Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten, insbesondere GSM-Daten zwischen mindestens zwei Teilnehmern.
Bei bisherigen GSM-Datenverbindungen, insbesondere für digitalisierte Sprachdaten, zwischen mobilen Teilnehmern über ein Kommunikationsnetz, beispielsweise das öffentliche Fernsprechnetz (PSTN - Public Switched Telephone Network), wurden die GSM-Daten in GSM-Format in das Rahmenformat des Kommunikationsnetzes - 64 kbit/s PCM bei PSTN - mittels einer Umcodiereinrichtung/einem Transcoder umgesetzt. Eine solche Transcodierung erfolgt beim Mobilfunksystem DMCS 900 in den Basisstationen bzw. an der A-Schnittstelle beim Übergang auf das PSTN-Kommunikationsnetz. Nach der GSM-Recommendation 0860/0861 erfolgt die digitale Sprachübertragung in sogenannten "TRAU-frames" (transcode and rate adaptor unit); d. h. Übertragungsrahmen im 16 kbit/s-Format bei FR (Full Rate) Übertragung und 8 kbit/s oder auch 16 kbit/s bei HR (Half Rate) Übertragung.
Aus der
Aus der
Aus der nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlichten internationalen Patentanmeldung
Das erfindungsgemäße Verfahren - wie die zwei Transkodiereinrichtungen zu einem TFO-Betrieb signalisiert werden -, mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass es folgende Maßnahmen vorsieht:
Besonders vorteilhaft ist es, dass sich eine Verbesserung der Qualität übertragener Daten, insbesondere von GSM-Sprachdaten, insbesondere bei Tandembetrieb bei Verbindungen zwischen mobilen Teilnehmern ergibt. Durch die gleichzeitige Übertragung von Abtastwerten, z. B. PCM-Werten, und Signalparametern zur Sprachdatenrekonstruktion sind die Störungen bei einer Transcodiereinrichtung, die nicht für den tandemfreien Betrieb mit transparenter Durchschaltung von TRAU-Rahmen ausgestattet ist, geringer. Denn es werden auch bei der Übertragung von Kennungsinformationen immer noch Sprachdaten im ersten Datenstrom übertragen.
Auch bei Handover-Betrieb bietet die Erfindung Vorteile. Die Erfindung ist einfach in bestehende Systeme zu implementieren. Nur die Sprach-Transcoder eines Netzes sind betroffen. Beispielsweise werden von den 8 Bits pro Sprachabtastwert die beiden niedrigwertigsten Bits durch einen TRAU-Rahmen ersetzt (die Sprache wird dann auf 6 Bits reduziert), in welchem Kennungsinformation/Synchroninformation eingeblendet werden kann, um die Transcodiereinrichtungen aufeinander zu synchronisieren.
Durch Klemmung der niedrigwertigsten Bits auf Null bei der Übertragung von Sprachabtastwerten während eines Gesprächsaufbaus ist die Sprachqualität gegenüber bisher vorgeschlagenen Verfahren verbessert.
Bei einem Handover, d. h. bei einem Wechsel auf eine andere Transcodiereinrichtung, kann ein Rahmenverlust schnell festgestellt werden, bzw. vermieden werden, daß ungültige Rahmen als TRAU-Rahmen weiterverarbeitet werden. Eine nicht zum tandemfreien Betrieb ausgestattete Transcodiereinrichtung kann während eines Synchronisationsvorganges schon Sprachabtastwerte verarbeiten. Wenn nach abgeschlossener Synchronisation anstelle der Abtastwerte ein reduziertes Ruhemuster gesendet wird, kann der Sprachdecoder der Transcodiereinrichtung abgeschaltet werden oder für andere Zwecke, z. B. zur Codeumsetzung Full Rate/Half Rate im Downlink-Pfad verwendet werden.
Im bestehenden GSM-Netz (Festnetzseite), beispielsweise dem DMCS 900 Netz, wird eine Transcodierung; d. h. eine Umcodierung der Sprachdaten vom vorgegebenen sogenannten TRAU (Transcode and Rate Adaption Unit) -Format nach der GSM-Recommendation 08.60 in das Übertragungsformat des Kommunikationsnetzes, z. B. dem öffentlichen Fernsprechnetz PSTN (PCM-Werte im 64 kbit/s Rahmenformat), stets vorgenommen.
