DE102008010426B4

DE102008010426B4 - IP-basiertes Kommunikationsverfahren für Mobilfunkgeräte

Info

Publication number: DE102008010426B4
Application number: DE102008010426.4A
Authority: DE
Inventors: Steffen Weinreich
Original assignee: IC3S INFORMATION COMPUTER und SOLARTECHNIK AG
Current assignee: Wireless Logic Mdex De GmbH
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2028-02-22
Also published as: WO2009103280A2; EP2260672A2; DE102008010426A1; WO2009103280A3

Abstract

Verfahren zur Einbindung von Mobilfunkgeräten (3, 3', 3'') in IP-basierte Datennetze, wobei a. das Mobilfunkgerät (3, 3', 3'') über eine Authentifizierung eine Daten-Mobilfunkverbindung über einen Zugangspunkt zum Provider etabliert, b. dem Mobilfunkgerät (3, 3', 3'') durch einen IP-Server (9, 9') anhand der Authentifizierungsdaten eine feste IP-Adresse aus dem Adressraum seiner geschlossenen Benutzergruppe zugeordnet und die Zuordnung dauerhaft gespeichert wird, c. die Daten-Mobilfunkverbindung anhand der zugeordneten IP-Adresse über ein Gateway (10, 10') des Providers mit dem IP-basierten Datennetz während der Dauer der Daten-Mobilfunkverbindung gekoppelt wird, wobei das Gateway (10, 10') mittels Routingvorschriften eine dauerhafte bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen dem Mobilfunkgerät (3, 3', 3'') und dem IP-basierten Datennetz innerhalb des Adressraumes seiner geschlossenen Benutzergruppe vermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass d. dass es sich bei der dem Mobilfunkgerät (3, 3', 3'') zugeordneten IP-Adresse um eine private IP-Adresse aus einem privaten IP-Netzwerksegment des Providers handelt, e. ein Client (1, 1') aus einem öffentlichen IP-basierten Netzwerk durch eine passwortbasierte Authentifizierung eine IP-Verbindung zu einem Einwahlserver (7, 7') des Providers mit öffentlich erreichbarer IP-Adresse etabliert, f. dem Client (1, 1') durch den IP-Server (9, 9') des Providers anhand der Authentifizierungsdaten eine weitere private IP-Adresse aus dem privaten IP-Netzwerksegment des Providers aus dem Adressraum derselben geschlossenen Benutzergruppe zugeordnet und die Zuordnung dauerhaft gespeichert wird, g. die Daten-Mobilfunkverbindung und der Client (1, 1') aus dem öffentlichen IP-basierten Netzwerk anhand der zugeordneten privaten IP-Adressen über das private IP-Netzwerksegment des Providers gekoppelt werden.

Description

1. Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein IP-basiertes Kommunikationsverfahren für Mobilfunkgeräte.
2. Stand der Technik:
Aufgrund gestiegener Bandbreiten, guter Netzverfügbarkeit und einer deutlich rückläufigen Preisentwicklung der Verbindungskosten in GSM-Mobilfunknetzen besteht der Wunsch, diese Netze anstatt lediglich für die bloße Sprachübertragung und das Versenden von SMS-Nachrichten auch verstärkt zur Datenübertragung zwischen digitalen Endgeräten aus IP-basierten Datennetzen (Internet, Intranets) und insbesondere für den automatisierten Informationsaustausch zwischen Endgeräten (M2M = „Machine to Machine” – Kommunikation) in unterschiedlichen kabelgebundenen Daten- und/oder Mobilfunknetzen zu nutzen. Wünschenswerte Anwendungsgebiete sind etwa die Abfrage von Verkehrsfluss-Sensoren innerhalb von Stau-Erkennungs-Systemen und/oder Verkehrsleit-Systeme. Ein anderer wünschenswerter Anwendungsbereich ist die Überwachung und Steuerung von Solar- oder Windkraftanlagen. Die Einbindung der Anlagen über GSM-Mobilfunknetze hat hierbei den Vorteil, dass an Standorten weitab von kabelgebundenen Telefon-Festnetzen ein erheblich geringerer Installationsaufwand zur Sicherung der Erreichbarkeit der Anlage erforderlich ist. Im Übrigen sind aufgrund der Preisgestaltung in GSM-Mobilfunknetzen bei paketorientierter Datenübertragung (GPRS = „General Packet Radio System” und UMTS = „Universal Mobile Telecommunications System”) gegenüber Festnetz-Datenübertragungen erhebliche Einsparungen bei den Verbindungskosten möglich.
