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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft IP-Kommunikation in einem zellularen
Telekommunikationssystem und insbesondere IP-Adressierung für Mobilfunk-Hauptrechner
in einem derartigen System.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Künftige Mobilfunk-Telekommunikationssysteme,
wie beispielsweise UMTS, definieren drei Betriebszustände für Mobilfunk-Endgeräte. Diese
sind: ein "Frei"-Zustand, in dem
das Endgerät
nicht aktiv ist, z.B. ausgeschaltet oder auf andere Weise nicht
in dem Netzwerk registriert ist; ein "Verbunden"-Zustand, in dem das Endgerät eingeschaltet
und in dem Netzwerk registriert ist, aber aktuell nicht an einer Kommunikationssitzung
beteiligt ist; und einen "Aktiv"-Zustand, in dem
das Endgerät
eingeschaltet, im Netzwerk registriert und aktuell an einer Kommunikationssitzung
beteiligt ist.
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Es
besteht der Wunsch in der Telekommunikationsindustrie und unter
den Verbrauchern, Mobilfunk-Endgeräte in die Lage zu versetzen,
Internet-Protokoll- (IP) Daten zu und von Internet und anderen IP-Netzwerken
zu senden und zu empfangen. Es besteht ebenfalls der Wunsch, es
zu ermöglichen, dass
sich Mobilfunk-Endgeräte
in einem "Immer
eingeschaltet"-Zustand
befinden, wobei die Endgeräte das
Senden und Empfangen von IP-Daten initiieren können, wenn sie in einem Verbunden-Zustand
(sowie natürlich
in einem Aktiv-Zustand) sind, ohne die Notwendigkeit einer "kompletten" Verbindungsaufbauphase
mit Ausnahme der Aufbauphase, die erforderlich ist, wenn die Endgeräte erstmals
eingeschaltet werden. Der "Immer
eingeschaltet"-Zustand
erfordert die permanente Zuweisung einer IP-Adresse zu einem Mobilfunk-Endgerät, wenigstens
für die
Zeit, in der das Mobilfunk-Endgerät eingeschaltet
ist, und beseitigt die Notwendigkeit einer Verbindungsaufbauphase
für jedes
Mal, wenn eine Internet-Sitzung initiiert wird.
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Das
herkömmliche "Immer eingeschaltet"-Konzept gestattet
die Bereitstellung von "Push-Diensten", wobei Daten ohne
irgendeine direkte Initiierung durch den Teilnehmer zu einem Mobilfunk-Endgerät gesendet
werden können.
Beispiele von Push-Diensten sind die Bereitstellung von aktuellen
Nachrichten und Aktienmarkt-Informationen für Mobilfunk-Teilnehmer. Eine permanente IP-Adresse, wie
sie in dem Immer eingeschaltet-Konzept vorgesehen ist, kann auch
für eine
länger
dauernde Datenübertragung
erforderlich sein, wie beispielsweise während einer Arbeitssitzung,
z.B. mehrfache Dateiübertragungen,
das Senden/Abholen von E-Mails usw.
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"Internet Telephony:
architecture and protocols – an
IETF perspective",
H. Schulzrinne, J. Rosenberg, Computer Networks 31, 1999, beschreibt ein
generisches Konzept von Internet-Telefonie. Insbesondere das Sitzungsinitiierungsprotokoll
SIP, das zum Signalisieren des Internet-Telefoniedienstes entwickelt
wurde, wird ausführlich
beschrieben. Eine der Funktionen des SIP ist die Übersetzung
einer Adresse des Benutzers, wie beispielsweise einer E-Mail-Adresse in eine global
eindeutige IP-Adresse, die für
den Aufbau und die Durchführung
einer Datenverbindung verwendet wird. Der Nachteil ist die Zuweisung
der global eindeutigen IP-Adresse in Anbetracht der begrenzten Anzahl
der IP-Adressen.
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"Mobile IP Telephony:
Mobile Support of SIP",
M. Moh, G. Berquin, Y. Chen, 1999 IEEE konzentriert sich auf die
Unterstützung
von Mobilfunk-Telefonie über
das Internet unter Verwendung des SIP. Das Dokument beschreibt die
Zuweisung und Verwaltung von IP-Adressen im Fall von Mobilfunkbenutzern.
Die besonderen Gesichtspunkte der Benutzermobilität, wie beispielsweise
der Rufbereichswechsel und die Gesprächsumschaltung, werden unter
Berücksichtigung
der IP-Adressenzuweisung betrachtet.
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Eine
Lösung
zur Verwaltung von IP-Adressen für
Internet-Telefonie
in einem drahtlosen Internet-Netzwerk wird auch im US-Patent 5910946
offenbart. Dieses Dokument offenbart eine Architektur für Sprach-
und Datenübertragung
zwischen Benutzern über
das Internet. In der dargestellten Architektur werden Funktionen
von einigen Netzwerkknoten zum Zweck des Aufbaus und der Vermittlung
einer Verbindung entwickelt, wobei die Adressierung der Benutzer
berücksichtigt
wird, die zur Bestimmung des Standorts des Benutzers erforderlich
ist. Die Adressierung wird mittels IP-Adressen durchgeführt.
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Um über einen
IP-Zugang zu verfügen,
muss einem Mobilfunk-Endgerät eine global
eindeutige IP-Adresse zugewiesen sein. Gemäß dem Immer eingeschaltet-Konzept
wird einem Mobilfunk-Endgerät, das beispielsweise
in einem GSM- oder UMTS-Telekommunikationsnetzwerk registriert ist, das
ein GPRS (General Packet Radio Service – GPRS) Netzwerk umfasst, eine
global eindeutige IP nach der Registrierung durch einen Steuerknoten
zugewiesen, der im Folgenden als "Zugangskontrollpunkt" (Access Control Point – ACP) bezeichnet
wird. Ein ACP ist eigentlich eine Medien-Netzübergangssteuereinrichtung
(Media Gateway Controller – MGC).
