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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb
eines Kommunikationssystems gemäß der Präambel aus
Anspruch 1. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Kommunikationssystem
gemäß der Präambel aus
Anspruch 4 und auf eine Basisstation für ein Kommunikationssystem
gemäß der Präambel aus
Anspruch 9. Dieses Kommunikationssystem ist aus dem Patent EP-A-851-698
bekannt.
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Die
Kommunikationsverbindung zwischen der Basisstation und der zentralen
Vermittlung dient dazu, die Basisstation und damit auch die Datenstationen
mit einem Kernnetz zu verbinden. Diese Kommunikationsverbindung
ist als Backhaul-Verbindung bekannt. Es ist bekannt, dass sie diese
Kommunikationsverbindung über
ein Kabel oder eine Faser implementiert. Ebenso ist bekannt, dass
sie die Basisstation und die zentrale Vermittlung über eine
weitere Punkt-zu-Punkt-Funkverbindung
verbindet, die mit Frequenzen arbeitet, die sich von den Frequenzen der
Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen unterscheiden, die die Basisstation
bietet.
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Der
erforderliche Aufwand und die Kosten für die bekannten Backhaul-Verbindungen
sind hoch. Insbesondere in Bereichen mit geringem Kommunikationsverkehrsaufkommen
können
diese Kosten nur auf eine geringe Anzahl an Teilnehmern verteilt werden,
was zu erhöhten
Kosten pro Teilnehmer führt.
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Es
ist ein Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines
Kommunikationssystems mit einer kostengünstigern Backhaul-Verbindung zu bieten.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem mit Hilfe des Verfahrens aus Anspruch 1. Der Gegenstand wird
außerdem
durch das Kommunikationssystem aus Anspruch 4 und durch die Basisstation
aus Anspruch 9 gelöst.
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Die
Erfindung erfordert somit nur wenig Aufwand und geringe Kosten zur
Herstellung der Kommunikationsverbindung zwischen der zentralen
Vermittlung und der Basisstation. Die Erfindung verwendet eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung,
die von der Basisstation bereitgestellt und daher bereits vorhanden
ist, um die Kommunikationsverbindung zwischen der zentralen Vermittlung
und der Basisstation zu implementieren. Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich,
die Betriebsverfahren der Basisstation und der zentralen Vermittlung
entsprechend anzupassen.
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In
Ausführungsvarianten
der Erfindung sendet die Basisstation Daten, die die Basisstation
von einer Datenstation empfangen hat, über die von der Basisstation
bereitgestellte Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung an die zentrale Vermittlung
und die Basisstation empfängt
die an eine der Datenstationen adressierten Daten über die
von der Basisstation bereitgestellte Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung
von der zentralen Vermittlung.
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In
weiteren Ausführungsvarianten
der Erfindung umfasst die Basisstation eine Strahlenbündelungsantenne,
insbesondere eine intelligente Antenne, zur Konzentration des Strahls
der Antenne in Richtung der zentralen Vermittlung und/oder die zentrale
Vermittlung umfasst eine Richtungsantenne, die in die Richtung der
Basisstation ausgerichtet ist. Mit Hilfe dieser Maßnahmen
kann der Abstand zwischen der zentralen Vermittlung und der Basisstation
erhöht werden.
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Weitere
Merkmale, Anwendungen und Vorteile der Erfindung werden anhand der
folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsvarianten der Erfindung
deutlich, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Darin stellen
alle beschriebenen oder abgebildeten Merkmale an sich oder in beliebiger
Kombination den Gegenstand der Erfindung dar, unabhängig von
der jeweiligen Formulierung in der Beschreibung oder der Darstellung
in den Zeichnungen und unabhängig
von ihrer Kombination in den Ansprüchen oder den Verweisen auf
die Ansprüche.
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Die
einzige Abbildung in den Zeichnungen stellt ein schematisches Blockdiagramm
einer Ausführungsvariante
des Kommunikationssystems gemäß der Erfindung
dar.
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In
der Abbildung sind eine Basisstation BS und eine Reihe von Datenstationen
TS1, TS2, TS3 dargestellt.
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Die
Basisstation BS ist an einem festen Standort angeordnet und dient
als Punkt-zu-Mehrpunkt-Funkempfänger/-sender.
Um die Basisstation herum ist eine Zelle oder ein Sektor definiert,
in der/dem die Datenstationen mit der Basisstation BS kommunizieren
können.
Die Datenstationen TS1, TS2, TS3, die in der Abbildung dargestellt
sind, befinden sich innerhalb dieser Zelle bzw. dieses Sektors.
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Bei
den Datenstationen TS1, TS2, TS3 handelt es sich um feste oder mobile
Empfänger/Sender, die
als Teilnehmer zur Kommunikation mit der Basisstation BS eingerichtet
wurden.
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Die
Basisstation BS ist über
eine zentrale Vermittlung CO mit einem Kernnetz CN verbunden. Diese
Verbindung wird üblicherweise
als Backhaul-Verbindung bezeichnet.
