Setup of multihop communication connections depending on limit values

专利摘要:
Beschrieben wird eine Möglichkeit zur Steuerung des Aufbaus von Multihop-Kommunikationsverbindungen. Dabei werden Begrenzungswerte für die Multihop-Kommunikationsverbindungen festgelegt, aktuelle Werte für die Multihop-Kommunikationsverbindungen ermittelt und Multihop-Kommunikationsverbindungen zu Teilnehmer-Endgeräten nur dann aufgebaut, soweit durch die aktuellen Werte die festgelegten Begrenzungswerte nicht überschritten werden.One way to control the construction of multihop communication links is described. In the process, limit values are set for the multihop communication connections, current values for the multihop communication connections are determined, and multihop communication connections to subscriber terminals are only established if the current limits do not exceed the specified limit values.
公开号:DE102004021319A1
申请号:DE102004021319
申请日:2004-04-30
公开日:2005-11-24
发明作者:Stefan Aust；Carmelita Prof. Görg；Cornel Pampu；Michael Sessinghaus
申请人:Siemens AG；
IPC主号:H04L12-28

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung sowieein Computerprogramm zum Aufbau von Kommunikationsverbindungen ineinem Funk-Kommunikationssystems mit mindestens einer Basisstationund Teilnehmer-Endgeräten,die zumindest teilweise als multihop-fähige Ad-hoc-Knoten ausgebildetsind. Funk-Kommunikationssysteme mit multihop-fähigen Teilnehmer-Endgeräten sind ausdem Stand der Technik hinlänglichbekannt.TheThe present invention relates to a method, a device anda computer program for establishing communication links ina radio communication system having at least one base stationand subscriber terminals,which are at least partially designed as multihop-capable ad hoc nodesare. Radio communication systems with multihop-enabled subscriber terminals are offthe state of the artknown.
[0002] M.Lott et al. „HierarchicalCellular Multihop Networks",EPMCC 2003, March 2003 schlägteine Kombination eines zellularen Mobilkommunikationssystems aufBasis einer Infrastruktur aus fest installierten Basisstationenmit einem selbstorganisierenden WLAN-Ad-Hoc-Mobilkommunikationssystem vor.Die Basisstationen bieten einen Zugang zu einem Backbone-Netz, welches aufdem TCP/IP-Protokoll basiert. Das WLAN-Kommunikationssystem weistfest installierte Internet-Zugangspunkte (Access Points) auf. DieReichweite bzw. räumlicheAbdeckung (Coverage) zum Aufbau von Kommunikationsverbindungen zwischeneinem Access Point und einem mobilen WLAN-Netzknoten (Mobile Node) kanndurch fest installierte oder mobile multihop-fähige Netzknoten (Multihop capableNodes) erweitert werden. Es wird darin ausgeführt, dass eine Multihop-Kommunikationsverbindungim Vergleich zu einer direkten Kommunikationsverbindung mehr Netzkapazität benötigt, dafür jedeTeilverbindung zum Aufbau der gesamten Multihop-Verbindung entsprechende Übertragungsressourcenbenötigtwerden.M.Lott et al. "HierarchicalCellular Multihop Networks ",EPMCC 2003, March 2003 suggestsa combination of a cellular mobile communication systemBase of an infrastructure of permanently installed base stationswith a self-organizing WLAN ad hoc mobile communication system.The base stations provide access to a backbone network which runs onbased on the TCP / IP protocol. The WLAN communication system haspermanently installed Internet access points (access points). TheRange or spatialCoverage for establishing communication links betweenan access point and a mobile wireless network node (Mobile Node)through permanently installed or mobile multihop-capable network nodes (Multihop capableNodes). It is running in that a multihop communication connectioncompared to a direct communication connection requires more network capacity becausefor everyPartial connection to set up the entire multihop connection corresponding transmission resourcesneededbecome.
[0003] InG. Cristache et al. „Aspectsfor the integration of ad-hoc and cellular networks", 3rd ScandinavianWorkshop on Wireless Ad-hoc Networks, Stockholm, May 6–7^th 2003 wird insbesondere vorgeschlagen,eine Ad-hoc-Netzwerkfunktion unmittelbar zur Erweiterung der Abdeckungund zur Erhöhungder Zellkapazitäteines zellularen Mobil-Kommunikationssystems wie UMTS zu verwenden,ohne dabei Access Points vorzusehen. Es werden dabei mobile Endgeräte des UMTS-Netzesso ausgebildet, dass eine Kommunikationsverbindung von der Basisstation über einmobiles Endgerätzu einem weiteren mobilen Endgerätaufgebaut wird.In G. Cristache et al. "Aspects for the integration of ad-hoc and cellular networks", 3rd Scandinavian Workshop on Wireless Ad-Hoc Networks, Stockholm, May 6-7 ^th 2003 proposes, in particular, an ad hoc network function directly to expand coverage and increase In this case, mobile terminals of the UMTS network are designed such that a communication link is established from the base station via a mobile terminal to another mobile terminal.
[0004] Durchdie Erweiterung der Abdeckung (Coverage Extension) wird also derNetzradius bzw. der Zellradius erhöht, so dass auch weiter voneinem Kommunikationsetz bzw. einer Basisstation entfernte Endgeräte von diesemNetz bzw. der jeweiligen Basisstation versorgt werden können. Hierdurchwird jedoch die Bandbreite des gesamten Netzes negativ beeinflusst.Bythe extension of coverage (Coverage Extension) will be theNet radius or the cell radius increases, so that further froma communication network or a base station remote terminals of thisNetwork or the respective base station can be supplied. herebyhowever, the bandwidth of the entire network is adversely affected.
[0005] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Möglichkeitzum Aufbau von Kommunikationsverbindungen zwischen einer Basisstationund Teilnehmer-Endgeräten,die zumindest teilweise als multihop-fähige Ad-hoc-Knoten ausgebildetsind, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche.taskThe present invention is an improved possibilityfor establishing communication links between a base stationand subscriber terminals,which are at least partially designed as multihop-capable ad hoc nodesare to provide. This object is solved by the features of the independent claims.
[0006] Einerster Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauvon Kommunikationsverbindungen in einem Funk-Kommunikationssystems mitmindestens einer Basisstation und Teilnehmer-Endgeräten, diezumindest teilweise als multihopfähige Ad-hoc-Knoten ausgebildetsind. Gemäß der Erfindungist vorgesehen, dass zumindest füreinen Teil der Kommunikationsverbindungen seitens des Funk-KommunikationssystemsBegrenzungswerte fürMultihop-Kommunikationsverbindungen festgelegt werden, aktuelleWerte fürdie Multihop-Kommunikationsverbindungen ermittelt werden und Multihop-Kommunikationsverbindungenzu Teilnehmer-Endgerätennur dann aufgebaut werden, soweit durch die aktuellen Werte diefestgelegten Begrenzungswerte nicht überschritten werden. Dadurch kannauf einfache Weise garantiert werden, dass gewünschte Vorgaben insbesonderean die erforderliche Bandbreite innerhalb des Funk-Kommunikationssystemseingehalten werden. Die Begrenzungswerte können einmalig oder in regelmäßigen zeitlichenAbständenfestgelegt werden. Sie könnenaber auch ereignisgesteuert dynamisch festgelegt und optimiert werden,beispielsweise bei einer Änderung deraktuellen Zahl der aktiven Teilnehmer-Endgeräte in dem jeweiligen Funk-Kommunikationssystem.OneThe first object of the invention relates to a method of constructionof communication links in a radio communication system havingat least one base station and subscriber terminals thatat least partially designed as a multi-hopping ad hoc nodeare. According to the inventionis provided that at least fora part of the communication links from the radio communication systemLimits forMultihop communication connections are set to currentValues forthe multihop communication links are detected and multihop communication linksto subscriber terminalsonly be built up as far as the current valuesfixed limit values are not exceeded. This canbe easily guaranteed that desired specifications in particularto the required bandwidth within the radio communication systembe respected. The limit values can be set once or at regular intervalsintervalsbe determined. You canbut also be dynamically defined and optimized on an event-driven basis,for example, when changing thecurrent number of active subscriber terminals in the respective radio communication system.
[0007] Bevorzugtkann vorgesehen werden, dass fürjede Basisstation individuelle Begrenzungswerte festlegbar sind.Damit kann fürjede Basisstation eine individuelle Optimierung der jeweiligen Begrenzungswertein Abhängigkeitvon den lokalen Verhältnissenim Bereich der jeweiligen Basisstation erfolgen.Preferscan be provided forEach base station individual limiting values can be specified.This can be foreach base station an individual optimization of the respective limit valuesdependent onfrom the local conditionstake place in the area of the respective base station.
[0008] DieBegrenzungswerte könnengrundsätzlich aufjede geeignete Art und von jeder geeigneten Instanz des Funk-Kommunikationssystemsfestgelegt werden. Bevorzugt erfolgt jedoch eine Auswertung vonZellparametern durch eine Basisstation des Funk-Kommunikationssystems und auf Basisdes Ergebnisses dieser Auswertung eine Festlegung der Begrenzungswertefür dieKommunikationsverbindungen dieser Basisstation. Damit kann die Festlegungder Begrenzungswerte autonom und individuell durch jede Basisstationerfolgen.TheLimiting values canbasically onany suitable type and from any suitable instance of the radio communication systembe determined. Preferably, however, an evaluation ofCell parameters by a base station of the radio communication system and basedthe result of this evaluation, a determination of the limiting valuesfor theCommunication links of this base station. This can be the definitionthe limit values autonomously and individually by each base stationrespectively.
[0009] Weiterhinkann vorgesehen werden, dass zwischen Basisstationen des Funk-Kommunikationssystemsein Austausch von Informationen überdie Begrenzungswerte erfolgt, die für die jeweiligen Basisstationenfestgelegt wurden. Dadurch kann eine Optimierung der Begrenzungswerteder Basisstationen in gegenseitiger Abstimmung der Basisstationen untereinandererfolgen, um auch basisstation-übergreifendeine möglichstoptimale Netzfunktion zu erreichen. Diese Weiterbildung bietet alsodie Möglichkeiteiner Anpassung der Begrenzungswerte einer Basisstation auf Basisder festgelegten Begrenzungswerte benachbarter Basisstationen.Furthermore, it can be provided that between base stations of the radio communication an exchange of information about the limits set for the respective base stations. As a result, the limiting values of the base stations can be optimized in mutual coordination of the base stations with one another in order to also achieve the best possible network function across base stations. This development thus offers the possibility of adapting the limiting values of a base station on the basis of the defined limiting values of adjacent base stations.
[0010] Insbesonderekann vorgesehen werden, dass der Austausch von Informationen zumindest teilweiseauf einem Protokoll nach IPv6 basiert. Protokolle nach IPv6 (IP-ProtokollVersion 6) bieten den Vorteil, dass bereits Funktionalitäten für Kommunikationsverbindungenvon und/oder zu mobilen Teilnehmer-Endgeräten im Rahmen dieser Protokollevorgesehen sind. Bevorzugt wird dabei vorgesehen, dass der Austauschvon Informationen zumindest teilweise auf einem Protokoll nach HMIPv6(Hierarchical Mobility IPv6) basiert. Dieses Protokoll stellt eine Weiterbildungvon IPv6 dar, die eine skalierbare IP-Netzinfrastruktur bestehend aus einzelnenMobility Anchor Points (MAP) erlaubt. Dadurch ergeben sich besondereVorteile, die sich gerade auch auf der Funk-Kommunikationsseiteder Kommunikationsverbindungen zu Teilnehmer-Endgeräten auswirken:Es kann mit Hilfe der MAP eine IP-Infrastruktur mit praktisch beliebigenHierarchiestufen gebildet werden, d.h. die IP-Infrastruktur istje nach Bedarf an Netzabdeckung und Zugangsknoten zur IP-Infrastruktur praktischbeliebig skalierbar. Auf diese Weise können funknetzseitig insbesonderenotwendige Handover schneller realisiert werden, da ein Handoversignalisierungstechnisch nur überdie lokal betroffenen MAPs abgewickelt werden muss und nicht beispielsweise über eineeinzige gemeinsame Zentraleinrichtung, die den Ablauf des Handoversverlangsamen würde.Especiallycan be provided that the exchange of information at least partiallybased on a protocol based on IPv6. Protocols according to IPv6 (IP protocolVersion 6) offer the advantage that already functionalities for communication connectionsfrom and / or to mobile subscriber terminals under these protocolsare provided. It is preferably provided that the exchangeof information at least partly on a protocol according to HMIPv6(Hierarchical Mobility IPv6). This protocol provides a trainingof IPv6, which is a scalable IP network infrastructure consisting of individualMobility Anchor Points (MAP) allowed. This results in specialBenefits that are also on the wireless communication sideaffect communication links to subscriber terminals:It can with the help of MAP an IP infrastructure with virtually anyHierarchy levels are formed, i. the IP infrastructure isas needed, network coverage and access point to the IP infrastructure practicalscalable. In this way, in particular wireless network sidenecessary handovers can be realized faster as a handoversignaling technology only aboutthe locally affected MAPs must be settled and not for example via aonly common central facility, which is the process of the handoverwould slow down.
