DE10322205A1 - Vorrichtung zur Entscheidung über Notwendigkeit und Durchführbarkeit von vertikalen Handovern in heterogenen mobilen Netzen - Google Patents

Vorrichtung zur Entscheidung über Notwendigkeit und Durchführbarkeit von vertikalen Handovern in heterogenen mobilen Netzen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung besteht im Wesentlichen in der Einführung einer verteilten Netzwerkinfrastruktur, die das Handover-Management zwischen verschiedenen Mobilfunknetzen unterstützt, wobei bei der Entscheidung über Handover-Dienstprofile, Terminalprofile, Netzwerkprofile, Nutzerprofile, situationsspezifischen Regeln des Betreibers und die evtl. bestehende Notwendigkeit von Softwaredownloads berücksichtigt werden und diese Informationen entsprechend bereitgestellt und verwaltet werden und wobei eine Auswahl von angemessenen Entscheidungsalgorithmen auf Grundlage der zur Verfügung stehenden Informationen und des konkreten Szenarios erfolgt. DOLLAR A Durch die Lokalisierung von Entscheidungen/Funktionen in Netzwerkeinheiten, an denen die benötigten Daten vorliegen, wird erreicht, dass das Terminal von Aufgaben des Handover-Managements für vertikale Handover entlastet und gleichzeitig der Handover-Prozess beschleunigt und Handover-Verhandlungen zwischen Terminal und Zielnetzwerk erst einmal über die aktuelle Netzwerkverbindung abgewickelt werden. Die Elemente dieser Netzwerkinfrastruktur sind besonders gut in Mobilfunknetzwerke zu integrieren, die eine UMTS-ähnliche Struktur aufweisen.

Description

  • Vorrichtung zur Entscheidung über Notwendigkeit und Durchführbarkeit von vertikalen Handovern in heterogenen mobilen Netzen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entscheidung über Notwendigkeit und Durchführbarkeit von vertikalen Handovern zwischen verschiedenen Funktechnologien, bei der Einheiten mit Funktionen zur Reconfigurationsunterstützung vorhanden sind, die auf Grundlage einer Überwachung und Bewertung der Verbindungen, eine Handover Entscheidung, ein Herunterladen von Parametern und/oder Software und den Handover durchführen.
  • Die Entwicklung der Mobilfunknetze ist durch die zunehmende Diversifizierung des Angebots an unterschiedlichen Radio Access Technologien (RATs) gekennzeichnet. Mit der Installation von UMTS und dem verbreiteten Einsatz von Hot-Spot-Netzen, wie Wireless LAN, steht damit eine große Zahl von unterschiedlichen RATS zur Verfügung. Den Zugang zu mehreren Radiotechnologien mittels des gleichen Telekommunikationsendgeräts bieten sog. Multi-Mode Terminals. Diese sind auf dem aktuellen Stand der Technik durch das Vorhandensein mehrerer für jeweils eine einzige Radio Access Technologie (RAT) ausgelegter Radio Transceiver realisiert.
  • Dieser Ansatz zeigt aber deutliche Grenzen, da diese Geräte nicht auf einfache Weise nachträglich für neue RATS konfiguriert werden können, weil wesentliche Teile des Transceivers in Hardware realisiert sind. Das Konzept des Software Defined Radio, das als Alternative zu herkömmlichen Multi-Mode-Terminals entwickelt wird, die dedizierte Hardware für die zu nutzenden Radiotechnologien enthalten, ersetzt die Vielzahl der Transceiver durch einen mittels Software konfigurierbaren Transceiver, der universell verwendbar ist. Ein derartiger Transceiver erlaubt es, Modulation und Codierung frei zu wählen, und sogar während des laufenden Betriebs des Terminals durch Austausch der Software zu ändern. Damit ist eine weitgehende dynamische Rekonfiguration auf eine Vielzahl von Radiotechnologien möglich. Zudem können SDR-Terminals allerdings auch selber mehrere konfigurierbare Transceiver beinhalten, die dann eine gleichzeitige Nutzung mehrerer RATs erlauben.
  • Für die Benutzer solcher Terminals tritt aufgrund der Entwicklung hin zu einem weit gefächerten Angebot an unterschiedlichen Radiotechnologien die Notwendigkeit des Wechsels, einem sogenannten vertikalen Handover, zwischen verschiedenen zellulären Mobilfunknetzwerken, z.B. GSM/GPRS, UMTS/FDD, UMTS/TDD, oder sonstigen drahtlosen Netzwerken, wie z.B. Wireless LAN oder HiperLAN 2, auf. Die verschiedenen Technologien werden in der Regel unterschiedliche Kapazitäten und unterschiedliche geographische Abdeckungen aufweisen, was es nahe legt, auch die Möglichkeit des Wechsels zwischen den Technologien bereitzustellen, damit eine unterbrechungsfreie Nutzung ermöglicht wird.
  • Im Gegensatz zur aktuellen Realisierung beim Roaming in GSM, bei der ein Kunde eines Mobilfunkbetreibers das Netz eines anderen Anbieters nutzen kann, es jedoch nicht vorgesehen ist, dass laufende Gespräche oder aktive Datenverbindung übernommen werden können, stellen vertikale Handover deutlich größere Ansprüche sowohl an das Terminal als auch an die beteiligten Mobilfunknetze, da sie auch im verbundenen Zustand, in dem ein oder mehrere Dienste aktiv sind, stattfinden können. Insbesondere wird in der Regel die Anforderung gestellt, dass aktive Dienste während des vertikalen Handovers ohne merkliche Unterbrechung weiterlaufen, der vertikale Handover also nahtlos erfolgt.
