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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Drahtloskommunikation
und betrifft insbesondere Aspekte der Drahtloskommunikation wie
beispielsweise Energiesparabläufe
und Frequenzauswahl und Frequenzwechsel.
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2. Stand der
Technik und weitere Überlegungen
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Energieeinsparung
ist schon seit langem eine Problematik, mit der man sich auf dem
Gebiet der Computertechnologie befasst, insbesondere bei Computern,
die mehr oder weniger mit einer Batteriestromquelle arbeiten. Energieeinsparung
ist ein wichtiger Faktor bei Computern, die drahtlos mit einem lokalen
Netzwerk (LAN) verbunden sind, beispielsweise tragbare oder mobile
Computer oder sonstige Telekommunikationsvorrichtungen, die tragbare
oder mobile Computer enthalten.
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Ein
Computer, wie beispielsweise ein Personalcomputer (PC), ist in der
Regel mit verschiedenen Vorrichtungen ausgestattet, die über einen
oder mehrere Busse miteinander kommunizieren. Oft können einige
dieser Vorrichtungen mit einer Energiesparfunktion versehen sein.
Bei einem PC, auf dem ein Betriebssystem aus der Microsoft® Windows®-Familie
arbeitet und der Teil eines LAN ist, kennt man die Energiesparfunktion
für diese
Vorrichtungen unter der Bezeichnung "Wake-On-Lan". Wake-On-Lan dient der Erzielung eines
geringen Stromverbrauchs, aber gestattet trotzdem noch eine Anbindung
für ankommende
Informationen aus dem LAN zu dem PC.
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Die
Microsoft® Wake-On-Lan-Energiesparimplementierung
hat sowohl Energiesparmodi für die
an den PC-Bus angeschlossenen Vorrichtungen als auch "System"-Energiemodi. Im Hinblick auf die Tatsache,
dass man Drahtlos-LANs zum Beispiel dafür verwendet, den Computer oder
den Arbeitsplatzrechner mobil zu machen, kann man das "System" im Zusammenhang
mit einem Drahtlos-LAN als ein "mobiles
Endgerät" (Mobile Terminal – MT) oder
als "Benutzerausrüstung (User
Equipment – UE)
bezeichnen. Das mobile Endgerät
(MT) enthält
eine Vorrichtung (beispielsweise eine Karte oder Leiterplatte),
die als Schnittstelle zu dem Drahtlosnetz dient, wobei eine solche
Karte oft als eine Drahtlos-Netzschnittstellenkarte (Network Interface
Card – NIC)
bezeichnet wird. Somit umfasst der Begriff "mobiles Endgerät (MT)" sowohl die Netzschnittstellenkarte
(NIC) als auch den Computer, in dem die Netzschnittstellenkarte
(NIC) eingebaut ist.
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Beim
Microsoft® Wake-On-Lan-Regime
kann eine Vorrichtung die Energiemodi D0, D1, D2 und D3 haben, die
vom Modus D0 (wo keinerlei Energieeinsparung stattfindet) bis zum
Modus D3 (dem Modus mit der größten Energieeinsparung)
reichen. Die Vorrichtungsmodi werden im vorliegenden Text als Dx bezeichnet,
wobei x entweder für
0, 1, 2 oder 3 steht. Das System hat die Energiemodi S0, S1, S2,
S3, S4 und S5. Im Modus S0 ist die Energie für das System auf Höchstleistung,
während
der Modus S4 ein "Winterschlaf"-Modus ist (ein sehr
tiefer Schlafzustand, aus dem heraus das System aber den Betrieb
mit einem Neustart wieder aufnehmen kann). Der Modus S5 bedeutet,
dass das System abgeschaltet ist und dass ein Neustart die einzige
Möglichkeit
ist, den Systembetrieb wieder aufzunehmen. Ähnlich den Bezeichnungen der
Vorrichtungsmodi werden die Systemmodi allgemein mit Sx bezeichnet.
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Bei
der Wake-On-Lan-Funktion erfolgt eine Abfrage zwischen den an einen
gemeinsamen Bus angeschlossenen Vorrichtungen vor dem Eintreten
in einen der Energiesparmodi, zum Beispiel die Modi D1, D2 oder
D3. Der Modus mit der geringsten Energiesparwirkung (d. h. der höchste Energiemodus)
für jede
der an den Bus angeschlossenen Vorrichtungen wird als der bevorzugte
Modus für
den Bus gewählt. Es
gibt bestimmte Anforderungen für
jeden der Vorrichtungsenergiesparmodi, beispielsweise Stromverbrauchsanforderungen.
Je höher
die Ziffer des Modus',
desto geringer ist der Stromverbrauch.
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Wake-On-Lan
kann aus jedem Dx-Modus heraus arbeiten, solange der Systemmodus
kleiner ist als S5 und die Vorrichtung in der Lage ist, die Voraussetzungen
und Anforderungen für
diesen Dx-Modus (beispielsweise Stromverbrauchsanforderungen) zu
erfüllen
und trotzdem noch empfangene Rahmen zu detektieren. Wenn eine Vorrichtung
ein Aufwach-Ereignis detektiert, so signalisiert die Vorrichtung
dies dem System entsprechend. Diese Signalisierung erfolgt in unterschiedlicher
Weise, je nachdem, an welchen Bus die Vorrichtung angeschlossen
ist. An einem CardBus zum Beispiel erfolgt die Signalisierung mittels
der Leitung CSTSCHG#.
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Im
Folgenden wird kurz auf zwei Arten von Standards für Drahtlos-LANs
eingegangen. Die erste Art von Standard ist der HIPERLAN-Standard
(HIgh PErformance Radio Local Area Network), und die zweite Art
von Standard ist der IEEE 802.11. HIPERLAN (HIgh PErformance Radio
Local Area Network) ist ein ETSI-Standard (European Telecommunications
Standards Institute) für
Drahtlos-LANs, wobei es bereits Standards für HIPERLAN Typ 1 gibt und Vorschläge für Standards
für HIPERLAN
Typ 2 (H2) vorliegen. IEEE 802.11 ist ein IEEE-Standard (Institute of
Electrical and Electronics Engineers) für Drahtlos-LANs.
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Wenden
wir uns zunächst
den HIPERLAN-Standards zu. H2 basiert auf einem Zeitvielfachzugriffs-/Zeitduplex- Protokoll. Beim H2
arbeitet eine in einem Gebäude
befindliche Komponente mit 5 GHz, und die zweite Generation des
Standards arbeitet mit wenigstens 24 Mbits/s Dauerleistung, mit
potenziell noch höheren
Datenraten.
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Beim
H2 kommuniziert das mobile Endgerät (MT) mit einem Zugangspunkt
(Access Point – AP). Das
LAN kann mehrere Zugangspunkte (AP) haben, von denen jeder im Wesentlichen
das Analog zu einer Basisstation ist, die eine Zelle versorgt. Da
es sich beim H2 um Zeitduplex (Time Division Duplex – TDD) handelt,
arbeiten sowohl das mobile Endgerät (MT) als auch der Zugangspunkt
(AP) mit der gleichen Frequenz. Der Zugangspunkt (AP) ist mit dem Intranet
eines Betreibers verbunden. Das Intranet kann beispielsweise das
Intranet für
ein Unternehmen oder einen Industriekomplex, ein Büro, ein
Krankenhaus, einen Flughafen oder auch für den Heimgebrauch oder privaten
Bereich sein. Der Zugangspunkt (AP) der Zelle wählt – vorzugsweise für seine Zelle
autonom – die
beste Frequenz zum Kommunizieren mit einem bestimmten mobilen Endgerät (MT). Bei
der Auswahl der besten Frequenz verwendet der Zugangspunkt (AP)
Messungen, die sowohl durch den Zugangspunkt (AP) selbst vorgenommen
wurden, als auch Messungen, die durch das mobile Endgerät (MT) vorgenommen
und an den Zugangspunkt (AP) weitergeleitet wurden. In dieser Hinsicht
können die
Messungen zum Beispiel Interferenzmessungen (beispielsweise Signal-Rausch-Verhältnisse
[Signal-to-Noise-Ratio – SNR])
für verschiedene
in Frage kommende Frequenzen zum Auswählen der besten verfügbaren Frequenz
sein.
