Title:
Verfahren zum Betrieb eines mobilen Kommunikationsnetzwerks
Document Type and Number:
Kind Code:
T5

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Mobilkommunikationsnetzwerks, wobei
a) Verbindungsverarbeitungsaufträge, die auf einer oder mehreren Einheiten in Mobilkommunikationsnetzwerk ausgeführt werden und die eine Erhöhung der Datenübertragungsverzögerung verursachen, identifiziert werden, vorzugsweise eine Paketverzögerung, in einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Funkzugangsnetzwerk und einem Kernnetzwerk des Mobilkommunikationsnetzwerks,
b) ein oder mehrere der identifizierten Verbindungsverarbeitungsaufträge ausgewählt werden, vorzugsweise diejenigen, die die größte Verschlechterung der Verzögerung verursachen, und
c) Verbindungsparameter der ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträge der Kommunikationsverbindung, abhängig von den Latenzanforderungen eines Dienstes, der diese der Kommunikationsverbindung nutzt, angepasst werden.





Inventors:
Rost, Peter (69124, Heidelberg, DE)
Application Number:
DE112015006151T
Publication Date:
01/25/2018
Filing Date:
02/13/2015
Assignee:
NEC Laboratories Europe GmbH, 69115 (DE)
International Classes:
H04W76/30; H04L1/00
Attorney, Agent or Firm:
Patent- und Rechtsanwälte ULLRICH & NAUMANN PartG mbB, 69115, Heidelberg, DE
Claims:
1. Verfahren zum Betreiben eines Mobilkommunikationsnetzwerks (1), dadurch gekennzeichnet, dass
a) Verbindungsverarbeitungsaufträge (LP, DP, EP), die auf einer oder mehreren Einheiten in Mobilkommunikationsnetzwerk (1) ausgeführt werden und die eine Erhöhung der Datenübertragungsverzögerung bewirken, identifiziert werden, vorzugsweise eine Paketverzögerung, in einer Kommunikationsverbindung (CL) zwischen dem Funkzugangsnetzwerk (RAN) und einem Kernnetzwerk (CN) des Mobilkommunikationsnetzwerks (1),
b) ein oder mehrere der identifizierten Verbindungsverarbeitungsaufträge (LP, DP, EP) ausgewählt werden, vorzugsweise diejenigen, die die größte Verschlechterung der Verzögerung verursachen, und
c) Verbindungsparameter der ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträge (DP, EP) der Kommunikationsverbindung (CL), abhängig von den Latenzanforderungen eines Dienstes (S), der diese der Kommunikationsverbindung (CS) nutzt, angepasst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ausgewählter Verbindungsbearbeitungsauftrag ein Decodierprozess (DP) und/oder Codierungsprozess (EN) eines angewendeten Vorwärtsfehlerkorrekturcodes auf der Kommunikationsverbindung (CL) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die Verbindungsparameter, die angepasst werden, ein Signal-zu-Rausch-Leistungsverhältnis umfassen, wobei das Verhältnis durch die Verwendung einer höheren oder niedrigeren Übertragungsleistung von Einheiten zwischen denen die Kommunikationsverbindung (CL) aufgebaut ist, angepasst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, in Schritt c) die Verbindungsparameter, die angepasst werden, Parameter umfassen, die ein Modulations- und Codierungsschema darstellen und wobei die Parameter des Modulations- und Codierungsschemas so angepasst werden, dass das Schema reduziert wird, wenn eine Codier- und/oder Decodierzeit eine Codierungs- und/oder Decodierungslatenzbeschränkung übersteigt und erhöht wird, wenn die Codierungs- und/oder Decodierungszeit unter die Codierungs- und/oder Decodierungslatenzbeschränkung fällt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Resourcen, vorzugsweise in Form von physischen Ressourcenblöcke, zur Verfügung gestellt oder für die Kommunikationsverbindung freigegeben werden, falls verfügbar, entsprechend einer Anpassung des Modulations- und Codierungsschemas.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dass die Datenübertragungsverzögerung durch eine Backhaul-Verbindung zwischen einem Fern-Zugangspunkt (RAP) in dem Funkzugangsnetz (RAN) und einer Einheit (C) in dem Kernnetz (CN) in den Latenzanforderungen des Dienstes (S) bestimmt und einbezogen werden.

7. Verfahren nach zumindest Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung einer Leistung der Decodier- und/oder Codierungsprozesses (DP/EP) ein einzelner Parameter verwendet wird.

8. Verfahren nach zumindest Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit
a) von einer Decodierungszeitbeschränkung, die eine maximal zulässige Dekodierungszeit für einen Turbo-Decodierer angibt, und/oder
b) von einer Codierungszeitbeschränkung, die eine maximal zulässige Codierungszeit für einen Turbo-Codierer angibt, und von Parametern eines Modulations- und Codierungsschemas eine maximale Anzahl von Iterationen für den Turbo-Decodierer und/oder Turbocodierer bereitgestellt wird.

