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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Endgerät mit einer
verbesserten Anwenderantwortzeit in einem mobilen Netzwerk und im
Besonderen auf ein Verfahren und Endgerät zum Verbessern einer Anwenderantwortzeit
während
zellularer Handoffs und Radiofrequenzänderungen in einer mobilen Übertragungssteuerprotokoll/Internetprotokoll-Umgebung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein Übertragungssteuerprotokoll/Internetprotokoll
(TCP/IP) ist ein Industrienormstandard, der durch eine große Zahl
von Firmen und Anwendern viel verwendet wird, um Computer und Maschinen über das
Internet zu verknüpfen.
Er ist unabhängig von
einer spezifischen Hardwareplattform oder einem Betriebssystem entwickelt
worden. Er ist ein of fener Standard, der über Ethernet, Token-Ring oder einem
beliebigen anderen zugrunde liegenden Netzwerk laufen kann. Er stellt
außerdem
ein gemeinsames zugrundeliegendes Adressierschema zur Verfügung, das
jeder Maschine oder jedem Host eine eindeutige Adresse zuweist.
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Eines
der Merkmale eines TCP-Protokolls, das Mobilität beeinflusst, ist seine Fähigkeit,
eine Netzwerküberlastung
zu handhaben. Eine Überlastung
in dem Internet kann auftreten, wenn es bei einer oder mehreren
der Vermittlungsstellen oder Router eine große Last gibt. Der Schalter
oder Router ordnet dann die ankommenden Pakete in eine Warteschlange,
bis er sie weiterleiten kann. Wenn die Überlastung schwerwiegend wird,
füllt sich
die Zahl von Paketen in der Warteschlange auf, bis die Warteschlange
voll wird. An diesem Punkt werden ankommende Pakete verworfen. Die
Endgeräte
wissen nicht, warum die Pakete, die sie sendeten, verloren gehen.
Die verloren gegangenen Pakete überschreiten
ein Zeitlimit und das Endgerät überträgt die Pakete
neu. Wenn die Neuübertragungen
ungeprüft
bleiben, wird das Netzwerk so schwerwiegend überlastet, dass das Netzwerk
unbrauchbar wird, eine Bedingung, die "Netzwerkkollaps" genannt wird.
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Glücklicherweise
implementiert das TCP einen Algorithmus, der "Multiplikative Abnahme" und "Langsamer Start" genannt wird, um
das Überlastungsproblem
zu vermeiden. Eine "Multiplikative
Abnahme"-Überlastungsvermeidung,
nach dem Verlust eines Segmentes, verringert das Überlastungsfenster
um die Hälfte
einer Standardgröße (herunter
auf ein Minimum von mindestens einem Segment). Für jene Segmente, die in dem
zugelassenen Fenster verbleiben, wird der Neuübertragungstimer exponentiell
zurückgesetzt.
Comer, D. E., Inter net working with TCP/IP, Band 1, Principle, Protocols
and Architectures, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1991. Weil
die Fenstergröße für jeden
Paketverlust halbiert wird, nimmt das Fenster exponentiell ab; die Fenstergröße fällt in einer
sehr kurzen Zeitperiode dramatisch ab, wenn Pakete ein Zeitlimit überschreiten.
Als ein Ergebnis baut diese Aktion den Druck auf den überlasteten
Knoten ab.
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Nachdem
eine Überlastung
beendet ist und Paketbestätigungen
(ACKs) zurückgesendet
werden, ruft das TCP die "Langsamer
Start"-Wiederherstellung
auf. Eine "Langsamer
Start"-Wiederherstellung
(additive Wiederherstellung) startet das Überlastungsfenster bei der
Größe eines
einzelnen Segmentes und vergrößert das Überlastungsfenster,
jedes Mal wenn eine Bestätigung
eintrifft, um ein Segment, sooft ein Verkehr auf einer neuen Verbindung gestartet
wird, oder ein Verkehr nach einer Überlastungsperiode erhöht wird.
Id.
