DE69735768T2

DE69735768T2 - Verfahren und einrichtung zur übertragung von benutzerdaten und statusinformation einer endgerätschnittstelle

Info

Publication number: DE69735768T2
Application number: DE69735768T
Authority: DE
Inventors: Juha Räsänen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2017-10-18
Also published as: DK0938797T3; DE69735768D1; ES2262194T3; WO1998018244A3; CA2268969C; FI964204A; ATE324733T1; JP2001506814A; AU727963B2; EP0938797B1; CN1105443C; FI103547B1; BR9712357A; WO1998018244A2; AU4626097A; PT938797E; HK1022579A1; FI103547B; NZ335275A; US6556550B1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Datenübertragung in einem Telekommunikationssystem und insbesondere Datenübertragung, bei der die maximale Datenübertragungskapazität eines Verkehrskanals so hoch wie oder geringfügig höher ist als eine Anwenderdatenrate an einer Endgeräteschnittstelle.
WO-A-94/10802 offenbart ein System und ein Verfahren zum Übertragen verschiedener Datenströme eines Multimediaprogramms in einem gemultiplexten Datenstrom.
Mobile Systeme bzw. Mobilsysteme bedeuten im allgemeinen verschiedene Telekommunikationssysteme, die private drahtlose Datenübertragung von Teilnehmer ermöglichen, die sich innerhalb des Systems bewegen. Ein typisches Mobilsystem stellt ein öffentliches, landgestütztes mobiles Netzwerk (bzw. Public Land Mobile Network) PLMN dar. Das PLMN weist feste Funkstationen (Basisstationen), die in dem Dienstbereich eines mobiles Netzwerks angeordnet sind, auf, wobei die Funkabdeckungsbereiche (Zellen) der Basisstationen ein gleichförmiges zellulares bzw. zellenartiges Netzwerk bereitstellen. Eine Basisstation stellt eine Funkschnittstelle (Luftschnittstelle) in der Zelle zur Kommunikation zwischen einer Mobilstation und dem PLMN bereit.
Ein anders Gebiet mobiler Systeme schließt Satelliten-basierte mobile Dienste ein. In einem Satelliten-System wird Funkabdeckung mittels Satelliten anstelle von landgestützten Basisstationen erreicht, wobei die Satelliten sich im Orbit um die Erde herum befinden und Funksignale zwischen Mobilstationen (oder Anwenderendgeräten UT) und landgestützten Bodenstationen (LES) übertragen.
Teilnehmermobilität erfordert ähnliche Lösungen in Satellitenmobilsystemen, wie in den PLMNs, d. h. Teilnehmerdatenverwaltung, Authentifizierung und Aufenthaltsortverwaltung der mobilen Teilnehmer, Umbuchung bzw. Handover, etc. Die Satellitensysteme sollten außerdem ähnliche Dienste, wie die PLMNs unterstützen.
Eine Art und Weise, die obigen Anforderungen in Satellitenmobilsystemen zu erfüllen, besteht darin, bestehende PLMN-Lösungen zu verwenden. Prinzipiell ist diese Alternative sehr geradlinig, da ein Satellitensystem grundsätzlich mit einem Basisstationssystem eines Mobilsystems verglichen werden kann, das eine unterschiedliche Funkschnittstelle besitzt. Mit anderen Worten ist es möglich, herkömmliche PLMN-Infrastruktur zu verwenden, wobei das Basisstationssystem bzw. die Basisstationssysteme ein Satellitensystem ist bzw. sind. In einem derartigen Fall könnte die gleiche Netzwerkinfrastruktur im Prinzip sogar sowohl ein herkömmliches PLMN-Basisstationssystem als auch ein Satelliten-„Basisstationssysteme" enthalten.
Es gibt hier jedoch viele praktische Probleme bei der Anpassung der PLMN-Infrastruktur und eines Satellitensystems. Ein der Anmelderin offensichtliches Problem besteht darin, dass ein PLMN-Verkehrskanal und ein Verkehrskanal einer „Funkschnittstelle" in einem Satellitensystem sich wesentlich unterscheiden. Es sei ein Beispiel untersucht, in dem das PLMN das paneuropäische digitale Mobilsystem GSM (Globales System für mobile Kommunikation bzw. Global System for Mobile Communication) und das Satellitenmobilsystem, das Inmarsat-P-System ist, welche sich momentan in der Entwicklung befindet.
Zurzeit unterstützt ein GSM-Verkehrskanal Datenübertragung bei einer Anwenderrate von 2400, 4800, 7200 und 9600 bit/s. Zusätzlich zu Anwenderdaten werden Zustandsinformationen auf der Endgeräteschnittstelle (Steuersignale einer V.24-Verbindung) in beide Richtungen auf dem Verkehrskanal übertragen. Im transparenten HSCSD-Datendienst ist es außerdem notwendig, Synchronisationsinformationen zwischen Unterkanälen bzw. Subchannels zu übertragen. In synchronen transparenten Trägerdiensten müssen außerdem die Taktinformationen eines netzwerkunabhängigen Taktes (bzw. Network Independent Clocking) NIC über einen Übertragungskanal von einer übertragenden Endgeräteausstattung an eine empfangene Endgeräteausstattung über ein Übertragungsnetzwerk übertragen werden, wenn das Übertragungsnetzwerk und die übertragende Endgeräteausstattung nicht synchron (in sync) miteinander sind, d. h. die Endgeräteausstattung verwendet einen netzwerkunabhängigen Takt (zum Beispiel einen internen Takt). Die oben erwähnten zusätzlichen Informationen erhöhen die Bitrate auf der Funkschnittstelle, sodass sie größer als die tatsächliche Anwender rate ist. Die den Anwenderraten 2400, 4800 und 9600 bit/s entsprechenden GSM-Funkschnittstellenraten sind 3600, 6000 und 12000 bit/s. Diese Signale werden verschiedenen Kanalcodierungsoperationen unterworfen, wodurch sich die endgültige Bitrate auf ca. 22 kbit/s erhöht.
Das Inmarsat-P-Satellitensystem erfordert, dass die Standarddatenraten bis zu 4800 bit/s (zum Beispiel 1200, 2400, 4800 bit/s) auf einem Verkehrskanal übertragen werden können und dass die Standarddatenraten, die 4800 bit/s überschreiten (zum Beispiel 9600, 14400, 19200 bit/s etc.) durch Verwendung verschiedener paralleler Verkehrskanäle übertragen werden können, wie bei dem HSCSD-Dienst des GSM-Systems.
In dem Inmarsat-Satellitensystem beträgt die Datenrate eines Verkehrskanals an der Funkschnittstelle höchstens 4800 bit/s, welche der Anwenderdatenrate von 4800 bit/s an der Endgeräteschnittstelle entspricht. In einem Datendienst, der zwei Verkehrskanäle verwendet, entspricht die Datenrate an der Funkschnittstelle der Anwenderdatenrate von 9600 bit/s an der Endgeräteschnittstelle. Ein Problem tritt auf, sobald nicht nur die Anwenderdaten, sondern außerdem die oben beschriebenen Endgeräteschnittstellenzustandsinformationen und irgendwelche Synchronisationsinformationen zwischen Unterkanälen über die Funkschnittstelle übertragen werden sollen. Die Protokolldateneinheit (bzw. Protocol Data Unit), d. h. die Frame-Struktur bzw. der Rahmenaufbau, der durch das Satellitensystem an der Funkschnittstelle verwendet wird, sollte daher definiert werden, um die oben erwähnten Steuer- und Synchronisationsinformationen über die Funkschnittstelle zu befördern.