  • Zur Realisierung eines derartigen Systemverhaltens für Mobilfunknetze ist ein spezielles Handover Management erforderlich, das verschiedene zum vertikalen Handover gehörige Vorgänge sowohl innerhalb des rekonfigurierbaren Terminals als auch zwischen dem Terminal und den beteiligten Mobilfunknetz werken koordiniert und optimiert. Bei der Wahl eines geeigneten Zielnetzwerks sollen neben den Eigenschaften der zur Wahl stehenden Radio Access Technologien und der angeschlossenen Mobilfunknetzwerke vor allem individuelle Anforderungen des mobilen Benutzers, wie zum Beispiel Zuverlässigkeit, Erreichbarkeit, minimal erforderliche Dienstegüte (auch Quality of Service (QoS) genannt). Darüber hinaus solle nicht zuletzt Obergrenzen für vor, während und nach dem Handover entstehende Kosten in Betracht gezogen werden. Eine wichtige Aufgabe im Rahmen des Handover Managements ist ferner die Erkennung der Notwendigkeit eines Handovers unter Maßgabe der Benutzeranforderungen.
  • Ein derartiges umfassendes Handover Management kann nicht ausschließlich auf dem mobilen Terminal oder ausschließlich im Mobilfunknetzwerk erfolgen. Letzteres ist schon deshalb nicht möglich, weil auch vertikale Handover zwischen Mobilfunknetzwerken verschiedener Betreiber, die im Allgemeinen nicht eng integriert sein werden, unterstützt werden sollen. Eine optimale Lösung besteht in einem zwischen Terminal und Netzwerk verteilten Handover Management-System. Im Rahmen einer derartigen Lösung stellen Mobilfunknetzwerke eine Netzwerkinfrastruktur bereit, die SDR-Terminals in allen Phasen des Handover Managements unterstützt und es dabei erlaubt, die zusätzlichen Möglichkeiten von SDR-Terminals in einer sowohl für den Benutzer als auch für die Mobilfunkbetreiber optimalen Form zu nutzen. Diese Art der Unterstützung bietet sich auch für herkömmliche Multi-Mode Terminals an.
  • Handover Management ist ein wesentlicher Bestandteil von Mobilfunknetzen, um für mobile Nutzer eine ununterbrochene Nutzung zu ermöglichen, wenn der Einzugsbereich der zuständigen Basisstation verlassen wird. Jedoch beschränkt sich diese Funktion in Netzwerken wie GSM-Systemen auf die Entscheidung und Durchführung von Handovers, die keine Veränderung der Radiotechnologie beinhalten, sondern ausschließlich einen Wech sel der Basisstation, die die Kommunikationsverbindung mit dem mobilen Endgerät aufrechterhält, bewirken.
  • Zur Lösung des im vorherigen Abschnitt skizzierten Problems des Managements von vertikalen Handovers sind jedoch weitergehende Verfahren notwendig, um sowohl bei der Entscheidung als auch bei der Durchführung zu berücksichtigen, dass der Wechsel zwischen Radiotechnologien mit verschiedenen Eigenschaften stattfindet.
  • Zur Berücksichtigung dieses Aspekts sind bisher verschiedenen Vorschläge gemacht worden, die jeweils gewisse Teilbereiche des Problemkreises behandeln: Im United States Patent US 5,697,055 wird eine Methode vorgeschlagen, mit der zwei verschiedene Mobilfunknetzwerke miteinander verbunden werden können, so dass Handover zwischen diesen Netzwerken möglich sind. Eine Verbindung zwischen den Mobile Switching Centern der beiden Netzwerke dient dabei zum Datenaustausch, der den Handover von bestehenden Verbindungen ermöglicht. Die Entscheidung darüber, welches der beiden Netzwerken benutzt wird, wird dabei auf Grundlage von Messgrößen wie der Signalstärke der Funkverbindung mit der Basisstation, dem Verhältnis von Signalstärke zum Rauschpegel, der Bitfehlerrate usw. getroffen. Kriterien für die Entscheidung können dabei vordefinierte Schwellenwerte, Round-Trip-Messungen zur Abschätzung der Position des Mobilfunkendgeräts sein.
  • Gerade mit der Entwicklung von Software Defined Radio Endgeräten, die eine freie Konfiguration auf verschiedenen Technologien erlauben, stellt sich jedoch das Problem, dass, um eine benutzergerechte Verwendung eines solchen Endgeräts zu erlauben, die Anforderungen der laufenden Anwendungen und die Präferenzen des Benutzers berücksichtigt werden müssen. Diese Aspekte werden in dieser Patentschrift jedoch nicht berücksichtigt. Dies ist gerade dann wichtig, wenn die beiden Mobilfunknetze unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich der Übertragungsgüte und Bandbreite bereitstellen. Darüber hinaus werden nur Aspekte von „circuit switched"-Services berücksichtigt, „packet-oriented"-Dienste werden nicht berücksichtigt. Das vorgeschlagene Verfahren ist weiterhin beschränkt auf das Zusammenwirken von unabhängigen Netzwerken und behandelt nicht die weitergehende Integration von Netzwerken, wie sie etwa für die Integration von lokalen Hot-Spots, etwa basierend auf Wireless LAN, in UMTS vorgeschlagen wird.