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Die
Medienzugriffssteuerungsschicht (Medium Access Control – MAC) dient
dem Steuern der Kommunikation zwischen dem Zugangspunkt (AP) und
einem mobilen Endgerät
(MT). Insbesondere handelt es sich bei der Medienzugriffssteuerungsschicht
(MAC-Schicht) für
das Drahtlos-LAN um eine belegungsbasierte MAC-Schicht.
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Sobald
ein bestimmtes mobiles Endgerät (MT)
authentifiziert und eine Verbindung hergestellt wurde, laufen in
der Regel eine Reihe von Transaktionen ab. Eine Besprechung dieser
Transaktionen wird durch das Verständnis der MAC-Rahmenstruktur, die
in 11 gezeigt ist, erleichtert. Der Rahmen ist in
der Regel 2 ms lang, und in jedem Rahmen wird immer ein Sendesteuerkanal
(Broadcast Control Channel – BCCH)
versendet. Der BCCH enthält
einen Zeiger auf den Beginn eines Direktzugriffskanal-Anfangs (Random
Access Channel – RCH)
und die Anzahl der Direktzugriffskanäle, die in dem Rahmen enthalten
sind. Der RCH selbst ist ein Transportkanal mit einer Größe von neun
Byte, der verschiedene logische Informationsprotokolldateneinheiten
enthalten kann. Außer
dem RCH werden noch weitere Transportkanäle wie beispielsweise Sendekanal (Broadcast
Channel – BCH),
FCH, ACH, SCH, LCH und RCH verwendet, die alle mit logischen Kanälen gefüllt sind.
Wenn man davon ausgeht, dass es nur einen einzigen Sektor je Zelle
gibt, so gibt es einen einzelnen BCH, einen einzelnen FCH und einen
einzelnen ACH je Rahmen. Es kann aber auch mehrere SCH, LCH und
RCH je Rahmen geben. ACH ist ein Rückkopplungskanal, der den Zugangspunkt (AP)-Empfangsstatus der
RCHs übermittelt.
LCH dient der Signalisierung von Benutzerdaten und Steuerungsdaten.
SCH dient der Rückkopplungssignalisierung
des Benutzerdaten-Empfangsstatus' (ARQ) und auch dem
Steuern der Zeichengabe. RCH kann mit Ressourcenanforderungen, Verbindungsaufbaunachrichten
und Steuerungsnachrichten gefüllt
werden. Der Zugangspunkt (AP) ist mit einer Planungsentität ausgestattet,
die für
das Füllen
der Rahmen entsprechend den Direktzugriffskanalmöglichkeiten, zum Beispiel RCHs,
zuständig
ist.
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Im
Zusammenhang mit den oben angesprochenen Transaktionen muss das
mobile Endgerät (MT),
um Aufwärtsverbindungs
(Uplink – UL)-Daten senden
zu können,
einen Abwärtsverbindungs (Downlink – DL)-Sendesteuerkanal
(BCCH) überwachen,
der in dem Sendekanal (BCH) übertragen
wird. Diese Überwachung
des Abwärtsverbindungs (Downlink – DL)-Sendesteuerkanals
(BCCH) dient dazu festzustellen, wo sich die Direktzugriffskanal (RCH)-Möglichkeiten
in dem Rahmen befinden. Der Direktzugriffskanal (RCH) wird von dem
mobilen Endgerät
(MT) dazu verwendet, UL-Ressorcen anzufordern. Die Direktzugriffsanforderung
wird durch den Zugangspunkt (AP) bestätigt, und der Zugangspunkt (AP)
beginnt, die UL-Ressourcen für
das mobile Endgerät
(MT) in einem Zeitduplex (TDD)-Luftverbindungsverkehrskanal einzuplanen,
d. h. die Belegung auf der Grundlage des angeforderten Zugangs beginnt.
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Sobald
während
der Abwärtsverbindung (DL)
am Zugangspunkt (AP) Daten aus dem festen Netz (beispielsweise dem
Intranet des Betreibers) empfangen werden, die für das mobile Endgerät (MT) bestimmt
sind, kann der Zugangspunkt (AP) entweder (1) diese Daten puffern,
wenn das mobile Endgerät
(MT) schläft
(er kann beispielsweise die Übertragung
dieser Daten bis zu einem Zeitpunkt aufschieben, nachdem der Zugangspunkt
(AP) das mobile Endgerät
(MT) aufgeweckt hat); oder (2) die Daten bei der nächstmöglichen
Gelegenheit übertragen. Daten
werden dem mobilen Endgerät
(MT) durch den Zugangspunkt (AP) durch Senden einer MAC-ID des mobilen
Endgerätes
(MT) in dem Rahmensteuerkanal (Frame Control Channel – FCCH)
angekündigt, der
in dem Rahmenkanal (Frame Channel – FCH) übertragen wird, welcher nach
dem BCH gesendet wird (siehe 11). Der
FCCH enthält
außerdem
die genaue Position, wo die Daten in der DL-Phase transportiert
werden.
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HIPERLAN
Typ 2 ermöglicht
eine Verlängerung
der Batteriestandzeit mittels eines Schlafmodus im mobilen Endgerät (MT),
der im vorliegenden Text als der H2-Schlafmodus bezeichnet wird. Um in den H2-Schlafmodus
zu gelangen, muss das mobile Endgerät (MT) den Zugangspunkt (AP)
ausdrücklich
um Erlaubnis fragen, in den Schlafmodus gehen zu dürfen. Wenn
sich ein mobiles Endgerät
(MT) im H2-Schlafmodus
befindet, so überwacht
es den BCCH nur periodisch. Die Periodizität für eine solche Überwachung
des BCCH wird zwischen dem mobilen Endgerät (MT) und dem Zugangspunkt
(AP) vereinbart.
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Es
ist derzeit vorgesehen, dass der H2 keine manuelle Frequenzplanung
beinhaltet, sondern dass die Frequenz, die von jedem Zugangspunkt
(AP) benutzt wird, durch einen dynamischen Frequenzauswahl-Algorithmus
(Dynamic Frequency Selection – DFS)
ausgewählt
wird. Der dynamische Frequenzauswahl-Algorithmus (DFS) wird in dem
H2-Funkzugangsnetz
selbst, beispielsweise in dem Zugangspunkt (AP), auf der Grundlage
von Messungen der Empfangssignalstärke (Received Signal Strength – RSS) implementiert.
Wie oben angesprochen, verwendet der Zugangspunkt (AP) sowohl Messungen, die
durch den Zugangspunkt (AP) selbst vorgenommen wurden, als auch
Messungen, die durch das mobile Endgerät (MT) in der Zelle vorgenommen
wurden, die durch den Zugangspunkt (AP) verwaltet wird. Dabei kann
das mobile Endgerät
(MT) auf Befehl vom Zugangspunkt (AP) sowohl die RSS der Frequenz
messen, die momentan zur Kommunikation mit dem Zugangspunkt (AP)
benutzt wird, sowie auch andere Frequenzen. Die konkreten Frequenzen,
die das mobile Endgerät
(MT) messen soll, und in welchem Rahmen, wird durch Steuerungszeichengabe
vom Zugangspunkt (AP) zugewiesen.
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Die
Leistungsfähigkeit
des dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus' hängt somit von
Messungen vom mobilen Endgerät
(MT) ab. Beim HIPERLAN Typ 2, wie man es sich derzeit vorstellt,
weiß der
Zugangspunkt (AP) im Grunde, ob sich das mobile Endgerät (MT) in
einem H2-Schlafmodus befindet oder nicht, weiß aber sehr wenig anderes über den
Energiestatus des mobilen Endgerätes
(MT).
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Je
nach der Periodizität
der Messungen, die von den mobilen Endgeräten (MTs) verlangt werden, kann
es während
der H2-Abläufe zu verschiedenen Problemen
kommen, wie in zwei verschiedenen Fällen veranschaulicht wird,
die im Folgenden beschrieben werden. Ein erster Fall konzentriert
sich auf ein Problem für
das mobile Endgerät
(MT). Wie ohne Weiteres einleuchtet, ist es überaus wünschenswert, dass das mobile
Endgerät
(MT) seinen Stromverbrauch während
eines aktiven Modus' oder
eines Schlafmodus' minimiert.
