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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Übertragung
von Daten zwischen einer Datenquelle und einem Endgerät in einem
Datennetz mit Mobilitätsfunktion
sowie ein entsprechendes Datennetz und ein Datenübertragungsgerät.
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Bei Datennetzen mit Mobilitätsfunktion
wird es ermöglicht,
dass sich ein mobiles Endgerät,
beispielsweise ein Laptop oder ein PDA, welches in einem Heimatnetz
bekannt ist, in ein Fremdnetz bewegen kann, wobei weiterhin gewährleistet
wird, dass an das mobile Endgerät
gerichtete Daten bei diesem ankommen.
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Es sind mittlerweile eine Vielzahl
von Protokollen bekannt, welche Datennetze mit Mobilitätsfunktion
ermöglichen,
beispielsweise das Internet-Protokoll IPv4 mit Mobile-Ipv4-Unterstützung (siehe
http://www.ietf.org/rfc/rfc2002.txt) oder das Internet-Protokoll
IPv6 mit Mobile-Ipv6-Unterstützung (siehe
http://www.ietf.org/ids.by.wg/mobileip.html).
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Eine typische Zugangstechnologie,
mit der sich ein mobiler Teilnehmer den Zugang zu einem Datennetz,
insbesondere zum Internet, verschafft, ist die Verbindung des mobilen
Endgeräts
mit einem Datenübertragungsgerät, welches
vorzugsweise ein Mobilfunkgerät
ist. Das Mobilfunkgerät
stellt wiederum eine Verbindung zu einem Zugangsprovider her, wobei
für diese
Verbindung verschiedene Technologien zur Verfügung stehen, beispielsweise
GPRS, UMTS, Wireless LAN oder Bluetooth. Es erweist sich hierbei
als nachteilig, dass zwar auf dem mobilen Endgerät ein Protokoll installiert
sein kann, welches die Mobilitätsfunktion
eines Datennetzes unterstützt, diese
Mobi litätsfunktion
jedoch in dem Datennetz nur dann nutzbar ist, wenn sich das Endgerät direkt
ohne Zwischenschaltung eines Datenübertragungsgeräts mit dem
Datennetz verbindet.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb,
ein Verfahren zur Übertragung
von Daten zwischen einem Endgerät
und einer Datenquelle in einem Datennetz mit Mobilitätsfunktion
zu schaffen, wobei die Mobilitätsfunktion
des Datennetzes auch dann gewährleistet
ist, wenn sich das Endgerät
nicht direkt mit dem Datennetz verbindet.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Übertragung
von Daten zwischen einer Datenquelle und einem Endgerät wird die
Datenübertragung über die
Vergabe von Adressen für
die Datennetzrechner gesteuert. Dies ist eine bekannte Technologie,
die beispielsweise bei IP-Datennetzen (IP = Internet Protocol) verwendet
wird. In dem Verfahren wird das Endgerät einem Heimatnetz zugeordnet,
und Daten von der Datenquelle an das Endgerät werden über einen Heimatrechner übertragen.
Einem Datenübertragungsgerät wird in
dem Heimatnetz ferner eine Heimatadresse zugewiesen. Darüber hinaus
wird dem Datenübertragungsgerät eine Fremdadresse
zugewiesen, wenn sich das Datenübertragungsgerät in einem
Fremdnetz außerhalb
des Heimatnetzes befindet, und der Heimatrechner modifiziert in
diesem Fall die Daten von der Datenquelle derart, dass die Daten an
das Datenübertragungsgerät im Fremdnetz
weitergeleitet werden. Das Datenübertragungsgerät weist
dem Endgerät
die Heimatadresse über
eine Datenverbindung zwischen Datenübertragungsgerät und Endgerät zu. Daten
zwischen der Datenquelle und dem Endgerät werden über das Datenübertragungsgerät und über die
Datenverbindung übertragen,
wobei das Datenübertragungsgerät Daten,
die von dem Heimatrechner modifiziert wurden, derart verändert, dass
die Daten vom Endgerät
verarbeit bar sind. In dem erfindungsgemäßen Verfahren übernimmt
das Datenübertragungsgerät vollständig die Funktion
eines Clients in einem Datennetz mit Mobilitätsfunktion. Dies bedeutet,
dass die Mobilitätsfunktion
des Datennetzes schon allein durch das Datenübertragungsgerät gewährleistet
ist und hierfür
nicht das Endgerät
benötigt
wird. Durch die Zuweisung der Heimatadresse an das Endgerät und durch
die Vornahme von entsprechenden Veränderungen an den vom Datenübertragungsgerät empfangenen
Daten können
die übertragenen
Daten auch von dem Endgerät
verarbeitet werden, das wiederum mit dem Datenübertragungsgerät in Datenverbindung
steht. Es wird somit auch eine Datenübertragung gewährleistet,
wenn das Datenübertragungsgerät und das
damit verbundene Endgerät
von dem Heimatnetz in ein Fremdnetz wechseln.