[0011] DieBegrenzungswerte könnengrundsätzlich aufBasis von jeglichen geeigneten Vorgaben und/oder Messdaten festgelegtwerden. Bevorzugt wird jedoch vorgesehen, dass die Begrenzungswerte aufBasis von Ad-hoc-Protokolldaten festgelegt werden. Es werden damitzur Festlegung der Begrenzungswerte ohnehin im Rahmen des Aufbausbzw. der Signalisierung von Ad-hoc Kommunikationsverbindungen vorhandenDaten verwendet. Damit ist eine Realisierung der Erfindung mit minimalemZusatzaufwand seitens des Funk-Kommunikationssystems möglich.TheLimiting values canbasically onBasis of any suitable specifications and / or measurement databecome. Preferably, however, it is provided that the limit valuesBased on ad hoc log data. It will be with itdefinition of the limiting values anyway in the context of the structureor the signaling of ad-hoc communication connections availableData used. This is a realization of the invention with minimalAdditional effort on the part of the radio communication system possible.
[0012] Einweiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtungzum Aufbau von Kommunikationsverbindungen in einem Funk-Kommunikationssystemsmit mindestens einer Basisstation und Teilnehmer-Endgeräten, diezumindest teilweise als multihop-fähige Ad-hoc-Knoten ausgebildetsind. Gemäß der Erfindungweist diese Einrichtung folgendes auf: eine Einrichtung zurFestlegung von Begrenzungswerten für Multihop-Kommunikationsverbindungen zumindestfür einenTeil der Kommunikationsverbindungen, eine Einrichtung zum Vergleichder festgelegten Begrenzungswerte mit aktuellen Werten für die Multihop-Kommunikationsverbindungen,sowie eine Einrichtung zum Aufbau von weiteren Multihop-Kommunikationsverbindungenin Abhängigkeit vomVergleichsergebnis. Die Vorteile, die sich durch diese technischenMaßnahmenergeben, wurden bereits in analoger Weise anhand des bereits obendargestellten Verfahrens erläutert.Another object of the present invention comprises a device for establishing communication links in a radio communication system with at least one base station and subscriber terminals, which are at least partially designed as multihop-capable ad hoc nodes. According to the invention, this device has the following: means for establishing limit values for multihop communication links at least for a part of the communication links, a facility for comparing the set limits with current values for the multihop communication links, as well as a device for setting up further multihop communication links as a function of the comparison result. The advantages that result from these technical measures have already been explained in an analogous manner with reference to the method already described above.
[0013] EineWeiterbildung dieses Gegenstandes der Erfindung weist eine Einrichtungzum Austausch von Informationen überdie Begrenzungswerte zwischen Basisstationen des Funk-Kommunikationssystemsauf. Auch hier wird zur Bedeutung und den Vorteilen dieser Maßnahme aufauf die entsprechenden Ausführungenzum bereits oben dargestellten Verfahren verwiesen.ADevelopment of this object of the invention comprises a deviceto exchange information aboutthe limits between base stations of the radio communication systemon. Again, the importance and benefits of this measure onon the appropriate versionsrefer to the method already presented above.
[0014] Insbesonderekann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zum Austausch von Informationen zumindestteilweise zur Verarbeitung eines Protokolls nach IPv6 ausgelegtist. Dabei kann bevorzugt vorgesehen werden, dass die Einrichtungzum Austausch von Informationen zumindest teilweise zur Verarbeitungeines Protokolls nach HMIPv6 ausgelegt ist. Die Vorteile, die sichdaraus gerade fürein Funk-Kommunikationssystem mit mobilen, multihop-fähigen Teilnehmer-Endgeräten ergeben,wurde bereits oben anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.Especiallycan be provided that the means for exchanging information at leastpartially designed to process a protocol according to IPv6is. It can preferably be provided that the devicefor the exchange of information at least partially for processingprotocol according to HMIPv6. The benefits that arefrom it just forresult in a radio communication system with mobile, multihop-enabled subscriber terminals,has already been explained above with reference to the method according to the invention.
[0015] Eindritter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm,welches bevorzugt zur Durchführungeines oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Insondere kanndas Computerprogramm zum Zusammenwirken mit einer oben beschriebenen,erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildetsein.Onethird subject of the present invention is a computer program,which is preferred for carrying outa method described above is formed. Especially canthe computer program for interacting with an above describedDevice according to the invention formedbe.
[0016] Gemäß der Erfindungist vorgesehen, dass das Computerprogramm folgendes aufweist: eineerste Programmroutine, die zumindest für einen Teil der Kommunikationsverbindungenin einem Funk-Kommunikationssystems Begrenzungswerte für Multihop-Kommunikationsverbindungenberechnet und festlegt, eine zweite Programmroutine zur Ermittlungvon aktuellen Werte fürdie Multihop-Kommunikationsverbindungen und eine dritte Programmroutine,die eine Vorrichtung zum Aufbau von Multihop-Kommunikationsverbindungenzu Teilnehmer-Endgerätennur dann ansteuert, soweit durch die aktuellen Werte die festgelegtenBegrenzungswerte nicht überschritten werden.According to the invention, it is provided that the computer program has the following: a first program routine that calculates and sets limit values for multihop communication links for at least part of the communication links in a radio communication system, a second program routine for the determination of current values for the multihop communication links and a third program routine that drives a device for establishing multihop communication links to subscriber terminals only if the current values of the fixed limit values are not exceeded.
[0017] Auchdie übrigenoben genannten Verfahrensschritte sowie weitere Verfahrensschritte,Datenbearbeitungs- und übertragungsschritteund insbesondere Protokolle, die im Rahmen der folgenden Figurenbeschreibungerläutertwerden, könnengrundsätzlichin Form von Programmroutinen dieses oder eines anderen geeignetenComputerprogramms realisiert werden.Alsothe remainingabove-mentioned process steps and further process steps,Data processing and transfer stepsand in particular protocols, in the context of the following description of the figuresexplainedcan, canin principlein the form of program routines of this or another suitable oneComputer program can be realized.
[0018] Nachfolgendwird ein spezielles Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung anhand der 1 bis 11 erläutert.Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS 1 to 11 explained.
[0019] Eszeigen:Itdemonstrate:
[0020] 1:Schematische Darstellung einer hierarchischen Kommunikationsinfrastruktur 1 : Schematic representation of a hierarchical communication infrastructure
[0021] 2:Schematische Darstellung einer Ad-hoc Coverage Extension ohne definierten Hop-Radius 2 : Schematic representation of an ad-hoc coverage extension without a defined hop radius
[0022] 3:Schematische Darstellung einer Ad-hoc Coverage Extension mit definiertenHop-Radien 3 : Schematic representation of an ad-hoc coverage extension with defined hop radii
[0023] 4:Schematische Darstellung einer Ad-hoc Coverage Extension mit optimiertenHop-Radius 4 : Schematic representation of an ad hoc coverage extension with optimized hop radius
[0024] 5:Sequenzverlauf bei positiven Vergleichsergebnis des Hop-Radius ohneKommunikation zwischen den Basistationen 5 : Sequence history with positive comparison result of the hop radius without communication between the base stations
[0025] 6:Sequenzverlauf bei negativen Vergleichsergebnis des Hop-Radius ohneKommunikation zwischen den Basistationen 6 : Sequence history with negative comparison result of the hop radius without communication between the base stations
[0026] 7:Sequenzverlauf bei positiven Vergleichsergebnis des Hop-Radius mitKommunikation zwischen den Basistationen 7 : Sequence course with positive comparison result of the hop radius with communication between the base stations
[0027] 8:Sequenzverlauf bei negativen Vergleichsergebnis des Hop-Radius mitKommunikation zwischen den Basistationen 8th : Sequence history with negative comparison result of the hop radius with communication between the base stations
[0028] 9:Protokollstack bei Anbindung von Mobile IP und Ad-hoc (AODV) 9 : Protocol stack for connection of Mobile IP and Ad-hoc (AODV)
[0029] 10:Schematische Darstellung der wesentlichen erfindungsgemäßen Komponenteneiner Basisstation 10 : Schematic representation of the essential components of a base station according to the invention
[0030] 11:Schematische Darstellung einer hierarchischen Kommunikationsinfrastrukturanalog 1, jedoch nach HMIPv6 11 : Schematic representation of a hierarchical communication infrastructure analog 1 , but according to HMIPv6
[0031] Dasnachfolgend dargestellte Ausführungsbeispielbetrifft eine Möglichkeitzur Festlegung von Begrenzungswerten für Multihop-Kommunikationsverbindungen,wobei eine Festlegung eines Hop-Radius (maximal zulässige Anzahlder Hops pro Kommunikationsverbindung) und/oder eine Festlegung derGesamtzahl der mit einer Basisstation aktuell verbunden Ad-Hoc Teilnehmer-Endgeräte in dem Ad-hocNetz erfolgt. Die Teilnehmer-Endgeräte des drahtlosen Kommunikationsnetzessind in der Lage, aufgrund der Multihop-fähigkeit zumindest eines Teils derTeilnehmer-Endgeräte über einAd-hoc Netz eine Verbindung zur Basisstation aufzubauen, obwohldiese Teilnehmer-Endge räteaußerhalbder Reichweite der Basisstation sind. Das Ad-hoc Netz erweitert folglich die Reichweiteder Basisstation mittels eines Multihop Ad-hoc Routing Protokolls.Diese Reichweitenerweiterung wird auch Coverage Extension genannt. DieseCoverage Extension basiert auf der Verwendung von Teilnehmer-Endgeräten in Formvon Ad-hoc Knoten, die als Router IP-Verbindungen zur Verfügung stellen,die fürden Kommunikationsweg der jeweiligen Kommunikationsverbindung verwendetwerden können.Das drahtlose Kommunikationsnetz kann beispielsweise als geeignetesUMTS-Mobilfunknetz oder auch als WLAN-Netz ausgebildet sein, welcheseine entsprechende Ad-hoc Coverage Extension erlaubt, wie grundsätzlich ausdem eingangs zitierten Stand der Technik bekannt.Theillustrated embodimentconcerns a possibilitysetting limit values for multihop communication links,where a definition of a hop radius (maximum allowed numberthe hops per communication link) and / or a determination of theTotal number of ad-hoc subscriber terminals currently connected to a base station in the ad-hocNetwork is done. The subscriber terminals of the wireless communication networkare able, due to the multihop ability of at least a part of theSubscriber terminals over oneAd hoc network to connect to the base station, thoughthese participant endorsementsoutsidethe range of the base station. The ad hoc network thus extends the rangethe base station using a Multihop ad-hoc routing protocol.This range extension is also called coverage extension. TheseCoverage Extension is based on the use of subscriber terminals in the formad-hoc nodes that provide IP connections as routers,the forthe communication path of the respective communication connection usedcan be.For example, the wireless communication network may be considered appropriateUMTS mobile network or be designed as a wireless network, whicha corresponding Ad-hoc Coverage Extension allows, as in principlethe cited prior art known.
[0032] Imfolgenden werden kurz die wesentlichen Komponenten und Funktionendes Gegenstandes der Erfindung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispielerläutert:in theThe following are briefly the essential components and functionsthe object of the invention according to the present embodimentexplains:
[0033] DieBasisstation ist das Gateway zwischen den Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten undeiner IP-Infrastuktur (z.B. Internet, siehe 1 und 11).Es bietet den Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten den Zugang zum Internetund ermöglichtsomit die Anbindung von Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten an weit entfernte Kommunikationspartner,die ebenfalls an eine IP-basierte Kommunikationsinfrastruktur angebundensind. Die Basisstation ist entsprechend für die Anbindung von Ad-hocTeilnehmer-Endgeräten andas Internet ausgebildet und ist daher sowohl zur Verarbeitung einesAd-hoc Protokolls wie auch eines IP-basierten Mobilitiätsprotokollsausgebildet.The base station is the gateway between the ad hoc subscriber terminals and an IP infrastructure (eg Internet, see 1 and 11 ). It offers ad-hoc user terminals access to the Internet and thus enables the connection of ad-hoc user terminals to remote communication partners, which are also connected to an IP-based communication infrastructure. The base station is designed accordingly for the connection of ad hoc subscriber terminals to the Internet and is therefore designed both for processing an ad hoc protocol and an IP-based mobility protocol.