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Gemäß der Erfindung
ist die zentrale Vermittlung CO als weiterer Teilnehmer der Basisstation
BS eingerichtet und in Form einer Datenstation ausgeführt. Die
Eigenschaften der zentralen Vermittlung CO und die Eigenschaften
der Datenstationen TS1, TS2, TS3 sind im Hinblick auf die Uplink-Übertragung und
die Downlink-Übertragung
gleich. Zu diesem Zweck kann die zentrale Vermittlung CO eine Teilnehmerstelle
umfassen, die den Datenstationen TS1, TS2, TS3 ähnelt.
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Wenn
die Datenstation TS2 beispielsweise Daten an einen Empfänger senden
möchte,
der sich an einer beliebigen Stelle im Kernnetz CN befindet, überträgt die Datenstation
TS2 diese Daten an die Basisstation BS. In dieser Rückkanalübertragung wird
die Adresse der Basisstation BS als echte Adresse der Daten verwendet.
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Die
Basisstation BS empfängt
die Daten und nimmt die Daten aufgrund der echten Adresse der Daten
an. Die Basisstation BS ordnet den Daten die Adresse der zentralen
Vermittlung CO als echte Adresse zu. Anschließend überträgt die Basisstation BS die
Daten in einer Downlink-Übertragung
zusammen mit der zugeordneten echten Adresse.
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Die
zentrale Vermittlung CO empfängt
die Daten und nimmt die Daten aufgrund der zugeordneten echten Adresse
der Daten an. Anschließend
verarbeitet die zentrale Vermittlung CO die Daten und übermittelt
die Daten zur weiteren Übertragung
an das Kernnetz CN.
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Das
gleiche Verfahren wird ausgeführt,
wenn eine andere Datenstation TS1, TS3 Daten an einen Empfänger senden
möchte.
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Alle
Daten, die von den Datenstationen TS1, TS2, TS3 als Uplink-Übertragung versandt werden, werden
von der Basisstation BS erfasst und dann als Downlink-Übertragung
von der Basisstation BS an die zentrale Vermittlung CO weitergeleitet.
In der erstgenannten Übertragung
weisen alle Daten die Basisstation BS als echte Adresse auf. In
der zweitgenannten Übertragung
weisen alle Daten von den anderen Datenstationen TS1, TS2, TS3 die
gleiche echte Adresse auf, d.h. die Adresse der zentralen Vermittlung
CO. Von der zentralen Vermittlung CO werden die Daten anschließend zur
weiteren Übertragung
innerhalb des Kernnetzes CN verarbeitet.
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Wenn
die Daten beispielsweise an die Datenstation TS3 gesandt werden
sollen, werden die Daten vom Kernnetz CN in der zentralen Vermittlung CO
empfangen. Die zentrale Vermittlung CO leitet die Daten in einer
Uplink-Übertragung
an die Basisstation BS weiter. Bei der echten Adresse, die den Daten zugeordnet
wird, handelt es sich um die Adresse der Basisstation BS.
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Anschließend prüft die Basisstation
die Daten und ermittelt, welche der Datenstationen TS1, TS2, TS3
das Ziel der Daten darstellt. Die Adresse dieser Datenstation, d.h.
die Datenstation TS3, wird den Daten dann als echte Adresse zugeordnet.
Anschließend
werden die Daten in einer Downlink-Übertragung von der Basisstation BS
an alle Datenstationen TS1, TS2, TS3 übertragen. Aufgrund der zugeordneten
echten Adresse empfängt
die entsprechende Datenstation TS3 die Daten und nimmt sie an.
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Das
gleiche Verfahren wird ausgeführt,
wenn die Daten an eine andere Datenstation TS1, TS3 gesandt werden
sollen.
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Alle
Daten, die zu einer der Datenstationen TS1, TS2, TS3 gesandt werden
sollen, werden in einer Uplink-Übertragung
von der zentralen Vermittlung CO an die Basisstation BS übertragen
und anschließend
in einer Downlink-Übertragung
von der Basisstation BS an die Datenstationen TS1, TS2, TS3 verteilt.
In der erstgenannten Übertragung
weisen die Daten der verschiedenen Datenstationen TS1, TS2, TS3
die gleiche echte Adresse auf, d.h. die Adresse der Basisstation
BS. In der zweitgenannten Übertragung
wird den betreffenden Daten die Zieladresse, d.h, die Adresse der
entsprechenden Datenstation, zugeordnet.
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Gehen
wir nun davon aus, dass die Basisstation BS und damit die Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung
zwischen der Basisstation BS und den Datenstationen TS1, TS2, TS3
in einem Zeitmultiplexverfahren (TDD) ausgeführt wird. Somit werden die Uplink-
und die Downlink-Übertragung
zu und von der Basisstation BS nacheinander mit der gleichen Frequenz
ausgeführt.
Die von der Basisstation BS von den Datenstationen TS1, TS2, TS3
in einer Uplink-Übertragung
empfangenen Daten werden daher von der Basisstation BS in einer
nachfolgenden Downlink-Übertragung
an die zentrale Vermittlung CO weitergeleitet. Es ist möglich, dass
die Daten in der Basisstation BS gespeichert werden müssen, um den
Zeitraum zwischen der Uplink-Übertragung
und der Downlink-Übertragung
zu überbrücken.