Ein Ansatz bestünde darin, eine GSM-Lösung zu verwenden, d. h. einen V.110-basierenden Rahmenaufbau, auch an der Funkschnittstelle des Satellitensystems. Jedoch wäre dies eine sehr komplizierte Lösung und würde die verfügbaren Anwenderdatenraten wesentlich reduzieren. Ein einzelner Verkehrskanal könnte nicht die Anwenderdatenrate von 4800 bit/s unterstützen, da ein V.110-Rahmenaufbau und die Endgeräteschnittstellenstatusinformationen die tatsächliche Rate (Funkschnittstellenrate) derart erhöhen, dass sie größer als 4800 bit/s wäre. Daher wäre die höchste Standardanwenderdatenrate auf einem Verkehrskanal 2400 bit/s. Aus demselben Grund könnte ein 2-Verkehrskanal-Datendienst nicht die Anwenderrate von 9600 bit/s unterstützen, sondern die höchste Standardanwenderdatenrate würde 4800 bit/s betragen (oder in einigen Systemen 7200 bit/s). Eine entsprechende Abnahme in den verfügbaren Datenraten würde außerdem in Datendiensten auftreten, die mehr als 2 Verkehrskanäle einsetzen. Eine derartige Lösung, in der die Overhead-Informationen einen wesentlichen Kapazitätsverlust verursachen, wäre nicht befriedigend.
Ein ähnliches Problem kann auftreten, sobald andere Arten von Funkschnittstellen, wie zum Beispiel ein drahtloses Telefonsystem mit den PLMNs verbunden werden.
Ein ähnliches Problem kann außerdem auftreten auf anderen Arten von Verbindungen, in denen die Funkschnittstellenrate so effizient wie möglich genutzt werden muss. Zum Beispiel wurde ein neuer 14400 bit/s-Verkehrskanal für das GSM geplant. Damit die Endgeräteschnittstellenzustands- und beliebige Steuerinformationen über den Funkweg zusätzlich zu den 14400 bit/s-Anwenderdaten übertragen werden können, muss die Funkschnittstellenrate, die auf den aktuellen Prinzipien implementiert wurde, höher als 14400 bit/s, etwa 18 kbit/s betragen. Eine höhere Funkschnittstellenrate erfordert, dass die bestehenden Funknetzwerke neu gestaltet werden sollten und die Zwischenrate (TRAU) derart erhöht werden sollte, sodass nur zwei Unterkanäle in einen 64 kbit/s-Zeitschlitz in dem HSCSD-Dienst gepackt werden können (d. h. die Effizient nimmt in einer TRAU-Datenverbindung ab). Eine Modifikation des TRAU-Rahmens könnte es ermöglichen, die Zwischenrate auf 16 kbit/s zu verringern, wodurch die Effizient der TRAU-Datenverbindung nicht beeinträchtigt werden würde. Die Funkschnittstellenrate von 14400 kbit/s kann zum Beispiel von der bestehenden Funkschnittstellenrate von 12000 kbit/s gebildet werden, durch Verbesserung der Punktierung bzw. Puncturing, die sich der Kanalcodierung anschließt. Die Funkschnittstellenrate von 14400 kbit/s könnte jedoch nicht die notwendigen zusätzlichen Informationen mit der Anwenderdatenrate von 14400 kbit/s übertragen, sondern die tatsächliche Anwenderdatenrate würde unter 14400 kbit/s liegen. Die Funkschnittstellenrate kann leicht erhöht werden (zum Beispiel um 100 bis 300 bit/s) durch Verbessern der Effizienz der Punktierung und zusätzliche Bits könnten dadurch für die Übertragung der Steuerinformationen erhalten werden. Die Verbesserung der Punktierung beeinträchtigt jedoch die Fähigkeit der Kanalcodierungsfunktion, Übertragungsfehler zu korrigieren.
Bei den oben beschriebenen Lösungen werden Steuerinformationen in einem Rahmenaufbau (TRAU, Funkbündel bzw. Funk-Burst) außerhalb des Anwenderdatenstroms übertragen.
Ein anderer Ansatz, bei dem Steuerinformationen innerhalb des Anwenderdatenstroms übertragen werden, ist in den US-Patenten 6,665,312, 6,292,496 und 6,563,789 der Anmelderin offenbart. Diese Patente beschreiben Datenübertragungsverfahren, in denen die Endgeräteschnittstellenzustandinformationen und beliebig Steuer- und Synchronisationsinformationen über einen Verkehrskanal in den redundanten Datenelementen des Ende-zu-Ende-Protokolls übertragen werden, wie zum Beispiel die redundanten Teile der Protokolldateneinheiten der Anwenderdaten oder der Start- und Stoppbitpositionen von asynchronen Datenzeichen. Die Overhead-Informationen erhöhen so nicht die Anzahl der zu übertragenden Bits, somit kann die Übertragungskapazität des Verkehrskanals (zum Beispiel Funkschnittstellenrate von 14400 kbit/s) genau dieselbe sein, wie die Anwenderdatenrate an der Endgeräteschnittstelle (z. B. 144400 kbit/s). Daher wird keine zusätzliche Punktierung an der Funkschnittstelle für die Übertragung der Steuerinformationen benötigt. In hochratiger Datenübertragung (HSDSD) umfasst eine Datenverbindung eine Gruppe von zwei oder mehr Verkehrskanälen, wodurch die Gesamtkapazität der Gruppe von Verkehrskanälen dieselbe sein kann, wie die Anwenderdatenrate an der Endgeräteschnittstelle.
Beide der obigen Ansätze jedoch führen zu einem zusätzlichen Problem.
Wenn die Zustand- und Steuerinformationen in redundanten Bits innerhalb des Anwenderdatenstroms in den redundanten Datenelementen der Ende-zu-Ende-Protokolle übertragen werden, dann ist die Übertragung abhängig von der Redundanz der Ende-zu-Ende-Protokolle. Nicht alle Ende-zu-Ende-Protokolle enthalten eine ausreichende Anzahl von redundanten Bits zum Tragen der Endgeräteschnitstellenzustandbits, Unterkanalnummerierungsbits und NIC-Codebits. Das bedeutet, dass diese Protokolle überhaupt nicht bei transparenter Datenübertragung unterstützt werden können.
Wenn die Zustand- und Steuerinformationen auf einem Verkehrskanal außerhalb des Ende-zu-Ende-Datenstroms des Anwenders übertragen werden, ist die Übertragung der Anwenderdaten vollständig transparent, d. h. jedes Ende-zu-Ende-Protokoll, welches auch immer, kann verwendet werden. Ein Problem jedoch besteht darin, dass zum Beispiel im GSM ein TRAU-Rahmen nicht in der Lage ist, die Endgeräteschnittstellenzustandbits, die Unterkanalnummerierungsbits und die NIC-Codebits bei den Zwischenraten von 16 kbit/s zu befördern. Die Zwischenrate von 16 kbit/s erfordert einen Rahmenaufbau, der so kompakt ist, dass es keinen Platz für diese zusätzlichen Informationen gibt. Andererseits würde eine höhere Zwischenrate die Anzahl von Unterkanälen bei der HSCSD-Übertragung, wie oben festgestellt, beschränken.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die obigen Probleme zu beseitigen.
Die Erfindung betrifft ein Datenübertragungsverfahren gemäß dem Anspruch 1, eine Ausstattung gemäß dem Anspruch 8 und ein Mobilsystem gemäß dem Anspruch 15.
Die für die Übertragung von Extrasteuerinformationen verfügbaren Bits, zum Beispiel die Endgeräteschnittstellenzustandbits, die Unterkanalnummierungsbits und die NIC-Codebits bilden einen Unterrahmen und zwei oder mehrere Unterrahmen bilden einen Superrahmen bzw. Super Frame. Bei der Erfindung werden diese Informationen dann innerhalb aufeinanderfolgender Unterrahmen in den Superrahmenaufbau gemultiplext. Mit anderen Worten die Kapazität der Bits (Unterrahmenbits), die für die Übertragung der Steuerinformationen zur Verfügung stehen, werden in dem Zeitbereich über verschiedene Arten von Steuerinformationen mittels des Superrahmenaufbaus verteilt. Bevorzugt wird ein, optional mehrere solcher Bits, in jedem Unterrahmen verwendet, um eine Superrahmenstruktur zu bilden, d. h. um anzuzeigen, wenigstens, wo der Superrahmen beginnt und optional wo er endet, und um die Synchronisationsinformation zu erzeugen. Das übrig bleibende Unterbit bzw. Subbit oder die übrig bleibenden Unterbits bzw. Subbits werden verwendet, um die verschiedenen Arten von Zustand- und Steuerinformationen in gemultiplexter Form innerhalb des so gebildeten Superrahmens zu übertragen. Das Superrahmenbits selbst kann außerdem verwendet werden, um die Zustand- und Steuerinformation zu übertragen, falls das Super rahmenverriegelungszeichen kleiner ist als die Anzahl der Bits, die für es in dem Superrahmen reserviert sind.