[0034] DerHop-Radius entspricht der maximalen zulässigen Hop-Länge vonder Basisstation zu den Ad hoc Teilnehmern in dem Ad hoc Netz. Der Hop-Radiusist also die maximal zulässigeZahl der Hops (Zwischenknoten) zwischen der Basisstation und einemAd-hoc Teilnehmer-Endgerät. Die Anzahl derHops wird mit Hilfe des Ad-hoc Protokolls an die Basisstation übermittelt,bzw. kann von der Basisstation aus der Routinginformation ermitteltwerden. Besteht eine solche Verbindung beispielsweise aus drei Hops,so sind die Basisstation, ein Ad-hoc Teilnehmer-Endgerät und zweiweitere Ad-hoc Knoten in dieser Verbindung enthalten. Wird die maximalzulässigeHop-Zahl erhöhtbzw. wird der Hop-Radius vergrößert, soerhöhtsich die Netzlast, da damit auch mehr Ad-hoc Teilnehmer im Ad-hocNetz um die Basisstation enthalten sein können. Es kann ein Hop-Radius durchdie Basisstation selbst festgelegt werden. Auf Basis dieser Festlegungwerden Ad-hoc Teilnehmer-Endgerätederen Hop-Längeden Hop-Radius übersteigenwürde,nicht in das Ad-hoc Netz um die entsprechende Basisstation aufgenommen.Das Netz sowie die Netzlast bleiben dadurch stabil.The hop radius corresponds to the maximum allowable hop length from the base station to the ad hoc subscribers in the ad hoc network. The hop radius is thus the maximum number of hops (intermediate nodes) between the base station and an ad hoc subscriber terminal. The number of hops is transmitted to the base station with the help of the ad-hoc protocol, or can be determined by the base station from the routing information. If such a connection consists, for example, of three hops, then the base station, an ad hoc subscriber terminal and two further ad hoc nodes are contained in this connection. If the maximum permissible hop number is increased or the hop radius is increased, the network load increases, since this also means that more ad hoc users can be included in the ad hoc network around the base station. A hop radius can be set by the base station itself. Based on this determination, ad hoc subscriber terminals whose hop length would exceed the hop radius will not be included in the ad hoc network around the corresponding base station. The network and network load thus remain stable.
[0035] Alternativoder zusätzlichzu dem vorgenannten Verfahren kann bei der Berechung der Netzlastund der Festlegung des Hop-Radius die absolute Anzahl Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten innerhalbeines Ad-hoc Netzes berücksichtigtwerden. Alternativ zu der Festlegung eines Hop-Radius als Begrenzungswertkann auch eine Festlegung einer maximalen Anzahl von Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten als Begrenzungswertinnerhalb eines Ad-hoc Netzes erfolgen. Dabei kann z.B. festgelegtwerden, dass der Hop-Radius füreine bestimmte Basisstation so lange nicht reduziert wird, wie einebestimmte Anzahl an Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten nicht überschritten ist.alternativeor additionallyto the aforementioned method can in the calculation of the network loadand defining the hop radius the absolute number of ad hoc subscriber terminals withinan ad-hoc networkbecome. Alternatively to the definition of a hop radius as a limit valuemay also specify a maximum number of ad hoc subscriber terminals as the limit valuewithin an ad hoc network. In this case, e.g. setbe that the hop radius fora particular base station is not reduced as long as onecertain number of ad hoc subscriber terminals is not exceeded.
[0036] Eskann auch eine Kombination (Trade-off) zwischen Hop-Radius und maximalzulässiger Ad-hocTeilnehmerzahl realisiert werden (hybrides Verfahren): Dieoben genannten Verfahren zur Festlegung des Hop-Radius und der maximalzulässigenAnzahl der Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte können für eine optimierte Berechungder Netzlast kombiniert werden. Hierbei ist ein Trade-off möglich, derals Kombination zwischen einem Hop-Radius-Algorithmus und Ad-hoc Teilnehmerzahl-Algorithmuseine verbesserte Netzplanung ermöglicht.Es werden hierbei bevorzugt entsprechende Bewertungsparameter aufBasis der genannten Algorithmen berechnet. Diese Berechnung kannvon der Basisstation autonom durchgeführt werden und zur Festlegungsowohl des Hop-Radius als auch der maximal zulässigen Ad-hoc Teilnehmeranzahlverwendet werden. Es kann zudem für dieses Verfahren bevorzugtein virtueller Coverage Radius als weiterer Begrenzungswert definiertwerden. Dieser virtuelle Coverage Radius stellt einen Wert dar,der als Funktion der festgelegten und/oder ermittelten Werte für den Hop-Radiusund die maximal zulässigeAd-hoc Teilnehmeranzahlbestimmt wird. Je größer derHop-Radius und die Ad-hoc Teilnehmeranzahl, desto größer istauch der Coverage Radius. Im einfachsten Fall wird also der CoverageRadius direkt proportional zum Hop-Radius und zur Ad-hoc Teilnehmeranzahldefiniert.It is also possible to realize a trade-off between hop radius and maximum admissible ad hoc number of participants (hybrid method): The above methods for determining the hop radius and the maximum number of ad hoc user terminals can be combined for an optimized calculation of the network load. In this case, a trade-off is possible which, as a combination between a hop radius algorithm and ad hoc subscriber number algorithm, enables improved network planning. In this case, corresponding evaluation parameters are preferably calculated on the basis of the algorithms mentioned. This calculation can be performed autonomously by the base station and used to define both the hop radius and the maximum ad hoc allowed number of users. In addition, a virtual coverage radius may be defined as a further limiting value for this method. This virtual coverage radius represents a value that is determined as a function of the set and / or determined values for the hop radius and the maximum ad hoc allowed number of participants. The larger the hop radius and the ad hoc number of participants, the larger the coverage radius. In the simplest case, the coverage radius is defined directly proportional to the hop radius and the ad hoc number of participants.
[0037] Eswird ein spezifisches Kommunikations-Protokoll zum Datenaustauschzwischen verschiedenen Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 (siehe 1)angewendet. Dieses Kommunikations-Protokoll sieht den Austauschvon Informationen überBegrenzungswerte, wie z.B. den Hop-Radius oder die maximal zulässige Ad-hocTeilnehmeranzahl zwischen (bevorzugt benachbarten) BasisstationenFA-BS1 bis FA-BS4 vor. Der Austausch kann beispielsweise über einein 1 schematisch dargestellte IP-Infrastruktur erfolgen,an die die Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 angeschlossen sind.Vorgesehen werden kann dafüreine hierarchische Mobile IP-Infrastruktur, die es ermöglicht,dass übergeordneteInstanzen (Mobilitätsagenten)den Austausch der Informationen zwischen den Basisstationen FA-BS1 bis FR-BS4 koordinieren.Diese sind im Beispiel nach 1 als RegionalForeign Agent RFA und/oder Gateway Foreign Agent GFA ausgebildet. 11 zeigtein alternatives Ausführungsbeispielbasierend auf IPv6. Es wird dabei IP-Struktur nach HMIPv6 dargestellt,wobei statt den streng definierten RFA und GFA lediglich funktionalprinzipiell gleichwertige Mobility Anchor Point (MAP) vorgesehensind. Die Basisstationen BS1 bis BS4 dienen als Access Router AR.Dadurch ist die IP-Infrastruktur praktisch beliebig skalierbar.Dies wird späternoch detailliert erläutert.There is a specific communication protocol for data exchange between different base stations FA-BS1 to FA-BS4 (see 1 ) applied. This communication protocol provides for the exchange of information about limiting values, such as the hop radius or the maximum admissible ad hoc number of participants between (preferably adjacent) base stations FA-BS1 to FA-BS4. The exchange can, for example, have an in 1 shown schematically IP infrastructure to which the base stations FA-BS1 to FA-BS4 are connected. Provision can be made for a hierarchical Mobile IP infrastructure, which allows higher-level instances (mobility agents) to coordinate the exchange of information between the base stations FA-BS1 to FR-BS4. These are in the example after 1 trained as Regional Foreign Agent RFA and / or Gateway Foreign Agent GFA. 11 shows an alternative embodiment based on IPv6. In doing so, the IP structure according to HMIPv6 is shown, whereby instead of the strictly defined RFA and GFA only functionally equivalent Mobility Anchor Point (MAP) are provided. The base stations BS1 to BS4 serve as access routers AR. This makes the IP infrastructure virtually scalable. This will be explained in detail later.
[0038] DieMobilitätsagentenRFA, GFA nach 1 sind datentechnisch mit denBasisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 verbunden. Somit ist ein Austauschzwischen den verschiedenen Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 aufeinfache Weise möglich.Das genannte Protokoll gestattet diesen Datenaustausch als Teil derautonomen Anpassung und Optimierung der Netzplanung, basierend aufdem Hop-Radius und/oder der maximal zulässigen Ad-hoc Teilnehmerzahl.The mobility agents RFA, GFA after 1 are technically connected to the base stations FA-BS1 to FA-BS4. Thus, an exchange between the different base stations FA-BS1 to FA-BS4 is possible in a simple manner. The said protocol allows this data exchange as part of the autonomous adaptation and optimization of the network planning, based on the hop radius and / or the maximum admissible ad hoc number of participants.
[0039] Durchdie vorliegende Erfindung werden Begrenzungswerte für ein Ad-hocNetz um eine Basisstation festgelegt. Damit wird letztlich auchdie Ausdehnung der Coverage Extension um die entsprechende Basisstationfestgelegt. Geringere Hop-Radien bzw. geringere Ad-hoc Teilnehmerzahlenführenin der Regel notwendigerweise auch zu einer geringeren Ausdehnungder Coverage Extension, die durch das Ad-hoc Netz um eine entsprechendeBasisstation erzielt wird. Dieser Tatsache kann im Rahmen der Definitiondes o.g. virtuellen Coverage Radius Rechnung getragen werden.Bythe present invention becomes ad hoc limit valuesNetwork set to a base station. This will eventually alsothe extent of the coverage extension around the corresponding base stationestablished. Lower hop radii or lower ad-hoc participant numbersto leadusually necessarily also to a lesser extentthe Coverage Extension, created by the ad-hoc network to an appropriateBase station is achieved. This fact may be within the definitionof the o.g. virtual coverage radius.
[0040] DieFestlegung der Begrenzungswerte ist erforderlich, damit nicht durchweitentfernte Ad-hoc-Teilnehmer-Endgeräte MN0, MN1 lange IP-Routen über eineVielzahl von Hops aufgebaut werden, die wiederum die Bandbreitedes gesamten Ad-hoc Netzes um eine Basisstation FA-BS1 bis FA-BS4reduzieren würden.Dies wird im folgenden anhand der 2 bis 4 nochdeutlicher veranschaulicht. Eine Basisstation FA-BS1 bis FA-BS4 kannalso durch Festlegen von Begrenzungswerten letztlich beeinflussen,ob ein weit entferntes Teilnehmer-Endgerät MN0, MN1 in das eigene Ad-hocNetz aufzunehmen ist. Hierzu ist ein Algorithmus erforderlich, deraus der bereits bestehenden An zahl der Ad-hoc Teilnehmer und denHop-Längenein Kriterium definiert, damit die Bandbreite eingehalten werdenkann.The definition of the limit values is necessary so that long-distance IP routes over a plurality of hops are not established by far-distant ad hoc subscriber terminals MN0, MN1, which in turn increases the bandwidth of the entire ad hoc network by one base station FA-BS1 to Would reduce FA-BS4. This will be explained below with reference to 2 to 4 even more clearly illustrated. A base station FA-BS1 to FA-BS4 can thus ultimately influence, by specifying limit values, whether a far-reaching subscriber terminal MN0, MN1 is to be included in the own ad-hoc network. This requires an algorithm that defines a criterion from the existing number of ad-hoc subscribers and the hop lengths so that the bandwidth can be met.
[0041] JedeBasisstation FA-BS1 bis FA-BS4 kann ferner auf Basis der festgelegtenBegrenzungswerte und des Informationsaustausches mit anderen BasisstationenFA-BS1 bis FA-BS4 und/oder mit einem bestimmten Ad-hoc Teilnehmer-Endgerät MN0 entscheiden,ob dieses Ad-hoc Teilnehmer-Endgerät MN0 in das eigene Ad-hocNetz aufzunehmen ist, insbesondere dann, wenn dieses Ad-hoc Teilnehmer-Endgerät MN0 keineandere Verbindungsmöglichkeitzu anderen Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 für sich ermitteln kann. In diesemFall kann das Teilnehmer-EndgerätMN0 eine entsprechende Anfrage an die einzig erreichbare Basisstation FA-BS1bis FA-BS4 senden. Dieses ist insbesondere dann der Fall, wenn nureine Basisstation FA-BS1 vorhanden ist, oder die einer ersten Basisstation FA-BS1benachbarten Basisstationen FA-BS2 bis FA-BS4 so definiert sind,dass sie den fürsie festgelegten Hop-Radius nicht derart verändern können, dass das besagte Teilnehmer-Endgerät MN0 inderen Ad-hoc Netzaufgenommen werden kann.eachBase station FA-BS1 to FA-BS4 may also be based on the establishedLimits and information exchange with other base stationsFA-BS1 to FA-BS4 and / or decide with a particular ad hoc subscriber terminal MN0,whether this ad hoc subscriber terminal MN0 into its own ad hocNetwork is to be included, especially if this ad hoc subscriber terminal MN0 noother connection possibilityto other base stations FA-BS1 to FA-BS4 can determine for themselves. In thisCase may be the subscriber terminalMN0 a corresponding request to the only accessible base station FA-BS1send to FA-BS4. This is especially the case if onlya base station FA-BS1 is present, or that of a first base station FA-BS1neighboring base stations FA-BS2 to FA-BS4 are definedthat she is the one forthey can not change the specified hop radius such that said subscriber terminal MN0 intheir ad hoc networkcan be included.