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Der
ACP kann als ein Server-Knoten (oder eine Gruppe von Knoten) betrachtet
werden, der an gewissen Steuerebenen-Vorgängen
beteiligt ist, wie beispielsweise Mobilitätsmanagement (MM) und Sitzungsmanagement.
Der ACP kann einen oder mehrere Netzübergangsknoten steuern, die
Benutzerdaten bearbeiten. Die vorgeschlagene UMTS-Architektur für paketvermittelte
Dienste ist in 1 dargestellt, (zu beachten
ist, dass, wenn sich das HLR und die ACPs in verschiedenen Netzwerken
befinden, die Netzwerke jeweils als das "Heimat"-Netzwerk und das "Fremd"-Netzwerk bezeichnet werden), wobei der äußerste linke
ACP-Knoten einem bedienenden GPRS-Unterstützungsknoten (Serving GPRS
Support Node – SGSN)
entspricht und der äußerste rechte
Knoten einem Netzübergangs-GPRS-Unterstützungsknoten
(Gateway GPRS Support Node – GGSN)
entspricht. Die durch den ACP zugewiesene IP-Adresse wird dem Mobilfunk-Endgerät bis zu
dem Zeitpunkt zugewiesen, zu dem das Endgerät die Registrierung im ACP
aufhebt (z.B. die Energie wird abgeschaltet oder das Endgerät verlässt den
Versorgungsbereich des ACP).
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In
einer Modifizierung der Architektur von 1 kann der
Netzübergangsknoten
in den Funkverkehrnetzwerk-Steuereinrichtungs- (Radio Network Controller – RNC) Knoten
integriert werden. Der ACP kann Bestandteil des RNC-Knotens sein
oder auch nicht. Diese modifizierte Architektur wird im Folgenden
als eine "Direkte
Internet-Zugangs-" (Direct Internet
Access – DIA)
Architektur bezeichnet.
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Angenommen,
dass viele Hunderttausende (oder sogar Millionen) von Mobilfunk-Endgeräten in einem
Netzwerk registriert sind und sich in dem Immer eingeschaltet-Zustand
befinden, so können
sich Probleme auf Grund des begrenzten Adressbereichs ergeben, der
beim IP, (insbesondere bei IPv4), zur Verfügung steht. Außerdem erfordern
zugewiesene IP-Adressen Speicher- und Verarbeitungskapazität in den
Routern und Netzübergangsknoten
von Mobilfunknetzwerken. Eine zugewiesene IP-Adresse muss für ein Mobilfunk-Endgerät reserviert
sein, selbst wenn das Endgerät
nicht in einer Verbindung belegt ist, um die Übertragung von Abwärtsstreckenverkehr
zu dem Endgerät
zu ermöglichen
und echten "Immer
eingeschaltet"-Dienst
zu gestatten. Des Weiteren bedeutet das Aufrechterhalten von ungenutzten
aktiven "Kontexten" in einem Netzübergang
verschwendete Verarbeitungs- und Speicherkapazität.
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Ein
weiteres Problem im Zusammenhang mit der herkömmlichen Immer eingeschaltet-Architektur ist
das sich daraus ergebende erhöhte
Volumen und die Komplexität
von Mobilitätsmanagement-Signalisierungsverkehr,
der das Mobilfunk-IP (MIP) betrifft. Wenn MIP-Protokolle für die Bearbeitung
von Mobilitätsmanagement
in einem Mobilfunknetzwerk verwendet werden, muss das Netzwerk eine
neue IP-Adresse (Care-of-Address)
zu einem Endgerät
zuweisen, wenn es in dem Netzwerk den Rufbereich wechselt. Das Volumen
des Mobilitätsmanagement-Signalisierungsverkehrs
erhöht
sich, wenn das Mobilfunk-Endgerät
zusätzlich
zur Benachrichtigung des Heimatregisters (HLR) über seinen aktuellen Standort
auch seinen Home Agent, (der für
die Leitweglenkung von Datagrammen von dem Heimatnetzwerk zu Endgeräten im Rufbereichswechsel
zuständig
ist), über
seine aktuelle IP-Adresse informieren muss, selbst wenn das Endgerät überhaupt
nicht in einer Verbindung belegt ist.
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Noch
ein weiteres Problem, das mit dem Immer eingeschaltet-Konzept verbunden
ist, ist eine mögliche
Herabsetzung der Ebene des Datenschutzes eines Benutzers. Wenn ein
Mobilfunk-Endgerät eine
permanent zugewiesene IP-Adresse verwendet, kann es möglich sein,
die Bewegung des Endgeräts im
Internet zu verfolgen. Des Weiteren kann der aktuelle Standort eines
Mobilfunk-Endgeräts
preisgegeben werden, wenn eine dynamisch zugewiesene IP-Adresse
mit einer Teilnehmer- (oder Endgerät-) Identität in einer Standort-Datenbank
im Internet, (z.B. einem Domain Name System- (DNS) Server), gespeichert
und verknüpft
wird. Daher kann es einer feindlichen Partei möglich sein, den aktuellen Standort
eines Mobilfunk-Endgeräts
abzufragen.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung macht sich die Tatsache zu Nutze, dass viele
Mobilfunkteilnehmer nur selten Internetzugang anfordern werden und
ihnen IP-Adressen daher nicht perma nent zugewiesen werden müssen. Die
Adressen müssen
daher nur dann zugewiesen werden, wenn eine eingehende Verbindung
zu einem Mobilfunk-Endgerät
initiiert wird. Während
die Signalisierungsmenge (zwischen dem Netzwerk und Mobilfunk-Endgeräten), die
an einem einzelnen IP-Adressen-Erstellungsprozess beteiligt ist,
sich erhöhen
kann, wird dies durch vereinfachte Mobilitätsmanagement-Prozeduren für Mobilfunk-Endgeräte in einem
Verbunden-Zustand ausgeglichen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der IP-Adressierung
für Mobilfunk-Endgeräte, die
oben angesprochen wurden, zu überwinden
oder wenigstens zu mildern. Es ist insbesondere eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Adressierungsverfahren bereitzustellen,
durch das einem Mobilfunkteilnehmer eine IP-Adresse zugewiesen wird
für den
Fall, dass eine rufende Station eine Verbindungssitzung initiieren
möchte.