Im Schlafmodus ist der Aktiv/Inaktiv-Betriebszyklus sehr gering
und liegt im Bereich von 1/1000 für die Schlafdauer von zehn
Rahmen. Der Betriebszyklus richtet sich nach der Periodizität, mit der
das mobile Endgerät
(MT) den BCCH überwacht.
Je nach den Messungsanforderungen, die durch den Zugangspunkt (AP)
gestellt werden, summieren sich die Signalstärkemessungen an benachbarten
Frequenzen sehr schnell zu einer Größenordnung von 1/1000. Oder
anders ausgedrückt: Wenn
konstante Messungen benachbarter Frequenzen im Schlafmodus erforderlich
sind, so wird der Batteriestromverbrauch zu einem Problem. Oder
es müssen,
weil der Batteriestromverbrauch kein verhandelbarer Parameter ist,
die Messungen selten erfolgen, um einen hohen Batteriestromverbrauch
zu vermeiden, wobei aber andererseits das größere Risiko besteht, wichtige
Daten zu verlieren.
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Der
Stromverbrauch muss natürlich
sowohl den Stromverbrauch in der Netzschnittstellenkarte (NIC) als
auch den Stromverbrauch im PC beinhalten. Es ist wahrscheinlich,
aber nicht unbedingt der Fall, dass der PC im Schlafmoduszustand
D0 viel mehr Energie verbraucht als die Netzschnittstellenkarte
(NIC) im Schlafmoduszustand D0. Wenn dann eine Messung, die durch
den Zugangspunkt (AP) für eine
Netzschnittstellenkarte (NIC) im Schlafmodus D3 verlangt wird, ein
Aufwachen des PC verlangt, um den Energiezustand von D3 auf D0 (oder
einen anderen Zustand) anzuheben, so ist es wahrscheinlich, dass
der Stromverbrauch im PC der kritische Aspekt ist. Je nach dem Systemzustand
Sx (x = 0 – 5)
kann nach dem Aufwachen der Anstieg des Stromverbrauchs verringert
werden. Zum Beispiel wäre
es unnötig,
den Monitor einzuschalten. Dies führt wieder zu demselben Problem
einer verkürzten
Batteriestandzeit für
das mobile Endgerät
(MT).
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In
dem zweiten Fall geht es um den Zugangspunkt (AP). Die PC-Energieverwaltung
zwingt manchmal das mobile Endgerät (MT), in einen niedrigeren
Energiemodus überzuwechseln,
beispielsweise D1, D2 oder D3. Es gibt Anforderungen, (beispielsweise
Stromverbrauchsanforderungen), um in diese einzelnen Zustände überzuwechseln.
Je niedriger der Zustand Dx (x = 1 – 3), desto höher ist
die Anforderung an einen niedrigen Stromverbrauch. Je nach dem Stromverbrauch
jedes Zulieferergerätes kann
es mehr oder weniger problematisch sein, die Messung in einem niedrigen
Energiemodus zu unterstützen.
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Nebenbei
soll angemerkt sein, dass das oben Dargelegte zu einer Umgehungslösung, die oben
beschrieben ist, führen
kann, um den PC aufzuwecken. In diesem Fall wird jedoch davon ausgegangen,
dass die Netzschnittstellenkarte (NIC) die Durchführung der
Messung aufschiebt.
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Aus
der Sicht des dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus' eines Zugangspunktes (AP) ist der Zustand
negativ, da die Vorrichtung dann eventuell nicht in der Lage ist,
die Messung auszuführen,
und der Zugangspunkt (AP) weiß nichts
davon, mit Ausnahme der Tatsache, dass keine Messberichte empfangen
werden. Wenn mehrere mobile Endgeräte (MTs) in einer Zelle nicht
verfügbar
sind, um auf Verlangen vom Zugangspunkt (AP) Messungen vorzunehmen,
so kann das Fehlen von Messwertabtastungen zu einer Leistungsverschlechterung in
der Zelle führen.
Für das
mobile Endgerät
(MT) tritt das Problem ein, dass trotz ordnungsgemäß empfangener
Messungsanforderung nichts unternommen werden kann, da es die Batteriestandzeit
verkürzen und
zu einem Synchronisationsverlust oder einem ähnlichen schwerwiegenden Fehler
führen
würde.
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Von
dem Problem der dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Messung losgelöst, aber
eng mit dem Batterieproblem verbunden ist, dass die geforderte Schlafperiodizität den Stromverbrauch
des mobilen Endgerätes
(MT) beeinflusst. Kürzere Schlafzyklen
erhöhen
den Stromverbrauch, aber verkürzen
die Reaktionszeit bei mobil-terminierten Transaktionen.
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IEEE
802.11, der oben angesprochene zweite Typ eines Standards, basiert
auf einem Mechanismus der Nutzung eines gemeinsamen Mediums unter
Mehrfachzugriff mit Kollisionsvermeidung (Carrier Sense Multiple
Access with Collision Avoidance – CSMA/CA). Die Medienzugriffssteuerung
(MAC) unterstützt
den Betrieb unter der Steuerung eines Zugangspunktes sowie zwischen
unabhängigen
mobilen Endgeräten.
Die zweite Generation des Standards arbeitet mit 5 GHz und ermöglicht Bitraten
bis zu 54 Mbps.
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Das
CSMA/CA-Verfahren verlangt von jeder Vorrichtung (MT und AP) mit
anstehenden Sendedaten, das Medium abzufragen, um festzustellen,
ob eine andere Vorrichtung gerade sendet. Wenn festgestellt wird,
dass das Medium nicht belegt ist, so kann die Übertragung vonstatten gehen.
Eine Sendevorrichtung muss sich vergewissern, dass das Medium für eine vorgegebene
Zeitdauer inaktiv ist, bevor sie zu senden versucht. Wenn festgestellt
wird, dass das Medium belegt ist, so muss die Vorrichtung das Ende
der laufenden Übertragung
abwarten. Nach dem Abwarten, oder vor dem Versuch eines erneuten Sendens
nach einer erfolgreichen Übertragung, muss
die Vorrichtung ein Zufallszeitverzögerungsintervall auswählen und
den Zeitverzögerungsintervallzähler dekrementieren,
während
das Medium inaktiv ist. Der Empfänger,
der erfolgreich eine Protokolldateneinheit empfängt und decodiert, bestätigt den Empfang
durch Senden einer Bestätigungsprotokolldaten-Dateneinheit zurück an den
Absender. Es werden sowohl bestätigte
als auch unbestätigte
Datenübertragungen
unterstützt,
und bestimmte Felder in dem Dateneinheit-Kopf bestimmen die Art
der Übertragung.
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IEEE
802.11 kann als ein Infrastruktur-Basisdienstsatz (Basic Service
Set – BSS)
eingerichtet werden, wobei ein AP über das Drahtlosmedium einem
oder mehreren MTs den Zugang ermöglicht. Zum
Beispiel ermöglicht
der AP in einer Büroumgebung
den MTs den Zugang zu dem leitungsgebundenen LAN.
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IEEE
802.11 kann auch als ein unabhängiger BSS
eingerichtet werden, wobei MTs über
das Drahtlosmedium ein Kommunikationsnetz zwischen den MTs einrichten
können.
In der technischen Umgangssprache wird für einen unabhängigen BSS
häufig
der Begriff "ad
hoc" verwendet.
Ein Ad-hoc-Netzwerk wird
in der Regel spontan eingerichtet. Beispielsweise können die
MTs in einem Konferenzraum ein Ad-hoc-Netzwerk für die Dauer eines Meetings
einrichten.
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IEEE
802.11 unterstützt
die Verlängerung der
Batteriestandzeit mittels eines Schlafmodus in dem mobilen Endgerät (MT),
im vorliegenden Text als IEEE-Schlafmodus bezeichnet. Bei einem Ad-hoc-Netzwerk
zeigt ein MT, das das Überwechseln
in einen niedrigen Energiezustand anfordert, die Niedrigenergieanforderung
an, indem ein "Energieverwaltungsfeld" in dem Rahmensteuerfeld
eines MAC-Protokolldateneinheit-Rahmens
eingerichtet wird. Der Wert zeigt den Modus an, in dem sich das MT
nach erfolgreicher Beendigung des Rahmenaustauschs befindet. Der
Empfänger
des Rahmenaustauschs mit dem "Energieverwaltungsfeld", das auf "Schlafen" eingestellt ist,
kann jedes andere MT in dem Ad-hoc-Netzwerk
sein.