[0042] Wiebereits ausgeführt,wird bevorzugt vorgesehen, dass die Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4die Informationen übereinen vorläufigfestgelegten Hop-Radius untereinander austauschen. Dieser Informationsaustauschkann als Broadcast/Multicast erfolgen und kann dafür die in 1 dargestellte,bestehende IP-basierte Infrastruktur verwenden. Auf Basis der empfangenenInformationen benachbarter Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 kann jede derBasisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 in einem oder mehreren iterativenOptimierungsschritten den vorläufigenHop-Radius derart variieren, dass eine Versorgung einer möglichstgroßen Zahlvon Ad-hoc Teilnehmer-EndgerätenMN0, MN1 möglichist, gegebenenfalls unter Berücksichtigung vonMinimalwerten fürdie Bandbreite jedes der Ad-hoc Netze. Diese Optimierung kann auchdynamisch erfolgen, beispielsweise für den Fall, wenn die Netzlasteiner bestimmten Basisstation FA-BS1 ansteigt und der Hop-Radiusdieser Basissta tion FA-BS1 daher verringert werden muss. Hierbeikann im Rahmen des Optimierungsverfahrens ermittelt werden, ob undinwieweit andere Basisstationen FA-BS2 bis FA-BS4 ihren jeweiligenHop-Radius erweitern können,um somit eine flächendeckendeDatenversorgung der Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte MN0, MN1 zu ermöglichen,so dass jedes Ad-hoc Teilnehmer-Endgerät MN0, MN1 eine Datenverbindungzu einer Basisstation FA-BS1 bis FA-BS4 aufbauen kann. Dies wirdnoch anhand der 3 und 4 im Folgendenverdeutlicht.As already stated, it is preferably provided that the base stations FA-BS1 to FA-BS4 exchange the information about a provisionally fixed hop radius with each other. This information exchange can be done as a broadcast / multicast and can be used in the 1 illustrated, use existing IP-based infrastructure. On the basis of the received information from neighboring base stations FA-BS1 to FA-BS4, each of the base stations FA-BS1 to FA-BS4 can vary the preliminary hop radius in one or more iterative optimization steps in such a way that a supply of the largest possible number of ad-hoc Subscriber terminals MN0, MN1 is possible, possibly taking into account minimum values for the bandwidth of each of the ad-hoc networks. This optimization can also be carried out dynamically, for example in the case when the network load of a particular base station FA-BS1 increases and the hop radius of this base station FA-BS1 therefore has to be reduced. In this context, it can be determined in the context of the optimization method whether and to what extent other base stations FA-BS2 to FA-BS4 can expand their respective hop radius in order thus to enable a comprehensive data supply of the ad hoc subscriber terminals MN0, MN1, so that each one Ad hoc subscriber terminal MN0, MN1 can establish a data connection to a base station FA-BS1 to FA-BS4. This will still be based on the 3 and 4 illustrated below.
[0043] Desweiteren kann innerhalb des Ad-hoc-Protokols eine Signalisierungzwischen Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 und Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten MN0,MN1 sowie gegebenenfalls eine weitere Signalisierung innerhalb desIP-Protokolls zwischen verschiedenen, bevorzugt benachbarten BasisstationenFA-BS1 bis FA-BS4 vorgesehen werden, die es einer bestimmten Basisstationen FA-BS1gestattet, ein zusätzlichesAd-hoc Teilnehmer-EndgerätMN1 abweisen bzw. einer anderen Basisstation FA-BS2 bis FA-BS4 zuweisen.Ofothers can be signaled within the ad hoc protocolbetween base stations FA-BS1 to FA-BS4 and ad hoc subscriber terminals MN0,MN1 and possibly further signaling within theIP protocol between different, preferably neighboring base stationsFA-BS1 to FA-BS4 are provided to a particular base stations FA-BS1allowed, an additionalAd hoc subscriber terminalReject MN1 or assign it to another base station FA-BS2 to FA-BS4.
[0044] Wiebereits ausgefühtbenötigtjedes Ad-hoc Teilnehmer-EndgerätMN0, MN1, das mit dem Internet kommunizieren will, eine BasisstationFA-BS1 bis FA-BS4 als Default-Gateway, damit die Routing-Anfragenan das Internet weitergeleitet werden. Hierzu wird ein IP-basiertesMobilitätsprotokollverwendet, dass die Anfragen und Antworten an die jeweilige BasisstationFA-BS1 bis FA-BS4 weiterleiten kann. Des weiteren wird durch dieVerwendung eines solchen Mobilitätsprotokolls(z.B. Mobile IP/HMIP/FMIP) die globale Mobilität eines jeden Ad-hoc Teilnehmer-Endgerätes MN0,MN1 unterstützt.Somit ist ein Roaming zwischen disjunkten Ad-hoc Netzen verschiedenerBasisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 wie auch zwischen verschiedenenIP-Infrastrukturen jederzeit möglich,ohne dass bestehende IP-Verbindungen gestört werden.Asalready doneneededevery ad hoc subscriber terminalMN0, MN1, which wants to communicate with the Internet, a base stationFA-BS1 to FA-BS4 as the default gateway, so that the routing requestsbe forwarded to the Internet. This is an IP-basedmobility protocolused that requests and responses to the respective base stationFA-BS1 to FA-BS4 forward. Furthermore, by theUse of such a mobility protocol(e.g., Mobile IP / HMIP / FMIP) the global mobility of each ad hoc subscriber terminal MN0,MN1 supported.Thus, roaming is different between disjoint ad hoc networksBase stations FA-BS1 to FA-BS4 as well as between differentIP infrastructures possible at any time,without disturbing existing IP connections.
[0045] Essind also im Rahmen der Erfindung nach den vorliegenden Beispielenmehrere Basisstationen verteilt angebracht, wobei durch die Verwendungvon multihop-fähigenEndgerätenund Ad-hoc Routing Protokollendie Reichweite (Coverage) der Basisstationen erhöht werden kann. Dabei expandiertin der Regel die Reichweite der Basisstation (Coverage ExtensionRadius) mit der Zahl der angebundenen Ad-hoc Knoten. Messungen zeigen,dass diese Expansion den Datendurchsatz negativ beeinflusst. Durcheine Begrenzung der Hop-Länge,d.h. durch Festlegung des Hop-Radius und/oder durch Begrenzung derzulässigender Anzahl der Ad-hoc Knoten kann die Netzlast optimiert werden.Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann seitens der Basisstationen dieDatenrate und die Netzlast selbstständig derart geregelt werden,dass die tatsächlichenNetzlast eine vordefinierte maximale Netzlast nicht überschreitet. Somitkann die erforderliche Datenrate für jedes Ad-hoc Teilnehmer-Endgerät für Ad-hocDatenverbindungen überdie jeweilige Basisstation eingehalten werden.Thus, several base stations are distributed within the scope of the invention according to the present examples, whereby the coverage of the base stations can be increased by the use of multihop-capable terminals and ad-hoc routing protocols. As a rule, the range of the base station (coverage extension radius) expands with the number of connected ad hoc nodes. Measurements show that this expansion adversely affects data throughput. By limiting the hop length, ie by specifying the hop radius and / or by limiting the permissible number of ad hoc nodes, the network load can be optimized. With the aid of the present invention, the base stations can independently regulate the data rate and the network load in such a way that the actual network load does not exceed a predefined maximum network load. Thus, the required data rate for each ad hoc subscriber terminal for ad hoc data connections over the respective base station can be maintained.
[0046] Nachdem Stand der Technik ist bisher ein Ad-hoc Multihop-Protokoll so ausgelegt,dass eine maximal zulässigeHop-Längebzw. ein festgelegter Hop-Radius bei der Anbindung von Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten an bestehendeAd-hoc Netze nicht vorgesehen wird. Nach dem Stand der Technik steht vielmehrdie generelle Aufnahme aller Teilnehmer in ein bestehendes Ad-hocNetz im Vordergrund, unabhängigvon der Hop-Zahl. Außerdemist eine autonome Verständigungder Basisstation untereinander überBegrenzungswerte sowie gegebenenfalls deren Optimierung in den Protokollennach dem Stand der Technik derzeit nicht vorgesehen.ToIn the prior art, an ad-hoc multihop protocol has hitherto been designedthat a maximum allowableHop lengthor a defined hop radius for the connection of ad hoc subscriber terminals to existing onesAd-hoc networks is not provided. According to the prior art is ratherthe general inclusion of all participants in an existing ad-hocNetwork in the foreground, independentfrom the hop number. Furthermoreis an autonomous understandingthe base station with each other overLimiting values and, if necessary, their optimization in the logscurrently not provided for in the prior art.
[0047] Imfolgenden werden die oben beschriebenen Verfahren und Verfahrensschrittedetailliert erläutert. 1. Verfahren zur Ermittlung der Hop-Länge und Festlegungdes Hop-Radius: a) Definition einer optimalen Netzlast durchdie Basisstation b) Bestimmung der tatsächlichen Netzlast durch dieBasisstation c) Vergleich der optimalen Netzlast mit der maximalzulässigenNetzlast durch die Basisstation d) Festlegung eines Hop-Radiusauf Basis des Ergebnisses aus Schritt c) e) Übermittlungvon Informationen überden festgelegten Hop-Radiusan benachbarte Basisstationen überdas oben genannte Protokoll f) autonome Anpassung des Hop-Radiusauf Basis von empfangenen Informationen über die Hop-Radien benachbarterBasisstationen durch die Basisstation 2. Verfahren zur Festlegung der maximalen Ad-hoc Teilnehmerzahl(Knotenzahl): a) Definition einer optimalen Knotenanzahl durch dieBasisstation b) Bestimmung der tatsächlichen Knotenanzahl durchdie Basisstation c) Vergleich der optimalen Knotenzahl mitder maximal zulässigenKnotenzahl durch die Basisstation d) Festlegung einer maximalzulässigenKnotenzahl e) Übermittlungvon Informationen überdie festgelegte Knotenzahl an benachbarte Basisstationen über dasoben genannte Protokoll f) autonome Anpassung der Knotenzahlauf Basis von empfangenen Informationen über die Knotenzahl benachbarterBasisstationen durch die Basisstation 3. Verfahren zur kombinierten Festlegung der Hop-Länge undder Ad hoc Teilnehmerzahl (hybrides Verfahren): a) Festlegungder optimalen Netzlast, bestehend aus einem Optimum der Anzahl derAd-hoc Knoten und des Hop-Radius durch die Basisstation b)Bestimmung der tatsächlichenNetzlast, bestehend aus der tatsächlichenAnzahl der Ad-hoc Knoten und dem tatsächlichen Hop-Radius durch dieBasisstation c) Vergleich der tatsächlichen Netzlast mit der optimalenNetzlast durch die Basisstation d) Festlegung des Hop-Radiusund der maximal zulässigenKnotenzahl e) Übermittlungvon Informationen überden festgelegten Hop-Radiusund die festgelegte Knotenzahl an benachbarte Basisstationen über das obengenannte Protokoll f) autonome Anpassung des Hop-Radius undder Knotenzahl auf Basis von empfangenen Informationen über denHop-Radius und die Knotenzahl benachbarter Basisstationen durchdie Basisstation In the following, the methods and method steps described above are explained in detail. 1. Method for Determining the Hop Length and Determining the Hop Radius: a) Definition of an Optimal Network Load by the Base Station b) Determination of the Actual Network Load by the Base Station c) Comparison of the Optimal Network Load with the Maximum Permissible Network Load by the Base Station d) Establishing a hop radius based on the result from step c) e) transmitting information about the specified hop radius to neighboring base stations via the above protocol f) autonomously adjusting the hop radius based on received information about the hop radii neighboring base stations through the base station 2. Method for determining the maximum ad hoc number of nodes (number of nodes): a) definition of the optimum number of nodes by the base station b) determination of the actual number of nodes by the base station c) comparison of the optimal node number with the maximum number of nodes allowed by the base station d) definition a maximum number of nodes permitted e) transmission of information on the specified number of nodes to neighboring base stations via the abovementioned protocol f) autonomous adaptation of the number of nodes based on received information about the number of nodes of adjacent base stations by the base station 3. Method for the combined determination of the hop length and the ad hoc number of participants (hybrid method): a) Determination of the optimal network load, consisting of an optimum of the number of ad-hoc nodes and the hop radius by the base station b) Determination of the actual network load, consisting of the actual number of ad-hoc nodes and the actual hop radius by the base station c) comparison of the actual network load with the optimal network load by the base station d) definition of the hop radius and the maximum number of nodes e) transmission information about the specified hop radius and the specified number of nodes to neighboring base stations via the above-mentioned protocol f) autonomous adaptation of the hop radius and the number of nodes based on received information about the hop radius and the number of nodes of adjacent base stations by the base station