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Diese
und andere Aufgaben werden wenigstens teilweise durch den Einsatz
des Sitzungsinitiierungsprotokolls erfüllt, gemäß dem einem Mobilfunkteilnehmer
eine SIP-URL zugewiesen wird, die von einer rufenden Station verwendet
wird, um den angerufenen Mobilfunkteilnehmer für ein zellulares Telekommunikationsnetzwerk
zu identifizieren.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Warnen eines Mobilfunkteilnehmers, der in einem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk
registriert ist, hinsichtlich einer Sitzungsbeginn-Anforderung,
die von einer rufenden Station gesendet wird, bereitgestellt, wobei
das Verfahren umfasst:
Empfangen einer SIP-Invite-Nachricht
an einem SIP-Server des Mobilfunknetzwerks, wobei die SIP-Invite-Nachricht
eine SIP-URL enthält,
die den Mobilfunkteilnehmer identifiziert;
Verwenden der SIP-URL
zum Bestimmen der Identität
eines zweiten SIP-Servers eines Zugangskontrollpunkts (ACP), der
den Mobilfunkteilnehmer bedient;
Senden einer SIP-Invite-Nachricht
an den zweiten SIP-Server;
und
Veranlassen, dass eine Funkruf-Nachricht an den Mobilfunkteilnehmer
gesendet wird.
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Auf
Grund der Verwendung des SIP sehen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung die Zuweisung einer IP-Adresse zu einem Mobilfunkteilnehmer
erst bei Initiierung einer Kommunikationssitzung vor. Das Teilnehmer-Endgerät kann in
einem Verbunden-Zustand verbleiben, ohne zugewiesene IP-Adresse, wenn keine
Sitzung durchgeführt
wird. Wie beim Immer eingeschaltet-Konzept können Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung die Implementierung von Push-Diensten gestatten.
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Die
vorgeschlagene "virtuelle" Immer eingeschaltet-Architektur
sorgt für
besseren Datenschutz und Sicherheit, da keine Standortdaten in einer öffentlichen
Datenbank, einem Verbindungssteuerungs-Server (z.B. SIP-Server)
usw. gespeichert werden müssen.
Stattdessen können
Standortdaten beispielsweise in einem HLR gespeichert werden, das eine
geschlossene, nicht öffentlich
verfügbare
Datenbank ist. Da eine IP-Adresse nur auf Anforderung zugewiesen
wird, (z.B. beim Verbindungsaufbau von eingehenden/ausgehenden Verbindungen),
und nur während
einer bestimmten Verbindung gültig
ist, wird das Verfolgen des Aufenthaltsorts eines Mobilfunk-Endgeräts schwieriger
gemacht. Die Architektur gestattet es Mobilfunkteilnehmern, immer
erreichbar zu sein, ohne Dritten ihren Standort preiszugeben. Der
aktuelle Standort (eindeutige IP-Adresse) der rufenden Station wird nur
preisgegeben, wenn der angerufene Teilnehmer entscheidet, einen
Anruf anzunehmen.
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Der
ACP entspricht einer Medien-Netzübergangssteuereinrichtung
(MGC), ist aber zusätzlich zuständig für Mobilitätsmanagement
und IP-Adresszuweisung. Der ACP ist ein logischer Knoten, der als ein
physikalischer selbstständiger
Knoten implementiert werden kann oder ein Paar SGSN/GGSN-Knoten
(GPRS) aufweisen kann oder in einen RNC-Knoten (UMTS) integriert
werden kann.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren den Schritt des Identifizierens einer Mobilfunkteilnehmer-Identität, die einer
SIP-URL entspricht, die in der SIP-Invite-Nachricht enthalten ist,
wobei die Mobilfunkteilnehmer-Identität und die SIP-URL den angerufenen
Mobilfunkteilnehmer identifizieren. Eine Verbindung zwischen SIP-URLs
und Mobilfunkteilnehmer-Identitäten wird
durch ein Standortregister des Mobilfunknetzwerks (z.B. ein Heimatregister)
verwaltet. Das Standortregister verwaltet zusätzlich Informationen über den
aktuellen Standort von Mobilfunkteilnehmern. Bevorzugter sendet
der SIP-Server nach Empfang einer SIP-Invite-Nachricht am SIP-Server
eine Abfrage, welche die SIP-URL des angerufenen Mobilfunkteilnehmers
enthält,
an das Standortregister, das antwortet, indem es den aktuellen Standort
des Mobilfunkteilnehmers und optional die damit verbundene Mobilfunkteilnehmer-Identität zurückgibt.
Der aktuelle Standort kann die Identität (z.B. eindeutiger Name oder
IP-Adresse) des
zweiten SIP-Servers sein. In einer alternativen Ausführungsform
kann das Standortregister dem SIP-Server nur den aktuellen Standort zurückgeben,
in welchem Fall der bedienende ACP anschließend eine Abfrage an das Standortregister
senden kann, um die Mobilfunkteilnehmer-Identität abzurufen.
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Vorzugsweise,
wenn der SIP-Server den aktuellen Standort des angerufenen Mobilfunkteilnehmers
von dem Standortregis ter empfängt,
sendet der SIP-Server eine SIP-Invite-Nachricht an den zweiten SIP-Server.
Der zweite SIP-Server puffert die empfangene Nachricht, während eine
Funkrufnachricht über
die Funkschnittstelle an den angerufenen Teilnehmer gesendet wird.