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Ein
MT, das einen Rahmenaustausch mit dem "Energieverwaltungsfeld", das auf "Schlafen" eingestellt ist,
erfolgreich abschließt,
kann bis zum Beginn einer Zielbakenübertragungszeit (Target Beacon
Transmit Time – TBTT)
in einen Niedrigenergiemodus überwechseln.
In einem Ad-hoc-Netzwerk sendet wenigstens ein MT periodisch eine
Bake mit Systemparametern. Die Bake wird einmal je Bakenintervall,
mit einem Versuchssendebeginn zur TBTT, gesendet. Vom "Versuch" sprechen wir aufgrund
der Tatsache, dass jedes MT vor einer Übertragung die Aktivitäten in dem
Drahtlosmedium abfragen muss. In Fällen, wo ein anderes MT nach
Ablauf der TBTT sendet, muss die Bakenübertragung die Übertragung abwarten.
Ab dem TBTT-Beginn bis zum Verstreichen eines bestimmten vorgegebenen
Zeitraums überwachen
alle schlafenden MT jede "Aufwach"-Nachricht, die für die MT
bestimmt ist. Bei Ausbleiben einer Aufwachnachricht kann das MT
bis zur nächsten
TBTT in einen Niedrigenergiemodus überwechseln. Wenn eine Aufwachnachricht
eintrifft, so muss ein MT auf die Nachricht reagieren und in den
aktiven Modus zurückkehren.
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Für MTs unter
einem Infrastruktur-AP gibt es ähnliche
(aber nicht völlig
identische) Abläufe.
Die konkreten Unterschiede sind, dass das MT den AP vor dem Überwechseln
in den Niedrigenergiemodus informieren muss. Der AP übermittelt
dann eine als Verkehrsanzeigekarte (Traffic Indication Map – TIM) bezeichnete
Liste aller MTs, die anstehende Daten in dem AP haben. Die TIM wird
in der Bake gesendet. Da MTs länger
schlafen können,
als ein Bakenintervall dauert, muss der AP einem MT das Vorhandensein
anstehender Daten in mehreren Bakenübertragungen anzeigen.
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Derzeit
gibt es im IEEE 802.11 keine dynamische Frequenzauswahl (DFS), aber
es wird daran gearbeitet, DFS in den Standard IEEE 802.11 aufzunehmen.
Weil sich DFS auf Messergebnisse stützt, werden sich bei der Aufnahme
von DFS ähnliche Probleme
für den
IEEE 802.11 ergeben, wie sie oben für H2 beschrieben wurden.
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In
heutigen Wireless LAN-Anwendungen werden überwiegend Notebook-PCs verwendet. Wenn
diese Geräte
in Betrieb sind, zum Beispiel eine Textverarbeitung geöffnet ist,
so verbrauchen diese Geräte
sehr viel Strom und brauchen darum Batterien, die eine akzeptable
Batteriestandzeit bieten. Mit der Einführung von Palmtop-Geräten in Drahtlos-LAN-Systemen ist der
Stromverbrauch noch viel kritischer. Bis zu einem gewissen Grad
kann jeder Hersteller Techniken nutzen, die den Stromverbrauch senken.
Aber es ist wahrscheinlich, dass die Drahtlos-LAN-Standards Mittel
bereitstellen müssen,
die einen geringeren Stromverbrauch für einen Teil der Geräte ermöglichen.
Derzeit hat weder der IEEE 802.11 noch der H2 einen Mechanismus
zum Erkennen, welche Einheiten Einheiten mit geringem Strombedarf
sind.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Ein
drahtloses lokales Netzwerk (LAN) wird so betrieben, dass ein mobiles
Endgerät
(MT) verschiedene Energiezustandsinformationen über eine Luftschnittstelle
zu einem Energiezustandsrepository des drahtlosen lokalen Netzwerks
(LAN) überträgt. Das
Energiezustandsrepository (PSR) kann die Form eines Zugangspunktes
(AP) annehmen, wenn eine Verbindung zu einem Festleitungsnetz (beispielsweise
Intranet) hergestellt wird, oder kann die Form eines anderen mobilen
Endgerätes
im Fall eines Ad-hoc-Netzwerks annehmen.
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Gemäß einem
beispielhaften Aspekt der Erfindung überträgt das mobile Endgerät Energiezustandsinformationen,
wobei die Energiezustandsinformationen eine Angabe darüber aufweisen,
ob das mobile Endgerät
momentan mit Hilfe von Batteriestrom oder Netzstrom betrieben wird.
Die Energiezustandsinformationen werden zu einer der folgenden Zeiten übertragen:
(1) bei Einschalten des mobilen Endgeräts; (2) auf einen Befehl, der
von dem Energiezustandsrepository erteilt wird; (3) bei Herstellung einer
Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät und dem LAN; und (4) bei
einer Veränderung
des Energiezustands für
das mobile Endgerät.
In abweichenden Ausführungsformen
können
die Energiezustandsinformationen entweder als eine zweckbestimmte
Nachricht oder in einer Nachricht mit anderen Zustandsinformationen übertragen
werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform überträgt das mobile
Endgerät
an das Energiezustandsrepository bestimmte Messfähigkeitsinformationen. Die
Messfähigkeitsinformationen
enthalten eine Angabe darüber,
ob das mobile Endgerät
die Fähigkeit besitzt,
Hochfrequenzmessungen durchzuführen. Zum
Beispiel können
die Messfähigkeitsinformationen
einen Energietiefstand des mobilen Endgerätes oder eine Energiebeschränkung für das mobile
Endgerät
anzeigen. Als ein weiteres Beispiel können die Messfähigkeitsinformationen
einen bestimmten Schlafmodus des mobilen Endgerätes anzeigen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann das Energiezustandsrepository, wenn es nicht über genügend Hochfrequenzmessungen
verfügt
(beispielsweise infolge von Energiemangel bei einem oder mehreren
mobilen Endgeräten (MTs)
in seiner Zelle), eine Rate modifizieren (beispielsweise erhöhen), mit
der ein Frequenzmessbefehl zu einem oder mehreren anderen mobilen
Endgeräten
in der Zelle gesendet wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung bestimmt das mobile Endgerät eine Dauer eines Schlafzyklus' gemäß den Energiezustandsinformationen
des mobilen Endgerätes.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Das
oben Dargelegte sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung gehen aus der folgenden näheren Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
hervor, die in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind,
in denen sich die Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten auf gleiche
Teile beziehen. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu.
Statt dessen wird Wert auf die Veranschaulichung der Prinzipien
der Erfindung gelegt.
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1A ist
eine schaubildhafte Ansicht von Abschnitten eines ersten Typs eines
Drahtlos-LAN gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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1B ist
eine schaubildhafte Ansicht von Abschnitten eines zweiten Typs eines
Drahtlos-LAN gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines mobilen Endgerätes (MT)
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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3 ist
eine schaubildhafte Ansicht, die bestimmte Nachrichten zeigt, die
zwischen einem mobilen Endgerät
(MT) und einem Energiezustandsrepository (PSR) gemäß der vorliegenden
Erfindung übermittelt
werden.
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4 ist
eine schaubildhafte Ansicht bestimmter Abschnitte eines Energiezustandsrepositorys
(PSR) gemäß der Erfindung.
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5 ist
eine schaubildhafte Ansicht verschiedener Grundabläufe eines
Energiezustandsrepositorys (PSR) gemäß einem Modus der Erfindung.
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6 ist
eine schaubildhafte Ansicht, die eine Messfähigkeitsnachricht zeigt, die
von einem mobilen Endgerät
(MT) zu einem Energiezustandsrepository (PSR) gemäß der vorliegenden
Erfindung übertragen
wird.
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7 ist
eine schaubildhafte Ansicht verschiedener weiterer Grundabläufe eines
Energiezustandsrepositorys (PSR) gemäß einem weiteren Modus der
Erfindung.