Hierbei besteht jedoch das Problem, das eine Datenverbindung zu einem mobilen Endgerät (Handy oder Funkmodem) generell von „außen” nicht initiiert werden kann. Als Ausprägung dieses Problems kann eine Datenverbindung zu einem mobilen Endgerät auch von einem externen IP-basierten Datennetz aus nicht initiativ etabliert werden. Zwar sehen die Spezifikationen für den GSM-Mobilfunk-Standard mit GPRS und UMTS grundsätzlich auch IP-basierte Datenübertragung vor. Selbst wenn ein mobiles Endgerät über den nächsten Zugangspunkt („AP” = „Access Point”) eine Mobilfunk-Datenverbindung, etwa über das GPRS-Protokoll, zu seinem Provider (Netzbetreiber) aufgebaut hat und „online” ist, kann jedoch aus einem externen IP-basierten Datennetz auf das mobile Endgerät nicht initiativ zugegriffen werden, weil sich die beiden Gegenstellen nicht im selben IP-Adressraum befinden. Während bei Sprach-, SMS und Modemverbindungen (CSD, Circuit Switched Dialling) dem Kommunikationspartner die Telefonnummer des mobilen Teilnehmeranschlusses bekannt ist und von einem anderen Gerät aus gewählt werden kann, ist bei IP-basierten Mobilfunk-Verbindungen die aktuelle IP-Adresse des mobilen Endgeräts nicht bekannt. Somit ist das mobile Endgerät nicht von außen identifizierbar, was zum „Surfen” oder Abrufen von E-Mails mit dem mobilen Endgerät zwar ausreicht, eine IP-basierte M2M-Kommunikation ist aber nicht möglich. Schließlich wird bei IP-basierten Datenverbindungen die Erreichbarkeit des Mobilfunkgeräts vom Netzbetreiber zum Schutz der Anwender vor unerwünschtem Datenverkehr bzw. Zugriffen aus dem Internet auch generell durch Zugriffsbeschränkungen, beispielsweise mit Hilfe von Firewalls, eingeschränkt oder unterbunden.
In GPRS- und/oder UMTS-Netzen sind daher in der Regel nur Verbindungen möglich, die vom Mobilfunkgerät ausgehend zum öffentlichen Internet etabliert werden und nicht umgekehrt. Eine mit einem Mobilfunkmodem ausgerüstete Anlage ist mit den herkömmlichen Verbindungstechniken etwa vom Internet aus nicht initiativ erreichbar. Die initiative Ausführung von Abfrage- und/oder Steuerungsfunktionen vom Internet aus ist daher nicht möglich. Ebenfalls nicht möglich sind Datenverbindungen zwischen zwei Mobilfunkgeräten im Netz eines Providers untereinander sowie zwischen Mobilgeräten in verschiedenen Netzen unterschiedlicher Provider (zum Beispiel T-Mobile und Vodafone).
Zur Überwindung dieses Problems wurde als Notlösung zur Ermöglichung der Abfrage von Anlagen mit Mobilfunkmodems das so genannte ”Lockrufen” entwickelt: Das Funkmodem wird kurz angerufen und zum Aufbau einer Internetverbindung zur Leitstelle aufgefordert. Alternativ hierzu kann der Lockruf auch per SMS erfolgen. Dieses Vorgehen ist nicht nur umständlich, sondern vor allem auch mit hohen Kosten verbunden, da keine Standardkomponenten wie Router etc. eingesetzt werden können. Eine andere Methode ist die Verwendung eigener M2M-Gateways. Hier hält das mobile Endgerät von sich aus über ein herstellerspezifisches Protokoll permanent die Verbindung zu einem Gateway-Rechner in der Leitstelle aufrecht und ist so immer erreichbar. Dieses Vorgehen ist umständlich und mit hohen Kosten verbunden und eignet sich daher nicht für den Massenmarkt. Ferner besitzen beide letztgenannten Ansätze den Nachteil, dass es sich um proprietäre Lösungen handelt, die auf beiden Seiten der Kommunikationsverbindung miteinander vollständig kompatible Verbindungstechnik erfordern.
Als weitere Ausprägung des dargestellten Problems kann eine GSM-Datenverbindung zu einem mobilen Endgerät auch nicht von einem weiteren mobilen Endgerät aus initiativ etabliert werden.
Die US 6,466,571 B1 offenbart ein Verfahren zum Auffinden eines Mobilfunkgerätes und zur Übermittlung eines an dieses adressierten IP-Pakets. Das von der US 64 66 571 B1 vorgeschlagene Verfahren sieht einen relativ komplexen Verfahrensaufbau durch die Zwischenschaltung eines zusätzlichen Lokalisierungs-Servers vor und erfordert zur physischen Lokalisierung des Mobilfunkgeräts eine zusätzlichen Kommunikations-Subschleife zwischen home agent und Authentifizierungs-Server einerseits sowie home agent und dem Lokalisierungs-Server andererseits. Die Zuordnung der IP-Adresse zum Mobilfunkgerät erfolgt nach der von der US 64 66 571 B1 vorgeschlagenen Lösung manuell in der Mapping-Tabelle des Authentifizierungsservers durch einen IP-Netzwerk-Provider. Hierdurch ist keine automatische Auswahl, Zuordnung und dauerhafte Speicherung der IP-Adresse während der ersten Einwahl des Mobilfunkgeräts möglich. Bei der dynamischen Vergabe statischer IP-Adressen ist zudem grundsätzlich keine Dauerhaftigkeit der Zuordnung gegeben. Die dem Mobilfunkgerät zugeordnete IP-Adresse muss nach jeder neuen Einwahl zur erneuten IP-Verbindungsaufnahme von außen außerhalb des automatisierten Verfahrensablaufs neu kommuniziert werden, damit ein IP-Paket an das Mobilfunkgerät adressiert werden kann.
