DE102004009681B4

DE102004009681B4 - Verfahren zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung in einem Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE102004009681B4
Application number: DE102004009681A
Authority: DE
Inventors: Gerd Niestegge; Gerhard Ossiander
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2024-02-28
Also published as: DE102004009681A1; WO2005084059A1

Abstract

Verfahren zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem
– von einer Einrichtung (PTT Routing (UL), PTT Agent (UL)) in einem Basisstationssystem (BTSC, BSC) eine Zugriffsnachricht (PTT request) eines ersten Teilnehmerendgerätes (UE A) empfangen wird, wobei die zumindest eine Zugriffsnachricht Informationen bezüglich des ersten Teilnehmerendgerätes und/oder zumindest eines adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes (UE B) beinhaltet,
– von der Einrichtung (PTT Agent (UL)) die Informationen in der Zugriffsnachricht (PTT request) in ein IP-Paket gewandelt und zu dem Anwendungsserver (PTT application server) übertragen werden, wobei in dem IP-Paket zumindest eine IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes (UE A) sowie eine IP-Adresse des Anwendungsservers (PTT application server) übertragen wird,
– von dem Basisstationssystem (BTSC, BSC) Ressourcen für eine Datenübertragung von/zu dem Teilnehmerendgerät (UE A) zugewiesen werden, und
– nach einem Empfang einer Bestätigung (PTT compressed notification) über eine Erreichbarkeit des zumindest einen adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes (UE B) Daten von/zu dem ersten...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung in einem Funkkommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Basisstationssystem sowie ein Funkkommunikationssystem mit Mitteln zum Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Funkkommunikationssystemen, beispielsweise dem europäischen Mobilfunksystem der zweiten Generation GSM (Global System for Mobile Communications), werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und Teilnehmerendgeräten, wobei die Teilnehmerendgeräte Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen, die in einem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Weiterbildungen basierend auf dem GSM-System, unter den Begriffen GPRS oder EDGE bekannt, zur Übertragung von höheren Datenraten werden als 2,5. Generation bezeichnet. Funkkommunikationssysteme, wie beispielsweise UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der dritten Generation sind im Vergleich zur zweiten Generation für noch höhere Datenraten ausgelegt. Für die dritte Mobilfunkgeneration sind zwei Modi vorgesehen, wobei ein Modus einen FDD-Betrieb (frequency division duplex) und der andere Modus einen TDD-Betrieb (time division duplex) bezeichnet.
Diese Modi finden in jeweils unterschiedlichen Frequenzbändern Anwendung, wobei sie jeweils ein so genanntes CDMA-Teilnehmerseparierungsverfahren (Code Division Multiple Access) unterstützen.
Neben der aus diesen Systemen bekannten Übertragung von Sprachdaten über verbindungsorientierte, so genannte circuit switched, Verbindungen soll ein unter dem Begriff Push to Talk bekannter Dienst zunächst in den Systemen der zweiten und dritten Generation realisiert werden. Bei diesem Dienst werden 2P-Pakete mit Sprachdaten zu mehreren Teilnehmern übertragen, und jeder Teilnehmer kann durch Drücken einer speziellen Taste an seinem Endgerät eine Sendeerlaubnis anfordern, entsprechend einer bekannten wechselseitigen Kommunikation mit Walkie-Talkies.

Von Siemens und weiteren Industriepartnern wurden am 25. August 2003 Spezifikationen für ein so genanntes Push to talk over Cellular (PoC) bei der Open Mobile Alliance (OMA) eingereicht, die eine Implementierungsvariante dieses Dienstetyps für GSM- und GPRS-Systeme vorschlägt. Hierzu sei auf folgenden Internetlink verwiesen:
http://www.openmobilealliance.org/tech/wg_committees/poc.html

Die vorgeschlagene Implementierung besitzt den Nachteil, dass der Aufbau einer Verbindung von dem ersten Drücken der Taste aufgrund eines Kommunikationswunsches des Teilnehmers bis zur tatsächlichen Möglichkeit des Sprechens mit den gewünschten anderen Teilnehmern mehrere Sekunden in Anspruch nimmt.