Die Erfindung ermöglicht die Übertragung von Endgeräteschnittstellenzustand- und Steuerinformationen und anderen Steuerinformationen, Unterkanal- und/oder Rahmennummerierung von einer Mehrkanalverbindung und NIC-Codes, selbst wenn die Anzahl der verfügbaren Bits in einem Übertragungsrahmen oder eine Ende-zu-Ende-Anwenderdatenprotokolleinheit kleiner ist als die Gesamtbitanzahl der zu übertragenden Informationen. Die einzige Anforderung besteht darin, dass in jedem Rahmen oder jeder Ende-zu-Ende-Anwenderprotokolldateneinheit die Anzahl M von für diesen Zweck verfügbaren Bits wenigstens 2 beträgt, wenn das Superrahmenbit selbst für die Übertragung von Zustand- und Steuerinformationen nicht verwendet werden soll oder nicht verwendet werden kann. Falls ein oder dasselbe Bit für sowohl Superrahmenbildung und für die Übertragung der Zustand- und Steuerinformationen verwendet wird, kann M 1 betragen. Die Größe des Superrahmens, d. h. die Anzahl L von Unterrahmen innerhalb des Superrahmens hängt von der Gesamtzahl N der so übertragenden Bits und der Anzahl M der verfügbaren Übertragungsbits pro Superrahmen ab, wobei daher L ≥ M/N gilt. Allgemein gilt N > M ≥ 1 und L ≥ 2.
Die Erfindung ist gleichermaßen gut geeignet zur Übertragung von Steuerinformationen sowohl außerhalb als auch innerhalb des Anwenderdatenstroms.
Wenn Daten in einem Rahmenaufbau (wie z. B. TRAU) außerhalb des Anwenderdatenstroms übertragen werden, erleichtert die Erfindung den auf die Zwischenrate ausgeübten Druck und ermöglicht dadurch eine größere Anzahl von Unterkanälen in einer Mehrkanaldatenübertragung (HSCSD). Zusätzlich kann die Anzahl der zusätzlichen Bits, die an der Funkschnittstelle (Funkschnittenstellenrate) benötigt werden, reduziert werden, was wiederum den Bedarf an zusätzlicher Punktierung bzw. Puncturing reduziert.
Die Erfindung ermöglicht Übertragung innerhalb des Anwenderdatenstroms mit allen Ende-zu-Ende-Protokollen, in denen es wenigstens zwei Bits gibt, die in dem redundanten Datenelementen für die Übertragung von Zustand- und Steuerinformationen verfügbar sind.
Der Begriff „Unterrahmen" bzw. „Subframe" ist hier in einem sehr allgemeinen Sinn zu verstehen. Bei der Erfindung umfasst ein Unterrahmen die Bits, die für die Übertragung von Steuerinformationen reserviert sind, die innerhalb eines aktuellen Übertragungsrahmens oder in den redundanten Datenelementen der Ende-zu-Ende-Protokolle zu multiplexen sind, wie zum Beispiel die redundanten Teile der Protokolldateneinheiten der Anwenderdaten oder der Start- und Stopbits der asynchronen Datenzeichen. Ein „Unterrahmen" wiederum ist eine Einheit, die zwei oder mehrere solcher aufeinanderfolgender Rahmen aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
1 ein Blockdiagramm ist, welches eine Konfiguration für Datenübertragung entsprechend den GSM-Empfehlungen veranschaulicht;
2 ist ein Blockdiagramm, welches die Übertragung von 28800 bit/s, Anwenderdaten, Endgeräteschnittstellenzustand- und Steuerinformationen, NIC-Codes und Unterkanal/Rahmen-Nummerierung über zwei GSM-Verkehrskanäle veranschaulicht, wobei jeder von diesen eine Funkschnittstellenrate besitzt, die größer als 14400 bit/s ist;
3 zeigt einen TRAU-Rahmen für eine Zwischenrate von 16000 bit/s und eine Anwenderrate von 14400 bit/s;
4 und 5 zeigen Superrahmen gemäß der Erfindung;
6 zeigt einen HDLC-Rahmen;
7 zeigt eine gemeinsame asynchrone Zeichenfrequenz; und
8 und 9 veranschaulichen eine Ausbildung einer Protokolldateneinheit, die Zustandinformationen überträgt.
Die vorliegende Erfindung kann angewendet werden auf Datenübertragung über jeden beliebigen Verkehrskanal, vorausgesetzt, dass die maximale Datenrate des Kanals gleich der oder geringfügig größer als die Anwenderdatenrate an der Endgeräteschnittstelle ist. Der Verkehrskanal kann durch jedwede Mehrfachzugriffstechnik umgesetzt werden, wie z. B. zeitgeteilten Mehrfachzugriff (bzw.
Time Division Multiple Access) TDMA und Code-geteilten Mehrfachzugriff (bzw. Code Division Multiple Access) CDMA. Die Erfindung ist offensichtlich anwendbar in dem neuen 14400 bit/s-Kanaltyp des GSM, dem 9600 bitis-Kanaltyp des CDMA, und dem 4800 kbit/s-Kanaltyp des Inmarsat-P-Satellitensystems.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf einen 14400 kbit/s-Verkehrskanal eines GSM-basierenden Mobilsystems beschrieben. Die Erfindung soll jedoch nicht als auf diese Systeme beschränkt verstanden werden.
Der Aufbau bzw. die Struktur und der Betrieb bzw. Funktion des GSM-Mobilsystems, das in den GSM-Spezifikationen des ETSI (European Telecommunications Standards Institute), definiert ist, sind für den Fachmann wohl bekannt. Bezug wird außerdem genommen auf „GSM System for Mobile Communication" von M. Mouly und M. Pautet, Palaiseau, Frankreich, 1992; (SBN:2-9507190-0-7. Die GSM-basierenden mobilen Systeme schließen das DCS1800 (digitales Kommunikationssystem bzw. Digital Communication System) und das U.S. digitale zellenartige System PCS (persönliches Kommunikationssystem bzw. Personal Communication System) ein.
1 veranschaulicht eine Konfiguration für Datenübertragung gemäß den GSM-Empfehlungen. 1 zeigt den Basisaufbau eines GSM-Mobilsystems. Der GSM-Aufbau umfasst zwei Teile: ein Basisstationssystem BSS und ein Netzwerkuntersystem NSS. Das BSS und Mobilstationen MS kommunizieren über Funkverbindungen. In dem Basisstationssystem BSS wird jede Zelle durch eine Basisstation BTS (nicht gezeigt) bedient. Eine Anzahl von Basisstationen sind über eine Basisstationssteuerung BSC (nicht gezeigt), verbunden, die die Funkfrequenzen und Kanäle, die durch die BTS verwendet werden, steuert. Die BSSs sind mit einer Vermittlungszentrale für mobile Dienste (bzw. Mobile Services Switching Centre) MSC verbunden. Bestimmte MSCs sind mit anderen Telekommunikationsnetzwerken verbunden, wie zum Beispiel dem öffentlichen Fernsprechwählnetz PSTN und dem ISDN.
