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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Sicherungskopie von einer auf ein mobiles Endgerät bezogenen Lokalisierungsinformation, ein Verfahren zum Verbindungsaufbau in einem Mobilfunknetz zu einem mobilen Endgerät bei Störung eines aktuell für das mobile Endgerät zuständigen Mobilfunkvermittlungsknotens, eine Vorrichtung zum Speichern von Sicherungskopien von Lokalisierungsinformationen und einen Mobilvermittlungsknoten.
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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Mobilfunks und ist spezieller für den Verbindungsaufbau innerhalb eines Mobilfunknetzes zu einem mobilen Endgerät anwendbar.
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Immer leistungsfähigere Mobilfunknetze sind eine der auffälligsten technischen Neuerungen unserer Zeit. Für Sprachverkehr wird derzeit meist das GSM-Netz (GSM: Global System for Mobile Communications) verwendet, welches auf den Anfang der 90er Jahre zurückgeht. Bald darauf wurde eine paketdatenorientierte Erweiterung GPRS (GPRS: General Packet Radio Service) realisiert, welche neben dem Sprachverkehr Datendienste ermöglicht. Derzeit findet die Umstellung auf das Nachfolgesystem UMTS (UMTS: Universal Mobile Communications System) statt, welches sowohl von der Leistungsfähigkeit als auch vom Dienstspektrum neue Möglichkeiten bietet.
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Ein typisches Mobilfunknetz umfasst verschiedene Teilbereiche. Zwei wichtige, praktisch in jedem Mobilfunknetz realisierte Teilbereiche sind das Radionetzwerk (häufig bezeichnet mit RAN – Radio Access Network), welches alle Elemente und Funktionen enthält, die für die Verbindung zwischen Netzwerk und mobilen Teilnehmern über die Funkschnittstelle notwendig sind, und das Kernnetzwerk (Core Network), welches die Komponenten für die Vermittlung von Gesprächen, für die Teilnehmerverwaltung und für das Mobilitätsmanagement beinhaltet. Innerhalb des Kernnetzwerkes wird im Rahmen der UMTS Architektur (3G TS 23.101) noch ein diensterbringender Netzbereich (Serving Network Domain) und eine Heimat-Netzbereich (Home Network Domain) unterschieden. Der diensterbringende Netzbereich ist der Bereich des Netzes, der mit dem Radionetzwerk verbunden ist. Dieser Bereich umfasst die Funktionen des Kernnetzes, die von der Position des Teilnehmers abhängen und die in Abhängigkeit dieser Position verlagert werden. Von der Position unabhängige Funktionen sind im dagegen im Heimat-Netzbereich bzw. in der Home Network Domain lokalisiert.
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Bei der Vermittlung von Gesprächen oder generell der Versendung von Verkehr werden üblicherweise zwei Fälle in Abhängigkeit davon unterschieden, in welche Richtung der Verkehr übermittelt wird. Den vom mobilen Endgerät kommenden Verkehr (Gesprächsdaten) bzw. die von dort eingeleitete Verbindung bezeichnet man üblicherweise mit MO (Mobile Originating), den zu dem mobilen Endgerät gesendeten Verkehr bzw. die zu dem mobilen Endgerät aufgebauten Verbindungen mit MT (Mobile Terminating).
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Ein typisches Kernnetzwerk umfasst mobile Vermittlungsstellen, die auch Mobile Switching Center (MSC) genannt werden. Diese Vermittlungsstellen sind zuständig für den sog. Call Control (CC), d. h. für den Verbindungsaufbau (Call Routing) zwischen zwei Teilnehmern, für das Registrieren von Teilnehmern und auch für das Weiterleiten von Kurznachrichten (SMS). Da sich Teilnehmer im Mobilfunknetzwerk frei bewegen können, muss die mobile Vermittlungsstelle auch eine Mobilitätskontrolle bzw. ein Mobilitätsmanagement (Mobility Management) durchführen. Zum Zwecke des Mobilitätsmanagements werden Datenbanken verwendet, die relevante mobilitätsbezogene Informationen zur Verfügung stellen. So ist jeder mobilen Vermittlungsstelle ein sog. Visitor Location Register (VLR), welches auch Aufenthaltsregister genannt wird, zugeordnet. Dieses Register verwaltet Informationen über aktuelle Teilnehmer in dem Versorgungsbereich der entsprechenden mobilen Vermittlungsstelle. In der Regel umfassen die in einem VLZ zu einem Nutzer abgespeicherten Daten:
- • IMSI (International Mobile Subscriber Identity)
- • MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN Number)
- • TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)
- • MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number)
- • LAI (Location Area Identification)
- • MSC-Adresse
- • HLR-Adresse
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Die Daten sind zum Teil eine temporäre Kopie der Originaldaten, die sich im Home Location Register (HLR) befinden. Das Home Location Register (HLR) ist die Teilnehmerdatenbank eines Mobilfunknetzes. Es enthält für jeden Teilnehmer Informationen, welche für die zur Verfügung gestellten Dienste relevant sind. Beispielsweise ist im HLR die International Mobile Subscriber Identity (IMSI) abgespeichert, die einen Teilnehmer identifiziert und in der auch das Herkunftsland und das Herkunftsnetz kodiert sind. Diese Nummer steht im engen Zusammenhang mit der Mobile Subscriber ISDN-Nummer (MSISDN), der eigentlichen Telefonnummer eines Teilnehmers.