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8A ist
eine schaubildhafte Ansicht, die eine Übertragung von Energiezustandsinformationen von
einem mobilen Endgerät
zu einem Energiezustandsrepository (PSR) in einer separaten (zweckbestimmten)
Nachricht zeigt.
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8B ist
eine schaubildhafte Ansicht, die eine Übertragung von Energiezustandsinformationen von
einem mobilen Endgerät
zu einem Energiezustandsrepository (PSR) in einer nicht-zweckbestimmten Nachricht
zeigt.
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9 ist
ein Flussdiagramm, das Grundschritte eines Aspekts der Erfindung
zeigt, wobei ein mobiles Endgerät
seine Energiezustandsinformationen dafür verwendet, eine Schlafperiodizität auszuwählen.
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10 ist
ein Flussdiagramm, das Grundschritte eines Aspekts der Erfindung
zeigt, wobei ein Energiezustandsrepository (PSR) in Form eines Zugangspunktes
die Brauchbarkeit einer Abtastrate im Hinblick auf nicht mehr betriebsfähige mobile
Endgeräte
festlegt.
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11 ist
eine schaubildhafte Ansicht einer MAC-Rahmenstruktur, die sich für die vorliegende Erfindung
eignet.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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In
der folgenden Beschreibung werden zum Zweck der Erläuterung
und nicht zum Zweck der Einschränkung
konkrete Details dargelegt, wie beispielsweise bestimmte Architekturen,
Schnittstellen, Techniken usw., um ein gründliches Verständnis der vorliegenden
Erfindung zu ermöglichen.
Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung auch
in anderen Ausführungsformen
praktiziert werden kann, die von diesen konkreten Details abweichen.
In anderen Fällen
wird auf eine detaillierte Beschreibungen einschlägig bekannter
Bauelemente, Schaltkreise und Verfahren verzichtet, um die Verständlichkeit
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht mit unnötigen Details
zu erschweren.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen die Übermittlung
von Energiezustandsinformationen von einem mobilen Endgerät (MT),
das in einem drahtlosen lokalen Netzwerk arbeitet, zu einem Energiezustandsrepository
(PSR) des Netzwerks. Das drahtlose lokale Netzwerk kann von einem
beliebigen Typ sein, einschließlich
eines Typs eines drahtlosen lokalen Netzwerks, der durch die Verwendung von
Zugangspunkten (AP) in der Weise, wie sie allgemein in 1A veranschaulicht
ist, typifiziert ist, oder eines "Ad-hoc-Typs
eines drahtlosen lokalen Netzwerks (wie beispielsweise jenes, das
durch IEEE 802.11 möglich
gemacht wird) mit einem unabhängigen
Basisdienstsatz, in dem mobile Endgeräte allgemein untereinander
kommunizieren (wie allgemein in 1B veranschaulicht).
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1A zeigt
Abschnitte eines Beispiels des ersten Typs eine drahtlosen lokalen
Netzwerks (LAN) 20A mit zwei Zugangspunkten (APs) 221 und 222 .
Die Zugangspunkte (APs) 221 und 222 sind beispielsweise durch Kabel 231 und 232 mit
einem Intranet 24 verbunden. Jeder Zugangspunkt (AP) 22 versorgt
eine Zelle C. Zum Beispiel versorgt der Zugangspunkt (AP) 221 die Zelle C1.
Bei diesem ersten Typ eines Netzwerks können einer oder mehrere der
Zugangspunkte als das oder die Energiezustandsrepositorys (PSR)
dienen, wie im Folgenden beschrieben wird. In jedem beliebigen Augenblick
können
sich mehrere mobile Endgeräte
(MTs) in einer Zelle C befinden. In dem Augenblick, der in 1A veranschaulicht
ist, befinden sich zufällig
gerade drei mobile Endgeräte (MTs)
in der Zelle C1. Es versteht sich natürlich, dass mobile
Endgeräte
(MTs) von einer Zelle zu einer anderen wandern können oder dass eine Verbindungsübergabe
eines mobilen Endgerätes
(MT) von einer Zelle zu einer anderen möglich ist, wenn ein mobiles Endgerät (MT) mit
einer Verbindung belegt ist.
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1B zeigt
Abschnitte eines Beispiels des zweiten Typs eine drahtlosen lokalen
Netzwerks (LAN) 20, wobei beispielsweise mehrere mobile
Endgeräte
ein Ad-hoc-Netzwerk bilden. Zur besseren Verständlichkeit veranschaulicht 1B sieben
solche mobilen Endgeräte
(MT1 bis MT7), die
an dem Ad-hoc-Netzwerk beteiligt sind. In dem veranschaulichten
Beispiel dient das mobile Endgerät
MT4 als das Energiezustandsrepository (PSR).
Es versteht sich, dass statt dessen auch ein anderes oder mehrere
der mobilen Endgeräte
als das Energiezustandsrepository (PSR) dienen können.
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2 veranschaulicht
ein beispielhaftes mobiles Endgerät (MT) 30, das in
jedem Typ eines drahtlosen lokalen Netzwerks verwendet werden kann, beispielsweise
in dem Netzwerktyp von 1A oder dem Netzwerktyp von 1B.
Das beispielhafte mobile Endgerät
(MT) 30 ist bei einer Ausführungsform ein Notebook-Rechner
mit einer Mobilterminierung. Das mobile Endgerät (MT) 30 enthält eine
Netzschnittstellenkarte (NIC) 32, die über einen Bus 33 mit
anderen Vorrichtungen verbunden ist, einschließlich eines Mikroprozessors 34.
Der Mikroprozessor 34 führt
ein Betriebssystem sowie verschiedene Anwendungsprogramme aus.
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Das
mobile Endgerät
(MT) 30 kann über
eine oder mehrere Batterien, wie beispielsweise eine Batterie 36,
oder über
Netzstrom (der in der Darstellung über Kabel und Stecker 38 zugeführt wird)
mit Strom versorgt werden. Das mobile Endgerät (MT) 30 hat einen
Anzeigeschirm 40, der beispielsweise Statusinformationen
zu verschiedenen Aspekten des mobilen Endgerätes (MT) zeigt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sendet das mobile Endgerät (MT) 30 Energiezustandsinformationen
an das Energiezustandsrepository (PSR), mit dem das mobile Endgerät (MT) 30 kommuniziert. Wie
oben angesprochen, kann es sich bei dem Energiezustandsrepository
(PSR) um einen Zugangspunkt (AP) 22 im Fall des Netzwerktyps
von 1A oder um ein anderes mobiles Endgerät im Fall
eines Ad-hoc-Netzwerktyps
wie in 1B handeln. Die Energiezustandsinformationen
sagen dem Energiezustandsrepository (PSR), ob das mobile Endgerät (MT) 30 momentan
seine Batterie zur Stromversorgung nutzt oder alternativ mit Netzstrom
arbeitet. Der Netzstrom kann Wechselstrom sein, der dem mobilen
Endgerät
(MT) 30 zugeführt
und intern zu einer Gleichspannung umgewandelt wird oder extern
mittels eines Adapters oder dergleichen von Wechselstrom zu Gleichstrom
umgewandelt wird.
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Herkömmliche
Notebook-Rechner gewinnen bereits derartige Energiezustandsinformationen
und stellen eine vergleichbare Anzeige des Energiezustands auf dem
Schirm 40 dar. Beispielsweise hat der Schirm 40 ein
Icon 42, das der Batteriestromversorgung zugeordnet ist,
und ein Icon 44, das der Netzstromversorgung zugeordnet
ist. Welche Stromversorgung momentan verwendet wird, wird auf dem Schirm 40 durch
das zugehörige
Icon mit voneinander verschiedenem Erscheinungsbild angezeigt. Zum
Beispiel ist in 2 das Batteriestromversorgungs-Icon 42 aktiv,
um anzuzeigen, dass das mobile Endgerät (MT) 30 mit Batteriestrom 36 arbeitet.