In dem GSM-System wird eine Datenverbindung zwischen einer Endgeräteanpassungsfunktion TAF, einer MS und einer Zusammenarbeitsfunktion IWF in dem Mobilnetzwerk (gewöhnlich in der MSC) aufgebaut. Bei der in dem GSM-Netzwerk stattfindenden Datenübertragung ist diese Verbindung eine V.110-ratenangepasste, UDI-codierte digitale Vollduplexverbindung, die sich an V.24-Schnittstellen anpasst. Die V.110-Verbindung, die hier beschrieben wird, ist ein digitaler Übertragungskanal, der ursprünglich für ISDN (digitales Netzwerk mit integrierten Diensten bzw. Integrated Services Digital Network)-Technik entwickelt worden ist. Sie passt sich an eine V.24-Schnittstelle an und ermöglich außerdem die Übertragung von V.24-Stati (Steuersignalen). Die CCITT-Empfehlung für eine V.110-Raten anpasste Verbindung in dem CCITT Blue Book V.110 dargestellt. Die CCITT-Empfehlung für eine V.24-Schnittstelle ist in dem CCITT Blue Block V.24 dargestellt. In nichttransparenten Datendiensten verwendet eine GSM-Verbindung außerdem ein Funkverbindungsprotokoll RLP. Die TAF passt ein Datenendgerät TE, das mit der MS verbunden ist, an die oben erwähnte GSM V.110-Datenverbindung an, die über eine physikalische Verbindung, die einen oder mehrere Verkehrskanäle (HSCSD) verwendet, aufgebaut wird. Die IWF umfasst eine Ratenanpasseinrichtung, die die GSM V.110-Datenverbindung an eine V.24-Schnittstelle anpasst, und ein Datenmodem oder eine andere Ratenanpasseinrichtung abhängig davon, ob die Verbindung sich zu dem PSTN oder dem ISDN erstreckt. Das ISDN-Protokoll kann zum Beispiel V.110 oder V.120 sein. In dem ISDN oder dem PSTN, wird die Datenverbindung zum Beispiel zu einem anderen Datenendgerät TE aufgebaut. Die V.24-Schnittstelle zwischen der MS und TE wird hier eine Endgeräteschnittstelle genannt. Eine entsprechende Endgeräteschnittstelle findet sich außerdem in dem IWF und für andere Datenendgeräte in dem IDSN oder dem PSTN. Das zwischen den Endgeräteausstattungen TE verwendete Protokoll kann zum Beispiel ein HDLC-Protokoll sein, welches in den ITU-T-Empfehlungen X.25 oder bei Faksimile-Übertragungen einem Protokoll gemäß dem ITU-T T.30 beschrieben sind.
Bei dem GSM werden Daten typischerweise in TRAU-Datenrahmen zwischen der Basisstation BTS und einer bestimmten Transcodereinheit TRCU (Transcoder-Ratenanpasseinrichtung-Einheit) in dem Netzwerk übertragen. Im Moment ist der TRAU-Datenrahmen ein 320 Bitrahmen (120 ms), wodurch die Zwischenrate bei den aktuellen Anwenderdatenraten 1600 bit/s beträgt. Der TRAU-Rahmen und seine Verwendung sind in der GSM-Empfehlung 08.60 definiert.
Ein GSM-Verkehrskanal unterstützt Datenübertragung bei Anwenderraten 2400, 2800, 7200 und 9600 bit/s. In der Zukunft werden Hochgeschwindigkeitsdatendienste (HSCSD = leitungsvermittelte Daten mit hoher Geschwindigkeit bzw. High Speed Circuit Switched Data) zwei oder mehrere Verkehrskanäle an einer Funkschnittstelle (Mehrschlitzzugriff bzw. multi-slot access), außerdem höhere Anwenderraten (14400 bit/s, 19600 bit/s, ...) unterstützen. Zusätzlich zu Anwenderdaten werden auch Endgeräteschnittstellenzustandinformationen V.24 Schnittstellensteuersignale, wie zum Beispiel CT105 (RTS = Aufforderung zum Senden bzw. Request To Send), CT108 (DTR = Datenendgerät bereit bzw. Data Terminal Ready), CT 106 (CTS = Bereit zum Senden bzw. Clear to Send), CT107 (DSR = Datenset bereit bzw. Data Set Ready) und CT109 (CD = Datenträger erfassen bzw. Data Carrier Detect), in V.110-Rahmen in beiden Übertragungsrichtungen übertragen. Außerdem ist es notwendig, bei einem transparenten Mehrkanal-HSCSD-Datendienst Synchronisationsinformationen zwischen Unterkanälen zu übertragen, mit denen die Reihenfolge der Datenbits, die von verschiedenen Unterkanälen empfangen worden sind, wieder hergestellt werden kann. Die oben erwähnten zusätzlichen Informationen erhöhen die Bitrate an der Funkschnittstelle, sodass sie höher als die tatsächliche Anwenderrate ist. Die den Anwenderraten 2400, 4800 und 9600 bit/s entsprechenden Funkschnittstellenraten betragen 3600, 6000 und 12000 bit/s.
Der Rahmenaufbau, der für die Datenübertragung über eine V.110-Verbindung verwendet wird, ist in größerem Detail z. B. in den GSM-Empfehlungen und in den US-Patenten 6,665,312 und 6,292,496 beschrieben.
Es sei angemerkt, dass die Zustandbits des V.110-Rahmens nicht nur ein Beispiel der Endgeräteschnittstelleninformationen und anderer Informationen sind, die normalerweise in V.110-Rahmen oder anderen Rahmen in einem Verkehrskanal zu übertragen wären. Es ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich, was die Zustandinformationen oder beliebige Steuer- und Synchronisationsinformationen, die zusätzlich zu den Anwenderdaten übertragen werden, tatsächlich beinhalten. Die Erfindung ist im allgemeinen anwendbar auf Übertragung von allen derartigen Overhead-Informationen. Noch allgemeiner ist die Erfindung anwendbar auf die Übertragung von allen Daten, die andere Informationen genauso gut wie Anwenderdaten enthalten.
Ein herkömmlicher GSM-Verkehrskanal besitzt damit zusätzliche Kapazität zur Übertragung der benötigten Zustand- und Synchronisationsinformationen, sowie der Anwenderdaten. Unter Bezug auf einen 14400 bit/s-Verkehrskanal werden nun Fälle, in denen es keine zusätzliche Kapazität (Funkschnittstellenrate 14400 bit/s) gibt oder in denen die Kapazität klein gehalten werden muss (Funkschnittstellenrate > 14400 bit/s), untersucht.
Wie oben angemerkt, kann die Schnittstellenrate von 14400 bit/s aus der Schnittstellenrate von 12000 bit/s durch Erhöhung der Punktierung bzw. Puncturing gebildet werden. Das Puncturing löscht einige der kanalcodierten Bits vor der Übertragung gemäß einer vorherbestimmten Regel.
Bei der Kanalcodierung kann z. B. ein 72 bit-Informationsblock an eine Kanalcodiereinrichtung alle 5 ms geliefert werden. Vier derartige Blöcke werden im Codierungsprozess verkettet und vier Nachlauf- oder Abschlussbits werden angefügt. Das Ergebnis ist ein 292-bit-Block, der mit einem ½-Ratenfaltungscode codiert ist. Die Codierung gibt 584 codierte Bits aus, die Codierung wird punktiert, sodass 128 Bits (jedes fünfte bit) nicht übertragen werden. Das Ergebnis ist ein Block von 456 codierten Bits.
Die aus der Kanalcodierung erhaltene Kapazität kann verwendet werden, um die Funkschnittstellenrate (Datenrate bevor und nach der Codierung) auf 14400 bit/s oder sogar darüber zu erhöhen. Ein Nachteil besteht darin, dass die Effizienz der Kanalcodierung beeinträchtigt wird, d. h. die Bitfehlerrate erhöht sich und der Abdeckungsbereich des zellenartigen Netzwerks wird dadurch verringert.