[0048] EinemöglicheRealisierung des Verfahrens zur Ermittlung des Hop-Radius nachfolgendbeispielhaft beschrieben: Es wird ein Algorithmus verwendet,der die jeweilige Last und den jeweiligen Zustand einer Basisstationin Verbindung mit dem angebundenen Ad-hoc Netz bewertet. DieserBewertung liegt die Ermittlung der Hop-Dichte und der Hop-Länge zu Grunde.Die Dichte-Berechnung ergibt sich aus der Anzahl der Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte geteiltdurch den Hop-Radius. Es könnenauch zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelte Einzelergebnisseaus der Berechung der Ad-hoc Dichte gemittelt werden und für einenVergleich herangezogen werden. Steigt die Hop-Zahl, so ist auch mit einer zunehmendenNetzdichte zu rechnen. Eine Zunahme der Netzdichte wird wiederum dieNetzlast steigern. Dieses führtwiederum zur Minimierung der Datenrate aller Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte. Damitdie Basisstation die ermittelte Datenrate für alle Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte einhaltenkann, ist das Netz zu begrenzen. Dieses kann durch eine aktive Messungoder durch Vergleichswerte ermittelt werden, wodurch die optimaleNetzdichte festgelegt werden kann. Die hierfür erforderlichen Werte sindder jeweiligen Basisstation bekannt.One possible implementation of the method for determining the hop radius is described below by way of example: An algorithm is used which evaluates the respective load and the respective status of a base station in connection with the connected ad hoc network. This evaluation is based on the determination of the hop density and the hop length. The density calculation results from the number of ad hoc subscriber terminals divided by the hop radius. It is also possible to average individual results determined at different times from the calculation of the ad hoc density and to use them for a comparison. If the hop number increases, an increasing network density is also to be expected. An increase in network density will in turn increase the network load. This in turn leads to the minimization of the data rate of all ad hoc subscriber terminals. In order for the base station to be able to meet the determined data rate for all ad hoc subscriber terminals, the network must be limited. This can be determined by an active measurement or by comparison values, whereby the optimal network density can be determined. The values required for this are known to the respective base station.
[0049] BeimAufbau eines Ad-hoc Netzes kann die Basisstation die aktuelle Netzdichte,die sich auf Basis der aktuell ermittelten Zahl von Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten ergibt,mit gespeicherten und/oder gemittelten Soll-Werten vergleichen undden Hop-Radius autonom festlegen. Durch den eigenständigen Vergleichseitens der Basisstation zwischen dem Soll-Wert der Netzdichte unddem Ist-Wert der Dichte der vorhandenen Ad-hoc Knoten kann die Basisstationden Hop-Radius ermitteln und zur Entscheidung, ob ein neues Ad-hocTeilnehmer-Endgerätaufgenommen werden soll, verwenden. Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte mit einer Hop-Länge, diekleiner oder gleich dem Hop-Radius ist, können durch die Basisstationmit in das Ad-hoc Netz aufgenommen werden. Dadurch steigt jedoch dieNetzlast. Ein Überschreiteneines Soll-Wertes oder Maximal-Wertes der Netzlast kann über den obenausgeführtenVergleich der aktuellen Ad-hoc Teilnehmerzahl mit der festgelegtenmaximal zulässigenAnzahl der Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte und gegebenenfalls der Abweisungdes neuen Teilnehmer-Endgerätes verhindertwerden, oder durch Neuberechung der aktuellen Netzlast und gegebenenfallsReduktion des Hop-Radius.When setting up an ad hoc network, the base station can compare the current network density, which results on the basis of the currently determined number of ad hoc subscriber terminals, with stored and / or averaged desired values and autonomously set the hop radius. Due to the stand-alone comparison by the base station between the nominal value of the network density and the actual value of the density of the existing ad hoc nodes, the base station can determine the hop radius and decide whether a new ad hoc subscriber terminal will be included should, use. Ad hoc subscriber terminals with one Hop length less than or equal to the hop radius can be included by the base station in the ad hoc network. However, this increases the network load. Exceeding a desired value or maximum value of the network load can be prevented via the above-performed comparison of the current ad hoc number of participants with the specified maximum number of ad hoc user terminals and possibly the rejection of the new subscriber terminal, or by recalculating the current network load and possibly reducing the hop radius.
[0050] DasKriterium füreinen Ad-hoc Knoten, eine Route zu einem bestimmten Zielknoten aufzubauen, beruhtnach dem Stand der Technik derzeit auf einer Hop Metrik, die daraufbasiert, den kürzestenPfad zu wählenund diesen als Kommunikationspfad zu verwenden. Folglich wird sichein Ad-hoc Knoten in der Regel füreine Basisstation entscheiden, die den kürzesten Pfad anbietet. Diesesist jedoch nach der Erfindung dann nicht zulässig, wenn die gewählte Pfadlänge denHop-Radius des Ad-hoc Netzes der entsprechenden Basisstation überschreitet.TheCriterion foran ad-hoc node to build a route to a specific destination node is basedThe state of the art is currently on a hop metric that is based on itbased, the shortestPath to chooseand to use this as a communication path. Consequently, it will becomean ad hoc node usually fordecide on a base station that offers the shortest path. ThisHowever, according to the invention is not allowed if the selected path length theHop radius of the ad hoc network of the corresponding base station exceeds.
[0051] In 1 istschematisch der Aufbau einer hierarchischen Kommunikations-Infrastrukturzur Realisierung der Erfindung dargestellt. In 1 sind beispielhaftvier Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4 dargestellt. Diese vier BasisstationenFA-BS1 bis FA-BS4sind nach dem in 1 dargestellten IP-Protokollals Foreign Agents ausgebildet, die zumindest regional über RegionalForeign Agents RFA miteinander verbunden sind. Bei IPv6, wie in 11 dargestellt,entspricht dieser Aufbau einer Struktur bestehend aus Mobility AnchorPoints (MAP), die die lokale Registrierung der Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte durchführen. DesWeiteren zeigt die 1 zwei mo bile Ad-hoc KnotenMN0, MN1, die sich zwischen den vier Basisstationen FA-BS1 bis FA-BS4frei bewegen.In 1 schematically the construction of a hierarchical communication infrastructure to implement the invention is shown. In 1 By way of example, four base stations FA-BS1 to FA-BS4 are shown. These four base stations FA-BS1 to FA-BS4 are after the in 1 represented IP protocol designed as foreign agents, which are at least regionally interconnected via Regional Foreign Agents RFA. For IPv6, as in 11 shown, this structure corresponds to a structure consisting of Mobility Anchor Points (MAP), which perform the local registration of ad hoc subscriber terminals. Furthermore, the shows 1 two mobile ad-hoc nodes MN0, MN1, which move freely between the four base stations FA-BS1 to FA-BS4.
[0052] Die 2 zeigteine Ad-hoc Netzstruktur aus vier Ad-hoc-Netzen, die jeweils aus Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten A sowieeiner Basisstation B bestehen. Fürdie Hop-Längezwischen den Basisstationen B und den Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräten A ist keinBegrenzungswert definiert. Dies führt somit zu einem undefiniertenNetzaufbau um jede der Basisstationen B und eine unsymmetrischenNetzlastverteilung auf bzw. um die einzelnen Basisstationen B, dieder maximalen Datenübertragungskapazität der BasisstationenB in keinster Weise Rechnung trägt.The 2 shows an ad hoc network structure of four ad hoc networks, each consisting of ad hoc subscriber terminals A and a base station B. For the hop length between the base stations B and the ad hoc subscriber terminals A no limit value is defined. This leads to an undefined network structure around each of the base stations B and an unbalanced network load distribution on or around the individual base stations B, which does not take into account the maximum data transmission capacity of the base stations B in any way.
[0053] 3 zeigteine Situation nach 2, wobei jedoch zur Realisierungder Ad-hoc Coverage für jedeBasisstation B ein definierter Hop-Radius, d.h. eine maximal zulässige Hop-Anzahlfestgelegt wurde (Hop = 1,1,2,3). Durch die Ermittlung der Netzlast undder Berücksichtigungder Leistungsfähigkeitbzw. Übertragungskapazität der jeweiligenBasisstation (d.h. der theoretisch maximal möglichen Netzlast, wobei dieKapazitätder Anbindung an das IP-Backbone hier mit maßgebend ist), kann ein individuelloptimaler Hop-Radius durch jede Basisstation festgelegt werden. 3 zeigtaber, dass bei einer Festlegung lediglich eines von einer BasisstationB individuell festgelegten Hop-Radius die Situation auftreten kann,dass einzelne Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte nicht durch eine BasisstationB versorgt werden. 3 shows a situation 2 However, for the implementation of ad-hoc coverage for each base station B, a defined hop radius, ie a maximum allowable number of hop has been set (Hop = 1,1,2,3). By determining the network load and taking into account the capacity or transmission capacity of the respective base station (ie the theoretically maximum possible network load, where the capacity of the connection to the IP backbone is relevant here), an individually optimal hop radius by each base station be determined. 3 shows, however, that when setting only a hop radius individually set by a base station B, the situation may occur that individual ad hoc subscriber terminals are not served by a base station B.
[0054] In 4 zeigtdie Situation nach 3, nachdem der individuell festgelegteHop-Radius der Basisstationen B durch eine Absprache zwischen denBasisstationen B regional und/oder global in einem oder mehrereniterativen Optimierungsschritten derart weiter optimiert wurde,dass alle Ad-hocTeilnehmer-EndgeräteA versorgt werden können.Es ergeben sich damit Hop-Radien (Hop = 1,2,2,3). Dabei ist aucheine dynamische Netzlastverteilung möglich, die es erlaubt, dasszwar möglichstjede Basisstation B nur soviel Ad-hoc Teilnehmer-Endgeräte A verwaltet,wie sie von ihrer eigenen Leistungsfähigkeit aufnehmen kann, trotzdemaber alle Teilnehmer-EndgeräteA versorgt werden. Damit kann ein Ansteigen der Netzlast über dieKapazitätjeder Basisstation B vermieden werden und trotzdem eine flächendeckende Versorgunggewährleistetwerden.In 4 shows the situation 3 After the individually fixed hop radius of the base stations B has been further optimized by an agreement between the base stations B regional and / or global in one or more iterative optimization steps such that all ad hoc subscriber terminals A can be supplied. This results in hop radii (Hop = 1,2,2,3). In this case, a dynamic network load distribution is possible, which allows, if possible, each base station B managed only as much ad hoc subscriber terminals A, as they can take from their own performance, but still all subscriber terminals A are supplied. Thus, an increase in the network load on the capacity of each base station B can be avoided and yet a nationwide coverage can be ensured.
[0055] 5 zeigtden Sequenzverlauf des vorgeschlagenen Protokolls bei dem Versuchdes Teilnehmer-EndgerätesMN(n), eine Verbindung zur Basisstation BS(n) aufzunehmen, um über dieseBasisstation als default Gateway einen Zugang zum Internet zu bekommen.Hierzu sendet MN(n) überein multihop-fähigesEndgerätMN(n + 1), das bereits Teil des Ad-hoc-Netzes der Basisstation BS(n)ist, ein Base Station Request BS Req. BS(n) vergleicht darauf hin dieHop-Längemit dem definierten Hop-Radius.Da dieser erfülltist, nimmt BS(n) das Teilnehmer-Endgerät MN(n)auf. Dieses startet daraufhin den Registrierungsprozess mit demHome Agent (HA) bzw. mit dem Correspondent Node (CN) und sendetein Binding Update BU. Dieses wird vom Home Agent bestätigt (BUACK). Die Verbindung ist zu diesem Zeitpunkt vollständig aufgebaut.Teilnehmer-Endgerät MN(n)ist nun mit einer IP-basierten Infrastruktur (z.B. dem Internet)verbunden. 5 shows the sequence of the proposed protocol in the attempt of the subscriber terminal MN (n) to connect to the base station BS (n) to get over this base station as a default gateway access to the Internet. For this purpose, MN (n) sends a base station request BS Req via a multihop-capable terminal MN (n + 1), which is already part of the ad hoc network of the base station BS (n). BS (n) then compares the hop length to the defined hop radius. Since this is satisfied, BS (n) receives the subscriber terminal MN (n). This then starts the registration process with the Home Agent (HA) or with the Correspondent Node (CN) and sends a Binding Update BU. This is confirmed by the Home Agent (BU ACK). The connection is fully established at this time. Subscriber terminal MN (n) is now connected to an IP-based infrastructure (eg the Internet).
[0056] 6 zeigtanalog zu 5 den Sequenzverlauf des vorgeschlagenenProtokolls bei dem Versuch des Teilnehmer-Endgerätes MN(n), eine Verbindungzur Basisstation BS(n) aufzunehmen, um über diese Basisstation alsdefault Gateway einen Zugang zum Internet zu bekommen. Hierzu sendetMN(n) überein multihop-fähigesEndgerätMN(n + 1), das bereits Teil des Ad-hoc-Netzes der Basisstation BS(n) ist,ein Base Station Request BS Req. BS(n) vergleicht darauf hin dieHop-Längemit dem definierten Hop-Radius. Als Ergebnis stellt die Basisstation BS(n)in diesem Fall jedoch fest, dass dieser nicht erfüllt ist.Daher sendet BS(n) ein negatives Acknowledgement BS NACK. 6 shows analogously to 5 the sequence of the proposed protocol in the attempt of the subscriber terminal MN (n) to connect to the base station BS (n) to get over this base station as default gateway access to the Internet. For this purpose, MN (n) sends a base station request BS Req via a multihop-capable terminal MN (n + 1), which is already part of the ad hoc network of the base station BS (n). BS (n) then compares the hop length to the defined hop radius. As a result, the base station In this case, however, BS (n) states that this is not met. Therefore, BS (n) sends a negative acknowledgment BS NACK.
