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WO2001091499A1 - Modifizierung eines zugriffsfunkblocks in einem funk-kommunikationssystem gemäss dem geran-standard - Google Patents

Modifizierung eines zugriffsfunkblocks in einem funk-kommunikationssystem gemäss dem geran-standard Download PDF

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WO2001091499A1
WO2001091499A1 PCT/DE2001/001973 DE0101973W WO0191499A1 WO 2001091499 A1 WO2001091499 A1 WO 2001091499A1 DE 0101973 W DE0101973 W DE 0101973W WO 0191499 A1 WO0191499 A1 WO 0191499A1
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base station
access
connection
radio
geran
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PCT/DE2001/001973
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Inventor
Carsten Ball
Jean-Michel Traynard
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
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    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access

Definitions

  • the invention relates to a method for establishing a connection in a radio communication system, in particular in a mobile radio system of the second generation GSM.
  • radio communication systems data is transmitted using a radio interface using electromagnetic waves.
  • the radio interface relates to a connection between a base station and subscriber stations, it being possible for the subscriber stations to be mobile stations or fixed radio stations.
  • the electromagnetic waves are emitted with carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
  • the frequency bands for the known GSM mobile radio system Global System for Mobile Communications
  • GSM EDGE Radio Access Network GSM EDGE Radio Access Network
  • GSM EDGE Radio Access Network GSM EDGE Radio Access Network
  • core network UMTS / EDGE network
  • the GERAN network "emulates" the Release 99 functionality in the BSS (base station system) and adds new functionalities, ie the BSS becomes interfaces to the MSC / TRAU via the so-called A interface (A-Interface) and to the 3GSGSN via the corresponding interfaces IU- Have PS or Gb.
  • BSS base station system
  • the BSS for example in the BSC, previously circuit-switched (CS circuit switched) GSM / HSCSD / ECSD voice and data services (voice and data services), packet-switched (PS packet switched) GPRS / EGPRS data services (data services) as well as GERAN is completely new Support services coming from the UMTS area.
  • ACCESS connection or access
  • mobile mobile
  • this determines which resources are assigned to the mobile station on the air interface, via which device the ACCESS or RESOURCE_REQUEST (request) is processed by the mobile station in the base station system, and via which interface from the base station system to the network the CS or PS -Data are routed.
  • a GERAN Release 2000 mobile station tries to access the RACH / PRACH (Random Access Channel / Physical Random Access Channel), which is exclusively available for this purpose.
  • RACH / PRACH Random Access Channel / Physical Random Access Channel
  • SDCCH Single Alone Dedicated Control Channel
  • PDTCH Packet Control Channel
  • PACCH Packet Control Channel
  • the subsequent allocation of resources is used to negotiate the final allocation of resources (Resource_Request from the mobile station, further assignment from the BSS as an answer), ie TCH (Traffic Channel) for speech or HSCSD, E-TCH for ECSD, PDTCH for GPRS / EDGE, or multislot allocation, quality of service etc.
  • a great advantage of such a "switch" in the base station controller BSC, which is already made clear with the ACCESS, is that the new GERAN extensions and modifications in the base station system BSS have only a minor influence on the existing GSM / GPRS / EDGE implementation and will allow a clear separation between GERAN user / control plane and GERAN RLC / MAC layer in the future.
  • the invention is based on the object of specifying a method which enables simple identification of a mobile station according to the supported standard. This object is achieved by the method according to independent claim 1.
  • the solution according to the invention enables the base station system to determine the type of mobile station as soon as an access radio block (access burst) is received, to select a corresponding device in the base station system and to assign or assign a suitable signaling channel, for example SDCCH or PDTCH / PACCH, through the GERAN control plane to refer to it.
  • a suitable signaling channel for example SDCCH or PDTCH / PACCH
  • the access channel RACH / PRACH only has to be slightly modified.
  • the well-known GSM / EDGE air interface remains unchanged and compatibility with Release 99 is guaranteed.
  • the well-known GSM network enables access to voice services via an 8 bit access burst in the RACH.
  • the mobile stations use only the training sequence TS "0" defined in the GSM network.
  • the base station controller BSC is known to initiate a circuit switched connection and involves the mobile switching center MSC.