Für den
Fall, dass eine Verbindung zwischen dem angerufenen Teilnehmer und dem
bedienenden ACP hergestellt wird, weist der bedienende ACP dem angerufenen
Teilnehmer eine IP-Adresse zu, und eine SIP-Invite-Nachricht wird gesendet.
Die IP-Adresse wird für
die Dauer der Sitzung dynamisch zugewiesen.
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In
gewissen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird die SIP-Invite-Nachricht an den
angerufenen Teilnehmer von dem SIP-Server des bedienenden ACP in
Verbindung mit der Funkrufnachricht gesendet. Die SIP-Invite-Nachricht
kann über
einen Funkrufkanal gesendet werden, z.B. huckepack auf der Funkrufnachrichtung,
oder kann über
einen getrennten Rundfunkkanal gesendet werden.
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Ein
Vorteil des Sendens der SIP-Invite-Nachricht an den angerufenen
Teilnehmer ist, dass Informationen, die den Ursprung der Invite-Nachricht
betreffen, z.B. die Identität
der rufenden Station, für
den angerufenen Teilnehmer vor der IP-Adressenzuweisung verfügbar gemacht
werden kann.
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In
gewissen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung weist der bedienende ACP dem angerufenen
Mobilfunkteilnehmer nach dem Empfang einer Annahmenachricht von
dem Teilnehmer durch den bedienenden ACP, die als Antwort auf die gesendete
Funkrufnachricht gesendet wurde, eine IP-Adresse zu. In anderen
Ausführungsformen
der Erfindung kann eine IP-Adresse mit dem angerufenen Teilnehmer
bei der Registrierung im Netzwerk verknüpft werden. Dies kann beispielsweise
erforderlich sein, wenn die SIP-Invite-Nachricht an den Mobilfunkteilnehmer
gesendet werden soll. Die IP-Adresse kann
von einer zeitweisen internationalen Mobilfunknummer (temporary
International Mobile Subscriber Identity – TMSI) abgeleitet werden,
die dem Mobilfunkteilnehmer zugewiesen wird, in welchem Fall die Adresse
eine lokale Verweisadresse ist, die nur auf der Verbindung zwischen
dem Mobilfunk-Endgerät und
dem bedienenden ACP gültig
ist. In anderen Ausführungsformen
der Erfindung wird die SIP-Invite-Nachricht zu einem mithörenden Mobilfunk-Endgerät gesendet,
wobei eine dem Endgerät
bekannte "Rundruf"- oder "Gruppen"-IP-Adresse verwendet wird.
Die Identität
des Zielendgeräts
wird durch eine eindeutige Kennung definiert, die in einem Nachrichtenkopf
enthalten ist, z.B. einem Funkprotokollkopf (RLC oder MAC).
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In
gewissen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Verwendens der
SIP-URL zum Bestimmen der Identität eines Zugangskontrollpunkts
(ACP), bei dem der Mobilfunkteilnehmer aktuell registriert ist:
Identifizieren
einer Mobilfunkteilnehmer-Identität, die einer SIP-URL entspricht,
die in der SIP-Invite-Nachricht
enthalten ist, wobei die Mobilfunkteilnehmer-Identität und die
SIP-URL den angerufenen Mobilfunkteilnehmer identifizieren;
Senden
einer Abfrage, welche die Mobilfunkteilnehmer-Identität enthält, an ein Standortregister,
das Informationen über
den aktuellen Standort des Mobilfunkteilnehmer verwaltet; und
Zurückgeben
der Identität
des ACP-SIP-Servers an den abfragenden SIP-Server.
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Der
Schritt des Identifizierens einer Mobilfunkteilnehmer-Identität, die einer
SIP-URL entspricht, die in der SIP-Invite-Nachricht enthalten ist, kann
an dem SIP-Server durchgeführt
werden.
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Der
SIP-Server des Mobilfunknetzwerks, das die SIP-Invite-Nachricht, die durch
die rufende Station initiiert wird, zunächst empfängt, kann in dem ACP eines
Netzübergangsknotens,
z.B. einem GGSN, implementiert werden.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Initiieren einer IP-Sitzung zwischen einer rufenden Station
und einem angerufenen Mobilfunkteilnehmer bereitgestellt, der in
einem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk
registriert ist, wobei das Verfahren umfasst:
Empfangen einer
SIP-Invite-Nachricht an einem SIP-Server des Mobilfunknetzwerks,
wobei die SIP-Invite-Nachricht eine SIP-URL enthält, die den Mobilfunkteilnehmer
identifiziert;
Identifizieren einer Mobilfunkteilnehmer-Identität, die einer
SIP-URL entspricht, die in der SIP-Invite-Nachricht enthalten ist, wobei die Mobilfunkteilnehmer-Identität den angerufenen
Mobilfunkteilnehmer in dem Mobilfunknetzwerk identifiziert;
Senden
einer Funkrufnachricht an den Mobilfunkteilnehmer; und
Zuweisen
einer IP-Adresse zu dem Mobilfunkteilnehmer nach dem Empfang einer
Funkruf-Antwortnachricht durch das Netzwerk, die von dem Mobilfunkteilnehmer
gesendet wurde.
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Gemäß einem
dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Initiieren einer IP-Kommunikationssitzung zwischen einer rufenden
Station und einem angerufenen Mobilfunkteilnehmer bereitgestellt,
der in einem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk registriert ist, wobei
das Verfahren umfasst:
Empfangen einer SIP-Invite-Nachricht
an einem SIP-Server des Mobilfunknetzwerks, wobei die SIP-Invite-Nachricht
eine SIP-URL enthält,
die den Mobilfunkteilnehmer identifiziert;
Verwenden der SIP-URL
zum Bestimmen der Identität
eines zweiten SIP-Servers eines ACP, bei dem der Mobilfunkteilnehmer
aktuell registriert ist;
Identifizieren einer Mobilfunkteilnehmer-Identität, die einer
SIP-URL entspricht, die in der SIP-Invite-Nachricht enthalten ist, wobei die Mobilfunkteilnehmer-Identität den angerufenen
Mobilfunkteilnehmer in dem Mobilfunknetzwerk identifiziert;
Senden
der SIP-Invite-Nachricht von dem SIP-Server zu dem identifizierten
ACP-SIP-Server;
Identifizieren einer IP-Adresse, die mit dem
angerufenen Teilnehmer an dem ACP verknüpft ist;
Senden einer
SIP-Nachricht an den angerufenen Teilnehmer.
