BR9812399B1 - método para inscrever uma estação móvel para serviço de dados em pacotes e sistema de comunicações móveis para fornecer serviços de dados em pacotes e de despacho. - Google Patents

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Description

MÉTODO PARA INSCREVER UMA ESTAÇÃO MÓVEL PARA SERVIÇO DE DADOS EM PACOTES E SISTEMA DE COMUNICAÇÕES MÓVEIS PARA FORNECER SERVIÇOS DE DADOS EM PACOTES E DE DESPACHO
Campo Técnico
A invenção refere-se genericamente à infra-estrutura
de sistemas de comunicações sem fio e, mais especificamente, a sistemas de comunicações sem fio que oferecem serviço de dados em pacotes a estações móveis.
Fundamentos da Invenção As comunicações móveis de dados estão-se tornando
rapidamente um dos segmentos do mercado de comunicações móveis que está crescendo mais velozmente. Uma força propulsora forte é o mercado de computação portátil rapidamente crescente e a necessidade que cria de comunicações de dados flexíveis sem fio. Esta força do mercado é ainda mais enfatizada pelos dispositivos de computação destinados ao uso pessoal cada vez menores, tais como Assistentes Digitais Pessoais (PDAs) e outros dispositivos de computação denominados de "palm top" (cabem na palma da
2 0 mão). Com os PDAs e outros dispositivos pessoais de
computação deste tipo, assim como com computadores portáteis mais convencionais, é possível enviar e receber correio eletrônico, fac-símiles e mesmo redes de informação pública de paginação, tal como a "world wide web" (www) (rede mundial de computadores) . À medida que estas atividades se tornam populares para usuários de equipamento móvel, assim também será a demanda por serviços de dados móveis sem fio.
Ao mesmo tempo, outros tipos de serviços de comunicações móveis estão também em demanda crescente.
3 0 Estes outros serviços incluem serviço de interligação de telefones móveis, tais como telefones celulares e serviço de mensagens de rádio, por exemplo. Estes tipos de serviços são propiciados tipicamente com equipamento separado. Isto é, tradicionalmente, sistemas de interligação de telefones e mensagens têm sido sistemas separados, cada um exigindo equipamento fixo e móvel. Contudo, está em andamento um movimento para propiciar vários serviços de comunicações a usuários móveis utilizando equipamento comum móvel e fixo. Isto é o que se denomina redes de rádio de serviços integrados, um excelente exemplo das quais se encontra na patente U.S. N0 5.548.631 de Krebs e outros. Estes sistemas usam modulação digital para o canal de rádio e são tipicamente divididos no tempo para permitir vários canais em uma única freqüência ou par de freqüências. O serviço móvel de dados, ou dados em pacotes, como é
algumas vezes denominado, foi adicionado ao serviço de telefone celular, tal como GSM. Um exemplo disto pode ser encontrado na patente U.S. N0 5.590.133 de Billstrõm e outros. Contudo, até o momento, o serviço de dados em pacotes não está disponível comercialmente em redes de rádio de serviços integrados. Ao fazer isto, aparecem vários problemas e o principal entre eles é a inscrição de unidades móveis de assinantes ou estações móveis para serviço de dados em pacotes. Em uma rede típica de rede de equipamentos de
comunicações é mantido um banco de dados de assinantes que inclui informações de abastecimento, status de ativação de recursos e assim por diante. Este banco de dados é tipicamente denominado registro de localização doméstico (HLR) e é bem compreendido. Após receber uma solicitação para inscrição de uma estação móvel, o equipamento da rede acessa o HLR, encontra o registro de assinante correspondente e determina que recursos ativar para a estação móvel, assim como as informações de autenticação necessárias, entre outras informações pertinentes. Estas informações são transferidas para outro banco de dados denominado registro de localização de visitante (VLR), o qual é também bem conhecido na técnica. 0 VLR é usado pelo sistema para rastrear a localização da estação móvel no sistema. Isto é, em que célula ou células específicas a estação móvel esteve recentemente, de modo que uma chamada recebida possa ser encaminhada corretamente.