Vom Teilnehmer Tl1 wird eine Verbindung zum Teilnehmer Tl2 geschaltet. Die Transcodiereinrichtung, nachfolgend stets Transcoder genannt, TCE1, die dem Teilnehmer Tl1 zugeordnet ist, sendet im Verkehrskanal des A-Interfaces A-IF eine Kennungsinformation, welche dem zugeschalteten Transcoder TCE2 (Tandem-) signalisiert, daß es sich um eine TFO(tandem free operation)-fähige Transcodiereinrichtung handelt. Die beiden Transcoder schalten, nachdem sie diese Signalisierung erkannt haben, in den TFO-Betrieb und tauschen die Sprachparameter aus. Trifft der Transcoder auf einen nicht TFO-fähigen Transcoder, so erhält dieser die Kennung der Gegenstelle innerhalb einer gewissen Zeit nicht und fällt daher wieder in den normalen Betrieb zurück, in welchem er die Sprache (Sprachabtastwerte) codiert bzw. decodiert.
Die Interfaces von den Transcodern TCE1, TCE2 zu den Teilnehmern Tl1, Tl2, die z. B. über Funkfeststationen BTS anschaltbar sind, sind mit ATER-IF bezeichnet. Die Vermittlung zwischen den Transcodiereinrichtungen ist mit MSC bezeichnet.
Beim Gesprächsaufbau stellt die Detektion des Übergangs am A-Interface (A-IF) in den unteren (niedrigwertigsten) beiden Bits der A-Abtastwerte von 00 auf ≠00 den Trigger dar. Der Trigger ist ggf. um Ttrigger verzögert.
Diese Triggerbedingung ist dabei so gewählt, dass sie folgendem Verhalten der Vermittlungseinrichtung MSC genügt:
Der Transcoder TCE1 sendet am A-IF Interface anstelle der üblichen 8 Bit-PCM-Abtastwerte nun in den niedrigwertigsten 2 Bits dieser Abtastwerte einen TRAU-Rahmen (dieser wurde bisher zur Übertragung zwischen Funkstation und Transcoder verwendet und enthält Signalparameter zur Nutzdatenrekonstruktion). Der Datenstrom zwischen den Transcodern TCE1 und TCE2 ist demnach unterteilt in einen ersten Datenstrom mit Abtastwerten (PCM-Werten) und einen zweiten Datenstrom mit Signalparametern insbesondere TRAU-Rahmen. Beide Datenströme werden insbesondere während einer Verbindungsaufbauphase gleichzeitig übertragen. In einem solchen TRAU-Rahmen wird für eine vorgegebene Zeitdauer eine Kennungsinformation TRAU* gesendet. Sobald der TRAU* von der Gegenstelle erkannt wurde, wird in den TFO-Betrieb geschaltet. Der Vorgang wird von einem Timer TSync überwacht. Läuft dieser ab, wird in den normalen Betrieb übergegangen.
Alternativ können auch n, n<9 Bits für die Signalisierung verwendet werden mit beliebigen Rahmenstrukturen.
Alternativ kann auf die Kennungsinformation TRAU* verzichtet werden und lediglich die TRAU-Rahmen-Synchronisationsinformation herangezogen werden.
Solange die Synchronisation Tsync läuft, werden im Anschluss an die Kennungsinformation TRAU* die vom Ater-IF ankommenden TRAU-Rahmen in den niedrigwertigen 2 Bits des A-IF gesendet. Dies ermöglicht bei der Gegenstelle einen sofortigen Übergang in den TFO-Betrieb nach dem Erhalt von der Kennungsinformation TRAU*. Die höherwertigen 6 Bits der Abtastwerte werden mit den prozessierten höherwertigen 6 Bits PCM* gefüllt. Dies reduziert den Qualitätsverlust, falls die Gegenstelle kein TFO-fähiger Transcoder ist.
Wird innerhalb einer Wiederholungszeit Trepeat (Trepeat < Tsync) kein TRAU* empfangen, wird nochmals ein TRAU* gesendet. Der Zweck dieses zweiten TRAU* ist im Handover-Fall beschrieben.
Nach dem Erkennen des TRAU* am A-IF werden im Anschluß daran die folgenden TRAU Rahmen(-Inhalte) zum Ater-IF durchgereicht. Die Anpassung der ControlBits sowie das Timing des Ater-TRAU-Rahmens wird den lokalen Gegebenheiten angepaßt. Unbrauchbare Rahmen von der Gegenstelle (BFI=1, TRAU*) werden durch den vorherigen Rahmen ersetzt und ggf. ein Muting eingeleitet. Ein evtl. Jitter in der TRAU-Rahmenlänge von +/-2Bits muß ebenfalls ausgeglichen werden. Codec-Umsetzungen, DTX und Muting-Funktionen werden ebenfalls in dieser Richtung durchgeführt. Vorteil ist, daß keine Signalisierung im Gespräch erforderlich ist, falls sich die lokalen Gegebenheiten ändern.
