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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Telekommunikationsnetzwerk für mobile
Anwender. Das Telekommunikationsnetzwerk für mobile Anwender weist ein
Anwender-Subsystem und ein Transport-Subsystem auf, welche durch
ein Zugangs-Subsystem verbunden sind, welches ihnen gegenüber jeweils
eine Anwenderzugangs-Kommunikationsschnittstelle und eine Transportzugangs-Kommunikationsschnittstelle
(Iu) vorsieht, welche geeignet sind, den Austausch eines Informationsflusses
(TS) zwischen den Subsystemen zu erlauben, wobei das Zugangs-Subsystem
(AST) einen Versorgungsbereich des Mobilfunktelekommunikationsnetzwerkes abdeckt.
Basierend auf verschiedenen Analysen wird erwartet, dass in kurzer
Zeit ein großer
Anstieg der Informationsquantität
vorhanden sein wird, welche zwischen einem mit einem Mobilfunkendgerät ausgestatteten
Anwender und den Netzwerken der Anbieter bzw. Provider für derartige
Dienste ausgetauscht werden. Angesichts derartiger zukünftiger
Anforderungen haben sich verschiedene nationale und internationale
Organisationen, wie beispielsweise ITU, ETSI, FCC, etc., welche
sich mit Vorschriften betreffend der Vergabe und Verwendung von
Funkfrequenzen und mit Standards der Datenverarbeitung und Signalmodulationstechniken
beschäftigen,
haben sich auf eine Definition von Standarten (oder eine Gruppe von
Standarten, wie beispielweise GSM, GPRS und die IMT 2000 oder 3G)
geeinigt, welche eine signifikante Erhöhung der Austauschgeschwindigkeit
zwischen mobilen Netzwerken und einem mobilen Anwenderendgerät und umgekehrt
erlauben. Die IMT 2000 Standardgruppen weisen beispielsweise die neuen
Standards CDMA 2000 und das Universal Mobile Telecommunications
System (UMTS) oder 3G (dritte Generation) auf, welche Videokonferenzen
ermöglichen
und eine Kompatibilität
der Internetnetzwerkprotokolle (wie beispielsweise Ipv6) mit anderen Netzwerken
derselben Familie (wie beispielsweise DECT) und mit vorhergehenden
Generationen (2G) von Drahtlostelekommunikationsnetzwerken (wie beispielsweise
GSM und PCS) sowie ihrer Versionen mit verbesserten Datentransport
(wie beispielsweise GPRS, EDGE, etc, welche üblicherweise als 2,5 G bezeichnet
werden) ermöglicht.
Zur gleichen Zeit werden neue Software und Signalverarbeitungsverfahren
und Standarte kontinuierlich entwickelt, um die für eine digitale
Ausstrahlung (broadcasting) von Videoclips, TV-Programmen, Audioprogrammen
benötigte
Bandbreite zu minimieren und um eine Übertragung von Video, Musik,
Sprache und Bildern über digitale
Netzwerke, wie beispielsweise das Internet, Intranet oder dergleichen
sowie drahtlose Mobilfunknetzwerke und drahtlose Lokalnetzwerke
zu ermöglichen.
Zusätzlich
werden alle Technologien, welche dazu benötigt werden, drahtlose mobile
Endgeräte effizient
und zu niedrigen Kosten zu produzieren, konstant und schnell entwickelt.
Diese Technologien tragen zu der Produktion von tragbaren Funkendgeräten bei,
welche dazu in der Lage sind, in die grundlegende Telefonfunktion
verschiedene zusätzliche komplexe
Funktionen einzubringen (eine grafische Visualisierung mit zufriedenstellender
Auflösung,
typische Funktionen von PCs, die Möglichkeit, verschiedene Standards
und Protokolle des Internetgebiets zu interpretieren und auszuarbeiten,
eine Speicherung einer großen
Quantität
von Daten und ein Management von seriellen Schnittstellen, eine
Ausarbeitung und Wiedergabe von Audio- und visuellen Files, bzw.
Dateien gemäß verschiedenen
Standarten, ein Management von seriellen Schnittstellen durch ein
Modem, Infrarot und Funkschnittstellen zum Austauschen von Daten über kurze
Distanzen mit anderen digitalen Vorrichtungen oder Netzwerkgateways,
ein Empfang und eine Verarbeitung von GPS-Signalen, eine Ausführung von
komplexen interaktiven Spielen, eine rasche Entschlüsselung
von Files bzw. Dateien und Spracherkennung und Synthese, etc.).
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Es
scheint somit korrekt anzunehmen, dass die Verbreiterung der neuen
Endgeräte,
welche dazu in der Lage sind, eine effiziente Internetverbindung vorzusehen,
Videos und Grafik zu zeigen und Sprache, Musik und Fernsehfiledaten
wiederzugeben, welche ebenfalls aus dem Internet heruntergeladen werden
können,
in eine drastische Erhöhung
der Quantität
der in den terrestrischen Funknetzwerken für Mobiltelefone übertragenen
Daten resultiert.
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Zusätzlich zu
der Implementierung der verbesserten Standards werden die Anbieter
der Drahtlosnetzwerke somit dazu angehalten, ihre Investitionen
in eine Aufrüstung
ihrer Netzwerkkapazitäten
zu erhöhen,
um dem erhöhten
Bedarf an Datenverkehr abzuhelfen.