Funkschnittstellenrate über 14400 bit/s
Sobald die Funkschnittstellenrate über 14400 bit/s beträgt, können Zustand- und Steuerinformationen der Endgeräteschnittstelle, der NIC-Codes und der Unterkanal-/Rahmennummerierung des HSDSD in Funkbündeln bzw. Funk Bursts und TRAU-Rahmen außerhalb des Anwenderdatenstroms übertragen werden. 2 veranschaulicht die Übertragung von 28800 bit/s-Anwenderdaten, den Endgeräteschnittstellenzustand- und Steuerinformationen, den NIC-Codes und der Unter kanal-/Rahmennummerierung über zwei GSM-Verkehrskanäle, wobei jeder von diesen eine Funkschnittstellenrate besitzt, die größer als 14400 bit/s ist.
Wie oben angemerkt, wäre es hier von Vorteil, wenn die Zwischenrate, d. h. die TRAU-Rahmenübertragungsrate nicht 16 kbit/s überschreiten würde (zwischen der BSS und der MSC/IWF). Dies erfordert eine neue Art von TRAU-Rahmen. 3 zeigt einen optimierten TRAU-Rahmen, der durch Löschen aller nicht notwendigen Elemente aus einem herkömmlichen Datenrahmenaufbau und durch Reduzierung des Rahmens auf 640 Bits (Länge 40 ms anstelle von früher 20 ms) gebildet worden ist. Die Anwenderdatenbits werden in Bitpositionen D1 bis D576 platziert. Die Anwenderdatenrate von 14400 bit/s kann daher an einer Zwischenrate von 16000 bit/s übertragen werden. In dem neuen TRAU-Datenrahmen, der den ganzen Weg zwischen der Basisstation BTS und der IFW (d. h. über oder hinter der TRCU) transportiert wird, benötigt keine Steuerbits C6 bis C9 (die in 3 durch SP, SP, SP und D0 angedeutet sind), für den ihnen üblich zugewiesenen Zweck (einige von den Steuerbits sind Reservebits selbst in dem aktuellen 320 Bit-TRAU-Rahmen). Die Bit-Positionen können verwendet werden für folgendes:

– Übertragung von Endgeräteschnittstellenzustände,
– Übertragen von Kanal-/Rahmennummern der Unterkanäle;
– Übertragung von NIC-Codes (transparenter synchroner Anruf),
– Steuerung von diskontinuierlicher Übertragung von DTX von einer MSC zu einer BTS,
– Trennung von Ruhezustandsrahmen, die durch die Basisstation BTS aus den Rahmen des Synchronisierungsschritts übertragen worden sind.

Da ein Bit für die Übertragung von DTX-Steuerung (Bitposition D0) benötigt wird, sind maximal drei Bits C6 bis C8 (SP) für die Übertragung von anderen Steuerinformationen verfügbar. Dies reicht jedoch nicht aus, da z. B. die NIC-Codes typischerweise 5 Bit erfordern. Die Endgeräteschnittstellenzustand- und Steuerbits erfordern 3 Bits und der HSCSD-Unterkanal und/oder Rahmennummerierung erfordert 2 oder 3 Bits.
Bei der Erfindung wird das Problem mittels Multiplexens der verschiedenen Arten von Steuerinformationen innerhalb der verfügbaren Bits in mehreren aufeinanderfolgenden TRAU-Rahmen gelöst. Dafür werden die Bits, die für die Übertragung von Steuerinformationen in einem TRAU-Rahmen verfügbar sind, verwendet, als ein Unterrahmen, wobei die Unterrahmen von zwei oder mehr aufeinanderfolgenden TRAU-Rahmen einen Superrahmen bilden, innerhalb deren die verschiedenen Arten von Steuerinformationen gemultiplext werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden vier „Reserve" Bits im TRAU-Rahmen wie folgt verwendet:

– 1 Bit: Superrahmenbildung
– 1 Bit: Zustand- und Steuerinformationen (Endgeräteschnittstellenzustände NIC; Unterkanalnummerierung)
– 1 Bit: DTX
– 1 Bit: Reserve
– die IWF kann die Ruhezustandsrahmen der BTS aus den Synchronisationsrahmen des Verkehrskanals z. B. basierend auf dem Superrahmenbit (ein Ruhezustandsrahmen besitzt keinen Superrahmenaufbau, wobei das Bit immer „1" ist) trennen oder das Reservebit des TRAU-Rahmens kann für diesen Zweck verwendet werden.

4 veranschaulicht Multiplexen gemäß der Erfindung in der oben beschriebenen Situation, wobei es zwei verfügbare Bits in einem TRAU-Rahmen zur Übertragung von Zustand- und Steuerinformationen gibt, d. h. die Länge eines Unterrahmens ist 2 Bits. Für jeden Unterrahmen wird ein Bit zur Bildung eines Superrahmens und eines für die Übertragung von Steuerinformationen verwendet. Die Gesamtzahl der Bits in den zu übertragenden Steuerinformationen beträgt 11 Bits: d. h. drei Unterrahmen/Rahmennummerbits #, drei Endgeräteschnittstellenzustandbits S und fünf NIC-Codebits. Der Superrahmen, innerhalb dessen die gesamten Steuerinformationen gemultiplext werden können, umfasst 11 Unterrahmen. In dem Beispiel der 4 werden die Unterrahmen/Rahmennummerierungsbits # in den ersten Unterrahmen (n ... + 2), die Zustandbits S der Endgeräteschnittstelle in den nächsten drei Unterrahmen (n + 3 ... n + 5) und die NIC-Codes N in den letzten fünf Unterrahmen (n + 6 ... n + 10) übertragen. Der Beginn des Superrahmens wird durch Setzen von „0" als das Startbit in den ersten fünf Unterrahmen angezeigt und das Ende wird durch Setzen von „1" in den letzten sechs Unterrahmen angezeigt.
5 veranschaulicht ein zweites Beispiel, indem von allen vier Bits angenommen wird, dass sie in einem TRAU-Rahmen verfügbar sind, d. h. die Länge eines Unterrahmens beträgt 4 Bits. Aus jedem Unterrahmen wird ein Bit verwendet, um einen Superrahmen zu bilden und 3 Bits, um Steuerinformationen zu übertragen. Die übertragenden Steuerinformationen sind dieselben wie in 4, d. h. die Gesamtanzahl der Bits beträgt 11 Bits. Der Superrahmen, innerhalb dessen die gewünschten Steuerinformationen gemultiplext werden können, umfasst vier Unterrahmen, d. h. 12 Bits. In dem Beispiel der 5 werden die Unterkanal/Rahmennummerierungsbits # in dem ersten Unterrahmen (n), die Zustandbits S der Endgeräteschnittstelle in dem zweiten Unterrahmen (n + 1) und die NIC Codebits N in dem dritten und vierten Unterrahmen (n + 2 und n + 3) übertragen. In der Extrabitposition des vierten Unterrahmens wird ein Füllbit F platziert. Der Beginn eines Superrahmens wird durch Setzen „0" als das Startbit in dem ersten der zwei Unterrahmen angezeigt und das Ende wird durch Setzen von „1" als das Startbit in den letzten zwei Unterrahmen angezeigt.
Das gleiche Prinzip kann auf jede beliebige Anzahl von Zustand- und Steuerinformationsbits und auf jede beliebige Anzahl von verfügbaren Bits in einem Übertragungsrahmen angewendet werden. Anstelle der oben beschriebenen Bitmuster „11111000000" und „1100" kann der Rahmenaufbau jedes beliebige Muster wie auch immer verwenden, z. B. derart, dass die Wirkung von Bitfehlern bei der Superrahmensynchronisation beseitigt werden kann.
Außerdem ist zusätzliche Punktierung bzw. Puncturing und die daraus resultierende Verringerung in der Größe des Abdeckungsbereichs des zellenartigen Netzwerks so klein wie möglich zu halten. Als ein Ergebnis sollte die Anzahl der zusätzlichen benötigten Bits an der Funkschnittstelle minimiert werden.