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Es
wird bemerkt, dass die Schritte des Identifizierens einer Mobilfunkteilnehmer-Identität, die einer
SIP-URL entspricht, und des Sendens der SIP-Invite-Nachricht von
dem SIP-Server zu dem identifizierten ACP-SIP-Server untereinander
austauschbar sind. Beispielsweise kann der Schritt des Identifizierens
einer Mobilfunkteilnehmer-Identität, die einer SIP-URL entspricht,
mittels einer Kommunikation zwischen dem SIP-Server und einem Standortregister
vor dem Schritt des Sendens der SIP-Invite-Nachricht an den ACP-SIP-Server durchgeführt werden, oder
kann mittels einer Kommunikation zwischen dem ACP-SIP-Server und
einem Stand ortregister nach dem Schritt des Sendens der SIP-Invite-Nachricht an den
ACP-SIP-Server durchführt
werden.
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Es
gibt eine Reihe verschiedener Mechanismen, durch die der ACP dem
angerufenen Mobilfunkteilnehmer eine IP-Adresse zuweisen kann. Standardmäßige zustandsbehaftete
oder zustandslose Adresskonfigurationsverfahren stehen zur Verfügung. Beispielsweise
kann die IP-Adresse ein Präfix aufweisen,
das mit dem ACP und einem Hauptteil verknüpft ist, der einer zeitweisen
internationalen Mobilfunknummer entspricht (oder davon abgeleitet ist),
die dem Mobilfunkteilnehmer zugewiesen wird. Ein weiteres Verfahren
besteht darin, eine Identität einer
unteren Protokollschicht als Teil einer IP-Adresse zu verwenden, z.B. indem eine
zeitweilige Kennung eines Funknetzwerks (Radio Network Temporary
Identifier – RNTI)
als der Hauptrechner-Teil (in einem UMTS-Netzwerk) verwendet wird.
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Gemäß einem
vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Rufumleitung eines Anrufs von einem ersten Teilnehmer eines Kommunikationsnetzwerks
zu einem zweiten Mobilfunkteilnehmer eines Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks
bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
Empfangen einer
SIP-Invite-Nachricht an einem SIP-Server des Kommunikationsnetzwerks,
wobei die SIP-Invite-Nachricht
eine SIP-URL enthält,
die den ersten Teilnehmer identifiziert;
Senden einer SIP-Invite-Nachricht
an einen SIP-Server des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks;
Identifizieren
am SIP-Server des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks, ob eine Verbindung
zwischen dem ersten und dem zweiten Teilnehmer hergestellt worden
ist;
Bestimmen der Identität
eines SIP-Servers eines Zugangskontrollpunkts (ACP), bei dem der
zweite Teilnehmer aktuell registriert ist;
Senden der SIP-Invite-Nachricht
zu dem SIP-Server des ACP; und
Senden einer Funkrufnachricht
an den zweiten Teilnehmer.
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Sobald
die SIP-Invite-Nachricht durch den SIP-Server des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks
empfangen und ein damit verbundener Mobilfunkteilnehmer identifiziert
worden ist, kann das Verfahren gemäß dem Verfahren von irgendeinem
der oben genannten ersten bis dritten Gesichtpunkte fortgesetzt
werden.
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Zum
Initialisieren der Rufumleitungsprozedur kann der erste Teilnehmer
eine Rufumleitungs-Anweisung an den SIP-Server des Kommunikationsnetzwerks
senden, die den Server benachrichtigt, dass anschließende SIP-Invite-Nachrichten, die
für den
ersten Teilnehmer bestimmt sind, an das Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk
weitergeleitet werden sollen.
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Vorzugsweise
wird die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teilnehmer
an dem SIP-Server des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk hergestellt,
indem der zweite Mobilfunkteilnehmer eine Berechtigungsanforderung
an diesen SIP-Server
sendet. Bevorzugter wird die Anforderung verschlüsselt und/oder enthält eine
Teilnehmerberechtigung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
schematisch eine UMTS-Netzwerkarchitektur für paketvermittelte Dienste
dar;
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2 stellt
schematisch ein Telekommunikationssystem dar, das ein zellulares
Telekommunikationsnetzwerk aufweist;
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3 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung
von einer rufenden Station zu einem Teilnehmer des zellularen Telekommunikationsnetzwerks
von 2 darstellt; und
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4 stellt
die Signalisierungsnachrichten dar, die während einer IP-Verbindungsphase
in dem Netzwerk von 2 ausgetauscht werden;
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5 stellt
die Signalisierungsnachrichten dar, die in dem Netzwerk von 2 nach
dem Signalisierungsaustausch von 4 ausgetauscht
werden; und
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6 stellt
den Datenfluss auf der Benutzerebene in dem Netzwerk von 2 dar;
und
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7 stellt
schematisch ein Telekommunikationssystem dar, das ein Paar von zellularen
Telekommunikationsnetzwerken aufweist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
UMTS-Netzwerkarchitektur für
paketvermittelte Dienste wurde oben unter Bezugnahme auf 1 bereits
beschrieben. In 2 ist ein erweitertes UMTS-Telekommunikationssystem
dargestellt, das auf der direkten Internetzugangs- (DIA) Architektur
basiert und ein zellulares Telekommunikationsnetzwerk aufweist,
das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 angegeben wird. Das
Netzwerk 1 weist einen Netzwerkknoten 2 auf, der
einen ACP 3, (der Medien-Netzübergangssteuereinrichtung und
Mobilitätsmanagement-Funktionalität enthält), und
einen Mediennetzübergang 4 enthält. Der
Mediennetzübergang 4 wird
durch den ACP 3 gesteuert.