In die Gegenrichtung werden TRAU-Rahmen vom Ater-IF zum A-IF transparent durchgereicht. Die oberen 6 Bits werden anstelle von PCM* nun durch IDLE* (010101) ersetzt. Dies ermöglicht die Abschaltung der Transcodier-Funktion, da diese Kapazität in einer FR/HR-Systemumgebung ggf. für die HRC <-> FRC Umsetzung benötigt wird. Es vermeidet ebenfalls eine zusätzliche Laufzeit. TRAU-Rahmen mit DatenInhalt können ebenfalls transparent durchgereicht werden.
Anstelle von IDLE* kann auch ein Modulo-n Zähler eingebaut werden, welcher eine noch sicherere Fehlerdetektion erlaubt.
Der Handover-Fall ist in die drei nachfolgend beschriebenen Fälle zu untergliedern.
Zunächst wird der Abbruch der ankommenden TRAU-Rahmen registriert und ein Timer Trelease gestartet. Der Transcoder empfängt nach einer gewissen Zeit wieder einen TRAU* von dem neu zugeschalteten Transcoder TCE3, stoppt Trelease, sendet selbst einen TRAU* und bleibt im TFO-Betrieb. So kann der Transcoder ständig im TFO-Betrieb bleiben.
Kann der erste TRAU* nicht empfangen werden, da die Vermittlung MSC noch nicht durchgeschaltet hat, wird dessen zweiter TRAU* jedoch detektiert und führt zum TFO-Betrieb.
Um möglichst schnell den Handover vom Transcoder TCE2 zum Transcoder TCE3 zu detektieren und um ggf. auf eine Schleife am A-IF nicht zu triggern, wird der neu zugeschaltete Transcoder TCE3 (
Zunächst wird der Abbruch der ankommenden TRAU-Rahmen registriert und ein Timer Trelease gestartet. Der Timer Trelease läuft ab und der Transcoder geht wieder in den Arbitrierungszustand, in welchem er die ankommenden Daten am A-IF encodiert. In den abgehenden Datenstrom am A-IF fügt er zu den TRAU-Rahmen nun decodierte PCM-Samples "PCM*" ein. Der zuerst gesendete TRAU ist ein TRAU*. Der Timer Tsync wird gestartet. Da vor Ablauf des Timers Tsync kein TRAU* empfangen wurde, wird in den normalen Betrieb zurückgefallen.
War die bisherige Gegenstelle nicht TFO-fähig, kann der Transcoder den Handover nicht erkennen. Fur die neue Gegenstelle ist es jedoch ein normaler Gesprächsaufbau, in welchem sie, falls sie TFO-fähig ist, zuerst einen TRAU* sendet. Diesen empfängt der Transcoder, sendet ebenfalls einen TRAU* und geht in den TFO-Betrieb. Erfolgt die Durchschaltung verzögert, geht der erste TRAU* verloren und der zweite TRAU* nach Trepeat führt zum Erfolg.
Das Gesprächsende wird entweder durch den Abbruch der TRAU-Rahmen am Ater-IF, oder durch detektierte Fehler am A-IF eingeleitet. Der Ablauf ist dann wie im Falle 'Handover zu einem nicht TFO-fähigen Transcoder'.
Einzel-Fehler konnen nicht in den Datenbits der TRAU-Rahmen erkannt werden. Einzel-Fehler konnen nur in den Synchronisationsbits der TRAU-Rahmen erkannt werden. Maßnahmen sind deshalb daraus keine abzuleiten, da keine Aussage über die Datenbits des TRAU-Rahmens gegeben ist.
Stark gestörte TRAU-Rahmen ans Ater-IF weiterzuleiten bedeutet, daß evtl. starke Störgeräusche beim Teilnehmer auftreten können. Daher wird bei Detektion eines einzelnen Fehlers von einem Burst-Fehler ausgegangen, der restliche TRAU-Rahmen verworfen und durch den zuvor gesendeten TRAU-Rahmen ersetzt. Folgende Maßnahmen vermeiden diese Störungen weitestgehend:
Ein Puffer mit ca. x ms(hier 5 ms) erlaubt die Daten bis zum letzten TRAU Sync-Bit zu speichern und im Fehlerfall durch die zuletzt gültigen Daten zu substituieren.
Ist der Burst sehr lang, wird wie im Fall 'Handover zu einem nicht TFO-fähigen Transcoder', in den normalen Betrieb übergegangen.
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