Die US 7,289,463 B2 offfenbart ein hierarchisches drahtloses Netzwerk und ein damit verbundenes Verfahren zur Auslieferung von IP-Paketen an Mobilfunkgeräte. Eine Lösung zur initiativen Etablierung einer IP-Datenverbindung zu einem Mobilfunkgerät aus einem IP-basierten Datennetz heraus wird von der US 7,289,463 B2 nicht gelehrt.
Perkins, C.: IP Mobility Support RFC 2002, Networking Group, Oct. 2002, S. 1–79 behandelt Vorschriften über das IP-Routing für mobile Endgeräte bei der Bewegung durch unterschiedliche IP-basierte Datennetze. Eine Lösung zur initiativen Etablierung einer IP-Datenverbindung zu einem Mobilfunkgerät aus einem IP-basierten Datennetz heraus wird von der Veröffentlichung nicht gelehrt.
3. Darstellung der Erfindung:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Datenverbindung zu einem mobilfunkfähigen Endgerät (Handy oder Funkmodem) von „außen” initiieren zu können. Insbesondere sollen mobile GSM-Endgeräte so in IP-basierte Datennetze eingebunden werden können, dass von IP-basierten Datennetzen aus initiativ eine Datenverbindung zu dem mobilen GSM-Endgerät etabliert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Kern der Erfindung ist gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Einbindung von Mobilfunkgeräten in IP-basierte Datennetze, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass

a. das Mobilfunkgerät über eine Authentifizierung eine Daten-Mobilfunkverbindung über einen Zugangspunkt zum Provider etabliert,
b. dem Mobilfunkgerät durch einen IP-Server anhand der Authentifizierungsdaten eine feste IP-Adresse aus dem Addressraum seiner geschlossenen Benutzergruppe zugeordnet und die Zuordnung dauerhaft gespeichert wird,
c. die Daten-Mobilfunkverbindung anhand der zugeordneten IP-Adresse über ein Gateway des Providers mit dem IP-basierten Datennetz während der Dauer der Daten-Mobilfunkverbindung gekoppelt wird, wobei das Gateway mittels Routingvorschriften eine dauerhafte bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen dem Mobilfunkgerät und dem IP-basierten Datennetz innerhalb des Adressraumes seiner geschlossenen Benutzergruppe vermittelt.

Unter Mobilfunkgerät ist jedes beliebige mobile Endgerät mit einer GSM-Mobilfunk-Schnittstelle zu verstehen, etwa Handys oder sonstige Kommunikationsgeräte mit Mobilfunkmodem. Unter Provider ist der Anbieter des erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens zu verstehen. Unter Servern sind allgemein Programme zu verstehen, die mit anderen Programmen, den Clients, kommunizieren, um ihnen Zugang zu speziellen Dienstleistungen zu verschaffen. Ein IP-Server ist dementsprechend ein Programm, das in IP-basierten Datennetzen IP-Adressen an Clients verteilt. Das vorgeschlagene Verfahren besitzt den Vorteil, dass aufgrund der Vergabe einer festen IP-Adresse aus dem Adressraum einer geschlossenen Benutzergruppe eine IP-basierte Datenverbindung zu dem Mobilfunkgerät von anderen Teilnehmern derselben Benutzergruppe initiativ etabliert werden kann. Indem die gemäß Schritt a. etablierte Daten-Mobilfunkverbindung ständig Aufrecht erhalten wird (”always on”), ist das Mobilfunkgerät über die in Schritt b. zugeordnete IP-Adresse stets erreichbar. Innerhalb der geschlossenen Benutzergruppe können sämtliche Geräte so unabhängig von ihrer tatsächlichen physischen Anbindung beliebig miteinander kommunizieren. Da Datenverbindungen in Mobilfunknetzen (GPRS, UMTS) heutzutage rein volumenorientiert- und nicht zeitorientiert abgerechnet werden, verursacht die ständig Aufrecht erhaltene Daten-Mobilfunkverbindung (”always on”) grundsätzlich keine Kosten, solange sie lediglich verfügbar gehalten wird. Erst bei Kommunikationszugriffen selbst entstehen abhängig vom jeweils übertragenen Datenvolumen Verbindungskosten. Die entstehenden Verbindungskosten können für einzelne Volumenmengen pauschaliert werden („Flatrate”). Zur Sicherung der Kommunikationsverbindung benötigen die Mobilfunkgeräte keine zusätzliche Software, da herkömmliche Daten-Mobilfunkverbindungen (GPRS und UMTS) bereits in sich verschlüsselt und gesichert sind. Lediglich die Zugangsdaten des Zugangspunktes (APN-Name = „Access Point Name”) sowie die zur Etablierung der Verbindung gemäß Schritt a. erforderlichen Authentifizierungsdaten müssen im Mobilfunkgerät konfiguriert werden.