Aus der WO 02/080596 A1 ist ein Verfahren für eine so genannte wechselseitige Zwei-Wege-Kommunikation zwischen zumin dest zwei Endgeräten eines paketvermittelten Übertragungsnetzwerkes bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie Systemkomponenten anzugeben, die einen schnelleren Aufbau von derartigen Verbindungen ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren, das Basisstationssystem sowie das Funkkommunikationssystem gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen dabei
1 ein Blockschaltbild mit Systemkomponenten und Signalfluss beim Aufbau einer Verbindung, und
2 das Blockschaltbild gemäß 1 mit einem Signalfluss bei der Bestätigung des Aufbaus der Verbindung.
Anhand der 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Realisierung des Verfahren in den einzelnen Systemkomponenten beschrieben. Gezeigt ist dabei der Signalfluss beim Aufbau einer Verbindung ausgehend von einem ersten Teilnehmerendgerät UE A zu einem zweiten Teilnehmerendgerät UE B. Das zweite Teilnehmerendgerät UE B steht in diesem Beispiel stellvertretend für gegebenenfalls eine größere Gruppe von adressierten Teilnehmerendgeräten. Es wird angenommen, dass beide Teilnehmerendgeräte UE A und UE B über die gleiche Basisstation BTSC und somit über die gleichen Netzkomponenten angebunden sind. Alle weiteren Ausführungen sind jedoch nicht hierauf beschränkt, vielmehr lassen sich alle Verfahrensschritte ohne Veränderung auf Situationen mit unterschiedlichen Netzkomponenten übertragen.
Der erste Teilnehmer teilt dem ersten Teilnehmerendgerät UE A beispielsweise durch das Drücken einer speziellen Taste an dem ersten Teilnehmerendgerät UE A einen Verbindungsaufbau wunsch mit, in der 1 durch den Pfeil und dem Hinweis PTT bezeichnet. Zuvor hat der Teilnehmer einen oder mehrere anzurufende Teilnehmer durch Eingabe von Rufnummern oder Auswahl aus dem internen Telefonbuch des Endgerätes spezifiziert, in dem beschriebenen Beispiel ist dies Teilnehmerendgerät UE B. Nach einer Synchronisation des ersten Teilnehmerendgerätes UE A auf die Zeitstruktur der Basisstation BTSC, in dessen Funkversorgungsbereich sich das erste Teilnehmerendgerät UE A befindet, sendet das Endgerät eine spezifische Zugriffsnachricht PTT Request über die Funkschnittstelle Air Interface zu der ersten Basisstation BTSC. Diese Zugriffsnachricht ist beispielsweise ein in dem zufallsgesteuerten Zugriffskanal BACH (Random Access Channel) gesendeter dienstspezifischer Funkblock. Die Zugriffsnachricht enthält Informationen bezüglich des ersten UE A und/oder des adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes UE B zur netzseitigen eindeutigen Identifizierung der betroffenen Teilnehmerendgeräte. Diese Informationen können beispielsweise eine vollständige IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A bzw. Teile davon, sowie die Rufnummer oder IP-Adresse bzw. Teile davon des zweiten Teilnehmerendgeräts UE B sein.
Die dienstspezifische Zugriffsnachricht wird von einer ersten Einrichtung PTT Routing (UL) in der Basisstation BTSC, die diesem Dienst zugeordneten Zugriffsnachrichten PTT Request identifiziert, und in Form einer Signalisierungsnachricht zu einer zweiten Einrichtung PTT Agent (UL) in der Basisstationssteuerung BSC über die Schnittstelle, Abis im Falle eines GSM-basierten Systems, zwischen den beiden Netzkomponenten weitergeleitet.
Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) in der Basistationssteuerung BSC empfängt die Zugriffsnachricht und leitet die darin enthaltenen Informationen über Netzkomponenten SGSN (Serving GPRS Support Node) bzw. GGSN (Gateway GPRS Support Node) des, in diesem Beispiel GSM/GPRS-basierten, Kernnetzes Corenetwork, die eine Schnittstelle zu außerhalb des Funkkommmunikationssystems liegenden Netzen bilden, zu einem im Internet angeordneten Anwendungsserver PTT application Server.