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Gemäß einem
ihrer Aspekte nutzt die vorliegende Erfindung diese vorhandenen
Energiezustandsinformationen, indem sie die Netzschnittstellenkarte
(NIC) veranlasst, die Energiezustandsinformationen (im Weiteren
der "Energiezustand") an das Energiezustandsrepository
(PSR) 22 zu senden. Das mobile Endgerät (MT) 30 kann den
Energiezustand zu bestimmten Zeiten an das Energiezustandsrepository
(PSR) 22 senden, beispielsweise beim Einschalten des mobilen
Endgerätes
(MT) 30, auf einen Befehl hin (zum Beispiel von dem Energiezustandsrepository
(PSR)), bei LAN-Verbindungsherstellung oder bei Veränderungen
beim Energiezustand, wenn zum Beispiel der Benutzer den Netzstrom
abschaltet.
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3 zeigt,
wie das mobile Endgerät
(MT) 30 beispielhafte Energiezustandsinformationen über eine
Luftschnittstelle A1 mittels einer Energiezustandsnachricht 3-1 an
das Energiezustandsrepository (PSR) 22 sendet. Die Energiezustandsnachricht 3-1 kann
jede beliebige Zeichengabe zwischen dem Energiezustandsrepository
(PSR) und dem mobilen Endgerät
(MT) verwenden, wie beispielsweise ein MAC-spezifisches Signal,
eine herstellerspezifische Zeichengabe oder in einer Nachricht,
die mit weiteren Parametern eingebettet ist (siehe zum Beispiel 8B).
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8 zeigt, wie die Energiezustandsinformationen über eine
Luftschnittstelle A1 von dem mobilen Endgerät (MT) zu dem Energiezustandsrepository
(PSR) in einer separaten oder zweckbestimmten Energiezustandsnachricht 3-1A übertragen
werden. Obgleich das Energiezustandsrepository (PSR) von 8 als ein Zugangspunkt (AP) dargestellt
ist, versteht es sich, dass das Energiezustandsrepository (PSR)
von 8 (und 8A, die
anschließend
beschrieben wird) statt dessen auch ein anderes mobiles Endgerät im Fall
eines lokalen Ad-hoc-Netzwerkes sein könnte. Des Weiteren zeigt 8 verschiedene Ereignisse oder Situationen,
in denen die Energiezustandsinformationen von dem mobilen Endgerät (MT) 30 zu
dem Energiezustandsrepository (PSR) 22 gesendet werden
können.
Zu Beispielen solcher Situationen, wie sie in 8 veranschaulicht
sind, gehören
Situation 8-1 (bei Einschalten des mobilen Endgerätes (MT) 30),
Situation 8-2 (auf Befehl, beispielsweise von dem Energiezustandsrepository (PSR));
Situation 8-3 (bei LAN-Verbindungsherstellung);
Situation 8-4 (bei Veränderungen
des Energiezustands, wenn zum Beispiel der Benutzer den Netzstrom
abschaltet); oder Situation 8-5 (spontane Übertragung
vom mobilen Endgerät
(MT)).
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In
Bezug auf die Situation 8-2 zeigt 3, wie das
Energiezustandsrepository (PSR) 22 einen Befehl 3-0 ausgibt,
der dazu dient, den Energiezustand anzufordern, was der Energiezustandsnachricht 3-1 vorangeht
und die Energiezustandsnachricht 3-1 veranlasst. Dieser
Befehl 3-0, im vorliegenden Text als Energiezustandanforderung
bezeichnet, ist in Strichlinie gezeigt, weil nicht allen Energiezustandsnachrichten
ein solcher Befehl vorangeht (wofür die Einschalt-Situation ein
Beispiel ist). Des Weiteren versteht es sich, dass der Befehl 3-0 nicht
allein nur für
eine Energiezustandsabfrage gelten muss und dass der Befehl 3-0 auch
die Form einer anderen Zeichengabe annehmen kann, die das mobile
Endgerät
(MT) ebenfalls als eine Energiezustandsanforderung interpretieren
kann.
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In
Bezug auf die Situation 8-5 versteht es sich, dass die
Energiezustandsinformationen auf Initiative des mobilen Endgerätes (MT)
entsprechend spontanen oder vorgegebenen Kriterien gesendet werden
können,
zum Beispiel wenn eine Verbindung aufgebaut wird oder wenn sich
der Zustand ändert.
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Während 8A zeigt,
dass die Energiezustandsinformationen in einer separaten Nachricht enthalten
sind, zeigt 8B eine Situation, in der die Energiezustandsinformationen
in einer anderen Nachricht 3-1B enthalten
sind, die nicht ausschließlich
an Energiezustandsinformationen gebunden ist (beispielsweise eine
allgemeine Zustandsnachricht). Beispielsweise können, wie in dem Szenario von 8B gezeigt,
die Energiezustandsinformationen in derselben Nachricht zusammen
mit anderen Zustandsinformationen übertragen werden (wie beispielsweise
der Anzahl der unterstützten
Verbindungen oder der maximalen Anzahl an Wiederholungen usw.).
nach der Zuordnung zu dem Energiezustandsrepository (PSR) werden
die Verbindungen aufgebaut, und es werden Verbindungsmöglichkeiten
ausgetauscht. Eine Alternative ist, dass die Nachricht in dem Verbindungsmöglichkeiten-Austausch gesendet wird,
der eine Anzahl von Parametern enthält. Die Situationen von 8A sind
gleichermaßen
auf 8B anwendbar.
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Wie
weiter unten zum Beispiel im Zusammenhang mit 4 erläutert, verwendet
das Energiezustandsrepository (PSR) 22 der vorliegenden
Erfindung gemäß einem
weiteren ihrer Aspekte die Informationen, die in der Energiezustandsnachricht 3-1 enthalten
sind (insbesondere Informationen, die anzeigen, ob das mobile Endgerät (MT) 30 momentan über Batteriestrom
oder Netzstrom arbeitet), beim Ausführen eines Messroutine. Die
Messroutine bestimmt, wie oft das mobile Endgerät (MT) 30 Messungen
der Empfangssignalstärke
an den verschiedenen Frequenzen ausführen soll, für die das
Energiezustandsrepository (PSR) Messungen befiehlt. Wie oben erläutert, besteht
der Zweck solcher Messungen darin, die Auswahl einer besten Frequenz
durch den dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus zu ermöglichen,
die zwischen dem Zugangspunkt (AP) und dem mobilen Endgerät (MT) im
Fall eines Netzwerktyps von 1A und
zwischen dem mobilen Endgerät
(MT) und anderen mobilen Endgeräten
im Fall eines Ad-hoc-Netzwerktyps von 1B verwendet
wird. 3 veranschaulicht des Weiteren, wie das Energiezustandsrepository
(PSR) einen Messbefehl 3-2 zu dem mobilen Endgerät (MT) entsprechend
der Ausführung
seiner Messroutine sendet. Gemäß dem Messbefehl 3-2 sendet
das mobile Endgerät
(MT) 30 eine Messnachricht 3-3 zurück.
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In 4 sind
Basiskomponenten eines beispielhaften Energiezustandsrepository
(PSR) veranschaulicht, die für
die vorliegende Erfindung relevant sind. Das Energiezustandsrepository
(PSR) von 4 enthält eine Luftschnittstelleneinheit 50 zum Ausführen der
Hochfrequenzkommunikation mit dem mobilen Endgerät (MT) 30. Des Weiteren
enthält
der Zugangspunkt (AP) 22 eine Einheit 54 zum Ausführen der
dynamischen Frequenzauswahl (DFS) und eine Messsteuerungseinheit
(Measurement Control Unit – MCU) 56,
die Funktionen einschließlich
einiger der Funktionen ausführt,
die weiter unten im Zusammenhang mit 5 beschrieben
sind. Es versteht sich, dass die Funktionen der Einheit 54 zum
Ausführen
der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) und des Ziel-/Quelladressfeldes 56 durch
einen oder mehrere Prozessoren (beispielsweise gewünschtenfalls
denselben Prozessor) ausgeführt
werden können.
Für den
Fall, dass es sich bei dem Energiezustandsrepository (PSR) um einen
Zugangspunkt (AP) handelt, enthält
das Energiezustandsrepository (PSR) des Weiteren eine Intranetschnittstelleneinheit 52 zum
Kommunizieren mit dem Intranet 24.
