AT528489B1 - Quasi-Synchrones TETRA- Gleichwellennetz und Verfahren zur selektiven Kommunikation in einem Quasi-Synchronen TETRA- Gleichwellennetz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein quasi-synchrones TETRA Gleichwellennetz (sQGN) umfassend zumindest zwei oder mehrere Basisstationen (sTBS) mit disjunkten oder zumindest teilweise überlappenden Funkzellen (CA), wobei die Basisstationen (sTBS) zur synchronen oder quasi-synchronen Gleichwellenabstrahlung im TETRA-Standard von Kommunikationssignalen (RC) zu zumindest einer Mobilstation (MS) miteinander verbunden sind. Eine selektive Gleichwellenabstrahlung von Kommunikationssignalen (RC) ist durch eine Basisstation (sTBS) auf Basis eines Empfangskriteriums der Mobilstation (MS) bezüglich der Basisstationen (sTBS) steuerbar. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass eine Gleichwellenabstrahlung eines Kommunikationssignals (RC) durch die Basisstationen (sTBS) an die Mobilstation (MS) auf Basis des Empfangskriteriums innerhalb der Basisstationen (sTBS) steuerbar ist.

Description

Beschreibung

QUASI-SYNCHRONES TETRA- GLEICHWELLENNETZ UND VERFAHREN ZUR SELEKTIVEN KOMMUNIKATION IN EINEM QUASI-SYNCHRONEN TETRA- GLEICHWELLENNETZ

[0001] Die Erfindung betrifft ein TETRA-Gleichwellennetz zur quasi-synchronen Kommunikation, wie es in dem ETSI Technical Report ETR-300-1 vom Mai 1997 im Kapitel 6, Absatz 6.1.3 definiert ist.

[0002] Ziel der Erfindung soll ein ressourcenschonendes Gleichwellennetzwerk und Betriebsverfahren mit einer erhöhten Anzahl möglicher Teilnehmer im Gleichwellenbetrieb durch verbesserte Gesprächsressourcennutzung und optimierter Bandbreitenausnutzung sein.

STAND DER TECHNIK

[0003] Die stetig steigenden Anforderungen der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben erfordern eine performante und flächendeckende Kommunikationsstruktur. Das zur Verfügung stehende Frequenzband ist sehr stark limitiert, weswegen frequenz-öÖkonomische L6ösungen weiter in den Fokus rücken, um eine möglichst lückenlose Versorgung gewährleisten zu können.

[0004] Unter Kommunikation wird im Rahmen der Erfindung ein Austausch von Nutzdaten verstanden, seien es analog- oder digitalbasierte Daten, wie Sprach- oder Videodaten oder anderweitige Nutzdaten.

[0005] Im Betrieb der synchronen Aussendung im Gleichwellennetz, das auch als Simulcast Netz bezeichnet wird, können weite räumliche Bereiche mit lediglich einer Frequenzressource versorgt werden. Sämtliche verwendete Basisstationen senden und empfangen auf demselben physikalischen Kanal und sind in einer Art und Weise synchronisiert, dass es zu minimalen Störungen bei der Kommunikation mit Mobilstationen wie Handfunkgeräten kommen kann. Diese Methode bringt allerdings den Nachteil, dass Gesprächsressourcen, d.h. Bandbreite und Anzahl verfügbarer Sprach- und Datenkanäle knapp werden.

[0006] Insbesondere skaliert die Gesamtanzahl logischer Kanäle nicht mit der Anzahl an TETRABasisstation, wie es in zellularen Netzwerken der Fall ist. Somit steht ein flächendeckendes Netzwerk mit tendenziell hoher Anzahl an Mobilstationen, limitierte physikalische Kanäle gegenüber. Um dem Wirkprinzip der Betriebsart synchroner Aussendung nämlich gerecht zu werden, muss jede Gesprächs- und Datenressource an alle im Netz befindlichen Basisstationen übermittelt und von dort auch ausgesendet werden, dabei muss jeder physikalischer Kanal identische Daten zur selben Zeit transportieren.

[0007] Aus dem Stand der Technik sind gattungsähnliche synchrone TETRA Gleichwellennetze beispielsweise aus der EP 2 280 497 B1 oder der EP 2 876 822 B1 bekannt. Dort werden verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Bereitstellung einer synchronen Gleichwellenausstrahlung von TETRA-Kommunikationssignalen beschrieben.

[0008] Aus der US 2013/0178218 A1 geht ein für TETRA geeignetes Gleichwellennetz hervor, wobei eine Synchronisations-Mastereinheit darüber entscheidet, welche Basisstationen basierend auf einem Empfangskriterium wie Position einer adressierten Empfangs-Mobilstation an einer selektiven Gleichwellenabstrahlung teilnimmt. Eine Entscheidung über die abstrahlenden Basisstationen wird durch die Synchronisations-Mastereinheit zentral getroffen, die eine Datenbank der hierzu verfügbare Basisstationen umfasst.

[0009] In der US 5,263,177 B ist eine gleichartiges Gleichwellennetz beschrieben, wobei eine Mastereinheit eine selektive Ausstrahlung auf Basis einer Empfangsfeldstärke durch eine Basisstation bestimmt.

[0010] Weitere gattungsgemäße Gleichwellennetze sind in der US 2003/0060221 A1, der DE 691 27 737 T2 und der US 6,381,466 B1 beschrieben. Aufgabe der Erfindung ist eine ökonomische

Verwendung von Gesprächsressourcen in einem TETRA-Gleichwellennetz mit quasi-synchroner Ausstrahlung, d.h. im Gleichwellenbetrieb mit einer Mehrzahl von Basisstationen.