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Da
den Daten in der Downlink-Übertragung die
Adresse der zentralen Vermittlung CO als echte Adresse zugeordnet
wurde, können
die Datenstationen TS1, TS2, TS3 diese Daten empfangen, werden diese
Daten jedoch nicht annehmen.
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Das
Gleiche gilt für
eine Übertragung
von der zentralen Vermittlung CO an eine der Datenstationen TS1,
TS2, TS3 über
die Basisstation BS.
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Gehen
wir nun davon aus, dass die Basisstation BS und damit die Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung
zwischen der Basisstation BS und den Datenstationen TS1, TS2, TS3
entsprechend einem Frequenzmultiplexverfahren (FDD) ausgeführt wird. Dann
werden die Uplink- und die Downlink-Übertragung zu und von der Basisstation
BS parallel mit zwei verschiedenen Frequenzen ausgeführt. Die
von der Basisstation BS von den Datenstationen TS1, TS2, TS3 in
einer Uplink-Übertragung
empfangenen Daten können
daher sofort in einer Downlink-Übertragung
von der Basisstation BS an die zentrale Vermittlung CO weitergeleitet
werden, ohne dass die Daten dazu gespeichert werden müssen.
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Die
korrekten Empfänger
werden die entsprechenden Daten wiederum aufgrund der zugeordneten
echten Adressen immer annehmen. Da die Daten sofort von der Uplink-Übertragung
zur Downlink-Übertragung
weitergeleitet werden, ist keine Speicherung erforderlich. Das Gleiche
gilt für
die Übertragung
in umgekehrter Richtung.
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Aufgrund
der Tatsache, dass alle Übertragungen,
die in Uplink-Richtung
erfolgen, auch in der Downlink-Richtung übertragen werden und umgekehrt,
ist die Summe aller Uplink-Übertragungen gleich
der Summe aller Downlink-Übertragungen, auch
wenn das Verhältnis
zwischen Uplink- und Downlink-Übertragungen
der einzelnen Teilnehmer variiert. Dies führt immer zu einer symmetrischen Auslastung
der FDD-Frequenzen.
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Wie
beschrieben ist die Kommunikationsverbindung zwischen der Basisstation
BS und der zentralen Vermittlung CO identisch mit allen anderen Kommunikationsverbindungen
zwischen der Basisstation BS und einer der Datenstationen TS1, TS2, TS3.
Somit wird die gleiche Ressource, d.h. die von der Basisstation
BS bereitgestellte Punktzu-Mehrpunkt-Verbindung, als Backhaul-Verbindung
zum Kernnetz CN genutzt. Daher sind kein zusätzlicher Aufwand, und insbesondere keine
zusätzlichen
Kosten erforderlich, um diese Backhaul-Verbindung einzurichten.
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Dennoch
kann die genannte Kommunikationsverbindung zwischen der Basisstation
BS und der zentralen Vermittlung CO mit Hilfe der folgenden Zusatzmaßnahmen
verbessert werden. Eine Voraussetzung für diese Maßnahmen besteht darin, dass die
zentrale Vermittlung CO an einem festen Standort angeordnet ist.
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Es
ist möglich,
in der Basisstation BS eine so genannte intelligente Antenne einzusetzen.
Wenn die Basisstation BS dann Daten an die zentrale Vermittlung
CO sendet oder von ihr empfängt,
kann die Basisstation BS die Qualität dieser Kommunikationsverbindung
schnell verbessern, indem sie den Strahl der Antenne in der bekannten
Richtung der zentralen Vermittlung CO konzentriert. Diese intelligente
Antenne wird allgemein in Basisstationen eingesetzt, so dass nur
ein zusätzlicher
Steuerungsaufwand erforderlich ist, um die beschriebene Konzentration
des Strahls auszuführen.
Anstelle der intelligenten Antenne können auch andere Richtungsantennen
eingesetzt werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu ist es möglich,
eine Richtungsantenne in der zentralen Vermittlung CO einzusetzen,
die in die bekannte Richtung der Basisstation BS ausgerichtet ist.
Diese Richtungsantenne erfordert möglicherweise Zusatzausgaben
für weitere
Geräte.
Da jedoch nur eine zentrale Vermittlung CO vorhanden ist, sind diese
Kosten im Vergleich zu den Kosteneinsparungen durch den Einsatz
der von der Basisstation bereitgestellten Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung
als Kommunikationsverbindung zwischen der Basisstation BS und der zentralen
Vermittlung CO gering.
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Außerdem ist
es alternativ oder zusätzlich dazu
möglich,
die Antennen für
die Kommunikationsverbindung zwischen der zentralen Vermittlung
CO und der Basisstation BS in Sichtlinie (LOS) zu installieren.
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Mit
Hilfe dieser Maßnahmen
ist es möglich, die
zentrale Vermittlung CO an einem Standort anzuordnen, der einen
größeren Abstand
zur Basisstation BS aufweist. Insbesondere ist es möglich, die
zentrale Vermittlung CO außerhalb
der Zelle oder des Sektors anzuordnen, der von der Basisstation
BS definiert wird.