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5 zeigt
verschiedene Grundabläufe,
die von dem Energiezustandsrepository (PSR) im Zusammenhang mit
der erfindungsgemäßen Frequenzmessungssteuerung
ausgeführt
werden, beispielsweise die Zeitablaufsteuerung der Messungen. Der Ablauf 5-1 zeigt,
wie das Energiezustandsrepository (PSR) und insbesondere seine Messsteuerungseinheit
(MCU) 56 eine Energiezustandsanforderung an das mobile
Endgerät
(MT) 30 sendet, wie beispielsweise den Energiezustandsanforderungsbefehl 3-0, wie
in 3 gezeigt. Bei Erhalt der in Reaktion darauf gesandten
Energiezustandsinformationen (beispielsweise der Energiezustandsnachricht 3-1)
verarbeitet und decodiert die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 die
Energiezustandsnachricht 3-1, wie durch den Ablauf 5-2 angedeutet.
Vor allem bringt die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 anhand
der Energiezustandsnachricht 3-1 in Erfahrung, ob das mobile Endgerät (MT) 30 momentan
Batteriestrom oder Netzstrom nutzt. Wenn die Energiezustandsnachricht 3-1 anzeigt,
das momentan Batteriestrom genutzt wird, so führt die Messsteuerungseinheit
(MCU) 56 eine auf Batteriestromversorgung abgestimmte Messroutine 5-4 aus.
Wenn andererseits die Energiezustandsnachricht 3-1 anzeigt,
das momentan Netzstrom genutzt wird, so führt die Messsteuerungseinheit
(MCU) 56 eine auf Netzstromversorgung abgestimmte Messroutine 5-3 aus.
Entsprechend einer Zeitablaufsteuerung, die sich danach richtet,
ob die Routine 5-3 oder die Routine 5-4 ausgeführt wird, sendet
die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 – wie durch den Ablauf 5-5 gezeigt – einen
Messbefehl an das mobile Endgerät
(MT) 30, wie beispielsweise einen Messbefehl 3-2,
wie in 3 gezeigt.
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Die
auf Netzstromversorgung abgestimmte Messroutine 5-3 und
die auf Batteriestromversorgung abgestimmte Messroutine 5-4 können sich
in verschiedener Hinsicht voneinander unterscheiden, einschließlich der
Häufigkeit
(Zeitablaufsteuerung), mit der die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 von dem
mobilen Endgerät
(MT) 30 verlangt, Frequenzmessungen vorzunehmen. Beispielsweise
kann die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 entscheiden, einen
Messbefehl 3-2 öfter
einem mobilen Endgerät (MT)
zu erteilen, das momentan mit Netzstrom arbeitet, als einem mobilen
Endgerät
(MT), das momentan Batteriestrom nutzt, da bei dem mit Netzstrom
betriebenen mobilen Endgerät
(MT) die Batteriestandzeit in dem Moment nicht unbedingt von Interesse
ist.
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Somit
kann die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 des Energiezustandsrepository
(PSR) anhand der von dem mobilen Endgerät (MT) erhaltenen Energiezustandsinformationen
ermitteln, ob das mobile Endgerät
(MT) mit einer Netzsteckdose verbunden ist, um Netzstrom zu ziehen,
oder ob das mobile Endgerät
(MT) mit Batteriestrom arbeitet, und kann anhand dieser Informationen
bestimmen, wie oft das Energiezustandsrepository (PSR) von dem mobilen Endgerät (MT) verlangt,
seine geforderten Messungen vorzunehmen.
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Nachdem
die Messungen von dem mobilen Endgerät (MT) vorgenommen wurden,
berichtet das mobile Endgerät
(MT) 30 die Messergebnisse an das Energiezustandsrepository
(PSR) in Nachrichten, die hier nicht veranschaulicht sind. Auch
der Zugangspunkt (AP) führt
seine eigenen Frequenzmessungen durch. Unter Nutzung der Messungen,
die von dem Energiezustandsrepository (PSR) vorgenommen wurden,
sowie der Messungen, die von dem mobilen Endgerät (MT) 30 vorgenommen
und weitergemeldet wurden, trifft die Einheit 54 zum Ausführen der
dynamischen Frequenzauswahl (DFS) des Energiezustandsrepository
(PSR) ihre Entscheidung bezüglich der
besten Frequenz für
die Verbindung.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung, der in 6 veranschaulicht
ist, kann das mobile Endgerät
(MT) 30 auch Messfähigkeitsinformationen
beispielsweise unter Verwendung der Messfähigkeitsnachricht 6-1 an
das Energiezustandsrepository (PSR) 22 senden. Wie die
Energiezustandsnachricht kann auch die Messfähigkeitsnachricht 6-1 ein
MAC-spezifisches Signal oder ein herstellerspezifisches Signal sein
oder kann in eine Nachricht zusammen mit anderen Parametern eingebettet
sein. Des Weiteren können
die Messfähigkeitsinformationen
an das Energiezustandsrepository (PSR) 22 als eine zweckbestimmte
Nachricht (in der gleichen Weise wie die Energiezustandsnachricht 3-1A von 8A)
oder in einer Nachricht zusammen mit anderen Parametern (in der
gleichen Weise wie die Nachricht 3-1B von 8B)
gesendet werden. Beispielsweise können die Messfähigkeitsinformationen
mit anderen Parametern zum Beispiel in einer 54-Byte-LCH-PDU oder
einer 9-Byte-PDU verkettet werden.
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Anhand
von Informationen, die in der Messfähigkeitsnachricht 6-1 transportiert
werden, kann die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 feststellen,
wenn das mobile Endgerät
(MT) nicht zur Vornahme von Messungen zur Verfügung steht, und kann so vermeiden,
Messbefehle an das mobile Endgerät
(MT) 30 zu senden, und/oder kann die Anzahl der Messungen erhöhen, die
von anderen mobilen Endgeräten
(MTs) vorgenommen werden (wie unten beschrieben).
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Beispiele
für Situationen,
in denen die Messfähigkeitsnachricht 6-1 von
dem mobilen Endgerät (MT) 30 an
das Energiezustandsrepository (PSR) 22 gesendet werden
kann, sind jene, in denen das mobile Endgerät (MT) 30 einen Energietiefstand
hat oder sonstige Beschränkungen
hinsichtlich der verfügbaren
Energie für
das mobile Endgerät
(MT) 30 gelten, so dass das mobile Endgerät (MT) 30 festlegt, dass
es nicht seine verfügbare
Energie mit Frequenzmessungsabläufen
erschöpfen
sollte oder dass die Übertragung
von Messanforderungen zu vermeiden ist, die gelöscht werden. In diesem Zusammenhang muss,
damit ein schlafendes mobiles Endgerät auf eine Nachricht reagieren
kann, das schlafende mobile Endgerät zuerst geweckt werden. Es
ist aber ebenso unnötig
wie batterieerschöpfend,
wenn ein mobiles Endgerät
aufwacht und eine Messanforderung vorfindet, die nicht ausgeführt werden
kann.
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Als
ein weiteres Beispiel kann die Messfähigkeitsnachricht 6-1 den
Schlafmoduszustand (beispielsweise den Dx-Zustand) ihrer Netzschnittstellenkarte
(NIC) 32 enthalten, wodurch das Energiezustandsrepository
(PSR) 22 über
den Schlafmodus Dx in Kenntnis gesetzt wird.
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7 zeigt,
wie eine Messsteuerungseinheit (MCU) 56, die die Funktionen
von 5 ausführt,
zusätzlich
die Messfähigkeitsnachricht 6-1 verarbeiten kann.
Der Ablauf 7-1 von 7 zeigt
den Empfang und die Verarbeitung der Messfähigkeitsnachricht 6-1.
Als Ablauf 7-2 erfährt
die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 aus der Messfähigkeitsnachricht 6-1,
dass das mobile Endgerät
(MT) 30 nicht zur Vornahme von Messungen zur Verfügung steht,
und (wie durch die Pfeile 7-4 bzw. 7-3 angedeutet)
informiert ihre auf Batteriestromversorgung abgestimmte Messroutine 5-4 und
ihre auf Netzstromversorgung abgestimmte Messroutine 5-3.
Dementsprechend ändern
oder unterdrücken
die Routinen 5-3 und 5-4 die Zeitablaufsteuerung
des einen oder der mehreren Messbefehle 3-2, die als Ablauf 5-5 ausgegeben
werden würden.