[0011] Besonders hohes Augenmerk liegt in der Funktionsweise des Betriebserfahren und der Ausbildung des TETRA-Gleichwellennetzes, welche höchsten Ansprüchen an Zuverlässigkeit genügen muss. Dies ist ein Grundsatz der einsatzkritischen Kommunikation in Kommunikationsstandard TETRA und ist bisher in keinen anderen Mobilfunkstandard wie z. B. 4G/5G abgebildet. Es soll dabei sichergestellt werden, dass sämtliche Informationen des Senders auch dem Empfänger übertragen werden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

[0012] Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein quasi-synchrones TETRA Gleichwellennetz umfassend zumindest zwei oder mehrere Basisstationen mit disjunkten oder zumindest teilweise überlappenden Funkzellen, wobei die Basisstationen zur synchronen oder quasisynchronen Gleichwellenabstrahlung im TETRA-Standard von Kommunikationssignalen zu zumindest einer Mobilstation miteinander verbunden sind.

[0013] Dabei ist eine selektive Gleichwellenabstrahlung von Kommunikationssignalen durch eine Basisstation auf Basis eines Empfangskriteriums der Mobilstation bezüglich der Basisstationen steuerbar.

[0014] Erfindungsgemäß ist eine Gleichwellenabstrahlung eines Kommunikationssignals durch die Basisstationen an die Mobilstation auf Basis des Empfangskriteriums innerhalb der Basisstationen steuerbar.

[0015] Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein TETRA-Gleichwellennetz umfassend zumindest zwei oder mehrere Basisstationen mit disjunkten oder zumindest teilweise überlappenden Wirkbereiche, bei der die Basisstationen zur synchronen oder quasi-synchronen Gleichwellenabstrahlung im TETRA-Standard von physikalischen Kanälen zu zumindest einer Mobilstation, wie mobiles Handgerät, KFZ-Sprechfunkgerät etc. miteinander verbunden sind.

[0016] Dabei wertet jede Basisstation individuell ihr Empfangskriterium mit einem durch ein Kommunikationssignal adressiertes Mobilstation aus, und entscheidet bei Über- bzw. Unterschreiten eines voreinstellbaren Schwellwertes gegenüber dem Empfangskriterium, ob eine Gleichwellenaussendung eines Kommunikationssignales erfolgen bzw. unterbleiben kann.

[0017] Somit wertet jede Basisstation individuell ihr Empfangskriterium mit einem durch ein Kommunikationssignal adressiertes Mobilstation aus, und entscheidet bei Über- bzw. Unterschreiten eines voreinstellbaren Schwellwertes gegenüber dem Empfangskriterium, ob eine Gleichwellenaussendung eines Kommunikationssignales erfolgen bzw. unterbleiben kann. Erfindungsgemäß ist eine selektive Abstrahlung unterschiedlicher logischer Kanäle je Basisstation durch die gleichen physikalischen Kanäle zur gleichen Zeit im Gleichwellennetz auf Basis der lokalen Zuordnung der MS zu einer oder mehreren TBS steuerbar. Dies ermöglicht, dass je Basisstation zeitgleich unterschiedliche Daten gesendet werden können, um eine Erhöhung der Kapazität im Gleichwellennetz zu erwirken und das Netzwerk für eine steigende Anzahl an Nutzern performant zu halten.

[0018] Ziel der Erfindung ist somit die Bereitstellung eines quasi-synchrones TETRA-Gleichwellennetzes und ein dies nutzendes Betriebsverfahren, um die Kapazität im TETRA-Gleichwellenbetreib zu erhöhen, indem zeitgleich pro Basisstation unterschiedliche Daten pro physikalischen Kanal abgestrahlt werden. Damit steht jeder Basisstation eine beschränkte Anzahl physikalischer Kanäle, in der Regel vier Kanäle, zu Verfügung, welche unabhängig voneinander allokiert werden können. Resultierend erhöht sich im Idealfall die Anzahl an logischen Kanälen um diese begrenzte Anzahl, beispielsweise um vier, für jede weitere Basisstation. Dies widerspricht zunächst den Grundsätzen eines Gleichwellennetztes, da zu jeder Zeit an jedem Standort identische Informationen ausgesendet werden müssen.

[90019] In einer vorteilhaften Ausführungsform können die Basisstationen über Kommunikationsverbindungen mit zumindest einer Synchronisations-Mastereinheit verbunden sein, wobei bevor-

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zugt eine selektive Weiterleitung von Kommunikationssignalen auch durch die SynchronisationsMastereinheit steuerbar ist. In dieser Ausführungsform kann ein Empfangskriterium bezüglich jeder angeschlossenen Basisstation an die Synchronisations-Mastereinheit übermittelt werden, wobei diese bei Weiterleitung von Kommunikationssignalen nur diejenigen Basisstationen berücksichtigt, deren Empfangskriterium eine qualitativ hochwertige Übertragung ermöglichen. Somit wird zentral eine Auswertung der einzelnen Empfangskriterien und selektive Weiterleitung von Kommunikationssignale gesteuert.

[0020] Natürlich sind Mischformen von zentralen und dezentralen Empfangskriterienauswertungen innerhalb eines quasi-synchronen Gleichwellennetzes mit zumindest einer SynchronisationsMastereinheit und einzelnen Basisstationen denkbar. Auch ist denkbar, das erfinderische Konzept auf einen Verband von mehreren Gleichwellennetzen zu übertragen, bei denen Kommunikationskanäle zwischen zwei Gleichwellennetzen eröffenbar sind. Dabei kann eine zentrale oder dezentrale Zuordnung aller verbundener Mobilstationen anhand geeigneter physikalischer Kennwerte als Empfangskriterium, zu mindestens einem Wirkbereich einer Basisstation ermöglicht werden. Daneben oder alternativ kann eine zentrale oder dezentrale Zuordnung aller verbundener Mobilstationen anhand übermittelter TETRA-Protokollinformationen und oder TETRA-Funktionen zu mindestens einen Wirkbereich (12) einer Basisstation ermöglicht werden.