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WO
97/26724, welche den nächstliegenden Stand
der Technik darstellt, zeigt ein mobiles und drahtloses Kommunikationssystem
mit einem Funkserver (broadcast), einer mobilen Basisstation zum Empfangen
von Informationen von dem Funkserver und einem lokalen Netzwerk.
Die mobile Basisstation und der Funksender sind in der Abwärtstrecke (downlink) über einen
Satelliten und in einer Aufwärtsstrecke
(uplink) mit dem Telefon verbunden.
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Ein
gutes Beispiel stellt die dritte Generation (3G) von Mobilfunknetzwerken
basierend auf dem UMTS-Standard dar, welcher für Multimediakommunikation entworfen
wurde. Mit diesem System kann eine persönliche Kommunikation mit Qualitätsbildern und/oder
Videos und ein Zugriff auf die Informationen oder Dienste auf öffentlichen
oder privaten Netzwerken kann verbessert werden. Eine persönliche Kommunikation
kann ferner durch Verwendung der höchsten zur Verfügung stehenden
Datenrate und der höchsten
Kommunikationsflexibilität
für jedes System
verbessert werden.
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Derartige
Systemen weisen unter anderem die folgenden Eigenschaften auf:
- – eine
variable Bitrate, um eine größere Bandbreite
zu liefern, welche mit dem angefragten Dienst bzw. Service kompatibel
ist (von ungefähr
16 KBPS für
Sprachkommunikation bis ungefähr
384 Kbps und bis zu 2 Mbps für „High Multimedia" Dienste);
- – Multiplexdienste
mit verschiedenen Qualitätsanforderungen
in einer einzelnen Verbindung,
- – Qualitätsanforderungen
von 10% Rahmenfehler bis zu 10–6 Bitfehlerrate;
- – Kompatibilität mit Systemen
der zweiten und 2.5 Generation (beispielsweise GSM-Handover Systeme
(GSM-Gesprächsumschaltsysteme)
für eine verbesserte
Abdeckung und Verkehrausgleich);
- – Unterstützung eines
assymmetrischen Verkehrs für
Uplinks (von dem Anwender zu dem Anbieter) und Downlinks (von dem
Anbieter zu dem Anwender);
- – eine
hohe Effizienz in der Spektrumsausnutzung;
- – Kompatibilität mit FDD
(Frequency Division Duplex) und TDD (Time Division Duplex) Verbindungsbetriebsarten.
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Die
wichtigsten Eigenschaften des auf dem UMTS-Standard basierten Netzwerks
sind eine hohe Anwenderbitrate, eine Kompatibilität mit Internetstandards,
die Möglichkeit,
Multimediadateien auszuführen,
und eine „immer
an"-Verbindungsbetriebsart
für das
Endgerät.
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Es
erscheint logisch, vorherzusagen, dass die anfängliche Verwendung des UMTS-Netzwerkes zunächst Sprache
und Internetinhalt darstellen wird, während sich der Umfang des Multimediadatenverkehrs
später
erhöhen
wird. Da die angeforderten Informationen primär auf dem Internet zur Verfügung stehen
werden, ist es wichtig, ein effizientes Management des TCP/UDP/IP
Verkehrs in dem UMTS-Netzwerk
zu implementieren. Um Erfolg zu haben, muss das UMTS somit dazu
in der Lage sein, viele verschiedene Anwendungen mit unterschiedlicher
Performance bzw. Leistungsfähigkeit
und Qualitätsserviceanforderungen
zu unterstützen.
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Auf
der Ebene der Netzwerkarchitektur weist das UMTS-Netzwerk eine Kombination
von logischen Netzwerkelementen jeweils mit einer spezifischen Funktionalität auf. In
dem Kontext des Standards werden sowohl die logischen Elemente als auch
die offenen Schnittstellen unter ihnen definiert, so dass es ebenfalls
möglich
ist, die physikalischen Elemente des Netzwerkes automatisch zu identifizieren.
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Das
Vorhandensein von offenen Schnittstellen, insbesondere in dem Zugangsnetzwerk
UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) in dem 3G-Standard,
erlaubt eine Verbindung mit dem UMTS-Netzwerk sowie mit Betriebsarten,
welche nicht explizit in den derzeitigen Standards vorgesehen sind.
Eine detaillierte Beschreibung der Dienste und der standardisierten
Performance bzw. Leistungsfähigkeit
oder eine Definition der Mobiltelefonnetzwerke 2.5G und 3G ist in
der Produktdokumentation der Gruppen 3GPP und 3GPP2 (Third Generation
Partnership Project and Third Generation Partnership Project 2)
vorhanden, für
welche eine Synthese wie beispielsweise „WCDMA for UMTS" von Holma und Toskala,
John Wiley & Sons,
2000 vorhanden ist, während
die beigefügte 1,
wie unten beschrieben, einige Elemente aus dem UMTS-Netzwerk beschreibt,
welche dazu benötigt
werden, die Erfindung zu beschreiben.