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Dieser "Langsamer Start"-Algorithmus wird verwendet,
um ein Überschwemmen
des Netzwerkes zu verhindern, nachdem eine Überlastungsbedingung bereinigt
worden ist. Ein Überschwemmen des
Netzwerkes kann schnell dazu führen,
dass das Netzwerk noch einmal überlastet
wird. Jedes Mal, wenn der Sender eine ACK von dem Empfänger empfängt, inkrementiert
der Sender die Fenstergröße, bis
die Fenstergröße die Hälfte des
maximalen Limits erreicht. An diesem Punkt verlangsamt das TCP das
Wachstum des Fensters dadurch, dass es die Fenstergröße nur inkrementiert,
wenn alle Pakete in einem gegebenen Fenster bestätigt worden sind. Diese Phase
der Wiederherstellung wird "die Überlastungsverminderungsphase" genannt.
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Verlässliche
Transportprotokolle, wie zum Beispiel TCP, sind für "verdrahtete" Netzwerke mit ortsfesten
Stati onen großartig,
bergen jedoch Probleme, wenn sie in einer mobilen Umgebung verwendet werden.
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Die
US-A-5 530 693 offenbart ein System und ein Verfahren, das "Schicht 2"-Kommunikationen zwischen
einer Kommunikationseinheit und einer Basisseite umfasst. Die Schicht
2 befindet sich unter einer Transportschicht, die typischerweise
eine Datenverbindungsschicht ist, die eine Hardware koppelt. Die
US-A-5 530 693 offenbart keinen Paketgenerator, der ein Benachrichtigungspaket
von einer Schicht, die so hoch ist wie eine Transportschicht, an ein
mobiles Endgerät überträgt.
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Daher
gibt es einen Bedarf an ein Verfahren zum Implementieren von verlässlichen
Transportprotokollen in einem TCP/IP-Netzwerk in einer mobilen Umgebung.
Bevorzugte Ausführungsformen
einer solchen Erfindung werden beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Besonderen in den
angehängten
Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung, zusammen mit ihren bevorzugten Ausführungsformen,
kann am besten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen verstanden
werden:
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1 ist
eine Darstellung eines mobilen Basisnetzwerkes gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine Darstellung eines Protokollstapels des mobilen Netzwerkes, über das
eine Mobiles Endgerät-Festes
Endgerät-Kommunikation
stattfindet, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
ein Flussdiagramm einer Modifizierung einer MDIS (Mobiles Data Intermediate
System/Zwischensystem für
Daten eines mobilen Endgerätes)-Software
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung; und
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4 ist
ein Flussdiagramm einer Modifizierung einer Mobiles Endgerät/Festes
Endgerät-Übertragungssteuerprotokoll/Internetprotokoll-Software gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung.
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Es
ist klar, dass aus Gründen
einer einfachen und klaren Darstellung in den Abbildungen gezeigte Elemente
nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet
worden sind. Wo es angemessen erschien, sind Bezugszeichen in den
Abbildungen wiederholt worden, um entsprechende Elemente anzuzeigen.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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Viele
Anbieter verfügen
bereits über
eine entwickelte Software, die oben auf einem TCP/IP-Stapel arbeitet.
Auf diese Weise können
viele Anwendungen, die in einer Wireline-Umgebung arbeiten, leicht
an eine drahtlose Umgebung portiert werden, worin einer der Vorteile
besteht, TCP/IP in einem mobilen Netzwerk zu verwenden. Außerdem können neue
Anwendungen leicht für
mobile Vorrichtungen entwickelt werden, da viele Leute und Firmen bereits über das "Know-how" verfügen, Anwendungen
zu entwickeln, die in einer TCP/IP-Umgebung arbeiten. Sie müssen kein
ganzes neues Protokoll lernen, um Anwendungen zu entwickeln.
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Das
TCP ist ein Ende-zu-Ende-Verbindung-orientiertes Schicht 4-Protokoll,
das über
dem IP verwendet wird. Das TCP ist insofern ein Ende-zu-Ende-Protokoll,
als die Kommu nikation bei dieser Schicht zwischen dem Quellenendgerät und dem endgültigen Zielendgerät stattfindet.
IP- und niedrigere Schichten sind lokal; sie dienen einem Weiterleiten von
Paketen an das nächste
Endgerät.
Die Anwendungs- (auch Sitzungs- und Präsentations-) Schicht ist über der
TCP-Schicht angeordnet.
