DE102004001742A1 - Mobile network e.g. global system for mobile communication network, accessing method for selected subscriber e.g. police, involves providing access to subscriber based on priority data in message sent via special random access channel - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Zugangsverfahren für Teilnehmer eines Mobilfunknetzes nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, sowie ein hierfür angepasstes Endgerät und Mobilfunknetz.The The invention relates to an access method for subscribers of a mobile radio network according to the preamble of the main claim, as well as an adapted thereto terminal and mobile network.
Vor allem öffentliche zellulare Mobilfunknetze wie beispielsweise GSM sind mit einem gewissen Puffer nach oben so ausgelegt, dass sie in jeder Zelle die durchschnittliche normale Kommunikation bedienen können. Sind keine freien Netzressourcen mehr vorhanden, beispielsweise alle Sprachkanäle in Gebrauch, so lehnt das Mobilfunknetz normalerweise weitere Gesprächsanforderungen ab. Ein Mobilfunknetz umfasst neben Sende- und Empfangseinrichtungen, Netzelemente, Verbindungen, sowie Steuereinrichtungen und Steuerprogramme zum Betrieb des Mobilfunknetzes.In front all public cellular mobile networks such as GSM are with some buffer designed so that they are the average in each cell can handle normal communication. Are no free network resources available, for example all voice channels In use, the mobile network usually rejects further call requests from. A mobile network includes, in addition to transmitting and receiving equipment, Network elements, connections, as well as control devices and control programs for the operation of the mobile network.
Die erste Signalisierung von Teilnehmern an das Mobilfunknetz, wenn diese sich einbuchen, ein Gespräch beginnen oder eine Suchanfrage des Mobilfunknetzes (Paging) beantworten wollen, ist zwischen den einzelnen Teilnehmern nicht synchronisiert. Sie erfolgt in so genannten Random Access Channels (RACH) nach dem slotted Aloha Verfahren. Das bedeutet, dass das Mobilfunkgerät des Teilnehmers sich zufällig einen von mehreren vorhandenen RACH aussucht, um dem Mobilfunknetz seinen Kommunikationswunsch zu übermitteln oder auch um sich beim sogenannten Location Update in das System einzubuchen. Senden mehrere Geräte zur selben Zeit auf demselben Kanal, stören sie sich gegenseitig ohne das selbst zu bemerken. Erst die ausbleibende Quittierung durch das Mobilfunknetz gibt einen Hinweis auf die Kollision.The first signaling of subscribers to the mobile network when they log in, a conversation or answer a search query from the mobile network (paging) want, is not synchronized between the individual participants. It takes place in so-called Random Access Channels (RACH) after the slotted Aloha procedure. That means the subscriber's mobile device by chance one of several existing RACH selects to the mobile network to communicate his communication request or also in the so-called Location Update in the system einzubuchen. Send multiple devices at the same time on the same channel, they disturb each other without to notice that for yourself. Only the missing acknowledgment by The mobile network gives an indication of the collision.
Das Gerät sendet dann nach einer zufälligen Zeitspanne seine Nachricht nochmals. Bei normaler Auslastung des Mobilfunknetzes ist es sehr unwahrscheinlich, dass alle Geräte die gleiche Zufallszeitspanne verstreichen lassen bis sie erneut senden. Dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit einer erneuten Kollision. Trotz der Verwendung des slotted Aloha Verfahrens, bei dem die Anzahl von Kollisionen dadurch reduziert wird, dass Nachrichten nur in bestimmten Zeitschlitzen gesendet werden dürfen, ist dieses Verfahren nur für normalen Betrieb geeignet.The Device sends then after a random period of time his message again. At normal utilization of the mobile network It is very unlikely that all devices have the same random time span Let it pass until you resend. This reduces the probability of a new collision. Despite the use of the slotted Aloha method, in which the number of collisions thereby This reduces messages only in certain time slots may be sent, this procedure is only for normal operation suitable.