[0021] In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Empfangskriterium eine Empfangsfeldstärke, eine Bitfehlerrate, eine Nachrichtenfehlerrate MER, eine Vektorfehlerrate VER, eine Registrierung oder Deregistrierung der Mobilstationen bei Einwahl in die Basisstationen, Ortslokalisierungsdaten der Mobilstation, insbesondere WLAN/GPS/Mobilfunk-Ortungsdaten oder Funkbakendaten, und/oder prognostizierte Bewegungsdaten einer Mobilstation, und/oder eine Frequenzsignatur einer Mobilstation umfassen. Besonders vorteilhaft kann die Basisstation dann gesichert Ressourcen wiederverwenden, wenn im Netzwerk alle Teilnehmer, sowie deren Standorte bekannt sind. Hierzu kann beispielsweise vorgeschlagen die Layer 3 Funktion MM des TETRAspezifischen ISO/OSI-Referenzmodells, welche die De-/Registrierung beinhaltet, um weitere Eventdaten zu erweitern und somit einen SMM einzuführen. Dies umfasst zumindest aber nicht abschließend die Empfangsfeldstärke, der VER, der BER, der MER der letzten Operation eines jeden MS referenziert zu STBS, sowie die zuletzt übertragenen Ortskoordinaten, z.B. GPS-Koordinaten. Sämtliche Daten können zeitlich referenziert sein, um die Aktualität sicherstellen zu können. Insoweit kann beispielsweise das Empfangskriterium eine Empfangsfeldstärke oder Empfangsqualität einer Mobilstation, wie z.B. ein Handfunkgerät, an der Basisstation, eine Registrierung einer Mobilstation bei Einwahl in die Basisstation, Ortslokalisierungsdaten einer Mobilstation, insbesondere WLAN/GPS/Mobilfunk-Ortungsdaten oder Funkbakendaten, und/oder prognostizierte Bewegungsdaten und/oder eine Frequenzsignatur einer Mobilstation umfassen. So kann das Signal-to-Noise Ratio (SNR) oder auch die Bit-Error-Rate (BER) als Empfangskriterium ausgewertet werden. Als Empfangskriterium ist jeder Parameter heranziehbar, der ein Maß bereitstellt, ob eine Gleichwellenausstrahlung einer Basisstation an einer Mobilstation mit ausreichend hoher Qualität empfangen werden kann bzw. ob eine bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen Basisstation und Mobilstation herstellbar ist. Dies kann durch einen Vergleich der räumlichen Position von Basisstation zu Mobilstation erfolgen, auch kann die Sende- und Empfangsqualität als Empfangskriterium herangezogen werden. In der Regel ist eine räumliche Position einer Basisstation bekannt. Eine räumliche Ortung einer Mobilstation kann z.B., wie bereits bei Smartphones üblich, via einem Satellitenpositionsortungssystem wie GPS, GLONASS, GALILEO oder ähnliches wie STARLINK erfolgen. Daneben könnte auch lokale Ortsbestimmungssysteme wie eine Funkpeilung mittels Funkbaken eingesetzt werden, die ggf. in der Basisstation und/oder in der Mobilstation integrierbar sind. Denkbar ist auch eine optische Positionserkennung mittels Kamera in der Mobilstation (z.B. ein Smartphone ähnliches Handgerät), der Aufschluss über eine nächstgelegene Basisstation bietet. Eine Basisstation, die unter einem Grenzwert für ein Empfangskriterium liegt, verzichtet auf eine Ausstrahlung eines für die Mobilstation vorgesehenen Kommunikationssignals, so dass in dieser Funkzelle Bandbreite einsparbar ist, und nur wenige, in gutem Funkkontakt mit Mobilstationen stehende, Basisstation an der Übertragung der Kommunikationssignale beteiligt sind.

[0022] In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Synchronisations-Mastereinheit (SSMI) eingerichtet sein, eine Synchronisation der Modulations-, Trägerfrequenz-, und/oder Phasendaten auswählbarer Basisstationen (STBS) vorzunehmen, um eine uniforme oder selektive Gleichwellenabstrahlung bereitzustellen.

[0023] In einem nebengeordneten Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines vorstehend vorgeschlagenen quasi-synchronen TETRA-Gleichwellennetzes vorgeschlagen, wobei eine Gleichwellenabstrahlung von Kommunikationssignalen an eine Mobilstation selektiv über zumindest eine Basisstationen auf Basis eines Empfangskriteriums erfolgt.

[0024] Im Rahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entscheidet zumindest eine, bevorzugt alle Basisstationen BTS auf Basis eines Empfangskriteriums über die selektive Gleichwellabstrahlung des Kommunikationssignals individuell. Insoweit kann auch auf den Einsatz einer Synchronisations-Mastereinheit verzichtet werden.

[0025] Im Rahmen des Betriebsverfahrens kann in einer Ausführungsform eine Synchronisations-Mastereinheit, die über Kommunikationsverbindungen mit zumindest zwei, insbesondere allen Basisstationen verbunden ist, auf Basis eines Empfangskriteriums auch über eine selektive Gleichwellabstrahlung des Kommunikationssignals einer Basisstation entscheiden und bevorzugt eine selektive Weitergabe von Kommunikationssignalen über die Kommunikationsverbindung an die Basisstation steuern. Dieses Betriebsverfahren eignet sich besonders für eine zentrale Entscheidung über die Weitergabe von auszusendenden Kommunikationssignale, wobei eine Synchronisations-Mastereinheit spezifische Empfangskriterien bzgl. aller angeschlossenen Basisstation auswerten kann.

[0026] In einer vorteilhaften Ausführungsform des Betriebsverfahrens kann eine Synchronisations-Mastereinheit, die über Kommunikationsverbindungen mit zumindest zwei, insbesondere allen Basisstationen verbunden ist, auch auf Basis eines Empfangskriteriums über eine selektive Gleichwellabstrahlung des Kommunikationssignals einer Basisstationen entscheiden und bevorzugt eine selektive Weitergabe von Kommunikationssignale über die Kommunikationsverbindung an die Basisstationen steuern.