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Das
TCP ist verbindungsorientiert, was bedeutet, dass, bevor das Quellen-
und Zielendgerät Paketdaten
(Pakete), die TCP verwenden, austauschen können, zwischen den beiden durch
ein Austauschen von Aufbaupaketen eine "Verbindung" aufgebaut sein muss. Nachdem diese
Verbindung aufgebaut worden ist, tauschen die Quellen- und Zielendgeräte Pakete
mit Sequenznummern aus. Wenn eine Seite ein Paket mit einer bestimmten
Sequenznummer sendet und in einer bestimmten Zeitperiode keine Bestätigung empfängt, wird
das Paket durch den Sender neu übertragen.
Durch Verwenden von Sequenznummern kann das Quellenendgerät garantieren,
dass ein Paket durch das Zielendgerät empfangen worden ist.
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Das
endgültige
Ziel bei der Verfügung über ein
mobiles TCP/IP-Netzwerk besteht darin, einem mobilen Endgerät zu erlauben,
sich von einem Ort zum anderen zu bewegen oder Roaming durchzuführen und
weiterhin imstande zu sein, mit anderen Endgeräten im Internet zu kommunizieren.
Um mobile Endgeräte
anzuordnen, muss das Netzwerk modifiziert oder mit der Hinzufügung von
Basisstationen und MDIS (Mobile Data Intermediate Systeme/Zwischensysteme
für Daten
eines mobilen Endgerätes) weiter
entwickelt werden, wie in 1 gezeigt.
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1 ist
eine Darstellung eines mobilen Basisnetzwerkes 10 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. In dem mobilen Netzwerk 10 sind geographische
Be reiche in die Zellen 12, 14, 16 und 18 unterteilt,
wobei jede Zelle durch eine Basisstation 22, 24, 26 und 28 versorgt
wird. Ein MDIS 30 und 32 ist an jede Zelle gekoppelt
und außerdem über einen
Router 34 beziehungsweise 36 an ein Internet 38 gekoppelt.
Eine der Hauptfunktionen des Internetprotokolls ist Weiterleitung.
Bei dieser Schicht werden Pakete von einem Quellenendgerät an ein Zielendgerät zugestellt.
In dem Internet sind Computer durch Router zusammengeschaltet. Router
oder Gateways verwenden Tabellen, um Pakete von einem Endgerät zu dem
nächsten
in Richtung des endgültigen
Ziels des Paketes weiterzuleiten. Ein mobiles Endgerät 20 bewegt
sich durch die Mehrzahl von Zellen 12, 14, 16 und 18 und
kommuniziert über
das Internet 38 mit einem festen Endgerät 40. Das mobile Endgerät 20 kommuniziert über eine
Funkfrequenzverbindung direkt mit einer Basisstation 22.
Basisstationen sind Leitungsführungen,
die Rahmen zwischen dem mobilen Endgerät 20 und dem MDIS 30 weiterleiten.
Das MDIS 30 leitet Informationen zwischen dem Internet 38 und
dem mobilen Endgerät 20 weiter.
Das MDIS 30 beobachtet außerdem, welches mobile Endgerät 20 in
seinem Steuerbereich registriert ist.
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Der
Standort aller mobilen Endgeräte
in einem mobilen Netzwerk muss sich in dem MDIS 30 befinden,
und das MDIS 30, das ein bestimmtes mobiles Endgerät 20 beobachtet,
kann als das Heimat-MDIS dieses mobilen Endgerätes angesehen werden. Auf diese
Weise kann ein mobiles Endgerät 20 Roaming
von einer ersten Zelle 12 zu einer zweiten Zelle 14 durchführen und
kann außerdem
Roaming von dem Bereich einer ersten Basisstation 22 zu
dem Bereich einer zweiten Basisstation 24 durchführen. Ebenso
kann ein mobiles Endgerät 20 Roaming
von dem Bereich einer ersten MDIS 30 zu dem Bereich eines
zweiten MDIS 32 durchführen.
Es liegt an dem Heimat-MDIS 30,
den Standort des mobilen Endgerätes 20 zu
beobachten, wo auch immer sich das mobile Endgerät 20 bewegt. Das mobile
Netzwerk muss imstande sein, zellularbasierte Kommunikationen, die
TCP-Pakete umfassen, von einer ersten Zelle an eine zweite Zelle
zu übertragen,
wenn sich das mobile Endgerät
durch den Bereich bewegt. TCP-Pakete werden neu übertragen, wenn zur Zeit eines
zellularen Handoffs eine verbindungsorientierte Transportprotokollkommunikation
im Gange ist.