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Soll ein Ruf an das mobile Endgerät vermittelt werden, so wird über den Signalisierungskanal in der gesamte Location Area (LA) ein die IMSI enthaltendes Signal ausgestrahlt, um das mobile Endgerät zu lokalisieren. Man spricht hier auch von Paging. Wechselt ein Mobiltelefon in eine andere Funkzelle, so sendet es eine als Location-Update bezeichnete Nachricht an das zuständige VLR.
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Die Rufnummer eines Mobilfunkteilnehmers enthält keine Information über seinen Aufenthaltsort. Um ein mobiles Endgerät zu erreichen, ist eine diesbezügliche Information erforderlich, die – wie im Folgenden genauer gezeigt – über eine Anfrage über das HLR bei der zuständigen Vermittlungsstelle bzw. dem zugehörigen VLR mittels SS7 (Signalling System no. 7) Nachrichten erfragt werden kann. Aus den Informationen der Antwort wird ein entsprechender Rufaufbau durchgeführt.
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Im Folgenden wird anhand eines von einem PSTN-Netz in ein Mobilfunknetz übermittelten Rufes mit Hilfe von 1 näher erläutert, wie ein MT-Ruf zugestellt wird. Der in das Mobilfunknetz übermittelte Ruf wird zunächst an eine sog. Gateway MSC (G-MSC), d. h. eine mobile Vermittlungsstelle, die Schnittstelle für den Netzübergang ist, mittels einer Verbindungsaufbaunachricht IAM (IAM: Initial Address Message) annonciert. Diese IAM-Nachricht enthält die Rufnummer MSISDN. Die Gateway MSC (G-MSC) fragt dann bei dem Heimatregister HLR des Teilnehmers an, welche Vermittlungsstelle MSC zurzeit für den gerufenen Teilnehmer zuständig ist. Dies wird mittels einer Send-Routing-Information Nachricht (SRI-Nachricht) bewerkstelligt. Das Register HLR verfügt über die Information bezüglich der aktuell für den Teilnehmer zuständigen Vermittlungsstelle MSC, welche auch als Visited-MSC (V-MSC) bezeichnet wird und sendet an diese Vermittlungsstelle V-MSC eine Provide-Roaming-Number Nachricht (PRN-Nachricht), in welcher der gerufene Teilnehmer mittels der IMSI bezeichnet ist. Mit der Nachricht PRN Ack. und der Nachricht SRI Ack. wird über das Heimatregister HLR die MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number) an die Gateway-Vermittlungsstelle G-MSC übermittelt, die diese Information für und bei der Zusendung der Verbindungsaufbaunachricht IAM an die aktuell zuständige Vermittlungsstelle V-MCS verwendet. Danach wird ein sog. Paging-Verfahren verwendet, um den Teilnehmer genauer zu lokalisieren, und der Verbindungsaufbau abgeschlossen.
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Bei einem MT-Ruf wird also die Verbindung mittels der zuständigen mobilen Vermittlungsstelle (V-MSC) über das Radionetzwerk zu dem mobilen Endgerät aufgebaut. Bei Ausfall bzw. Störung dieser Vermittlungsstelle kann der Ruf nicht zugestellt werden. Derzeit ist eine MT Rufzustellung erst wieder in eifern der folgenden beiden Fälle möglich:
- • Ein MO Ruf wird erfolgreich durchgestellt. Dies ist möglich bei einer Konstellation entsprechend Standards 3GPP TS 23.236 „Intra Domain Connection of RAN Nodes to Multiple Core network Nodes”, welche vorsieht, dass das Radionetzwerk (genau genommen der RAN-Knoten eines Radionetzwerkes) mit einer Mehrzahl (Cluster) von mobilen Vermittlungsstellen verbunden ist. Bei Ausfall eines dieser Knoten kann das Radionetzwerk einen anderen Knoten dieses Clusters für die Gesprächsübermittlung verwenden. Dieser andere Knoten kann danach auch von MT Verbindungen als Ersatzknoten identifiziert werden und für den Verbindungsaufbau verwendet werden.
- • Die Störung wird beseitigt und die Mobilvermittlungsstelle nimmt ihren Betrieb wieder auf. Für die Wiederaufnahme des Betriebs ist in dem Standard 3GPP 29.002 die Prozedur VLR Restauration definiert. Im Zuge dieser Prozedur werden in der dem Vermittlungsknoten zugeordneten VLR die für den Betrieb erforderlichen Daten rekonstruiert bzw. aktualisiert. Dabei kommt das standardisierte Suchverfahren (Searching Prozedur) „Loss of Location Info” zum Einsatz, um die aktuelle auf den Teilnehmer bezogene Lokalisierungsinformation zu erhalten. Dabei wird an alle an den Knoten angeschlossene RAN Knoten ein Paging Auftrag gesendet. Es handelt sich dabei nicht um ein räumlich stark beschränktes Suchverfahren wie bei dem üblichen Paging im Zuge eines MT Rufes sondern um ein mit erheblichen Signalisierungslasten verbundenes Vorgehen.
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Aus der
WO 02/073859 A2 ist Verfahren zur Rückgewinnung von Teilnehmerdaten in einem Mobilfunknetz bekannt. Insbesondere werden auf ein Endgerät bezogene Lokalisierungsinformationen auf einem Sicherungs-Server abgespeichert.