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Der
ACP 3 implementiert einen SIP-Server 5, der das
Sitzungsinitiierungsprotokoll (SIP) der Internet Engineering Task
Force (IETF) (siehe IETF RFC 2543) zum Erstellen, Modifizieren und
Beenden von Sitzungen mit einem oder mehr Teilnehmern verwendet.
Internet-Benutzer können
auf das Internet 6 zugreifen und mit dem Telekommunikationsnetzwerk 1 unter
Verwendung von Endgeräten,
wie beispielsweise dem Rechner-Endgerät 7 kommunizieren
(es ist natürlich
klar, dass das Endgerät 7 an
das Internet 6 über
beispielsweise ein Modem und einen Internet-Dienstanbieter gekoppelt
wird).
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Das
Netzwerk 1 weist einen Heimat-SIP-Server 8 auf,
dessen Funktion im Folgenden beschrieben wird. Das Netzwerk 1 umfasst
auch ein Heimatregister (Home Location Register – HLR) 9, das den aktuellen
Standort von Teilnehmern im Netzwerk 1 aufzeichnet. Wenn
ein Teilnehmer beispielsweise aktuell in dem Netzwerk 1 registriert
ist, (d.h. seinem Heimatnetzwerk), zeichnet das HLR 9 den
ACP 3 (bzw. die IP-Adresse
des SIP-Servers 5) auf, mit dem der Teilnehmer verbunden
ist. Wenn der Teilnehmer mit einem fremden Netzwerk verbunden ist,
zeichnet das HLR 9 die Identität des ACP auf, mit dem der
Teilnehmer in dem fremden Netzwerk verbunden ist. Das Telekommunikationsnetzwerk 1 wird
mit einem Domain Name System- (DNS) Server 10 bereitgestellt, der
fähig ist,
standardmäßige Domain-Namen
(z.B. sip.operator.com) in jeweilige IP-Adressen aufzulösen.
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Die
Arbeitsweise des Systems von 2 wird im
Folgenden beschrieben im Vergleich zu der Kommunikation von Internet-Protokoll- (IP) Daten
zu und von einem Mobilfunk-Endgerät 11, das von einem
Teilnehmer des Netzwerks 1 verwendet wird (es ist zu beachten,
dass die durchgezogenen Linien in 2 den Fluss
von Signalisierungsinformationen darstellen, die zwischen den verschiedenen
Netzübergängen und
den rufenden und angerufenen Stationen ausgetauscht werden, während die
gestrichelten Linien den Fluss der Benutzerda ten darstellen). Nach
dem Einschalten des Endgeräts 11 ist
das Endgerät 11 mit
dem ACP 3 über
eine RNC 12 verbunden und registriert sich in seinem Heimatnetzwerk 1.
Die Registrierung umfasst das Benachrichtigen des HLR 9 über den
Standort des Endgeräts 11 sowie
die IMSI und SIP-URL des Endgeräts 11,
wobei die SIP-URL ein Name (z.B. sip:jim.jones@company.com) oder eine
Telefonnummer (z.B. +1-212-555-1212@company.com) sein kann. In diesem
Zustand wird das Endgerät 11 als
im Verbunden-Zustand befindlich beschrieben und weist einen aktiven
Mobilitätsmanagement-Kontext in dem Netzwerk
(d.h. in dem ACP 3) auf.
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Angenommen,
der Benutzer des Rechnerendgeräts 7 initiiert
eine Verbindung zu dem Teilnehmer mit dem Mobilfunk-Endgerät 11.
Dazu muss das Rechnerendgerät 7 unter
Verwendung der IP-Adresse des Heimat-SIP-Servers 8 eine
SIP-Invite-Nachricht
an den Heimat-SIP-Server 8 senden. Wenn das Endgerät 7 die
IP-Adresse nicht kennt, sondern nur die SIP-URL (d.h. sip:UE@sip.operator.com),
kann das Endgerät 7 den
Domain-Namen-Teil der SIP-URL verwenden, um die entsprechende IP-Adresse
von dem DNS-Server 10 abzurufen (Phase (1)). Phase (2)
umfasst das Senden einer SIP-Invite-Nachricht an den Heimat-SIP-Server 8 über das Internet 6.
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Zu
dem Zeitpunkt, zu dem der Heimat-SIP-Server 8 die SIP-Invite-Nachricht
empfängt, kennt
er den aktuellen Standort des angerufenen Teilnehmers 11 nicht.
Der Heimat-SIP-Server 8 muss daher mit dem HLR 9 Verbindung
aufnehmen (Phase (3)). Der Heimat-SIP-Server 8 sendet die
SIP-Invite-Nachricht (oder einen relevanten Abschnitt davon) an
das HLR 9. Das HLR 9 verwendet die SIP-URL des
angerufenen Teilnehmers, um die internationale Mobilfunknummer (International
Mobile Subscriber Identity – IMSI)
dieses Teilnehmers zu bestimmen, die den Teilnehmer eindeutig identifiziert.
Das HLR 9 identifiziert dann den aktuellen Standort, (d.h.
den SIP-Server 5 des ACP 3, mit dem der Teilnehmer
verbunden ist), des Teilnehmers und gibt diesen zusammen mit der
IMSI an den Heimat-SIP-Server 8 zurück. Am Heimat-SIP-Server 8 wird
die Identität
des ACP-SIP-Servers in eine IP-Adresse umgewandelt, wozu beispielsweise
eine Übersetzungstabelle
in einem DNS-Knoten verwendet wird. Alternativ kann diese Übersetzung
an dem HLR 9 erfolgen, wobei die IP-Adresse an den Heimat-SIP-Server 8 zurückgegeben
wird.