In bestimmten Situationen kommt es aber vor, dass sehr viele mobile Teilnehmer gleichzeitig im Mobilfunknetz ein Gespräch aufbauen wollen. Solche Situationen gibt es z.B. nach einem großen Sportereignis oder während eines Katastrophenzustands, ausgelöst etwa durch Naturkatastrophen oder Terrorattacken. Gerade dann wäre es aber geboten, ausgewählten Teilnehmern wie Sicherheitskräften, Rettungsdiensten und Feuerwehren zuverlässig Zugang zum Mobilfunknetz zu gewähren. Die Mobilfunknetze sind auch in diesen Situationen oft noch prinzipiell betriebsbereit, Zugang zu bekommen ist aber wegen der RACH Kollisionen und wegen fehlender freier Ressourcen wie beispielsweise Sprachkanäle höchst unwahrscheinlich.In In certain situations, it happens that a lot of mobile Subscribers simultaneously establish a conversation in the mobile network want. Such situations exist e.g. after a big sporting event or while of a disaster caused, for example, by natural disasters or terrorist attacks. But then it would be necessary, selected participants like security forces, Rescue services and fire departments reliable access to the mobile network to grant. The mobile networks are often still operational in these situations, in principle, But getting access is because of the RACH collisions and because of lack of free resources such as voice channels is highly unlikely.
Es gibt also zwei wesentliche Probleme für den garantierten Zugang ausgewählter mobiler Teilnehmer. Das erste ist den Zugangs-/Gesprächswunsch an das Mobilfunknetz zu übermitteln, das zweite die nötigen freien Ressourcen wie beispielsweise einen freien Kanal zu bekommen.It So there are two major issues for the guaranteed access of selected mobile Attendees. The first is the access / call request to the mobile network to convey the second the necessary ones to get free resources such as a free channel.
Es existieren mehrere Telekommunikationsvorschriften und verschiedene Telekommunikationsstandards, die sich dieser Probleme annehmen. Wichtige Standards in diesem Zusammenhang sind MLPP/eMLPP, (enhanced) Multi Level Precedence and Preemption, (ITU T I.255.3/3GPP TS 22.067) und Beschreibungen der Access Class Funktionen (3GPP TS 04.18, 3GPP TS 22.011).It There are several telecommunications regulations and various Telecommunication standards that address these issues. Important Standards in this context are MLPP / eMLPP, (enhanced) Multi Level Precedence and Preemption, (ITU T I.255.3 / 3GPP TS 22.067) and Descriptions of the Access Class Functions (3GPP TS 04.18, 3GPP TS 22.011).
MLPP und eMLPP führen Teilnehmer- und Anruf-Prioritäten ein und beschreiben, wie und unter welchen Umständen höher priorisierte Gespräche andere Gespräche verdrängen können. Grundsätzlich sind die in diesen Spezifikationen beschriebenen Verfahren geeignet, priorisierte Gespräche zu vermitteln. Die Zugangsphase wird dabei jedoch nicht erfasst.MLPP and eMLPP Subscriber and call priorities and describe how and under what circumstances higher priority conversations others conversations repress can. in principle the methods described in these specifications are suitable, prioritized conversations to convey. However, the access phase is not recorded.
Über die Access Class werden z.B. bei GSM und UMTS die Teilnehmer in eine von 10 gleichwertigen Klassen eingeteilt. Zusätzlich kann jeder Teilnehmer noch zu einer von 5 Spezialklassen gehören. Anhand einer vom Mobilfunknetz zu jeder Zeit in einem bestimmten Kanal ausgesendeten Nachricht können einzelne oder mehrere Access Klassen gesperrt werden. D.h., dass Geräte gesperrter Access Klassen erst gar nicht versuchen, einen RACH zu belegen. Allerdings krankt dieser Mechanismus an mehreren Dingen. Vor allem ist es derzeit nicht vorgesehen, die Access Klassen dynamisch zu sperren und wieder freizugeben. Zudem sind Funktionen wie SMS davon auch dann betroffen, wenn die dafür nötigen Signalisierungskanäle noch Kapazität frei haben. Aus diesen Gründen wird die Funktionalität in kommerziellen Systemen derzeit praktisch kaum genutzt. Tatsächlich fehlt auch oft die nötige Infrastruktur für die in Frage kommenden zu priorisierenden Teilnehmer. Sie müssten neben ihrer normalen Klasse auch zu einer der dafür vorgesehenen speziellen Access Klasse 12-14 gehören.About the Access Class are e.g. in GSM and UMTS the participants in one divided by 10 equivalent classes. In addition, each participant can still belong to one of 5 special classes. Based on a mobile network message sent out at any given time in a particular channel can single or multiple access classes are blocked. That is, devices locked Access classes do not even try to take a RACH. However, this mechanism suffers from several things. Especially It is currently not intended to dynamically access the Access classes lock and release. In addition, functions such as SMS are also then hit if that's for it force signaling channels still capacity have free. For these reasons becomes the functionality currently hardly used in commercial systems. Actually missing often the necessary Infrastructure for the eligible participants to be prioritized. You would have to go next their normal class also to one of the designated special access Class 12-14 belong.