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Aus der
WO 2005/084054 A1 ist ein Kommunikationsnetzwerk bekannt, bei dem für einen Mobilvermittlungsknoten ein Ersatzvermittlungsknoten festgelegt ist.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, den Signalisierungsaufwand bei einer Wiederinbetriebnahme eines Vermittlungsknotens in einem Mobilfunknetz zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bereitstellung einer Sicherungskopie von einer auf ein mobiles Endgerät bezogenen Lokalisierungsinformation nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Verbindungsaufbau in einem Mobilfunknetz zu einem mobilen Endgerät bei Störung eines aktuell für das mobile Endgerät zuständigen Mobilfunkvermittlungsknotens nach Anspruch 8.
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Erfindungsgemäß wird eine Sicherungskopie einer auf ein mobiles Endgerät bezogenen Lokalisierungsinformation verwendet, um den Aufwand bei der Wiederherstellung oder Beschaffung von für das Mobilitätsmanagement benötigter Informationen zu reduzieren.
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Es wird folgendes Verfahren zur Bereitstellung einer Sicherungskopie einer derartigen Lokalisierungsinformation vorgeschlagen:
- a) Mittels einer von einem mobilen Endgerät gesendeten Nachricht (MO Nachricht) wird eine auf das mobile Endgerät bezogene Lokalisierungsinformation kommuniziert. Bei der Nachricht handelt es sich beispielsweise um ein Location-Update Nachricht, die entweder periodisch oder bei Positionsänderungen (Handover des Endgeräts) gesendet wird. Die Lokalisierungsinformation kann die sogenannte Location Area oder die Zelle, in der sich der Teilnehmer aufhält, betreffen (z. B. Location Area Identity LAI bzw. Cell Identity CI)
- b) Ein Vermittlungsknoten eines Mobilfunknetzes (z. B. MSC) erhält die Lokalisierungsinformation.
- c) Die Lokalisierungsinformation wird zur Verwendung für den Aufbau von Verbindungen zu dem mobilen Endgerät beispielsweise in einem dem Knoten zugeordneten Aufenthaltsregister bzw. VLR abgespeichert.
- d) Durch den Vermittlungsknoten wird die Lokalisierungsinformation zu einer Vorrichtung mit einem dem Vermittlungsknoten zugeordneten Speicher bzw. Speicherbereich übermittelt. Die Vorrichtung kann z. B. ein Vermittlungsknoten oder ein dedizierter Server sein und ist vorzugsweise in der Serving Network Domain positioniert.
- e) Die Lokalisierungsinformation wird in dem Speicher abgespeichert, um Verfügbarkeit dieser Information bei Nichterreichbarkeit des Vermittlungsknotens zu gewährleisten.
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Es ist sinnvoll, bei Aktualisierungen oder Änderungen der Lokalisierungsinformation auch die Sicherungskopie entsprechend anzupassen. Dies gilt auch bei Änderungen der Zuständigkeit für das mobile Endgerät (z. B. im Rahmen eines Handovers). Wenn z. B. eine Mobilvermittlungsstelle die Zuständigkeit für ein Endgerät an eine andere Vermittlungsstelle weitergibt, werden in der Regel die zugehörigen Daten im VLR gelöscht. Eine Sicherungskopie ist für diese Vermittlungsstelle dann nicht mehr erforderlich. Daher wird gemäß einer Weiterbildung vorgeschlagen, dass wenn eine Löschung der Lokalisierungsinformation bei der Vermittlungsstelle durchgeführt wird, diese zusätzlich auch die Sicherungskopie durch eine (evtl. quittierte) Nachricht an die entsprechende Vorrichtung löscht.
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Entsprechend einer Weiterbildung wird die Sicherungskopie der Lokalisierungsinformation als Teil eines Datensatzes abgespeichert, welcher zumindest noch eine auf den Teilnehmer (z. B. IMSI) oder das Endgerät (z. B. MSISDN) bezogene Information umfasst. Zudem kann dieser Datensatz eine Information bzgl. der Aktualität der Sicherungskopie umfassen (z. B. Zeitpunkt der Abspeicherung, Zeitpunkt des letzten Kontaktes mit dem Radionetzwerk, etc.).
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Eine im Mobilfunknetz angelegte Sicherungskopie kann verwendet werden, um bei Störungen die Wiederherstellung des regulären Betriebs effizienter zu gestalten. So ist bei einer VLR Restoration ein aufwendiges Suchverfahren vorgesehen, dass bei Vorhandensein einer Sicherungskopie unterbleiben kann. Zudem kann die Sicherungskopie bei Lastverschiebungen zwischen Vermittlungsknoten verwendet werden, beispielsweise in dem folgenden Verfahren zum Verbindungsaufbau in einem Mobilfunknetz zu einem mobilen Endgerät bei Störung eines aktuell für das mobile Endgerät zuständigen Mobilfunkvermittlungsknotens:
- a) Bei einer Mobilitätsmanagementeinheit (z. B. HLR) wird für einen Mobilfunkvermittlungsknoten ein Ersatzvermittlungsknoten festgelegt.
- b) Eine Sicherungskopie von einer auf das mobile Endgerät bezogenen aktuellen Lokalisierungsinformation wird bei einer Vorrichtung mit einem dem Vermittlungsknoten zugeordneten Speicher bereitgestellt, z. B. mittels des oben beschriebenen Verfahrens.
- c) Bei einer Störung des Vermittlungsknotens wird eine Einstellung zur Verwendung des Ersatzknotens für einen Verbindungsaufbau zu dem mobilen Endgerät aktiviert.
- d) Durch den Ersatzvermittlungsknoten wird bei der Vorrichtung die dem mobilen Endgerät zugeordnete Lokalisierungsinformation abgefragt wird.
- e) Die Lokalisierungsinformation wird für den Verbindungsaufbau zu dem mobilen Endgerät verwendet.