  • Ein weiteres Verfahren ist in der United States Patent Application US 2002/0045447 veröffentlicht worden. Dieses Verfahren nimmt eine andere Art der Kopplung der Mobilfunknetzwerke an. In diesem Fall werden beide Netzwerke an einem gemeinsamen Core Netzwerk betrieben. Dieses Verfahren berücksichtigt, dass die beiden Radio Access Netzwerke (RANs) verschiedene Services bereitstellen und diese in möglicherweise verschiedenen Qualitäten, z. B. Bitraten etc., liefern. Aufgrund der Informationen über die Verfügbarkeit von Services kann dann die Entscheidung über die Nutzung des am besten geeigneten Netzes erfolgen. Zusätzlich können aber auch andere Parameter wie Delay-Anforderungen oder Preise der Nutzung in die Entscheidung eingehen.
  • In eine ähnliche Richtung weist auch die United States Patent Application US 2001/0046879. Diese Anmeldung behandelt das Problem der Zellen-Selektion in mobilen Netzwerken. Berücksichtigt wird dabei, dass in Mobilfunknetzen der 3. Generation Zellen mit unterschiedlichen Fähigkeiten bereitstehen werden. Durch Einbeziehung der unterschiedlichen Eigenschaften von Zellen in die Entscheidungsfindung beim Handover wird eine Optimierung der Quality of Service erreicht. Diese vorgeschlagene Methode setzt jedoch eine enge Kopplung der Netzwerke voraus und berücksichtigt nicht, dass ähnliche Entscheidungen auch bei anderen Arten der Kopplung von Netzwerken getroffen werden müssen. Eine Methode, um die unterschiedlichen Fähigkeiten von Endgeräten bei der Entscheidung zu berücksichtigen, wird ebenfalls nicht vorgeschlagen. Zudem werden die individuellen Eigenschaften des Terminals und die spezifischen Bedürfnisse der genutzten Anwendungen bzw. Services nicht berücksichtigt.
  • Bei der Ausgestaltung des UMTS-Standards (3GPP TS 22.129 V5.1.0) sind Fragen des vertikalen Handovers zwischen GSM und UMTS ebenfalls berücksichtigt worden. Dabei ist die Möglichkeit des Handovers zwischen den beiden Technologien bei der Spezifikation des Standards berücksichtigt worden; Kriterien, die mit der Entscheidungsfindung über die Nutzung der Netze zusammen hängen, d.h. konkrete Entscheidungsbedingungen, sind jedoch nicht festgelegt worden. Auf dem gegenwärtigen Stand der Ausgestaltung bleiben allerdings die Aspekte der Benutzer-Präferenzen oder die Anforderungen der Anwendungen außer Betracht und werden nicht berücksichtigt.
  • Alle genannte Vorschläge besitzen den Nachteil, dass eine gezielte Unterstützung für Software Defined Radio nicht geboten wird, wenn einige Aspekte auch im Zusammenhang mit SDR-Terminals anstelle von Multi-Mode-Terminals Verwendung finden können.
  • Die Ausgestaltung von vertikalen Handovers für SDR-Terminals im speziellen ist ebenfalls im Projekt TRUST (public deliverables D4.3, http:// www.ist-trust.org ) untersucht worden. Die dort vorgestellten Lösungen sind jedoch auf die Vorgänge auf dem Terminal zentriert. Eine Unterstützung der für die Rekonfiguration notwendigen Vorgänge im Netz ist als Grundidee vorgesehen, trägt allerdings nicht den Möglichkeiten der verschiedenen Kopplungen zwischen Netzwerken Rechnung. Die vorgeschlagene Lösung ist lediglich für das loose coupling Szenario zwischen unabhängigen Netzwerken anwendbar, bei denen keine gemeinsame Infrastruktur verwendet wird.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Vorrichtung zur Entscheidung über Notwendigkeit und Durchführbarkeit von vertikalen Handovern in heterogenen mo bilen Netzen anzugeben, die die oben angegebenen Nachteile vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Anordnung.
  • Die Erfindung besteht im wesentlichen in der Einführung einer verteilten Netzwerkinfrastruktur, die das Handover Management zwischen verschiedenen Mobilfunknetzen unterstützt, wobei bei der Entscheidung über Handover Dienstprofile, Terminalprofile, Netzwerkprofile, Nutzerprofile, situationsspezifische Regeln des Betreibers und/oder die evtl. bestehende Notwendigkeit von Softwaredownloads berücksichtigt sowie diese Informationen entsprechend bereitstellt und verwaltet werden und wobei eine Auswahl von angemessenen Entscheidungsalgorithmen auf Grundlage der zur Verfügung stehenden Informationen und des konkreten Szenarios erfolgt. Durch die Lokalisierung von Entscheidungen/ Funktionen in Netzwerkeinheiten, an denen die benötigten Daten vorliegen, wird erreicht, dass das Terminal von Aufgaben des Handover Managements für vertikale Handover entlastet und gleichzeitig der Handover-Prozess beschleunigt und Handover-Verhandlungen zwischen Terminal und Zielnetzwerk erst einmal über die aktuelle Netzwerkverbindung abgewickelt werden.
  • Die hier vorgeschlagenen Netzwerkinfrastruktur orientiert sich an der Zweiteilung zwischen Radio Access Netzwerk (RAN) und Core Netzwerk (CN), wie sie z.B. in UMTS Netzwerken vorhanden ist. Die hier vorgeschlagene Netzwerkinfrastruktur besteht aus Funktionen, die in die Einheiten der vorhandenen Infrastruktur von Mobilfunknetzwerken integriert werden oder als selbständige Einheiten realisiert sein können, die mit den Einheiten der Infrastruktur über Interfaces verbunden sind. Durch die Lokalisierung von Entscheidungen/Funktionen in Netzwerkeinheiten sind auch mit nur einem Transceiver ausgestattete (sog. single-mode) Terminals in der Lage, ohne nennenswerte Beeinträchtigung aktiver Dienste Handover-Verhandlungen durchzuführen, indem eine Rekonfiguration ihres Transceivers auf den Zielmode nur für eine kurze Zeitspanne vorgenommen wird. Diese dient lediglich der Messung der aktuellen Empfangsqualität der neuen Radiotechnologie.