Doch selbst wenn das Mobilfunknetz die Funktion dynamisch schalten könnte und die Infrastrukturprobleme beseitigt wären, blieben immer noch wesentliche Probleme bestehen. Zum einen könnte ein solches System vor allem in einem kommerziellen öffentlichen Mobilfunknetz nur mit einer einigermaßen großen Unschärfe reagieren und würde damit alleine nie allen Situationen gerecht. Zum anderen – und das wiegt schwerer – könnte damit immer noch keine Priorisierung von Gesprächswünschen erfolgen. Selbst wenn es dann also gelänge, einen RACH erfolgreich zu belegen, so könnte das Gespräch beispielsweise immer noch an belegten Kanälen scheitern.But even if the mobile network could switch the function dynamically and the infrastructure problems were eliminated, there were still significant issues remaining. First, such a system, especially in a commercial public mobile network with only one egg react to a reasonably large blur and would never meet all situations alone. On the other hand - and that weighs heavier - it could still be done no prioritization of conversation requests. For example, even if it succeeds in proving a successful RACH, the conversation could still fail due to occupied channels, for example.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das einen Verbindungsaufbau für einen ausgewählten Teilnehmer ermöglicht wenn das Mobilfunknetz überlastet ist und keine, von anderen mobilen Teilnehmern initiierte Gespräche mehr aufbauen kann. Das Verfahren soll mit geringem Anpassungsaufwand für bestehende Systeme wie beispielsweise GSM und UMTS anwendbar sein.Of the The invention is therefore based on the object of specifying a method this is a connection setup for a selected one Allows participants when the mobile network is overloaded is and no more, initiated by other mobile participants conversations can build up. The procedure should be done with little effort for existing systems such as GSM and UMTS be applicable.
Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die abhängigen Ansprüche gegeben.The Invention is achieved by a method having the features of the main claim solved. Advantageous embodiments are given by the dependent claims.
Demgemäß wird also einer oder mehrere spezielle logische Signalisierungskanäle für ausgewählte Teilnehmer reserviert, die diese nutzen können, um sich in das System einzubuchen, einen Gesprächswunsch für ein priorisiertes Gespräch an das Mobilfunknetz zu signalisieren oder als priorisierter Teilnehmer ein Paging vom Mobilfunknetz zu beantworten.Accordingly, so one or more dedicated logical signaling channels for selected subscribers reserved, who can use these To log into the system, a call for a prioritized call to the mobile network to signal or as a prioritized participant a paging from Mobile network to answer.
Vorteilhafterweise können die ausgewählten Teilnehmer die speziellen Signalisierungskanäle (SRACH) zusätzlich zu den normalen Signalisierungskanälen (RACH) nutzen.advantageously, can the selected participants the special signaling channels (SRACH) in addition to the normal signaling channels (RACH) use.
In den aktuellen öffentlichen Mobilfunknetzen ist bei der Signalisierung über die Funkstrecke keine unbenutzte Bandbreite für neue logische Kanäle mehr vorhanden. Auch sind Veränderungen an der Signalisierung nicht durchsetzbar, die nicht verträglich mit den schon im Einsatz befindlichen Teilnehmergeräten sind.In the current public Mobile networks is not unused in the signaling over the radio link Bandwidth for new logical channels more available. Also, changes are not enforceable on the signaling, which is incompatible with are already in use user equipment.
Deshalb wird bei einer Ausgestaltung der Erfindung für Netze wie GSM, die nach einem so genannten Time- und/oder Frequency Division Multiple Access Verfahren arbeiten, vorgeschlagen, den Uplink einiger so genannter Standalone Dedicated Control Channels (SDCCH) umzuwidmen und als neue spezielle RACH (SRACH) Kanäle zu verwenden. SDCCH Kanäle sind vom Mobilfunknetz zugewiesene, bidirektionale Kanäle zum Austausch von Signalisierungsinformationen mit Teilnehmern, die sich bereits in einer aktiven Kommunikation befinden.Therefore In one embodiment of the invention for networks such as GSM, which after a so-called time and / or frequency division multiple access method work, proposed the uplink of some so-called standalone Dedicated Control Channels (SDCCH) and redesign as a new special RACH (SRACH) channels to use. SDCCH channels are assigned by the mobile network, bidirectional channels for exchange of signaling information with subscribers who are already are in active communication.