[0057] Teilnehmer-Endgerät MN(n)startet nun mit einem neuen Base Station Request BS Req. Daraufhinmeldet sich eine weitere Basisstation BS(n + 1). Diese könnte sichauch bereits beim ersten Request gemeldet haben. Das Teilnehmer-Endgerät MN(n) besitztaber keine Kenntnis darüber,welche BS ihn aufnehmen kann. Daher wird beim zweiten Request dieerste BS nicht antworten (eine Speicherung des Request kann bevorzugtvorgesehen werden). BS(n + 1) ist nach den Vergleich der Hop-Länge mitdem Hop-Radius bereit den neuen Knoten MN(n) aufzunehmen, und sendetein positives Acknowledgement BS ACK.Subscriber terminal MN (n)starts now with a new Base Station Request BS Req. thereuponanother base station BS (n + 1) is reported. This could be upalready reported on the first request. The subscriber terminal MN (n) hasbut not awarewhich BS can take him. Therefore, the second request is thefirst BS does not respond (storage of the request may be preferredbe provided). BS (n + 1) is after comparing the hop length withThe hop radius is ready to receive the new node MN (n) and sendsa positive acknowledgment BS ACK.
[0058] Hiernachstartet Teilnehmer-EndgerätMN(n) mit dem Senden des Bindung Update (BU) an den Home Agent (HA).Die Verbindung ist vollständigaufgebaut.hereafterstarts subscriber terminalMN (n) sending the Binding Update (BU) to the Home Agent (HA).The connection is completebuilt up.
[0059] 7 zeigtden Sequenzverlauf bei dem Versuch des Teilnehmer-Endgerätes MN(n),sich an Basisstation BS(n) anzumelden. Hierzu sendet MN(n) wiedereine Anfrage überein multihop-fähiges Endgerät MN(n +1), das bereits Teil des Ad-hoc-Netzes der Basisstation BS(n) ist.Die Basisstation BS(n) vergleicht die Hop-Länge mit einem definierten Hop-Radius.Der Vergleich führtzu dem Ergebnis, dass der Teilnehmer MN(n) abgewiesen werden müsste. Bevordie Basisstation BS(n) den neuen Teilnehmer MN(n) abweist, startetdie Basisstation BS(n) eine Abfrage an benachbarte BasisstationenBS(n + 1), um deren Hop-Radius festzustellen. Hierzu sendet BS(n)einen HOP Request (HOP Req). Die Antwort der benachbarten BasisstationBS(n + 1) führt zudem Ergebnis, dass BS(n) den neuen Teilnehmer MN(n) doch aufnehmenmuss. Die Verbindung wird dann vollständig aufgebaut. Die Ursachehierfürkann sein, dass die andere BS(n + 1) ihre Leistungsgrenze erreichthat, was durch einen niedrigen Hop-Radius angezeigt werden kann.BS(n) besitzt den höchsten Hop-Radiusund kann diesen erhöhen,damit das neue Teilnehmer-EndgerätMN(n) aufgenommen werden kann. Sollte die BS(n) den Hop-Radius nicht erhöhen können, dadie Leistungsgrenze erreicht ist, wird das neue Teilnehmer-Endgerät MN(n)nicht aufgenommen. Dieser kann bzw. muss nun mittels eines VerticalHanodff beispielsweise in ein übergeordnetesNetz, z.B. in ein zellulares Mobilfunknetz, wechseln. 7 shows the sequence course in the attempt of the subscriber terminal MN (n) to log on to base station BS (n). For this purpose, MN (n) again sends a request via a multihop-capable terminal MN (n + 1), which is already part of the ad hoc network of the base station BS (n). The base station BS (n) compares the hop length with a defined hop radius. The comparison leads to the result that the participant MN (n) would have to be rejected. Before the base station BS (n) rejects the new subscriber MN (n), the base station BS (n) starts a poll to neighboring base stations BS (n + 1) to determine its hop radius. For this purpose, BS (n) sends a HOP request (HOP Req). The response of the neighboring base station BS (n + 1) leads to the result that BS (n) still needs to pick up the new subscriber MN (n). The connection is then completely established. The cause of this may be that the other BS (n + 1) has reached its power limit, which may be indicated by a low hop radius. BS (n) has the highest hop radius and can increase this to allow the new subscriber terminal MN (n) to be recorded. If the BS (n) can not increase the hop radius since the power limit has been reached, the new subscriber terminal MN (n) will not be picked up. This can or must now by means of a vertical Hanodff, for example, in a parent network, eg in a cellular mobile network, change.
[0060] 8 zeigtden Sequenzverlauf bei dem Versuch des Teilnehmer-Endgerätes MN(n),sich überein multihop-fähigesEndgerätMN(n + 1) an der Basisstation BS(n) anzumelden. Die Basisstation BS(n)vergleicht die Hop-Längemit einem festgelegten Hop-Radius. Der Vergleich führt zu demErgebnis, dass der Teilnehmer MN(n) abgewiesen werden müsste. Bevordie Basisstation BS(n) den neuen Teilnehmer MN(n) abweist, startetdie Basisstation BS(n) eine Abfrage an die benachbarte BasisstationBS(n + 1), um deren Hop-Radius festzustellen. Hierzu sendet BS(n)einen HOP Request HOP Req. Die Antwort der benachbarten BasisstationBS(n + 1) führtzu dem Ergebnis, dass BS(n) den neuen Teilnehmer MN(n) nicht aufnehmenbraucht. BS(s) sendet somit ein BS NRCK. MN(n) sendet darauf hineinen BS Req, um eine andere Basisstation aufzuspüren. Es meldetsich BS(n + 1), die einen höherenHop-Radius besitzt. Diese Basisstation BS(n + 1) vergleicht die Anfragemit ihrem Hop-Radius und nimmt den neuen Teilnehmer MN(n) auf. Diesersendet daraufhin das Binding Update (BU) an den Home Agent (HA).Die Verbindung ist vollständigaufgebaut. 8th shows the sequence course in the attempt of the subscriber terminal MN (n) to log on to the base station BS (n) via a multihop capable terminal MN (n + 1). The base station BS (n) compares the hop length with a specified hop radius. The comparison leads to the result that the participant MN (n) would have to be rejected. Before the base station BS (n) rejects the new subscriber MN (n), the base station BS (n) starts a poll to the neighboring base station BS (n + 1) to determine its hop radius. For this, BS (n) sends a HOP Request HOP Req. The response of the neighboring base station BS (n + 1) leads to the result that BS (n) does not need to pick up the new subscriber MN (n). BS (s) thus sends a BS NRCK. MN (n) then sends a BS Req to discover another base station. It reports BS (n + 1), which has a higher hop radius. This base station BS (n + 1) compares the request with its hop radius and picks up the new subscriber MN (n). This then sends the Binding Update (BU) to the Home Agent (HA). The connection is completely established.
[0061] 9 zeigtden Protokollstack der Integration von Mobile IP und AODV (Ad hocOn-demand Distance Vector Routing Protocol) der beispielhaft für das hierbeschriebene Protokoll verwendet worden ist. Es sind die folgendenMobilitätsagentendargestellt: Correspondent Node (CN), Home Agent (HA), Gateway ForeignAgent (GFA), Regional Foreign Agent (RFA) und Foreign Agent (FA).Ferner ist die Anbindung eines Ad-hoc Netzes, bestehend aus MN(n)und MN(n + 1), dargestellt. 9 shows the protocol stack of the integration of Mobile IP and AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector Routing Protocol) which has been used by way of example for the protocol described here. The following mobility agents are shown: Correspondent Node (CN), Home Agent (HA), Gateway Foreign Agent (GFA), Regional Foreign Agent (RFA), and Foreign Agent (FA). Furthermore, the connection of an ad-hoc network consisting of MN (n) and MN (n + 1) is shown.
[0062] DasAd-hoc Routing Protokoll (hier AODV) dient der Anbindung und Übertragungder IP-Routing Pakete. Der HMIP Protokoll-Stack dient der Anbindung der mobilenTeilnehmer-Endgerätean das Internet, wenn diese zwischen den IP-Netzen wechseln. Hierzumüssendie Ad-hoc Teilnehmer-Endgerätedas Binding Up date (BU) überdie Basistation senden. Die Basistation ist hierbei der FA, derdas Gateway zwischen dem Ad-hoc Netz und der IP-Infrastruktur darstellt.TheAd-hoc routing protocol (here AODV) serves the connection and transmissionthe IP routing packets. The HMIP protocol stack is used to connect the mobileSubscriber terminalsto the Internet when they switch between the IP networks. For thishave tothe ad hoc subscriber terminalsthe Binding Up Date (BU) viasend the base station. The base station here is the FA, therepresents the gateway between the ad hoc network and the IP infrastructure.
[0063] Wirddas Protokoll fürHMIPv6 realisiert, so sind statt Gateway Foreign Agent (GFA) undRegional Foreign Agent (RFA) lediglich Mobility Anchor Points MAPgemäß 11 vorgesehen.If the protocol is implemented for HMIPv6, then instead of Gateway Foreign Agent (GFA) and Regional Foreign Agent (RFA) only Mobility Anchor Points MAP according to 11 intended.
[0064] 10 zeigtschematisch die wesentlichen erfindungsgemäßen Komponenten einer BasisstationBS1 zum Aufbau von Kommunikationsverbindungen in einem Funk-Kommunikationssystemsmit mindestens mehreren Basisstationen BS1, BS2 und Teilnehmer-Endgeräten MN0,MN1. Die Teilnehmer-EndgerätenMN0, MN1 sind als multihop-fähige Ad-hoc-Knotenausgebildet. Das Teilnehmer-Endgerät MN0 versucht, über dasTeilnehmer-Endgerät MN1eine Ad-hoc Kommunkationsverbindung zu der Basisstation BS1 aufzubauen. 10 schematically shows the essential components according to the invention a base station BS1 for establishing communication links in a radio communication system with at least several base stations BS1, BS2 and subscriber terminals MN0, MN1. The subscriber terminals MN0, MN1 are designed as multihop-capable ad hoc nodes. The subscriber terminal MN0 attempts to set up an ad hoc communication connection to the base station BS1 via the subscriber terminal MN1.
[0065] DieBasisstation BS1 weist eine Einrichtung Limit Value Definition UnitLVDU zur Festlegung des Hop-Radius für Multihop-Kommunikationsverbindungen auf. DieseEinrichtung LVDU ist datentechnisch verbunden mit einer EinrichtungLimit Value Comparison Unit LVCU zum Vergleich des festgelegten Hop-Radiusmit aktuellen Werten fürdie Hop-Länge deraktuell fraglichen Kommunikationsverbindung. Diese Einrichtung LVCUist wiederum datentechnisch verbunden mit einer Einrichtung MultihopCommunication Unit MHCU zum Aufbau von weiteren Multihop-Kommunikationsverbindungenin Abhängigkeit vomVergleichsergebnis. Schließlichist zumindest die Einrichtung LVDU datentechnisch verbunden mit einerEinrichtung Information Exchange Unit IXU zum Austausch von Informationen über denHop-Radius zwischen Basisstation BS1 und einer oder mehreren benachbartenBasisstationen BS2 des Funk-Kommunikationssystems.The base station BS1 has a device Limit Value Definition Unit LVDU for defining the hop radius for multihop communication links on. This device LVDU is connected in terms of data technology with a device Limit Value Comparison Unit LVCU for comparing the specified hop radius with current values for the hop length of the currently in question communication connection. This device LVCU is in turn connected to a device Multihop Communication Unit MHCU for setting up further multihop communication links depending on the comparison result. Finally, at least the device LVDU is technically connected to a device Information Exchange Unit IXU for exchanging information about the hop radius between base station BS1 and one or more adjacent base stations BS2 of the radio communication system.
[0066] 11 zeigteine Struktur analog zu 1, die zur Realisierung vonHMIPv6 im Rahmen der vorliegenden Erfindung dient. Dabei sind stattdem Gateway Foreign Agent GFA und den Regional Foreign Agents RFAlediglich Mobility Anchor Points MAP vorgesehen, die grundsätzlich inbeliebigen Hierarchiestufen angeordnet sein können. Die Basisstationen BS1bis BS4 dienen in diesem Fall als Access Router AR. Eine solcheIP-Infrastrukturist beliebig skalierbar, d.h. es können grundsätzlich beliebig viele MAPsin beliebiger hierarchischer Anordnung vorgesehen werden, um einegewünschteNetzabdeckung bzw, eine gewünschteZahl von Netzzugängen vorzusehen.Die Netzhierarchie kann in verschiedenen Zweigen der IP-Infrastrukturauch unterschiedlich ausgebildet sein, wie in 11 schematischfür denlinken und den rechten Zweig der IP-Infrastruktur dargesetellt. Damit wirdersichtlich, dass fürein Teilnehmer-EndgerätMN1 ein Handover beispielsweise von der Basisstation BS3 zu derBasisstation BS4 in der Regel schneller abgewickelt werden kann,da nur lokale MAPs in die signaltechnische Abwicklung des Handoversinvolviert werden müssenund nicht eine zentrale Einrichtung wie ein RFA oder ein GFA. 11 shows a structure analogous to 1 which is used for the realization of HMIPv6 in the context of the present invention. Instead of the gateway Foreign Agent GFA and the Regional Foreign Agents RFA, only Mobility Anchor Points MAP are provided, which in principle can be arranged in arbitrary hierarchy levels. The base stations BS1 to BS4 serve as access routers AR in this case. Such an IP infrastructure can be scaled arbitrarily, ie in principle any number of MAPs can be provided in any hierarchical arrangement in order to provide a desired network coverage or a desired number of network accesses. The network hierarchy can also be designed differently in different branches of the IP infrastructure, as in 11 schematized for the left and right branches of the IP infrastructure. Thus, it can be seen that for a subscriber terminal MN1 a handover, for example, from the base station BS3 to the base station BS4 can usually be handled more quickly, since only local MAPs have to be involved in the signal processing of the handover and not a central device such as RFA or a GFA.