Um diesem Sorge zu tragen, wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kanalcodierung weiter (zusätzlich zu der erforderlichen Punktie rung durch die Schnittstellenrate von 14400 bit/s) nur um ein Bit/Funkburst (Dauer eines Bursts 5 ms) punktiert, was 8 Codebits/40 ms bedeutet. Wenn das Codierungsverhältnis X/Y = ½ beträgt (Anzahl von X Bits vor der Kanalcodierung/Anzahl Y von Bits nach der Kanalcodierung) sind vier Bits pro TRAU-Rahmen (40 ms) für die Übertragung von Endgeräteschnittstellenzuständen und andere Informationen verfügbar. In diesen Bits ist es möglich, die zwei Bits des TRAU-Rahmens auf die Verbindung MS-BTS zu übertragen. Noch genauer können die Bits, zum Beispiel wie folgt verwendet werden:

– 2 Bits: Erfassung der Hälften eines TRAU-Rahmens mit doppelter Länge (40 ms) bei dem Empfang (MS und BTS). Dies ist nicht notwendig bei den früheren 20 ms-Rahmen, da der Beginn und das Ende mittels Funkwegsynchronisation erfasst wurden. Es muss möglich sein, die Hälften voneinander zu trennen, sodass in einem nichttransparenten Fall der Beginn eines verlängerten RLP-Rahmens erfasst werden kann und in einem transparenten Fall die Superrahmen, die Datenbits und die Zustand- und Steuerbits erfasst werden können.
– 1 Bit: Superrahmenbildung (ähnlich wie in 4)
– 1 Bit: Zustand- und Steuerbits (ähnlich wie in 4).

Nun wird mit Bezugnahme auf 2 eine Ende-zu-Ende-Datenübertragung in Richtung MS/TAF-MSC/IWF untersucht.
Die MS empfängt 28800 bit/s Anwenderdaten DATA und Endgeräteschnittstellenzustand- und Steuerbits ZUSTAND von der Endgeräteschnittstelle (Datenendgeräteausstattung TE). Zusätzlich bildet die MS/TAF 5-Bit-Codewörter eines netzwerkunabhängigen Takts (NIC), wie in den GSM-Empfehlungen 04.21 definiert. Weiter erzeugt die MS/TAF die Unterkanal- und/oder Rahmennummerierungsbits HSCSD. In dem Beispiel verwendet eine Mehrkanaldatenübertragung zwei Unterkanäle für eine Anwenderdatenrate von 28800 bit/s, wobei die Funkschnittstellenrate der Kanäle größer als 14400 bit/s und die Zwischenrate 16000 bit/s beträgt. Es seien vier Bits auf dem Funkweg und in den TRAU-Rahmen für die Übertragung von anderen als Anwenderdaten verfügbar. Die MS/TAF multiplext die Endgeräteschnittstellenzustandzustands- und Steuerbits, die NIC- Codebits und die Unterkanalrahmennummerbits innerhalb der vier Bits, wie in 4 gezeigt und sendet diese an das BSS.
Ein auf einer TRAU-Rahmensequenz mit 40 ms basierendes Multiplexens kann auf dem Funkweg in verschiedenen Weisen durchgeführt werden und so variiert die Möglichkeit der Verwendung der Reservebits des TRAU-Rahmens. Zum Beispiel:

1) Dieselbe 40 ms-Sequenzierung wird verwendet. Auf der Verbindung MS-BTS wird ein Bit pro 20 ms verwendet, um die Hälften einer 40 ms-Sequenz voneinander zu trennen. 2 Bits verbleiben für die Superrahmenbildung und das Multiplexen gemäß 4.
2) Es wird 20 ms-Sequenzierung auf dem Funkweg verwendet. Die verfügbaren 4 Bits pro 40 ms werden so verwendet, dass 2 Bits für die Superrahmenbildung verwendet werden und zwei für die Übertragung von Zustands- und Steuerinformationen. Dies kann zum Beispiel verwendet werden als Sicherung gegen Befehle, z. B. derart, dass jedes Zustandsbit wiederholt wird oder dass beide Bits verwendet werden, um Zustands- und Steuerinformationen zu übertragen, ohne dass Bits wiederholt werden, womit selbst das Reservebits des TRAU-Rahmens verwendet werden kann, um Zustands- und Steuerdaten zu übertragen.
3) Es wird eine 40 ms-Sequenzierung über den Funkweg verwendet. Nur 2 Bits anstelle von 4 werden in die Verwendung durch zusätzliche Punktierung bzw. Puncturing eingeführt. Die Datensteuerung der 40 ms wird in der BTS und der MS basierend auf der Rahmennummerierung des Funkwegs durchgeführt. Die 2 Bits führen die Superrahmenbildung durch und das Multiplexing das dem Prinzip, das in 4 veranschaulicht ist.

Wenn es eine genügende Anzahl verfügbarer Bits an der Funkschnittstelle gibt, z. B. 11, ist Multiplexing nicht notwendig. Das BSS erzeugt TRAU-Rahmen, platziert Anwenderdatenbits in dem Rahmen und multiplext die empfangenen Steuerbits innerhalb eines Superrahmens, wie in 4 gezeigt. Das MSC/IWF empfängt die TRAU-Rahmen, trennt die Anwenderdaten von den Rahmen und de multiplext die NIC-Codebits, die Unterkanalnummerierungsbits und die Endgeräteschnittstellenzustands- und Steuerbits aus dem Superrahmen. Die 28800 bit/s-Anwenderdaten und die Endgeräteschnittstellenzustands- und steuerbits werden an das Datenmodem kommuniziert in der üblichen Weise, auf einer 28800 bit/s-Modemverbindung mit einem anderen Datenmodem über das öffentliche Fernsprechwahlnetz (bzw. Public Switched Telephone Network) PSTN, wobei das letztere Modem mit einer empfangenen Endgeräteausstattung TE verbunden ist.
In der umgekehrten Richtung der Übertragung, multiplext die MSC/IWF die NIC-Codebits, die HSCSD Unterkanal/Rahmennummerierungsbits und die Endgeräteschnittstellen (Datenmodem), Zustands- und Steuerbits innerhalb eines TRAU-Rahmens, wie in 4 gezeigt. Das BSS trennt die Anwenderdaten und die Steuerinformationen von dem TRAU-Rahmen und sendet diese weiter über die Funkschnittstelle zu der MS/TAF. Wie in der anderen Richtung der Übertragung können die Steuerinformationen in gemultiplexter oder nicht-gemultiplexter Form vorliegen, wenn sie über die Funkschnittstelle übertragen werden. Außerdem ist es in dieser Richtung der Übertragung möglich, entweder 20 ms oder 40 ms Signifizierung über den Funkweg, wie oben beschrieben, zu verwenden. Die MS/TAF trennt die Anwenderdaten und die Endgeräteschnittstellenzustands- und steuerbits und liefert diese an die Endgeräteausstattung TE.
Funkschnittstellenrate 14400 bit/s
Falls die Datenrate und die Funkschnittstellenrate des Verkehrskanals an der Funkschnittstelle identisch zur Anwenderdatenrate an der Endgeräteschnittstelle, z. B. 14400 oder 14800 bit/s sind, ist keine Kapazität auf dem Verkehrskanal vorhanden, die zur Übertragung anderer Informationen zusätzlich zu den Daten mit 14400 oder 14800 bit/s verwendet werden könnte. Die Endgeräteschnittstellenstatusinformationen und andere Steuerinformationen werden dann über einen Verkehrskanal in den redundanten Datenelementen des Ende-zu-Ende-Protokolls, z. B. den redundanten Teilen der Protokolldateneinheiten der Anwenderdaten oder in den Start- und Stoppbitpositionen der asynchronen Datenzeichen übertragen. Z. B. werden in dem TRAU-Rahmen der 3 die Endgeräteschnittstellenzustands- und andere Steuerinformationen transparent innerhalb des Datenstroms und der Datenfelder D1 bis D576 übertragen, und die Steuerbit-Positionen des TRAU-Rahmens werden für diesen Zweck nicht verwendet.
