DE60201422T2

DE60201422T2 - Verbinden eines Endgerätes über ein Funkzugangsnetz oder ein lokales Zugangsnetz mit dem Kernnetz eines Mobilfunkkommunikationssystems

Info

Publication number: DE60201422T2
Application number: DE60201422T
Authority: DE
Inventors: Lionel Fiat
Original assignee: Evolium SAS
Current assignee: Evolium SAS
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2022-06-08
Also published as: EP1370103A1; CN1467982A; DE60201422D1; EP1370103B1; ATE278307T1; US20030227940A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zugangsnetze und präziser auf ein Verfahren zum Verbinden eines Endgerätes über ein Zugangsnetz mit dem Kernnetz eines Mobilkommunikationssystems.
In der Technik bekannt ist ein Endgerät, das gleichzeitig GSM- und DECT-Protokoll-Stacks unterstützt. Zu Hause kann das Endgerät den DECT-Standard an der Luftschnittstelle nutzen, um eine Telefonverbindung aufzubauen, wobei der Anruf in das PSTN weitergeleitet wird. Unterwegs benutzt das Endgerät das GSM-Netz zum Aufbau einer Kommunikation. Solche Endgeräte tragen zur Zusammenführung von Festnetz/Mobilfunknetz bei, da abhängig von der Verfügbarkeit einer Kommunikation über die DECT-Schnittstelle automatisch das geeignete Kommunikationsnetz gewählt wird.
Diese Lösung hat den Nachteil, dass das Endgerät abhängig vom verwendeten Funkzugriffsnetz (GSM- oder DECT-Luftschnittstelle) über unterschiedliche Telefonnummern adressiert werden muss. Darüber hinaus sind die verschiedenen, dem Endgerät angebotenen Dienste vom Netzwerk abhängig. Weiterhin steht zwischen den verschiedenen Netzwerken kein Bereichswechsel zur Verfügung, da keine zentrale Einheit, auf die beide Zugangsnetze zugreifen können, das Benutzerprofil zur Steuerung des Bereichswechsels enthält. Folglich muss das Endgerät die aktivierten Sitzungen komplett neu initialisieren, wenn das Zugangsnetz gewechselt wird.
In der europäischen Patentanmeldung 1 207 708 wird ein Mobilkommunikationsnetz mit einem Standard-GSM-Zugangsnetz-Teil offen gelegt, das mit einem Kernnetz-Teil über eine vorher festgelegte Netzwerk-Schnittstelle kommunizieren kann. Das Mobilkommunikationssystem enthält auch ein zusätzliches Zugangsnetz, das so angeordnet ist, über die vorher festgelegte Netzwerkschnittstelle mit dem Kernnetz zu kommunizieren. Zu diesem Zweck wird ein Gateway zwischen dem Kernnetz und dem zusätzlichen Zugangsnetz bereitgestellt, der den Betrieb eines GSM BSS in Richtung des MSC oder des SGSN des Kernnetzes nachbildet.
In der internationalen Patentanmeldung WO02/300068 wird ein System zur Bereitstellung von GPRS an eine Mobilstation über ein privates Netzwerk offen gelegt, worin das private Netzwerk einen Zusammenarbeits-Punkt zu einem öffentlichen Netz enthält und der Zusammenarbeits-Punkt mit der Heimatdatei des öffentlichen Netzes verbunden ist. Der Zusammenarbeits-Punkt führt eine Protokollumsetzung zwischen dem privaten Netz und dem öffentlichen Netz durch.
Diese Dokumente zeigen den Nachteil, dass den Endgeräten keine einheitlichen Dienste geboten werden, wenn das Endgerät sich in einem Bereich befindet, der von einem fremden Netzbetreiber bedient wird, mit dem kein Bereichswechsel-Abkommen besteht.