9. Verfahren nach zumindest Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückmeldungsinformation des Decodierungs- und/oder Codierungsprozesses (DP/EP) bewertet wird durch Vergleich der Rückmeldungsinformation mit einer Decodierungszeitbeschränkung und/oder Codierungszeitbeschränkung und durch Bereitstellen einer Änderungsanzeige für das Modulations- und Codierungsschema einem Benutzerendgerät (UE), falls die Beschränkung nicht erfüllt ist.

10. Verfahren nach zumindest Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenn Benutzerendgeräte (UE) Modulations- und Codierungsschemata auswählen, Benutzerendgerät-Informationen und dienstabhängige Verbindungsanpassungsinformationen jedem Benutzerendgerät (UE) bereitgestellt ist werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überwachungsmodul so vorgesehen ist, dass es selbst lernfähig ist und dass es die ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträge (CP) regelmäßig, vorzugsweise permanent überwacht, vorzugsweise in Form eines Decodierungsprozesses und/oder Codierungsprozesses (DP/EP), und die Überwachungsinformationen, vorzugsweise in Form von einer tatsächlichen Decodierzeit und/oder Codierzeit auswertet und die Verbindungsparameter von Schritt c), basierend auf der ausgewerteten Überwachungsinformation automatisch anpasst.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit, auf der Verbindungsprozesse (LP) ablaufen in Form einer Basisstation (eNB) und/oder eines Benutzerendgeräts (UE) im Funkzugangsnetz (RAN) bereitgestellt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, das Beziehungsinformation, vorzugsweise in Form einer Verbindungsanpassungstabelle, unterhalten werden, die Verbindungsparameter ausgewählter Verbindungsverarbeitungsaufträge (LP) und Serviceanforderungen repräsentieren, vorzugsweise wobei die Dienstanforderungen Latenzanforderungen und Signal-zu-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnisse von Bedingungen der Kommunikationsverbindung (CL) umfassen.

14. Ein Mobilkommunikationsnetzwerk (1) mit einem Funkzugangsnetz (RAN) und einem Kernnetz (CN), vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–13, gekennzeichnet durch
eine Identifizierungseinheit, die ausgebildet ist, Verbindungsverarbeitungsaufträge zu identifizieren, die auf einer oder mehreren Einheiten in dem Mobilkommunikationsnetzwerk (1) ablaufen und die eine Erhöhung der Datenübertragungsverzögerung, vorzugsweise Paketverzögerung, in einer Kommunikationsverbindung zwischen Funkzugangsnetzwerk (RAN) und dem Kernnetz (CN) verursachen,
durch eine Auswahleinheit, die ausgebildet ist, um einen oder mehrere der identifizierten Verbindungsverarbeitungsaufträge (LP, EP, DP) auszuwählen, vorzugsweise diejenigen, die die größte Verschlechterung der Verzögerung verursachen, und
durch eine Anpassungseinheit, die ausgebildet ist, um Verbindungsparameter der ausgewählten Verbindungverarbeitungsaufträge (LP, EP, DP) der Kommunikationsverbindung (CL) abhängig von den Latenzanforderungen eines Dienstes (S), der besagte Kommunikationsverbindung (CL) nutzt, zu ändern.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Mobilkommunikationsnetzwerkes.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Mobilkommunikationsnetzwerk mit einem Funkzugangsnetzwerk und einem Kernnetzwerk, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–13.

Die Arbeit, die zu dieser Erfindung führt, hat im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 317 941 eine Finanzierung aus dem Siebten Rahmenprogramm der Europäischen Union (FP 7/2007-2013) erhalten.

Obwohl im Allgemeinen auf jedwede Art von Mobilkommunikationsnetzwerk anwendbar, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf ein teilweise zentralisiertes Funkzugangsnetzwerk eines Mobilkommunikationsnetzwerkes beschrieben.

Obwohl im Allgemeinen auf jedwede Art von Verzögerung anwendbar, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine Paketverzögerung beschrieben, die durch Codierungs- und Decodierungsprozesse verursacht wird.