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1 zeigt
ein Diagramm der Architektur der höchsten Ebene eines populären Telekommunikationsnetzwerkes
für UNET
mobile Anwender gemäß dem UMTS-Standard, welches
drei miteinander verbundene Subsysteme aufweist:
- – Anwenderendgerät-Subsystem
(STU), welches im Standard als Anwenderequipment bzw. Anwenderausrüstung bezeichnet
wird. Dieses Anwenderendgerät-Subsystem
STU stellt ein Anwenderendgerät-System
dar, d.h. ein tragbares Endgerät,
wie beispielsweise ein Mobiltelefon. Das Anwenderendgerät-Subsystem
(STU) ist mit dem Telekommunikationsnetzwerk für mobile Anwender UNET und
insbesondere mit einem Zugangs-Subsystem STA über eine Anwenderzugangsschnittstelle
Uu verbunden, durch welche Daten und Sprach-TS-Signale empfangen
und übermittelt
werden. Diese Anwenderzugangsschnittstelle Uu stellt, wie vorstehend
angeführt, einen
offenen Typ dar, um einen Betrieb zusammen mit einer großen Anzahl
von verschiedenen Endgerätemarken
zu erlauben. Das Anwenderendgerät-Subsystem weist ein
Anwender-ID-Modul USIM analog zu der sogenannten SIM Karte in dem
GSM-Standard und eine mobile Ausrüstung ME auf, welche das Mobiltelefon-Handset
darstellt, welches unter Verwendung einer speziell entwickelten
Ausrüstungsschnittstelle
Cu kommuniziert.
- – Zugangs-Subsystem
STA: Das Zugangs-Subsystem STA stellt den Netzwerkzugang für das UMTS-Standard,
das vorstehend angeführte UTRAN-System
dar und ist mit einem Transportnetzwerk STT über eine Transportzugangsschnittstelle
Iu verbunden.
- – Transport-Subsystem
STT: Das Transport-Subsystem, welches als Kernnetzwerk in dem UMTS-Standard
identifiziert ist, stellt das Transportnetzwerk des UMTS-Systems
dar. Dieses Transport-Subsystem muss, zusätzlich zu einer Verbindung
mittels einer Transport/Zugangsschnittstelle Iu mit dem Zugangs-Subsystem
STA dazu in der Lage sein, sich mit allen anderen vorhandenen Netzwerken
(externe Netzwerke, PSTN, ISDN, B-ISDN, Internet, etc.) zu verbinden,
welche in 1 als EXTNET bezeichnet sind.
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In
dem Transport-Subsystem STT sind Mittel zum Informationsmanagement,
zum Routen bzw. Lenken und Schalten vorhanden, welche typisch für ein drahtloses
Telefonnetzwerk sind, wie beispielsweise ein Mobile Service Switching
Center MSC, ein Home Location Register HLR, eine Datenbank Visitor Location
Center VLR, ein Verbindungsknoten oder Gateway Mobile Switching
Center GMSC und ein Knoten für
Serving GPRS Support Knoten SGSN oder GGSN (Gateway GPRS Serving/Support
Node).
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In 1 ist
eine Basisstation SNB in dem Zugriff-Subsystem STA gezeigt, welche
der als Knoten B in dem UMTS-Standard definierten Basisstationen
entspricht, wie beispielsweise Funkstationen, welche in diesem Bereich
senden bzw. ausstrahlen, welcher die Zellen oder Systemdomain der
Mobilfunktelefone identifiziert. Ihre primäre Funktion stellt den Austausch
von Daten und Sprachsignalen TS über
Funkschnittstelle Uu mit dem Anwenderendgerät-Subsystem STU dar. Diese
Basisstationen SNB führen
das Management der grundlegenden Funkressourcen, wie beispielsweise
Leistung, durch.
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Das
Zugriffs-Subsystem STA weist unter anderen einen Netzwerkfunkkontroller
CRR (als Funknetzwerkkontroller in dem UMTS-Standard bezeichnet)
auf. Dieser Funknetzwerkkontroller CRR weist die komplette Steuerung
aller Funkressourcen in seiner Domaine einschließlich aller mit dem CRR über dedizierte
Kontroller-Stationenschnittstellen
Iub verbundenen Basisstationen SNB auf.
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Der
Funknetzwerkkontroller CRR verwaltet einen oder mehrere Basisstationen
SNB, verwaltet die Einstellungen der Funkkanäle (Einrichtung und Freigeben
der Verbindungen), die Frequenzsprünge (frequency hopping), interne
Handover und andere Funktionen sowie eine Kommunikation mit dem Transport-Subsystem
STU, insbesondere mit dem Schaltcenter (Switching Center) MSC. Eine
große Anzahl
von Basisstationen SNB sind in großen urbanen Bereichen vorhanden,
welche durch lediglich einige wenige Funknetzwerkkontroller CRR
gesteuert werden.
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Aufgrund
der absehbaren Weiterentwicklung, welche durch einen Multimediainformationsaustausch
beansprucht wird, muss das Netzwerk UNET gemäß 1 einen
erhöhten
Verkehr handhaben, welcher von den externen Netzwerken EXTNET bidirektional über die
Transportzugangsschnittstelle Iu und die Zugangs/Anwenderschnittstelle
Uu übertragen
werden muss. Wie bereits vorstehend angeführt sind die Manager der UMTS-Netzwerke
und der drahtlosen Netzwerke in der Regel dazu gezwungen, ein weitergehendes
Investment vorzunehmen, um die Kapazität der Netzwerke an den steigenden
Bedarf anzupassen, um einen Dienst vorzusehen, der qualitativ von
Kunden akzeptiert werden kann. Der Bedarf nach neuen Diensten wird
zusätzliche
Resourcen erfordern, welche für
die Planung, die Implementierung und das Management derartiger neuer Dienste
benötigt
werden, was in eine weitere Steigerung der Implementierungskosten
und Zeit resultiert.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf, die oben angeführten Nachteile
und Beeinträchtigungen zu
lösen und
ein hinsichtlich der bekannten Lösungen
verbessertes und effizienteres Telekommunikationsnetzwerk für mobile
Anwender vorzusehen.