Eine spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Vereinheitlichung der Dienste, die einem Endgerät geboten werden, das in der Lage ist, eine Kommunikation über verschiedene Zugangsnetze aufzubauen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Gateways zwischen einem Zugangsnetz und dem Kernnetz eines Mobilkommunikationsnetzes, um das oben erwähnte Verfahren auszuführen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Ziele und andere, die unten erscheinen, werden durch ein Verfahren, ein Endgerät über ein Zugangsnetz, das hier Fern-Zugangsnetz genannt wird, mit einem Kernnetz eines Mobilkommunikationsnetzes gemäß Anspruch 1 zu verbinden, eine Einheit, die zum Kernnetz eines Mobilkommunikationsnetzes gemäß Anspruch 7 gehört und ein Mobilkommunikationssystem gemäß Anspruch 5 erreicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert ein einziges Kernnetz die Kommunikation zum und vom Endgerät unabhängig vom benutzten Zugangsnetz. Eine Protokollumsetzung zwischen dem Zugangsnetz und dem Kernnetz wird durch einen Gateway sichergestellt, der sich an der Schnittstelle zwischen dem Zugangsnetz und einem Element des Kernnetzes an der Schnittstelle zwischen dem Kernnetz dieses Mobilkommunikationsnetzes und einem anderen Mobilkommunikationsnetz befindet.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, einheitliche Dienste über alle verfügbaren Schnittstellen des Endgerätes bereitzustellen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Zugang über das Fern-Zugangsnetz aus einem Bereich ermöglicht wird, in dem keine Funkverbindung zur Benutzung des speziellen Funk-Zugangsnetzes besteht. Wenn sich das Endgerät zum Beispiel sich nur in einem GSM/GPRS-Bereich befindet, hat es über das Zugangs-Festnetz mit denselben Übertragungsraten weiterhin Zugang zu UMTS-Diensten.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Zugang zum Kernnetz des Mobilkommunikationsnetzes über das Fern-Zugangsnetz aus einem Bereich möglich ist, in dem Funkverbindung zum Netz eines fremden Netzbetreibers besteht. In dieser Konfiguration ist kein Bereichswechsel-Abkommen erforderlich, wenn das Fern-Zugangsnetz verwendet wird. Somit muss das Funk-Zugangsnetz des fremden Netzbetreibers nicht benutzt werden. Darüber hinaus sind die Kosten für den Zugriff auf das Mobilkommunikationsnetz über das Fern-Zugangsnetz niedriger als die Kosten für die Benutzung des Funk-Zugangsnetzes des fremden Netzbetreibers.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Bereitstellung von Diensten, die vom Kern-Zugangsnetz gesteuert werden, das Beste aus der Funktionalität aller verfügbarer Zugangsnetze macht, um mit einem bestimmten Endgerät zu kommunizieren. Mögliche Dienste sind die Auswahl des am besten geeigneten Zugangsnetzes entsprechend Zugangsnetz-Profilen, die im Kernnetz gespeichert sind, Übergabeprozeduren zwischen den verschiedenen Zugangsnetzen, Makro-Diversity über die verschiedenen möglichen Zugangsnetze, da ein einziges Kernnetz die Daten von allen Zugangsnetzen verarbeitet.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Charakteristiken und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung deutlich, die als nicht einschränkende Erklärung angegeben wird, sowie aus den begleitenden Zeichnungen, in denen
1 ein System zeigt, welches das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unterstützt;
2 ein Beispiel eines Protokoll-Stacks in einem Gateway gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen einem Fern-Zugangsnetz und einem Kernnetz zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein System, in dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann. Das System enthält ein Kernnetz 10, ein erstes Zugangsnetz, hier spezielles Funk-Zugangsnetz 11 genannt, ein zweites Zugangsnetz, hier Fern-Zugangsnetz 12 genannt, und ein mobiles Endgerät 13.
Das Kernnetz 10 und das spezielle Funk-Zugangsnetz 11 sind vorzugsweise Teil eines bekannten zellularen Mobilkommunikationsnetzes, zum Beispiel GSM/GPRS oder UMTS.
Das Fern-Zugangsnetz 12 verwendet in dieser Ausführung der Erfindung ein PSTN-Netzwerk, auf das Endgerät 13 über eine Funk-Schnittstelle als Übertragungsnetz zugreifen kann. Solche Schnittstellen können auf Bluetooth oder auf Infrarot basieren oder eine zum DECT-Standard kompatible Schnittstelle sein.
Das Fern-Zugangsnetz 12 ist für leitungsvermittelte Daten vorzugsweise ein PSTN oder für paketvermittelte Daten das PSTN, das mit dem Internet 123 verbunden ist. Endgerät 13 kann an das Fern-Zugangsnetz 12 über einen lokalen Knoten oder ein lokales Netz 121 angeschlossen werden, zum Beispiel unter Verwendung der Bluetooth-Technologie.
Im Rahmen der Erfindung können andere mögliche Typen von Zugangsnetzen ins Auge gefasst werden, wie z. B. Wireless LAN auf der Grundlage von Ethernet oder von ADSL. Das Fern-Zugangsnetz kann auch ein festes Zugangsnetz sein, zum Beispiel ein festes LAN auf der Grundlage von Ethernet, wobei Endgerät 13 physikalisch mit dem LAN verbunden ist oder über eine drahtlose Schnittstelle für kurze Entfernungen an einen lokalen Knoten des festen LAN angeschlossen werden kann.
Es wird einem Fachmann klar sein, wie die vorliegende Erfindung auf solche Typen von Fern-Zugangsnetzen umzusetzen ist.