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Der Vermittlungsknoten, der Ersatzknoten und die Vorrichtung zur Abspeicherung der Sicherungskopie sind dabei als logische Komponenten zu sehen, die physikalisch in verschiedener, mit ihrer Funktion vereinbarer Weise realisiert werden können. Beispielsweise können der Ersatzknoten und die Vorrichtung zur Abspeicherung physikalisch zusammenfallen, was das Lesen von dem Daten-Backup durch den Ersatzknoten vereinfacht. Auch die Übernahme der Funktion des Ersatzknotens oder/und der Abspeicherungsvorrichtung für eine Mehrzahl von Vermittlungsknoten durch einen einzigen physikalischen Knoten ist möglich. Dem Fachmann sind diverse Konstellationen unmittelbar ersichtlich, die eine Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlauben. Bei Vermittlungsknoten und Ersatzknoten in der Serving Network Domain ist es sinnvoll, die Anspeicherungsvorrichtung auch dort zu platzieren, um die Signalisierungslast gering zu halten. Andere Lösungen, z. B. Verwendung des HLR als Abspeicherungsvorrichtung, sind aber auch gut vorstellbar und damit Teil der Erfindung.
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Dieses Verfahren ermöglicht den unmittelbaren Zugriff auf die Sicherungskopie bei Umstellung auf einen Ersatzknoten nach Störung eines aktuell für einen Teilnehmer zuständigen Vermittlungsknotens. Eine aufwendige Suchprozedur durch den Ersatzknoten ist nicht erforderlich. Die Umstellung kann daher ressourceneffizienter und schneller durchgeführt werden.
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Im Rahmen einer Ausgestaltung dieses Verfahrens erhält der Ersatzknoten eine Anfrage nach einer Routing-Information (z. B. nach der Mobile Station Roaming Number MSRN) mit der zusammen eine Information (z. B. Adresse, Kennung) der gestörten Vermittlungsstelle übermittelt wird. Diese Information kann verwendet werden, um die Vorrichtung zu identifizieren, bei der die Sicherungskopie gespeichert ist.
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Entsprechend einer anderen Variante wird bei einer Mehrzahl von Sicherungskopien speichernden Vorrichtungen die dem mobilen Endgerät zugeordnete Lokalisierungsinformation abgefragt (dabei Übermittelung von Identifizierungsinformation). Dabei wird im Zuge der Abfrage eine auf das mobile Endgerät bezogene Identifizierungsinformation übermittelt, so dass durch die Vorrichtungen anhand der Identifizierungsinformation überprüft werden kann, ob die zugehörige Lokalisierungsinformation abgespeichert ist. Bei einem positivem Ergebnis der Überprüfung wird die abgespeicherte Lokalisierungsinformation zu dem Ersatzvermittlungsknoten übermittelt. Für die Überprüfung kann die Lokalisierungsinformationen zusammen mit auf den Teilnehmer oder das Endgerät bezogenen Informationen (z. B. MSISDN) abgespeichert werden. Falls die Vorrichtungen im Kernnetz bzw. Serving Network zusammen mit den Vermittlungsknoten angeordnet sind, ist dieses Vorgehen immer noch deutlich weniger aufwendig als das im Standard vorgesehne Suchverfahren, welches sich über große Teile des Radionetzes erstreckt.
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Eine Weiterbildung des obigen Verfahrens erlaubt eine Lastenverteilung zwischen Vermittlungsknoten. Diese ist vor allem bei Pools von Vermittlungsknoten mit gleicher oder überlappender Abdeckung von Radionetzbereichen einsetzbar. Gemäß der Weiterbildung wird durch einen ersten Ersatzvermittlungsknoten ein zweiter Ersatzvermittlungsknoten veranlasst, die Zuständigkeit für den Verbindungsaufbau zu übernehmen. Im Zuge dieser Zuständigkeitsübergabe kann eine Abfrage der Lokalisierungsinformation durch den ersten Ersatzvermittlungsknoten vorgenommen werden und die Lokalisierungsinformation an den zweiten Ersatzvermittlungsknoten übermittelt werden. Alternativ kann auch die Abfrage der Lokalisierungsinformation durch den zweiten Ersatzvermittlungsknoten vorgenommen werden. Die Abfrage durch den ersten Ersatzknoten hat jedoch zwei Vorteile. Zum einen kann die Lokalisierungsinformation zur Bestimmung des zweiten Ersatzknotens herangezogen werden (bei überlappenden Zuständigkeitsbereichen), zum anderen braucht eine evtl. dem ersten Ersatzknoten mitgeteilte Information zum Auffinden der Sicherungskopie bzw. der entsprechenden Vorrichtung nicht an den zweiten Knoten weitergegeben zu werden.
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Wenn eine derartige Weitergabe der Zuständigkeit für einen Ruf bzw. eine Verbindung nach Anfrage durch eine Mobilitätsmanagementeinheit erfolgt, ist es sinnvoll diese Weitergabe der Mobilitätsmanagementeinheit zu kommunizieren. Dies kann sowohl durch eine dedizierte Nachricht als auch durch eine im Ablauf vorgesehene, durch den zweiten Ersatzknoten gesendete Quittierung erfolgen.
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Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Speichern von Sicherungskopien von Lokalisierungsinformationen mit einem dedizierten Speicherbereich für die Abspeicherung von einem Vermittlungsknoten zugeordneten Speicherinformationen. Vorzugsweise sind für den Speicherbereich Berechtigungen gesetzt, die ein durch den Vermittlungsknoten veranlasstes Schreiben zulassen. Zudem können für den Speicherbereich Berechtigungen gesetzt werden, die ein durch einen dem Vermittlungsknoten zugeordneten Ersatzknoten veranlasstes Lesen zulassen.