US-A-6,665,312 und US-A-6,292,496 derselben Anmelderin lehren ein synchrones bzw. asynchrones Datenübertragungsverfahren, bei dem das oben beschriebene Prinzip verwendet und die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
In US-A-6,665,312 werden Endgeräteschnittstellenstatusinformationen und andere Steuer- und Synchronisationsinformationen über einen Verkehrskanal in den redundanten Teilen der Protokolldateneinheiten des aktuellen Datenübertragungsprotokoll(s) übertragen. An dem empfangenen Ende werden die Zustandsinformationen und andere Informationen von den Protokolldateneinheiten getrennt und die ursprüngliche Redundanz in den Protokolldateneinheiten wird wieder hergestellt. Die Grundlage der synchronen Übertragung besteht darin, dass die Rahmenstrukturen vieler Übertragungsprotokolle redundanten Bits aufweisen, wenn sie in der PLMN-Umgebung verwendet werden, z. B. in dem GSM-Netzwerk, oder als ein Ergebnis, der in dem folgenden als Wiederholung oder auf irgendeinem anderen solchen Grund.
Z. B. verwenden die Trägerdienste der PLMN-Netzwerke eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung, d. h. eine leitungsvermittelte Verbindung wird zwischen zwei Punkten verwendet. Die meisten Übertragungsprotokolle sind außerdem für Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen vorgesehen, wobei in diesen Fällen ihr Rahmenaufbau ein Adressfeld aufweist. Das Adressfeld ist bei einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung redundant. Die Endgeräteschnittstellenstatusinformationen und andere Steuer- und Synchronisationsinformationen werden in solch einem Adressfeld übertragen. Die Protokolle schließen z. B. HDLC-basierende (Datenverbindung auf hoher Ebene (bzw. High Level Data Link)-Protokolle ein.
Ein synchrones Faksimile-Protokoll gemäß den GSM-Empfehlungen 03.45 verwendet einen HDLC-Rahmen entsprechend der 6, der ein redundantes ADRESS-Feld an einer binärcodierten Signalisierungsstufe und an einer fehlerkorrigierten Faksimile-Datenübertragungsstufe umfasst. Es umfasst außerdem andere Stufen, in denen GSM-spezifische Rahmen gesendet werden. Diese Rahmen enthalten Redundanz in Form von Wiederholung derselben Informationen.
Falls der Faksimile-Dienst ein normales Faksimile-Datenmodus NFD entsprechend der ITU-I T.30 verwendet, enthalten die Daten Ende-der-Zeile-Ketten (EOL), Faksimile-codierte Daten, optionale Stopfdaten, um die minimale Zeilenlänge herzustellen. Das Stopfen kann als Redundanz im Hinblick auf die Übertragung betrachtet werden. Andere Protokolle sind im größerem Detail in US-A-6,665,496 beschrieben.
Die Anzahl der für die Übertragung von Extrasteuerinformationen zur Verfügung stehenden redundanten Bits können nicht ausreichend sein, in derselben Weise wie in dem Fall der 16 kbit/s (TRAU-Rahmen). Zum Beispiel stellt die Adresse eines HDLC-Rahmens höchstens 8 Bits (in der Praxis 6 Bits) bereit, wohingegen die NIC-Codebits, die HSCDS-Unterkanal-/Rahmennummerierungs- und die Endgeräteschnittstellenzustandsbits 11 bits erfordern können. Das Multiplexen der Steuerinformationen gemäß der vorliegenden Erfindung kann dann auf die redundanten Bits der z. B. zwei aufeinanderfolgenden HDLC-Rahmen angewendet werden.
In der US-A-6,292,496 basiert die Übertragung von Endgerätezustandsinformationen und beliebigen Steuer- und Synchronisationsinformationen auf einer Synchron-/Asynchron-Wandlung, die an dem übertragenden Ende benötigt wird; wenn asynchrone Zeichen über einen synchronen Verkehrskanal übertragen werden, wird Asynchron/Synchron-Wandlung an dem übertragenden Ende benötigt. Die Umwandlung legt Ratenanpassung, Unterratenverarbeitung und Überratenverarbeitung fest. Unterratenverarbeitung bedeutet, dass zusätzliche STOP-Bits zwischen den asynchronen Zeichen vor der Übertragung angefügt werden. Überratenverarbeitung bedeutet, dass STOP-Bits hin und wieder zwischen den asynchronen Zeichen vor der Übertragung entfernt werden. Diese Art der Wandlung ist zum Beispiel in ITU-T-Empfehlung V.14 festgelegt, die auch die Grenzen für die Unterrate und Überrate festlegt.
Die Wandlung kann verwendet werden für Übertragen der Overhead-Informationen der Endgeräteschnittstelle durch Verkettung asynchronen Zeichen, um längere (Protokoll)-Einheiten zu bilden und durch Entfernen der START-Bits und STOP-Bits zwischen den verketteten Zeichen, wie in den 7, 8 und 9 gezeigt. Die verfügbar gemachte Kapazität durch das Entfernen der START- und STOP-Bits wird zur Übertragung der Statusinformationen verwendet. Standardunterraten- und Überratenverarbeitung und Ratenanpassung wird auf diese neue Protokolldateneinheit PDU angewendet. Die Protokolldateneinheiten werden über einen synchronen Verkehrskanal an einen Empfänger übertragen. Der Empfänger synchronisiert sich mit den START-Bits und führt Operationen durch, die revers bzw. umgekehrt zu denen sind, die vom Sender durchgeführt worden sind. Mit anderen Worten trennt der Empfänger aus der Protokolldateneinheit asynchrone Datenzeichen, Endgeräteschnittstellenzustandsinformationen und beliebige andere Steuer- oder Synchronisationsinformationen.
Sogar in diesem Fall kann die Anzahl der verfügbaren Bits nicht ausreichend sein, wodurch die Steuerinformationen in die verfügbaren Bits von zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Protokolldateneinheiten gemäß den gleichen Prinzipien, die oben in Verbindung mit den TRAU-Rahmen beschrieben worden sind, gemultiplext werden.
Sowohl bei synchroner als auch bei asynchroner Übertragung wird das Multiplexing und das Demultiplexing gemäß der Erfindung in der MS/TAF und der MSC/IWF durchgeführt. Bei dem Demultiplexen wird die Redundanz des Anwenderdatenprotokolls wieder hergestellt. Die Steuerinformationen gehen zwischen der MS/TAF und der MSC/IWF innerhalb des Anwenderdatenstroms hindurch und werden nicht getrennt verarbeitet.
An die Figuren und die zugehörige Beschreibung beabsichtigen nur, die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen. Die Erfindung kann in ihren Einzelheiten innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche variieren.