Das Kernnetz 10 enthält mindestens ein Mobilfunk-Vermittlungszentrum MSC 101 zur Verarbeitung von leitungsvermitteltem Verkehr, der vom speziellen Funk-Zugangsnetz 11 empfangen wird, und mindestens einen Serving GPRS Support Node SGSN 102 zur Verarbeitung von paketvermitteltem Verkehr, der vom speziellen Funk-Zugangsnetz 11 empfangen wird. Weiterhin enthält das Kernnetz 10 mindestens ein Gateway-MSC (GMSC) 103 zur Verarbeitung von leitungsvermitteltem Verkehr und mindestens einen Gateway GPRS Support Node GGSN 104. GMSC 103 und GGSN 104 bilden die Schnittstelle zwischen Kernnetz 10 und externen Kommunikationsnetzen, wie z. B. das feste PSTN oder Internet.
Das Kernnetz 10 kann in einer eingeschränkten Ausführung der Erfindung nur leitungsvermittelten oder nur paketvermittelten Verkehr unterstützen.
MSC 101, SGSN 102, GMSC 103 und GGSN 104 gehören vorzugsweise zum GSM/GPRS- und UMTS-Kernnetz, sie können auf äquivalente Einheiten abgebildet werden, wenn ein anderer Typ von Kernnetz verwendet wird.
Das Kernnetz 10 und präziser MSC 101 und SGSN 102 sind über vordefinierte Schnittstellen mit dem speziellen Funk-Zugangsnetz 11 verbunden. Wenn das spezielle Funk-Zugangsnetz 11 ein terrestrisches UMTS-Funk-Zugangsnetz (UTRAN) ist, sind die Schnittstellen zum Kernnetz die standardisierten Schnittstellen Iu CS und Iu PS.
Das spezielle Funk-Zugangsnetz 11 enthält einen Funk-Netzwerk-Controller RNC 111 und mehrere Knoten B 112, die Endgerät 13 in ihrem Bereich bedienen.
Endgerät 13 kann gemäß der vorliegenden Erfindung entweder über das spezielle Funk-Zugangsnetz 11 oder über das Fern-Zugangsnetz 12 mit dem Kernnetz 10 verbunden werden.
Wenn Endgerät 13 über das Fern-Zugangsnetz 12 mit dem Kernnetz 10 verbunden ist, kann es vorzugsweise über einen lokalen Knoten 121 angeschlossen werden, wozu zum Beispiel die Bluetooth-Technologie verwendet wird. Der lokale Knoten 121 sorgt für die Umsetzung des auf der Luftschnittstelle benutzten Protokolls in die im Fern-Zugangsnetz 12 verwendeten Protokolle. In einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die Einheit 121 auch ein privates lokales Netz sein. Diese Ausführung ermöglicht es, die Anzahl von Endgeräte-Typen zu erhöhen, die an das Fern-Zugangsnetz 12 angeschlossen werden können, sogar wenn sie nicht dieselbe Technologie wie das Fern-Zugangsnetz 12 unterstützen. In einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung können die Einheiten 141, 142 auch über ein privates Netz mit der Einheit 121 verbunden sein. Diese Ausführung ermöglicht es, gesicherte Dienste anzubieten, mit denen private Firmen-LAN oder MAN-Netzwerke mit dem Mobilkommunikationsnetz verbunden werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Fern-Zugangsnetz 12 über einen Gateway 141, 142 mit dem Kernnetz 10 verbunden.
Wenn das Fern-Zugangsnetz leitungsvermittelten Verkehr unterstützt, wird ein spezieller Gateway 141 für leitungsvermittelten Verkehr die Verbindung bearbeiten. Wenn das Fern-Zugangsnetz paketvermittelten Verkehr unterstützt, wird ein spezieller Gateway 142 für paketvermittelten Verkehr die Verbindung bearbeiten. Gateway 141, 142 sorgt für die Umsetzung des Protokoll-Stacks zwischen den im Fern-Zugangsnetz 12 verwendeten Kommunikationsprotokollen und den im Kernnetz 10 verwendeten Protokollen (d. h. den im UMTS-Standard definierten Protokollen). Die Protokoll-Stack-Umsetzung wird weiter unten genauer erläutert.
