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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft im allgemeinen Paketfunknetzwerke und insbesondere
die Unterstützung der
Mobilität
in Paketfunknetzwerken.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Mobile
Kommunikationssysteme wurden entwickelt, da es notwendig wurde,
in der Lage zu sein, Menschen selbst dann zu erreichen, wenn sie sich
nicht in der Nähe
eines ortsfesten Telefongerätes
befinden. Wie die Verwendung verschiedenster Datenübertragungsdienste
in Büros
zugenommen hat, wurden verschiedene Datendienste außerdem in mobile
Kommunikationssysteme eingeführt.
Tragbare Computer ermöglichen
eine effiziente Datenverarbeitung, wo immer der Anwender sich bewegt.
Mobile Kommunikationsnetzwerke wiederum stellen ein effizientes
Zugriffsnetzwerk zu echten Datennetzwerken für Anwender mobiler Datenübertragung
zur Verfügung.
Um dies zu realisieren, wurden Datendienste neuer Art für bestehende
und zukünftige
mobile Kommunikationsnetzwerke entworfen. Mobile Datenübertragung
wird besonders gut durch digitale mobile Kommunikationssysteme,
wie zum Beispiel das paneuropäische
mobile Kommunikationssystem GSM (Globales System für mobile
Kommunikation bzw. Global System for Mobile Communication), unterstützt.
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Der
allgemeine Paketfunkdienst (bzw. General Packet Radio Service) GPRS
ist ein neuer Dienst im GSM-System und ist eine der Aufgaben der
Standardisierungsarbeit der GSM-Phase 2+ beim ETSI (European Telecommunication
Standard Institute). Das GPRS-Umfeld weist auf ein oder mehrere
Unternetzwerkdienstbereiche, die untereinander durch ein GPRS-Backbone-Netzwerk
verbunden sind. Ein Unternetzwerk weist eine Anzahl von Paketdatendienstknoten
SN auf, die in dieser Anmeldung als bedienende GPRS-Unterstützungsknoten
SGSN bezeichnet werden, von denen jeder mit dem mobilen Kommunikationsnetzwerk
GSM (typischerweise mit Basisstationssystemen) derart verbunden
ist, dass er einen Paketdienst für
mobile Datenendgeräte über verschiedene
Basis stationen, d.h. Zellen, zur Verfügung stellen kann. Das dazwischenliegende
mobile Kommunikationsnetzwerk stellt paketvermittelte Datenübertragung
zwischen einem Unterstützungsknoten
und mobilen Datenendgeräten
bereit. Verschiedene Unternetzwerke wiederum sind mit einem externen
Datennetzwerk, zum Beispiel mit einem öffentlichen leitungsvermittelten
Datennetzwerk (bzw. Public Switched Data Network) PSPDN über GPRS-Gateway-Unterstützungsknoten
bzw. GPRS-Netzwerkübergangs-Unterstützungsknoten GGSN
verbunden. Der GPRS-Dienst erlaubt so, Paketdatenübertragung
zwischen mobilen Datenendgeräten
und externen Datennetzwerken bereitzustellen, wenn das GSM-Netzwerk
als Zugriffsnetzwerk funktioniert. Die Architektur des GPRS-Netzwerks
ist in 1 veranschaulicht.
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In
dem GPRS-System wurden Protokollstrukturen in Ebenen festgelegt,
die als eine Übertragungsebene
und eine Signalisierungsebene bekannt sind, zum Übertragen von Anwenderinformationen und
Signalisierung definiert. Eine Übertragungsebene
besitzt eine Protokollstruktur mit Ebenen, die Übertragung von Anwenderinformationen
zusammen mit Steuerprozeduren der Datenübertragung, die sich darauf
beziehen (zum Beispiel Flusskontrolle, Fehlererkennung, Fehlerkorrektur
und Fehlerwiederherstellung), bereitstellen. Eine Signalisierungsebene
besteht aus Protokollen, die zum Steuern und zur Unterstützung der
Funktionen der Übertragungsebene
verwendet werden, wie zum Beispiel steuernder Zugriff auf das GPRS-Netzwerk
(Anschließen
bzw. Attach und Trennen bzw. Detach) und Steuern des Routing-Wegs
bzw. Leitwegs der aufgebaute Netzwerkverbindung, um die Mobilität des Anwenders
zu unterstützen. 2 veranschaulicht
die Signalisierungsebene des GPRS-Systems zwischen einer MS und
einem SGSN. Die Protokollebenen der Datenübertragungsebene sind identisch
mit denen der 2 bis auf die Protokollebene
SNDCP, über
der es ein Protokoll des GPRS-Backbone-Netzwerks (zum Beispiel Internet-Protokoll
IP) zwischen der MS und dem GGSN (anstelle des Protokolls L3MM)
gibt. Die in 2 veranschaulichten Protokollebenen
sind:
- – Ebene
3 Mobilitätsmanagement
(L3MM): Dieses Protokoll unterstützt
die Funktionalität
des Mobilitätsmanagements
bzw. der Mobilitätsverwaltung, zum
Beispiel GPRS Anschließen,
GPRS Trennen, Sicherheit, Routing-Aktualisierung, Aufenthaltsortsaktualisierung,
Aktivierung eines PDP-Kontexts
und Deaktivierung eines PDP-Kontexts.
- – Ein
unternetzwerkabhängiges
Konvergenzprotokoll (bzw. Subnetwork Dependent Convergence Protocol
SNDCP) unterstützt Übertragung
von Protokolldateneinheiten (N-PDU) einer Netzwerkebene zwischen
einer MS und einem SGSN. Die SNDCP-Ebene verwaltet zum Beispiel
Verschlüsselung
und Komprimierung von S-PDUs.
- – Logische
Linksteuerung (bzw. Logical Link Control LLC): diese Ebene stellt
einen sehr zuverlässigen
logischen Link zur Verfügung.
Die LLC ist unabhängig
von den Funkschnittstellenprotokollen, die unten erwähnt sind.
- – LLC-Weiterleitung
(bzw. LLC-Relay): Diese Funktion leitet LLC Protokolldateneinheiten
(bzw. Protocol Data Units PDU) zwischen einer MS-BSS-Schnittstelle (Um)
und einer BSs-SGSN-Schnittstelle (Gb) weiter.
- – Basisstationsuntersystem
GPRS-Protokoll (BSSSGP): Diese Ebene überträgt Routing-Informationen und
Informationen, die sich auf QoS zwischen einer BSS und einem SGSS
beziehen.
- – Rahmenweiterleitung
(bzw. Frame Relay), die über
der Gb Schnittstelle verwendet wird. Eine semi-permanente Verbindung,
für die
mehrere Teilnehmer LLC-PDUs gemultiplext werden, wird zwischen dem
SGSN und der BSS aufgebaut.
- – Funkverbindungssteuerung
(bzw. Radio Link Control RLC): Diese Ebene stellt einen zuverlässigen Link
unabhängig
von Funklösungen
bereit.
- – Mediumzugriffssteuerung
(bzw. Medium Access Control MAC): Dieses steuert Zugriffssignalisierung
(Request und Grant), die sich auf einen Funkkanal und das Abbilden
von LCC-Rahmen auf einen physikalischen GSM-Kanal bezieht.
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Im
Hinblick auf die Erfindung sind die Protokollebenen LCC und L3MM
von Interesse. Die Funktion der LLC-Ebene kann geschrieben werden
wie folgt: die LLC-Ebene
funktioniert bzw. arbeitet über der
RLC-Ebene in der Referenzarchitektur und baut eine logischer Link
zwischen der MS und ihrem bedienenden SGSN auf. Im Hinblick auf
die Funktion der LCC sind die wichtigsten Anforderungen eine zuverlässige Verwaltung
der LLC-Rahmenweiterleitung und Unterstützung für Punkt-zu-Punkt- und Punkt-zu-Punkt-Mehrpunkt-Adressierung.
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Der
Dienstzugriffspunkt (bzw. Service Access Point (SAP)) der logischen
Linkebene ist ein Punkt, an dem die LCC-Ebene Dienste für die Protokolle
der Ebene 3 (SNDCP-Ebene in 2) zur Verfügung stellt.
Der Link der LLC-Ebene wird mit einer Datenlinkverbindungskennung
(bzw. Data Link Connection Identifier DLCI) gekennzeichnet, die
in dem Adressfeld jedes LLC-Rahmens übertragen wird. Der DLCI besteht
aus zwei Elementen: Dienstzugriffspunktkennung (bzw. Service Access
Point Identifier SAPI) und einer Endgeräteendpunktkennung (bzw. Terminal
End Point Identifier TEI). Die TEI kennzeichnet einen GPRS-Teilnehmer
und ist gewöhnlich
eine temporäre
logische Linkkennung (bzw. Temporary Logical Link Identity TLLI).
Der TEI kann außerdem eine
andere Teilnehmerkennung sein, wie zum Beispiel eine internationale
mobile Teilnehmerkennung (bzw. International Mobile Subscriber Identity
IMSI), aber gewöhnlich
wird eine Übertragung
der IMSI auf dem Funkweg vermieden.
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Sobald
ein Anwender sich an ein GPRS-Netzwerk anschließt bzw. sich damit verbindet,
wird ein logischer Link zwischen der MS und dem SGSN aufgebaut.
Damit kann festgestellt werden, dass die MS einen aktiven Anruf
hat. Dieser logische Link besitzt einen Leitweg zwischen der MS
und dem SGSN, der mit der TLLI Kennung angezeigt wird. Damit ist
die TLLI eine temporäre
bzw. vorübergehende Kennung,
die deren SGSN für
einen bestimmten logischen Link und IMSI zuordnet. Der SGSN sendet
die TLLI an die MS in Verbindung mit dem Aufbau eines logischen
Links und sie wird als eine Kennung bei der späteren Signalisierung und Datenübertragung über dieses
logischen Links verwendet.
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Datenübertragung über einen
logischen Link wird wie im Folgenden erklärt ausgeführt. Die zu übertragenden
Daten an oder von einer MS werden mit einer SNDCP Funktion verarbeitet
und an die LLC-Ebene übertragen.
Die LLC-Ebene setzt die Daten in das Informationsfeld der LLC-Rahmen
ein. Das Adressfeld eines Rahmens enthält zum Beispiel eine TLLI.
Die LLC-Ebene leitet die Daten an die RLC weiter, die unnötige Informationen
löscht
und die Daten in eine Form unterteilt, die mit der MAC kompatibel ist.
Die MAC-Ebene aktiviert Funkressourcen-Prozesse, um einen Funkverkehrsweg
für eine Übertragung
zu erhalten. Eine entsprechende MAC-Einheit auf der anderen Seite
des Funkverkehrswegs empfängt
die Daten und leitet sie nach unten zu der LLC-Ebene weiter. Schließlich werden
die Daten von der LLC-Ebene an den SNDCP übertragen, wo die Anwenderdaten
vollständig
wieder hergestellt werden und an die nächste Protokollebene weitergeleitet werden.
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Die
LLC-Ebene steuert Übertragung
und Übertragungswiederholung
von LLC-Rahmen über einen
logischen Link. Die verschiedenen Zustandsvariablen betreffen die
Steuerung an beiden Enden der Verbindung. Bei Mehrfachrahmenübertragung enthalten
derartige Zustandsvariablen zum Beispiel eine Übertragungszustandsvariable
V(S), eine Bestätigungszustandsvariable
V(A), eine Übertragungsfrequenznummer
N(S), eine Empfangszustandsvariable V(R) und eine Empfangssequenznummer
N(R). Die V(S) zeigt die Nummer des als nächstes zu übertragenden Rahmens an. Die
V(A) zeigt die Nummer des letzten Rahmens, den das gegenüberliegende Ende
bestätigt
hat, an. Die V(S) soll nicht die V(A) um mehr als k-Rahmen überschreiten,
d.h. die Größe des Übertragungsfensters
beträgt
k. Die V(R) zeigt die Nummer des nächsten Rahmens an, von dem
erwartet wird, dass er empfangen wird. Die Zustandsvariablen werden
zurückgesetzt,
d.h. auf den Wert Null gesetzt, sobald ein logischer Link aufgebaut wird.
Dies wird durchgeführt
unter Verwendung der folgenden Mitteilungen des LAPG (Verbindungszugriffsprozedur
auf dem „G" Kanal)-Protokoll.
SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) und UA (nichtnummerierte Bestätigung bzw.
Unmumbered Acknowledgement) oder SAUM (Set Asynchronous Unbalanced
Mode).
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Drei
verschiedene MM-Zustände
der MS sind typisch für
das Mobilitätsmanagement
(MM) eines GPRS-Teilnehmers: Ruhezustand (bzw. Idle-Zustand), Bereitschaftszustand
(bzw. Standby-Zustand) und Bereitzustand (Ready-Zustand). Jeder
Zustand stellt eine bestimmte Funktionalität und Informationsebene dar,
die der MS und dem SGSN zugeordnet worden sind. Informationseinstellungen,
die MM-Kontexte genannt werden, werden im SGSN und in der MS gespeichert.
Der Kontext des SGSN enthält
Teilnehmerdaten, wie zum Beispiel die IMSI, die TLLI und den Aufenthaltsort
und Routing-Informationen des Teilnehmers etc.
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Im
Ruhezustand kann die MS nicht vom GPRS-Netzwerk erreicht werden
und keine dynamischen Informationen über den aktuellen Status oder den
Aufenthaltsort der MS, d.h. über
den MM-Kontext, werden im Netzwerk verwaltet.
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Weder
empfängt
die MS noch überträgt sie Datenpakete
als Folge davon, dass kein logischer Link zwischen dem SGSN und
der MS aufgebaut worden ist. Wenn die MS ein Dual-Modusendgerät ist, d.h.
sie kann sowohl in einem GPRS-Netzwerk als
auch in einem GSM-Netzwerk funktionieren bzw. arbeiten, kann sie
sich in dem GSM-Netzwerk befinden, wenn sie in dem GPRS-Ruhezustand
funktioniert bzw. arbeitet. Die MS kann vom Ruhezustand in den Bereitzustand
umschalten, indem sie sich an das GPRS-Netzwerk anschließt und vom
Bereitschaft- oder Bereitzustand in den Ruhezustand umschalten durch
Trennen von dem GPRS-Netzwerk.
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Im
Bereitschafts- und Bereitzustand ist die MS an das GPRS-Netzwerk
angeschlossen. Im GPRS-Netzwerk wurde ein dynamischer MM-Kontext
geschaffen für
die MS und ein logischer Link LLC (logischer Linksteuerung bzw.
Logical Link Control) ist zwischen der MS und dem SGSN in einer
Protokollebene eingerichtet. Der Bereit-Zustand ist der aktuelle
Datenübertragungszustand,
in dem die MS Anwenderdaten übertragen
und empfangen kann. Die MS schaltet vom Bereitschaftszustand in
den Bereit-Zustand um, entweder wenn das GPRS-Netzwerk die MS ausruft bzw. paged oder
wenn die MS eine Datenübertragung
oder Signalisierung initiiert. Die MS kann im Bereit-Zustand (für eine Zeitdauer, die
mit einem Zeitgeber eingestellt ist) verbleiben, selbst wenn weder
Anwenderdaten übertragen
werden noch Signalisierung durchgeführt wird.
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Im
Bereitschafts- und Bereitzuständen
besitzt die MS außerdem
einen oder mehrere PDP-Kontexte (Paketdatenprotokoll bzw. Packet Data
Protocol), die in dem bedienenden SGSN in Verbindung mit dem MM-Kontext
gespeichert werden. Der PDP-Kontext definiert verschiedene Datenübertragungsparameter,
wie zum Beispiel den PDP-Typ (zum Beispiel X.25 oder IP), die PDP-Adresse
(zum Beispiel X.121-Adresse), die Dienstqualität QoS und NSAPI. Die MS aktiviert
den PDU-Kontext mit einer speziellen Mitteilung, die Anforderung „Aktiviere-PDP-Kontext bzw. „Activate PDP-Context
Request", in der
sie Informationen über die
TLLI, den PDP-Typ, die PDP-Adresse, die erforderliche QoS und die
NSAPI gibt. Sobald die MS im Bereich eines neuen SGSN roamt bzw.
wandert, fordert der neue SGSN MM- und PDP-Kontexte vom alten SGSN
an.
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Für die Mobilitätsverwaltung
wurden logische Routingbereiche für das GPRS-Netzwerk definiert. Ein Routingbereich
(bzw. Routing Area RA) ist ein Bereich, der von einem Betreiber
festgelegt wird, wobei er eine oder mehrere Zellen aufweist. Gewöhnlich bedient
ein SGSN mehrere Routingbereiche. Ein Routingbereich wird verwendet
zum Bestimmen des Aufenthaltsort der MS im Bereitschaftszustand.