  • a packet data access takes place for GPRS by means of an 8 bit RACH access radio block if no PBCCH is available, or by means of an 8 bit or 11 bit long access radio block in the PRACH if a PBCCH is available. These access radio blocks also only use the training sequence TS "0".
  • a new EGPRS_PACKET_CHANNEL_REQUEST in Release 99 was introduced on the PRACH, which uses two new training sequences TS1 and TS2 to characterize the 8PSK capability of the mobile stations.
  • the base station controller is thus aware that a packet-switched connection has been initiated and involves the PCU and the SGSN.
  • the access or the access radio block ACCESS on the access channel RACH / PRACH is to be modified such that the base station controller BSC already knows when establishing the connection that a channel specified according to a later release, for example the 2000 release, will be established should.
  • the following configurations according to the invention are proposed for this: 1) ACCESS should be accessed on the RACH.
  • the 8-bit access radio block with the training sequence TS1 is used to establish a circuit-switched (GERAN-CS (Circuit switched)) connection, and the training sequence TS2 is used to transmit a packet-switched (GERAN-PS (packet switched)) ) Establish connection, or vice versa. Both TS1 and TS2 are already specified in the GSM 05 series.
  • the further signaling is initially carried out via the GERAN Control Plane (C-Plane) in the base station controller and via an SDCCH channel on the radio interface. Then a circuit-switched traffic channel (CS TCH - Circuit Switched Traffic Channel) is set up and the user data from the GERAN User Plane (U-Plane) is transmitted.
  • C-Plane GERAN Control Plane
  • SDCCH SDCCH channel
  • an extended access block with, for example, a length of 11 bits is used, as in the described GPRS or EDGE standard, in order to indicate the GERAN capability of the mobile station with the additional bits.
  • the coding of the known 8-bit access radio block can also be modified according to the invention.
  • Additional, alternative training sequences for example TS3, TS4, etc., are used which indicate to the base station system that a GERAN mobile station is accessing.
  • an access radio block with a modified modulation is used, for example 8PSK modulation is used instead of the GMSK modulation otherwise used. This also triples the number of available information bits in the access radio block, which enables a better differentiation without additional signaling load through extended training sequences.
  • the availability of the new GERAN access radio block in a radio cell is displayed to the mobile stations in system information messages broadcast on a PBCCH or BCCH channel by the network.
  • the access radio block should be modified on the CPRACH.
  • the availability of the access radio block according to the invention is displayed on a CPBCCH channel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbindungsaufbau in einem Funk-Kommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem der zweiten Generation GSM. Erfindungsgemäß signalisiert eine Mobilstation bei einem Verbindungsaufbau mittels einer Trainingssequenz und einem Zugriffsfunkblock eine Unterstützung einer Standardversion einem Basisstationssystem des Funk-Kommunikationssystems, wobei alternativ durch die Wahl der Trainingssequenz dem Basisstationssystem angezeigt wird, ob eine leitungsvermittelte- oder eine paketvermittelte Verbindung aufgebaut werden soll, oder durch eine im Vergleich zu anderen Standardversionen unterschiedliche Kodierung oder Modulation des Zugriffsfunkblocks dem Basisstationssystem die unterstützte Standardversion angezeigt wird.

Description

MODIFIZIERUNG EINES ZUGRIFFSFUNKBLOCKS IN EINEM FUNK-KOMMUNIKATIONSSYSTEM GEMÄSS DEM GERAN- STANDARD
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbindungsaufbau in einem Funk-Kommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem der zweiten Generation GSM.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Daten mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und Teilnehmerstationen, wobei die Teilnehmerstationen Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagne- tischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Die Frequenzbänder für das bekannte GSM-Mobilfunksystem (Global System for Mobile Communications) liegen beispielsweise bei 900 und 1800 bzw. 1900 MHz.
GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) ist die ETSI Release 2000 Erweiterung fuer GSM, welche auf dem bisherigen ETSI Release 99 EDGE air interface aufbaut und die Konvergenz hinsichtlich gemeinsamen UMTS/EDGE-Netzwerkes, dem sogenannten core network, erreichen soll.