[90027] In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der vorgenannten Ausführungsform des Betriebsverfahrens kann die Synchronisations-Mastereinheit über eine selektive Gleichwellabstrahlung des Kommunikationssignals einer Basisstationen auf Basis einer Registrierung bzw. Deregistrierung einer Mobilstation, einer Empfangsfeldstärke, einer Bitfehlerrate (BER), einer Nachrichtenfehlerrate MER, einer Vektorfehlerrate VER, Ortslokalisierungsdaten der Mobilstation, insbesondere WLAN/GPS/Mobilfunk-Ortungsdaten oder Funkbakendaten, und/oder prognostizierte Bewegungsdaten und/oder eine Frequenzsignatur einer Mobilstation (MS) entscheiden. Mit anderen Worten kann beispielsweise eine Lokalisierung der Gesprächsteilnehmer, insbesondere der Mobilstationen wie Handfunkgeräte etc., die natürlich auch in Fahrzeugen festinstallierte Funkgeräte sein können, einer Gesprächs- oder Datenressource durch die Definition eines Empfangskriteriums, beispielsweise beruhend auf

a) einer Empfangsfeldstärke des Gesprächsteilnehmers an der Basisstation

b) eine Empfangsqualität, z.B. auf Basis eines SNR- oder BER-Wertes

c) einer Registrierung bzw. Re-registrierung bei Einwahl in das Basisstationssystem d) GPS-Daten des Endgerätes

e) oder vergleichbare Lokalisierungsdienste

vorgenommen werden, wobei nachfolgend lediglich Basisstationen, welche im Sende-Empfangsbereich der Gesprächsteilnehmer liegen, an einer Gleichwellenabstrahlung von an dieses HRT adressierte Kommunikationssignal beteiligt werden. Alle anderen Basisstationen belegen keine Gesprächsressourcen und stehen weiterhin zur Verfügung. Durch die exakte Lokalisierung und die Kenntnis, welcher Teilnehmer sich zu welchem Zeitpunkt an welchen Ort befindet, können zielgerichtet die benötigten Gesprächsressourcen allokiert werden.

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[0028] Durch die zielgerichtete Aussendung von unterschiedlichen Daten auf einer Frequenz kann es zu Interferenzen kommen, welche als Störung der Endgeräte wahrgenommen werden. Aus diesem Grund sollte die Lokalisierung der Endgeräte eindeutig sein, sodass jeder Teilnehmer kommunizieren kann. Wird dies korrekt durchgeführt, wird bei Basisstationen, die ein Empfangskriterium nicht erfüllen, keine Ressource allokiert. Die volle Systemperformance kann somit aufrecht erhalten bleiben.

[0029] Befindet sich eine Mobilstation im Überlappungsbereich zwischen zwei Basisstationen, würden die Basisstationen identische Informationen senden, obwohl empfangstechnisch nur eine notwendige wäre. Mittels der selektiven Zuordnung zu jeweils einem BTS kann somit die Interferenzzone unterdrückt.

[0030] Die große Stärke der Erfindung findet sich in räumlich ausgedehnten Netzwerken mit einer Vielzahl von Basisstationen, oder bei Verknüpfung mehrerer TETRA-Gleichwellennetze miteinander, beispielsweise über einen Gleichwellen-Gateway. Dabei können beispielsweise ein gebäudeinternes Gleichwellennetz mit einem Gleichwellennetz eines benachbarten Gebäudes oder eines Gebäudekomplexes miteinander verbunden werden, und die erfindungsgemäßen Vorteile können sich über mehrere Gleichwellennetze erstrecken.

[0031] In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der vorgenannten Ausführungsform des Betriebsverfahrens kann die Synchronisations-Mastereinheit eine Synchronisation der Modulations-, Trägerfrequenz-, und/oder Phasendaten auswählbarer Basisstationen, um eine uniforme oder selektive Gleichwellenabstrahlung bereitstellen. Typischerweise senden Basisstationen in einem Gleichwellennetz auf gleicher Frequenzlage. Zur Synchronisation wird in dieser Weiterentwicklung eine Synchronisation der maßgeblichen Funkparameter durch die Synchronisations-Mastereinheit vorgenommen. Dabei können ggf. längere Laufwege oder unterschiedliche Prozesszeiten heterogener Basisstationen im Gleichwellennetz bereits in der Synchronisation der Mastereinheit berücksichtigt werden.

[0032] In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der vorgenannten Ausführungsform des Betriebsverfahrens kann die Synchronisations-Mastereinheit und/oder die Basisstationen über eine selektive Gleichwellenabstrahlung auf Basis einer individuellen Identifikationsnummer und/oder einer Gruppenidentifikationsnummer einer Mobilstation entscheiden. Somit ist denkbar die Kommunikation anhand der Auswahl von TETRA Gruppen GSSI, sowie einer TETRA Teilnehmerkennung ISSI einzuschränken. Dies würde bspw. in regionalen und überregionalen Gesprächsgruppen münden, welche ausschließlich auf dedizierten Basisstationen zur Verfügung gestellt werden können.

[0033] In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der vorgenannten Ausführungsform des Betriebsverfahrens kann die Synchronisations-Mastereinheit und/oder die Basisstationen zumindest auf Basis einer Aktualisierungsrate und/oder einer Information des Steuerkanals eine Re-Registrierung der Mobilstationen anfordern. Somit kann eine Re-Registrierungsmethode RRE angewandt werden, um unbekannte oder zeitlich abgelaufene Teilnehmer neu orten zu können. Dies kann in Abhängigkeit der Last des CCH, sowie der versierten Aktualisierungsrate geschehen. Ebenfalls können Bewegungsvektoren vorteilhaft sein, da hier in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit höhere Aktualisierungsraten notwendig werden könnten. Eine Frequenzsignatur kann als eineindeutiges Identifikationsmerkmal der Mobilstation eine Zuordnung zu einer in Empfangsreichweite befindlichen Basisstation ermöglichen, so dass an diese Mobilstation gerichtete Kommunikation ressourcenschonend nur über diese Basisstation ausgesendet und empfangen werden kann.