Die Zuordnung der IP-Adresse gemäß Schritt b. erfolgt zweckmäßig zeitlich bereits vor dem ersten Verbindungsaufbau, etwa bei Vertragsschluss zwischen Nutzer und Provider zusammen mit der Vergabe des Benutzernamens und des Passwortes. In diesem Fall wird die IP-Adresse bereits vor der ersten Einwahl dem Benutzernamen zugeordnet und dauerhaft gespeichert. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Auswahl, Zuordnung zum Benutzernamen und dauerhafte Speicherung während der ersten Einwahl des Mobilfunkgeräts gemäß erfolgen.
Die Bildung einer geschlossenen Benutzergruppe wird einfach durch die automatische Zuordnung einer IP-Adresse aus einem bestimmten IP-Subnetz innerhalb des Netzwerks des Providers erreicht. Der Adressraum der geschlossenen Benutzergruppe entspricht in diesem Fall dem gesamten Subnetz, aus dessen Bereich die vergebene IP-Adresse stammt. Eine genaue Bestimmung der Menge der in dem Subnetz verfügbaren IP-Adressen kann dabei abhängig von der gewünschten Zahl der Gesamtnutzer durch Maskierung erreicht und so den jeweilig Anforderungen des jeweiligen Nutzers entsprechend gewählt werden. In einer alternativen Ausgestaltung können die verschiedenen vom Provider verwalteten Benutzergruppen über ein Firewall-Regelwerk und/oder Routingvorschriften auch bei der Vergabe öffentlicher IP-Adressen sowie innerhalb von Subnetzen voneinander isoliert werden.
Die Authentifizierung gemäß Schritt a. kann einfach durch den Einsatz eines beliebigen Einwahl-Servers mit der Überprüfung der einwählenden Gegenstelle anhand typischer Authentifizierungs-Merkmale gesteuert werden. Vorzugsweise geeignet ist etwa einen RADIUS-Server (RADIUS = „Remote Authentication Dial-In User Service), der die Identität der Gegenstelle anhand einer bestimmten Benutzer/Passwortkombination authentifiziert. Eine erleichterte Form der Authentifizierung ohne das Erfordernis der Eingabe von Daten kann durch die Überprüfung eines Gegenstandes erreicht werden, der die Authentifizierungsdaten enthält, etwa einer Chip-, RFID- oder Magnetstreifenkarte mit Passworttresor oder Sicherheitsschlüssel oder einem USB-Stick mit Passworttresor oder Sicherheitsschlüssel (Token).
In einer besonderen Ausführungsform wird dem Mobilfunkgerät dauerhaft eine öffentliche IP-Adresse zugeordnet. Öffentliche IP-Adressen sind solche, die nach der Festlegung der IANA (Internet Assigned Numbers Authority) im Internet geroutet werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass das Mobilfunkgerät dauerhaft von sämtlichen öffentlichen IP-Netzen, etwa dem Internet, erreichbar ist, ohne dass sich die Gegenstellen zum Datenaustausch mit dem Mobilfunkgerät selbst authentifizieren müssen. In diesem Fall entspricht der Adressraum der geschlossenen Benutzergruppe dem gesamten öffentlichen Internet. Eine Sicherung des Zugriffs auf das Mobilfunkgerät kann hierbei durch eine gesonderten Passwortschutz auf dem Mobilfunkgerät selbst oder durch eine zwischengeschaltete Firewall erreicht werden.