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Es
ist die grundlegende Aufgabe der Erfindung ein Telekommunikationsnetzwerk
für mobile Anwender
vorzusehen, welche es dem Anwender ermöglicht, Daten mit einer hohen
Transportkapazität zu
empfangen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Telekommunikationsnetzwerk
für mobile
Anwender vorzusehen, welches eine einfache und wirtschaftliche Implementierung
von neuen Typen von Diensten erlaubt.
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Es
ist schließlich
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Telekommunikationsnetzwerk
für mobile
Anwender vorzusehen, welches mit derzeitigen und neuen Mobilfunkstandards
(wie beispielsweise IMT 2000) und insbesondere mit dem UMTS-Standard
kompatibel ist.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Telekommunikationsnetzwerk für
mobile Anwender und/oder Basisstation und/oder Funknetzwerkkontroller
und/oder Verfahren bzw. Vorrichtung zum Senden von Informationen
vorzusehen, welche die Merkmale der beigefügten Ansprüche beinhalten, welche Teil
der Beschreibung darstellen.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnung
näher erläutert, welche
ein nicht begrenzendes Beispiel darstellen sollen.
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1 zeigt
ein grundlegendes Diagramm eines Telekommunikationsnetzwerkes gemäß dem Stand
der Technik;
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2 zeigt
ein grundlegendes Diagramm eines Netzwerkelementes eines Telekommunikationsnetzwerkes
für mobile
Anwender gemäß der Erfindung;
und
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3 zeigt
ein grundlegendes Diagramm eines Netzwerkelementes eines Telekommunikationsnetzwerkes
für mobile
Anwender als Variante zu dem in 2 gezeigten
Netzwerk.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Großteil des
neuen Multimediaverkehrs asymmetrisch sein wird (d.h. ein Großteil des
Datenflusses wird von dem Netzwerk zu dem Anwender gehen) und dass
ein Großteil
von derartigen Anfragen für
Daten kompatibel mit Funk (Broadcasten) und Multicasting-Übertragungen erscheinen, wobei letzteres
interaktiv durch den Kunden und den Netzwerkmanager als Funktion
von Ereignissen, Interessen, Bedarf und typischen Zyklen der Aktivitäten des Kunden
personalisiert werden. Somit wird eine Netzwerkarchitektur vorgesehen,
welche eine signifikante Erhöhung
in der Kapazität
in der wirtschaftlichsten und schnellsten Art und Weise implementiert,
um die neuen Standards zu respektieren.
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Es
erscheint somit wünschenswert,
geplante drahtlose terristische Netzwerke mit Elementen von anderen
Netzwerken zu integrieren, welche größtenteils bereits vorhanden
sind, welche durch eine verbesserte Zuverlässigkeit, eine hohe Transportkapazität, durch
moderate Zugangskosten und durch die Anforderung an extrem kostengünstige Schnittstellengeräte gekennzeichnet
sind. Insbesondere geostationäre
Satelliten zum Ausstrahlen von digitalen (oder auch analogen) TV,
Audiokanälen
und Internetinhaltkanäle
oder Datenströme
und Programme, welche speziell für
die mobilen Anwender vorgesehen sind, erscheinen als am Besten für eine Integration
mit 2.5G oder 3G Drahtlosnetzwerken und zur wirtschaftlichen Übertragung
des größten Teiles
des neuen in der Zukunft vorausgesehenen Multimediaverkehrs geeignet
zu sein.
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Es
kann ebenso operativ gesehen wirtschaftlich sein, informative Dienste
auf einer globalen, nationalen oder lokalen Ebene funktionell mit
einer Verbindung zu Satelliten, terrestrischen TV und zu Audioradioübertragungen
in einer analogen Modulation und in naher Zukunft in einem digitalen
Format (beispielsweise DVB-T,
DAB-T, iDAB, DRM oder ähnliche Standards
und deren Derivate) zu integrieren.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Idee beinhaltet somit die Integration
der Funkübertragung von übertragenden
geostationären
Satelliten mit einem möglichen
Zusatz einer Ausstrahlung von terrestrischen Stationen mit dem Zugangsnetzwerk
für das
UMTS-System (UTRAN), nämlich
in Randgebieten wie auch in Gebieten in der Nähe des Anwenders von Telekommunikationsnetzwerken
für mobile
Anwender.