In 1 ist ein konventionelles, nicht zentralisiertes Funkzugangsnetz in Form eines E-UTRAN nach dem 3. Generation Partnerschaftsprojekt; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) und Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Allgemeine Beschreibung; Stufe 2 (Release 11), 3GPP LTE gezeigt. Der entwickelte Knoten B eNB führt alle RAN-bezogenen Funktionen des Funkzugangsnetzes aus. Daher wird die Funktionalität in der Regel dezentral an einem lokalen Funkzugangspunkt ausgeführt. Dazu gehört vorzugsweise die entsprechende Schicht 1–3-Funktionalität nach dem 3. Generation Partnerschaftsprojekt; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); LTE physikalische Schicht; Allgemeine Beschreibung (Release 10) wie in 2 gezeigt, in der eine Funkressourcensteuerung RRC Messungen auf der physikalischen Schicht steuert und durchführt. Wie in 1 gezeigt, wird die Kernnetz CN-Funktionalität in der Regel auf einer zentralen Einheit oder Einheiten durchgeführt.

Die aktuellen Entwicklungen für Funkzugangsnetze RAN werden zumindest teilweise zentraler als die heutigen konventionellen Funkzugangsnetze sein. Das bedeutet, dass Funkzugangspunkte wie Basisstationen oder entwickelte Knoten Bs eNBs nur einen Teil des Funkzugangsnetzwerkprotokollstapels ausführen, während der Hauptteil zentral ausgeführt wird. Ein entfernter Funkzugangspunkt führt daher beispielsweise einen Teil der Schicht 1–3 der Funkzugangsnetzwerkfunktionalität aus, während die verbleibende Funktionalität bei einer zentralen Einheit durchgeführt wird. Diese zentrale Einheit kann ein virtueller Basisstationen-Pool sein, der auf Cloud-Computing-Plattformen aufgesetzt ausgeführt wird. Beispiele für eine solche Architektur umfassen das Zentrale RAN, das in der Nicht-Patent-Literatur von ”C-RAN The Road Towards Green RAN”, White Paper V2.5, Okt. 2011, CMCC offenbart ist oder das Konzept ”RAN as a Service”, wie in P. Rost, CJ Bernardos, A. De Domenico, M. Di Girolamo, M. Lalam, A. Maeder, D. Sabella und D. Wübben, ”Cloud technologies for flexible 5G radio access networks”, IEEE Communications Magazine, vol. 52, Nr. 5, Mai 2014 entsprechend beschrieben ist.

Mobilfunkzugangsnetzwerke unterliegen in der Regel den Servicequalitäts-QoS-Einschränkungen, die sich insbesondere durch Paketverzögerung, Paketverlustwahrscheinlichkeit und Durchsatzbeschränkungen bemerkbar machen. Z. B. bei 3GPP LTE, d. h. nach der 3GPP Technical Specification 23.203, ”Policy and Charging Control Architecture (Release 8)”, www.3gpp.org, werden diese Einschränkungen durch das Trägerkonzept wiedergespiegelt, das QCI einführt, d. h. eine Quality of Service QoS Klasse von Kennungen. Beispielsweise umfasst der allgemeine Begriff „Paketverzögerung” verschiedene Parameter, die alle zu der Verzögerung beitragen, wie beispielsweise die Luftschnittstellenlatenz, die Funkzugangsnetzverarbeitungslatenz, die Kernnetzlatenz und die Latenzzeit, die durch die tatsächliche Dienstverarbeitung, die von einem Benutzerendgerät UE verwendet wird, verursacht werden. Bei der Betrachtung der Verarbeitungslatenz des Funkzugangsnetzwerks wird diese Latenz verursacht durch Codierungs- und Decodierungsprozesse, die durch eine Vorwärtsfehlerkorrektur verursacht werden. In einem herkömmlichen LTE-Netzwerk werden die Codierungs- und Decodierungsprozesse durch einen sogenannten Turbo-Encoder/Decoder oder im Falle eines IEEE 802.16m, d. h. eines WIMAX-Funkzugangsnetzwerkes, durch einen sogenannten Niedrig-Dichte-Paritäts-Check-LDPC-Code durchgeführt für den ein Nachrichten-Übermittlung-Decoder eingesetzt werden kann.

Diese Verarbeitungslatenz kann im Funkzugangsnetzwerk dominieren, wenn die Codierungs- und/oder Decodierungsverarbeitung auf nicht-spezialisierter Hardware wie Allzweckprozessen oder Einheiten durchgeführt wird, die in Cloud-Computing-Umgebungen eingesetzt werden.

In der US 2004/0093458 wird ein Verfahren zum Steuern der Turbo-Decodierzeit in einem Hochgeschwindigkeits-Paketdaten-Kommunikationssystem beschrieben. Im Detail wird die Decodierzeit eines Turbo-Decodierers in Abhängigkeit von dem Vollendungsstatus einer vorherigen Übertragung und einem hybrid-automatischen Wiederholungsanforderungs-HARQ-Status gesteuert.