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Sobald
der Heimat-SIP-Server 8 die IMSI und den aktuellen Standort
des Mobilfunk-Teilnehmers 11 kennt, leitet der Heimat-SIP-Server 8 eine SIP-Invite-Nachricht
zu dem relevanten ACP-SIP-Server 5 weiter (Phase (4)).
Der ACP 3 kann sich in dem Heimat-PLMN oder in einem fremden
PLMN befinden. Die IMSI wird huckepack auf die SIP-Invite-Nachricht
gepackt. Der ACP-SIP-Server 5 puffert die SIP-Invite-Nachricht,
während
die RNC 12 eine Funkrufnachricht an den Mobilfunkteilnehmer ausgibt,
wobei sie einen Funkruf-Sendekanal verwendet (Phase (5)). In dem
Fall, in dem der Mobilfunkteilnehmer auf die Funkrufnachricht antwortet, wird
der ACP 3 über
die Antwort benachrichtigt und weist dem Mobilfunkteilnehmer 11 eine
IP-Adresse zu. Die gepufferte SIP-Invite-Nachricht kann dann an den Teilnehmer 11 unter
Verwendung des IP (über verschiedene
Verbindungs- und Transportprotokolle) weitergeleitet werden. Nach
Empfang der SIP-Invite-Nachricht, (die den Mobilfunkteilnehmer 11 über die
Identität
der rufenden Station benachrichtigt), kann der Mobilfunkteilnehmer 11 den
Anruf annehmen oder zurückweisen.
Im ersten Fall erzeugt das Endgerät des Teilnehmers eine entsprechende SIP-Nachricht,
die über
die SIP-Server 5, 8 an das Endgerät 7 der
rufenden Station zurückgegeben wird.
Im letzteren Fall erzeugt der ACP-SIP-Server 5 eine entsprechende
SIP-Nachricht (z.B. "im
Augenblick nicht erreichbar")
und gibt sie an das Endgerät 7 der
rufenden Station zurück.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm, das des Weiteren das Verfahren des Herstellens
einer Verbindung zwischen der rufenden Station 7 und dem
Mobilfunkteilnehmer 11 darstellt. Es wird bemerkt, dass dieses
Szenario von der Annahme ausgeht, dass dem Mobilfunkteilnehmer eine
IP-Adresse nicht bereits zugewiesen worden ist. Wenn eine IP-Adresse zugewiesen
ist, dann kann die SIP-Invite-Nachricht direkt an das Endgerät 11 des
Teilnehmers gesendet werden. 4 stellt
die Signalisierungsnachrichten dar, die zwischen den verschiedenen
Knoten während
der oben beschriebenen IP-Verbindungsphase ausgetauscht werden. 5 stellt
die Signalisierungsnachrichten dar, die zwischen diesen Knoten ausgetauscht
werden, sobald eine aktive Verbindung hergestellt worden ist, (d.h.
nach der Signalisierungsphase von 4), wobei
MS die Mobilfunkstation bzw. das Endgerät angibt und CH den entsprechenden
Hauptrechner bezeichnet. Es wird bemerkt, dass, da der SIP-Server 8 den
Standort des Mobilfunkteilnehmers 11 bereits kennt, für den Server
kein Bedarf besteht, wieder mit dem HLR 11 Verbindung aufzunehmen. 6 stellt
den Datenfluss auf der Benutzerebene dar, von der aus offenkundig
wird, dass der CH fähig
ist, die SIP-Nachrichten (und andere Daten) direkt an die MS zu
senden, wozu die IP-Adresse in dem Netzübergang verwendet wird.
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In
einer Modifizierung der oben beschriebenen Ausführungsform kann eine IP-Adresse
mit dem angerufenen Teilnehmer verknüpft werden, nachdem sich der
Teilnehmer in dem Netzwerk 1 registriert hat. Die SIP-Invite-Nachricht
kann dann huckepack auf die Funkrufnachricht gepackt werden oder
unter Umständen über einen
getrennten Rundruf- oder Gruppen-Kanal, auf dem das Endgerät 11 des
Teilnehmers nach Empfang der Rufrufnachricht mithört, gesendet
werden. Die IP-Adresse, die dem Mobilfunkteilnehmer 11 in
dieser Stufe zugewiesen wird, muss nicht global eindeutig sein,
da sie nur innerhalb des Netzwerks 1 verwendet wird. Eine
global eindeutige IP-Adresse muss nur dem angerufenen Teilnehmer zugewiesen
werden, sobald der Teilnehmer beschlossen hat, die SIP-Invite anzunehmen
und mit der Kommunikation über
das Internet 6 beginnen möchte.
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Die
erste IP-Adresse kann wie folgt zugewiesen werden. Wenn der Mobilfunkteilnehmer 11 sich im
Netzwerk 1 registriert, wird ihm (gemäß UMTS und GSM) eine zeitweise
IMSI (TMSI) zugewiesen, die normalerweise statt der IMSI bei der
Signalisierung zwischen dem Endgerät 11 des Teilnehmers und
dem Netzwerk 1 verwendet wird, um die Identität des Teilnehmers
zu verbergen. Nach dem Empfang der TMSI erzeugt das Endgerät 11 des
Teilnehmens eine lokale IP-Verweisadresse, indem das lokale Verweisadressenpräfix und
die TMSI kombiniert werden. Das Mobilfunknetzwerk verwendet diese
IP-Adresse zur SIP-Aufforderung, so lange die TMSI dem Teilnehmer
zugewiesen ist. Ein alternatives Verfahren zum Zuweisen einer IP-Adresse
für den
Einsatz bei der Übertragung
einer SIP-Invite-Nachricht zu einem Mobilfunkteilnehmer umfasst
das Senden von IP-Adressen unter Verwendung einer Gruppen- oder Rundruf-IP-Adresse,
die dem Endgerät
des Teilnehmers bekannt ist. Ein Mobilfunk-Endgerät hört auf dem
entsprechenden Kanal mit und nimmt eine IP-Adresse an. Über die
Wahl der IP-Adresse wird dann das Netzwerk 1 benachrichtigt.