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Die
Integration erlaubt die Verwendung von geostationären Satelliten,
welche typischerweise eine orientierte Antenne benötigen (welche
nicht zum Vorsehen von Mobilfunkdiensten geeignet ist), um mobile
Dienste bereitzustellen. Dies ist durch Verwendung von parabolischen
Antennen, wie beispielsweise gerichtete oder orientierte möglich, welche
auf jeder Basisstation SNB oder bei jedem Netzwerkfunkkontroller
CRR installiert werden, wodurch der von dem Satelliten übertragene
Inhalt durch eine Decodierung/Codierungseinheit verbunden wird und
es für
die Funkressourcen des UMTS-Netzwerkes, welches durch die Basisstation
SNB betrieben wird, zugänglich
ist. Dies erlaubt den Anwendern des Telekommunikationsnetzwerkes
UNET die Dienste auszuschöpfen,
welche ansonsten eine feste Verbindung benötigen, ohne dass es zu einer
signifikanten Erhöhung
des Verkehrs auf dem Transport-Subsystem STT kommt.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm von Basisstationen gemäß der Erfindung. Die Basisstationen SNB
sind mit einer Satellitenverbindungsvorrichtung GSB verbunden, welche
eine Stationskontrollerschnittstelle Iub gemäß 1 zu den
Basisstationen SNB implementiert und welche zusätzlich mit Mitteln für einen
Satellitenempfang RTS ausgestattet sind, um mit einem oder mehreren
geostationären
Satelliten verbunden zu sein. Zu diesem Zwecke ist in 2 ein
geostationärer
Satellit GS vorgesehen, welcher in einer Funkbetriebsart Satellitenkanäle BS überträgt, welche
durch das Mittel zum Satellitenempfang RTS empfangen werden und
welche durch die Schnittstelle Iub an die Basisstation SNB übertragen
werden, welche den Inhalt des Satellitenkanals BS in das Versorgungsgebiet
dieser Zelle überträgt.
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Das
Mittel zum Satellitenempfang RTS ist komplett analog zum Empfang
von Heimfernsehprogrammen ausgestaltet und kann beispielsweise einen
Low Noise Block Verstärker/Empfangsumsetzer LNB,
einen Decoder mit einem Satellitensignalformat und einen Rekorder
in einem oder mehreren Standarten aufweisen, welche mit UMTS-Spezifikationen für die Typen
der erwarteten Dienste kompatibel sind. Eine konzeptionelle äquivalente
Lösung
mit einer anderen Antenne und einer Empfänger/Digitalisier-Codierungseinheit
erlaubt ein Routen der analogen terrestrischen Ausstrahlstationen
(Audio, TV- oder dedizierte Vollband- oder Subband-Programme) an
den SNB und schließlich
an das Anwenderendgerät
oder mit einer anderen Antennen-Empfänger-Decodier-Recodiereinheit
für terrestrische
digitale Stationen (Audio, TV oder dedizierte Programme oder Subprogramme).
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Einige
dieser möglichen
Dienste und Datenströme
können
für Betreiber
vom öffentlichen
Notfallschutz, von Sicherheitsdiensten und allgemeinen bzw. öffentlichen
Nutzdiensten reserviert werden.
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3 zeigt
eine Vorrichtung für
Netzwerksatellitenverbindung NGS, welche mit einer Transportzugangsschnittstelle
Iu zum Funknetzwerkkontroller CRR und mit Mitteln zum Satellitenempfang
NRTS ausgestattet ist. Die Vorrichtung für Netzwerksatellitenverbindung
NGS ist somit mit dem Funknetzwerkkontroller CRR verbunden. Die
Vorrichtung für
Netzwerksatellitenverbindung NGS ist auf einer hierarchischen Netzwerkebene,
wie das des Transportsystems STT angeordnet und kann die gesamte
benötigte
Kommunikation mit der Datenbank HLR ausführen. Die Datenbank HLR weist
wie bekannt alle Informationen hinsichtlich jedes einzelnen Anwenders auf,
welche dazu benötigt
werden, den Kunden und seine Mobilität zu managen, d.h. es weist
eine Datenbank auf, in der ein Netzwerkmanagementsystem permanent
verschiedene Daten hinsichtlich des Anwenders speichert, welcher
dies abonniert hat. Für einfache
Dienste muss es nicht unbe dingt notwendig sein, mit den Netzwerkressourcen
zu kommunizieren, welche die Anwendermobilität steuern und managen. Mit
anderen Worten, die Vorrichtung zur Netzwerksatellitenverbindung
NGS kann betrieben werden, ohne zu wissen, wo sich die verschiedenen
Anwender befinden. In einem Falle eines personalisierten Dienstes
kann die Information hinsichtlich des Aufenthaltsortes eines bestimmten
Anwenders stattdessen für
die Konstruktion des Dienstes verwendet werden. In einem derartigen
Fall ist es wichtig, mit der Datenbank HLR zu kommunizieren. Aus
dem selben Grund hinsichtlich der hierarchischen Ebene ist die Vorrichtung
zum Netzwerksatellitenverbinden NGS in der Lage, alle Kommunikationen
auszuführen,
welche mit einem intelligenten Netzwerkknoten IN notwendig sind.
Derartige Knoten weisen alle Informationen hinsichtlich jedes einzelnen
Anwenders auf, welche benötigt
werden, um komplexe Kommunikationsdienste zu managen. Sowohl die
Datenbank HLR als auch die intelligenten Netzwerkknoten IN stellen
Netzwerkelemente mit offenen Schnittstellen mit standarisierten
Kommunikationsprotokollen dar.