Einer der Nachteile ist jedoch, dass Decodierungsbeschränkungen nicht beibehalten werden können und daher der Decodierungserfolg negativ beeinflusst werden kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Decodierzeit auf der Grundlage eines Vollendungsstatus einer vorherigen Übertragung gesteuert wird und daher Flexibilität und Aktualität fehlt.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Mobilkommunikationsnetzwerkes und ein Mobilkommunikationsnetzwerk bereitzustellen, das proaktiv die Verzögerung steuert, die insbesondere durch Verbindungsverarbeitungen verursacht wird.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Mobilkommunikationsnetzwerks und ein Mobilkommunikationsnetzwerk bereitzustellen, das Latenzbeschränkungen aufrechterhält, ohne den Erfolg der Verbindungsverarbeitung zu beeinträchtigen.

Die vorgenannten Ziele werden durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein System nach Anspruch 14 erreicht.

In Anspruch 1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Mobilkommunikationsnetzwerks definiert.

Nach Anspruch 1 ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass

  • a) Verbindungsverarbeitungsaufträge, die auf einer oder mehreren Einheiten im Mobilkommunikationsnetzwerk ausgeführt werden, die eine Erhöhung der Datenübertragungsverzögerung bewirken, identifiziert werden, vorzugsweise eine Paketverzögerung, in einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Funkzugangsnetzwerk und einem Kernnetzwerk des Mobilkommunikationsnetzwerks,
  • b) ein oder mehrere der identifizierten Verbindungsverarbeitungsaufträge ausgewählt werden, vorzugsweise diejenigen, die die größte Verschlechterung der besagten Verzögerung verursachen, und
  • c) Verbindungsparameter der ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträge der Kommunikationsverbindung abhängig von den Latenzanforderungen eines Dienstes, der diese Kommunikationsverbindung verwendet, angepasst werden.

In Anspruch 14 ist ein Mobilkommunikationsnetzwerk mit einem Funkzugangsnetzwerk und einem Kernnetzwerk, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, definiert.

Gemäß Anspruch 14 ist das Mobilkommunikationsnetzwerk durch eine Identifizierungseinheit gekennzeichnet, die ausgebildet ist, Verbindungsverarbeitungsaufträge zu identifizieren, die auf einer oder mehreren Einheiten in dem Mobilkommunikationsnetzwerk ablaufen und die eine Erhöhung der Datenübertragungsverzögerung, vorzugsweise Paketverzögerung, in einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Funkzugangsnetzwerk und dem Kernnetz verursachen,
durch eine Auswahleinheit, die ausgebildet ist, um einen oder mehrere der identifizierten Verbindungsverarbeitungsaufträge auszuwählen, vorzugsweise diejenigen, die die größte Verschlechterung der Verzögerung verursachen, und durch
eine Anpassungseinheit, die ausgebildet ist, um Verbindungsparameter der ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträge der Kommunikationsverbindung abhängig von den Latenzanforderungen eines Dienstes, der besagte Kommunikationsverbindung nutzt, zu ändern.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Verarbeitungslatenz eines Funkzugangsnetzes durch Anpassung von Verbindungsparametern von ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträgen einer Kommunikationsverbindung gesteuert werden kann.

Erfindungsgemäß wurde ferner erkannt, dass eine einfache Implementierung eines Funkzugangsnetzes auf Allzweckeinheiten oder -geräten ermöglicht wird, und gleichzeitig Bedingungen oder Echtzeitgarantien erfüllt.

Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass eine Verzögerung proaktiv gesteuert wird, basierend auf tatsächlichen Diensten, die über die Kommunikationsverbindung bereitgestellt werden.

Der Begriff ”Einheit” ist im weitesten Sinne zu verstehen. Eine Einheit kann beispielsweise eine Mehrzahl von Vorrichtungen sein, die miteinander verbunden sind, um eine bestimmte Funktion oder Funktionen auszuführen. Insbesondere im Hinblick auf Anspruch 1 können Verbindungsverarbeitungsaufträge parallel auf verschiedenen Einheiten laufen oder parallelisiert oder dergleichen sein.

Der Begriff „Verbindungsverarbeitungsauftrag” ist in einem Sinn zu verstehen, dass er sich auf die Verarbeitung von Aufträgen bezieht, die auf Einheiten durchgeführt werden, die für die Einrichtung einer Kommunikationsverbindung verantwortlich sind oder die Verzögerung bei der Datenübertragung über diese Kommunikationsverbindung beeinflussen.