Gateway 141 bzw. 142 sind gemäß der vorliegenden Erfindung an GMSC 103 bzw. GGSN 104 angeschlossen, d. h. an Einheiten des Kernnetzes 10 an der Schnittstelle zwischen dem Kernnetz des Mobilkommunikationssystems und dem Kernnetz eines anderen Kommunikationsnetzes.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden mindestens die Signalisierungsdaten des Anrufs, die gemäß der vorliegenden Erfindung an GMSC 103 bzw. GGSN 104 empfangen werden, von GMSC 103 bzw. GGSN 104 an MSC 101 bzw. SGSN 102 weitergeleitet. Diese Einheiten 101, 102 steuern normalerweise den Verbindungsaufbau für normale Anrufe von Endgerät 13 über des spezielle Funk-Zugangsnetz 11. Dann hat die Weiterleitung der Signalisierungsdaten von GMSC 103 bzw. GGSN 104 an MSC 101 bzw. SGSN 102 den Vorteil, dass dieselbe Verbindungsaufbau-Prozedur wieder verwendet wird wie für normale Anrufe über das spezielle Funk-Zugangsnetz 11. Die Weiterleitung der Signalisierungsdaten von GMSC 103 bzw. GGSN 104 an MSC 101 bzw. SGSN 102 kann mit bekannten Tunneling-Mechanismen implementiert werden.
Normalerweise werden mehrere Instanzen von MSCs 101 bzw. SGSNs 102 durch ein einziges GMSC 103 bzw. GGSN 104 gesteuert. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die geeignete Instanz von MSC 101 bzw. SGSN 102 entweder gemäß geografischen Informationen von Endgerät 13 oder gemäß der Beobachtung der zuvor von Endgerät 13 benutzten Instanz MSC 101 bzw. SGSN 102 durch GMSC 103 bzw. GGSN 104 ausgewählt. Alternativ dazu wird es einem Fachmann klar sein, dass GMSC 103 bzw. GGSN 104 ein festes MSC 101 bzw. SGSN 102 zugeordnet werden kann.
Vorzugsweise werden nur die Signalisierungsdaten von GMSC 103 bzw. GGSN 104 an MSC 101 bzw. SGSN 102 weitergeleitet, und die Teilnehmerdaten bleiben während der Verarbeitung der Signalisierungsdaten im MSC 101 bzw. SGSN 102 im GMSC 103 bzw. GGSN 104.
Wenn jedoch im MSC 101 bzw. SGSN 102 Macrodiversity bereitgestellt werden muss, müssen Signalisierungsdaten und Teilnehmerdaten von GMSC 103 bzw. GGSN 104 an MSC 101 bzw. SGSN 102 weitergeleitet werden. In der Tat kombiniert die Macrodiversity-Prozedur die über das spezielle Funk-Zugangsnetz 11 empfangenen Teilnehmerdaten und die über das Zugangsnetz 12 und GMSC 103 bzw. GGSN 104 empfangenen Teilnehmerdaten.
Als Folge davon wird unabhängig davon, ob ein Anruf zum/vom Endgerät 13 über das spezielle Funk-Zugangsnetz 11 oder über das Zugangsnetz 12 durchgeführt wird, der Anruf von derselben Einheit gesteuert, vorzugsweise vom MSC 101 bzw. SGSN 102 im Kernnetz 10. Für den Anruf stehen dieselben Dienste und Funktionalitäten zur Verfügung, unabhängig davon, welches Zugangsnetz 11 oder 12 verwendet wird, da zur Bereitstellung dieser Dienste dasselbe Teilnehmerprofil verwendet wird.
Die Tatsache, dass die Gateways 141, 142 Schnittstellen zum GMSC 103 oder GGSN 104 sind, hat den Vorteil, dass über das Fern-Zugangsnetz 12 zum GMSC 103 oder GGSN 104 weiterhin eine Verbindung aufgebaut werden kann, sogar wenn für Endgerät 13 keine Funkabdeckung besteht, um die Verbindung über MSC 101 oder SGSN 102 aufzubauen. Dann können dem Endgerät 13 die Dienste des Kernnetzes 10 unabhängig vom Funk- Abdeckungsbereich des speziellen Funk-Zugangsnetzes 11 bereitgestellt werden.
Der Zugang über das Fern-Zugangsnetz 12 zum GMSC 103 oder GGSN 104 ist auch vorteilhaft, wenn Endgerät 13 sich im Ausland befindet, d. h. nicht in dem Bereich, der vom speziellen Funk-Zugangsnetz seines Netzbetreibers abgedeckt wird, sondern möglicherweise von einem anderen Netzbetreiber, der mit dem Betreiber des Mobilkommunikationsnetzes Bereichswechsel-Abkommen hat. Statt die teure Bereichswechsel-Funktionalität zu nutzen, kann Endgerät 13 vorteilhaft über das Fern-Zugangsnetz 12 mit dem GMSC 103 oder GGSN 104 des Kernnetzes 12 seines Netzbetreibers verbunden werden.