Es werden sich in den Funkzellen zukünftig Mobilfunk-Teilnehmer mit "alten" Mobiltelefonen basierend beispielsweise auf dem Release 99 und sogar noch frueher befinden, die nur her- kömmliche Dienste (Services) unterstuetzen, sowie Teilnehmer mit "neuen" Telefonen basierend auf dem Release 2000, die die neu definierten GERAN-Echzeitdienste (Realtime-Services) wie z.B. "voice over IP" etc. nutzen wollen. Das GERAN Netzwerk "emuliert" die Release 99 Funktionalität im BSS (Basisstationssystem) und fügt neue Funktionalitäten hinzu, d.h. das BSS wird Schnittstellen zum MSC/TRAU über die sogenannte A-Schnittstelle (A-Interface) sowie zum 3GSGSN über die entsprechenden Schnittstellen IU-PS bzw. Gb haben. Bei GERAN wird in der BSC (Basisstations-Steuerung) parallel zu den bisherigen CS- (Circuit Switched - Leitungsvermittelt) und PS- (Packet Switched - Paketvermittelt) Einrichtungen (Entities) eine neue Einrichtung mit einer getrennten Con- trol- und User-Plane eingeführt. Daher wird das BSS z.B. in der BSC bisherige leitungsvermittelten (CS circuit switched) GSM/HSCSD/ECSD Sprach- und Datendienste (voice and data Services), paketvermittelten (PS packet switched) GPRS/EGPRS Datendiensten (data Services) sowie durch GERAN ganz neu zu de- finierende aus dem UMTS Bereich kommende Dienste unterstützen.
Für das BSS bzw. das Netzwerk ist es nun von großer Bedeutung, bereits sehr fruehzeitig beim Verbindungsaufbau bzw. Zugriff (ACCESS) einer Mobilstation (Mobile) zu wissen, um welchen Typ Mobilstation es sich handelt bzw. welche Dienste evtl. angefordert werden könnten. Dieses bestimmt unter anderem, welche Resourcen der Mobilstation auf der Luftschnittstelle zugewiesen werden, über welche Einrichtung der ACCESS- bzw. RESOURCE_REQUEST (Anfrage) von der Mobilstation im Basisstationssystem bearbeitet wird, sowie über welche Schnittstelle von dem Basisstationssystem zum Netzwerk die CS- bzw. PS-Daten geleitet werden.
Hierzu ein Beispiel: Eine GERAN Release 2000-Mobilstation führt auf dem hierfür exklusiv zur Verfügung stehenden RACH/PRACH (Random Access Channel/Physical Random Access Channel) einen Zugriffsversuch aus. Seitens des Basisstati- onssystems stellt sich nun die Frage, ob der Mobilstation als Resource ein SDCCH (Stand Alone Dedicated Control Channel) wie bekannt bei Sprache und HSCSD zur weiteren Signalisierung, oder wie bekannt bei GPRS/EGPRS ein PDCH (PDTCH, PACCH) im sogenannten Assignment zugewiesen wird. Mittels weiterer nachfolgender Signalisierung wird über die endgültige Resour- cen-Zuteilung verhandelt (Resource_Request von Mobilstation, weiteres Assignment von dem BSS als Antwort) , d.h. TCH (Traf- fic Channel) für Sprache bzw. HSCSD, E-TCH für ECSD, PDTCH für GPRS/EDGE, oder Multislot-Allocation, Quality of Service usw.