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Vorzugsweise handelt es sich bei
dem Datennetz um ein Mobile-IP-Datennetz,
wobei in solchen Netzen Datenpakete übertragen werden und die Datenpakete
Header umfassen, in denen die Quelladresse und die Zieladresse des
Datenpakets gespeichert ist. Wird ein solches Datennetz verwendet,
modifiziert der Heimatrechner die von der Datenquelle stammenden
Daten derart, dass die Daten getunnelt werden, wobei die getunnelten
Daten als Zieladresse die Fremdadresse aufweisen. Der Einsatz dieser
Tunneltechnologie bei IP-Datennetzen ist bereits aus dem Stand der
Technik bekannt, insbesondere wird hierbei auf den eingangs genannten
Stand der Technik verwiesen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung wird als Datenverbindung zwischen Datenübertragungsgerät und Endgerät eine sehr
einfach zu handhabende PPP-Verbindung (Point-to-Point-Protocol) eingesetzt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
auch eine Datenübertragung
gewährleistet,
wenn das im Datennetz verarbeitete Datenformat nicht von dem Endgerät verarbeitbar
ist und das vom Endgerät verarbeitete
Datenformat auch nicht im Datennetz verarbeitbar ist.
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In diesem Falle wandelt das Datenübertragungsgerät das Datenformat
von aus dem Endgerät stammenden
Daten in ein von dem Datennetz verarbeitbares Datenformat um. Ferner
wandelt das Datenübertragungsgerät auch das
Datenformat von aus dem Datennetz stammenden Daten in ein von dem Endgerät verarbeitetes
Datenformat um.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens ist das Datenübertragungsgerät derart
ausgestaltet, dass die ihm zugewiesene Heimatadresse in ein von
dem Endgerät
verarbeitbares Format umgewandelt wird und die umgewandelte Heimatadresse
dem Endgerät
zugewiesen wird. Hierdurch wird ebenfalls die Verknüpfung von
einem Datennetz und einem Endgerät
mit inkompatiblen Datenformaten gewährleistet. Insbesondere bei
der Verwendung eines Mobile-IPv6-Datennetzes und eines Endgeräts, das
nur Datenpakete im Mobile-IPv4 oder IPv4-Format verarbeiten kann, wird sichergestellt,
dass im Datennetz alle Funktionalitäten des Mobile-IPv6-Protokolls
gewährleistet
werden. Diese Funktionalitäten
umfassen insbesondere Connection Tracking, Routing-Header-Funktionen,
Security Hashes, Fast Handoffs usw. Solche Funktionen sind detailliert
in dem eingangs genannten Stand der Technik beschrieben.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform
wird durch das Verfahren auch ein Szenario unterstützt, bei
dem die im Datennetz verarbeiteten Daten nicht von der Datenquelle
verarbeitbar sind und in gleicher Weise auch nicht die von der Datenquelle
verarbeiteten Daten im Datennetz verarbeitbar sind. In diesem Fall
wandelt der Heimatrechner Daten von der Datenquelle in ein von dem Datennetz
verarbeitbares Format um und in analoger Weise wandelt der Heimatrechner
von dem Datennetz stammende Daten in ein von der Datenquelle verarbeitbares
Format um. Das Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, wenn das
Datennetz ein Mobile-IPv6-Datennetz ist und die Datenquelle nur
Datenpakete im Mobile-IPv4 oder IPv4-Format verarbeiten kann. Hierdurch
wird wiederum die volle Funktio nalität des Mobile-IPv6-Protokolls
im Datennetz gewährleistet.
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In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist ein Teil des Datennetzes das Internet, insbesondere
wird über
das Datenübertragungsgerät eine Verbindung
zu einem Internet-Zugangspunkt
gewährleistet,
worüber
die Internetverbindung hergestellt wird. Bei dem Heimatnetz und/oder
dem Fremdnetz handelt es sich vorzugsweise um ein drahtloses Netz,
welches besonderes auf GPRS und/oder wireless-LAN und/oder Bluetooth
und/oder UMTS und/oder CDMA2000 basiert.