Die erste und zweite Einrichtung können abweichend von obiger Beschreibung auch als eine einzige Einrichtung realisiert sein, die entweder in der Basisstation oder in der Basisstationssteuerung angeordnet ist.
Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) wirkt gegenüber den Netzkomponenten SGSN/GGSN und dem Anwendungsserver PTT application Server wie ein Endgerät, d.h. ein generiertes IP-Paket mit Informationen aus der Zugriffsnachricht weist sowohl eine IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A als Absender, als auch eine IP-Adresse des Anwendungsservers PTT application Server als Zieladresse. Hierdurch kann zwischen der zweiten Einrichtung PTT Agent (UL) und den weiteren Komponenten ein PDP-Kontext (Packet Data Protocol) aufgebaut werden. Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) bekommt hierzu von dem Netzwerk unter anderem die IP-Adresse des Anwendungsservers sowie einen festen Teil der IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A mitgeteilt, wobei dieser feste Teil beispielsweise dienstspezifisch definiert ist. Über die Zugriffsnachricht von dem Teilnehmerendgerät UE A bekommt die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) weiterhin einen, dem ersten Teilnehmerendgerät für eine Verbindung oder permanent zugewiesene, variablen Teil der IP-Adresse mitgeteilt. Aus diesen beiden Teilen setzt die zweite Einrichtung die vollständige IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A zusammen.
Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) initiiert weiterhin den Aufbau von Ressourcen von/zu dem ersten Teilnehmerendgerät UE A, beispielsweise durch Anfordern einer Zuweisung von Ressourcen-Einheiten von der Basisstationssteuerung BSC. Hierdurch wird unmittelbar ein bidirektionaler so genannter TBF (Temporary Block Flow) etabliert. TBFs haben die Eigenschaft, dass sie nur für eine begrenzte Zeit aufrechterhalten und automatisch wieder abgebaut werden. Die Zuweisung der Ressourcen zu dem ersten Teilnehmerendgerät UE A erfolgt beispielsweise durch die Übertragung einer, in den Figuren nicht eingezeichneten, bekannten Immediate Assignment-Nachricht. Hierdurch wird vorteilhaft eine Zeiteinsparung im Vergleich zu einer Ressourcenzuteilung erst nach Empfang einer Bestätigung von adressierten Teilnehmerendgeräten erzielt.
In dem Anwendungsserver PTT application Server wird das von dem SGSN bzw. GGSN über ein TCP/IP-Protocol empfangene IP-Paket dekodiert und analysiert. Aus den darin enthaltenen Informationen bezüglich des adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes UE B und einem dem ersten Teilnehmerendgerät UE A zugeordneten Adressverzeichnis mit Teilnehmerendgeräten, mit denen eine PTT-Verbindung aufgebaut werden kann, ermittelt der Anwendungsserver PTT application Server die IP-Adresse des zweiten Teilnehmerendgerätes UE B. Für den hier betrachteten Fall eines Verbindungsaufbaus ermittelt der Anwendungsserver aus den Informationen weiterhin, dass eine neue PTT-Verbindung zu dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B aufgebaut werden soll, und schickt entsprechend eine Aufforderung zum Verbindungsaufbau zu dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B. Dies geschieht nur bei dem ersten Aufbau der PTT-Verbindung, bei der nachfolgenden Kommunikation zwischen den Endgeräten werden lediglich IP-Pakete mit kodierten Sprachdaten auf den jeweils zugewiesenen Ressourcen übertragen.
Die Aufforderung zum Verbindungsaufbau wird von der zweiten Einrichtung PTT Agent (DL) detektiert, in eine Verfügbarkeits-Bestätigungs-Nachricht availability confirmation gewandelt und zu dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B übertragen. Diese Nachricht wird dann in Form beispielsweise der oben bereits genannten Immediate Assignment-Nachricht oder Paging Request-Nachricht in dem Paging-Kanal (PCH) in der Funkzelle der Basisstation BTSC ausgesendet und von dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B empfangen. In der Nachricht kann gegebenenfalls noch signalisiert werden, ob eine Bestätigungssignalisierung erfolgen soll oder nicht. In dem dargestellten Fall wird das zweite Teilnehmerendgerät UE B aufgefordert, eine Bestätigung zu signalisieren, welches bezugnehmend auf 2 nachfolgend beschrieben wird.