  • Die hier vorgeschlagene Struktur der Funktionen und ihrer Verteilung ist an den Gegebenheiten der UMTS-Infrastruktur orientiert. Ein solches Netzwerk, etwa UMT5/FDD, dient als Basis, mit dem andere Netzwerke integriert werden können. Dabei kann es sich sowohl um zelluläre Mobilfunknetze wie z.B. GSM, UMTuS/TDD oder andere Technologien handeln, als auch um Wireless LAN Technologien, wie z.B. HiperLAN/2 oder WaveLAN. An Stelle von UMTS/FDD kann aber auch jedes andere Mobilfunknetzwerk treten, dessen Struktur auf den gleichen Ansätzen wie das UMTS-Netz beruht, d.h. eine Trennung von Core Netzwerk and Radio Access Netzwerk ist vorhanden und für die Gateway-Funktionalität ist eine eigene Einheit vorhanden, die diese Funktionalität von den netzwerk-internen Funktionen trennt. Die Elemente dieser Netzwerkinfrastruktur sind besonders gut in Mobilfunknetzwerke zu integrieren, die eine UMTSähnliche Struktur haben, eignen sich aber auch für sonstige drahtlose Netzwerke.
  • Dabei können die verschiedenen Netzwerke in unterschiedlicher Weise gekoppelt werden. Diese verschiedenen Arten der Kopplung werden bei der Aufgabenbeschreibung der Funktionen berücksichtigt, um eine Nutzung der Infrastruktur mit den verschiedenen Kopplungsarten zu ermöglichen. Dies ist insbesondere relevant, wenn vertikale Handover zwischen verschiedene Mobilfunknetzen ermöglicht werden sollen. Damit wird es Nutzern ermöglicht, bestimmte Dienste besonders preisgünstig oder mit möglichst hoher Qualität zu nutzen. Zudem kommt es beim Handover Management wesentlich darauf an, die Entscheidung über die Notwendigkeit eines Handover, die Auswahl eines geeigneten Zielnetzwerkes sowie die eigentliche Durchführung des Handover zeitlich optimal zu gestalten.
  • Die durch die verteilte Infrastruktur eingeführten Funktionen haben die Aufgabe, bei der Entscheidung über Handover folgende Kriterien zu berücksichtigen:
    • – Anforderungen laufender Anwendungen/Dienste auf dem Terminal (Service Profile);
    • – Fähigkeiten des Terminals bzw. des Transceivers (Terminal Profile);
    • – Eigenschaften der verfügbaren Air Interface Modes (Network Profile);
    • – Präferenzen des Benutzers (User Profile);
    • – Situations-spezifische Policies des Betreibers;
    • – Notwendigkeit von Software Downloads.
  • Eine weitere Eigenschaft der vorgestellten Infrastruktur besteht in der Verwaltung und Bereitstellung der Profil-Informationen sowie der gezielten Auswahl von angemessen Entscheidungsalgorithmen auf Grundlage der zur Verfügung stehenden Informationen und des konkreten Szenarios. Das bedeutet, dass abhängig von den Gegebenheiten der konkreten Situation unterschiedliche Entscheidungsalgorithmen verwendet werden können. Je nach Art des eine Handover-Entscheidung auslösenden Ereignisses, den Präferenzen des Benutzers und des Operators, sowie dem gegenwärtigen Kontext des Benutzer, z.B. unterschiedliche Kostenkriterien bei geschäftlicher bzw. privater Tätigkeit, sind unterschiedliche Mechanismen der Entscheidungsfindung denkbar und sinnvoll. In einer verteilten Infrastruktur ist eine Abstimmung hinsichtlich der jeweils anzuwendenden Entscheidungsstrategie und Handover-Strategie zwischen dem Terminal und den Netzwerkelementen erforderlich.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 einen Ablauf eines Handuover-Prozesses,
  • 2 eine Verteilung von Handover-unterstützenden Funktionen in einem UMTS-artigen Mobilfunknetzwerk,
  • 3 ein very tight coupling Szenario für ein UMTSartiges Mobilfunknetzwerk,
  • 4 ein Terminal-zentrierter Handover im very tight coupling Szenario,
  • 5 ein Netzwerk-zentrierter Handover im very tight coupling Szenario,
  • 6 ein tight coupling Szenario für ein UMTS-artiges Mobilfunknetzwerk,
  • 7 ein Handover im tight coupling Szenario mit Beteiligung der SRS F,
  • 8 ein Handover im tight coupling Szenario ohne Beteiligung der SRS F,
  • 9 ein loose coupling Szenario innerhalb eines UMTSartigen Mobilfunknetzwerks,
  • 10 ein loose coupling Szenario zwischen zwei UMTSartigen Mobilfunknetzwerken,
  • 11 ein loose coupling Szenario zwischen einem UMTSartigen Mobilfunknetzwerk und einem Hot-Spot Netzwerk und
  • 12 eine Mode Negotiation im loouse coupling Szenario Allen weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt eine gemeinsame Vorstellung vom Ablauf eines Handover-Prozesses zugrunde. 1 zeigt in vereinfachter Form den Ablauf eines Handover-Prozesses. Der Prozess wird eingeleitet durch den Empfang 1 eines Triggers, der eine Handover-Entscheidung auslöst. Bei einem derartigen Trigger handelt es sich um ein Ereignis, das durch eine Komponente im Terminal oder im Netzwerk erzeugt wurde, und das Information über den Anlass seiner Erzeugung mit sich trägt. Es gibt eine ganze Reihe von Anlässen für die Erzeugung von Triggern, zum Beispiel das Auftauchen eines neuen Modes, der eine bessere Qualität von Services ermöglicht; die Feststellung, dass der aktuelle Mode überlastet ist oder die Verbindung gar abgebrochen ist, oder die Verschlechterung der Qualität eines Modes unter einen bestimmten Schwellwert. Neben Triggern, die sich auf die Verfügbarkeit oder Qualität von Modes beziehen, gibt es auch solche, die infolge einer Verringerung verfügbarer Terminal-Ressourcen, wie z.B. die Ladung der Batterie, unter ein kritisches Niveau oder infolge einer Veränderung des Benutzer-Kontexts, z.B. Wechsel von privater zu geschäftlicher Tätigkeit, ausgelöst werden. Außerdem können auch explizite Handover-Anforderungen von Seiten des Benutzers oder des Operators Anlass für die Erzeugung eines derartigen Triggers sein.