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Als Datenübertragungsgerät wird in
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ein mobiles Gerät,
insbesondere ein Mobilfunkgerät,
eingesetzt.
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Neben dem oben beschriebenen Datenübertragungsverfahren
umfasst die Erfindung auch ein Datennetz mit Mobilitätsfunktion
zur Übertragung
von Daten zwischen Datenquellen und Endgeräten, wobei das Datennetz derart
ausgestaltet ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung
ein Datenübertragungsgerät zur Übertragung
von Daten zwischen einem Datennetz mit Mobilitätsfunktion und einem Endgerät, welches
folgende Komponenten umfasst:
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- – eine
erste Schnittstelle zum Empfang von Daten eines Heimatrechners aus
dem Datennetz und zum Senden von Daten in das Datennetz, wobei der
Heimatrechner im Falle, dass sich das Endgerät in einem Fremdnetz außerhalb
eines Heimatnetzes befindet, Daten von der Datenquelle derart modifiziert,
das die Daten an das Endgerät
im Fremdnetz weitergeleitet werden;
- – eine
zweite Schnittstelle, wobei über
die zweite Schnittstelle eine Datenverbindung zum Empfang von Daten
des Endgeräts
und Senden von Daten zum Endgerät
herstellbar ist;
- – ein
oder mehrere Speichermittel zum Speichern einer von dem Datennetz
zugewiesenen Heimatadresse und einer von dem Datennetz zugewiesenen
Fremdadresse, wobei die Fremdadresse zugewiesen wird, wenn sich
das Datenübertragungsgerät in einem
Fremdnetz außerhalb
des Datennetzes befindet;
- – wobei
das Datenübertragungsgerät derart
ausgestaltet ist, dass es über
die zweite Schnittstelle die Heimatadresse dem Endgerät zuweist
und von dem Heimatrechner modifizierte Daten derart verändert, dass
die Daten von dem Endgerät
verarbeitbar sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Datenübertragungsgeräts weist
dieses ferner Mittel zum Umwandeln von im Datennetz verarbeitbaren
Datenformaten in von dem Endgerät verarbeitbare
Datenformate auf. Ferner ist das Datenverarbeitungsgerät vorzugsweise
ein mobiles Gerät,
insbesondere ein Mobilfunkgerät.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
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Es zeigen
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1 die
schematische Darstellung eines Datennetzes, in dem das erfindungsgemäße Datenübertragungsverfahren
durchführbar
ist;
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2 eine
Darstellung der im Endgerät
und im Datenübertragungsgerät verarbeiteten
Protokollschichten;
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Das in 1 dargestellte
Datennetz N umfasst einen Heimatrechner HA (HA = Home Agent), eine
Mehrzahl von Routern R1 bis R4 sowie Zugangsrouter AR1 und AR2 (RR
= Access Router). Die beiden Zugangsrouter ARl und AR2 sind wiederum
mit Subnetzen N1 und N2 verbunden, welche zwei unterschiedliche
Mobilfunknetze sind. Das Subnetz N1 ist das Heimatnetz eines Endgeräts TE (TE =
Terminal End Device), welches vorzugsweise ein mobiles Gerät, wie z.
B. ein Laptop ist. Das Endgerät TE
ist über
eine Datenleitung DL mit einem mobilen Datenübertragungsgerät MT (MT
= Mobile Terminal) verbunden, wobei das Datenübertragungsgerät in das
Subnetz N1 eingeloggt ist.
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Das Datennetz N ist ferner mit einer
Datenquelle CN verbunden, wobei über
das Datennetz N Daten zwischen dem Endgerät TE und der Datenquelle CN
ausgetauscht werden. Bei dem Datennetz N handelt es sich um ein
Datennetz mit Mobilitätsfunktion,
vorzugsweise um ein Mobile-IPv6-Datennetz. In einem solchen Datennetz
werden die Daten in Form von Datenpaketen versandt, wobei in den Headern
der Datenpakete die Quell- und die Zieladressen der Datenpakete
gespeichert sind. Die Mobilitätsfunktion
des Datennetzes gewährleistet,
dass das im Heimatnetz N1 befindliche Endgerät TE auch in das außerhalb
des Heimatnetzes liegende Fremdnetz N2 wechseln kann und weiterhin
eine Weiterleitung der Datenpakete an das im Fremdnetz befindliche
Endgerät
gewährleistet
ist. Dies wird dadurch erreicht, dass Daten von der Datenquelle
CN, welche an das Endgerät
TE gesendet werden sollen, über den
Heimatrechner HA geleitet werden, wobei der Heimatrechner die Daten
derart modifiziert, dass sie auch in einem Fremdnetz ankommen. Im
folgenden wird erläutert,
wie diese Mobilitätsfunktion
im Detail umgesetzt wird.