In einer Abwandlung dieser Ausführungsform wird vom Provider eine öffentliche IP-Adresse mehrmals an verschiedene Mobilfunkgeräte vergeben. Der Datenverkehr zwischen den verschiedenen Mobilfunkgeräten mit derselben öffentlichen IP-Adresse einerseits und den jeweiligen mit ihnen kommunizierenden Clients andererseits wird dabei jeweils in Abhängigkeit von der öffentlichen IP-Adresse des jeweiligen Clients geroutet. D. h., es erfolgt eine quellenabhängige Adressübersetzung. Ein Client in diesem Sinne kann jedes IP-Netzwerkfähige Endgerät sein, also Personalcomputer, Handys, Organizer usw.. Bei diesem Verfahren benötigt der Provider zur Realisierung der quellenabhängigen Adressübersetzung die öffentliche IP-Adresse des anfordernden Clients, die er in einer Umsetzungs-Tabelle vermerkt. Alternativ kann der Client aus dem öffentlichen IP-basierten Datennetz zur erstmaligen Aufnahme der Datenverbindung im Rahmen eines Anmeldevorgangs die Zuordnung der IP-Adresse zum jeweiligen Mobilfunkgeräts festlegen, wobei seine öffentliche IP-Adresse automatisch in eine Umsetzungs-Tabelle eingetragen und ab diesem Zeitpunkt diesem Mobilfunkgerät dauerhaft zugeordnet wird. Diese Abwandlung besitzt den Vorteil, dass der Provider insgesamt weniger öffentliche IP-Adressen zur Einbindung der Mobilfunkgeräte seiner Kunden benötigt.
In einer weiteren Ausführungsform wird dem Mobilfunkgerät dauerhaft eine private IP-Adresse aus einem privaten IP-Netzbereich des Providers zugeordnet. Private IP-Adressen sind solche, die nach der Festlegung der IANA (Internet Assigned Numbers Authority) im Internet nicht geroutet werden. Die Datenverbindung mit Clients aus dem Internet wird hierbei etabliert, indem sich auch der Client mittels passwortbasierter Authentifizierung über einen Einwahlserver an dem privaten IP-Netzwerk des Providers anmeldet. Hierbei wird auch dem Client dauerhaft eine private IP-Adresse aus dem Addressraum der geschlossenen Benutzergruppe des Mobilfunkgeräts zugeordnet und gespeichert. Beide Teilnehmer, sowohl das Mobilfunkgerät, als auch der jeweilige Client erhalten also IP-Adressen aus dem Adressraum einer geschlossenen Benutzergruppe innerhalb eines privaten-IP-Netzwerkbereichs des Providers. Hierdurch ist gewährleistet, dass jeweils nur Teilnehmer aus einer geschlossenen Benutzergruppe miteinander kommunizieren können. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der Provider keine öffentlichen IP-Adressen für seine Kunden vorhalten muss. Lediglich der Einwahl-Server muss eine öffentliche IP-Adresse zur Kopplung an das Internet besitzen. Ferner ist bei dieser Ausführungsform eine hohe Sicherheit gewährleistet, da sich beide Teilnehmer der Datenverbindung in einem geschlossenen Netzwerksegment befinden, für dessen Zugang eine Authentifizierung erforderlich ist. Ein Zugriff kann nicht unkontrolliert von jedem beliebigen Teilnehmer etabliert werden. Somit ist eine sichere und uneingeschränkte, bidirektionale IP-basierte Kommunikation zwischen allen Geräten innerhalb der geschlossenen Benutzergruppe möglich. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass sie eine Datenverbindung mit einem beliebigen Mobilfunkgerät, etwa einem Handy oder einem Laptop mit GSM-Modemkarte, aus dem Ausland zu einem Mobilfunkgerät im Inland ermöglicht, ohne dass teure Roaming-Gebühren entstehen. Mit dem Handy kann im Ausland über einen dortigen APN über einen lokalen Provider eine Einwahl in das Internet über GPRS oder UMTS erfolgen. Bei dieser Einwahl erhält das Handy eine öffentliche IP-Adresse. Unter dieser öffentlichen IP-Adresse kann das Handy als „Client” im Sinne der besonderen Ausführungsform gemäß Anspruch 4 Schritt b. eine IP-Verbindung zum Einwahl-Server des Providers aufbauen und über die Authentifizierung und den Erhalt der privaten IP-Adresse aus dem privaten IP-basierten Netzwerk des Providers eine bidirektionale Datenverbindung zu dem Mobilfunkgerät etablieren.
In einer weiteren Ausführungsform werden zur Erhöhung der Sicherheit verschlüsselte Verbindungen aus dem öffentlichen IP-Netz zugelassen. Hierzu kann dem Einwahlserver ein Gateway vorgeschaltet werden, über das eine verschlüsstelte Verbindung etabliert wird, etwa ein VPN-Tunnel (VPN = „Virtuell Private Network”).
In einer alternativen Abwandlung der Erfindung wird die initiative Etablierung einer Datenverbindung zu einem mobilen Endgerät von einem weiteren mobilen Endgerät aus ermöglicht. Dies wird erreicht durch ein Verfahren zur bidirektionalen Datenkommunikation von Mobilfunkgeräten, dadurch gekennzeichnet, dass

a. jedes Mobilfunkgerät über eine Authentifizierung eine Daten-Mobilfunkverbindung über einen Zugangspunkt zum Provider etabliert,
b. den Mobilfunkgeräten durch einen IP-Server des Providers anhand der Authentifizierungsdaten feste IP-Adressen aus dem Adressraum einer geschlossenen Benutzergruppe innerhalb eines privaten IP-Netzwerksegments des Providers zugeordnet und die Zuordnung dauerhaft gespeichert werden,
c. die Daten-Verbindung zwischen den Mobilfunkgeräten anhand der zugeordneten IP-Adressen über das private IP-Netzwerksegment des Providers gekoppelt werden, indem jeweils ein Gateway mittels Routingvorschriften eine dauerhafte bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen dem Mobilfunkgerät und dem privaten IP-Netzwerksegment des Providers vermittelt.