[0034] Das vorgeschlagene Tetra-Gleichwellennetz und das vorgeschlagene Betriebsverfahren dienen der Sicherstellung der Zuordnung jeder Mobilstation zu den Wirkbereichen aller im Gleichwellennetz befindlichen Basisstationen. Somit liegt die Entscheidungsgrundlage der Basisstationen vor, welche logischen Kanäle gleichzeitig gesendet werden können. Dies kann durch Modifikation der TETRA Switching and Management Infrastructure SwMi, also der gesamten Hardware und Verfahrensabläufe des TETRA Gleichwellennetzes oder anderer geeigneter TETRA Standard Entitäten erfolgen, wobei die Signalisierung von Basisstation zu Mobilstation modifiziert

und somit selektiv je Basisstation unterschiedliche Daten zur Verfügung gestellt werden kann. Die Behandlung der selektiv auszustrahlenden Daten soll weiterhin nach TETRA-Standard erfolgen.

[0035] Die eigentliche Entscheidung, welcher logischer Kanal wann pro Basisstationen ausgesendet wird kann sich beispielsweise in einer modifizierten Layer 3 Funktion Cell — FunkzellenInformation des TETRA-spezifischen ISO/OSI-Referenzmodells wiederfinden. Neben der Ressourcen Anforderung einer Mobilstation kann die Funktion CC die oben beschriebenen Daten zur Zuordnung Wirkbereich der Basisstation zu einer Mobilstation verwenden und kann dementsprechend den einzelnen Basisstationen die notwendigen logischen Kanäle zuweisen.

[0036] Im einfachsten Fall können alle Mobilstationen, welche eine Ressource anfordern, einem oder mehreren Wirkbereichen eindeutig zugeordnet sein. Um den einsatzkritischen Gedanken gerecht zu werden, kann an dieser Stelle eine Betrachtung notwendig werden, was mit einer Mobilstation geschieht, welche nicht eindeutig oder gar nicht zugeordnet sind.

[0037] Um den Status wiederherstellen zu können, kann zunächst eine Gleichwellennetz weite Re-Registrierung des betroffenen Teilnehmers ausgelöst werden. Bleibt diese Möglichkeit erfolglos, könnte der logische Kanal QGN weiter ausgestrahlt werden, um im kompletten Wirkbereich des Gleichwellennetzes Nutzdaten zur Verfügung zu stellen.

[0038] Die große Stärke der Erfindung findet sich in räumlich ausgedehnten Netzwerken mit einer Vielzahl von Basisstationen, beispielsweiser zweier benachbarter Orte. Ein großer Teil der aufkommenden Kommunikation wird innerhalb eines Ortes stattfinden. Somit würde sich im einfachsten Falle die Anzahl an möglichen gleichzeitigen Gesprächen verdoppeln. Bei großen Schadenslagen können Einsatzkräfte gebündelt werden und direkt ihre bewährten Kommunikationswege nutzen. Wesentlich dabei ist, dass das selektive Abstrahlen der Daten je Basisstation in einer Art und Weis geschieht, dass keine oder vernachlässigbare Störzonen entstehen und die Erreichbarkeit aller Teilnehmer unter allen Umständen gegeben sein muss. Auch sollen die Basisstationen TETRA Daten intelligent abstrahlen, um keine Störungen zu erzeugen.

ZEICHNUNGEN

[0039] Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

[0040] Es zeigen:

[0041] Fig. 1 ein TETRA-Gleichwellennetz QGN des Stands der Technik;

[0042] Fig. 2 eine Ausführungsform eines quasi-synchronen TETRA-Gleichwellennetzes SQGN;

[0043] Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Kanalaufteilung einer Basisstation TBS des Stands der Technik:

[0044] Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer Kanalaufteilung einer Ausführungs-

form eines Gleichwellennetzes sQGN mit selektiv ausstrahlenden Basisstationen sTBS1 bis sTBS3;

[0045] Fig. 5 ein ISO/OSI Layermodell der Entitäten einer weiteren Ausführungsform eines quasi-selektiv arbeitenden TETRA-Gleichwellennetzes sQGN.

[0046] In den Figuren sind gleichartige Elemente mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

[0047] So stellt Fig. 1 ein TETRA-Gleichwellennetz QGN des Stands der Technik mit drei Basisstationen TBS1, TBS 2 und TBS 3 dar, die jeweils eine Funkzelle mit einem Wirkbereich CA1, CA2 und CA3 definieren. Die Wirkbereiche CA1, CA2 und CA3 überlappen sich bereichsweise.

Jede Basisstation TBS steht mit zumindest einem Handfunkgerät Mobilstation MS in Verbindung mittels Kommunikationssignale RC. Im Empfangsbereich der Funkzelle CA1 der Basisstation TBS1 befindet sich eine Mobilstation MS2, ebenso ein MS3 in der Funkzelle CA2 der TBS2 und MS1, MS4 in der Funkzelle CA3 der TBS3. So wird beispielsweise ein Rufaufbau RC von MS1, gerichtet an MS2 via TBS3 in dem quasi-synchronen Gleichwellennetz SQGN an TBS1 und TBS2 übergeben und ausgesendet. Das Kommunikationssignal RC belegt damit eine Gesprächsressource obwohl der Empfänger nicht im Sende-/ Empfangsbereich CA2 und CA3 der TBS2 und TBS3 liegt. TBS2 und TBS3 belegen damit einen physikalischen Kanal, obwohl kein Gesprächsteilnehmer im Wirkbereich dieser Basisstationen liegt. Damit werden Ressourcen allokiert, welche theoretisch für eine weitere Gesprächsressource zur Verfügung gestellt werden können. Im Stand der Technik wird bei Aussenden eines Kommunikationssignals RC einer Mobilstation MS, das nur an eine weitere Mobilstation gerichtet ist, das Kommunikationssignal RC über alle Basisstation TBS quasi-synchron ausgesendet. Somit ist der vom Kommunikationssignal RC genutzte Kommunikationskanal netzwerkweit ausgenutzt, und benötigt im Verhältnis eine große Gesprächsressource.