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Das
Telekommunikationsnetzwerk für
mobile Anwender UNET mit Basisstationen SNB und/oder Funknetzwerkkontrollern
CRR, welche oben beschrieben wurden, erlaubt die folgenden Anwendungen:
- – Internetnavigation
(web type) mit hoher Qualität,
- – extrem
effizientes personalisiertes Datenstreaming (wie beispielsweise
E-Mail, Multimedia,
Mail, dedizierte spezielle Daten etc.).
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Ein
oder mehrere Übertragungskanäle (Standard-TV
oder Audiokanäle
oder ein dedizierter Inhalt für
mobile Anwender, Daten und Videoclips) wird für alle autorisierten mobilen
Kunden vorgesehen.
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Ein
einzelnes Servicecenter ist ausreichend für das gesamte Netzwerk, und
es wird nicht mehr als eine minimale Anzahl von Kommunikationsdaten zwischen
Endgeräten
und Servicecenter benötigt, um
diese zusätzlichen
Dienste zu managen.
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Für Qualitätsinternetdienste
ist es möglich, Dienste
basierend auf aktualisierbaren Datenbänken (wie beispielsweise e-commerce,
Reservierung, etc.) zu ver wenden. Die Qualität dieser Dienste hängt primär von der
Anzahl der für
das Netzwerk verfügbaren Zugangspunkte
ab, weiche mit SGSN lokalisiert werden können. Eine große Anzahl
von Zugangspunkten kann auf einfache Art und Weise via Satellit
aktualisiert werden.
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Für einen
Zugriff auf Satelliten-Internet-Service-Provider ISP unter Verwendung
einer hohen Downlink-Kapazität,
welche durch den Satelliten zur Verfügung gestellt wird, ist es
möglich,
ihre Dienstleistung auf UMTS-mobile Kunden (ohne eine Veränderung
bzw. Modifikation an dem Anwenderendgerät vorzunehmen) zu erstrecken
und somit auf all diejenigen, welche ein für diesen Dienst autorisiertes UMTS-Endgerät aufweisen.
Hinsichtlich eines personifizierten Streaming ist es möglich, die
Datenströme (beispielsweise
einige Mb) mit personalifizierten Inhalt, wie beispielsweise Zeitungen,
Börseninformationen,
Sportnachrichten oder andere Bestellsdienste mit dem Anwender-UMTS-Endgerät direkt
von der Basisstation zu empfangen. Aus diesem Grund kann die Vorrichtung
zur Netzwerksatellitverbindung GSB oder NGS mit einer Speicherkapazität derart
ausgestaltet sein, dass sie in der Lage ist, den BS Datenfluss von
dem Satelliten GS zu speichern. Der Satellit GS kann informativen
Inhalt in regelmäßigen Intervallen,
wie beispielsweise einen Nachrichtendienst, senden, der sich langsam
und in kleinen Teilen über die
Zeit verändert.
Somit ist es möglich,
auf Anfrage von der Tastatur des Anwenderendgeräts lediglich spezifische Variationen
bzw. durch den Anwender angefragte Aktualisierungen von dem Satelliten
zu übertragen.
Der Nachrichtenservice kann beispielsweise nationale Nachrichten
beinhalten, welche in dem Speicher der Vorrichtung zum Netzwerksatellitenverbinden
GSB oder NGS gespeichert sind, während
der Satellit BS nach der Anfrage des Anwenders nach dem Nachrichtendienst
einen lokalen Bulletin sendet oder im Hinblick auf spezifische Themen
expandiert. Somit kann die Auslastung des Informationsinhaltes durch
den Träger
auf dem Signal BS reduziert werden, welches durch den Satelliten
GS übermittelt
wird.
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Wenn
beispielsweise ein Kanal für
die Basisstation für
derartige Dienste reserviert wird, welche durch den zusätzlichen
Datenstrom BS durchgeführt werden,
kann jede Zelle bis zu 10 Kunden pro Minute erreichen und ein einziges
Servicecenter ist alles, was für
das gesamte Netzwerk benötigt
wird. Dies kann durch eine relativ geringe Anzahl von Daten zwischen
den Endgeräten
und dem Servicecenter erhalten werden.
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Die
obige Beschreibung sollte eine klare Idee über die Eigenschaften und die
Vorteile der Erfindung vorsehen.
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Das
Telekommunikationsnetzwerk für
mobile Anwender gemäß der Erfindung
erlaubt eine erhöhte Datentransportkapazität, da es
eine integrierte Architektur vorsieht, welche in der Lage ist, große Multimediadatenflüsse via
Satellit direkt zu den Basisstationen zu übertragen, mit denen die Anwender
mit ihren Endgeräten
verbunden sind, so dass eine Verkehrssättigung in dem terrestrischen
Transportnetzwerk vermieden wird.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass mit einer einzelnen Satellitenradioemission
alle Basisstationen eines Providers (zehntausende) einzeln anfangen
betrieben zu werden wie sie installiert sind. Dadurch, dass die
Basisstationen und/oder die Antennenfunkkontroller und verwandte
Geräte
für den
Satellitenempfang entsprechend ausgerüstet werden, tritt eine Situation
auf, bei der jedes mobile Endgerät Multimediaprogramme
direkt von dem geostationären
Satelliten empfangen kann. Die Verwendung eines Systems von geostationären Satelliten,
welche die Information ausstrahlen (broadcast), ist insbesondere
vorteilhaft, da die Empfangssysteme, mit denen die Basisstation
oder die Kontroller CRR auszustatten sind (Schnittstellengerät, Antennen,
LNB, Decoder, Re-Coder mit Standards, welche mit der UMTS-Umgebung
kompatibel sind), billig und wirtschaftlich sind.