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Verbindet sich das mobile Endgerät MT mit dem
Heimatnetz N1, so wird von dem Heimatrechner HA eine permanente
Heimatadresse für
dieses Endgerät
vergeben. Diese Heimatadresse weist das Datenübertragungspaket MT dem Endgerät TE zu.
Solange sich das Endgerät
TE im Heimatnetz befindet, ist die Datenübertragung unproblematisch,
da das Endgerät
TE einfach mit der zugewiesenen Heimatadresse angesprochen werden
kann. Wechseln jedoch das Datenübertragungsgerät MT und
das damit verbundene Endgerät
TE zu dem Fremdnetz N2, wird für
das Datenübertragungsgerät MT zusätzlich eine Fremdadresse
CoA (CoA = Care of Address) in dem Netz N2 vergeben, über welche
das Datenübertragungsgerät im Fremdnetz
N2 erreichbar ist. Beim Wechseln des Netzes wird ferner eine Nachricht
an den Heimatrechner HA übersandt,
mit welcher der Heimatrechner über
die Fremdadresse informiert wird. Der Heimatrechner richtet daraufhin
eine Mobilitätsunterstützung für das Datennetz
ein, wobei er an die Heimatadresse adressierte Pakete nunmehr an die
Fremdadresse schickt.
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Der Ablauf der Datenübertragung
von der Datenquelle CN zum Endgerät TE ist wie folgt:
Ein
von der Datenquelle CN ausgesendetes Datenpaket enthält im Header
als Quelladresse die Adresse der Datenquelle und als Zieladresse
die Heimatadresse des Endgeräts.
Das Datenpaket wird zunächst
in dem Datennetz an den Heimatrechner HA geleitet. Der Heimatrechner
packt dieses Datenpaket in ein Tunnelpaket, wobei der Header dieses
Tunnelpakets als Zieladresse die Fremdadresse CoA enthält. Das
getunnelte Datenpaket wird somit zu dem im Fremdnetz befindlichen
Datenübertragungsgerät MT geleitet.
Das Datenübertragungsgerät entfernt den
Header des Tunnelpakets und erzeugt wieder das ursprünglich von
der Datenquelle CN versandte Datenpaket. Dieses Datenpaket wird
dann über
die Datenverbindung DL an das Endgerät TE geleitet und von diesem
weiterverarbeitet.
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Das oben beschriebene Szenario ist
immer dann anwendbar, wenn das von dem Datennetz verwendete Übertragungsprotokoll
auch von der Datenquelle CN und dem Endgerät TE verarbeitbar ist. Es kann
jedoch auch der Fall auftreten, dass die Datenquelle CN und das
Endgerät
TE ein anderes Protokoll verwenden als das Datennetz N. Im Folgenden
wird beispielshaft der Fall erläutert,
dass es sich bei dem Datennetz N um ein Mobile-IPv6-Netzwerk (nachfolgend
abgekürzt
als MIPv6) handelt, wohingegen die Datenquelle CN und das Endgerät TE das
Internetprotokoll IPv4 verwenden. Einzelheiten zu dem Protokoll
MIPv6 finden sich insbesondere auf der bereits eingangs erwähnten Internetseite http://www.ietf.org/ids.by.wg/mobileip.html.
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Befindet sich das Datenübertragungsgerät MT im
Heimatnetz, beantragt es eine Heimatadresse vom Datennetz. Es wird
hierbei als Heimatadresse eine IPv4-Adresse verwendet, die im MIPv6-Format geschrieben
ist. Die IPv4-Adresse wird wiederum von dem Datenübertragungsgerät MT in
das IPv4-Format umgewandelt und dem Endgerät TE zugewiesen. Bei der Datenübertragung
eines Datenpakets von dem Endgerät
zur Datenquelle erzeugt das Endgerät zunächst ein Datenpaket, das als
Quelladresse die IPv4-Heimatadresse im IPv4-Format sowie als Zieladresse
die IPv4-Adresse der Datenquelle CN im IPv4-Format im Header beinhaltet.