[0048] Die Fig. 2 zeigt die Erweiterung des in Fig. 1 dargestellten Gleichwellennetzes QGN um Basisstationen mit selektiver Abstrahlung hin zu einer Ausführungsform eines quasi-synchronen Gleichwellennetzes sQGN. Hier wird auf den gleichen physikalischen Kanälen unterschiedliche logische Daten übertragen. In der Fig. 2 ist somit eine erste Ausführungsform eines ressourcenoptimiertes TETRA-Gleichwellennetzes sQGN dargestellt. In Bezug auf Mobilstation 1 und Mobilstation 2 stellt STBS1 durch Feldstärkedetektion in der Funkzelle CA1 fest, dass eine hohe Empfangsqualität herrscht, und definiert ein positives Empfangskriterium gegenüber MS1, MS2. sSTBS1 kann aufgrund der räumlichen Entfernung und herabgesetzter Empfangsfeldstärke nur ein negatives Empfangskriterium für MS4, MS5 und MS6 feststellen. In ähnlicher Weise definiert STBS2 ein positives Empfangskriterium für MS4 und M$S5 und negative Empfangskriterien für übrige Mobilstationen. sTBS3 stellt bezüglich MS5 und MS6 20 ein positives Empfangskriterium fest.

[0049] Empfängt nun sTBS1 ein Kommunikationssignal RC1 von MS1 gerichtet an MS3, so leitet STBS1 dieses aufgrund des positiven Empfangskriteriums bzgl. MS3 dieses an MS3 weiter, und gibt das Kommunikationssignal RC1 nicht an weitere Basisstationen sTBS2, sTBS3 des TETRAGleichwellennetz sSQGN weiter. Empfängt sTBS1 weiterhin ein Kommunikationssignal RC2 des MS2, gerichtet an MS5, unterlässt SsTBS1 eine Abstrahlung von RC2 und gibt dieses über die selektive Synchronisations-Mastereinheit SsSMI an die weiteren Basisstation SsTBS2 und sTBS3 weiter. Da beide bzgl. MS5 ein positives Empfangskriterium aufzeigen, wird RC2 sowohl über STBS2 als auch sTBS3 als selektive Gleichwelle ausgesendet.

[0050] Wie bereits erwähnt, müssen die Basisstationen sTBS2 und sTBS3 nicht zwangsläufig das Gespräch über die Kommunikationssignale RC1 zwischen MS1 und MS3 übermitteln, da diese ausschließlich im Wirkbereich CA1 von Basisstationen sTBS1 befindlich sind. Bei einer Mobilstation MS5, die eine gute Kommunikationsqualität zu den Basisstationen sBTS2 und sSBTS3 aufweisen, resultiert zeitgleich auf einem physikalischen Kanal ein Gespräch zwischen MS2 und MS5 im Wirkbereich der sTBS1, parallel zum Gespräch zwischen MS1 und MS2. Somit ist in der Ausführungsform des Gleichwellennetzes störungsfrei dieselbe Ressource mehrfach verwendet worden.

[0051] In einem weiteren Verbindungsfall (nicht dargestellt) kann die Mobilstation MS1 ein Gespräch RCx über sTBS1 aufbauen und versuchen Mobilstation MS4 über sTBS2 zu erreichen. Die selektive Synchronisations-Mastereinheit SSMI akzeptiert den Gesprächsaufbau und stellt die Verbindung in den beiden Wirkbereichen CA1 des sTBS1 und CA2 des sTBS2 zur Verfügung. Das Gespräch RCs wird nicht an sTBS3 übermittelt, da keine MS in dessen Wirkbereich CA3 daran teilnehmen. Zeitgleich möchte MS3 ein weiteres Gespräch RCy zu MS6 via sTBS3 aufbauen. Herkömmlich wäre das nicht möglich und das Gespräch RCy würde in Warteschleife eingereiht werden. In dieser Ausführungsform ist die Situation der selektiven Synchronisations-Mastereinheit SSMI bekannt. Dementsprechend wird ein Gespräch zwischen MS3 und MS4 parallel zum Gespräch MS1 und MS2 aufgebaut, indem auf demselben physikalischen Kanal unter-

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schiedliche logische Kanäle, im vorliegenden Fall Gesprächskanäle RCx und RCy, aufgebaut werden. Im vorliegenden Fall hätte sich somit die effektive Kapazität verdoppelt, da im Stand der Technik keine Kapazität für beide Gespräch im Gleichwellennetz QGN nach Fig. 1 zur Verfügung gestanden hätte. Dies kann allerdings eine Ausführungsform nach Fig. 2 erreichen.

[0052] In der Fig. 3 ist die Zuordnung der logischen Kanälen L1, L2, L3 und L4 zu den physikalischen Kanälen P1, P2, P3 und P4 je Basisstation TBS, nach Stand der Technik dargestellt. Jeder Basisstation stehen vier physikalische Kanäle zur Verfügung, P1 bis P4. Diese beschreiben die Frequenz sowie den korrespondierenden Zeitschlitz. Die zu übertragenden Daten finden sich in den logischen Kanälen L1 bis L4. Im herkömmlichen Gleichwellennetz werden auf einem physikalischen Kanal an jeder Basisstation identische logische Kanäle abgestrahlt, beispielsweise dargestellt einen Hauptsteuerkanal - Main Control Channel MCCH sowie drei Verkehrskanälen Traffic Channel TCH. Die Basisstation TBS berechnet Daten, welche auf den nach Standard vier oder in höheren Modulationsschemen weitere zur Verfügung stehenden physikalischen Kanälen P1 bis P4 abgestrahlt werden können. Pro physikalischen Kanal P1 kann ein voller logischer Kanal L1 gesendet werden, wobei die zu übermittelten Information durch die Basisstation TBS zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise trägt hier L1 die Information des Control Channels CCH, L2 die Information des Traffic Channels 1 TCH1, L3 die Information des Traffic Channels 2 TCH2 und L4 die Information des Traffic Channels 3 TCH1. Wenn weitere Traffic Channels berücksichtigt werden sollen, limitiert dies die Ressource der physikalischen Kanäle. Diese lassen sich nur erweitern durch das Hinzufügen weiterer Bandbreite, hin zu höheren Modulationsschemen oder durch das Hinzufügen weiterer Basisstation- Träger, wofür ebenfalls weitere Frequenzen benötigt werden. Die Limitierung lässt sich herkömmlich nicht aufbrechen, ohne weitere physikalischen Ressourcen aufzubringen. Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen quasisynchronen Gleichwellennetzes sSQGN nutzt effizient die zur Verfügung stehenden Ressourcen und verwertet diese wieder.