Der Begriff „Modulations- und Kodierungsschema” bezeichnet eine Anpassung eines Modulations-, Codierungs- und anderen Signal- und Protokollparametern an die Bedingungen der Funkkommunikationsverbindung, beispielsweise Pfadverlust, Interferenz aufgrund von Signalen, die von anderen Sendern kommen, eine Empfindlichkeit eines Empfängers, eine verfügbare Sendeleistung usw. und ist insbesondere in dem oben erwähnten Sinn zu verstehen. Beispielsweise bestimmt das Modulations- und Codierungsschema in dem erweiterten Datendienst für eine GSM-Evolution (EDGE), wie viele Bits pro Sekunde in einem Zeitintervall übertragen werden, und es verwendet einen Ratenanpassungsalgorithmus, der das Modulations- und Kodierungsschema gemäß der Qualität des Funkkanals in der Funkkommunikationsverbindung anpasst. Es können verschiedene Modulationsverfahren verwendet werden. In der Regel verwendet ein sogenanntes unteres Modulations- und Kodierungsschema die ”niedrigste” Datenübertragungsrate, während das ”höchste” Modulations- und Kodierungsschema die höchste Datenübertragungsrate pro Zeitintervall aufweist. Wenn sich beispielsweise die Qualität der Kommunikationsverbindung verschlechtert, kann eine Basisstation des Funkzugangsnetzes zu einem niedrigeren Modulations- und Kodierungsschema wechseln.

Weitere Merkmale, Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen sind in den folgenden Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein ausgewählter Verbindungsverarbeitungsauftrag ein Decodier- und/oder Codierungsprozess eines angewendeten Vorwärtsfehlerkorrekturcodes auf der Kommunikationsverbindung. Der Codierungs- und Decodierungsprozess hat einen erheblichen Einfluss auf die Latenz des Funkzugangsnetzes und damit auf die Datenübertragungsverzögerung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Verbindungsparameter, die angepasst werden, in Schritt c) ein Signal-zu-Rausch-Leistungsverhältnis, wobei das Verhältnis durch die Verwendung einer höheren oder einer niedrigeren Übertragungsleistung von Einheiten, zwischen denen die Kommunikationsverbindung aufgebaut ist, angepasst wird. Dies ermöglicht auf einfache Weise die Sendeleistung zu erhöhen, um ein größeres Rauschen zu kompensieren, das zum Beispiel zum Paketverlust auf der Kommunikationsverbindung führt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Verbindungsparameter, die angepasst werden, in Schritt c) Parameter, die ein Modulations- und Codierungsschema darstellen, und wobei die Parameter des Modulations- und Codierungsschemas so angepasst werden, dass das Schema reduziert wird, wenn eine Codierungs- und/oder Decodierungszeit eine Codierungs- und/oder Decodierungslatenzbeschränkung übersteigt und erhöht wird, wenn die Codierungs- und/oder Decodierzeit unter die Codierungs- und/oder Decodierungslatenzbeschränkung fällt. Dies ermöglicht es auf einfache Weise, die Parameter eines Modulations- und Codierungsschemas zur Verringerung der Datenübertragungsverzögerung auf der Kommunikationsverbindung anzupassen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden entsprechend einer Anpassung des Modulations- und Kodierungsschemas zusätzliche Ressourcen, vorzugsweise in Form von physikalischen Ressourcenblöcken, zur Verfügung gestellt oder für die Kommunikationsverbindung, falls verfügbar, freigegeben. Dies ermöglicht auf flexible Weise, zusätzliche Ressourcen zu reservieren oder freizugeben, um beispielsweise einen Ratenverlust aufgrund der Anpassung des Modulations- und Kodierungsschemas auszugleichen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Datenübertragungsverzögerung, durch eine Backhaul-Verbindung zwischen einem Fern-Zugangspunkt in dem Funkzugangsnetzwerk und einer Einheit in dem Kernnetzwerk, bestimmt und in die Latenzanforderungen des Dienstes einbezogen. Dies ermöglicht eine präzisere Anpassung der Verbindungsparameter. Zum Beispiel, wenn eine Verzögerung durch die Backhaul-Verbindung zwischen einem Fern-Zugangspunkt und einem zentralen Prozessor verursacht wird, wird – wenn die Verzögerung im Vergleich zu den erforderlichen Latenzgarantien signifikant ist – diese Verzögerung von der erforderlichen Latenzbeschränkung abgezogen, um eine optimale Anpassung der Verbindungsparameter zu erhalten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zur Darstellung einer Leistung des Decodierungs- und/oder Codierungsprozesses ein einzelner Parameter verwendet. Dann kann die Decodierleistung oder die Codierungsleistung durch einen Parameter oder einen Wert charakterisiert werden, was einen einfachen Vergleich und eine Auswertung des vollständigen Decodierungsprozesses und/oder Codierungsprozesses durch andere Einheiten ermöglicht. Die Leistung des Decodierungs- und/oder Codierungsprozesses kann beispielsweise durch den einzelnen Parameter repräsentiert werden, der die Decodierzeit pro Iteration und Informationsbit darstellt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine maximale Anzahl von Iterationen für den Turbo-Decodierer und/oder den Turbo-Codierer bereitgestellt, die a) abhängt von einer Decodierungszeitbeschränkung, die eine maximal zulässige Decodierzeit für einen Turbo-Decodierer und/oder b) abhängt von einer Codierungszeitbeschränkung, die eine maximal zulässige Codierzeit für einen Turbo-Codierer und Parameter eines Modulations- und Kodierungsschemas angibt. Die Begriffe ”Turbo-Encoder” und ”Turbo-Decoder” sind Fachbegriffe in 3GPP LTE. Beispielsweise wird in Abhängigkeit der Decodierungszeitbeschränkung und einem vorgegebenen Modulations- und Kodierungsschemas im Fall eines Turbo-Decodierers eine maximale Anzahl von Turbo-Decodierer-Iterationen bereitgestellt, um die Decodierzeit aufrechtzuerhalten und vorzugsweise eine rechtzeitige Rückmeldung vorzusehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Rückmeldungsinformation des Decodier- und/oder Codierungsprozesses ausgewertet, indem die Rückmeldungsinformation mit einer Decodierungszeitbeschränkung und/oder Codierungszeitbeschränkung und einer Änderungsanzeige für das Modulations- und Codierungsschema an ein Benutzerendgerät bereitgestellt wird, falls diese Beschränkung nicht erfüllt ist. Dies ermöglicht auf einfache Weise, die Decodier- und/oder Codierungsverzögerung so zu steuern, dass vor dem Codieren/Decodieren beispielsweise eine Nichtquittierungsnachricht NACK gesendet wird, um anzuzeigen, dass ein niedrigeres Modulations- und Codierungsschema gewählt werden muss.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden, wenn Benutzerendgeräte Modulations- und Codierungsschemata auswählen, dann Benutzerendgerätinformationen und dienstabhängige Verbindungsanpassungsinformationen jedem Benutzerendgerät bereitgestellt. Beispielsweise kann eine Basisstation Benutzerendgeräte- und dienstabhängige Verbindungsanpassungstabellen jedem Benutzerendgerät zur Verfügung stellen, was eine genaue Anpassung der Verbindungsparameter durch ein Benutzerendgerät ermöglicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Überwachungsmodul so vorgesehen, dass es selbstlernfähig ist und dass es die ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträge, vorzugsweise in Form eines Decodierprozesses und/oder Codierungsprozesses, regelmäßig, vorzugsweise permanent, überwacht und die Überwachungsinformationen auswertet, vorzugsweise in Form einer tatsächlichen Decodierungszeit und/oder Codierungszeit, und die Verbindungsparameter von Schritt c) automatisch auf der Grundlage der ausgewerteten Überwachungsinformation anpasst. Dies ermöglicht auf eine schnelle und effiziente Weise, die Verbindungsparameter der ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträge anzupassen.