Für Netze wie UMTS, die nach dem so genannten Code Division Multiple Access Verfahren arbeiten, wird vorgeschlagen, zusätzliche SRACH Kanäle über einen zusätzlichen Code bereitzustellen. Dieser Code kann ausgewählten Teilnehmern vom Netz über einen Broadcast Kanal mitgeteilt werden.For networks like UMTS, which uses the so-called Code Division Multiple Access Procedures work, it is proposed to add additional SRACH channels over one additional Provide code. This code can be sent to selected subscribers from the network via a Broadcast channel.
Diese neuen SRACH Kanäle werden dabei vom Mobilfunknetz für ausgewählte Teilnehmer dann zur Verfügung gestellt, wenn diese priorisierte Gespräche in Situationen aufbauen wollen, in denen sie keinen Service über die vorhandenen RACH Kanäle bekommen.These new SRACH channels be doing the mobile network for selected Participants then available when building these prioritized conversations into situations in which they do not get service over the existing RACH channels.
Um die vorhandenen Ressourcen optimal zu nutzen, wird in vorteilhafter Weise die Auslastung der normalen und/oder des oder der speziellen Signalisierungskanäle ermittelt, und bei Überschreitung bzw., Unterschreitung vorgegebener Auslastungspunkte werden dynamisch weitere spezielle Signalisierungskanäle bereitgestellt oder vorhandene nicht weiter bereitgestellt.Around Making the best use of existing resources will be more advantageous Way the utilization of normal and / or special or special signaling channels determined, and if exceeded or, Falling below given load points become dynamic provided or existing additional special signaling channels not further provided.
Vorteilhafterweise wird die Nachricht mit dem Zugangswunsch (Channel Request Message) für diese neuen logischen Kanäle um die gewünschte Priorität erweitert, so dass also eine Prioritätsinformation enthalten ist, anhand der im Mobilfunknetz automatisch ermittelt wird, ob eine, der Signalisierung zugrunde liegende Serviceanforderung bedient wird oder nicht. Dies deshalb, da es in einem großen, möglicherweise öffentlichen System i.d.R. nicht ausreicht, Teilnehmer grundsätzlich zu priorisieren, da ansonsten auch unwichtige Gespräche solcher Teilnehmer Ressourcen blockieren könnten. Besser ist es, wenn einzelne Gesprächswünsche von ausgewählten Teilnehmern priorisiert werden können.advantageously, is the message with the access request (Channel Request Message) for this new logical channels expanded to the desired priority, so that is a priority information is included, based on the automatically determined in the mobile network whether it is a service request underlying the signaling is served or not. This is because it is in a large, possibly public System i.d.R. is not sufficient to prioritize subscribers in principle, otherwise also unimportant conversations such participants could block resources. It is better if individual conversation requests from chosen Participants can be prioritized.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Prioritätsinformation in der Nachricht einer enhanced Multi Level Precedence and Preemption (eMLPP) Priorität des Zugangswunsches. Auf diese Weise können die Prioritäten direkt von der eMLPP Priorität eines Gesprächs abgeleitet werden, während die berechtigten ausgewählten Teilnehmer über Merkmale der SIM-Karte (Subscriber Identity Module), die den Teilnehmer gegenüber dem Mobilfunknetz identifiziert, bestimmt werden.at an advantageous embodiment of the invention corresponds to the priority information in the message of an enhanced multi level precedence and preemption (eMLPP) priority the access request. In this way, the priorities can be directly from the eMLPP priority a conversation be derived while the authorized selected participants about features the SIM card (Subscriber Identity Module) that identifies the subscriber to the Mobile network identified, determined.
Die Channel Request Nachrichten in diesen neuen Kanälen können für Gesprächswünsche zusätzlich auch noch die eMLPP Priorität des Gesprächs anzeigen. Hierbei kann ein unvollständiges Mapping mit der Verwendung von nur einem oder zwei Bits ausreichen, da die Signalisierung in dem speziellen RACH bereits ausdrückt, dass es sich um eine höhere Priorität handeln muss. Dies erlaubt dem Mobilfunknetz bereits eine Vorauswahl der weiter zu bearbeitenden Signale.The Channel request messages in these new channels can also be used for call requests eMLPP priority of the conversation Show. This may be an incomplete mapping with the usage of only one or two bits are sufficient, as the signaling in the special RACH already expresses that it is a higher priority got to. This already allows the mobile network to pre-select the to be processed further signals.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird auch die vorhandene Access Class Funktionalität für die ausgewählten Teilnehmer verwendet. Sie müssen also zu einer der Spezialklassen gehören.at An advantageous embodiment of the invention is also the existing Access Class functionality for the chosen Participants used. You need to belong to one of the special classes.