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7 stellt
ein Paar von zellularen Telekommunikationsnetzwerken 13, 14 dar,
die durch einen Netzübergang 15 miteinander
verbunden sind. Angenommen, dass ein "Sam Smith" ein Teilnehmer eines ersten der Netzwerke 13 ist
und ein "Jim Jones" ein Teilnehmer des
zweiten Netzwerks 14 ist, wobei Sam und Jim jeweils Mobilfunk-Endgeräte 16 und 17 verwenden.
In bestimmten Fällen
möchte
Sam Smith, dass Verbindungen, die zu ihm hergestellt werden, zu Jim
Jones umgeleitet werden. Wenn das SIP für eine Ende-Ende-Verbindungssteuerung
verwendet wird, ist für
die Rufumleitung erforderlich, dass Sam Smith und Jim Jones ihre
jeweiligen Heimatnetzwerke über den
Rufumleitungsvorgang benachrichtigen.
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Die
Arbeitsweise des SIP-Servers beim Identifizieren des Standorts (und
der IMSI) eines angerufenen Mobilfunkteilnehmers wurde oben unter Bezugnahme
auf die 2 bis 6 bereits
beschrieben. Es ist daher klar, dass verschiedene SIP-Server in
beiden der Heimatnetzwerke vorhanden sind. Insbesondere stellt 7 einen
Heimat-SIP-Server 18 dar, der mit einem HLR von Sams Netzwerk 13 verbunden
ist, während
ein Heimat-SIP-Server 19 mit einem HLR von Jims Netzwerk
verbunden ist. Um eine Rufumleitung zu ermöglichen, verwaltet der SIP-Server 18 einen
Teilnehmer-Datensatz für
jeden Teilnehmer. An einen Datensatz für einen Teilnehmer kann (a)
die SIP-URL des Teilnehmers, (b) der Verschlüsselungsschlüssel (oder
das Kennwort zu Authentisierungszwecken) des Teilnehmers, (c) eine
Rufumleitungs-Anforderung,
welche die SIP-URL des Teilnehmers angibt, an den Verbindungen weitergeleitet
werden sollen, und/oder (d) eine Berechtigung, eingehende Verbindungen
anzunehmen, die von einem anderen Teilnehmer weitergeleitet wurden,
angehängt
sein.
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Wenn
das Beispiel von Sam Smith und Jim Jones nochmals betrachtet wird,
muss Jim Jones, um die Umleitung von Verbindungen von dem Ersteren zum
Letzteren zu gestatten, zuerst eine Berechtigung an den SIP-Server 19 seines
Heimatnetzwerks 14 senden, um Verbindungen anzunehmen,
die von Sam Smith weitergeleitet wurden. Wenn Sam Smith die Rufumleitung
aktivieren möchte,
sendet er eine Rufumleitungs-Anweisung,
welche die SIP-URL von Jim Jones enthält, an den SIP-Server 18 seines
Heimatnetzwerks 13. Wenn eine an Sam Smith gerichtete SIP-Invite
am SIP-Server 18 von Sam Smiths Heimatnetzwerk 13 empfangen
wird, erkennt der SIP-Server 18 die Rufumleitungs-Anweisung
und leitet die SIP-Invite an den SIP-Server 19 von Jim Jones' Heimatnetzwerk 14 weiter.
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Der
SIP-Server 19 identifiziert die SIP-URL von Sam Smith in
der SIP-Invite-Nachricht und identifiziert auch die Verbindung dieser
SIP-URL mit der SIP-URL von Jim Jones (die Verbindung zwischen dem
weiterleitenden Teilnehmer und dem Ziel-Teilnehmer kann alternativ
unter Verwendung von IMSIs, IMEIs usw. erreicht werden). Der SIP-Verbindungsprozess
kann dann wie oben beschrieben fortgesetzt werden, wobei eine SIP-Invite-Nachricht
an den (in 7 nicht dargestellten) bedienenden
ACP gesendet wird, der Sam Smith bedient. Das Mobilfunk-Endgerät von Jim
Jones erhält
dann eine Funknachricht und angenommen, dass Jim Jones den Anruf
annimmt, wird ihm durch den bedienenden ACP eine zeitweise IP-Adresse
zugewiesen. Die Rufumleitungs-Berechtigung am SIP-Server 19 oder
die Rufumleitungs-Anweisung am SIP-Server 18 kann durch die jeweiligen
Teilnehmer aufgehoben werden. Anweisungen, die an die SIP-Server 18, 19 gesendet werden,
werden vorzugsweise verschlüsselt
und verwenden Authentisierungstechniken, um die Sicherheit des Dienstes
sicherzustellen.
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Dem
Fachmann ist klar, dass verschiedene Modifizierungen an den oben
beschriebenen Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es kann
beispielsweise sein, dass das HLR 9 dem SIP-Server 8 nur
den Standort des angerufenen Mobilfunkteilnehmers zurückgibt,
und nicht die IMSI des Teilnehmers. Wenn der ACP 3 die
weitergeleitete SIP-Invite-Nachricht empfängt, muss der ACP 3 in
diesem Fall mit dem HLR 9 in Verbindung treten, um die
IMSI des Teilnehmers zu erhalten (dargestellt durch die gepunktete
Linie in 1). Es kann auch sein, dass
die Umwandlung von SIP-URL in IMSI am SIP-Server 8 (oder
am ACP 3) vorgenommen wird. Ein Nachteil solcher Anordnungen
wäre jedoch
die Erfordernis, aktuelle Kundendatenbanken an mehreren Standorten
zu verwalten.