权利要求:
Claims (13)
[1]
Verfahren zur Steuerung des Aufbaus von Kommunikationsverbindungenin einem Funk-Kommunikationssystem mit mindestens einer Basisstationund Teilnehmer-Endgeräten,die zumindest teilweise als multihop-fähige Ad-hoc-Knoten ausgebildetsind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einenTeil der Kommunikationsverbindungen seitens des Funk-KommunikationssystemsBegrenzungswerte fürMultihop-Kommunikationsverbindungen festgelegt werden, aktuelleWerte fürdie Multihop-Kommunikationsverbindungen ermittelt werden, und Multihop-Kommunikationsverbindungenzu Teilnehmer-Endgerätennur dann aufgebaut werden, soweit durch die ermittelten aktuellenWerte die festgelegten Begrenzungswerte nicht überschritten werden.Method for controlling the establishment of communication links in a radio communication system having at least one base station and subscriber terminals, which are at least partially designed as multihop-capable ad hoc nodes, characterized in that at least part of the communication links are provided by the radio network Communication system limiting values for multihop communication connections are determined, current values for the multihop communication connections are determined, and multihop communication connections to subscriber terminals are only established if the determined current values, the specified limit values are not exceeded.
[2]
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass fürjede Basisstation zumindest ein individueller Begrenzungswert festlegbarist.Method according to claim 1, characterized in thatthat foreach base station can be defined at least one individual limiting valueis.
[3]
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass eine Auswertung von Zellparametern durch eine Basisstationdes Funk-Kommunikationssystems erfolgt, und auf Basis des Ergebnissesder Auswertung Begrenzungswerte für die Kommunikationsverbindungendieser Basisstation festgelegt werden.Method according to claim 1 or 2, characterizedthat an evaluation of cell parameters by a base stationof the radio communication system, and on the basis of the resultthe evaluation limit values for the communication linksof this base station.
[4]
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass zwischen Basisstationen des Funk-Kommunikationssystems einAustausch von Informationen überdie Begrenzungswerte erfolgt, die für die jeweiligen Basisstationenfestgelegt wurden.Method according to one of claims 1 to 3, characterizedthat between base stations of the radio communication systemExchange of information aboutthe limit values are set for the respective base stationswere determined.
[5]
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass der Austausch von Informationen zumindest teilweise auf einemProtokoll nach IPv6 basiert.Method according to claim 4, characterized in thatthat the exchange of information at least partly on oneProtocol based on IPv6.
[6]
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass der Austausch von Informationen zumindest teilweise auf einemProtokoll nach HMIPv6 basiert.Method according to claim 5, characterized in thatthat the exchange of information at least partly on oneProtocol based on HMIPv6.
[7]
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass eine Anpassung der Begrenzungswerte einer Basisstation aufBasis der festgelegten Begrenzungswerte benachbarter Basisstationenerfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterizedthat an adaptation of the limiting values of a base stationBase of the specified limit values of neighboring base stationshe follows.
[8]
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Begrenzungswerte auf Basis von Ad-hoc-Protokolldaten festgelegt werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterizedthat the limits are set based on ad hoc log data.
[9]
Vorrichtung (BS1) zur Steuerung des Aufbaus von Kommunikationsverbindungenvon/zu zumindest teilweise als multihop-fähige Ad-hoc-Knoten ausgebildetenTeilnehmer-Endgeräten(MN0, MN1), aufweisend, eine Einrichtung (LVDU) zur Festlegungvon Begrenzungswerten fürMultihop-Kommunikationsverbindungen zumindest für einen Teil der Kommunikationsverbindungen, eineEinrichtung (LVCU) zum Vergleich der festgelegten Begrenzungswertemit aktuellen Werten fürdie Multihop-Kommunikationsverbindungen, sowie eine Einrichtung(MHCU) zum Aufbau von weiteren Multihop-Kommunikationsverbindungenin Abhängigkeitvom Vergleichsergebnis.Device (BS1) for controlling the establishment of communication linksfrom / to at least partially trained as a multihop capable ad hoc nodeSubscriber terminals(MN0, MN1), having,a facility (LVDU) for the determinationof limits forMultihop communication links for at least some of the communication links,aDevice (LVCU) for comparing the specified limit valueswith current values forthe multihop communication links, as wellAn institution(MHCU) for setting up further multihop communication linksdependent onfrom the comparison result.
[10]
Vorrichtung nach Anspruch 9, aufweisend, eine Einrichtung(IXU) zum Austausch von Informationen über die Begrenzungswerte zwischenBasisstationen (BS1, BS2) des Funk-Kommunikationssystems.Apparatus according to claim 9, comprising means (IXU) for exchanging information on the limit values between base stations (BS1, BS2) of the radio communication system.
[11]
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Einrichtung (IXU) zum Austausch von Informationen zumindestteilweise zur Verarbeitung eines Protokolls nach IPv6 ausgelegt ist.Device according to claim 10, characterized in thatthat the institution (IXU) to exchange information at leastpartially designed to handle a protocol according to IPv6.
[12]
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Einrichtung (IXU) zum Austausch von Informationen zumindestteilweise zur Verarbeitung eines Protokolls nach HMIPv6 ausgelegtist.Device according to claim 11, characterized in thatthat the institution (IXU) to exchange information at leastpartially designed to process a protocol according to HMIPv6is.
[13]
Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nacheinem der Ansprüche1 bis 8, insbesondere ausgebildet zum Zusammenwirken mit einer Vorrichtungnach einem der Ansprüche9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogrammaufweist: eine erste Programmroutine, die zumindest für einen Teilder Kommunikationsverbindungen in einem Funk-KommunikationssystemsBegrenzungswerte fürMultihop-Kommunikationsverbindungen berechnet und festlegt, einezweite Programmroutine zur Ermittlung von aktuellen Werten für die Multihop-Kommunikationsverbindungenund eine dritte Programmroutine, die eine Vorrichtung zum Aufbauvon Multihop-Kommunikationsverbindungen zu Teilnehmer-Endgeräten nurdann ansteuert, soweit durch die aktuellen Werte die festgelegten Begrenzungswertenicht überschrittenwerden.Computer program for carrying out a method according toone of the claims1 to 8, in particular designed for cooperation with a deviceaccording to one of the claims9 to 12,characterized,that the computer programhaving:a first program routine, at least for a partthe communication links in a radio communication systemLimits forCalculates and sets multihop communication links,asecond program routine for determining current values for the multihop communication linksanda third program routine, which is a device for constructionof multihop communication links to subscriber terminals onlythen controls, as far as the current limits, the specified limit valuesnot exceededbecome.