Auch durch dieses Verfahren wird das generelle erfindungsgemäße Problem gelöst, dass eine Datenverbindung zu einem mobilen Endgerät von „außen” nicht initiiert werden kann. In der vorstehenden Abwandlung wird dies dadurch gelöst, dass die Datenverbindung zwischen Mobilfunkgeräten aus (unterschiedlichen) Mobilfunknetzen erfolgt. Diese Lösungsvariante hat den besonderen Vorteil, dass mehrere Mobilfunkgeräte auch aus unterschiedlichen Mobilfunknetzen unterschiedlicher Provider miteinander verbunden werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend zur Veranschaulichung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben:
1 zeigt eine die schematische Anordnung verschiedener Komponenten zur IP-basierten Datenkommunikation zwischen einem Internet-Terminal 1 und dem Datenlogger 2 einer Solaranlage, der mit einem GPRS-fähigen Mobilfunkmodem 3 verbunden ist. Der Datenlogger 2 besitzt einen integrierten Webserver 4, über den mit dem GPRS-Modem 3 aktuelle Daten der Solaranlage abgerufen und Steuerungsfunktionen in der Solaranlage ausgeführt werden können. Das GPRS-Modem 3 besitzt eine SIM-Karte 5 zur physischen Identifikation des Modems im Mobilfunknetz. Zur Herstellung der Erreichbarkeit über das Internet wählt sich der Betreiber der Solaranlage mit dem GPRS-Modem 3 über den nächsten APN des Mobilfunknetzes 6 mit seinem Benutzernamen „Solar 1” und dem entsprechenden Passwort bei dem RADIUS-Server 7 im Netzwerk 8 des Providers ein und etabliert eine GPRS-Daten-Mobilfunkverbindung zu dem Netzwerk 8 des Providers. Anhand des Benutzernamens weist der IP-Server 9 dem GPRS-Modem 3 die für den Benutzernamen „Solar 1” dauerhaft gespeicherte IP-Adresse 192.168.1.252 aus der geschlossenen Benutzergruppe des Solaranlagenbetreibers, die durch ein privates Class-C-Subnetz-Segment mit der Maske 255.255.255.252 innerhalb des privaten Class-C-Netzwerksegments im Netzwerk 8 des Providers gebildet wird, zu. Während der Dauer der GPRS-Daten-Mobilfunkverbindung zwischen dem GPRS-Modem 3 und dem Netzwerk 8 übernimmt das Gateway 10 die bidirektionale Protokollumsetzung zwischen dem GPRS-Protokoll der Daten-Mobilfunkverbindung und dem IP-Protokoll des privaten Class-C-Netzwerksegments im Netzwerk 8 des Providers. Zur Ausübung von Überwachungs- und Steuerungsaufgaben wählt sich sodann ein Mitarbeiter des Solaranlagenbetreibers von seinem Arbeitsplatz aus am Internet-Terminal 1 über die Internetverbindung 11 seines Internet-Zugangsproviders im Netzwerk 8 des Providers ein. Hierbei gibt er gegenüber dem RADIUS-Server 7 den zweiten Benutzernamen „Solar 2” nebst zugehörigem Passwort an, anhand dessen dem Internet-Terminal 1 vom IP-Server 9 die für den Benutzernamen Solar 2 dauerhaft gespeicherte weitere IP-Adresse 192.168.1.253 aus der geschlossenen Benutzergruppe des Solaranlagenbetreibers zugewiesen wird. Nun ist zwischen dem GPRS-Modem 3 und dem Internet-Terminal 1 eine IP-Datenverbindung durch das private Subnetz-Segment mit der Maske 255.255.255.252 innerhalb des privaten Class-C-Netzwerksegements im Netzwerk 8 des Providers etabliert. Der Mitarbeiter des Solaranlagenbetreibers kann vom Internet-Terminal 1 über diese IP-Datenverbindung mit einem Browser auf den in den Datenlogger 2 integrierten Webserver 4 zugreifen und so die aktuellen Anlagendaten der Solaranlage abrufen und einen Systemcheck der Solaranlage durchführen. Die vom Browser auf dem Terminal 1 generierten http-Anfragen werden dabei über die IP-Datenverbindung an das Gateway 10 weitergeleitet, von diesem auf das GPRS-Protokoll umgesetzt, und vom GPRS-Mobilfunkmodem 3 an den Webserver 4 weitergeleitet.