Claims

Verfahren zum Übertragen von Benutzerdaten und Statusinformation einer Endgerätschnittstelle (V.24) und anderer Steuerinformation in Protokolldateneinheiten über einen Verkehrskanal oder eine Gruppe von Verkehrskanälen in einem Telekommunikationssystem (MS, BSS, MSC/IWF), gekennzeichnet durch Zuordnen einer Anzahl von Bits innerhalb oder außerhalb des Benutzerdatenbitstroms von Protokolldateneinheiten zu der Status- und Steuerinformation, wobei die Anzahl der zugeordneten Bits kleiner ist als die Gesamtzahl von Bits in der Status- und Steuerinformation, Verwenden der zugeordneten Bits von zumindest zwei Protokolldateneinheiten zum Bilden eines Superrahmens, Multiplexen der Status- und Steuerinformation unter Verwendung der zugeordneten Bits innerhalb des Superrahmens.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zuordnen der Bits von den redundanten Datenelementen der Ende-zu-Ende-Protokolle (HDLC, T.38) der Endgerätschnittstelle (V.24), wenn die Status- und Steuerinformationen innerhalb des Benutzerdatenbitstrom übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Unterziehen des kanalcodierten Signals einer zusätzlichen Punktierung (Puncturing), um eine Funkschnittstellenrate des Verkehrskanals anzuheben, um höher zu sein, als die höchste Benutzerdatenrate des Verkehrskanals, Zuordnen der Bits von einem Funk-Burst aus den zusätzlichen Bits, die durch das zusätzliche Punktieren erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3 in einem Mobilsystem, gekennzeichnet durch Zuordnen der Bits von einem Übertragungsrahmen, in dem die Benutzerdaten über die Übertragungsstrecken eines mobilen Netzes übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsrahmen ein 640-Bit-Datenrahmen einer Transcodierungs- und Ratenadaptionseinheit TRAU ist, der zum Erzeugen einer Zwischenrate von 16000 bit/s bei einer Benutzerdatenrate von 14400 bit/s ausgestaltet ist, und dass Bits aus den siebten und achten Bits des zweiten Oktetts und den ersten und zweiten Bits des dritten Oktetts des 640-Bit-TRAU-Datenrahmens zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Multiplexen von N-Bit-Status- und Steuerinformation innerhalb eines Superrahmens der L M-Bit-Unterrahmen umfasst, wobei M, N und L ganze Zahlen sind und N > M ≥ 1 und L ≥ 2, Übertragen des Superrahmens unter Verwendung von M zugeordneten Bits in L aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen über eine Übertragungsstrecke des mobilen Netzes, und dann Übertragen des Superrahmens unter Verwendung von M zugeordneten Bits in L aufeinanderfolgende Funk-Bursts über eine Funkstrecke.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein mobiles System (MS, BSS, MSC/IWF) mit einem hochratigen Datenübertragungsdienst basierend auf einer parallelen Nutzung von zwei oder mehreren Verkehrskanälen als Unterkanäle in ein und demselben Datengespräch, dadurch gekennzeichnet, dass die Status- und Steuerinformation eine Endgerätschnittstellenstatusinformation, die Unterkanal- und/oder Rahmennummerierungen des hochratigen Datenübertragungsdienstes, und die Codewörter einer netzunabhängigen Taktgebung (NIC) umfasst.
Ausstattung zum Übertragen von Benutzerdaten und Statusinformation einer Endgerätschnittstelle und anderer Steuerinformation in Protokolldateneinheiten über einen Verkehrskanal in einem Telekommunikationssystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstattung (TAF, IWF) ausgestaltet ist zum Multiplexen einer N-Bit-Status- und Steuerinformation innerhalb eines Superrahmens, der L M-Bit Unterrahmen umfasst, wobei M, N und L ganze Zahlen sind und N > M ≥ 1 und L ≥ 2, dass die Ausstattung (TAF, IWF) ausgestaltet ist zum Übertragen des Superrahmens unter Verwendung von M-Bits die von innerhalb oder außerhalb des Benutzerdatenbitstroms zugeordnet sind, in L aufeinanderfolgende Protokolldateneinheiten über einen Verkehrskanal.
Ausstattung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstattung ausgestaltet ist für ein Mobilsystem, in dem ein kanalcodiertes Signal einer zusätzlichen Punktierung unterzogen ist, um die Funkschnittstellenrate des Verkehrskanals anzuheben, um höher zu sein, als die höchste Benutzerdatenrate des Verkehrskanals, und die Ausstattung (TAF, IWF) ausgestaltet ist zum Übertragen des Superrahmens unter Verwendung von M zugeordneten Bits in L aufeinanderfolgenden Funk-Bursts über eine Funkstrecke.
Ausstattung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstattung ausgestaltet ist für ein mobiles System, in dem die Benutzerdaten über eine Übertragungsstrecke des mobilen Netzes in Übertragungsrahmen übertragen werden, und die Ausstattung (TAF, IWF) ausgestaltet ist zum Übertragen des Superrahmens unter Verwendung von M zugeordneten Bits in L in aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen über die Übertragungsstrecke.
Ausstattung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übertragungsrahmen ein 640-Bit-Datenrahmen einer Transcodierungs- und Ratenadaptionseinheit (TRAU) ist, der ausgestaltet ist zum Erzeugen einer Zwischenrate vom 16000 bit/s bei einer Benutzerdatenrate von 14400 bit/s.
Ausstattung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 für ein Mobilsystem mit einem hochratigen Datenübertragungsdienst, der auf einer parallelen Nutzung von zwei oder mehreren Verkehrskanälen als Unterkanäle in ein und demselben Datengespräch basiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Status- und Steuerinformation Endgerätschnittstellenstatusinformation, die Unterkanal- und/oder Rahmennummerierung des hochratigen Datenübertragungsdienstes und die Codeworte einer netzunabhängigen Taktgebung (NIC) umfasst.
Ausstattung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsausstattung (TAF, IWF) ausgestaltet ist zum Übertragen des Super rahmens unter Verwendung von M redundanten Datenelementen des Ende-zu-Ende-Protokolls der Endgerätschnittstelle, wenn die Status und Steuerinformation innerhalb des Benutzerdatenbitstroms übertragen wird.
Ausstattung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstattung ausgestaltet ist, um in einer Endgeräteanpassungsfunktions-(TAF)-Einheit einer MS, einer Zusammenarbeitsfunktions-(IWF)-Einheit eines mobilen Netzes, einer Basisstation (BTS) oder einer Landbodenstation eines Satellitensystems angeordnet zu sein.
Mobiles System mit einer Sende- und Empfangsausstattung zum Übertragen von Benutzerdaten und Statusinformation einer Endgerätschnittstelle und anderer Steuerinformation in Protokolldateneinheiten über einen Verkehrskanal, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (TAF, IWF) zum Multiplexen von N-Bit-Status- und Steuerinformation innerhalb eines Superrahmens, der L M-Bit Unterrahmen umfasst, wobei M, N und L ganze Zahlen sind und N > M ≥ 1 und L ≥ 2, eine Einrichtung (TAF, IWF) zum Übertragen des Superrahmens unter Verwendung von M Bits, die von innerhalb oder außerhalb des Benutzerdatenbitstroms zugeordnet sind, in L aufeinanderfolgenden Protokolldateneinheiten über einen Verkehrskanal.
Mobiles System nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Unterziehen eines kanalcodierten Signals einer zusätzlichen Punktierung, um die Funkschnittstellenrate des Verkehrskanals anzuheben, um höher zu sein, als die höchste Benutzerdatenrate des Verkehrssignals, und eine Mobilstation (MT, TAF) und eine Basisstation, die ausgestaltet sind zum Übertragen der Superrahmen unter Verwendung von M zugeordneten Bits in L aufeinanderfolgenden Funk-Bursts über die Funkstrecke.
Mobilsystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Multiplexen und Übertragen ausgestaltet sind, um an einer Basisstation und einer Zusammenarbeitsfunktionseinheit (IWF) eines mobilen Netzes angeordnet zu sein, und zum Übertragen des Superrahmens unter Verwendung von M zugeordneten Bits in L aufeinanderfolgenden Ü bertragungsrahmen über eine Übertragungsstrecke zwischen der Zusammenarbeitsfunktion und der Basisstation eingerichtet sind.
Mobilsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkehrskanal ein 14400 bit/s Verkehrskanal ist und der Übertragungsrahmen ein 640-Bit-Datenrahmen einer Transcodierungs- und Ratenadaptionseinheit (TRAU) mit einer Länge von 40 ms ist, was einer Zwischenrate von 16000 bit/s entspricht, und der TRAU-Datenrahmen 576 Datenbits umfasst für 14400 bit/s-Benutzerdaten und maximal 4 Bit für die Endgeräteschnittstellenzustände, netzunabhängige Taktgebung und Unterkanal- und/oder Rahmennummerierung einer Multikanaldatenverbindung.
Mobilsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Multiplexen und Übertragen ausgestaltet sind, um an einer Mobilstation (MS, TAF) und einer Zusammenarbeitsfunktionseinheit (IWF) eines mobilen Netzes angeordnet zu sein, und zum Übertragen des Superrahmens unter Verwendung von M redundanten Elementen der Ende-zu-Ende-Protokolle der Benutzerschnittstelle innerhalb des Benutzerdatenstroms ausgestaltet sind.