Unter dem Begriff ”selbstlernbar” ist zu verstehen, dass das Überwachungsmodul die bereitgestellten Informationen auswertet und die ausgewerteten Informationen zur weiteren Verfeinerung der Anpassung von Parametern von Verbindungen zusammenfasst. Beispielsweise kann das Überwachungsmodul als neuronales Netzwerk oder dergleichen realisiert sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Einheit, auf der die Verbindungsverarbeitungsaufträge ablaufen, in Form einer Basisstation und/oder eines Benutzerendgeräts im Funkzugangsnetzwerk bereitgestellt. Dies ermöglicht eine einfache Implementierung des Verfahrens in aktuellen Mobilkommunikationsnetzwerken.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Beziehungsinformationen, vorzugsweise in Form einer Verbindungsanpassungstabelle, gepflegt, die Verbindungsparameter von ausgewählten Verbindungsverarbeitungsaufträgen und Dienstanforderungen repräsentieren, wobei vorzugsweise die Dienstanforderungen Latenzanforderungen und Signal-zu-Interferenz-plus-Rausch Verhältnisse von Bedingungen der Kommunikationsverbindung beinhalten. Dies ermöglicht einen einfachen Zugriff auf die Information, die sich auf die gewählte Verbindungsanpassung sowohl für die Dienst-Anforderung in Bezug auf die Latenzzeit als auch das Signal-zu-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis bezieht, d. h. die tatsächliche Modifikation der Verbindungsanpassung, beispielsweise des Signal-zu-Rausch-Leistungsverhältnis-Versatzes oder des Modulations- und Codierungsschemas in Abhängigkeit von den durch einen Benutzer erfahrenen momentanen Kanalbedingungen.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie man die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise entwerfen und weiterentwickeln kann. Zu diesem Zweck wird auf die vom Patentanspruch 1 abhängigen Ansprüche einerseits und auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung andererseits Bezug genommen, die beispielsweise durch die Figur dargestellt sind. Im Zusammenhang mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden mit Hilfe der Figur allgemein bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In den Zeichnungen zeigt