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Ein zentraler Teil der Erfindung ist auch ein Mobilvermittlungsknoten,
- – mit einer Information, die zugeordneten Speicher einer Vorrichtung für das Abspeichern von Lokalisierungsinformationen identifiziert,
- – mit einem Mechanismus zur Abspeicherung von Sicherungskopien im zugeordneten Speicher, und
- – mit einem Mechanismus zur Auslösung der Abspeicherung einer Sicherungskopie bei Veränderungen von bei dem Vermittlungsknoten vorgehaltenen Lokalisierungsinformationen.
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Dieser Mobilvermittlungsknoten kann zusätzlich mit einer Information, die den Vermittlungsknoten als Ersatzknoten für wenigstens einen Vermittlungsknoten ausweist, und mit Mitteln zur Abfrage einer Lokalisierungsinformation bei einem auf einer Vorrichtung angeordneten Speicher, welcher einem Vermittlungsknoten zugeordnet ist, für den der Vermittlungsknoten Ersatzvermittlungsknoten ist, versehen sein.
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Der Erfindungsgegenstand wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
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1 einen Verbindungsaufbau gemäß dem Stand der Technik
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2 eine erfindungsgemäße Bereitstellung einer Sicherungskopie von einer auf ein mobiles Endgerät bezogenen Lokalisierungsinformation
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3 eine Anpassung der Sicherungskopie bei Wechsel der Zuständigkeit für das mobile Endgerät
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4 eine Verwendung der Sicherungskopie bei einem Ausfall eines Vermittlungsknoten durch einen Ersatzvermittlungsknoten, der Funktionen des ausgefallenen Knotens für einen an das Endgerät adressierten Ruf übernimmt
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5 eine Verwendung der Sicherungskopie durch einen Vermittlungsknoten für die Herstellung der Betriebsfähigkeit nach einem Ausfall
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6 eine Verwendung der Sicherungskopie bei Übernahme von Signalisierungsfunktionen durch einen zweiten Ersatzknoten von einem ersten Ersatzknoten.
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2 bis 6 stellen Ablaufdiagramme in einem Mobilfunknetz dar, welche um die erfindungsgemäß vorgesehene Sicherungskopie betreffenden Schritte ergänzt worden sind. Ein Teil der dabei übermittelten Signalisierungsnahrichten sind MAP (mobile application part) Nachrichten des SS7 Protokolls. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind Vermittlungsknoten durch sogenannte MSCs (Mobile Switching Center) gegeben. Es wird dabei angenommen, dass jedem dieser MSCs ein VLR (Visitor Location Register bzw. Aufenthaltsregister) zugeordnet ist (d. h. die Notation MSC ist im Sinne von MSC/VLR zu verstehen). In diesem Register bzw. dieser Datenbank sind auf Mobilfunknutzer bzw. entsprechende mobile Endgeräte bezogene Daten abgespeichert. Dabei werden Daten immer dann abgespeichert, wenn eine Zuständigkeit für das entsprechende mobile Endgerät besteht, d. h. dass sich das mobile Endgerät im Zuständigkeitsbereich der MSC befindet. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird eine aktuell zuständige Vermittlungsstelle als Active-MSC bezeichnet. Eine Ersatzvermittlungsstelle, welche für ein Active-MSC bei Störungen Funktionen übernehmen soll, wird als Standby-MSC bezeichnet. Die Sicherungskopie der Lokalisierungsinformation ist Teil eines zur Sicherung abgespeicherten Datensatzes, welcher als Mobility Data Backup (MDB) im Folgenden bezeichnet wird. Dieser Datensatz umfasst Informationen für das Mobilitätsmanagement (Teilnehmeridentifikation, Aufenthaltsort bzw. Lokalisierungsinformation, Betriebszustand des Endgeräts, letzter Kontakt zum Radionetzwerk) sowie dem Teilnehmer zugeordnete Profil-Daten (MO Service Daten, MT Service Daten, Subscription Daten). Die Vorrichtung, auf der dieses Backup bzw. MDB gespeichert wird, ist eine Vermittlungsstelle bzw. ein MSC und wird unten als Backup-MSC bezeichnet.