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Ferner
ist ein Leasing von entsprechenden Kanälen oder Satellitentranspondern
oder Teilen der Transponder insbesondere kosteneffizient hinsichtlich
der Entwicklung von Diensten insbesondere für Mobiltelefone. Das Telekommunikationsnetzwerk
für mobile
Anwender gemäß der Erfindung
weist ferner eine vorteilhafte Verwendung von Basisstationen und Kontrollern
auf, welche bereits Teil eines Bereiches sind, welcher durch das
Mobilfunknetzwerk, d.h. ihr Zugangssystem, abgedeckt ist. Es sei
darauf hingewiesen, dass das vorstehend angeführte mobile Telekommunikationsnetzwerk
gemäß der Erfindung
sich von dem Netzwerktyp unterscheidet, welcher ein terrestrisches
Netzwerk für
mobile An wender mit einem mobilen Satellitennetzwerk integriert.
Diese Netzwerke tendieren dazu, den Sendebereich von Dienstbereichen
zu vergrößern, welche
nicht bedeckt sind (typischerweise aufgrund einer niedrigen Dichte
von Kunden) aber sie erlauben keine Erhöhung der Bitrate, welche vorteilhafterweise
gemäß der Erfindung und
ohne signifikante Erhöhung
des Verkehrs in dem Transportnetzwerk erhalten wird.
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Das
Telekommunikationsnetzwerk für
mobile Anwender gemäß der Erfindung
erlaubt eine Verwendung von Diensten, welche für eine maximale Flexibilität und Bequemlichkeit
der Implementierung in kürzester
Zeit geplant werden. Hiermit werden Vorteile in dem Qualitäts/Kostenverhältnis der
Dienste erhalten, welche Broadcast- oder Multicast-Betriebsarten-Satelliten
verwenden. Eine weiteren Vorteil stellt eine Möglichkeit von direktem Broadcasting
oder Multicasting dar.
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Zusätzlich ist
das Telekommunikationsnetzwerk für
mobile Anwender gemäß der vorliegenden Erfindung
kompatibel mit UMTS und CDMA 2000 oder ähnlichen Standards der 3G Familie.
Es ist ebenfalls kompatibel mit zukünftigen Systemen basierend
auf einer analogen Architektur, welche offene Schnittstellen oder
aktualisierte ältere
Systeme, wie beispielsweise GPRS, verwenden.
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Das
Telekommunikationsnetzwerk für
mobile Anwender gemäß der Erfindung
erlaubt ferner dem Anbieter auf vorteilhafte Weise, die Bandbreite
strategisch zu optimieren, so dass in manchen Fällen, in denen der Anwender
sich kein Video anschauen kann, beispielsweise während des Autofahrens oder bei
der Arbeit, trotzdem Audioprogrammen zuhören kann. Statistisch gesehen
tendieren die Aktivitäten der
Anwender dazu, zyklisch zu sein, beispielsweise Frühstück, Fahren
zur Arbeit, Arbeit, Mittagessen, Arbeit, nach Hause fahren, persönliche Aktivitäten und
dergleichen).
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Die
kontinuierliche Miniaturisierung der Massenspeicher und die schnelle
Entwicklung der Leistung von kleinen Mikroprozessoren führen dazu, dass
davon ausgegangen wird, dass es innerhalb einer kurzen Zeit möglich sein
wird, kompakte Endgeräte
herzustellen, welche dazu in der Lage sind, sowohl Filme, Musik,
personalisierte Video- und Audionachrichten über verschiedene Themen zu speichern und
auch Bilder, Graphiken und Audionachrichten oder Text via E-Mail
auszuführen.
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Es
wird ferner davon ausgegangen, dass Multimediaserviceprovider dazu übergehen
werden, interaktives Fernsehen, Musik und Audiodienste mit Inhalt
und durch den Kunden ausgewählte
Aktualisierungen vorzusehen.
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Ein
derartiger Ansatz, der kompatibel mit dem Verbindungsmodus „always
on" ist, welcher
von den GPRS und UMTS-Systemen angeboten wird, wird den Anbietern
vorteilhafterweise erlauben, die Anfrage nach Bandbreite in den
Hauptzeiten zu minimieren, indem er sich einem Speicher-Caching
auf verschiedenen Ebenen (in den Netzwerkradiokontrollern, in den
Basisstationen und in den Anwenderendgeräten) zuwendet.
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Es
ist offensichtlich, dass dem Fachmann viele Änderungen an den Telekommunikationsnetzwerken
für mobile
Anwender und/oder Basisstationen und/oder Funknetzwerkkontrollern
und/oder dem Verfahren zum Senden von Informationen, wie es oben
beispielhaft beschrieben wurde, möglich sind, ohne von dem Grundgedanken
der Erfindung abzuweichen. Es ist ebenfalls klar, dass in dem praktischen
Betrieb der Erfindung die Komponenten in Form und Größe von den
hier beschriebenen abweichen können
und durch technisch äquivalente
Elemente ersetzt werden können.