  • Ein bestimmter Trigger führt nur dann zur Einleitung einer Handover-Entscheidung 3, wenn er von einem Filter 2 als für die gegenwärtige Situation relevant angesehen und dem zu Folge durchgelassen wurde. Als Basis für eine Handover-Entscheidung werden eine ganze Reihe von aus verschiedenen Quellen stammenden Informationen herangezogen. Dazu gehören:
    • – Eine Liste der gegenwärtig verfügbaren Modes, zusammengestellt von einer Komponente, die für Mode Identification & Monitoring verantwortlich ist, und gefiltert durch eine weitere Komponente, Mode Filtering, die Präferenzen des Benutzers Rechnung trägt und ausgeschlossene Modes bzw. Netzwerke herausfiltert.
    • – Präferenzen des Benutzers, gespeichert im User Profile, die vom Benutzer-Kontext abhängig sein können, sowie In formationen über den Benutzer-Kontext, z.B. geographischer Kontext, Rollen-Kontext, Situtations-Kontext.
    • – Eigenschaften von aktiven Services, die vom QoS Manager zur Verfügung gestellt werden, der neben Konfigurationsparametern von Services mit Hilfe von Messungen auch Informationen über die aktuelle Quality of Service sammelt.
    • – Eigenschaften und mögliche Konfigurationen von subscribed Services, also solchen, für deren Verwendung der Benutzer registriert ist (gespeichert im Service Profile).
    • – Informationen über den aktuellen Konfigurationszustand und aktuell verfügbare Ressourcen des Terminals, verwaltet vom Configuration Manager.
    • – Eigenschaften und Fähigkeiten des Terminals, gespeichert im Terminal Profile. Dazu gehören Informationen über Batterie, CPU, Speicherplatz etc., aber insbesondere über die möglichen Konfigurationen der Transceiver.
    • – Informationen über für bestimmte Modes verfügbare QoS Bearer Services, gespeichert im Network Profile. Die Aushandlung der Zugangserlaubnis zu QoS Bearer Services mit bestimmten Attributen, z.B. abgeleitet aus Bandbreiten- oder Delay-Anforderungen auf dem Terminal aktiver Services, erfolgt im Rahmen der Mode-Negotiation zwischen Terminal und Radio Access Network und berücksichtigt spezifische Berechtigungen eines Benutzers, die aktuelle Auslastung des Netzwerks sowie die Policies des Operators.
  • Die Handover-Entscheidung kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen, über die sich das Terminal beim Einbuchen mit dem Netzwerk abstimmt. Die Wahl eines bestimmten Verfahrens hängt ab von den Policies des Operators sowie den Präferenzen des Benutzers, soweit der Operator dafür Spielraum lässt. Verschiedene Trigger oder Benutzer-Kontexte können verschiedene Entscheidungsstruategien erfordern oder zulassen. Insbesondere kann eine Handover-Entscheidung je nach Fähigkeiten des Terminals, bspw, der Rechenleistung der CPU oder der Anzahl der Transceiver, in unterschiedlicher Weise zwischen Terminal und Netzwerk verteilt werden und im Extremfall auch nahezu vollständig ans Netzwerk delegiert werden.
  • Ein wesentlicher Schritt der Handover-Entscheidung besteht in der Wahl geeigneter Modes, die den Anforderungen des Benutzers und der aktiven Services genügen, vom Terminal unterstützt werden und für die auf dem Terminal und im Netzwerk ausreichend Ressourcen vorhanden sind. Falls kein Mode gefunden wurde, der allen Anforderungen genügt, werden entsprechend der Service-Präferenzen des Benutzers Abstriche bei der gewünschten Qualität bestimmter Services gemacht oder entsprechend klassifizierte Services suspendiert. In bestimmten Fällen, z.B. unverhältnismäßige Steigerung der Kosten für eine Verbindung, kann der Benutzer in die Entscheidungsfindung explizit einbezogen werden, wenn die Benutzer-Präferenzen ein solches Vorgehen verlangen. Am Ende des Handover-Entscheidungsprozesses wurde entweder eine Entscheidung für den Handover zu einem bestimmten Mode oder aber für den Verbleib im aktuellen Mode getroffen.