1 ein herkömmliches Mobilkommunikationsnetzwerk;

2 einen Teil eines herkömmlichen Mobilkommunikationsnetzwerks im Detail;

3 einen Teil eines Mobilkommunikationsnetzwerks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 einen Teil eines Mobilkommunikationsnetzwerks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

5 eine Decodierzeit und Datenrate über Signal-zu-Rausch-Verhältnissen für ein Mobilkommunikationsnetzwerk gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt ein herkömmliches Mobilkommunikationsnetzwerk.

In 1 ist der Unterschied zwischen E-UTRAN und EPC nach 3GPP 36.300 dargestellt. Ein entwickelter KnotenB eNB in einem Funkzugangsnetzwerk RAN ist über eine S1-Verbindung mit einem Kernnetz CN des Mobilkommunikationsnetzwerks in Form eines entwickelten Paketkerns EPC in LTE-Terminologie verbunden.

2 zeigt einen Teil eines herkömmlichen Mobilkommunikationsnetzwerks im Detail.

In 2 sind Schichten 1–3 nach 3GPP 36.201 von LTE gezeigt. Logische Kanäle sind in Schicht 2 vorgesehen, während Transportkanäle in Schicht 1 vorgesehen sind. Eine Funkressourcensteuerung RRC führt die Kontrolle und Messungen auf Schicht 3 durch.

3 zeigt einen Teil eines Mobilkommunikationsnetzwerks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 4 zeigt einen Teil eines Mobilkommunikationsnetzwerks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In 3 ist eine Aufwärtsverbindungsverarbeitung in einer zentralen Architektur gezeigt, während in 4 die entsprechende Abwärtsverbindungsverarbeitung der Architektur dargestellt ist.

Fern-Funkzugangspunkte RAP führen nur einen Teil des RAN-Protokollstapels aus, während der Hauptteil zentral in einem virtualisierten Basisstationspool in einer Cloud durchgeführt wird. Die Verbindung zwischen den verschiedenen Funk-Funkzugangspunkten RAP erfolgt über eine Kommunikationsverbindung CL eines Transportnetzwerks. Die Cloud C verarbeitet teilweise Verbindungen durch Bereitstellung einer partiellen physikalischen Schicht, einer mittleren Zugangskontrolle MAC, eines zentralen Decoders und weiterer höherer Schichten, während der Fern-Funkzugangspunkt RAP eine Schicht 1-Funktionalität plus einen verteilten Codierer EP, wie beispielsweise in 4 gezeigt, ausführt. Wenn ein Verbindungsprozess LP in Form eines zentralisierten Decoders in der Cloud C läuft, kann der Decodierungsprozess DP eine Erhöhung der Datenübertragungsverzögerung auf der Kommunikationsverbindung CL zwischen dem Benutzergerät UE und dem Kernnetz CN des Mobilkommunikationsnetzwerks 1 verursachen. Wenn der Decodierer die größte Verschlechterung der Verzögerung verursacht, wird der Decodierungsprozeß identifiziert und die Verbindungsparameter des identifizierten Decodierungsprozesses DP werden in Abhängigkeit von den Latenzanforderungen eines Dienstes S, der auf dem Benutzergerät UE läuft und die Kommunikationsverbindung CL nutzt, angepasst.

5 zeigt eine Decodierzeit und Datenrate über Signal-zu-Rausch-Verhältnissen für ein Mobilkommunikationsnetzwerk gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In 5 auf der linken Seite wird eine Decodierzeit pro Codewort in Millisekunden über dem entsprechenden Signal-zu-Rausch-Verhältnis in dB für ein Cloud-Funkzugangsnetz mit unterschiedlichen Versätzen und für 8 Iterationen gezeigt. Gleiches gilt für die entsprechende Datenrate in Bits pro Sekunde/Hertz über dem entsprechenden Signal-zu-Rausch-Verhältnis in dB auf der rechten Seite von 5.

Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System bereit, die proaktiv die Verarbeitungslatenz eines Funkzugangsnetzes durch Ändern des gewählten Modulations- und Kodierungsschemas, d. h. durch Modifizieren des Verbindungsanpassungsverfahrens, steuert. Insbesondere wird die direkte Abhängigkeit der erforderlichen Decodierzeit und des erfahrenen Signal-zu-Rausch-Leistungsverhältnisses ausgenutzt: Je mehr die Kommunikationsverbindung ihre Kanalkapazität ausnutzt, umso mehr Verarbeitungsressourcen, um erfolgreich zu decodieren, werden benötigt. Wenn die Anzahl der Ressourcen entweder fest ist oder eine Parallelisierung von Algorithmen nicht möglich ist, dann erhöht sich auch die Zeitdauer, um ein Codewort zu verarbeiten. Um die Decodierungslatenz zu steuern, wird entweder das Signal-zu-Rausch-Leistungsverhältnis, beispielsweise durch eine höhere Sendeleistung, verändert oder das tatsächliche Modulations- und Kodierungsschema wird reduziert, wenn die Decodierzeit die Decodierungslatenzbeschränkung überschreiten würde.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Mobilkommunikationsnetzwerk bzw. ein System bereit, das

  • – Verbindungsanpassungs- oder Modulations- und Codierungsschema in Abhängigkeit von den Latenzanforderungen, die durch einen genutzten Dienst verursacht werden, wählt
  • – zusätzliche physikalische Ressourcenblöcke, wenn möglich, bereitstellt, um den Ratenverlust aufgrund der Anpassung des Modulations- und Codierungsschemas zu überwiegen,
  • – eine Tabelle unterhält, die die gewählte Verbindungsanpassung an die Serviceanforderung in Bezug auf Latenz und SINR in Beziehung setzt, d. h. die tatsächliche Modifikation der Verbindungsanpassung (z. B. Signal-zu-Rausch-Leistungsverhältnis SNR-Versatz oder Modulations- und Codierungsschema) hängt von den von dem Benutzer erfahrenen momentanen Kanalbedingungen (z. B. Signal-zu-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis SINR) ab,
  • – die Verzögerung, die durch die Backhaul-Verbindung zwischen dem Fern-Zugangspunkt und dem zentralen Prozessor oder der Einheit berücksichtigt, z. B. wenn die Verzögerung im Vergleich zu den erforderlichen Latenzgarantien signifikant ist, wird diese Verzögerung von der erforderlichen Latenzbeschränkung subtrahiert,
  • – ein selbstlernendes Modul, das die aktuelle Decodierzeit permanent überwacht, um die Verbindungsanpassungstabelle, falls erforderlich, entsprechend anzupassen,
  • – eine Charakterisierung der Codier- und/oder Decodierleistung mit einem einzigen Parameter ermöglicht, der die benötigte Codier- und/oder Decodierzeit pro Iteration und Informationsbit darstellt,
  • – Abhängig von der Decodierungszeitbeschränkung und dem gegebenen Modulations- und Codierungsschema im Falle eines Turbo-Decodierers eine maximale Anzahl von Turbo-Decodierer-Iterationen bereitstellt, um die Decodierzeit aufrechtzuerhalten und eine rechtzeitige Rückmeldung zu erhalten,
  • – wenn Benutzerendgeräte ein Modulations- und Codierungsschema wählen, die Decodierungsrückmeldung ausgenutzt werden kann, um die Decodierungsverzögerung so zu steuern, dass vor der Decodierung bereits ein NACK gesendet wird, um anzuzeigen, dass ein niedrigeres Modulations- und Codierungsschema gewählt werden muss,
  • – wenn Benutzerendgeräte ein Modulations- und Codierungsschema wählen, dann die Basisstation jedem Benutzerendgerät eine Benutzerendgerät- und serviceabhängige Verbindungsanpassungstabelle zur Verfügung stellen kann,
  • – das obige gleichermaßen in Abwärtsrichtung angewendet werden kann, um die Decodierzeit und die Ressourcen am Benutzerendgerät zu steuern.

Insbesondere ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verwendung des Verbindungsanpassungsverfahrens, um die Decodierungslatenz zu steuern, die Durchführung der Decodierungslatenzanpassung auf der Basis von Benutzerendgeräten und tatsächlichen Diensten, die geliefert werden, durchzuführen und vorzugsweise einen einzelnen Parameter zu verwenden, um die Decodierleistung zu charakterisieren.

Die vorliegende Erfindung kann auf jedes Mobilkommunikationsnetzwerk oder -system angewendet werden, das Funkzugangsnetzwerkinformationen verarbeitet, aber es wird vorzugsweise auf solche Netzwerke oder Systeme angewendet, die Allzweckhardware einsetzen, wie dies bei Cloud-Computing-Plattformen der Fall ist.

Viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der Erfindung, die hierin dargelegt sind, werden dem Fachmann in den Sinn kommen, auf dir sich die Erfindung bezieht mit dem Vorteil der in der vorstehenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen dargestellten Lehren. Daher versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen in den Umfang der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sein sollen. Obwohl hier spezifische Begriffe verwendet werden, werden sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht zum Zweck der Beschränkung.