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Eine
zukünftige
Verfügbarkeit
von geostationären
Satelliten mit einer großen
Bandbreite, welche dazu in der Lage sind, große Quantitäten von bidirektionalen Datenflüssen mit
einzelnen Anwendern auszutauschen, welche mit geeigneten festen
preisgünstigen
Heim-Satellitenradioempfängern
ausgestattet sind, ein Ausstatten von Funkkontrollern und einer bestimmten
Anzahl von Basisstationen des Zugangsnetzwerkes mit den benötigten Geräten zur
Realisierung von derartigen bidirektionalen Satellitenverbindungen,
erlaubt den Anwendern, für
welchen eine geringe Verzögerung
tolerierbar ist, beispielsweise die Möglichkeit von Videokonferenzen
und einer Übertragung
von Videos über
eine große
Distanz, ohne die terrestrischen Netzwerke zu überlasten, während es
für Anbieter
möglich
sein wird, entfernte Basisstationen (ebenso zusätzliche oder temporäre) an Orten
vorzusehen, welche ansonsten keine Infrastruktur für Telekommunikation
oder eine ungenügende
oder inkompatible Infrastruktur aufweisen.
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Die
Basisstation gemäß der Erfindung
erlaubt eine bidirektionale Kommunikation zwischen einem Satelliten
und UMTS-Endgeräten.
In den 2 und 3 wurde lediglich der Downlink
beschrieben, d.h. die Kommunikation zwischen dem Anbieter und dem
Anwender, da diese Übertragungsrichtung
gegenwärtig
relevanter ist und große
wirtschaftliche Vorteile in der nahen Zukunft mit sich bringen kann, indem
den UMTS-Anwendern ein qualitativer und innovativer Dienst zur Verfügung gestellt
wird.
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Ein
Zugang zu den UMTS-Schnittstellen erlaubt jedoch die Verwendung
des Zugangs-Subsystems nicht nur als ein Zugangsnetzwerk für das UMTS-Transportnetzwerk,
sondern ebenfalls als eine Zugangsinfrastruktur für ein Satellitennetzwerk. Die
gezeigte Architektur erlaubt den mobilen Endgeräten der neuen Generation, auf
Satellitenübertragungsdienste
(wie beispielsweise TV, Audio in CD-Qualität und Internet oder personalisierte
Daten) direkt zuzugreifen, welche bislang den Anwendern mit den
entsprechenden Heim-Satellitenschnittstellen
reserviert waren.
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Da
eine typische Basisstation eine begrenzte Anzahl von Kanälen bei
einer hohen Geschwindigkeit betreiben kann, erscheint es kosteneffektiv
zu sein, lediglich eine kleine Anzahl (typischerweise ein oder zwei)
für nicht-interaktive
oder partiziell-interaktive Fernsehkanäle zu verwenden. Ein Teil der
Basisstationen kann auf Gebäuden
installiert werden. Da verschiedene Elemente sowohl bei den Satellitenverbindungssystemen,
welche in den Basisstationen integriert sind als auch bei einem
System von Heim-Satellitenverbindungen vorhanden sind, kann es sich als
kostengünstig
erweisen, die Basisstationen mit Elementen aus den Heim-Satellitenverbindungssystemen
zu organisieren, um dazu in der Lage zu sein, schnell und wirtschaftlich
die Funktionen des geteilten Satellitenverbindungssystems für das gesamte Gebäude zu verwenden.
Wenn wieder auf die Verwendung von bereits existierenden Gebäuden fokussiert
wird, welche Ausrüstung
teilen, ist es möglich, eine
neue Basisstation unter Verwendung der bereits existierenden Satellitenantenne
auf einem Haus, Appartement oder Bürogebäude auszustatten.
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Es
sei schließlich
darauf hingewiesen, dass das Telekommunikationsnetzwerk gemäß der Erfindung
nicht auf eine Architektur beschränkt ist, welche für UMTS benötigt wird.
Das Telekommunikationsnetzwerk kann ebenfalls in Verbindung mit
dem 2.5G Standard verwendet werden, wenn es sich um GPRS oder DECT
Systeme handelt. Das Telekommunikationsnetzwerk gemäß der Erfindung
findet ebenso eine integrierte Anwendung mit wirelass LAN (Local Area
Network), Bluetooth oder Weca (Wireless Ethernet Compatibility Alliance)
IEEE802.11A oder B oder Home RF oder selbst in nicht Ethernet-basierten Anwendungen.
Signale gemäß diesen
Protokollen können
durch Piccozellen-Zugangs-Subsystemen mit niedriger Mobilität, wie beispielsweise
in Supermärken,
Airports von UMTS (oder GPRS) Netzwerken übertragen werden, welche gemäß der Erfindung mit
einer Satellitenantenne assoziiert sind. Diese Subsysteme gemäß der Erfindung
werden mit Zugangspunkten (AP für
Weca) der oben angeführten drahtlosen
integriert, um Informationen an das Endgerät des Anwenders auszustrahlen,
welches sowohl die UMTS-Frequenzen als auch die LAN-Frequenz empfängt, wobei
die Informationen unterschiedlich und lokal hinsichtlich der Ausstrahlung
durch den normalen UMTS-Service und ebenso zusätzlich hinsichtlich der normalen Übertragung
durch LAN und ihrer Server sein können.