  • Die eigentliche Durchführung eines Handover erfolgt wie die Handover-Entscheidung in Zusammenarbeit mit der Netzwerkinfrastruktur. Das Netzwerk unterstützt das sichere Herunterladen 4 von für die Rekonfiguration 5 des Transceivers benötigter Software (Software Download) auf das Terminal. Anschließend erfolgt die Vorbereitung der Verbindung im neuen Mode, z.B. die Allokierung von PDP-Kontexten im Falle von UMTS, sowie die Rekonfiguration des Terminals. Nach Freigabe der im Rahmen der alten Netzwerkverbindung gebundenen Ressourcen ist der Handover-Prozess abgeschlossen.
  • Die verschiedenen Aufgaben, die im Rahmen eines Handover-Prozesses anfallen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch verteilte, in ein UMTS Mobilfunknetzwerk integrierbare Funktionen wahrgenommen. Dabei besteht die Möglichkeit, die anfallenden Aufgaben abhängig von der vorliegenden Situation in unterschiedlicher Weise auf die verschiedenen Funktionen zu verteilen, und zwar so, dass der entstehende Kommunikationsaufwand dabei jeweils minimiert und dadurch der Handover-Prozess optimiert wird.
  • Die Verteilung der Handover Management unterstützenden Netzwerk-Infrastruktur orientiert sich an der Struktur von UMTSartigen Mobilfunknetzen. Unter „UMTS-artig" wird hier ein Mobilfunknetzwerk mit UMTS-konformer Struktur des Radio Access Networks sowie des Core Networks verstanden, das aber im Gegensatz zu einem UMTS-Netzwerk neben UMTS/FDD bzw. UMTS/TDD weitere RATS, wie z.B. Wireless LAN, HiperLAN, integriert. Ruf die verschiedenen Möglichkeiten, diese Integration umzusetzen, siehe die schon erwähnten Kopplungsschemata, wird in den folgenden Ausführungsbeispielen noch genauer eingegangen. An dieser Stelle gilt es lediglich festzuhalten, dass das im Folgenden vorgestellte Verteilungsschema zwar auf die UMTS-Netzwerkstruktur Bezug nimmt, die vorgeschlagenen Funktionen allerdings davon weitgehend unabhängig sind und durchaus auch in andere Infrastrukturen wie zum Beispiel Hot-Spot-Netzwerke integriert werden können. Letzterer Fall wird jedoch im Rahmen eines der folgenden Ausführungsbeispiele noch genauer erläutert.
  • 2 zeigt die für die Erfindung wesentlichen Elemente einer UMTS Infrastruktur nämlich einen Radio Network Controller RNC , einen Serving GPRS Support Node SGSN, einen Gateway GPRS Suport Node GGSN sowie eine Mobile Station MS in einer schematischen hierarchischen Darstellung. Im Bereich des Core Networks sind lediglich die Elemente der Packet Domain SGSN, GGSN abgebildet, die Verfahrensweise ist sinngemäß aber ebenfalls auf entsprechende Elemente der Circuit Switched Domain (MSC, G-MSC) anwendbar. Dabei vertritt das MSC die Rolle der SGSN und das G-MSC die Rolle der GGSN. Jedes der dargestellten Elemente ist um eine zusätzliche Funktion, die der Unterstützung von verteiltem Handover Management für SDR-Terminals dient, erweitert worden, nämlich der GGSN um die Funktion GRSF, die MS um die Funktion TRSF, der RNC um die Funktion RRSF und der SGSN um die Funktion SRSF. Diese zusätzliche Funktion kann in die vorhandenen Einheiten integriert oder aber als eigenständige Einheit, die über ein zugehörigen Interface an die Einheiten des UMTS-Netzwerkes angekoppelt werden realisiert sein. Die Zuordnung besagter Funktionen zu den jeweiligen Elementen sowie die ihnen zugedachten Aufgaben werden im Folgenden kurz erläutert:
  • TRSF (Terminal Reconfiguration Support Function)
  • Diese Funktion ist verantwortlich für alle im Rahmen des Handover Management auf dem SDR-Terminal anfallenden Aufgaben. Neben lokalem Konfigurations- und Ressourcenmanagement gehören dazu vor allem die Handhabung verschiedener Air Interface Modes, das sog. Mode Management (beinhaltend Mode Identification & Monitoring, Mode Filtering sowie Mode Negotiation mit dem RAN), die Generierung und Verarbeitung Handover-auslösender Ereignisse, das QoS Management für aktive Dienste sowie – als zentrale Aufgaben – die Entscheidung über die Notwendigkeit eines Handovers, die Auswahl des dafür am besten geeigneten Air Interface Modes und ggf. die eigentliche Durchführung des Handovers einschließlich Allokierung von Ressourcen und Rekonfiguration des Radio Transceivers.
  • RRSF (RAN Reconfiguration Support Function)
  • Diese Funktion ist verantwortlich für alle im Rahmen des Handover Management im RAN anfallenden Aufgaben. Diese beinhalten ein RAT-übergreifendes Radio Resource Management, das Mode Management (Mode Monitoring und Mode Negotiation mit der Mobile Station) sowie die Generierung und Verarbeitung Handover-auslösender Ereignisse, die Entscheidung über die Notwendigkeit eines Handovers, die Auswahl des dafür am besten geeigneten Air Interface Modes und ggf. die eigentliche Durchführung des Handovers in Zusammenarbeit mit der Mobile Station. Die Zuständigkeit für einige dieser Aufgaben ist optional; sie können entweder ausschließlich durch die TRSF ausgeführt werden oder aber ganz oder in Teilen an die RRSF delegiert werden.
  • SRSF (Serving Reconfiguration Support Function)
  • Diese Funktion ist verantwortlich für die Verfügbarmachung verschiedener Daten, die ggf. von Servern aus dem Netzwerk heruntergeladen werden und lokal gespeichert werden. Dazu gehören diverse Profile (User Profiles, Service Profiles, Terminal Profiles), des weiteren Policies, die die Auswahl einer geeigneten Handover-Entscheidungsstrategie regeln, sowie Software, die auf dem Terminal für die Konfiguration des Transceivers benötigt wird. Zusätzlich ist die SRSF in einigen der im Folgenden vorgestellten Kopplungsarten für die Weiterleitung von Nachrichten betreffend Mode Negotiation bzw. die Koordination der Durchführung von Handovers verantwortlich.
  • GRSF Gateway Reconfiguration Support Function
  • Diese Funktion spielt nur in der als Loose coupling bezeichneten Kopplungsart eine Rolle. Sie ist verantwortlich für die Kontaktaufnahme mit einem zweiten Mobilfunknetzwerk, das für einen Handover in Betracht gezogen wird, das jedoch nicht mit demjenigen, mit dem das Terminal gegenwärtig verbunden ist, integriert ist. Das zweite Netzwerk muss ebenfalls über eine GRSF verfügen, die alle Nachrichten, die sich auf Mode Negotiation oder die Koordination der Durchführung eines Handover beziehen, von der GRSF des ersten Netzwerks entgegennimmt und intern weiterleitet sowie Antworten an diese zurückgibt. Zusätzlich ist die GRSF für die Überprüfung der Zulässigkeit einer Anfrage basierend auf den Kontrakten zwischen den Netzwerken als auch mit dem jeweiligen Benutzer zuständig.
  • Die genauere Ausgestaltung der Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele dargelegt:
  • 3 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung für die als very tight coupling bezeichnete Kopplungsart zweier Mobilfunknetze. Bei dieser Kopplungsart werden Radio Access Netzwerke unterschiedlicher Technologie, RAN A (UMTS) und RAM B (z.B. Wireless LAN) mit dem gleichen RNC RNC verbunden. Der RNC ist damit für die Verbindung beider Radio Access Netzwerke mit dem Core Netz zuständig. Die Support-Aufgaben beim vertikalen Handover werden daher für beide Radiotechnologien von der selben RRSF RRSF übernommen.
  • Ein Handover zwischen den beiden RATs, z.B. von UMTS nach Wireless LAN, wird daher von der RRSF lediglich basierend auf Verhandlungen mit der TRSF TRSF abgewickelt; eine Mitwirkung der SRSF SRSF bei Aushandlung und Durchführung des Handover ist lediglich im Hinblick auf das Bereitstellen von Profilen, Policies oder Software erforderlich, die für die Entscheidungsfindung oder die Rekonfiguration des Terminals benötigt werden. Die Verhandlungen zwischen RRSF und TRSF laufen vor dem Handover über das RAN RAN A, nach Durchführung des Handover über das RAN RAN B.
  • Zwei Beispiele für den Ablauf einer Handover Verhandlung in very tight coupling mit unterschiedlicher Aufteilung der Aufgaben zwischen TRSF und RRSF sind in den 4 und 5 dargestellt. Der Auslöser für das Anstoßen des Handover-Entscheidungsprozesses ist in beiden Fällen ein vom QoS Manager oder einer Applikation erzeugtes Ereignis, das ein Absinken der Service-Qualität („QoS low") anzeigt.
  • Der in 4 gezeigte Ablauf wird von der TRSF bestimmt; insbesondere ist sie für das Anstoßen der Mode Negotiation 41, die Handover-Entscheidung, für das Anstoßen 42 des Software Downloads sowie für die Initierung 43 des Handovers zuständig. Die RRSF führt im Rahmen einer Mode Negotiation eine Policy-basierte Entscheidung 44 über die Zulässigkeit der Nutzung von Modes in Verknüpfung mit bestimmten QoS Bearer Service-Attributen durch, unterstützt 45 die Durchführung eines Software Download vom SRSF und trägt zur Umsetzung der Handover-Entscheidung bei.
  • Im Gegensatz dazu wird der in 5 dargestellte Ablauf von der RRSF kontrolliert. Die TRSF stößt den Prozess durch einen Handover Request 51 lediglich an und führt alle diejenigen Schritte durch, die nur lokal auf dem Terminal stattfinden können, nämlich eine Konsistenzprüfung der heruntergeladenen Software und die Durchführung des Handovers einschließlich Terminalrekonfiguration; alle übrigen Schritte werden von der RRSF durchgeführt. Die RRSF lädt zunächst diverse Profile 52 vom SRSF, um die Auswahl geeigneter Modes (Mode Negotiation) basierend auf in diesen Profilen enthaltenen Daten autonom im Sinne des Benutzers durchführen zu können. Die Handover-Entscheidung wird anschließend ebenfalls durch die RRSF durchgeführt; die Durchführung des Handovers hingegen entspricht dem in 4 gezeigten Ablauf.
  • Die vorgestellten Beispiele demonstrieren die Flexibilität des im Rahmen der Erfindungsmeldung verfolgten verteilten Ansatzes: durch Verlagerung von Aufgaben auf im Funktionen der Netzwerkinfrastruktur können Terminals mit geringer Rechenkapazität entlastet werden.