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Es
kann zu einem Problem kommen, wenn das Energiezustandsrepository
(PSR) eine merkliche Abnahme an Messwerten von den mobilen Endgeräten (MTs),
die von dem Energiezustandsrepository (PSR) bedient werden, erfährt. Wenn
genügend
mobile Endgeräte
(MTs) Messfähigkeitsinformationen an
das Energiezustandsrepository (PSR) senden, was dazu führt, dass
jene mobilen Endgeräte
(MTs) aus der Messaktivität
herausfallen, so kann es sein, dass der dynamische Frequenzauswahl
(DFS)-Algorithmus der Einheit 54 keine ausreichende Anzahl von
Messwerten vorliegen hat, auf die er seine Frequenzentscheidungen
stützen
könnte.
Wenn die Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl
(DFS) nicht genügend
Informationen bezüglich
Frequenzmessungen erhält,
so besteht das Risiko von Interferenzen und eines Leistungsabfalls
in der momentanen Zelle (beispielsweise der Zelle, die von dem Zugangspunkt
(AP) 22 versorgt wird) sowie in anderen Zellen in der näheren Umgebung.
Zum Beispiel kann ein anderer Zugangspunkt (AP) in der näheren Umgebung,
beispielsweise der Zugangspunkt (AP) 221 in 1, die Frequenz ändern, wobei die Interferenzen
von jenem anderen Zugangspunkt (AP) die PDU-Fehlerrate für den Zugangspunkt
(AP) 221 erhöhen.
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Darum
kann – gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung – das Energiezustandsrepository
(PSR) im Zusammenhang mit Frequenzmessungen mobile Endgeräte (MTs),
die nicht über genügend Energie
verfügen,
kompensieren, indem es mehr Messwerte von den übrigen mobilen Endgeräten (MTs)
in der Zelle anfordert, die in der Lage sind, die Messungen vorzunehmen. 10 zeigt Grundschritte
eines Ablaufs, der von der Einheit 54 zum Ausführen der
dynamischen Frequenzauswahl (DFS) des Energiezustandsrepository
(PSR) ausgeführt
wird, um festzustellen, ob die Abtastrate wegen nicht-funktionsbereiter
mobiler Endgeräte
(MTs) in ihrer Zelle geändert
(beispielsweise erhöht)
werden muss. Schritt 10-1 zeigt, wie die Einheit 54 zum
Ausführen
der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) feststellt, ob sie über genügend Frequenzmessungsinformationen
verfügt,
zum Beispiel, ob angesichts beispielsweise der Anzahl der an den
Messungen beteiligten mobilen Endgeräte (MTs) in der Zelle genügend Frequenzmessungen
vorgenommen werden können.
Wenn die Feststellung in Schritt 10-1 positiv ausfällt, so
wird der momentane Zustand der Abtastrate vorzugsweise aufrecht
erhalten, wie durch den Schritt 10-2 angedeutet. Wenn jedoch
die Feststellung in Schritt 10-1 negativ ausfällt, so ändert (beispielsweise
erhöht)
die Einheit 54 zum Ausführen
der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) in Schritt 10-3 die
Abtastrate der mobilen Endgeräte
(MTs) in ihrer Zelle, die in der Lage sind, die Frequenz zu messen. Wenn – als ein
Beispielszenario – zu
viele mobile Endgeräte
(MTs), die von einem Energiezustandsrepository (PSR) bedient werden,
Messfähigkeitsinformationen übermitteln,
wodurch sie daran gehindert werden, Frequenzmessungen vorzunehmen
(gemäß Feststellung
in Schritt 10-1), so sendet die Einheit 54 zum
Ausführen
der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) in Schritt 10-3 häufiger Messanforderungsbefehle
(Messbefehl 6-2 in 6) an die übrigen mobilen
Endgeräte
(MTs), wodurch zu einem gewissen Grad der Informationsverlust ausgeglichen
wird, der durch die (zum Beispiel wegen Energiemangels) nicht-funktionsbereiten
mobilen Endgeräte
(MTs) verursacht wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das mobile Endgerät (MT) 30 selbst
seine Energiezustandsinformationen verwenden, um die Schlafperiodizität auszuwählen. Beispielsweise
kann das mobile Endgerät
(MT) 30 einen kürzeren
oder längeren
Schlafzyklus auswählen,
je nachdem, ob Batteriestrom oder Netzstrom verwendet wird (wobei
das Minimum darin besteht, einen Schlafzustand ganz und gar zu vermeiden).
Diesbezüglich
zeigt 9 eine von dem mobilen Endgerät (MT) 30 beispielhafte
Routine, wobei (als Schritt 9-1) die Energiezustandsinformationen
auf herkömmliche Weise
erhalten werden. Das mobile Endgerät (MT) 30 stellt in
Schritt 9-2 fest, ob momentan Netzstrom verwendet wird,
und stellt in Schritt 9-3 fest, ob momentan Batteriestrom
verwendet wird. Wenn momentan Netzstrom verwendet wird, so stellt
das mobile Endgerät
(MT) 30 seinen Schlafzyklus auf eine erste Dauer (einen
ersten Zeitwert) ein, wie in Schritt 9-4 angedeutet. Wenn
hingegen momentan Batteriestrom verwendet wird, so stellt das mobile
Endgerät (MT) 30 seinen
Schlafzyklus auf eine zweite Dauer (einen ersten Zeitwert) ein,
wie in Schritt 9-5 angedeutet. Durch Nutzung der Energiezustandsinformationen
selbst kann das mobile Endgerät
(MT) eine kürzere
Schlafperiodizität
wählen,
um eine kürzere Verzögerung bei
mobil-terminierten Daten zu erreichen.
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Wenn
also die Energiezustandsinformationen durch das mobile Endgerät (MT) über die
Luftschnittstelle an das Energiezustandsrepository (PSR) übermittelt
werden, kann das Energiezustandsrepository (PSR) bei Bedarf die Messungshäufigkeit
für den
dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus für ein mobiles Endgerät (MT), das
mit Netzstrom arbeitet, erhöhen.
Die Anzahl der Messungen, die durch ein mit Netzstrom arbeitendes mobiles
Endgerät
(MT) vorgenommen werden, beeinflusst nicht den Batteriebetrieb des
mobilen Endgerätes
(MT). Wenn andererseits ein mobiles Endgerät (MT) mit seiner Batterie
arbeitet, so kann im Interesse der Batterieschonung die Messungshäufigkeit verringert
werden.
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Durch
Verwenden der Messfähigkeitsnachricht,
die beispielsweise den Schlafmoduszustand oder einen Hinweis darauf
enthält,
dass das mobile Endgerät
(MT) nicht zur Verfügung
steht, eine Messung vorzunehmen, kann das Energiezustandsrepository
(PSR) den Messberichtsverlust ausgleichen, indem es die Periodizität der Messberichte
für andere mobile
Endgeräte
verringert und es vermeidet, Messanforderungen an das mobile Endgerät (MT) zu senden,
das eine Messunfähigkeit
meldet.
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Obgleich
in 1B dargestellt wurde, dass in dem drahtlosen lokalen
Netzwerk vom Ad-hoc-Typ eines der beteiligten mobilen Endgeräte (MTs)
als das Energiezustandsrepository dient, können die Funktionen des Energiezustandsrepositorys
auch unter mehreren mobilen Endgeräten verteilt oder gemeinsam
ausgeführt
werden. In einem solchen Fall werden die Energiezustandsinformationen
der vorliegenden Erfindung zu den mobilen Endgeräten übertragen, die die Funktionen
des Energiezustandsrepositorys gemeinsam ausführen. In einigen Fällen ist
es vorgesehen, dass alle beteiligten mobilen Endgeräte beispielsweise
die Energiezustandsinformationen der vorliegenden Erfindung empfangen
können.
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Dem
Fachmann ist klar, dass in 11 die Grenzen
zwischen verschiedenen Abschnitten des Rahmens entsprechend den
Verkehrsanforderungen verändert
werden oder variieren können.
Zu diesen Grenzen gehören
insbesondere die Grenze zwischen DL-Phase und UL-Phase und die Grenze
zwischen UL-Phase
und RCH.