DE69836007T2 - Verfahren und endgerät mit verbesserter verbraucherantwortzeit in einem mobilen netzwerk - Google Patents

Verfahren und endgerät mit verbesserter verbraucherantwortzeit in einem mobilen netzwerk Download PDF

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W80/00Wireless network protocols or protocol adaptations to wireless operation
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/16Implementation or adaptation of Internet protocol [IP], of transmission control protocol [TCP] or of user datagram protocol [UDP]
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • 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.
  • Hintergrund der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 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:
  • 1 ist eine Darstellung eines mobilen Basisnetzwerkes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ist eine Darstellung eines Protokollstapels des mobilen Netzwerkes, über das eine Mobiles Endgerät-Festes Endgerät-Kommunikation stattfindet, gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 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
  • 4 ist ein Flussdiagramm einer Modifizierung einer Mobiles Endgerät/Festes Endgerät-Übertragungssteuerprotokoll/Internetprotokoll-Software gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • 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.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (4)

  1. MDIS (Mobile Data Intermediate System/Zwischensystem für Daten eines mobilen Endgerätes) (30), das umfasst: einen an ein mobiles Endgerät (20) und ein festes Endgerät (22) gekoppelten Eingabe/Ausgabe-Modul; ein an das Eingabe/Ausgabe-Modul gekoppelter Handoff-Detektor; und einen an den Handoff-Detektor und das Eingabe/Ausgabe-Modul gekoppelten Paketgenerator, wobei der Paketgenerator von mindestens einer Schicht, die so hoch ist wie eine Transportschicht (82), ein Benachrichtigungspaket (76) an das mobile Endgerät (20) überträgt.
  2. MDIS gemäß Anspruch 1, wobei der Handoff-Detektor erfasst, wann ein vorbestimmtes mobiles Endgerät-spezifisches Ereignis stattfindet.
  3. MDIS gemäß Anspruch 2, wobei das vorbestimmte mobiles Endgerät-spezifische Ereignis mindestens eines der folgenden ist: das mobile Endgerät (20) führt Roaming von einer ersten Basisstation zu einer zweiten Basisstation durch, die an ein gemeinsames MDIS gekoppelt sind; und das mobile Endgerät (20) führt Roaming von einer ersten Basisstation zu einer zweiten Basisstation durch, die an ein unterschiedliches MDIS gekoppelt sind.
  4. Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst: bei einem MDIS (30) (Mobile Data Intermediate System/Zwischensystem für Daten eines mobilen Endgerätes): Identifizieren, dass mindestens eines der folgenden Ereignisse stattgefunden hat: ein zellularer Handoff und eine Radiofrequenzsignaländerung; Senden eines Benachrichtigungspaketes (76) von einer Schicht, die mindestens so hoch ist, wie eine Transportschicht (82); bei einem mobilen Endgerät (20): Empfangen des Benachrichtigungspaketes (76) bei einer Anwendungsschicht; Senden des Benachrichtigungspaketes (76) von der Anwendungsschicht an eine Transportschicht; und Umgehen eines Überlastungssteuer- und Wiederherstellungsprozesses in der Transportschicht.
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