2 zeigt eine die schematische Anordnung verschiedener Komponenten zur IP-basierten Datenkommunikation zwischen dem Internet-Server 1' eines Wetterdienstes, der Datenschnittstelle 2' einer Wetterstation, die mit einem GPRS-fähigen Mobilfunkmodem 3' verbunden ist, und einem GPRS-fähigen Mobiltelefon 3”. Die Elemente der Anordnung nach 2 sind, soweit sie mit Elementen der 1 in ihrer Funktion übereinstimmen, durch dieselben Bezugszeichen, jedoch mit verschiedenen Indizes gekennzeichnet. Die Datenschnittstelle 2' besitzt einen integrierten Steuerungsserver 13, über den mit dem GPRS-Modem 3' aktuelle Daten der Wetterstation abgerufen und Steuerungs- und/oder Wartungsfunktionen an der Wetterstation ausgeführt werden können. Das GPRS-Modem 3' besitzt eine SIM-Karte 5' zur physischen Identifikation des Modems im Mobilfunknetz. Zur Herstellung der Erreichbarkeit über das Internet wählt sich der Betreiber der Wetterstation mit dem GPRS-Modem 3' über den nächsten APN des Mobilfunknetzes 6' mit seinem Benutzernamen „Wetter 1” und dem entsprechenden Passwort bei dem RADIUS-Server 7' im Netzwerk 8' des Providers ein und etabliert eine GPRS-Daten-Mobilfunkverbindung zu dem Netzwerk 8' des Providers. Anhand des Benutzernamens weist der IP-Server 9' dem GPRS-Modem 3' die für den Benutzernamen „Wetter 1” dauerhaft gespeicherte IP-Adresse 10.0.0.1 aus der geschlossenen Benutzergruppe des Betreibers der Wetterstation, die durch ein privates Class-A-Subnetz-Segment mit der Maske 255.255.255.0 innerhalb des privaten Class-A-Netzwerksegments im Netzwerk 8' des Providers gebildet wird, zu. Während der Dauer der GPRS-Daten-Mobilfunkverbindung zwischen dem GPRS-Modem 3' und dem Netzwerk 8' übernimmt das Gateway 10' die bidirektionale Protokollumsetzung zwischen dem GPRS-Protokoll der Daten-Mobilfunkverbindung und dem IP-Protokoll des privaten Class-A-Netzwerksegments im Netzwerk 8' des Providers. Zum automatisierten Abrufen von Wetterdaten wählt sich der Internetserver 1' zeitgesteuert über die verschlüsselte VPN-Internetverbindung 14 im Netzwerk 8' des Providers ein.
Hierbei gibt er gegenüber dem RADIUS-Server 7' den zweiten Benutzernamen „Wetter 2” nebst zugehörigem Passwort weiter, anhand dessen dem Internetserver 1' vom IP-Server 9 die für den Benutzernamen „Wetter 2” dauerhaft gespeicherte weitere IP-Adresse 10.0.0.2 aus der geschlossenen Benutzergruppe des Betreibers der Wetterstation zugewiesen wird. Das VPN-Gateway 15 übernimmt während der Dauer der verschlüsselten VPN-Internetverbindung 14 zwischen dem Internetserver 1' und dem Netzwerk 8' die bidirektionale Ent- bzw. Verschlüsselung zwischen dem IP-Protokoll des privaten Class-A-Netzwerksegments im Netzwerk 8' und der verschlüsselten VPN-Internetverbindung 14. Nun ist zwischen dem GPRS-Modem 3' und dem Internetserver 1' eine IP-Datenverbindung durch das private Subnetz-Segment mit der Maske 255.255.255.0 innerhalb des privaten Class-A-Netzwerksegments im Netzwerk 8' des Providers etabliert. Der Internetserver 1' kann über diese IP-Datenverbindung auf den in die Datenschnittstelle 2' integrierten Steuerungsserver 13 automatisiert zugreifen und so die aktuellen Wetterdaten abrufen und weiterverarbeiten. Zur Ausübung von Wartungs- und Steuerungsaufgaben wählt sich sodann ein Mitarbeiter des Betreibers der Wetterstation von seinem GPRS-fähigen Mobiltelefon 3'' aus über den nächsten APN des Mobilfunknetzes 6'' mit seinem Benutzernamen „Wetter 3” und dem entsprechenden Passwort bei dem RADIUS-Server 7' im Netzwerk 8' des Providers ein und etabliert eine GPRS-Daten-Mobilfunkverbindung zu dem Netzwerk 8' des Providers. Anhand des Benutzernamens weist der IP-Server 9' dem Mobiltelefon 3'' die für den Benutzernamen „Wetter 3” dauerhaft gespeicherte IP-Adresse 10.0.0.3 aus der geschlossenen Benutzergruppe des Betreibers der Wetterstation zu. Während der Dauer der GPRS-Daten-Mobilfunkverbindung zwischen dem Mobiltelefon 3'' und dem Netzwerk 8' übernimmt das Gateway 10' in einer weiteren Instanz die bidirektionale Protokollumsetzung zwischen dem GPRS-Protokoll der Daten-Mobilfunkverbindung und dem IP-Protokoll