Da eine einzige zentrale Einheit in Kernnetz 10, vorzugsweise MSC 101 bzw. SGSN 102, wie oben beschrieben, den Anruf über beide Zugangsnetze 11 und 12 steuert, können Endgerät 13 unabhängig vom verwendeten Zugangsnetz 11, 12 einheitliche Dienste bereitgestellt werden.
Beispiele für solche Dienste sind:
Auswahl des am besten geeigneten Zugangsnetzes.
Eine Eigenschaft, die mit der Netzwerkstruktur gemäß der Erfindung möglich ist, ist die Auswahl des benutzten Zugangsnetzes nach den Anforderungen des Teilnehmers.
Zu diesem Zweck muss eine Einheit im Kernnetz 10 Informationen über die Fähigkeiten beider Zugangsnetze 11, 12 bezüglich Dienstqualität und Durchsatz speichern:
Informationen über den maximalen Datendurchsatz und über die Dienstqualität beider Zugangsnetze 11, 12 können im Kernnetz 10 zum Beispiel im MSC 101 oder SGSN 102 gespeichert werden.
Bei einem Verbindungswunsch von Endgerät 13, bei dem eine erforderliche Dienstqualität oder ein erforderlicher Durchsatz angezeigt werden, überprüft das Kernnetz 10 oder vorzugsweise MSC 101 oder SGSN 102, welches der Zugangsnetze 11, 12 am besten angepasst ist, diese Bedingungen zu erfüllen und sendet diese Information an Endgerät 13, damit es über das am besten angepasste Zugangsnetz 11, 12 verbunden wird. Vorzugsweise kann MSC 101 oder SGSN 102 mehrere gleichzeitige Anrufe zu oder von Endgerät 13 über verschiedene Zugangsnetze verwalten.
In einer möglichen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann in der Verbindungsanforderungsphase das Fern-Zugangsnetz 12 verwendet werden, während in der Datenaustauschphase das am besten geeignete Zugangsnetz verwendet wird, wie vom Kernnetz angezeigt.
Diese Funktion wird vorzugsweise mit Standard-Inter-System-Änderungs-Prozeduren zwischen Endgerät 13 und Kernnetz 10 ausgeführt, wozu allgemeine Standort-Management-Prozeduren verwendet werden.
Übergabe zwischen zwei Zugangsnetzen.
Das Kernnetz kann von der Möglichkeit informiert sein, eine Übergabe zu starten. Als Folge davon ändert Endgerät 13, das zurzeit über ein Zugangsnetz 11, 12 kommuniziert, das verwendete Zugangsnetz 11, 12. Diese Benachrichtigung erfolgt mittels Kernnetz-Signalisierung an Endgerät 13.
Zu diesem Zweck muss MSC 101 oder SGSN 102 in der Lage sein, die von den verschiedenen Funk-Zugangsnetzen 11, 12 empfangenen Informationen zu unterscheiden. Eine mögliche Lösung ist die Verwaltung unterschiedlicher Verbindungen, eine für Daten, die vom Fern-Zugangsnetz 12 kommen, und eine für Daten, die vom speziellen Funk-Zugangsnetz 11 kommen.
Macro-Diversity.
Diese besteht im gleichzeitigen Senden/Empfangen derselben Daten über beide Funk-Zugangsnetze 11, 12 und deren Kombination beim Empfang. Macrodiversity kann in Aufwärtsrichtung (Richtung vom Endgerät zum Netzwerk) implementiert werden, und zu diesem Zweck muss Endgerät 13 die gleichzeitige Kommunikation über mehrere Kommunikations-Stacks unterstützen. Macrodiversity kann auch in Abwärtsrichtung (Richtung vom Netzwerk zum Endgerät) implementiert werden, und zu diesem Zweck muss Endgerät 13 Mittel zur Kombination der vom Kernnetz 10 über Fern-Zugangsnetz 12 und über das spezielle Funk-Zugangsnetz 11 empfangenen Informationen enthalten.
Auf der Netzwerkseite müssen SGSN 102 oder MSC 101 mit Mitteln zur Rekonstruktion der in Macrodiversity empfangenen Daten enthalten. Solche Mittel sind in der Technik bekannt und üblicherweise in Funk-Netzwerk-Controllern des UMTS-Netzes implementiert. Die Implementation solcher Mittel im GMSC 103 oder GGSN 104 kann von einem Fachmann gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung problemlos durchgeführt werden.
Trotzdem ist es in einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung auch möglich, die Steuerung des Verbindungsaufbaus sowie die Macrodiversity im GMSC 103 bzw. GGSN 104 auszuführen. In diesem Fall ist die Weiterleitung der Signalisierungs- oder Teilnehmerdaten vom GMSC 103 bzw. GGSN 104 zum MSC 101 bzw. SGSN 102 nicht mehr erforderlich. Es sind jedoch Änderungen des GMSC 103 bzw. des GGSN 104 erforderlich, damit sie den Verbindungsaufbau oder Macrodiversity unterstützen.