Das Datenpaket wird zunächst über die
Datenverbindung DL an das Datenübertragungsgerät MT geleitet.
Das Datenübertragungsgerät wandelt
den Datenpaket-Header in einen MIPv6-Header um. Dieser Header enthält als Quelladresse
die MIPv6-Fremdadresse CoA im MIPv6-Format (sofern sich das Datenübertragungsgerät und das
Endgerät
in einem Fremdnetz befinden) und als Zieladresse die MIPv6-Rdresse des
Heimatrechners im MIPv6-Format. Ferner wird ein Routing-Header RH
generiert, der die IPv4-Adresse der Datenquelle im MIPv6-Format
enthält.
Die Payload des Datenpakets sowie weitere Header-Optionen bleiben unverändert.
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Dieses Datenpaket wird nun auf übliche Weise
zum Heimatrechner geleitet. Der Heimatrechner konvertiert den Header
des Datenpakets wiederum in einen Header, der als Quelladresse die
Heimatadresse im IPv4-Format enthält. Hierzu ist im Heimatrechner
eine Zuordnung der Fremdadresse im MIPv6-Format zu der Heimatadresse
im IPv4-Format gespeichert. Die Zieladresse des vom Heimatrechner konvertierten
Headers ist die IPv4-Adresse
der Datenquelle im IPv4-Format. Das Datenpaket kann dann von dem
Heimatrechner HA über
das IPv4-Protokoll an die Datenquelle CN übermittelt werden.
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Beim Transport eines Datenpakets
von der Datenquelle CN zu dem Endgerät TE enthält der von der Datenquelle
CN erzeugte Header als Quelladresse die IPv4-Adresse der Datenquelle
im IPv4-Format und die Heimatadresse des Endgeräts MT im IPv4- Format. Das Datenpaket
wird wiederum zum Heimatrechner geleitet und von diesem in ein Datenpaket
umgewandelt, das als Datenquelle die MIPv6-Adresse des Heimatrechners
im MIPv6-Format
und als Zieladresse die Fremdadresse CoA des Datenübertragungsgeräts im MIPv6-Format
enthält. Ferner
wird wiederum ein Routing-Header generiert, der die IPv4-Adresse
der Datenquelle CN im MIPv6-Format enthält. Das auf diese Weise generierte
Datenpaket wird dann über
das Datennetz an das Datenübertragungsgerät MT geleitet.
Dieses Datenübertragungsgerät erzeugt
einen neuen Header. Dieser neue Header enthält als Quelladresse die Adresse
der Datenquelle CN im IPv4-Format, welche über den Routing Header ermittelt
wurde. Als Zieladresse enthält
der Header die Heimatadresse im IPv4-Format. Dieses Datenpaket kann dann über die
Datenverbindung DL an das Endgerät
TE weitergeleitet und von diesem weiterverarbeitet werden.
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In 2 sind
die von dem Endgerät
TE und von dem Datenübertragungsgerät MT verarbeiteten Protokoll-Stacks
gezeigt. Der Protokoll-Stack von dem Endgerät umfasst die physikalische
Schicht L1, die L2-Schicht, welche den Zugang zum Übertragungsmedium
regelt, eine PPP-Schicht für
die Datenverbindung zwischen dem Endgerät und dem Datenübertragungsgerät, eine
IP-Schicht, welche ein beliebiges Internetprotokoll sein kann, sowie
die darauf aufgebaute Applikationsschicht. Das Datenübertragungsgerät umfasst
die L1-Schicht, die L2-Schicht,
die PPP-Schicht sowie eine Mobile-IP-Schicht, welche ein beliebiges
Mobile-IP-Protokoll sein kann. Die Mobile-IP-Schicht enthält insbesondere die Heimatadresse
HAd des Datenübertragungs-geräts sowie
die Adresse CoA im Fremdnetz. Wie durch die beiden Doppelpfeile
zwischen den beiden Protokoll-Stacks
angedeutet ist, wird über
das PPP-Protokoll die Heimatadresse des Datenübertragungsgeräts dem Endgerät zugewiesen
und in dem IP-Protokoll des Endgeräts verwendet.