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2 ist
eine Darstellung eines Protokollstapels des mobilen Netzwerkes, über den
eine Mobiles Endgerät-Festes
Endgerät-Kommunikation
stattfindet, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung. 2 umfasst vier verschiedene
Protokollstapel für
die folgenden Vorrichtungen: das mobile Endgerät, die Basisstation, das MDIS
und das feste Endgerät.
Die Hauptkomponenten des mobilen Endgerätes sind mindestens die folgenden:
Eine Netzwerkschicht (Schicht 3) 58, das mindestens über ein
Internetprotokoll 59 verfügt. Eine Transportschicht (Schicht
4) 46, die über
der Netzwerkschicht (Schicht 3) 58 angeordnet ist, die
mindestens über ein
TCP 47 und ein Anwender-Datagramm-Protokoll (UDP) 56 verfügt, wobei
das TCP 47 weiterhin mindestens eine Überlastungssteuerung 48,
eine Warteschlange 50, einen Timer 52 und einen
Neusender 54 umfasst. Eine Anwendungsschicht (Schichten
5, 6 und 7) 42, die über
der Transportschicht (Schicht 4) 46 angeordnet ist, die
mindestens über
einen Handoff-Manager 43 verfügt, der mindestens einen Paketerkenner 44 umfasst.
Der Handoff-Manager 43 ist sowohl an das TCP 47 als
auch an das UDP 56 gekoppelt. Wenn das mobile Netzwerk
ein zellulares Digitalpaketdaten (CDPD)-System ist, umfasst das
mobile Endgerät
weiterhin mindestens ein unternetzwerkabhängiges Konvergenzprotokoll 60,
ein Mobildatenverbindungsprotokoll 62, einen Sender 64 und
einen Empfänger 66.
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Die
Hauptkomponenten einer Basisstation sind mindestens die folgenden:
eine Mobildatenbasisstation 67, ein Sender 68,
ein Empfänger 70 und ein
Eingabe/Ausgabe-Modul 72. Die Mobildatenbasisstation umfasst
mindestens einen Radiofrequenzänderungsdetektor.
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Die
Hauptkomponenten eines MDIS sind mindestens die folgenden: Eine
Netzwerkschicht (Schicht 3) 84, die mindestens über ein
Internetprotokoll 85 verfügt. Eine Transportschicht (Schicht
4) 82, die über
der Netzwerkschicht (Schicht 3) 84 angeordnet ist, die
mindestens über
ein UDP 83 verfügt.
Eine Anwendungsschicht (Schichten 5, 6 und 7) 78, die über der
Transportschicht (Schicht 4) angeordnet ist, die mindestens über einen
Nachrichtenempfänger 81 und
einen Paketgenerator 80 verfügt. Wenn das mobile Netzwerk
ein CDPD-System ist, umfasst das MDIS weiterhin mindestens ein unternetzwerkabhängiges Konvergenzprotokoll 86,
ein Mobildatenverbindungsprotokoll 88 und ein Eingabe/Ausgabe-Modul 92,
wobei das Mobildatenverbindungsprotokoll weiterhin mindestens einen
Handoff-Detektor 90 umfasst.
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Die
Hauptkomponenten eines festen Endgerätes sind mindestens die folgenden:
Eine Netzwerkschicht (Schicht 3) 110, die mindestens über ein
Internetprotokoll 115 verfügt. Eine Transportschicht (Schicht
4) 96, die über
der Netzwerkschicht (Schicht 3) 110 angeordnet ist, die
mindestens über
ein TCP 98 und ein UDP 100 verfügt.
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Ein
TCP unterscheidet sich insofern von einem UDP, als ein UDP ein verbindungsloses
Größte Mühe-Protokoll
ist. Es ist viel einfacher, weil es vor einem Kommunizieren keine
Verbindung aufbauen muss, noch verwendet es Sequenznummern. Es ist ein
Größte Mühe-Protokoll,
was bedeutet, dass das Quellenendgerät nicht weiß, ob das Paket, das es sendete,
das Zielendgerät
erreichte.