Ao adicionar qualquer serviço tal como serviço de dados em pacotes a uma rede de comunicações, é também necessária uma função de VLR para rastrear estações móveis dentro da área de serviço. Isto permite que o sistema, por exemplo, envie notificações de que o sistema recebeu correio eletrônico para a estação móvel. Portanto, existe a necessidade, em um sistema de rádio de serviços integrados, de um meio pelo qual uma estação móvel possa registrar serviço de dados em pacotes e de um meio pelo qual o equipamento de serviço possa rastrear a estação móvel.
Breve Descrição dos Desenhos
A FIG. 1 mostra um diagrama de blocos de um sistema de rádio genérico de serviços integrados de acordo com a invenção;
a FIG. 2 mostra um diagrama de blocos mais detalhado de um sistema de rádio de serviços integrados de acordo com a invenção e a FIG. 3 mostra um diagrama de sinalização de um processo de inscrição de acordo com a invenção. Descrição Detalhada da Modalidade Preferida Embora a especificação termine com reivindicações que definem as características da invenção que são consideradas novas, acredita-se que a invenção será melhor entendida com base na consideração da descrição a seguir em conjunto com as figuras dos desenhos, nas quais numerais de referência similares são transportados de umas para as outras. Sempre que novos serviços são adicionados a serviços
de comunicações móveis existentes, ocorre um problema pelo fato de que se deve tomar cuidado para garantir que as localizações das estações móveis dentro da área de serviço sejam conhecidas. Isto deve ser inicialmente estabelecido durante a inscrição de cada assinante móvel. Quando as estações móveis mudam de células durante o uso, o sistema deve ser capaz de rastrear a estação móvel. Para evitar uma complexidade desnecessária do sistema, é desejável que o equipamento responsável por propiciar o serviço tenha um meio para rastrear a localização de uma estação móvel. Tal sistema e meios são descritos aqui. Especificamente, é usada uma técnica de registro de localização de visitante de várias filas, em que um registro de localização doméstico fornece um registro de assinante a uma primeira entidade e, após solicitação, a primeira entidade fornece a mesma informação a uma segunda entidade. Na modalidade preferida, a primeira entidade é um processador de controle de despacho e a segunda entidade é um gateway de dados móveis para fornecer serviço de dados em pacotes a estação 3 0 móvel. Com referência agora à FIG. 1, a mesma mostra um diagrama de blocos de um sistema de rádio genérico de serviços integrados de acordo com a invenção. Na modalidade preferida, o sistema propicia pelo menos serviço de interligação de telefones e serviço de despacho de voz, assim como serviço de dados em pacotes. 0 serviço de interligação de telefones é propiciado de um modo similar ao celular GSM, como é bem conhecido na técnica. Um centro móvel de comutação (MSC) 100 está ligado a uma rede telefônica pública comutada 102 e a vários controladores de locais de base (BSC) , tal como o controlador de local de base 104. Cada controlador de local de base está acoplado operacionalmente a vários locais transceptores (TS) 106, preferivelmente por meio de um barramento Ethernet 108. Os locais transceptores contêm transmissores e receptores de rádio configurados para comunicar-se com estações móveis, tal como a estação móvel 110, por canais que são definidos em freqüência e tempo, tais como com esquemas de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA) e multiplexados por divisão de tempo (TDM). Em geral, as estações móveis são tipicamente dispositivos de rádio manuais ou dispositivos de rádio montados em automóveis, como acontece com o equipamento telefônico celular.
Para propiciar serviço de despacho de voz, é propiciado um processador de controle de despacho (DCP) 112. O DCP compreende equipamento e recursos para processar solicitações de despacho, tal como um processador de aplicações de despacho (DAP) 113 e equipamento para duplicar e transmitir pacotes de voz para várias partes da rede, tal como um comutador metropolitano de pacotes (MPS) 114, para permitir que um usuário se comunique com um usuário individual ou grupo- selecionado de usuários em um modo de despacho. 0 DCP está acoplado operacionalmente aos locais transceptores para enviar e receber dados de tráfego e de controle pela rede.