Ein großer Vorteil einer derartigen "Weiche" in der Basisstationssteuerung BSC, die schon beim ACCESS klar gestellt wird, ist, daß die neuen GERAN Erweiterungen und Modifizierungen im Basisstationssystem BSS nur einen geringen Einfluß auf be- reits bestehende GSM/GPRS/EDGE- Implementierung haben werden, und zukünftig eine klare Trennung zwischen GERAN User- /Control Plane sowie GERAN RLC-/MAC-Layer erlauben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu- geben, das eine einfache Identifizierung einer Mobilstation nach dem unterstützten Standard ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht dem Basisstationssystem bereits beim Empfang eines Zugriffs-Funkblocks (Access Bursts) den Typ der Mobilstation zu bestimmen, eine entsprechende Einrichtung im Basisstationssystem auszuwählen sowie einen geeigneten Signalisierungskanal, beispielsweise SDCCH oder PDTCH/PACCH, durch die GERAN Control-Plane zuzuweisen bzw. darauf zu verweisen. Hierzu muß lediglich der Zugriffskanal RACH/PRACH geringfuegig modifiziert werden. Die bekannte GSM/EDGE-Luftschnittstelle bleibt unverändert und eine Kompatibilität zum Release 99 bleibt gewährleistet. Das bekannte GSM-Netz ermöglicht den Zugriff auf Sprachdienste (voice access) über einen 8 bit access burst in dem RÄCH. Dabei wird von den Mobilstationen nur die in dem GSM-Netz definierte Trainingssequenz TS"0" verwendet. Der Basisstations- Steuerung BSC ist bekannt, daß eine leitungsvermittelte Verbindung initiiert wird und involviert die Mobilvermittlungsstelle MSC.
Ein Paketdatenzugriff (packet data access) erfolgt für GPRS mittels eines 8 bit RACH-Zugriffsfunkblocks wenn kein PBCCH vorhanden ist, bzw. mittels eines 8 bit bzw. 11 bit langen Zugriffsfunkblocks in dem PRACH, sofern ein PBCCH vorhanden ist. Diese Zugriffsfunkblöcke verwenden ebenfalls nur die Trainingssequenz TS"0".
Für den EDGE-Standard wurde auf dem PRACH ein neuer sogenan- ter EGPRS_PACKET_CHANNEL_REQUEST im Release 99 eingeführt, der mittels zweier neuer Trainingssequenzen TS1 und TS2 die 8PSK Fähigkeit der Mobilstationen kennzeichnet. Der Basissta- tionssteuerung ist hierdurch bekannt, daß eine paketvermittelte Verbindung initiiert wurde und involviert die PCU sowie den SGSN.
Die bekannte Kodierung der Zugriffsfunkblöcke in dem RÄCH bzw. PRACH ist der Standardschrift GSM 05.03, Kapitel 4.6 und Kapitel 5.3, entnehmbar.
Für den GERAN-Standard soll der Zugriff bzw. der Zugriffsfunkblock ACCESS auf dem Zugriffskanal RACH/PRACH derart mo- difiziert werden, daß die Basisstationssteuerung BSC bereits beim Verbindungsaufbau weiß, daß ein gemäß einem späteren Release, beispielsweise dem Release 2000, spezifizierter Kanal etabliert werden soll. Hierfür werden die folgenden erfindungsgemäßen Ausgestaltungen vorgeschlagen: 1) Der Zugriff ACCESS soll auf dem RÄCH erfolgen. Hierzu wird beispielsweise der 8 bit Zugriffsfunkblock mit der Trainingssequenz TS1 verwendet, um eine leitungsvermittelte (GERAN-CS (Circuit switched) ) Verbindung zu etablieren, und die Trai- ningssequenz TS2 w rd verwendet, um eine paketvermittelte (GERAN-PS (packet switched) ) Verbindung zu etablieren, bzw. umgekehrt. Sowohl TS1 als auch TS2 sind bereits m der GSM 05-Seπe spezifiziert.
Im m der Figur 1 beispielhaft dargestellten Fall einer lei- tungsvermittelten GERAN-Verbmdung erfolgt die weitere Signa- lisierung zunächst über die GERAN Control Plane (C-Plane) m der Basisstationssteuerung sowie über einen SDCCH-Kanal auf der Funkschnittstelle. Anschließend wird ein leitungsverm.it- telter Verkehrskanal (CS TCH - Circuit Switched Traffic Channel) aufgebaut und die Nutzdaten aus der GERAN User Plane (U- Plane) darin übertragen.
Im m der Figur 2 beispielhaft dargestellten Fall einer pa- ketvermittelten GERAN-Verbindung erfolgt die weitere Signali- sierung zunächst über die GERAN Control Plane (C-Plane) sowie über einen PDTCH- bzw. PACCH-Kanal auf der Funkschnittstelle. Anschließend werden ein oder mehrere PDTCHs zugewiesen und die Paketdaten aus der GERAN User Plane (U-Plane) darin uber- tragen.