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Die über der
Referenzlinie 107 aufgelisteten Schichten kommen in TCP/IP-Systemen
vor, während
die unter der Referenzlinie 107 aufgelisteten Schichten
für CDPD-Netzwerke
spezifisch sind. Diese Erfindung kann jedoch in jedem beliebigen TCP/IP-basierten
System arbeiten. 2 stellt ein CDPD-System zum
einfacheren Verständnis
der Erfindung in Bezug auf ein spezifisches mobiles Netzwerk dar.
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Die
Transportschicht 46 des mobilen Endgerätes ruft einen Überlastungssteuer-
und Wiederherstellungsprozess auf, wenn aus irgend einem Grund Pakete
verloren gehen. In einem normalen Wireline-Netzwerk (sowohl lokale
Netze als auch Großraumnetzwerke)
treten Paketverluste gewöhnlich aufgrund
einer Überlastung
auf. Während
zellularer Handoffs gibt es aufgrund der Tatsache, dass TCP's "Multiplikative Abnahme"- und "Langsamer Start"-Algorithmen verwenden,
lange Pausen in einer Kommunikation. Eine "Multiplikative Abnahme"-Überlastungsvermeidung verringert,
nach einem Verlust eines Segmentes, die Überlastungswarteschlange 50 um
die Hälfte
einer Standardgröße (herunter
auf ein Minimum von mindestens einem Segment). Für jene Segmente, die in der
zugelassenen Warteschlange 50 verbleiben, wird der Neusender 54 exponentiell zurückgesetzt.
Jedes Mal, wenn das mobile Endgerät 20 eine ACK von
dem MDIS 30 empfängt,
inkrementiert die Transportschicht 46 des mobilen Endgerätes die
Größe der Warteschlange,
bis die Größe der Warteschlange
die Hälfte
des maximalen Limits erreicht. An diesem Punkt verlangsamt das TCP
das Wachstum der Warteschlange 50 dadurch, dass es die
Warteschlange nur inkrementiert, wenn alle Pakete in einer gegebenen
Warteschlange bestätigt worden
sind. Weil die Transportschicht 46 den Unterschied zwischen
Paketverlusten aufgrund einer Überlastung
und Paketverlusten aufgrund von zellularen Handoffs nicht abgrenzen
kann, ruft das TCP den Überlastungssteuer-
und Wiederherstellungsprozess auf, wobei lange Pausen in einer Kommunikation
zwischen dem mobilen Endgerät 20 und
dem festen Endgerät 40 während und
nach einem zellularen Handoff verursacht werden. Folglich gibt es
eine schwerwiegende Abnahme in der Durchlaufleistung und der Endanwenderantwortzeit
(für interaktive
Anwendungen). In einer solchen Umgebung vermindert somit der TCP-Überlastungssteuer-
und Wiederherstellungsprozess eines Zurücksetzens die Durchlaufleistung
sogar weiter, wenn er auf Verzögerungen
in dem Netzwerk trifft.
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In
einem mobilen Netzwerk gibt es jedoch ein zusätzliches Problem, das in der
Möglichkeit
besteht, Pakete zu verlieren, wenn es eine Änderung in der Radiofrequenz
gibt oder wenn das mobile Endgerät 20 entweder
Roaming von einer Zelle zu einer anderen Zelle, Roaming von einer
Basisstation zu einer anderen Basisstation oder Roaming von einem
MDIS zu einem anderen MDIS durchführt. Egal von wo das mobile
Endgerät
Roaming durchführt, ändert das
mobile Endgerät
seinen aktuell steuernden Gateway. Ein aktuell steuernder Gateway
ist der Gateway, über den
die Pakete an ein mobiles Endgerät 20 gesendet werden.
Ein zellularer Handoff oder eine Bewegung über die Zellgrenzen verursacht
eine erhöhte
Verzögerung
und Paketverluste, weil das Netzwerk den neuen Standort des mobilen
Endgerätes 20 lernen muss.
Wäh rend
dieser Zeit gehen Pakete verloren, weil das mobile Endgerät 20 keine
Pakete an den alten aktuell steuernden Gateway senden kann und umgekehrt.
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In
einem CDPD-System erfasst das Mobildatenverbindungsprotokoll 88 des
MDIS-Protokollstapels alle zellularen Handoffs von dem mobilen Endgerät 20 über den
Handoff-Detektor 90.