des privaten Class-A-Netzwerksegments im Netzwerk 8' des Providers. Nun ist zwischen dem Mobiltelefon 3'' und dem GPRS-Modem 3' eine IP-Datenverbindung durch das private Subnetz-Segment mit der Maske 255.255.255.0 innerhalb des privaten Class-A-Netzwerksegments im Netzwerk 8' des Providers etabliert. Der Mitarbeiter des Betreibers der Wetterstation kann vom Mobiltelefon 3'' über diese IP-Datenverbindung mit einem Steuerungsprogramm auf den in die Datenschnittstelle 2' integrierten Steuerungsserver 13 zugreifen und so Wartungs- und Steurungsarbeiten an der Wetterstation durchführen. Die vom Steuerungsprogramm auf dem Mobiltelefon 3'' generierten Anfragen werden dabei über die Daten-Mobilfunkverbindung über das Mobilfunknetz 6'' an das Gateway 10' weitergeleitet, von diesem auf das IP-Protokoll des privaten Class-A-Netzwerksegments im Netzwerk 8' des Providers umgesetzt, sodann vom Gateway 10' auf das GPRS-Protokoll der Daten-Mobilfunkverbindung über das Mobilfunknetz 6' umgesetzt, und vom GPRS-Mobilfunkmodem 3' an den Steuerungsserver 13 weitergeleitet.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 zeigt die schematische Anordnung des Datenloggers einer Solaranlage, eines Mobilfunkgeräts, einem Netzwerk des Providers und eines Internet-Terminals zur Durchführung des erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens.
2 zeigt die schematische Anordnung der Datenschnittstelle einer Wetterstation, einem Netzwerk des Providers, des Internet-Servers eines Wetterdienstes und GPRS-fähigen Mobiltelefon zur Durchführung des erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens.
5. Gewerbliche Anwendbarkeit:
Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich vornehmlich zur ferngesteuerten Ausübung von Überwachungs- und Steuerungsaufgaben etwa für Windkraftanlagen, Solaranlagen oder Verkehrsleitsysteme.

Claims

Verfahren zur Einbindung von Mobilfunkgeräten (3, 3', 3'') in IP-basierte Datennetze, wobei a. das Mobilfunkgerät (3, 3', 3'') über eine Authentifizierung eine Daten-Mobilfunkverbindung über einen Zugangspunkt zum Provider etabliert, b. dem Mobilfunkgerät (3, 3', 3'') durch einen IP-Server (9, 9') anhand der Authentifizierungsdaten eine feste IP-Adresse aus dem Adressraum seiner geschlossenen Benutzergruppe zugeordnet und die Zuordnung dauerhaft gespeichert wird, c. die Daten-Mobilfunkverbindung anhand der zugeordneten IP-Adresse über ein Gateway (10, 10') des Providers mit dem IP-basierten Datennetz während der Dauer der Daten-Mobilfunkverbindung gekoppelt wird, wobei das Gateway (10, 10') mittels Routingvorschriften eine dauerhafte bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen dem Mobilfunkgerät (3, 3', 3'') und dem IP-basierten Datennetz innerhalb des Adressraumes seiner geschlossenen Benutzergruppe vermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass d. dass es sich bei der dem Mobilfunkgerät (3, 3', 3'') zugeordneten IP-Adresse um eine private IP-Adresse aus einem privaten IP-Netzwerksegment des Providers handelt, e. ein Client (1, 1') aus einem öffentlichen IP-basierten Netzwerk durch eine passwortbasierte Authentifizierung eine IP-Verbindung zu einem Einwahlserver (7, 7') des Providers mit öffentlich erreichbarer IP-Adresse etabliert, f. dem Client (1, 1') durch den IP-Server (9, 9') des Providers anhand der Authentifizierungsdaten eine weitere private IP-Adresse aus dem privaten IP-Netzwerksegment des Providers aus dem Adressraum derselben geschlossenen Benutzergruppe zugeordnet und die Zuordnung dauerhaft gespeichert wird, g. die Daten-Mobilfunkverbindung und der Client (1, 1') aus dem öffentlichen IP-basierten Netzwerk anhand der zugeordneten privaten IP-Adressen über das private IP-Netzwerksegment des Providers gekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Authentifizierung gemäß Schritt a. über eine Benutzer/Passwortprüfung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vom Provider zur Einwahl aus öffentlichen IP-Netzwerken nur verschlüsselte Verbindungen (14) über ein Gateway (15) zugelassen werden, über welche IP Verbindungen getunnelt übertragen werden können.