Para propiciar serviços de dados em pacotes, é propiciado um gateway de dados móveis (MDG) 116. 0 MDG está acoplado operacionalmente a uma rede remota de pacotes (WAPN) 118, tal como a internet pública, através de una rede de encaminhamento 12 0. Os roteadores permutam e encaminham dados com a WAPN de um modo convencional. 0 MDG está acoplado operacionalmente aos locais transceptores e comunica-se com as estações móveis usando, por exemplo, protocolo móvel da internet. Deste modo, os dados em pacotes são comunicados entre a estação móvel e a WAPN. A estação móvel pode ser o usuário do serviço, como quando da recuperação e exibição de mensagens de texto de correio eletrônico, ou pode atuar como o modem de dados para outro dispositivo de computação, tal como um computador portátil 122.
Antes de fornecer qualquer serviço a uma estação móvel, o sistema deve primeiro verificar e autenticar a estação móvel. Este processo é conhecido na técnica como inscrição. Para facilitar a inscrição, é necessário manter um registro referente à estação móvel. Tais registros são tipicamente armazenados em um banco de dados não-volátil denominado registro de localização doméstico (HLR). Em um processo típico de inscrição, a estação móvel varre primeiramente as ondas aéreas para encontrar um canal de controle, pelo qual são transmitidas informações específicas sobre o sistema e localização. A estação móvel envia em seguida uma solicitação para registrar a entidade apropriada da rede. Para serviço de interligação de telefones, por exemplo, a solicitação é enviada para o MSC.
Após receber a solicitação, o MSC obtém do HLR o registro para a estação móvel. 0 registro é armazenado em um registro de localização de visitante (VLR), como é bem conhecido na técnica, e o registro de VLR é utilizado ainda para atualizar informações sobre localização da estação móvel. Após autenticar com êxito a estação móvel, é em seguida propiciado o serviço de interligação de telefones. Para inscrição de despacho, o processo é muito similar. A estação móvel envia uma solicitação de registro para o DAP 113, o qual obtém então do HLR o registro do assinante móvel. O DCP tem também um registro de localização de visitante e é denominado D-VLR 126. O D-VLR funciona e serve aos mesmos propósitos que no MSC.
Ao fornecer serviço de dados em pacotes, é também necessário que uma estação móvel se registre e que o sistema mantenha um registro da localização das estações móveis à medida que mudam de localização dentro da área de serviço do sistema. Na modalidade preferida, a estação móvel registra-se primeiro para serviço de despacho. 0 DAP, logo que recebe do HLR o registro da estação móvel, passa as informações para o MDG. Num certo sentido, o D-VLR atua como um HLR para o MDG. 0 MDG retém então as informações no local.
Com referência agora à FIG. 2, é mostrado um diagrama de blocos mais detalhado de um sistema de rádio de serviços integrados de acordo com a invenção. Este diagrama oferece uma vista mais prática do sistema. Em um sistema que serve grandes regiões metropolitanas, existirão várias entidades de rede em todos os níveis para propiciar a capacidade necessária. Por exemplo, neste diagrama existem vários processadores de aplicação de despacho, cada um com o seu próprio D-VLR 126. Acoplados a cada DAP existirão provavelmente vários gateways de dados móveis 116. Ao propiciar vários MDGs, o proprietário do sistema pode oferecer capacidade mais elevada de transmissão de dados, normalmente denominada largura de faixa. Na prática, após inscrever com êxito o serviço de dados em pacotes, o DAP seleciona e designa um MDG para servir a estação móvel. Deste modo, a carga de tráfego de dados pode ser equilibrada entre os MDGs. Cada MDG está conectado a todos os locais transmissores 106 na área de serviço, preferivelmente através de um gateway controlador de acesso 200. Portanto, a invenção propicia uma configuração de VLR de duas filas; o MDG funciona com o D-VLR de modo similar a como o D-VLR funciona com o HLR. Ao operar um sistema de comunicações móveis, existem