Die zellularen Handoffs, die durch den Handoff-Detektor 90 erfasst
werden, können
in der Form eines vorbestimmten mobiles Endgerät-spezifischen Ereignisses
vorliegen: wobei sich das mobile Endgerät von einer ersten Basisstation
zu einer zweiten Basisstation bewegt, die an ein anderes MDIS gekoppelt
ist, oder sich das mobile Endgerät
von einer ersten Basisstation zu einer zweiten Basisstation bewegt,
die an ein gemeinsames MDIS gekoppelt ist. Somit informiert das
Mobildatenverbindungsprotokoll 88 die Anwendungsschicht 78 des
MDIS über
das Eintreten des vorbestimmten mobiles Endgerät-spezifischen Ereignisses
(zum Beispiel Handoff). Obwohl nur zwei vorbestimmte mobiles Endgerät-spezifische
Ereignisse in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben
werden, ist klar, dass dem Fachmann auf dem Gebiet im Lichte der
vorangehenden Beschreibung viele Änderungen, Modifikationen und Variationen
bekannt sind.
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Sooft
eine Radiofrequenz geändert
wird, erfasst die Mobildatenbasisstation 67 außerdem:
dass das mobile Endgerät 20 von
einem ersten Kanal zu einem zweiten Kanal in einer gemeinsamen Basisstation
wechselt; dass das mobile Endgerät 20 eine Kommunikation
mit einem Radiofrequenzkanal verliert; dass ein mobiles Endgerät 20 eine
Kommunikation mit einem Radiofrequenzkanal erlangt; und dass das
mobile Endgerätes 20 Frequenzen
in einem Radiofrequenzkanal än dert,
oder jede beliebige andere Änderung,
Modifikation und Variation gemäß dem Umfang
der Erfindung. Somit informiert die Mobildatenbasisstation 67 durch
Senden eines Radiofrequenzänderungsaktualisierungspaketes 74 an
die Anwendungsschicht 78 des MDIS die Anwendungsschicht 78 des
MDIS über
das Auftreten einer beliebigen Änderung
in dem Funkfrequenzsignal. Somit befinden sich die Basisstation 22 und
das MDIS 30 in einer konstanten Kommunikation miteinander.
Das MDIS 30 kann über
Kenntnisse über
die Verfügbarkeit
der Radiofrequenzsignale verfügen
und hat die Autorität,
zu bestimmen, welchen Funkfrequenzkanal ein mobiles Endgerät 20 verwenden
kann.
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Die
Anwendungsschicht 78 des MDIS-Protokollstapels entscheidet,
ob sie das mobile Endgerät 20 über das
oben erwähnte
vorbestimmte mobiles Endgerät-spezifische
Ereignis oder über
die Änderung
in dem Radiofrequenzsignal bei der mobilen Versorgungsfunktion informiert.
Wenn sich die Anwendungsschicht 78 entscheidet, das mobile
Endgerät 20 über das
mobiles Endgerät-spezifische
Ereignis oder die Änderung
in dem Radiofrequenzsignal zu informieren, erzeugt die Anwendungsschicht 78 in dem
Paketgenerator 80 ein Benachrichtigungspaket 76.
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Das
Benachrichtigungspaket 76 wird mindestens so hoch gesendet
wie eine Transportschicht in dem MDIS. Das Benachrichtigungspaket
wird mindestens durch eine Transportschicht (Schicht 4) und eine
Netzwerkschicht (Schicht 3) übertragen.
Das mobile Endgerät 20 empfängt das
Benachrichtigungspaket 76 bei einer Anwendungsschicht 42 des mobilen
Endgerätes 20,
nachdem es mindestens durch eine Transportschicht (Schicht 4) und
eine Netzwerkschicht (Schicht 3) passiert ist. Das Benachrichtigungspaket 76 informiert
die Anwendungsschicht 42 des mobiles Endgerät-Protokollstapels über das
mobiles Endgerät-spezifische
Ereignis (zum Beispiel Handoff). Dieser Prozess findet bei den mittleren
Schichten (über
den mobiles Endgerät-spezifischen
Schichten) des mobilen Endgerätes 20 statt.