[0053] Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform 10 eines quasi-synchronen TETRA-Gleichwellennetz SQGN Zwei Basisstationen sTBS1, sTBS2 und sTBS3 die jeweils via physikalischer Kanäle P1 bis P3 einer Gleichwelle abstrahlen können, sind jeweils über Kommunikationsverbindungen BS-MI-CC mit einer Synchronisations-Mastereinheit sSMI verbunden. Die Synchronisations-Mastereinheit SsSMI empfängt fortlaufend Empfangskriterien jeder Basisstation sTBS1, STBS2 und sTBS3 bezüglich jeder sich im TETRA-Gleichwellennetz SQGN befindlichen Mobilstation MS. Erfolgt der Empfang eines Kommunikationssignals RC über zumindest eine Basisstation sTBS1, STBS2 oder sTBS3 bezüglich der Weiterleitung an ein Mobilstation MS, wertet die Synchronisations-Mastereinheit SSMI alle Empfangskriterien bezüglich des Ziel-MS aus, und leitet das Kommunikationssignal RC selektiv nur über die Kommunikationsverbindungen BS-MI-CC an diejenigen Basisstationen sTBS, die bzgl. der Ziel-Mobilstation MS ein positives Empfangskriterium aufweisen.

[0054] In der Fig. 5 ist ein Teil-OSI Modell einer Ausführungsform eines Gleichwellennetzes sQGN mit TETRA Stacks der Basisstationen sTBS und der selektiven Synchronisations-Mastereinheit sSMI aufgezeigt. Sämtliche Entitäten sind für den Betrieb einer Basisstation STBS notwendig und in vielerlei Hinsicht standardisiert. Ebenfalls darf vom vorgestellten Modell nur in eine Art und Weise abgewichen werden, sodass die Interoperabilität, die herstellerunabhängige Funktion sämtlicher TETRA-Funktionen, gegeben bleibt. Damit kann in dieser Ausführungsform das Mobility Management MM um weitere Funktionsdaten erweitert werden, die die Lokalisierung der Teilnehmer betreffen. Als eine grundsätzliche Funktion des Mobility Managements ist die De/Registrierung einer Mobilstation MS im Wirkbereich CA einer Basisstation STBS vorgesehen. Somit sind im Mobility Management sämtliche Teilnehmer, sprich Mobilstationen MS bekannt. Die resultierende Matrix der Teilnehmer wird erweitert um die Eventdaten der Lokalisierung sowie der Aktualität abbilden zu können. Welches MS bspw. ein Gespräch aufbauen darf, wird in der Entität Call Control CC abgebildet. Hier wird die Funktion der selektiven Synchronisations-Mastereinheit SQGN implementiert. Neben den eigentlichen Anforderungen an ein Gesprächsaufbau und die Verteilung der zur Verfügung stehenden Ressourcen wird nach Patent ebenfalls die WMederverwertung der physikalischen Kanäle im Gleichwellennetz SQGN umgesetzt.

[0055] Wie das in Fig. 5 dargestellte OSI-Modell des TETRA Stacks der weitern Ausführungsform einer Gleichwelle SQGN aufgezeigt, kann zu jedem Zeitpunkt ein physikalischer Kanal abgestrahlt werden, welcher die Informationen eines logischen Kanals transportiert. Aufgrund einer beispielsweise großen räumlichen Distanz zwischen sTBS1 und sTBSx ist es möglich auf demselben physikalischen Kanale zum selben Zeitpunkt unterschiedliche logische Kanäle zu senden. Während die logischen Kanäle L1 bis L4 an sTBS1 bspw. L1 MCCH, L2 TCH2, L3 TCH2 und L4 TCH3 transportieren, wird an sTBSx die logischen Kanäle L1 MCCH, L2 TCH1, L5 TCH4 und L6 TCH5 abgestrahlt. Im vorliegenden Beispiel können beispielsweise zwei weitere logische Kanäle, in Summe 6 logische Kanäle, über die zur Verfügung stehenden physikalischen Kanäle transportiert werden. Dies entspräche eine Erweiterung der Ressourcen um 50 % ohne dabei wie in Fig 1 beschriebenen weitere Frequenzressourcen zu benötigen.

[0056] Es sind weitere Ausbildungsstufen denkbar, ebenfalls könnte die effiziente Mederverwertung von physikalischen Kanälen in anderen Entitäten erfolgen.