Solange die Funktionalität nicht von allen Mobilfunknetzen unterstützt wird, kann es notwendig sein, dass das Mobilfunknetz seinen Teilnehmern mitteilt, ob die Funktionalität unterstützt wird.So long the functionality not supported by all mobile networks, it may be necessary that the mobile network tells its subscribers whether the functionality is supported.
Hierzu sendet ein Mobilfunknetz, welches das erfindungsgemäße Zugangsverfahren unterstützt, in vorteilhafter Weise in regelmäßigen Zeitabständen Nachrichten aus, die eine Information darüber enthalten, dass das Mobilfunknetz mindestens einen speziellen Signalisierungskanal (SRACH) ausschließlich für ausgewählte Teilnehmer bereithält.For this sends a mobile network, which the access method of the invention support in an advantageous manner at regular intervals news out, which is an information about it contain that the mobile network at least one special signaling channel (SRACH) exclusively for selected participants holds.
Dazu kann vorteilhafterweise eine Broadcast-Nachricht verwendet werden, in der außerdem spezifiziert werden kann, um welche Kanäle es sich dabei handelt. Es ist damit auch möglich, die Anzahl der SRACH Kanäle abhängig von der Nutzung dynamisch zu verändern.To can advantageously be used a broadcast message in addition specified can be to which channels it is. It is also possible, the number of SRACH channels dependent to dynamically change from usage.
Für die priorisierten Teilnehmer bedeutet das, dass sie über Geräte und Mobilfunkkarten verfügen müssen, die diese neue Funktionalität unterstützen.For the prioritized Attendees this means that they must have devices and mobile phone cards that this new functionality support.
In vorteilhafter Weise ist die für die Übermittelung des Zugangswunsches auf einem speziellen Signalisierungskanal benötigte Information auf einer SIM Karte abgelegt, so dass ein ausgewählter Teilnehmer jedes Endgerät, welches die beschriebene Funktionalität unterstützt, nutzen kann, in das er seine spezielle SIM Karte einsetzt.In Advantageously, the for the transmission the access request information required on a special signaling channel stored on a SIM card, so that a selected subscriber of each terminal, which the described functionality support can use his special SIM card.
Die
Erfindung wir anhand der beiliegenden Figur
Im
Folgenden wird anhand von Figur
Alle drei Teilnehmer wollen gleichzeitig Zugang zum Netzwerk. Dazu greifen alle auf den gleichen Random Access Kanal zu und es kommt zu Kollisionen. Der Verbindungsaufbau schlägt deshalb für alle Teilnehmer fehl. Der mittlere, ausgewählte Teilnehmer nutzt nun die Möglichkeit, seinem Verbin dungswunsch eine höhere Priorität zu geben. Dies kann er im Beispiel über einen Menüpunkt seines Endgeräts festlegen.All three participants want simultaneous access to the network. To do this all on the same random access channel too and it comes to collisions. The connection establishment fails therefore for all Participant failed. The middle, selected participant now uses the Possibility, his connec tion wish a higher priority to give. This he can set in the example via a menu item of his terminal.
Beim nächsten fehlgeschlagenen Verbindungsversuch greift das Endgerät nun über den SRACH Kanal auf das Mobilfunknetz zu, dessen Existenz dem Endgerät über einen Broadcast-Kanal des Mobilfunknetzes mitgeteilt worden ist. Dieser Versuch kollidiert nicht mehr mit den Anfragen der nicht ausgewählten Teilnehmer.At the next Failed connection attempt, the terminal now accesses the SRACH Channel on the mobile network to whose existence the terminal via a Broadcast channel of the mobile network has been communicated. This attempt no longer collides with the requests of non-selected participants.
Mit dem Verbindungswunsch wird vom Endgerät des ausgewählten Teilnehmers auch die Priorität der Verbindung übergeben. Das Mobilfunknetz entzieht nun aufgrund der übergebenen Priorität nicht priorisierten Verbindungen diejenigen Ressourcen, die für die Verbindung des ausgewählten Teilnehmers benötigt werden und stellt diese dem ausgewählten Teilnehmer zur Verfügung. Dessen Verbindung kommt damit zustande.With the connection request is from the terminal of the selected subscriber also the priority pass the connection. The mobile network does not withdraw due to the given priority Prioritized connections include those resources that are required for the connection of the selected Participant needed and make it available to the selected participant. Whose Connection is made with it.
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