2 zeigt ein Beispiel eines Protokoll-Stacks gemäß der vorliegenden Erfindung in Gateway 142 für paketvermittelten Verkehr. Darüber hinaus zeigt 2 den Protokoll-Stack in Endgerät 13, in ISP-Router 122, die Protokoll-Stacks in GGSN 104 und schließlich den Protokoll-Stack in einem Anwendungs-Server, mit dem das Endgerät 13 kommuniziert.
Es wird einem Fachmann klar sein, dass der Protokoll-Stack im Fall von leitungsvermitteltem Verkehr an einen Gateway 141 zwischen dem Fern-Zugangsnetz 12 und dem GMSC 103 angepasst werden kann.
Darüber hinaus beschreibt 2 die Protokollumsetzung für die Teilnehmerebene, d.h. die Benutzerdaten. Auf gleiche Weise muss die Protokoll-Einbettung für die Signalisierungsebene zwischen Endgerät 13 und dem Gateway 142 bis Einheit 104 durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Kernnetz-Signalisierung weiter von GGSN 104 zur Einheit SGSN 102 (welche die Kernnetz-Signalisierung enthält) weitergeleitet. Die Protokoll-Einbettung für die Signalisierungsebene wird nicht weiter beschrieben, sondern kann ohne Schwierigkeiten aus dem standardisierten Signalisierungsprotokoll im UMTS-Netz und aus der oben beschriebenen Protokollumsetzung für die Teilnehmerebene abgeleitet werden.
Der Protokoll-Stack in Endgerät 13 ist charakteristisch für das Zugangsnetz 12. In dieser Ausführung ist das Zugangsnetz 12 ein mit dem Internet verbundenes PSTN. Der Protokoll-Stack in Endgerät 13 enthält die folgenden unteren Ebenen 20 gemäß dem ISO OSI-Ebenenmodell.

– Ebene 1/2: PPP (Punkt-zu-Punkt-Protokoll)/L1
– Ebene 3: IP
– Ebene 4 TCP/UDP

Über den mit dem Zugangsnetz 12 verbundenen Ebenen unterstützt eine Ebene 21 ein Tunneling-Protokoll. Dieses Tunneling-Protokoll kann das GPRS-Tunneling-Protokoll (GTP-U&C) oder jedes äquivalente Tunneling-Protokoll sein wie z. B. das mobile IP-Tunneling für die Teilnehmerebene plus eine Verbindung mit dem GGSN unter Verwendung der GGSN-IP-Adresse für die Signalisierungsebene. Dieses Tunneling bettet IP-Pakete ein, die in Ebene 22 erzeugt werden, wobei die IP-Pakete Anwendungsdaten enthalten, die in Ebene 23 erzeugt werden. Die Anwendungsdaten können sowohl Teilnehmerdaten als auch Signalisierungsdaten sein. Darüber hinaus können die IP-Pakete durch andere Protokoll-Dateneinheiten der ISO OSI Ebene 3 ersetzt werden.
Der ISP-Router 122 enthält die Stacks von zwei parallelen Ebenen mit einer darüber liegenden Umsetzungsebene, um eine Protokollumsetzung zwischen der im PSTN verwendeten unteren Ebene (PPP/L1, IP, TCP/UDP) und den im Internet verwendeten Ebenen (L1/L2, IP, PTC/UDP) durchzuführen. Der ISP-Router kann auch Firewall-Funktionen bieten.
Der Gateway 142 enthält die Stacks von zwei parallelen Ebenen mit einer darüber liegenden Umsetzungsebene, um eine Protokollumsetzung zwischen der ISP-Router-Seite und der GGSN-Seite durchzuführen.

– Ebene 1: L1/L2
– Ebene 2: IP
– Ebene 2 TCP/UDP
– Ebene 4/5: Ebenen 25, d. h. Tunneling-Protokoll entsprechend dem GPRS-Tunneling-Protokoll (GTP U&C)

Ebene 1 L1/L2 und Ebene 4/5 können in Gateway 142 und in GGSN 104 unterschiedlich sein (in der Tat befindet sich Gateway 142 üblicherweise beim ISP-Anbieter, während GGSN 104 dem Mobilfunknetz-Betreiber gehört).