muitos eventos que podem ocorrer relacionados com o processo de inscrição. Os exemplos a seguir servem para ilustrar como a invenção funciona sob condições específicas. Primeiro, quando um assinante móvel necessita ser autenticado, o D-VLR solicita os conjuntos apropriados de autenticação do HLR. 0 HLR os retorna e inclui uma chave de criptografia, como é conhecida na técnica. 0 D-VLR passa em seguida a chave de criptografia para o MDG. A chave de criptografia é usada pelo MDG para realizar pelo ar a criptografia dos dados que transmite para a estação móvel, e a estação móvel pode fazer o mesmo ao transmitir dados para o MDG. Segundo, ao recuperar as informações necessárias para registrar uma estação móvel em uma nova área de serviço, o novo D-VLR indica a mudança ao HLR e o HLR retorna o registro do assinante para retenção no novo D-VLR, o qual passa em seguida a alteração para o MDG que serve a estação móvel. Terceiro, alterações nos registros do assinante, tais como aquelas feitas por pessoas especializadas, são feitas no HLR. Quaisquer mudanças dessa natureza propagam-se do HLR para o D-VLR e para o MDG. Em outras palavras, a alteração obriga o HLR a comunicar-se com o D-VLR e a indicar a alteração, e o D-VLR faz o mesmo com o MDG. Quarto: tradicionalmente, o D-VLR armazena os registros do assinante em um meio de armazenamento volátil, tal como uma RAM. Contudo, como o D-VLR atua como um HLR para o MDG, é importante que seja propiciado um armazenamento não-volátil, tal como uma unidade de disco rígido. Isto propicia uma medida de proteção caso o MDG necessite recuperar as informações por qualquer razão. Além disso, quando se propicia ao D-VLR um meio de memória não- volátil, ele pode ser usado para fazer backup das informações de estado dos MDGs e do estado dos dados que o HLR contém para mediar desvios de dados entre o MDG e o HLR.
Com referência agora à FIG. 3, é mostrado um diagrama
de sinalização de um processo de inscrição de acordo com a invenção. O método inclui primeiro o início com a estação móvel (MS) enviando uma solicitação para o registro 300 ao DAP/D-VLR. Em seguida, o D-VLR solicita do HLR informações 3 02, conhecidas como o registro do assinante, informações estas que incluem dados sobre autenticação e recursos. As informações sobre autenticação são usadas para autenticar a estação móvel, como é conhecido na técnica, e as informações sobre recursos são usadas para determinar que recursos e serviços o sistema concede à estação móvel. As informações sobre recursos indicam se a estação móvel pode usar o serviço de dados em pacotes, por exemplo. O HLR transfere em seguida o registro do assinante 3 04 para o D- VLR. 0 DAP utiliza as informações sobre autenticação para autenticar a estação móvel 306. Na modalidade preferida, após esta etapa, ocorre uma sessão de mensagens entre o DAP e o HLR de acordo com as especificações de GSM, e inclui mensagens como UPDATE_LOCAT ION (ATUALIZA_LOCALIZAÇÃO) e reconhecimentos. Após autenticar com êxito a estação móvel, o DAP seleciona um MDG para servir a estação móvel e o D- VLR passa informações sobre localização em 3 08 e, opcionalmente, um código de chave de criptografia para o MDG selecionado. Esta etapa pode ser realizada automaticamente pelo sistema, ou então em resposta à estação móvel quando ela solicita serviços adicionais, tais como dados em pacotes, 0 DAP concede então em 310 acesso do sistema à estação mcvel e, ao fazer isto, passa o canal necessário e informaçoes sobre a rede para a estação móvel. Finalmente, a estação móvel inclui em 312 o MDG em uma comunicação de dados em pacotes. Na modalidade preferida, a estação móvel, após inscrição com êxito no serviço de despacho, solicita inscrição para serviço de dados em pacotes, o que obriga o DAP a transferir o registro necessário de assinarice para o MDG. Era resumo, o método preferido inclui as etapas de: inscrever para um primeiro serviço, sendo que o primeiro serviço é propiciado por uma primeira entidade de rede que tem um VLR; enviar uma solicitação para inscrição para serviço adicional, sendo o serviço adicional fornecido por uma segunda entidade de rede acoplada operacionalmente à primeira entidade de rede; transferir um registro de assinante da primeira entidade de rede para a segunda entidade de rede e estabelecer serviço entre a estação móvel e a segunda entidade de rede. Na modalidade preferida, as etapas são: enviar uma solicitação de inscrição para serviço de dados em pacotes do assinante móvel para o processador de aplicação de despacho; transferir um registro de assinante correspondente ao assinante móvel de um registro de localização doméstico para um registro de localização de visitante conectado operacionalmente ao processador de aplicações de despacho; selecionar um gateway de dados móveis para servir o assinante móvel, realizado pelo processador de aplicação de despacho; transferir o registro de assinante correspondente ao assinante móvel do registro de localização de visitante para o gateway de dados móveis e estabelecer uma ligação de dados em pacotes entre o assinante móvel e o gateway de dados móveis de acordo com o registro do assinante. Portanto, a invenção propicia um sistema de