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2 zeigt die Hinterlegung bzw. eine Abspeicherung eines Sicherungsdatensatzes mit Lokalisierungsinformation, welche durch eine MO-Aktion (MO: mobile originating) ausgelöst wird. Als Vorrichtungselemente sind in dem Ablaufdiagramm das mobile Endgerät (MS: Mobile Station), das Radionetzwerk RAN (Radio Access Network), die Active-MSC und eine Backup-MSC dargestellt. Dabei wird angenommen, dass Active-MSC und Backup-MSC zum Kernnetz (Core Network) gehören. Im Rahmen dieses Ablaufdiagramms sendet das mobile Endgerät MS eine Nachricht (mobile originated request) an das Radionetzwerk RAN, beispielsweise um eine Verbindung zu einem anderen Endgerät aufzubauen. Das Radionetzwerk RAN sendet diese Nachricht an die aktuell zuständige MSC Active-MSC weiter. Anschließend werden zwischen mobilen Endgeräten MS und der zuständigen MSC Active-MSC Nachrichten ausgetauscht, die wegen Sicherheitserfordernissen (z. B. Authentifizierung des mobilen Endgeräts MS) vorgesehen sind. Der nächste Schritt (1) ist ein herkömmlich nicht vorgenommenes Schreiben eines Sicherungsdatensatzes auf dem Speicher einer Backup-MSC (MDB-Write (IMSI, LAI ...)). Die geschriebenen Daten (d. h. das Mobility Data Backup MDB des Endgerätes MS) umfasst folgende Daten: IMSI (International Mobile Subscriber Identity), d. h. die Identifikationsnummer des mobilen Teilnehmers, LAI (Location Area Identity), CI (Cell Identity), Time Stamp bzw. Zeitstempel des letzten Kontaktes mit dem RAN, Detach Flag und die Adresse des Active-MSC. Dabei sind LAI und CI Lokalisierungsinformationen, die sich auf das mobile Endgerät beziehen. Die LAI gibt an, in welchem Bereich (Location Area) sich das mobile Endgerät befindet. Die CI wird zur Optimierung des Pagings bei der Suche des mobilen Endgeräts zwecks Verbindungsherstellung benutzt. Nachdem die MO-Aktion, im Zuge derer das MDB gespeichert wurde, beendet ist, kann die Verbindung zwischen dem Active-MSC und dem Radio-Netz RAN bzw. zwischen dem Radionetz RAN und dem Endgerät MS wieder gelöst werden (release). Eine typische MO-Aktion, bei der ein Backup geschrieben wird, ist beispielsweise eine Aktualisierung der Lokalisierungsinformationen im Zuge eines sogenannten Location Updates (LUP), welches periodisch durchgeführt wird, und zusätzlich vorgenommen wird, wenn eine Änderung der Zuständigkeit des MSCs bzw. der VLR stattfindet.
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In 3 sind Schritte bei Wechsel der Zuständigkeit der MSC bzw. zugehörigen VLR, wo die Mobilitätsinformationen abgespeichert sind, angegeben. Es sind folgende Instanzen in der Figur dargestellt: das mobile Endgerät MS, das Radionetzwerk RAN, die MSC, welche die Zuständigkeit für das Mobile Endgerät übernimmt (Target MSC), die MSC, welche die Zuständigkeit für das Mobile Endgerät MS abgibt (Old MSC), eine der neu zuständigen MSC (Target MSC) zugeordnete Backup-MSC, eine der die Zuständigkeit abgebenden MSC (Old MSC) zugeordnete Backup-MSC und ein HLR (Home Location Register), welches das Heimatregister des Mobilfunkteilnehmers darstellt. Es wird von dem mobilen Endgerät MS eine Anforderung zur Durchführung einer Aktualisierung der Lokalisierungsinformation (LUP Request) zuerst zu dem Radionetzwerk RAN und von dort zu der neu zuständigen MSC (Target-MSC) gesendet. Diese tritt daraufhin mit dem die Zuständigkeit abgebenden MSC (Old MSC) in Kontakt (MAP Send Identification Request und MAP Send Identification Response). Danach tritt die neue MSC (Target-MSC) mit dem Heimregister HLR in Kontakt um Informationen für die Authentifizierung des mobilen Endgeräts MS zu erhalten, woran sich eine Authentifizierung (Security Functions) des mobilen Endgeräts MS anschließt. Anschließend folgt der im Rahmen dieser Erfindung neu eingeführte Schritt (1), bei dem die neue zuständige MSC (Target-MSC) ein Backup MDB auf seine Backup-MSC schreibt (MDB-Write (IMSI, LAI, ...)). Dabei werden die bei der Beschreibung der von 2 aufgezählten Daten von der Backup-MSC erfasst. Danach tritt die neu zuständige MSC (Target-MSC) mit dem Heimregister HLR zwecks Aktualisierung von dem Teilnehmer zugeordneten temporären Daten in der HLR in Kontakt. Diese Daten umfassen beispielsweise die Adressen von den nun zuständigen MSC und der nun zuständigen VLR. Im nächsten Schritt triggert das Heimatregister HLR das Löschen der teilnehmerbezogenen Informationen aus den nicht mehr zuständigen Instanzen. Es wird eine entsprechende Nachricht an das die Zuständigkeit abgebende MSC (Old MSC) gesendet (MAP Cancel Location Request). Zudem sendet das Heimatregister HLR teilnehmerbezogene Daten an die neue zuständige MSC (MAP Insert Subscriber Data). In dem im Vergleich zu dem herkömmlichen Ablauf neuen Schritt (2) löscht die nicht mehr zuständige MSC (old MSC) das Datenbackup MDB bei der ihr zugeordneten Backup MSC mittels der Anweisung MDB-Delete (IMSI, LAI, ...). Erst danach wird dem HLR die Löschung der teilnehmerbezogenen Daten quittiert (MAP Cancel Location Response). Die nächsten Schritte schließen die LUP-Prozedur ab. Die neue zuständige MSC (Target-MSC) quittiert der HLR dem Empfang der Subscriber Dater (MAP Insert Subscriber Data Ack). Die HLR schickt darauf eine Nachricht an die neu zuständige MSC, die den Abschluss der für das Update zu erfolgenden Schritte anzeigt (MAP Update Location Response), und die neue zuständige MSC (Target MSC) informiert über das Radionetzwerk RAN das mobile Endgerät MS, dass die LUP-Prozedur erfolgreich durchgeführt wurde (LUP Response).