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Nachdem
die Anwendungsschicht 42 des mobiles Endgerät-Protokollstapels
das Benachrichtigungspaket 76 von der Anwendungsschicht 78 des MDIS-Protokollstapels
empfangen hat, informiert der Handoff-Manager die Überlastungssteuerung 48 darüber, dass
die/der Verzögerung/Verlust
von Paketen auf ein mobiles Endgerät-spezifisches Ereignis (zum Beispiel
Handoff) oder eine Radiofrequenzänderung und
nicht auf eine Netzwerküberlastung
zurückzuführen ist.
Nachdem die Transportschicht 46 über das/die mobiles Endgerät-spezifische
Ereignis/Radiofrequenzänderung
benachrichtigt worden ist, umgeht die Transportschicht 46 eine
Verwendung von normalerweise stattfindenden "Multiplikative Abnahme"- und "Langsamer Start"-Routinen durch das TCP.
Das mobile Endgerät 20 sendet
seinerseits ein Benachrichtigungspaket an das feste Endgerät 40, um
das feste Endgerät
darüber
zu informieren, dass der Überlastungssteuer-
und Wiederherstellungsprozess umgangen wird und um eine schnelle
Neuübertragung
zu veranlassen. Dieses Verfahren verbessert eine Netzwerkendanwenderantwortzeit
um bis zu 400%, erhöht
die Durchlaufleistung während
mobiles Endgerät-spezifischer
Ereignisse/Radiofrequenzänderungen
und resultiert in einer geringeren Ruckhaftigkeit in interaktiven
mobilen Anwendungen.
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Es
gibt zwei Arten eines zellularen Handoffs in einem CDPD-System.
Eine ist ein Intra-MDIS-Handoff, wobei das mobile Endgerät zwischen
verschiedenen Kanalreihen in dem selben MDIS Roaming durchführt. In
diesem Falle behält
das mobile Endgerät
den selben vorübergehenden
Ausrüstungsidentifizierer
und sendet eine Empfangsbereitschaftsnachricht an das MDIS aus,
wenn es ein Roaming zu der angrenzenden Zelle beendet hat. Die andere
Art ist ein Inter-MDIS-Handoff,
wobei das mobile Endgerät Roaming
zu einer anderen Basisstation durchführt, die an ein anderes MDIS
angeschlossen ist. In diesem Falle muss sich das mobile Endgerät auf diesem neuen
MDIS registrieren oder neu registrieren. Während eines Inter- oder Intra-MDIS-Handoffs
kann eine TCP-Kommunikation zwischen dem mobilen Endgerät und dem
festen Endgerät
im Gange sein. In beiden Fällen
gehen entweder einige Pakete verloren, oder die Verzögerung ist
so groß,
dass das TCP in dem mobilen Endgerät und dem festen Endgerät den "Multiplikative Abnahme"-Algorithmus aufruft
und, wenn eine Kommunikation fortgeführt wird, den "Langsamer Start"-Algorithmus aufruft,
was eine weitere Verschlechterung in der Durchlaufleistung und Anwenderantwortzeit
verursacht.
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3 ist
ein Flussdiagramm einer Modifizierung der MDIS-Software gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Auf diese Weise stellt 3 drei Fälle dar,
unter denen Benachrichtigungspakete erzeugt und an ein mobiles Endgerät gesendet
werden, um die Transportschicht 46 und 96 auf
dem mobilen Endgerät
beziehungsweise dem festen Endgerät daran zu hindern, die "Multiplikative Abnahme"- und "Langsamer Start"-Algorithmen aufzurufen. Das erster
Fall-Szenarium ist ein Inter-MDIS-Roaming, das durch das MDIS nach
einem Empfang eines Endsystem-Hallo (Mobildatenverbindungsprotokoll)-Paketes
von einem mobilen Endgerät
erfasst wird. Wenn bei dem Schritt 108 ein Endsystem-Hallo- Paket von dem mobilen
Endgerät 20 empfangen
wird, wird bei dem Schritt 110 ein Benachrichtigungspaket 76 von
dem MDIS 32 an das mobile Endgerät 20 gesendet. Das
zweiter Fall-Szenarium
ist ein Intra-MDIS-Roaming, wobei das mobile Endgerät Roaming
von einer ersten Basisstation zu einer zweiten Basisstation oder
von einer ersten Zelle zu einer zweiten Zelle, alles in einem gemeinsamen MDIS,
durchführt.