BEZUGSZEICHENLISTE

QGN Quasi-Synchrones TETRA-Gleichwellennetz des Stands der Technik

TBS Tetra Basisstation des Stands der Technik

SMI Synchronisations-Mastereinheit

SQGN Ausführungsform eines Quasi-Synchronen TETRA-Gleichwellennetzes des Stands der Technik

STBS Selektive Tetra Basisstation

SSMI Selektive Synchronisations-Mastereinheit

MS Mobilstation — Endgerät

BER Bit Error Ratio — Bitfehlerrate

MER Message Error Rate — Nachrichtenfehlerrate

VER Vector Error Rate — Vektorfehlerrate der Modulationsqualität

GSSI Group Short Subsecriber Identity — Gruppenidentifikationsnummer

ISSI Individual Short Subsecriber Identity — Individuelle Identifikationsnummer

MCCH Main Control Channel - Hauptsteuerkanal

TCH Traffic Channel - Verkehrskanal

CCH Control Channel - Steuerkanal

L1, L2, L3, L4 Logischer Kanal P1, P3, P3, P4 Physikalischer Kanal

MM Mobility Management — Funkzellenwechsel-Steuerung RRE Re-Registrierung

CC Cell/Colour Code — Funkzellen-Information

CA Cell Area / WMirkbereich einer Basisstation

RC Kommunikationssignale

BS-MI-CC Kommunikationsverbindung zwischen TBS und SMI

Claims (10)

Patentansprüche

1. Quasi-synchrones TETRA-Gleichwellennetz (SQGN) umfassend zumindest zwei oder mehrere Basisstationen (SsTBS) mit disjunkten oder zumindest teilweise überlappenden Funkzellen (CA), wobei die Basisstationen (STBS) zur synchronen oder quasi-synchronen Gleichwellenabstrahlung im TETRA-Standard von Kommunikationssignalen (RC) zu zumindest einer Mobilstation (MS) miteinander verbunden sind, wobei eine selektive Gleichwellenabstrahlung von Kommunikationssignalen (RC) durch eine Basisstation (STBS) auf Basis eines Empfangskriteriums der Mobilstation (MS) bezüglich der Basisstationen (STBS) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleichwellenabstrahlung eines Kommunikationssignals (RC) durch die Basisstationen (STBS) an die Mobilstation (MS) auf Basis des Empfangskriteriums innerhalb der Basisstationen (STBS) steuerbar ist.

2. TETRA-Gleichwellennetz (SQGN) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstationen (STBS) über Kommunikationsverbindungen (BS-MI-CC) mit zumindest einer Synchronisations-Mastereinheit (SSMI) verbunden ist, wobei bevorzugt eine selektive Weiterleitung von Kommunikationssignalen (RC) auch durch die Synchronisations-Mastereinheit (SSMI) steuerbar ist.

3. TETRA-Gleichwellennetz (SQGN) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangskriterium eine Empfangsfeldstärke, eine Bitfehlerrate (BER), eine Nachrichtenfehlerrate (MER), eine Vektorfehlerrate (VER), eine Registrierung oder Deregistrierung (RRE) der Mobilstation (MS) bei Einwahl in die Basisstationen (STBS), Ortslokalisierungsdaten der Mobilstation (MS), insbesondere WLAN/GPS/Mobilfunk-Ortungsdaten oder Funkbakendaten, und/oder prognostizierte Bewegungsdaten einer Mobilstation (MS) und/oder eine Frequenzsignatur einer Mobilstation (MS) umfasst.

4. TETRA-Gleichwellennetz (SQGN) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisations-Mastereinheit (SSMI) eingerichtet ist, eine Synchronisation der Modulations-, Trägerfrequenz-, und/oder Phasendaten auswählbarer Basisstationen (STBS) vorzunehmen, um eine uniforme oder selektive Gleichwellenabstrahlung bereitzustellen.

5. Verfahren zum Betrieb eines quasi-synchronen TETRA-Gleichwellennetzes (SQGN) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei eine Gleichwellenabstrahlung von Kommunikationssignalen (RC) an eine Mobilstation (MS) selektiv über zumindest eine Basisstationen (STBS) auf Basis eines Empfangskriteriums erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, bevorzugt alle, Basisstationen (STBS) auf Basis eines Empfangskriteriums über die selektive Gleichwellabstrahlung des Kommunikationssignals (RC) entscheidet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Synchronisations-Mastereinheit (SSMI), die über Kommunikationsverbindungen (BS-MI-CC) mit zumindest zwei, insbesondere allen Basisstationen (STBS) verbunden ist, auf Basis eines Empfangskriteriums auch über eine selektive Gleichwellabstrahlung des Kommunikationssignals (RC) einer Basisstation (STBS) entscheidet und bevorzugt eine selektive Weitergabe von Kommunikationssignalen (RC) über die Kommunikationsverbindung (BS-MI-CC) an die Basisstationen (STBS) steuert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisations-Mastereinheit (SSMI) auch über eine selektive Gleichwellabstrahlung des Kommunikationssignals (RC) einer Basisstationen (STBS) auf Basis einer Registrierung bzw. Deregistrierung (RRE) einer Mobilstation (MS), einer Empfangsfeldstärke, einet Bitfehlerrate (BER), einer Nachrichtenfehlerrate (MER), einer Vektorfehlerrate (VER), Ortslokalisierungsdaten der Mobilstation (MS), insbesondere WLAN/GPS/Mobilfunk-Ortungsdaten oder Funkbakendaten, und/oder prognostizierte Bewegungsdaten einer Mobilstation (MS), und/oder eine Frequenzsignatur einer Mobilstation (MS) entscheidet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisations-Mastereinheit (SSMI) eine Synchronisation der Modulations-, Trägerfrequenz-, und/oder Phasendaten auswählbarer Basisstationen (STBS) vornimmt, um eine uniforme oder selektive Gleichwellenabstrahlung bereitzustellen.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisations-Mastereinheit (SSMI) und/oder die Basisstationen (TBS) über eine selektive Gleichwellenabstrahlung auf Basis einer individuellen Identifikationsnummer (ISSI) und/oder einer Gruppenidentifikationsnummer (GSSI) einer Mobilstation (MS) entscheiden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisations-Mastereinheit (SSMI) und/oder die Basisstationen (STBS) zumindest auf Basis einer Aktualisierungsrate und/oder einer Information des Steuerkanals (CCH) eine Re-Registrierung (RRE) der Mobilstationen (MS) anfordert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen