch eine Datendatei, die eine Liste aller Gruppen enthält, zu denen das jeweilige UE gehört. Dies erlaubt es dem Netzwerk 102, Übertragungen für ein bestimmtes UE so zu planen, dass es tatsächlich mehr als eine mögliche Nachrichtenquelle für das UE verarbeiten kann. Wie zum Beispiel noch im Einzelnen hiernach beschrieben wird, wenn ein UE auf einem Kanal A zu einer Zeit X planmäßig eine Datennachricht empfangen soll, kann es sein, dass das UE nicht gleichzeitig eine andere Nachricht, die sich zeitlich mit X überschneidet, jedoch auf einem anderen Kanal ist, empfangen kann.

UEs Zugeordnete Gruppen

22 ABC, DEF, GHI

24 ABC

26 ABC

34 DEF, GHI

36 DEF

46 GHI

Tabelle 3
Das Netzwerk 102, das die Informationen von den Tabellen 2 und 3 zur Verfügung hat, muss dann über die wirkungsvollste Art und Weise zur Einplanung der Gruppenidentifikationen entscheiden. Es sollte erkannt werden, dass zum Einsparen von Funkzeit die "kürzestmögliche" Funkzeit verwendet werden sollte.
Da von der Datennachricht angenommen wird, dass sie viele Größenordnungen länger als die Gruppenidentifikationen mit den zugeordneten Zeigern ist, ist es von überragender Wichtigkeit, einzuschränken, wie oft diese Nachrichten gesendet werden. Es wird nämlich angenommen, dass die Datennachricht nur einmal gesendet wird, wenn das UE keinen Einplanungskonflikt erlebt, bei dem es sein kann, dass eine Datennachricht erneut gesendet oder so eingeplant werden muss, dass sie mehr als einmal auftritt.
Der zweite Einplanungsfaktor besteht darin, dass versucht wird, alle Gruppenidentifikationen und zugehörigen Zeiger für ein bestimmtes UE innerhalb eines einzigen Funkruffensters zu senden. Da von der Gruppenidentifikation und den zugeordneten Zeigern angenommen wird, dass ihre Länge minimal ist, ist es vorzuziehen, die Gruppenidentifikationen und die zugeordneten Zeiger gegebenenfalls in mehreren Funkruffenstern zu wiederholen, um die Anzahl von Funkruffenstern einzuschränken auf die das jeweilige UE zugreifen muss, und um daher die Anzahl von Wachperioden für jedes UE einzuschränken.
Demnach unterhält gemäß Tabelle 4 das Netzwerk im Speicher 103 eine Auflistung von Funkruffenstern und der Gruppenidentifikationen, die innerhalb des jeweiligen Fensters übertragen werden. Diese Tabelle wird aus der Information der Tabellen 2 und 3, die die Gruppe, die Gruppenidentifikation, die Mitglied-UEs, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet sind, und die dem jeweiligen UE zugeordneten Gruppen zeigen, abgeleitet. Im Wesentlichen sind in der Tabelle 4 die Einplanungsparameter (Scheduling-Parameter) für das jeweilige Funkruffenster aufgeführt. Wie gezeigt ist, ist jedem Mitglied-UE ein einziges Funkruftenster zugeordnet, innerhalb dessen mehrere Gruppenidentifikationen gesendet werden. Auch wenn aus Tabelle 4 hervorgeht, dass UE36 und UE46 dem Funkruftenster L zugeordnet sind, können sie auch dem Funkruftenster K oder dem Funkruftenster L zugeordnet sein, da UE36 nur eine Gruppenidentifikation ID_DEF und UE46 nur ID_GHI zu empfangen braucht. Das Funkruffenster K oder L wäre zur Lieferung einer angemessenen Nachricht und eines Zeigers sowohl für UE36 als auch UE46 ausreichend.
Tabelle 4
Gemäß 6 werden die Gruppenidentifikationen den entsprechenden Funkruffenstern hinzugefügt. Wie gezeigt, werden die Gruppenidentifikationen gegebenenfalls wiederholt. Das Netzwerk 102 teilt dann jedem UE mit, in welchem Funkruftenster es nach seiner Gruppenidentifikation suchen soll. Dann sucht das UE in diesem Funkruftenster (oder diesen Funkruffenstern) nach seinen Gruppenidentifikationen. Demnach braucht jedes UE nur innerhalb seines zugewiesenen Funkruffensters nach seinen Identifikationen zu suchen. Dieses Verfahren erlaubt es dem jeweiligen UE, nur ein einziges Funkruffenster oder jedenfalls eine deutlich verringerte Menge von Funkruffenstern zu durchsuchen, was im Gegensatz zu den bekannten Verfahren steht.
Wie in 6 gezeigt, suchen die UEs im entsprechenden Funkruffenster nach ihren Gruppenidentifikationen. Jede Gruppenidentifikation enthält, wie schon erwähnt, einen Zeiger, der das UE zum Standort oder zur Adresse einer nachfolgenden Datennachricht führt. Je nach dem zur Anwendung kommenden drahtlosen Netzwerk kann der Zeiger Zeit, Frequenzkanal, Codierung (z.B. DCMA) und/oder Richtung (oft auch als Raumcodierung bezeichnet) anzeigen, je nach dem zur Verwendung kommenden HF-Modulationsverfahren. Der Zeiger kann nämlich auch von einem HF-Netzwerk auf ein anderes HF-Netzwerk verweisen.
Zum Beispiel kann der Zeiger über GSM ausgeliefert werden, die tatsächlichen Daten können jedoch über ein drahtloses lokales Netz (Wireless LAN) eintreffen, wenn die UEs entsprechend ausgerüstet sind. Die Datennachricht selbst ist so eingeplant, dass sie nach der letzten Zeigerübertragung übertragen wird, um zu garantieren, dass alle Mitglied-UEs über den Zeiger auf die Daten verfügen und einen Zustand einnehmen können, der zur Beschaffung der Daten nötig ist, bevor sie dann tatsächlich übertragen werden. Das in 6 gezeigte Verfahren ist bezüglich der Funkzeit effizient, wenn das einmalige Vorkommen der Datennachricht im Vergleich zum mehrfachen Auftreten der Gruppenidentifikationen und der entsprechenden Zeiger auf die Daten relativ lang ist.
Auch für den Fall, dass die Einplanung der UEs in bestimmte Funkruffenster so kompliziert ist, dass ein UE dabei mehr als ein Funkruffenster durchsuchen muss, hat die vorliegende Erfindung immer noch deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Erstens kann ein UE, wenn es mehrere Funkruffenster durchsucht, redundanten Empfang der gleichen Datennachricht dadurch vermeiden, dass die mehreren Zeiger miteinander verglichen werden. Redundante Zeiger werden verworfen. Für jeden Wiederholungszyklus kann es nur eine einzige Nachricht pro Vorkommen des Zeigers geben.
Zweitens kann es zwar sein, dass ein UE sich zum Durchsuchen mehrerer Funkruffenster gezwungen sieht, doch wird die Anzahl von Funkruffenstern gegenüber der beim Stand der Technik Benötigten deutlich verringert. Demnach wird auch die Anzahl von Wachperioden verringert und die zu erwartende UE-Batterielebensdauer wird deutlich verlängert.
Zum Beispiel sind die drei Gruppenidentifikationen ID_ABC, ID_DEF, ID_GHI im Funkruffenster K vorhanden, das nun das einzige Fenster ist, das UE22 zu durchsuchen braucht. Diese Identifikationen können in einem oder mehreren weiteren Funkruffenstern wiederholt werden, da die anderen Mitglieder der Gruppe nur diese Fenster durchsuchen. Alle Exemplare der Funkrufidentifikationen zeigen jedoch (über ihre zugeordneten Zeiger) auf das einmalige Auftreten der tatsächlichen Datennachricht. Auch wenn mehr Funkzeit gebraucht wird, weil die Gruppenidentifikationen wiederholt werden, wird angenommen, dass diese Erhöhung im Vergleich zu derjenigen unbedeutend ist, die benötigt würde, um die Datennachricht zu wiederholen. UE22 muss nur für ein Funkruffenster aufwachen, weshalb es gegenüber dem in der Tabelle 1 angeführten Verfahren beträchtlich Batteriestrom einspart.
7 zeigt ein Fließdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200. Das Verfahren 200 beginnt damit, dass das Netzwerk in Schritt 202 jede Gruppe und die der jeweiligen Gruppe zugeordneten Mitglied-UEs feststellt. Auf der Grundlage der in Schritt 202 vorgenommenen Feststellung bestimmt das Netzwerk dann alle Gruppen, denen ein UE zugeordnet ist (Schritt 204). Es wird darauf hingewiesen, dass die Schritte 202 und 204 im Wesentlichen unterschiedliche Ansichten der gleichen Information sind und auch in einem einzigen Schritt zusammengefasst sein können. Das Netzwerk plant dann Gruppenidentifikationen und zugeordnete Zeiger innerhalb der Funkruffenster ein, so dass jedes UE nur auf ein einziges Funkruffenster zugreift (Schritt 206). Dann stellt das Netzwerk fest, ob mehr als ein Funkruffenster für das jeweilige UE notwendig ist (Schritt 208). Wenn das so ist, plant das Netzwerk ein zusätzliches Funkruffenster für dieses bestimmte UE (Schritt 210) und fährt dann mit Schritt 212 fort. Wenn, wie bei 208 festgestellt, nicht mehr als ein Funkruffenster notwendig ist, geht das Netzwerk direkt zu Schritt 212 weiter, wo festgestellt wird, ob für ein bestimmtes UE Planungskonflikte zwischen Datennachrichten auftreten. Wenn Datennachrichtenkonflikte auftreten (Schritt 214) dann plant das Netzwerk die Datennachrichten gegebenenfalls um (Schritt 216). Dann stellt das Netzwerk fest, ob immer noch Datennachrichtenkonflikte bestehen (Schritt 218). Wenn das so ist, werden gegebenenfalls duplizierte Datennachrichten eingeplant (Schritt 220). Dann wird Schritt 218 gegebenenfalls wiederholt, um Datennachrichten-Planungskonflikte zu lösen. Nachdem festgestellt wird, dass keine weiteren Konflikte mehr bestehen (Schritt 218), wird/werden den UEs ihr/ihre Funkruffenster mitgeteilt (Schritt 222).
Die vorhergehende Beschreibung führt zwar als Beispiel einen Zeitplan mit einem einzigen physikalischen Trägerkanal an, doch kann es auch mehrere physikalische Kanäle geben. Zum Beispiel kann die Funkrufinformation auf dem selben oder einem anderen vom Datenkanal unterschiedenen physikalischen Kanal existieren. Außerdem soll die Erfindung nicht auf zellulare Systeme der dritten Generation (3G) eingeschränkt sein, auch wenn zellulare 3G-Systeme hier als Beispiel angeführt wurden. Alle solche und weitere Änderungen sollen im Umfang der Erfindung enthalten sein.

Claims

Knoten B zur Verwendung in einem System zum Senden von Daten an mehrere Benutzer, wobei der Knoten B umfasst: – einen Speicher zum Speichern der Identifikationen einer Gruppe, die mindestens einem Benutzer entspricht, zusammen mit den Mitglied-Benutzern, die den Gruppenidentifikationen zugeordnet sind; und – einen mit dem Speicher verbundenen Scheduler, wobei der Scheduler zum Einplanen der Übertragung des jeweiligen Gruppenidentifikators vorgesehen ist, so dass die Gruppenidentifikatoren für den jeweiligen Benutzer in einem einzigen Funkruffenster übertragen werden, wobei mehrere Funkruffenster auf einem Funkrufkanal gesendet werden, wobei jedes Funkruffenster die Übertragung mindestens einer Gruppenidentifikation und eines zugeordneten Zeigers auf eine nachfolgende Datennachricht unterstützt.
Knoten B nach Anspruch 1, bei dem die Datennachricht übertragen wird, nachdem alle Gruppenidentifikationen übertragen wurden.
Knoten B nach Anspruch 1, bei dem der Scheduler eine Mitteilung eines zugewiesenen Funkruffensters an jeden Benutzer sendet.
Knoten B nach Anspruch 3, bei dem jeder Benutzer während des jeweiligen Funkruffensters einen Wachzustand und sonst einen Schlafzustand einnimmt.