2) Für den Zugriff auf dem RÄCH (Random Access Channel) wird ein erweiterter Zugriffsblock mit beispielsweise einer Lange von 11 bit wie bei dem beschriebenen GPRS- bzw. EDGE-Standard verwendet, um die GERAN Fähigkeit der Mobilstation m den zusatzlichen Bits anzuzeigen. Alternativ hierzu kann erfindungsgemaß auch die Codierung des bekannten 8 bit Zugriffsfunkblocks modifiziert werden. 3) Es werden weitere, alternative Trainingssequenzen z.B. TS3, TS4, .... etc. verwendet, die dem Basisstationssystem anzeigen, daß eine GERAN-Mobilstation zugreift.
4) Bei einem Zugriff über den PRACH werden zur Unterscheidung von dem beschriebenen 8 bzw. llbit GPRS/EGPRS PACKET HANNEL_REQUEST weitere Trainingssequenzen verwendet, die Kodierung verändert oder eine erweiterte Trainingssequenz mit beispielsweise 13 bits eingeführt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist lediglich, daß der PRACH nur verfügbar ist, wenn der PBCCH in der Funkzelle aktiviert ist. Der RÄCH ist dahingegen stets verfügbar.
5) Erfindungsgemäß wird ein Zugriffsfunkblock mit einer ver- änderten Modulation verwendet, beispielsweise wird eine 8PSK- Modulation anstelle der ansonsten verwendeten GMSK-Modulation eingesetzt. Dieses verdreifacht zudem die Anzahl verfügbarer Informationsbits in dem Zugriffsfunkblock, wodurch ein bessere Unterscheidung ohne zusätzliche Signalisierungslast durch erweiterte Trainingssequenzen ermöglicht wird.
Die Verfügbarkeit des neuen GERAN-Zugriffsfunkblocks in einer Funkzelle wird in auf einem PBCCH- bzw. BCCH-Kanal ausgestrahlten System-Information-Nachrichten vom Netzwerk den Mo- bilstationen angezeigt.
Im Falle des auf dem IS-136-Standard basierenden sogenannten EDGE Co pact-Systems, das keinen RÄCH aufweist, sollte eine Modifizierung des Zugriffsfunkblocks auf dem CPRACH erfolgen. Die Verfügbarkeit des erfindungsgemäßen Zugriffsfunkblocks wird auf einem CPBCCH-Kanal angezeigt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbindungsaufbau in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem eine Mobilstation bei einem Verbindungsaufbau mittels einer Trainingssequenz und einem Zugriffsfunkblock eine Unterstützung einer Standardversion einem Basisstationssystem des Funk-Kommunikationssystems signalisiert, wobei durch die Wahl der Trainingssequenz dem Basisstationssystem angezeigt wird, ob eine leitungsvermittelte- oder eine paketvermittelte Verbindung aufgebaut werden soll.
2. Verfahren zum Verbindungsaufbau in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem eine Mobilstation bei einem Verbindungsaufbau mittels einer Trainingssequenz und einem Zugriffsfunkblock eine Unterstützung einer Standardversion einem Basisstationssystem des Funk-Kommunikationssyste s signalisiert, wobei durch eine im Vergleich zu anderen Standardversionen unterschiedliche Ko- dierung des Zugriffsfunkblocks dem Basisstationssystem die unterstützte Standardversion angezeigt wird.
3. Verfahren zum Verbindungsaufbau in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem eine Mobilstation bei einem Verbindungsaufbau mittels einer Trainingssequenz in einem Zugriffsfunkblock eine Unterstützung einer Standardversion einem Basisstationssystem des Funk-Kommunikationssystems signalisiert, wobei durch eine im Vergleich zu anderen Standardversionen unterschiedliche Modu- lation des Zugriffsfunkblocks dem Basisstationssystem die unterstützte Standardversion angezeigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem als Modulation eine 8PSK-Modulation für den Zugriffsfunkblock verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Funk-Kommunikationssystem einen GERAN-Standard unterstützt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Basisstationssystem abhängig von der signalisierten Unterstützung einer Standardversion unterschiedliche Einrichtungen verwendet werden.
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