GGSN 104 enthält ebenfalls zwei parallele Protokoll-Stacks mit einer darüber liegenden Umsetzungsebene, um eine Protokollumsetzung zwischen dem Mobilkommunikationsnetz auf der einen Seite und einem Anwendungs-Server auf der anderen Seite durchzuführen. Es sind folgende Ebenen implementiert: Seite des Mobilkommunikationsnetzes (in 2 als Ge-Schnittstelle bezeichnet)

– Ebene 1/Ebene 2: L1/L2 des Internet-Netzwerks
– Ebene 3: IP Seite des Anwendungs-Servers (in 2 als Gi-Schnittstelle bezeichnet)
– Ebene 1/Ebene 2: L1/L2 des Internet-Netzwerks
– Ebene 3: IP

Der Protokoll-Stack im Anwendungs-Server wird nicht weiter erläutert, da er nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Funktionalität des Gateways 141 bzw. 142 in einem für das GMSC 103 bzw, den GGSN 104 externen Einzel-Modul untergebracht sein und vorzugsweise dem Internet-Dienstanbieter gehören. In einer anderen Ausführung kann die Gateway-Funktionalität direkt im GMSC 103 bzw. GGSN 104 untergebracht sein und vorzugsweise dem Betreiber des Mobilkommunikationsnetzes gehören. In einer anderen Ausführung kann die im GMSC 103 bzw. GGSN 104 enthaltene Gateway-Funktionalität über ein privates WAN mit dem Fern-Zugangsnetz 12 verbunden sein, um einen gesicherten Zugang zu haben (kein Verkehr über das Internet).
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, in der mindestens die Signalisierungsdaten eines von Endgerät 13 ausgelösten Anrufs vom GMSC 103 bzw. GGSN 104 zum MSC 101 bzw. SGSN 102 weitergeleitet werden müssen, müssen MSC 101 bzw. SGSN 102 und GMSC 103 bzw. GGSN 104 gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, um Mittel zu enthalten, um mindestens Signalisierungsdaten vom/zum mobilen Endgerät 13 zu weiterzuleiten, wobei die Signalisierungsdaten zu einer Verbindung gehören, die vom mobilen Endgerät 13 über Zugangsnetz 12, das sich vom speziellen Funk-Zugangsnetz 11 unterscheidet, über Gateway 141 bzw. 142 und schließlich über GMSC 103 bzw. GGSN 104 ausgelöst wird.
MSC 101 bzw. SGSN 102 enthalten weiterhin vorzugsweise Mittel, um zur Kommunikation mit dem Endgerät 13 zwischen dem Fern-Zugangsnetz 12 und dem speziellen Funk-Zugangsnetz 11 auszuwählen, und Mittel zur Durchführung der Macrodiversity durch Kombination von Daten, die vom Fern-Zugangsnetz 12 empfangen/über es gesendet werden, mit Daten, die vom speziellen Funk-Zugangsnetz 11 empfangen/über es gesendet werden.
Zusammenfassend kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung einem Endgerät einheitliche Dienste bereitstellt, unabhängig davon, wie (über das spezielle Funk-Zugangsnetz 11 oder das Fern-Zugangsnetz 12) es mit dem Kernnetz 10 eines Mobilkommunikationsnetzes verbunden wird. Das Endgerät 13 kann bei beiden Verbindungstypen dieselben Bookmarks, dieselben Notizbuchfunktionen, dasselbe Adressbuch,... benutzen. Auf der Netzwerkseite werden die über beide Zugangsnetze angebotenen Dienste zentral im Kernnetz 10 behandelt.
Die vorliegende Erfindung hat auch den Vorteil, die Funk-Ressourcen eines speziellen Funk-Zugangsnetzes nur für wirkliche Mobilitäts-Situationen zu nutzen. Jedes Mal, wenn ein Zugang über das feste Fern-Zugangsnetz möglich ist, wird ein Bereichswechsel durchgeführt. Dies trägt auch dazu bei, die Kommunikationsqualität in Innenräumen zu optimieren und den Leistungsverbrauch des Endgerätes zu verringern.