Falls der Aufenthaltsort der MS nicht bekannt ist im Sinne einer
bestimmten Zelle, wird eine Signalisierung mit einem GPRS-Rundruf
bzw. GPRS-Paging innerhalb eines Routingbereichs RA begonnen.
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Die
MS führt
eine Routingbereichaktualisierungs-Prozedur durch, um die Mobilität einer
paketvermittelten logischen Verbindung zu unterstützen. Im
BEREIT bzw. READY-Zustand initiiert die MS die Prozedur, sobald
eine neue Zelle ausgewählt
wird, der Routingbereich sich ändert
oder die Aktualisierungszeit eines zyklischen Routingbereichs abläuft. Das
Funknetzwerk (PLMN) ist eingerichtet, eine ausreichende Anzahl von
Systeminformationen an die MS zu übertragen, sodass diese feststellen
kann, wenn sie eine neue Zelle oder einen neuen Routingbereich RA
betritt und um festzustellen, wenn sie zyklische Routingbereichaktualisierungen
ausführen soll.
Die MS erfasst, dass sie eine neue Zelle betreten kann, durch zyklisches
Vergleichen der Zellenkennung (Zellen ID bzw. Cell ID), die in ihrem MM-Kontext
mit der Zellenkennung, die sie von dem Netzwerk erhalten hat, gespeichert
ist. Entsprechend erfasst die MS, dass sie einen neuen Routingbereich RA
betreten hat, durch Vergleichen der Routingbereichkennung, die in
ihrem MM-Kontext gespeichert ist mit der von dem Netzwerk empfangenen
Routingbereichkennung. Sobald die MS eine neue Zelle auswählt, speichert
sie die Zellenkennung und den Routingbereich in ihrem MM-Kontext.
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Alle
die oben beschriebenen Prozeduren (zum Beispiel Attach, Detach,
Routing-Bereich,
Aktualisierung und Aktivierung/Deaktivierung des PDP-Kontexts) zum
Erschaffen und Aktualisieren von MM- und PDP-Kontexten und Aufbauen
einer logischen Verbindung, sind Prozeduren, die durch die MS aktiviert
wurden. In Verbindung mit einer Routingbereichaktualisierung führt die
MS jedoch eine Aktualisierung zu dem neuen Routingbereich aus, ohne
in der Lage zu sein, basierend auf der Routingbereichinformationen,
die durch Zellen rundgesendet wurden, zu schließen, ob der SGSN, der die neue
Zelle bedient, derselbe ist wie der SGSN, der die alte Zelle bedient.
Basierend auf den alten Routingbereichinformationen, die durch die
MS in einer Aktualisierungsmitteilung übertragen worden sind, erfasst
der neue SGSN, dass eine Routingbereichaktualisierung sich in Bearbeitung
befindet zwischen SGSNs und aktiviert notwendige Befragungen des
alten SGSN, um neue MM und PDP-Kontexte
für die
MS zu dem neuen SGSN zu erschaffen. Da sich der SGSN geändert hat,
sollte die logischer Link zwischen der MS und dem neuen SGSN neu
eingerichtet werden. Das Problem ist jedoch, dass die MS nicht weiß, dass
sich der SGSN geändert
hat. Stattdessen könnte
die MS Daten an den neuen SGSN übertragen,
der nicht in der Lage ist, die Daten zu entpacken, bevor MM- und PDP-Kontexte
basierend auf der an der am alten SGSN durchgeführten Befragung erschaffen
worden sind. Darüber
hinaus, selbst wenn die Kontexte schon in dem neuen SGSN erschaffen
worden wären,
passen die Zustandsvariablen an den Enden des logischen Links nicht
zueinander und eine Datenübertragung
schlägt
fehl, wenigstens vorübergehend. Wenn
die Abfrage von PDP-Kontexten vom alten SGSN fehl schlägt, wird
Datenübertragung
verhindert, da der neue SGSN nicht entsprechend dem früheren durch
die MS aktivierten PDP-Kontext bedient. Die MS jedoch besitzt keine
Informationen über
eine derartige Situation und kann keine Neuaktivierung des PDP-Kontext
beginnen.
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Das
Dokument „Proposed
Operation of GSM Packet Radio Networks" von Järi Hämäläinen, Hannu Kari, THE SIXTH
IEEE INT. SYMPOSIUM ON PERSONAL INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS,
PIMRC 1995, S. 372 bis 377 stellt eine grundlegende Beschreibung
der Funktionen von GPRS-Paketfunknetzwerken
und der diesbezüglichen
Signalisierung zur Verfügung.
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Das
Dokument WO-A-95/16330 beschreibt die Bereitstellung von Paketdatendiensten
in zellenartigen bzw. -förmigen
TDMA-Systemen, die auf der Bereitstellung von mehrfach genutzten
Paketdatenkanälen,
basieren, die für
Paketdatenübertragung optimiert
wurden.
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Das
Dokument „Interworking
between Digital European Cordless Telecommunications and a distributed
packet switch" von
Sudarshan Rado et al., WIRELESS NETWORKS, 1, (1995), SCIENCE PUBLISHERS;
S. 83 bis 93 spezifiziert Details des Informationstransports im
DECT über
das Stadtbereichsnetzwerk bzw. Metropolitan Area Network und stellt Beispiele
von Netzwerkebenen-Mitteilungenflüssen für Aufenthaltsortsaktualisierung
und Handover bzw. Umbuchung bereit.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Probleme, die
auf die Routingbereichaktualisierung zurückzuführen sind, zu minimieren und
zu beseitigen.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktualisierung eines Routingbereichs
in einem Paketfunknetzwerk gemäß Anspruch
1. Die Erfindung weist die Schritte auf
Aufbauen einer logischen
Verbindung zwischen einer Mobilstation und einem ersten Funkunterstützungsknoten über eine
Funkzelle,
Auswählen
einer zweiten Funkzelle in der Mobilstation, wobei die durch die
Zelle rundgesendete Routingbereichkennung sich von der Routingbereichkennung
der ersten Funkzelle unterscheidet,
Senden einer Routingbereichaktualisierungsanforderung
an den zweiten Paketfunkunterstützungsknoten,
der die zweite Zelle bedient, von der Mobilstation,
Erfassen
in dem zweiten Paketfunkunterstützungsknoten,
das die Mobilstation von einem Routingbereich geroamt hat bzw. gewandert
ist, der durch einen anderen Paketfunkunterstützungsknoten bedient worden
ist,
Anfordern von Teilnehmerdaten, die sich auf die Mobilstation
beziehen, von dem ersten Paketfunkunterstützungsknoten,
Senden einer
Bestätigungsmitteilung über die
Routingbereichaktualisierung von dem zweiten Paktfunkunterstützungsknoten
an die das Verfahren ist gekennzeichnet durch
Übertragen
von Informationen, auf denen basierend die Mobilstation darauf schließen kann,
ob die neue Zelle oder der neue Routingbereich mit demselben Paktfunkunterstützungsknoten
wie die alte Zelle oder der alte Routingbereich oder mit einem anderen
verknüpft
ist, und
Initiieren einer lokalen Prozedur oder einer Netzwerkprozedur
zur Initialisierung eines logischen Links zwischen der Mobilstation
und dem zweiten Paketfunkunterstützungsknoten
in der Mobilstation, wenn die Mobilstation basierend auf den Informationen
darauf schließt,
dass der Paketfunkunterstützungsknoten sich
geändert
hat.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein Paketfunknetzwerk gemäß Anspruch
18.
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Die
Grundidee der Erfindung besteht darin, dass ein bedienender Paketfunkunterstützungsknoten,
der eine Routingbereichaktualisierung durch eine unbekannte Mobilstation
erfasst, Informationen über
die Änderung
des bedienenden Paketfunkunterstützungsknoten
an die Mobilstation sendet. In Reaktion auf die empfangene Information über die Änderung
des Unterstützungsknotens
von dem Paketfunkunterstützungsknoten
initiiert die Mobilstation eine lokale Prozedur in der Mobilstation
oder eine Prozedur auf Netzwerkebene mit dem neuen Unterstützungsknoten,
um den logischen Link zwischen ihnen für die Datenübertragung zu aktualisieren.
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Eine
lokale Prozedur kann aufweisen: Zurücksetzen der Zustandsvariablen
des logischen Links und Ändern
der Linkkennung in der Mobilstation. Grundeinstellungswerte (bzw.
Defaultwerte), zum Beispiel können
verwendet werden für
andere mögliche
Verbindungsparameter. In diesem Fall initialisiert der bedienende
Unterstützungsknoten
einen logischen Link unabhängig
an seinem eigenen Ende, wenn er die Informationen über die Änderungen
des Unterstützungsknotens
sendet. Dies ermöglicht
es, Signalisierung über
die Funkschnittstelle zu minimieren und die Aktualisierung des logischen
Links zu beschleunigen. Informationen über die Änderung des Unterstützungsknoten
werden bevorzugt in einer vorhandenen Signalisierungsmitteilung
gesendet, zum Beispiel in der Antwortmitteilung auf die Routingbereichaktualisierung
in der Mobilitätsmanagementprotokollebene.
So kann der Link ohne zusätzliche
Signalisierung vollständig
aktualisiert werden. Ein weiterer Vorteil, der aus der Übertragung
der Informationen in einer Protokollebene über der logischen Linkebene,
zum Beispiel in der Mobilitätsmanagementprotokollebene,
und der lokalen Initialisierung des Links in der Mobilstation resultiert,
besteht darin, dass der Aufbau eines logischen Links vollständig unabhängig von
den Protokollen der logischen Verbindungsebene und ihrer möglichen
Defekte ist.
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Eine
Prozedur auf Netzwerkebene weist auf zum Beispiel, dass die Mobilstation
eine Prozedur initiiert, die ähnlich
zu der ist, die initiiert wird, wenn die Mobilstation sich zum ersten
Mal an das Netzwerk anschließt,
um einen logischen Link einzurichten. Dies erfordert zusätzliche
Signalisierung und ist langsamer im Vergleich zu der oben beschriebenen örtlichen
bzw. lokalen Prozedur. Ein möglicher
Vorteil besteht jedoch darin, dass der Link auf dieselbe Weise in
allen Situationen aufgebaut wird. Außerdem können alle notwendigen Verbindungsparameter
zwischen dem Unterstützungsknoten
und der Mobilstation ausgehandelt werden. Die Mobilstation kann
außerdem
die Signalisierung einer logischen Linkprotokollebene zur Steuerung
des Unterstützungsknotens verwenden,
sodass er seine Zustandsvariablen zurücksetzt und einen logischen
Link initialisiert. In diesem Fall setzt die Mobilstation ihre eigenen
Zustandsvariablen zurück
und initialisiert einen logischen Link an ihrem eigenen Ende, nachdem
sie eine Bestätigungsmitteilung
von dem Unterstützungsknoten
erhalten hat. Ein Beispiel für
ein derartiges Mitteilungspaar ist die SABM-Mitteilung des LAPG-Protokolls des GPRS-Systems
und ihrer Bestätigungsmitteilung
UA. Eine andere bevorzugte Lösung
besteht darin, die Aushandlungsprozedur der LLC-Linkparameter des GPRS-Systems derartig
anzuwenden, dass die Mobilstation einen XID-Befehl einschließlich einer
Parametermitteilung sendet. Der Unterstützungsknoten sendet eine XID-Antwortmitteilung
einschließlich
einer Liste von Parametern, die er unterstützt. Falls Zurücksetzen
der Zustandsvariablen gemäß der Erfindung
in dieses eingeschlossen ist, können
gewünschte
Einstellparameter als eine Konsequenz der XID-Antwortmitteilung
oder als unmittelbare Konsequenz des Empfangs dieser Informationen auf
die Änderung
des Unterstützungsknotens
hin mit sehr wenig Signalisierung bereitgestellt werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden Informationen, auf denen basierend eine Mobilstation
schließen
kann, ob eine neue Zelle oder ein neuer Routingbereich mit demselben Paketfunkunterstützungsknoten
wie die alte Zelle oder der alte Routingbereich oder mit einem anderen verknüpft ist
auf dem Rundsendesteuerkanal der Zellen des Paketfunknetzwerks übertragen.
In beiden Fällen
sendet die Mobilstation eine Routingbereichssignalisierungsanforderung.
Falls die Mobilstation erfasst, dass der Paketfunkunterstützungsknoten
sich geändert
hat, initiiert sie die oben erwähnte
lokale Prozedur oder Netzwerkprozedur zur Aktualisierung des logischen
Links zwischen der Mobilstation und dem neuen Paketfunkunterstützungsknoten
an einem beliebigen Punkt, nachdem die Mobil station die Anforderung
für einen
Routingbereich gesendet hat. Informationen über den Paketfunkunterstützungsknoten
werden bevorzugt in die auf dem Rundesendesteuerkanal übertragenen
Routingbereichinformationen oder Aufenthaltsortsbereichsinformationen eingefügt, aber
können
auch in anderer Weise eingefügt
werden. Diese Informationen können
eine Kennung bzw. ein Kennung sein, womit ein Paketfunkunterstützungsknoten
einzigartig gekennzeichnet wird oder ein „Farbcode", wobei benachbart Paketfunkunterstützungsknoten
immer andere bzw. unterschiedliche Farbcodes besitzen. Ein Vorteil
des Farbcodes besteht darin, dass er in eine sehr kleine Anzahl
von Bits eingefügt
werden kann (im Vergleich mit der Kennung) und so er nicht viel
der wertvollen Schnittstellenressourcen verwendet. Die Mobilstation
kann außerdem
die Unterstützungsknoteninformationen, die
auf dem Rundsendesteuerkanal übertragen
wurden, beim Entscheiden, verwenden, zu welcher Zelle sich ein Roaming
lohnen könnte.
Die Mobilstation kann zum Beispiel die Zelle auswählen, die
eine schwächere
Signalstärke
von zwei Zellen basierend auf Signalstärkemessungen hat, falls die
Zelle innerhalb des Bereichs des selben Paketfunkunterstützungsknotens
wie der aktuelle bedienende Paketfunkunterstützungsknoten liegt. Unter Verwendung der
Unterstützungsknoteninformationen
als ein Kriterium zum Entscheiden über einen Überwechseln (Cross-over) ermöglicht es,
unnötige Überwechsel zwischen
den Paketfunkunterstützungsknoten
zu vermeiden und die Signalisierungslast aufgrund des Überwechselns
auf dem Funkweg und zwischen den Paketnetzwerkelementen zu vermeiden.
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Wie
oben festgestellt, kann in einigen Ausnahmesituationen der Paketdatenprotokoll-Kontext (PDP)
nicht für
den neuen Unterstützungsknoten vom
alten Unterstützungsknoten
abgefragt werden. Dies kann zum Beispiel auf den Umtausch zurückzuführen sein,
dass der neue Unterstützungsknoten den
alten Unterstützungsknoten
nicht erkennt oder ihn nicht kontaktieren kann oder der alte Unterstützungsknoten
die Teilnehmerdaten verloren hat. In diesem Fall sendet in einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung der neue Unterstützungsknoten
an die Mobilstation Informationen, dass sie die Aktivierungsprozedur
von einen oder mehreren PDP-Kontexten initiieren soll. Diese Informationen
können
als in den Informationen über
die Änderung
des Unterstützungsknoten
enthalten oder als separate Informationen weitergeleitet werden.
Ohne diese Prozedur kann der neue Unterstützungsknoten nicht in der durch
die Mobilstation vorher definierten Weise funktionieren und Datenübertragung
wird wenigstens zeitweise verhindert, ohne dass die Mobilstation
dies erfasst.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung sendet der neue Unterstützungsknoten Informationen über die Änderung
des Unterstützungsknoten
an die Mobilstation unmittelbar nachdem er die Situation erfasst
hat und bevor die Teilnehmerdaten von dem alten Unterstützungsknoten
oder der Teilnehmerdatenbank abgefragt worden sind. Ein hieraus
resultierender Vorteil besteht darin, dass die Mobilstation nicht
versucht, weitere Datenpakete zu übertragen, da sie denkt, dass
sie noch eine Verbindung zu dem alten Unterstützungsknoten besitzt. Darüber hinaus
kann die Aktualisierung des logischen Links so früh wie möglich initiiert
werden, was die Initiierung der Datenübertragung, nachdem die Teilnehmerdaten
in dem Unterstützungsknoten
empfangen worden sind, beschleunigt.
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Die
Erfindung stellt einen wirksamen Weg zum Wiedereinrichten eines
logischen Links zwischen Unterstützungsknoten
in Verbindung mit einer Routingbereichaktualisierung bereit. Die
Erfindung ermöglicht
es, vollständig
die Aktualisierung des logischen Links und Unterbrechungen der Datenübertragung
in Verbindung mit einer Routingbereichaktualisierung zwischen Unterstützungsknoten
bzw. eine Zwischen-Unterstützungsknoten-Routingbereichaktualisierung
zu vermeiden. Das zuletzt erwähnte
Problem würde
zum Beispiel in einer derartigen Lösung, in der die Mobilstation
immer den Neuaufbau eines logischen Links in Verbindung mit einer
Routingbereichaktualisierung als eine Vorsichtsmaßnahme initiiert
würde,
auftreten.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird die Erfindung im größerem Detail mittels bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen
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1 den
Aufbau eines GPRS-Netzwerks veranschaulicht;
-
2 Protokollebenen
der Signalisierungsebene zwischen einer MS und einem SGSN veranschaulicht,
-
3 ein
Signalisierungsdiagramm ist, das eine erfindungsgemäße Routingbereichaktualisierung
veranschaulicht.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung kann auf Paketfunksysteme verschiedenster
Art angewendet werden. Die Erfindung kann insbesondere bevorzugt verwendet
werden zur Bereitstellung eines allgemeinen Paketfunkdienstes GPRS
in dem paneuropäischen
digitalen mobilen Kommunikationssystem GSM (Globales System für mobile
Kommunikation bzw. Global System for Mobile Communication) oder in
entsprechenden mobilen Kommunikationssystemen, wie zum Beispiel
DCS1800 und PCS (persönliches
Kommunikationssystem bzw. Personal Communication System). Im Folgenden
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung mittels eines GPRS-Paketfunknetzwerks, das durch den GPRS-Dienst
und das GSM-System gebildet ist, ohne, dass die Erfindung auf dieses
besondere Paketfunksystem beschränkt
wird.
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1 veranschaulicht
ein GPRS-Paketfunknetzwerk, das in dem GSM-System implementiert
ist.
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Die
Grundstruktur des GSM-Systems weist zwei Elemente auf: ein Basisstationssystem
(bzw. Base Station Subsystem) BSS und ein Netzwerkuntersystem (bzw.
Network Subsystem) NSS. Das BSS und Mobilstationen MS kommunizieren über Funkverbindungen.
In dem Basisstationssystem BSS wird jede Zelle durch eine Basisstation
BTS bedient. Eine Anzahl von Basisstationen ist mit einer Basisstationssteuerung
BSC verbunden, die die Funkfrequenzen und Kanäle, die durch die BTS verwendet
werden, steuert. Basisstationssteuerungen BSC sind mit einer Vermittlungszentrale
für mobile
Dienste (bzw. Mobile Services Switching Centre) MSC verbunden. Soweit
es eine detaillierte Beschreibung des GSM-Systems betrifft, wird Bezug auf die
ETSI/GSM-Empfehlungen und „The
GSM System for Mobile Communications", M. Mouly und M. Pautet, Palaiseau,
Frankreich, 1992, ISBN: 2-957190-07-7 genommen.
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In 1 weist
das GPRS-System, das mit dem GSM-Netzwerk verbunden ist, ein GPRS-Netzwerk
auf, das wiederum zwei bedienende GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN) und einen
GPRS-Netzwerkübergangs-
bzw.
-
GPRS-Gateway-Unterstützungsknoten (GGSN)
aufweist. Die verschiedenen Unterstützungsknoten SGSN und GGSN
sind untereinander verbunden durch ein betreiberinternes Backbone-Netzwerk.
Es ist wichtig, zu erkennen, dass es in dem GPRS-Netzwerk eine beliebige
Anzahl von Unterstützungsknoten
und Gateway-Unterstützungsknoten
geben kann.
-
Der
bedienende GPRS-Unterstützungsknoten
SGSN ist ein Knoten, der die Mobilstation MS bedient. Jeder Unterstützungsknoten
SGSN steuert einen Paketdatendienst innerhalb des Bereichs von einer
oder mehreren Zellen in einem zellenförmigen Paketfunknetzwerk und
daher ist jeder Unterstützungsknoten
SGSN (Gb-Schnittstelle) mit einem bestimmen lokalen Element des
GSM-Systems verbunden.
Diese Verbindung wird typischerweise zu dem Basisstationssystem
BSS aufgebaut, d.h. zu Basisstationssteuerungen BSC oder zu einer
Basisstation BTS. Die Mobilstation MS, die sich in einer Zelle aufhält, kommuniziert
mit einer Basisstation BTS über eine
Funkschnittstelle und weiter mit dem Unterstützungsknoten SGSN zu dessen
Dienstbereich die Zelle gehört, über das
mobile Kommunikationsnetzwerk. Im Prinzip leitet das mobile Kommunikationsnetzwerk
zwischen dem Unterstützungsknoten
SGSN und der Mobilstation MS nur Pakete zwischen diesen zwei weiter.
Um dies zu realisieren, stellt das mobile Kommunikationsnetzwerk
paketvermittelte Übertragung
von Datenpaketen zwischen der Mobilstation MS und dem bedienenden
Unterstützungsknoten SGSN
bereit. Es sei angemerkt, dass das mobile Kommunikationsnetzwerk
nur eine physikalische Verbindung zwischen der Mobilstation MS und
dem Unterstützungsknoten
SGSN bereitstellt und daher seine exakte Funktion und Struktur nicht
wesentlich ist im Hinblick auf die Erfindung. Dem SGSN wird außerdem eine
Signalisierungsschnittstelle Gs zum Besucheraufenthaltsortsregister
(bzw. Visitor Location Register) VLR des mobilen Kommunikationsnetzwerks
und/oder zu der Vermittlungszentrale für mobile Dienste, zum Beispiel
eine Signalisierungsverbindung SS7, bereitgestellt. Der SGSN kann
Aufenthaltsortsinformationen an die MS/VLR übertragen und/oder Anforderungen
zum Ausrufen bzw. Pagen eines GPRS-Teilnehmers von der MSC/VLR empfangen.
-
Wenn
die MS sich an das GPRS-Netzwerk anschließt, d.h. bei einer GPRS-Anschlussprozedur, erzeugt
der SGSN einen Mobilitätsmanagement-Kontext
(MM-Kontext), der Informationen enthält, die sich zum Beispiel auf
die Mobilität
und Sicherheit der MS beziehen. In Verbindung mit einer PDP- Aktivierungsprozedur
erzeugt der SGSN einen PDP-Kontext (Paketdatenprotokoll), der zu
Routing-Zwecken innerhalb des GPRS-Netzwerks mit dem GGSN, den der
GPRS-Teilnehmer verwendet, verwendet wird.
-
Der
GPRS-Gateway-Unterstützungsknoten GGSN
verbindet ein GPRS-Netzwerk eines Betreibers mit einem GPRS-System
eines anderen Betreibers und den Datennetzwerken 11 – 12,
wie zum Beispiel einem Zwischen-Betreiber-Backbone-Netzwerk, IP-Netzwerk (Internet)
oder X.25-Netzwerk. Der GGSN enthält PDP-Adresse und Routinginformationen
der GPRS-Teilnehmer, d.h. SGSN-Adressen.
Routing-Informationen werden zum Tunneln von Protokolldateneinheiten
PDU von dem Datennetzwerk 11 zu dem aktuellen Vermittlungspunkt
der MS verwendet, d.h. zu dem bedienenden SGSN. Funktionalitäten der
SGSN und GGSN können
in demselben physikalischen Knoten integriert werden.
-
Das
Heimataufenthaltsortsregister (bzw. Home Location Register) HLR
des GSM-Netzwerks enthält
GPRS-Teilnehmerdaten und Routinginformationen und bildet die IMSI
des Teilnehmers in ein oder mehrere Paare aus dem PDP-Typ und der PDP-Adresse
ab. Das HLR bildet außerdem
jedes PDP-Typ- und PDP-Adress-Paar
auf einem oder mehreren GGSNs ab. Der SGSN besitzt eine Gr-Schnittstelle zum
HLR (eine direkte Signalisierungsverbindung oder über ein
internes Backbone-Netzwerk 13). Das HLR einer herumwandernden
bzw. roamenden MS kann sich in einem anderen mobilen Kommunikationsnetzwerk
befinden als der bedienende SGSN.
-
Ein
Zwischenbetreiber-Backbone-Netzwerk 13, welches einen SGSN
eines Betreibers und GGSN-Ausstattung untereinander verbindet, kann zum
Beispiel durch ein lokales Netzwerk implementiert werden, wie zum
Beispiel ein IP-Netzwerk.
Es sollte angemerkt werden, dass ein GPRS-Netzwerk eines Betreibers
außerdem
ohne das Zwischenbetreiber-Backbone-Netzwerk implementiert werden kann,
zum Beispiel durch Bereitstellen aller Merkmale in einem Computer.
-
Ein
Zwischenbetreiber-Backbone-Netzwerk ist ein Netzwerk, über das
verschiedene Gateway-Unterstützungsknoten
GGSN von Betreibern miteinander kommunizieren können.
-
Im
folgenden wird die Routingbereichaktualisierung in dem GPRS-Netzwerk
in größerem Detail beschrieben.
Die MS führt
eine Routingbereichaktualisierungs-Prozedur aus, um Mobilität eines
paketvermittelten logischen Links zu unterstützen. Die MS initiiert die
Prozedur, sobald eine neue Zelle ausgewählt wird und der Routingbereich
RA sich ändert oder
sobald der zyklische Aktualisierungszeitgeber eines Routingbereichs
abläuft.
Das Funknetzwerk (PLMN) ist eingerichtet, eine genügende Anzahl
von Systeminformationen an die MS zu übertragen, sodass sie erfassen
kann, wenn sie eine neue Zelle oder einen neuen Routingbereich RA
betritt und um festzustellen, wenn sie zyklische Routingbereichaktualisierungen
auszuführen
hat. Die MS erfasst, dass sie eine neue Zelle betreten hat mittels
zyklischen Vergleichens der Zellenkennung (Zellen ID), die in ihrem
MM-Kontext gespeichert ist, mit der Zellenkennung, die sie vom Netzwerk
empfängt.
Entsprechend erfasst die MS, dass sie einen neuen Routingbereich RA
betreten hat, durch Vergleichen der Routingbereichkennung, die in
ihrem MM-Kontext gespeichert ist, mit der Routingbereichkennung,
die sie vom Netzwerk empfangen hat.
-
Sobald
die MS eine neue Zelle oder einen neuen Routingbereich RA erfasst,
bedeutet dies, dass einer von drei möglichen Fällen in Frage steht: 1) Eine
Zellenaktualisierung wird benötigt;
2) eine Routingbereichaktualisierung wird benötigt; und 3) eine kombinierte
Aktualisierung von einem Routingbereich und eines Aufenthaltsortsbereichs
wird benötigt.
In allen diesen drei Fällen
wählt die
MS eine neue Zelle lokal aus und speichert die Zellenkennung in
ihrem MM-Kontext.
-
Zellenaktualisierungsprozedur
-
Eine
Zellenaktualisierung wird durchgeführt, sobald die MS eine neue
Zelle betritt, innerhalb des aktuellen Routingbereichs RA und sich
in dem BEREIT bzw. READY-Zustand befindet. Falls sich der RA geändert hat,
wird eine Routingbereichaktualisierung durchgeführt, anstelle der Zellenaktualisierung.
-
Die
Zellenaktualisierungsprozedur wird ausgeführt als eine implizite Prozedur
auf der LLC-Ebene, was bedeutet, dass normale LLC-Informationen und
Steuerrahmen verwendet werden zum Senden von Informationen über ein Überwechseln
zu dem SGSN. Beim Übertragen
in Richtung des SGSN wird die Zellen kennung zu allen LLC-Rahmen
in dem Basisstationssystem des Netzwerks hinzugefügt. Der SGSN
registriert das Überwechseln
der MS und jeder beliebige weitere Verkehr in Richtung der MS wird über eine
neue Zelle geroutet bzw. geleitet. Bei einer einfachen Zellenaktualisierung ändert sich
der SGSN nicht und Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden,
treten nicht auf.
-
Aktualisierungsprozedur
des Routingbereichs
-
Ein
Routingbereich wird aktualisiert, sobald eine an das GPRS-Netzwerk
angeschlossene MS feststellt, dass sie einen neuen Routingbereich
RA betreten hat oder sobald der zyklische RA-Aktualisierungszeitgeber
abgelaufen ist. Sobald der SGSN feststellt, dass er auf den alten
Routingbereich steuert, findet er heraus, dass eine Routingaktualisierung zwischen
SGSNs bzw. Eine Zwischen-SGSN-Routingbereichaktualisierung
betroffen ist. In diesem Fall besitzt der SGSN die notwendigen Informationen über die
MS und es ist nicht notwendig, dass er die GGSNs, HLR oder MSC/VLR
des neuen Aufenthaltsort der MS informiert. Die zyklische RA-Aktualisierung
ist immer eine Zwischen-SGSN-Routingbereichaktualisierung.
Bei der Zwischen-SGSN-Routingbereichaktualisierungsprozedur
wird der SGSN sich nicht ändern
und wiederum treten keine Probleme auf, die durch die Erfindung
gelöst
werden.
-
Zwischen-SGSN-Routing-Bereich-Aktualisierung
-
Bei
der Routingbereichaktualisierungs-Prozedur zwischen zwei SGSNs (Zwischen-SGSN) ändert sich
der bedienende SGSN und erfindungsgemäß sollte die MS über die Änderung
informiert werden, sodass die MS eine lokale Prozedur oder eine Netzwerkprozedur
zum Aktualisieren eines logischen Links initiieren kann. Im Folgenden
wird die Zwischen-SGSN-Routing-Bereich-Aktualisierung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezug auf 3 beschrieben.
In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Bezugszeichen auf
Mitteilungen bzw. Nachrichten oder Ereignisse, die in 3 gezeigt
sind.
-
- 1. Die MS sendet eine Anforderung einer Routingbereichaktualisierung
(bzw. „Routing
Area Update Request")
an den SGSN. Diese Mitteilung bzw. Nachricht beinhaltet die temporäre logischer
Linkkennung TLLI, die Zellen kennung der neuen Zelle Cellid, die Routingbereichkennung
des alten Routingbereichs RAid, und den Routingbereichkennung des
neuen Routingbereichs RAid. Falls die Auslastung auf der Funkschnittstelle
verringert werden soll, wird die Zellenkennung Cellid nicht hinzugefügt, bis
zu dem Basisstationssystem BSS.
- 2. Der neue SGSN erfasst, dass der alte Routingbereich
zu einem anderen SGSN gehört,
auf den sich im Folgenden als alter SGSN in diesem Zusammenhang
bezogen wird. Als ein Ergebnis fordert der neue SGSN MM- und PDP-Kontexte
für die
betroffene MS vom alten SGSN an. Alle Kontexte können zur gleichen Zeit angefordert
werden oder der MM-Kontext und jeder PDP-Kontext kann in verschiedenen
Mitteilungen angefordert werden. Die Anforderung (Anforderungen)
beinhalten wenigstens die Routingbereichkennung RAid des alten Routingbereichs
und die TLLI. Der alte SGSN sendet als Antwort einen MM-Kontext,
PDP-Kontexte und möglicherweise
ein Autorisierungsparametertriplet. Falls die MS im alten SGSN nicht
erkannt wird, antwortet der alte SGSN mit einer geeigneten Fehlermitteilung.
Der alte SGSN speichert die neue SGSN-Adresse, bis der alte MM-Kontext gelöscht worden
ist, sodass Datenpakete von dem alten SGSN an den neuen SGSN weitergeleitet
werden können.
- 3. Der neue SGSN sendet eine Mitteilung „Modifiziere
PDP-Kontext Anforderung" bzw. „Modify
PDP Context Request",
einschließlich
zum Beispiel einer SGSN-Adresse an die betroffenen GGSNs. Die GGSNs
aktualisieren ihre PDP-Kontexttelder und senden in Reaktion hierauf
eine „Modifiziere PDP-Kontext
Antwort" bzw. „Modify
PDP Context Response"-Mitteilung.
- 4. Der SGSN informiert das HLR über die Änderung des SGSN dadurch, dass
er ihm eine Mitteilung „Aktualisiere
Aufenthaltsort" bzw. „Update
Location", einschließlich einer
neuen SGSN-Adresse und IMSI, sendet.
- 5. Das HLR löscht
den MM-Kontext vom alten SGSN, in dem es eine „Lösche Aufenthaltsort" bzw. „Cancel Location"-Mitteilung, einschließlich einer
IMSI, sendet. Der alte SGSN löscht
die MM- und PDP-Kontexte und bestätigt dies durch Senden einer „Lösche Aufenthaltsorts
bestätigt" bzw. „Cancel
Location Ack"-Mitteilung.
- 6. Das HLR sendet eine „Füge Teilnehmerdaten ein" bzw. „Insert
Subscriber Data"-Mitteilung,
einschließlich
einer IMSI und GPRS-Teilnehmerdaten, an den neuen SGSN. Der SGSN
bestätigt
dies durch Senden einer „Füge Teilnehmerdaten
bestätigt" bzw. „Insert
Subscriber Data Ack"-Mitteilung.
- 7. Das HLR bestätigt
die Aktualisierung des Aufenthaltsort durch Senden einer „Aktualisiere
Aufenthaltsorts bestätigt" bzw. „Update
Location Ack"-Mitteilung an den
SGSN.
- 8. Wenn der Teilnehmer außerdem ein GSM-Teilnehmer (IMSI
angeschlossen) ist, muss die Zuordnung zwischen dem SGSN und dem
VLR aktualisiert werden. Die VLR-Adresse wird aus den RA-Informationen
abgeleitet. Der neue SGSN überträgt „Aufenthaltsortsaktualisierung-Anforderung" bzw. „Location Updating
Request"-Mitteilungen,
einschließlich
zum Beispiel einer SGSN-Adresse und IMSI, an das VLR. Das VLR speichert
die SGSN-Adresse
und bestätigt durch
Senden einer „Aufenthaltsortsaktualisierung angenommen" bzw. „Location
Updating Accept"-Mitteilung.
- 9. Der neue SGSN bestätigt die Anwesenheit der MS im
neuen Routingbereich RA. Falls es keine Beschränkungen für eine Registrierung der MS
für den neuen
RA gibt, erzeugt der SGSN MM- und PDP-Kontexte für die MS. Eine logischer Link
wird zwischen dem neuen SGSN und der MS aufgebaut. Der neue SGSN
antwortet an die MS mit einer „Routing-Bereich-Aktualisierung angenommen" bzw. „Routing
Area Update Accept"-Mitteilung, einschließlich zum
Beispiel einer neuen TLLI. Diese Mitteilung teilt der MS mit, dass
das Netzwerk die Aktualisierung erfolgreich ausgeführt hat.
- In dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden Informationen über den geänderten SGSN in der „Routingbereichaktualisierung
angenommen" bzw. „Routing
Area Update Accept"-Mitteilung
eingefügt.
Diese Informationen sind bevorzugt ein binäres Feld, dessen einer Zustand
zeigt, dass sich der SGSN geändert
hat und dessen anderer Zustand zeigt, dass sich der SGSN nicht geändert hat.
In der „Routingbereichaktualisierung
angenommen" bzw. „Routing
Area Update Accept"-Mitteilung
reicht ein 1-bit Flag für
diesen Zweck aus.
- 10. Die MS bestätigt
die neue TLLI mit einer „Routingbereichaktualisierung
abgeschlossen" bzw. „Routing
Area Update Complete"-Mitteilung.
Die MS überprüft außerdem,
ob der SGSN sich geändert
hat. Wenn der SGSN sich nicht geändert
hat (Zwischen-SGSN-Aktualisierung), setzt die MS ihre normalen Funktion
fort und aktualisiert den logischen Link nicht. Wenn der SGSN sich
geändert
hat, initiiert die MS eine lokale Prozedur zur Aktualisierung den LLC-Link.
Die Prozedur kann wenigstens aufweisen: Zurücksetzen der Zustandsvariablen
des LLC-Links in der MS, d.h. die Übertragungszustandsvariable V(S),
die Bestätigungszustandsvariable
V(A), die Übertragungssequenznummer
N(S), die Empfangszustandsvariable V(R) und die Empfangssequenznummer
N(R) werden auf den Wert Null gesetzt. Es ist außerdem möglich, die LLC-Linkparameter
auf ihre voreingestellten Werten (bzw. Defaultwert) zu setzen. Derartige
LLC-Linkparameter schließen
ein die maximale Verzögerung
(T200) der Bestätigungsantwort
eines Datenrahmens, die maximale Anzahl (N200) der Übertragungswiederholungen
eines Rahmens, die maximale Anzahl (N201) von Oktetts im Informationsfeld
eines Rahmens und die maximale Anzahl von gesendeten und bestätigten Rahmen,
d.h. die Größe des Bestätigungsfensters
ist K. Zurücksetzen
der Zustandsvariablen gemäß der Erfindung
umfasst außerdem
eine Zeitgebermessung der Verzögerung
T200 und Zurücksetzen
eines Übertragungswiederholungszählers N200.
Im allgemeinen kann festgestellt werden, dass die Aktualisierung
eines logischen Links alle notwendigen Initialisierungen in verschiedenen
Protokollebenen in der MS aufweist. Der SGSN führt die notwendigen Aktionen
unabhängig
an seinem eigenen Ende aus. Soweit es den SGSN betrifft, wurde der
LLC-Link in derselben Weise aufgebaut, unmittelbar nachdem der SGSN
eine „Routingbereichaktualisierung
angenommen" bzw. „Routing
Area Update Accept"-Mitteilung
an die MS gesendet hat. Daher ist der logische Link zur Datenübertragung
bereit, sobald die MS Zurücksetzen
und Initialisieren lokal durchgeführt hat.
- 11. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung
bezieht der SGSN außerdem
Informationen über
die Tatsache ein, dass die MS die Aktivierung von einem oder mehreren
PDP-Kontexten in der „Routingbereichaktualisierung
angenommen" bzw. „Routing
Area Update Accept"-Mitteilung
initiieren sollte. Der SGSN fügt
diese Information wenigstens hinzu, wenn das Abfragen des alten
PDP-Kontext vom alten SGSN fehlgeschlagen ist. Für diesen Zweck kann zum Beispiel
ein Zwei-Bit-Feld
in der „Routingbereichaktualisierung
angenommen" bzw. „Routing
Area Update Accept"-Mitteilung
(zum Beispiel in dem bestehenden Ursachenfeld) enthalten sein; in
dem Feld bedeutet
„11" „SGSN hat sich geändert, aktiviere
PDP-Kontext"
„10" „SGSN hat sich geändert"
„00" „SGSN hat sich nicht geändert".
- Da die MS die Information „11" empfängt, aktualisiert sie
den logischen Link wie es oben beschrieben wurde und initiiert die
Aktivierung des PDP-Kontext durch
Senden einer oder mehrerer Anforderungen „Aktiviere PDP-Kontext" bzw. „Activate
PDP-Context Request"-Mitteilungen
an den SGSN. Wenn die MS die Information „10" empfängt, aktualisiert sie nur den logischen
Link. Wenn die MS die Information „00" empfängt, aktualisiert sie nicht
einmal den logischen Link.
- In den obigen Ausführungsbeispielen
werden Informationen über
die Änderung
des SGSN in einer Mitteilung der MM-Ebene weitergeleitet, wie zum
Beispiel eine „Routingbereichaktualisierung
angenommen" bzw. „Routing
Area Update Accept".
In diesem Fall analysiert die Steuereinheit der MM-Ebene das Informationsfeld
in der MS und befielt, wenn notwendig, der LLC-Ebene den logischen
Link zu aktualisieren. In diesem Fall sind sowohl die erfindungsgemäße Datenübertragung
als auch die Aktualisierung einer logischen Ebene von der Signalisierung
der LLC-Ebene unabhängig.
Im Prinzip können
die Informationen über
die Änderungen
des SGSN außerdem in
Mitteilungen einer anderen Protokollebene übertragen werden.
- 12. In dem obigen Beispiel informiert der SGSN die MS nicht über die Änderung
des SGSN bis der MM-Kontext vom alten SGSN abgefragt worden ist. Jedoch
kann der SGSN auch die Informationen früher senden, sodass die MS weiß, die Datenübertragung
zu unterbrechen. Dies wurde in 3 mit einer „SGSN geändert" bzw. „SGSN changed"-Mitteilung veranschaulicht.
Alternativ kann die MS immer die Datenübertragung in Verbindung mit
einer Routingbereichaktualisierung unterbrechen, jedoch verursacht
dies unnötige
Unterbrechungen in der Datenübertragung
in Verbindung mit den Zwischen-SGSN-Aktualisierungen.
- 13. In den obigen Beispielen setzt die MS, die Informationen über die Änderung
des SGSN empfangen hat, die Zustandsvariablen zurück und initialisiert
einen logischen Link lokal. Alternativ kann die MS eine Signalisierungsprozedur
zum Neuaufbau des Links initiieren. Verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung besteht ein Nachteil im Zusammenhang mit dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel darin,
dass sich Signalisierung auf der Funkschnittstelle erhöht.
- In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung initiiert die MS eine Prozedur der LLC-Ebene zum Zurücksetzen
des logischen Links an beiden Enden. Für diesen Zweck sendet die MS
einen SABM-Befehl („setze
asynchronen ausgeglichen Modus" bzw. „set asynchroneous
balance mode") gemäß dem LAPG-Protokoll
an den SGSN. In Reaktion auf den Empfang des SABM-Befehl setzt der
SGSN die V(S), V(A) und V(R) auf den Wert Null. Der SGSN sendet eine
UA-Mitteilung (unnummerierte Bestätigungsantwort) an die MS.
Mit dem Empfang der UA setzt die MS die Zustandsvariablen zurück und initialisiert einen
logischen Link. Die Initialisierung eines logischen Links weißt außerdem bevorzugt
auf Setzen von LLC-Linkparametern
T200, N200, N201 und K auf ihre voreingestellten Werte.
- In einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung setzt die MS die Zustandsvariable des logischen Link zurück und initiiert
eine Prozedur der LLC-Ebene, in der die MS und der SGSN die LLC-Linkparameter aushandeln.
Für diesen
Zweck sendet die MS einen XID-Befehl gemäß dem LAPG-Protokoll an den SGSN,
wobei der Befehl eine Parametermitteilung enthält. Die Parametermitteilung
enthält
die Werte, die durch die MS für
die LLC-Linkparameter T200, N200, N201 und K angefordert worden
sind. Der SGSN sendet eine XID-Antwort einschließlich einer Liste von Parameterwerten,
die durch den SGSN unterstützt
werden. Die MS und der SGSN setzen die Parameter auf diese Werte.
- An Stelle der oben erwähnten
Mitteilungspaare können
auch andere Mitteilungspaare verwendet werden.
- 14. Die Art der Netzwerkprozedur, die unter Punkt 13 zum
Initialisieren eines logischen Links beschrieben wurde, kann außerdem nach
einer Mitteilung 12 initiiert werden. Dies ermöglicht es,
eine logischer Link aufzubauen vor der „Routingbereichaktualisierung angenommen" bzw. „Routing
Area Update Accept"-Mitteilung
und Datenübertragung
kann unmittelbar danach begonnen werden.
- In einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden Informationen auf dem Rundsendesteuerkanal
der Zellen eines Paketfunknetzwerkes übertragen, auf denen basierend
die MS schließen
kann, ob eine neue Zelle oder ein neuer Routingbereich mit dem selben
SGSN verknüpft
ist wie die alte Zelle oder der alte Routingbereich oder mit einem
anderen SGSN. In beiden Fällen
sendet die MS eine Routingbereichaktualisierungsanforderung. Falls
die MS festgestellt hat, dass sich der SGSN ändert, initiiert sie eine lokale
Prozedur oder die oben erwähnte Netzwerkprozedur
zum Aktualisierung eines logischen Links zwischen der MS und dem
neuen SGSN an irgendeinem Punkt nachdem die Routingbereichanforderung
gesendet worden ist. Alle Verfahren und Prozeduren, die in Verbindung
mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
beschrieben wurden, können
zur Aktualisierung eines logischen Links verwendet werden. Der Hauptunterschied
zwischen dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
und den vorhergehenden besteht darin, dass die Informationen auf
dem Rundsendesteuerkanal übertragen
werden und vor dem Überwechseln
verfügbar
sind, falls notwendig. Im Hinblick auf die Erfindung ist nicht wesentlich,
wann die MS die rundgesendeten SGSN Informationen analysiert, d.h.
ob sie diese vor oder nach dem Senden der Routingbereichanforderung analysiert.
-
Da
die SGSN Informationen vor dem Überwechseln
verfügbar
sind, falls notwendig, kann die MS (oder das Netzwerk in einigen
Systemen) die Unterstützungsknoteninformationen,
die auf dem Rundsendekanal übertragen
worden sind, auch verwenden, wenn sie entscheidet, zu welcher Zelle
sie wandern bzw. roamen sollte, wenn das Signal der aktuellen Zelle
schwächer
wird bzw. schwindet. Zum Beispiel kann die Mobilstation die Zelle
auswählen,
die eine schwächere
Signalstärke
von zwei Zellen aufweist, basierend auf Signalstärkemessungen, wenn die Zelle
innerhalb des selben Paketfunkunterstützungsknotens wie die aktuelle
bedienende Zelle liegt (oder sogar die selbe Zelle, wobei in diesem
Fall ein Überwechsel
zu einer neuen Zelle nicht durchgeführt wird oder wenigstens verzögert wird).
Ein Überwechselkriterium
kann einen Parameter einschließen,
der anzeigt wie viel schwächer
eine Signalstärke
oder Signalqualität
für eine
Zelle innerhalb des selben SGSN im Vergleich mit einer Zelle innerhalb
eines anderen SGSN sein darf. Unter Verwendung der Unterstützungsknoteninformationen
als ein Kriterium zum Entscheiden über ein Überwechseln ermöglich es,
unnötige Überwechsel
zwischen Paketfunkunterstützungsknoten
sowie Signalisierungslast aufgrund von Überwechseln auf dem Funkweg
und zwischen den Paketnetzwerkelementen zu vermeiden.
-
Die
Informationen, die die Änderung
des SGSN anzeigen, können
eine Kennung, die einen Paketfunkknoten einzigartig kennzeichnet,
oder ein „Farbcode" (color code) sein,
wobei benachbarte Paketfunkunterstützungsknoten immer unterschiedliche Farbcodes
aufweisen. Ein Vorteil des Farbcodes besteht darin, dass er in einer
sehr kleinen Anzahl von Bits (verglichen mit der Kennung) eingefügt werden kann
und er so nicht viel wertvolle Funkschnittstellenressourcen benötigt. Die
Informationen können
ein neues Parameterfeld in der Signalisierung des BHHC-Kanals sein,
aber ein altes Informationsfeld kann auch verwendet werden, sodass
sich die Anzahl der zu übertragenden
Bits über
den Funkweg nicht erhöht.
Ein bestehendes Feld, welches für
diesen Zweek geeignet ist, der Basisstationskennungscode BSIC. In
der Tat ist der BSIC ein „Farbcode", der es Mobilstationen
ermöglicht,
zwischen benachbarten Zellen zu unterscheiden, die auf der selben
Grundsendefrequenz senden. Der BSIC ist ein 6-Bit-Code, der ein
Netzwerkfarbcode NCC ist, wobei die ersten drei Bits davon zwischen
Ländern
oder Netzwerken unterscheiden. Die letzten drei Bits ermöglichen
es, zwischen Zellen innerhalb eines Netzwerks zu unterscheiden.
Der BSIC-Code kann für
die Erfindung verwendet werden, indem benachbarten SGSN-Bereichen
verschiedene BSIC-Codes gegeben werden, d.h. mittels Einfärben dieser
mit verschiedenen Farben. Wenn die MS feststellt, aufgrund der Änderung des
Routingbereichs, dass der SGSN Farbcode (BSIC-Code oder ein Teil
davon) sich auch ändert,
erkennt sie, dass der SGSN sich ändert
und initiiert Prozeduren zum Aktualisieren eines logi schen Links, wie
es oben in Verbindung mit den anderen Ausführungsbeispielen unter Bezug
auf 3 beschrieben worden ist. Die oben beschriebene
Aktivierung von PDP-Kontexten kann auch auf dieses Ausführungsbeispiel
der Erfindung angewendet werden, wie es in Verbindung mit den anderen
Ausführungsbeispielen der
Erfindung unter Bezug auf 3 erklärt worden ist.
-
Die
Standardisierung des GPRS-Systems ist noch nicht abgeschlossen worden.
Der aktuelle Stand des GPRS-Systems ist in den Empfehlungen GSM
03.60 Version 0.20.0 und GSM 04.64 Version 0.0.1 (Entwurf) der European
Telecommunications Standards Institute (ETSI) beschrieben, welche
hier durch Bezugnahme aufgenommen sind.
-
Die
Beschreibung veranschaulicht lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele
beschränkt,
sondern kann innerhalb des Bereichs der angefügten Ansprüche variieren.