Parallel zu der Aussendung der Verfügbarkeits-Bestätigungs-Nachricht wird von der zweiten Einrichtung PTT Agent (DL) eine Zuweisung von Ressourcen-Einheiten durch die Basisstationssteuerung BSC initiiert. In gleicher Weise wie oben beschrieben wird hierdurch unmittelbar ein bidirektionaler TBF (Temporary Block Flow) von/zu dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B etabliert. Dieser TBF kann dazu genutzt werden, die Verfügbarkeits-Bestätigungs-Nachricht availability confirmation zu übertragen.
In dem Beispiel der 2 reagiert das zweite Teilnehmerendgerät UE B auf die empfangene Aufforderung zum Verbindungsaufbau mit der Aussendung einer spezifischen Signalisierungsnachricht Sync1-PTT zur Bestätigung, dass sie den Ver bindungsaufbauwunsch empfangen hat. Dies kann automatisch ohne erforderliche Einwirkung durch den Teilnehmer oder erst nach Drücken einer speziellen Taste durch den Teilnehmer erfolgen. Die Signalisierungsnachricht Sync1-PTT kann beispielsweise eine Nachricht sein, wie sie auch bei der Signalisierung eines Verbindungsaufbauwunsches verwendet wird, jedoch sollte diese vorteilhaft dem Dienst exklusiv zugeordnet sein, um die Detektion in der Basisstation BTSC zu erleichtern. Im Falle des TSM-Standards kann dies beispielsweise eine bestimmte Synchronisations-Sequenz sein. Die erste Einrichtung PTT Routing (UL) detektiert die Signalisierungsnachricht und leitet eine Bestätigung der Verfügbarkeit availability ack zu der zweiten Einrichtung PTT Agent (UL) über die Abis-Schnittstelle.
Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) empfängt die Bestätigung availability ack und leitet sie zum Anwendungsserver PTT application Server weiter. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dies derart verwirklicht, dass die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) nur eine Verfügbarkeits-Bestätigungs-Nachricht availability confirmation zur Zeit in einer Funkzelle bearbeitet, wodurch die von dem Teilnehmerendgerät empfangene Bestätigung eindeutig mit der Nachricht korreliert werden kann.
Nach Empfang der Bestätigung sendet der Anwendungsserver PTT application server eine Mitteilung zu der IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A. Von der zweiten Einrichtung PTT Agent (DL) wird das IP-Packet mit der Bestätigungsmitteilung detektiert und in der zugewiesenen Ressource in Abwärtsrichtung in Form einer komprimierten Mitteilung PTT compressed Notification zu dem ersten Teilnehmerendgerät UE A übertragen. Die Mitteilung der Verfügbarkeit des zweiten Teilnehmers wird dem ersten Teilnehmer gegebenenfalls optisch oder akustisch angezeigt.
Über die für beide Teilnehmerendgeräte UE A und UE B etablierten TBFs kann anschließend ein Austausch von Sprachdaten in dem Dienst erfolgen.