comunicações que fornece serviço de várias comunicações com um método e aparelho para fornecer dados de assinante para outra inscrição de serviço de uma estação móvel. Na modalidade preferida, foi discutido um método de inscrição de um assinante móvel para um serviço de dados em pacotes. Especificamente, é propiciado um esquema de VLR de duas filas onde um VLR, o D-VLR, atua como VLR convencional para um HLR convencional, e como um HLR para uma entidade de rede, tal como um gateway de dados móveis (MDG) , por exemplo. Esta disposição permite que o MDG envie pacotes de dados recebidos ao local transceptor correto para transmissão para a estação móvel sem ter que solicitar as informações de um HLR. Embora tenha sido mostrado na modalidade preferida um serviço de dados em pacotes, entender-se-á que o esquema de VLR de várias filas pode ser usado para muitos serviços de redes sobrepostas, exemplos dos quais incluem equipamento de rastreamento de localização para rastrear uma localização de estações móveis dentro de uma célula. Embora as modalidades preferidas da invenção tenham sido ilustradas e descritas, será evidente que a invenção não é limitada deste modo. Numerosas modificações, alterações, variações,
substituições e equivalentes ocorrerão àqueles versados na técnica sem afastamento do espírito e âmbito da presente invenção como definida pelas reivindicações anexas.

Claims (5)

1. Método para inscrever uma estação móvel para serviço de dados em pacotes caracterizado por compreender as etapas de: transferir um registro de assinante (304) correspondente ao assinante móvel de um registro de localização doméstico para um registro de localização de visitante de despacho (126) conectado operacionalmente ao processador de aplicações de despacho; selecionar um gateway de dados móveis (116) para servir o assinante móvel, realizado pelo processador de aplicação de despacho; transferir o registro de assinante correspondente ao assinante móvel do registro de localização de visitante de despacho (126) para o gateway de dados móveis (116); estabelecer (312) uma ligação de dados em pacotes entre o assinante móvel e o gateway de dados móveis (116) de acordo com o registro do assinante; e em que o registro de localização de visitante de despacho (126) atua como um registro de localização doméstico para o gateway de dados móveis (116).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender a etapa de enviar uma solicitação de inscrição para serviço de dados em pacotes do assinante móvel para o processador de aplicação de despacho antes de realizar a etapa de transferir um registro de assinante de um registro de localização doméstico para um registro de localização de visitante.
3. Sistema de comunicações móveis para fornecer serviços de dados em pacotes e de despacho caracterizado por compreender: um registro de localização doméstico (124) para armazenar uma pluralidade de registros de assinante; um processador de controle de despacho (112) para fornecer um serviço de despacho, acoplado operacionalmente ao registro de localização doméstico, e apresentando um registro de localização de visitante de despacho (126) para armazenar uma pluralidade de registros de assinante; pelo menos um gateway de dados móveis (116) acoplado operacionalmente ao processador de controle de despacho (112) , e apresentando meios para armazenar uma pluralidade de registros de assinante; e em que o registro de localização de visitante de despacho (126) atua como um registro de localização doméstico por pelo menos um gateway de dados móveis (116).
4. Sistema de comunicações móveis, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o gateway de dados móveis (116) é acoplado operacionalmente a uma rede de pacote de área ampla através de uma rede roteadora.
5. Sistema de comunicações móveis, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por ainda compreender um centro móvel de comutação (100) acoplado operacionalmente ao registro de localização doméstico para fornecer um serviço de interligação de telefones.
BRPI9812399-8A 1997-09-30 1998-09-30 método para inscrever uma estação móvel para serviço de dados em pacotes e sistema de comunicações móveis para fornecer serviços de dados em pacotes e de despacho. BR9812399B1 (pt)

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