In einem solchen Falle sendet das mobile Endgerät eine Empfangsbereitschaftsnachricht
an das MDIS, die durch eine Änderung
in der Kanalreihe bei dem Schritt 112 verursacht wird. Wenn
die Empfangsbereitschaftsnachricht durch einen zellularen Handoff
bei dem Schritt 114 verursacht wird, kann das MDIS bestimmen,
ob das mobile Endgerät
Roaming durchgeführt
hat und entscheiden, das Benachrichtigungspaket an das mobile Endgerät zu senden,
um den Überlastungssteuer- und
Wiederherstellungsprozess bei dem Schritt 110 zu umgehen.
Wenn die Empfangsbereitschaftsnachricht jedoch nicht durch einen
zellularen Handoff bei dem Schritt 114 verursacht wird,
arbeitet der Überlastungssteuer-
und Wiederherstellungsprozess wie gewohnt. Es gibt Fälle, wo
das MDIS eine Empfangsbereitschaftsnachricht von einem mobilen Endgerät empfangen
kann, das mobile Endgerät
jedoch überhaupt
kein Roaming durchgeführt
hat. Das MDIS verfügt über eine
interne Tabelle, die den Standort eines jeden mobilen Endgerätes zeigt.
Das MDIS kann diese interne Tabelle prüfen, um zu verifizieren, dass
es über
geänderte
Standorte verfügt.
Das dritter Fall-Szenarium ist, wenn sich das durch das mobile Endgerät verwendete
Radiofrequenzsignal geändert hat.
In der Zelle, in der sich das mobile Endgerät aufhält, kann die Mobildatenbasisstation
Kanäle ändern oder
fallen lassen und dann die Radiofrequenzverbindung neu auf bauen.
Wenn dies geschieht, benachrichtigt die Mobildatenbasisstation das
MDIS über
die Radiofrequenzänderung
durch Senden eines Radiofrequenzänderungsaktualisierungspaketes bei
dem Schritt 116. Nach einem Empfang des Radiofrequenzänderungsaktualisierungspaketes sendet
das MDIS bei dem Schritt 110 ein Benachrichtigungspaket
an das mobile Endsystem.
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4 ist
ein Flussdiagramm einer Modifizierung der mobiles Endgerät/festes
Endgerät-TCP/IP-Software
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung. Auf diese Weise stellt 4 die Routine
dar, die das mobile Endgerät
und das feste Endgerät
nach einem Empfang eines Benachrichtigungspaketes verwenden. Wenn
das Benachrichtigungspaket durch das mobile Endgerät/feste
Endgerät
bei dem Schritt 120 empfangen wird, bestimmt der Schritt 122,
ob ein TCP angeschlossen worden ist. Somit tut der Empfänger nichts,
wenn keine TCP-Verbindung aufgebaut worden ist. Wenn das mobile
Endgerät
und das feste Endgerät
bei dem Schritt 122 eine Verbindung aufbauen, wird der Überlastungssteuer-
und Wiederherstellungsprozess des TCP bei dem Schritt 124 umgangen.
Wenn bei dem Schritt 126 der Empfänger des Benachrichtigungspaketes
das mobile Endgerät ist,
sendet das mobile Endgerät
bei dem Schritt 128 ein Benachrichtigungspaket an das entsprechende feste
Endgerät.
Andererseits sendet das feste Endgerät nichts an das mobile Endgerät zurück, da das Paket
von dem mobilen Endgerät
selbst war. Diese Routine vermeidet eine unendliche Ping-Pong-Situation. Es wird
zu dem Schritt 122 zurückgekehrt,
wenn es darin dem mobilen Endgerät
und dem festen Endgerät
nicht gelingt, eine TCP-Verbindung aufzubauen, tun das mobile Endgerät und das
feste Endgerät nichts.
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Obwohl
die Erfindung in Verbindung mit einer spezifischen Ausführungsform
der Erfindung beschrieben worden ist, ist klar, dass dem Fachmann auf
dem Gebiet im Lichte der vorangehenden Beschreibung viele Änderungen,
Modifizierungen und Variationen in den Sinn kommen. Es ist somit
klar, dass die Erfindung nicht durch die vorangehende Beschreibung
begrenzt ist, sondern alle solche Änderungen, Modifizierungen
und Variationen gemäß dem Umfang
der angehängten
Ansprüche
umfasst.