Seite 6: Zentrale Instanz

Inhaltsverzeichnis

Zentrale Instanz

In der Basisstation verteilt ein Scheduler die Ressourcen sowohl für die Empfangs- als auch für die Senderichtung. Dieser Scheduler passt die Übertragung dynamisch an die Kanalbedingungen an und nutzt so schnelle Kanaländerungen. Pro Subframe wählt der Scheduler sowohl die gerade versorgten Teilnehmer und Daten als auch die Ressourcen für die anstehende Übertragung aus. Seine Wahl hängt von den aktuellen Kanaleigenschaften, den Pufferfüllständen im Terminal und der Basisstation sowie von Dienstgüteparametern ab.

Zudem wählt er für die selektierten Ressourcen das am besten geeignete Übertragungsschema, also die Coderate, das Modulationsverfahren (QPSK, 16QAM oder 64 QAM) sowie die verwendete Mehrantennentechnik aus. Diese Auswahl wird als Link-Adaption bezeichnet. So werden die Funkressourcen sehr effizient genutzt. Der Scheduler ist nicht standardisiert und unterscheidet sich daher von Hersteller zu Hersteller.

In Empfangsrichtung des Teilnehmers werden Steuerinformationen von der Basisstation im gleichen Subrahmen wie Nutzdaten übertragen. Diese Daten nutzt der Empfänger, indem er sie zunächst dekodiert und anschließend mit daraus gewonnenen Kenntnisssen die Nutzdaten demoduliert und dekodiert.

Der Scheduler in der Basisstation regelt auch die Uplink-Übertragung der Teilnehmer und koordiniert so den Zugriff einer Vielzahl von Endgeräten. Dafür müssen die Teilnehmergeräte Informationen wie Pufferfüllstände und Kanalqualitäten an die Basisstation signalisieren. Liegen diese Informationen vor, trifft der Scheduler seine Wahl und teilt sie den Endgeräten mit, sodass sie wissen, welche Ressourcen ihnen zugeteilt sind. Danach schicken die Endgeräte auf den zugewiesenen Uplink-Ressourcen die Daten an die Basisstation.

Zustandsmodell

Geringe Latenzen und hohe Batterielaufzeiten sind im Mobilfunk gegenläufige Anforderungen. Die einfachste Methode, Batterielaufzeiten zu verlängern, besteht darin, Komponenten so lange wie möglich abzuschalten. Das erhöht aber die Latenz, denn die Aktivierung der Komponenten und die Synchronisation mit der Gegenstelle und die Aktualisierung der Kanalinformationen brauchen Zeit. Um eine Balance zu finden, ist ein ausgereiftes Zustandsmodell eine Voraussetzung.

Das LTE-Zustandsmodell umfasst für eingeschaltete Endgeräte zwei Hauptzustände, Idle und Active. Im Zustand Idle ist das Endgerät dem Netzwerk zwar bekannt, es ist aber in keiner Zelle eingebucht. Sobald das Endgerät Daten senden möchte, meldet es sich an der Basisstation mit den aktuell besten Empfangsbedingungen an. Ist dieser Vorgang erfolgreich, erteilt die Basisstation dem Endgerät die Erlaubnis, sich zu identifizieren und eine Steuerverbindung aufzubauen. Mit Hilfe dieser Verbindung wird das Endgerät dann konfiguriert.

Sobald die Steuerverbindung steht, wechselt das Terminal in den Zustand Active und kann dann Daten übertragen. Nun ist es in der Zelle bekannt und es misst die Kanalgüte. Sind alle Daten übertragen, kann das Endgerät im Active-Zustand einen Schlafzustand einnehmen. In diesem Unterzustand darf das Endgerät Steuermeldungen der Basisstation ignorieren. Damit können große Teile der Komponenten abgeschaltet werden und das spart Energie. Zu vordefinierten Zeiten wacht das Gerät auf, um für die Basisstation bei Bedarf erreichbar zu sein. Ist über längere Zeit kein Datenaustausch erfolgt, fällt das Endgerät in den Idle-Zustand zurück.

Auf diese Weise kann auf eine batterieschonende Art eine sehr schnelle Interaktion mit dem Netzwerk erreicht werden.