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In 2 und 3 ist somit dargestellt, wie von dem mobilen Endgerät initiierte (d. h. MO) Aktionen zu einer Bereitstellung eines Backups der Lokalisierungsinformationen führen, welches entsprechend in 3 der jeweils aktuell zuständigen MSC zur Verfügung steht. 4 und 5 zeigen, wie diese Information bei Ausfall der zuständigen MSC durch eine Ersatz- bzw. Standup-MSC (4) oder bei Wiederanlauf nach einer Störung von der aktuell zuständigen MSC (5) genützt werden können. Dabei weisen die mit Zahlen gekennzeichneten Schritte in dem Ablaufdiagrammen auf Änderungen bezüglich des herkömmlichen Ablaufs hin.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Behandlung eines MT(Mobile Terminating)-Rufs, d. h. eines an das mobile Endgerät MS gerichteten Rufs im Falle des Ausfalls der Active-MSC. In dem Ablaufdiagramm sind folgende Instanzen zu sehen: das mobile Endgerät MS, das Radionetzwerk RAN, die momentan zuständige MSC, welche ausgefallen ist (Active-MSC), eine Ersatz- oder Standby-MSC, welche die Funktionen der Active-MSC übernimmt, die diesen beiden MSCs, Active-MSC und Standby-MSC, zugeordneten Backup-MSCs, bei denen die Sicherungskopie hinterlegt wird und dass Heimatregister HLR des mobilen Endfunkgeräts MS. Im ersten Schritt erhält das Heimatregister HLR eine Anfrage bezüglich Routing-Informationen um einen Ruf zu dem mobilen Endgerät durchzustellen (MAPS RI request; SRI: Send Routing Information). Das Heimatregister HLR ist über den Ausfall informiert, weshalb eine Einstellung aktiviert wurde, die die Verwendung der entsprechenden Standby-MSC veranlasst. Daher sendet das Heimatregister HLR eine Anforderung an die Standby-MSC anstelle der Active-MSC um Lokalisierungsinformationen für das Routen des Rufes zu erhalten. Diese im Ablaufdiagramm als MAP PRN (Provide Roaming Number) request bezeichnete Anfrage führt bei regulärem Ablauf dazu, dass durch die Active-MSC bzw. der ihr zugeordneten VLR die im Zuge dieser Anfrage angegebene IMSI einer temporären Mobile Station Roaming Number (MSRN) zugeordnet wird, die dann an das HLR zurückgegeben wird. Für die Behandlung dieses MT-Rufes greift im nächsten Schritt (1) die Standby-MSC auf die Backup MSC der ausgefallenen Active-MSC zurück (MDB_Read_Request (IMSI, ...). Der entsprechenden Datensatz kann anhand der IMSI, welche die Standby-MSC im vorausgehenden Schritt durch das Heimatregister HLR erhalten hat, identifiziert werden. Für diesen Schritt ist erforderlich, dass in der Standby-MSC die Adresse des Backup-MSCs der ausgefallenen MSC hinterlegt ist. Anderenfalls kann eine parallele Anfrage an alle in Frage kommenden Backup-MSCs gerichtet werden, worauf die gesuchte MSC dies anhand der IMSI überprüft, ob bei ihr die gesuchten Daten vorliegen. Im nächsten Schritt gibt die Backup-MSC die gesuchten Informationen an die Standby-MSC weiter (MDB_Read_Response (IMSI, LAI, ...)), d. h. die Standby-MSC ist nun im Besitz von Lokalisierungsinformationen, die für das Routen des Rufes zu dem mobilen Endgerät MS erforderlich sind. Der sich anschließende Nachrichtenaustausch zwischen der Standby-MSC und der HLR betrifft Sicherheitsaspekte (Security Vector Retrieval). In einem weiteren neuen, d. h. die Sicherungskopie bzw. das Backup betreffenden Schritt (2), legt die Standby-MSC die erhaltenen Backup-Daten bei der ihr zugeordneten Backup-MSC ab (MDB-Write (IMSI, LAI, ...)). Die nächsten vier Schritte dienen der Erlangung von teilnehmerbezogenen Daten von dem Heimregister HLR für das der nun zuständigen MSC Standby-MSC zugeordneten VLR (MAP Restore Data Request MAP, MAP Insert Subscriber Data, MAP Insert Subscriber Dater Ack, MAP Restore Data Response). Danach liefert die Standby-MSC die dem Teilnehmer temporär zugeordneten MSRN an das Heimregister HLR (MAP PRN Response), welche von dem HLR für das Routen der zu sendenden Nutzdaten weitergegeben wird. In einem dritten die das Data-Backup MDB betreffenden Schritt (3) löscht die nun zuständige Standby-MSC den MDB-Datensatz in der Backup-MSC der Active-MSC (d. h. der ausgefallenen MSC) (Schritt MDB-Delete (IMSI, ...)). Schließlich kann zum Verbindungsaufbau die Verbindungsaufbaunachricht IAM (Initial Adress Message) zu der nun zuständigen Standby-MSC übermittelt werden. Es folgt anschließend in einem vierten neuen Schritt das Paging des Teilnehmers bzw. mobilen Endgeräts (Page Request und Page Response), welche sich insofern von dem herkömmlichen Vorgehen unterscheiden, als das keine aufwendige Searching-Prozedur durchgeführt werden muss, wie das herkömmlich der Fall ist (Schritt (4)). Schließlich erfolgt eine Authentifizierung zwischen dem mobilen Endgerät MS und der Standby-MSC (Security Functions).