Claims

Verfahren zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem – von einer Einrichtung (PTT Routing (UL), PTT Agent (UL)) in einem Basisstationssystem (BTSC, BSC) eine Zugriffsnachricht (PTT request) eines ersten Teilnehmerendgerätes (UE A) empfangen wird, wobei die zumindest eine Zugriffsnachricht Informationen bezüglich des ersten Teilnehmerendgerätes und/oder zumindest eines adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes (UE B) beinhaltet, – von der Einrichtung (PTT Agent (UL)) die Informationen in der Zugriffsnachricht (PTT request) in ein IP-Paket gewandelt und zu dem Anwendungsserver (PTT application server) übertragen werden, wobei in dem IP-Paket zumindest eine IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes (UE A) sowie eine IP-Adresse des Anwendungsservers (PTT application server) übertragen wird, – von dem Basisstationssystem (BTSC, BSC) Ressourcen für eine Datenübertragung von/zu dem Teilnehmerendgerät (UE A) zugewiesen werden, und – nach einem Empfang einer Bestätigung (PTT compressed notification) über eine Erreichbarkeit des zumindest einen adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes (UE B) Daten von/zu dem ersten Teilnehmerendgerät (UE A) in den zugewiesenen Resourcen übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes (UE A) aus einem dem Teilnehmerendgerät exklusiv zugeordneten Teil und einem der Einrichtung (PTT Agent (UL)) zugeordneten Teil in der Einrichtung (PTT Agent (UL)) zusammengesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Informationen bezüglich des zumindest einen adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes (UE B) von dem Anwendungsserver (PTT application server) in eine dem zweiten Teilnehmerendgerät (UE B) exklusiv zugeordneten Adressinformation gewandelt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem dem ersten Teilnehmerendgerät (UE A) eine Anzahl von zweiten Teilnehmerendgeräten (UE B) zugeordnet ist, und die Zuordnung von dem Anwendungsserver (PTT application server) zur Ermittlung der Adressinformationen der zweiten Teilnehmerendgeräte (UE B) genutzt wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Kommunikationsverbindung einem Push-to-Talk Dienst zugeordnet ist.
Basisstationssystem (BTSC, BSC) eines Funkkommunikationssystems, mit – einer Einrichtung (PTT Routing (UL), PTT Agent (UL)) zum Empfangen einer Zugriffsnachricht (PTT request) eines ersten Teilnehmerendgerätes (UE A), wobei die zumindest eine Zugriffsnachricht Informationen bezüglich des ersten Teilnehmerendgerätes und/oder zumindest eines adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes (UE B) beinhaltet, sowie zum Wandeln der Informationen in der Zugriffsnachricht (PTT request) in ein IP-Paket, wobei die Informationen zumindest in eine IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes (UE A) sowie eine IP-Adresse eines Anwendungsservers (PTT application server) gewandelt werden, und zum Übertragen des IP-Paketes zu dem Anwendungsserver (PTT application server), – Mitteln zum Zuweisen von Ressourcen für eine Datenübertragung von/zu dem Teilnehmerendgerät (UE A), und – Mitteln zum Weiterleiten von Daten Daten von/zu dem ersten Teilnehmerendgerät (UE A) in den zugewiesenen Resourcen nach einem Empfang einer Bestätigung (PTT compressed notification) über eine Erreichbarkeit des zumindest einen adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes (UE B).
Funkkommunikationssystem, mit – einem ersten Basisstationssystem (BTSC, BSC) aufweisend eine Einrichtung (PTT Routing (UL), PTT Agent (UL)) zum Empfangen einer Zugriffsnachricht (PTT request) eines ersten Teilnehmerendgerätes (UE A), wobei die zumindest eine Zugriffsnachricht Informationen bezüglich des ersten Teilnehmerendgerätes und/oder zumindest eines adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes (UE B) beinhaltet, sowie Mitteln zum Zuweisen von Ressourcen für eine Datenübertraung von/zu dem Teilnehmerendgerät (UE A) und Mitteln zum Übertragen von Daten in den zugewiesenen Ressourcen von/zu dem ersten Teilnehmerendgerät (UE A) nach einem erfolgreichen Verbindungsaufbau, – einem Anwendungsserver (PTT application server) zum Empfangen der Informationen von dem ersten Basisstationssystem (BTSC, BSC), – einem zweiten Basisstationssystem aufweisend eine Einrichtung (PTT Agent (DL)) zum Empfangen einer Verbindungsaufbau-Anforderung von dem Anwendungsserver (PTT application server) und Weiterleiten der Anforderung (PTT notification) zu dem zumindest einen adressierten zweiten Teilnehmerendgerät (UE B), und zum Empfangen einer Bestätigung (Sync 1-PTT) von dem zumindest einen