Claims

Verfahren zum Anschluss eines Endgerätes (13) über ein Zugangsnetz (12), hier Fern-Zugangsnetz genannt, an ein Kernnetz (10) eines Mobilkommunikationsnetzes, wobei das Mobilkommunikationsnetz das Kernnetz (10) und ein spezielles Funk-Zugriffsnetz (11) enthält, das sich vom Fern-Zugangsnetz (12) unterscheidet, wobei das Kernnetz (10) eine erste Einheit (101, 102) enthält, die zum Aufbau einer Verbindung mit einem Endgerät (13) über das spezielle Funk-Zugangsnetz (11) kontaktiert wird, und eine zweite Einheit (103, 104) an der Schnittstelle zwischen dem Kernnetz (10) und einem anderen Kommunikationsnetz, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – In einem Gateway (141, 142) Durchführung einer Protokoll-Stack-Umsetzung zur Abbildung der im Fern-Zugangsnetz (12) verwendeten Protokolle auf die im Kernnetz (10) verwendeten Protokolle; – Steuerung der Verbindung über das Fern-Zugangsnetz (12) durch das Kernnetz (10): Wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es weiterhin den folgenden Schritt umfasst: – Anschluss des Fern-Zugangsnetzes (12) über den Gateway (141, 142) an die zweite Einheit (103, 104), wobei der Gateway (141, 142) an die zweite Einheit (103, 104) angeschlossen ist; – Senden mindestens der zu der Verbindung gehörenden Signalisierungsdaten von der zweiten Einheit (103, 104) des Kernnetzes (10) an die erste Einheit (101, 102) des Kernnetzes an der Schnittstelle zu einem speziellen Funk-Zugangsnetz (11); – Auswahl einer Instanz der ersten Einheit (101, 102) entweder gemäß geografischer Informationen vom Endgerät (13) oder gemäß der Beobachtung einer Instanz der ersten Einheit (101, 102), die zuvor vom Endgerät (13) verwendet wurde, durch die zweite Einheit (103, 104).
Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem das Fern-Zugangsnetz (12) ein öffentliches Fernsprechnetz (PSTN), das Internet oder ein privates Weitverkehrsnetz ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem das Fern-Zugangsnetz (12) das Internet ist, auf das von dem Endgerät über einen Internet-Dienstanbieter (ISP) zugegriffen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem der Schritt der Steuerung der Verbindung durch das Kernnetz (10) weiterhin folgenden Schritt umfasst: – Verwaltung des Verbindungsaufbaus an der ersten Einheit (101, 102).
Funkkommunikationssystem, das ein Kernnetz (10) enthält, wobei das Kernnetz eine erste Einheit (101, 102) an der Schnittstelle zu einem speziellen Funk-Zugangsnetz (11) und eine zweite Einheit (103, 104) an der Schnittstelle zwischen dem Kernnetz (10) und einem anderen Kommunikationsnetz enthält, wobei das Funkkommunikationssystem weiterhin einen Gateway (141, 142) zwischen einem zweiten Zugangsnetz, hier Fern-Zugangsnetz (12) genannt, und dem Kernnetz (10) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Gateway an die zweite Einheit (103, 104) des Kernnetzes angeschlossen ist und dadurch, dass die zweite Einheit (103, 104) Mittel zum Senden mindestens von zu der Verbindung gehörenden Signalisierungsdaten an die erste Einheit (101, 102) des Kernnetzes (10) enthält, und dadurch, dass die zweite Einheit (103, 104) Mittel zur Auswahl einer Instanz der ersten Einheit (101, 102) entweder gemäß geografischer Informationen eines Endgerätes (13) oder gemäß einer Beobachtung einer zuvor von einem Endgerät (13) benutzen Instanz der ersten Einheit (101, 102) enthält.
Funkkommunikationssystem gemäß Anspruch 5, worin die erste Einheit (101, 102) Mittel zur Durchführung von Macrodiversity enthält, indem Daten, die vom/zum Fern-Zugangsnetz (12) empfangen/gesendet werden, mit Daten kombiniert werden, die vom/zum speziellen Funk-Zugangsnetz (11) empfangen/gesendet werden.
Einheit (103, 104), die zu einem Kernnetz (10) eines Funkkommunikationssystems gehört, wobei die Einheit (103, 104) ein Element des Kernnetzes (10) an der Schnittstelle zwischen dem Kernnetz (10) des Funkkommunikationssystems und einem anderen Kommunikationsnetz ist, wobei die Einheit (103, 104) Mittel zur Kommunikation mit einem ersten Funk-Zugangsnetz (11), hier spezielles Funk-Zugangsnetz genannt, und Mittel zur Kommunikation mit einem zweiten Zugangsnetz (12), hier Fern-Zugangsnetz genannt, das sich vom speziellen Funk-Zugangsnetz (11) unterscheidet, enthält, und wobei die Einheit (103, 104) dadurch gekennzeichnet ist, dass sie an einen Gateway (141, 142) angeschlossen ist und dass die Einheit (103, 104) Mittel zum Senden mindestens der zu einer Verbindung gehörenden Signalisierungsdaten an eine erste Einheit (101, 102) des Kernnetzes (10) an der Schnittstelle zum speziellen Funk-Zugangsnetz (11) enthält, und dass die Einheit (101, 102) Mittel zur Auswahl einer Instanz der ersten Einheit (101, 102) entweder gemäß geografischer Information eines Endgerätes (13) oder gemäß der Beobachtung einer Instanz der ersten Einheit (101, 102), die zuvor vom Endgerät (13) verwendet wurde, enthält.