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Es wird hier deutlich, dass die Standby-MSC ohne großen Aufwand die Funktionen für die Active-MSC übernehmen kann. Die erforderlichen Lokalisierungsinformationen werden durch eine einfache Abfrage erhalten. Dadurch wird ein aufwendiges Suchen des Aufenthaltsortes des mobilen Teilnehmers vermieden (sog. Searching-Prozedur), wodurch die Rufzustellung effizienter durchgeführt werden kann.
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In 5 ist dargestellt, wie die Sicherungskopie MDB von einer ausgefallenen MSC nach Wiederanlauf benützt wird, wenn dann lokal kein Teilnehmerdatensatz mehr zur Verfügung steht. Die dem Ablaufdiagramm dargestellten Instanzen sind das mobile Endgerät MS, das Radionetzwerk RAN die zuständige MSC Active-MSC, welche nach einem Ausfall wieder funktionstüchtig ist, das der Active-MSC zugeordnete Backup-MSC und das Heimatregister HLR. Zusätzlich ist die Standby-MSC gezeigt, welche andeutet, dass evtl. während der Ausfallzeit Funktionen der Active-MSC durch die Standby-MSC übernommen wurden. Nachdem die HLR eine Anfrage nach Routing-Information Informationen bekommen hat (MAP SRI Request) und daraufhin eine entsprechende Anforderung an die Active-MSC geschickt hat, (MAP PRN Request) wird in Schritt (1) von der Active-MSC das MDB-Backup von ihrer Backup-MSC gelesen (MDB_Read_Request (IMSI, ...) und MDB_Read_Response (IMSI, LAI, ...)). Die weiteren Schritte entsprechen den in 4 gezeigten (bis auf das Löschen des Daten-Backups in Schritt (3) in 4). Auch hier wird eine aufwendige Suche (welche anstelle des Pagings entsprechend Schritt (2) treten würde) vermieden.
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In 6 ist eine mit 4 vergleichbarer Situation gezeigt. Auch hier ist das aktuell zuständige Active-MSC ausgefallen. Als Ersatz bzw. Reserve für die Active-MSC ist hier jedoch nicht eine einzelne MSC vorgesehen, sondern Ressourcen aus einem MSC-Pool werden benützt, um die Funktionen der Active-MSC zu übernehmen. Die im Ablaufdiagramm gezeigten Instanzen unterscheiden sich von 4 darin, dass zusätzlich eine Standby*-MSC auftritt, welche von der ursprünglichen Standby-MSC Aufgaben übernehmen kann und darin, dass anstatt der Backup-MSC der Standby-MSC die Backup-MSC der Standby*-MSC dargestellt ist. Entsprechend 6 wird zunächst eine Anfrage nach Routing-Information (MAP SRI request) an das Heimregister HLR gerichtet. Das Heimregister HLR hat eine Einstellung aktiviert, die eine Reaktion auf den Ausfall der Active-MSC veranlasst, nämlich das Ersetzen der Active-MSC als zuständige MSC durch eine entsprechend Voreinstellung zuständige Standby-MSC. An diese MSC wird dann eine Nachricht geschickt, um die MSRN zu erhalten (MAP PRN request). Diese Standby-MSC fragt dann im Schritt (1) analog 4 die der IMSI zugeordneten Lokalisierungsinformationen bzw. den Backup-Datensatz MDB ab. Die Standby-MSC erkennt anhand der Location-Area-Information (LAI), dass eine andere Ersatz-MSC, nämlich Standby*-MSC, diesen Ruf bedienen kann. Anschließend wird die Zuständigkeit für diesen Ruf an die Standby*-MSC – zum Beispiel im Zuge eines Lastausgleiches im Netz – übermittelt. Es wird eine Nachricht gesendet, mit welcher die ursprünglich vom HLR empfangene Nachricht (MAP PRN request) und die erforderliche Lokalisierungsinformation an die Standby*-MSC übergeben wird (TC-Transfer (MAP PRN request)). Danach wird von der Standby*-MSC der Backup-Datensatz MDB in der Backup-MSC gelöscht. Danach führt die Standby*-MSC dieselben Schritte aus, die in 4 durch die Standby-MSC durchgeführt wurden. Dabei ist zu bemerken, dass durch die Kontaktierung der HLR durch die Standby*-MSC die HLR informiert wird, dass nicht die Standby-MSC sondern die Standby*-MSC diesen Ruf übernommen hat. Vorzugsweise wird im Zuge der MAP PRN response ein sog. Private-Extension-Container gesendet, welcher die Adresse des Standby*-MSC und die Information beinhaltet, dass das Standby*-MSC die Zuständigkeit für den Teilnehmer übernommen hat. Diese Adressinformation wird dann im HLR im Teilnehmerdatensatz gespeichert.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt anhand von 2 und 3, wie Sicherungskopien von Lokalisierungsinformationen im Mobilfunknetz abgespeichert werden können. In 4, 5 und 6 werden Anwendungsbeispiele gezeigt, in denen diese Lokalisierungsinformationen verwendet werden, um Abläufe effizienter zu gestalten. In allen Fällen wird eine aufwendige Searching-Prozedur, d. h. eine aufwendige Suche nach dem Aufenthaltsort des Teilnehmers, vermieden. Diese Ausführungsbeispiele zeigen nur spezielle mögliche Ausgestaltung des erfinderischen Gedankens. Zahlreiche andere Konstellationen, in der die Erfindung erfolgreich eingesetzt werden kann, sind unmittelbar ersichtlich. Derartige Abwandlungen des Erfindungsgedankens (z. B. durch Änderung der Reihenfolge der in den Figuren gezeigten Schritte) sind durch den Erfindungsgedanken abgedeckt.