类似技术:

---

公开号 | 公开日 | 专利标题

---

CN103650437B|2016-11-16|任播服务注册、实现方法及装置、交换设备和系统

---

DE4417779C1|1995-12-07|Mobile radio system

---

DE19882331B3|2014-05-28|A system and method for dynamically increasing the capacity of a code division multiple access radio telecommunications network

---

DE102005001267B4|2012-05-03|Efficient and streamlined information dissemination algorithm for ad hoc mobile wireless networks

---

DE69820437T2|2004-10-28|CHANNEL SELECTION IN A RADIO CONNECTION SYSTEM

---

DE60310467T2|2007-09-27|Cell switching method initiated by the mobile in wireless communication systems.

---

EP1208680B1|2007-12-26|Verfahren zum betrieb drahtloser basisstationen für paketvermittelnde funksysteme mit garantierter dienstgüte

---

DE602005002048T2|2008-04-30|WLAN HANDOVER

---

DE102005005254B4|2007-05-10|A mobile radio communication system, method for operating a mobile radio communication system, core network switching layer unit and method for operating a core network network layer unit

---

DE60130441T2|2008-05-29|REVISION OF A SUPPLY RADIO NETWORK CONTROL WITH DRAWING FOR LINKING TRANSPORT CHANNELS

---

DE19832290B4|2011-12-08|Communication system and method for establishing connections between terminals of a first and a second communication network

---

DE102004044957B4|2007-04-19|Medium access control unit, mobile radio device and method for mapping by means of a mobile radio device data to be transmitted

---

EP2781109B1|2018-11-14|Verfahren zum übertragen von daten zwischen einem mobilen endgerät und wenigstens einem ortsfesten datennetzwerk, mobiles endgerät sowie kraftwagen mit einem mobilen endgerät

---

DE4430993C1|1995-10-26|Method for adaptive route search in a communication network

---

EP1927256B1|2010-02-10|Funkkommunikation in einem multi-funkverbindungs-kommunikationssystem

---

CN100525299C|2009-08-05|在外地分组数据网络中针对移动节点执行绑定过程的装置和方法

---

DE60305786T2|2006-10-19|Apparatus and method for multimedia broadcast / multicast service in a mobile communication system

---

DE19950653B4|2020-01-16|Method for operating a cellular network

---

DE60108765T2|2006-05-18|BASIC QOS MECHANISMS FOR THE WIRELESS TRANSMISSION OF IP TRANSPORT

---

EP0990359B1|2001-10-31|Einrichtung und verfahren zur verwaltung und zuteilung von funkübertragungskanälen in mobilfunksystemen

---

EP1582036B1|2006-08-02|VERFAHREN UND mOBILFUNKTELEKOMMUNIKATIONSNETZ ZUR ÜBERTRAGUNG VON PAKETDATEN

---

EP1282997B1|2004-07-28|Verfahren zum umlegen eines tunnels zwischen knoten eines gprs-systems

---

EP1488581B1|2005-08-17|Verfahren zur übertragung von datenpaketen in einem mobilfunksystem und entsprechendes mobilfunksystem

---

DE19528563C2|1997-11-06|Method for evaluating at least two multi-part communication connections between two communication partners in a multi-node network

---

EP1391081B1|2009-12-02|Heterogenes mobilfunksystem

同族专利:

---

公开号 | 公开日

---

DE102004021319B4|2010-11-11|

---

EP1845748B1|2009-07-15|

---

DE502005002166D1|2008-01-17|

---

US20090067366A1|2009-03-12|

---

KR20070022258A|2007-02-26|

---

ES2327574T3|2009-10-30|

---

KR101188390B1|2012-10-12|

---

PL1845748T3|2009-12-31|

---

US8532020B2|2013-09-10|

---

ES2296167T3|2008-04-16|

---

AT380449T|2007-12-15|

---

EP1743502B1|2007-12-05|

---

WO2005107306A1|2005-11-10|

---

EP1845748A1|2007-10-17|

---

DE502005007726D1|2009-08-27|

---

EP1743502A1|2007-01-17|

---

PL1743502T3|2008-04-30|

---

KR20110104060A|2011-09-21|

---

KR101123991B1|2012-03-23|

引用文献:

---

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

---

法律状态:
2005-11-24| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

---

2011-05-12| R020| Patent grant now final|Effective date: 20110211 |

---

2011-05-12| 8364| No opposition during term of opposition|

---

2012-02-23| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20111101 |

优先权:

---

申请号 | 申请日 | 专利标题

---

DE102004021319A|DE102004021319B4|2004-04-30|2004-04-30|Setup of multihop communication connections depending on limit values|DE102004021319A| DE102004021319B4|2004-04-30|2004-04-30|Setup of multihop communication connections depending on limit values|

---

DE502005002166T| DE502005002166D1|2004-04-30|2005-04-28|CONSTRUCTION OF MULTIHOP COMMUNICATION CONNECTIONS DEPENDING ON LIMIT VALUES|

---

PCT/EP2005/051930| WO2005107306A1|2004-04-30|2005-04-28|Aufbau von multihop-kommunikationsverbindungen in abhängigkeit von begrenzungswerten|

---

EP07015285A| EP1845748B1|2004-04-30|2005-04-28|Aufbau von Multihop-Kommunikationsverbindungen in Abhängigkeit von Begrenzungswerten|

---

AT05737900T| AT380449T|2004-04-30|2005-04-28|Aufbau von multihop-kommunikationsverbindungen in abhängigkeit von begrenzungswerten|

---

DE502005007726T| DE502005007726D1|2004-04-30|2005-04-28|Setup of multihop communication connections depending on limit values|

---

US11/587,590| US8532020B2|2004-04-30|2005-04-28|Multi-hop communication setup subject to boundary values|

---

KR1020067022822A| KR101123991B1|2004-04-30|2005-04-28|한계 값들에 종속하는 멀티홉 통신 셋업|

---

EP05737900A| EP1743502B1|2004-04-30|2005-04-28|Aufbau von multihop-kommunikationsverbindungen in abhängigkeit von begrenzungswerten|

---

PL07015285T| PL1845748T3|2004-04-30|2005-04-28|Summary of multi-hop communication connections depending on the limit values|

---

ES05737900T| ES2296167T3|2004-04-30|2005-04-28|ESTABLISHMENT OF MULTISALT COMMUNICATIONS LINKSIN FUNCTION OF LIMIT VALUES.|

---

KR1020117016762A| KR101188390B1|2004-04-30|2005-04-28|한계 값들에 종속하는 멀티홉 통신 셋업|

---

ES07015285T| ES2327574T3|2004-04-30|2005-04-28|ESTABLISHMENT OF MULTIPLE COMMUNICATIONS LINKS IN FUNCTION OF DELIMITATION VALUES.|

---

PL05737900T| PL1743502T3|2004-04-30|2005-04-28|Creating hopping telecommunications connections depending on the limit values|