  • Ein Szenario für die als tight coupling bezeichnete Kopplungsart ist in 6 dargestellt. Je eine Zelle zweier Radio Access Netzwerke unterschiedlicher Technologie RAN A , bspw. UMTS, und RAN B, bspw. Wireless LAN, ist mit je einem RNC RNC A bzw. RNC B verbunden. Bei einen Handover von UMTS nach Wireless LAN finden also neben Interaktionen mit der in der Mobile Station MS residierenden TRSF zusätzlich Verhandlungen 61, 62 zwischen den beiden den RNCs zugeordneten RRSFs statt. Diese Verhandlungen erfolgen entweder direkt 61 zwischen den RRSFs, falls eine direkte Verbindung zwischen den beiden RNCs existiert, oder andernfalls indirekt 62 über die SRSF. Der letztere Fall ist insbesondere relevant für die Integration mit herkömmlichen GSM-Netzwerken, in denen keine direkte Kopplung zwischen den BSCs, die z. B in GSM-Systemen die Rolle der RNCs spielen, vorgesehen ist. In beiden Fällen ist die SRSF zusätzlich für das Herunterladen von Profilen, Policies oder Software zuständig. Im Zuge der Handover-Durchführung ist ein Kontext-Transfer zwischen den RRSFs erforderlich, da die Verhandlungen vor dem Handover über den RNC RNC A, nach der Durchführung des Handover hingegen über den RNC RNC B laufen.
  • Zwei Beispiele für den Ablauf einer Handover Verhandlung in tight coupling, einmal unter Mitwirkung des SRSF, einmal ohne diese, sind in den 7 und 8 dargestellt. Das die Handover-Entscheidung auslösende Ereignis besteht wie im Anwendungsbeispiel 2 aus einer Mitteilung 71 bzw. 81 hinsichtlich des Absinkens der Service-Qualität unter den gewünschten Wert. Neben dieser Art von auslösendem Ereignis sind eine Reihe weiterer Ereignisse denkbar, die hier aber nicht weiter erläutert werden sollen. Für die in den beiden Figuren gezeigten Abläufen wurde beispielhaft angenommen, dass sich ein Herunterladen von Policies, Profilen oder Software erübrigt, weil alle benötigten Daten schon auf den entsprechenden Einheiten lokal verfügbar sind. Ein Vergleich der beiden Figuren zeigt die deutlich geringere Zahl von Nachrichten und damit der beschleunigte Ablauf der Verhandlung im Beispiel ohne Beteiligung des SRSF.
  • Die vorgestellten Beispiele demonstrieren, dass die Infrastruktur Abläufe optimiert, sofern die Vernetzung der Netzwerkelemente dies zulässt. Dies ist von besonderer Bedeutung für zeit-kritische Handover-Situationen, in denen es darauf ankommt, die zeitliche Unterbrechung von Diensten kurz zu halten.
  • Ein Szenario für die als Loose coupling bezeichnete Kopplungsart ist in 9 dargestellt. Der Fall tritt auf, wenn die beiden beteiligten RNCs RNC A und RNC B zwei verschiedenen, aber dem gleichen Mobilfunknetzwerk zugehörigen SGSNs zugeordnet sind. In einem solchen, allerdings nur im Grenzbereich zwischen den Einzugsbereichen zweier SGSNs möglichen und damit eher selten auftretenden, Fall ist es erforderlich, die Verhandlungen 91 zwischen den RRSFs über zwei SRSFs abzuwickeln. Ansonsten entspricht der Ablauf der Verhandlungen dem in Anwendungsbeispiel zum tight coupling Szenario ge schilderten. Auch hier ist im Zuge der Handover-Durchführung ein Kontext-Transfer zwischen den RRSFs erforderlich. Die geschilderte Variante wird im Folgenden als „domänen-internes Loose coupling Szenario" bezeichnet.
  • Eine Variante für die als Loose coupling bezeichnete Kopplungsart ist in 10 dargestellt. Diese Szenario bezieht sich im Gegensatz zu den bisher diskutierten Szenarien, die jeweils innerhalb eines Mobilfunknetzwerkes angesiedelt sind, auf eine lose Verbindung zweier verschiedener Mobilfunknetzwerke bzw. PLMNs PLMN A und PLMN B, die unter Umständen von verschiedenen Betreibern betrieben werden. Es wird im Folgenden als „domänen-übergreifendes Loose coupling Szenario" bezeichnet. Eine Verbindung 101 zwischen den beiden Mobilfunknetzwerken erfolgt über die GGSNs GGSNA und GGSN B. In den beiden GGSNs residiert jeweils eine GRSF. Jede GRSF empfängt die Nachrichten, die sich auf Mode Negotiation oder die Koordination der Durchführung eines Handover beziehen, von einer SRSF im eigenen Mobilfunknetzwerk und leitet diese an die GRSF im anderen Mobilfunknetzwerken weiter, die sie ihrerseits an die zuständige SRSF im jeweiligen Mobilfunknetzwerk weitergibt. Die Abläufe zwischen den SRSFs und den beteiligten RRSFs entsprechen denen beim domänen-internen Loose coupling Szenario. Allerdings erfolgt im Rahmen der Durchführung des Handover kein Kontext-Transfer von einer RRSF zur anderen, da zwischen zwei verschiedenen Mobilfunkbetreibern derartige interne Daten in der Regel wohl nicht ausgetauscht werden sollen. Das Diagramm illustriert auch, dass Policies ebenfalls nicht zwischen den Mobilfunknetzwerken ausgetauscht werden; jedes Netzwerk verfügt über sein eigenes Policy Repository 102 und 103, aus dem die SRSFs Policies laden. Profile Repositories und Software Repositories müssen nicht notwendigerweise innerhalb eines Mobilfunknetzwerkes lokalisiert sein.
  • 11 zeigt eine Variante des domänen-übergreifenden Loose coupling Szenarios, bei der der Handover zwischen einem pub lic land mobile network bzw. PLMN PLMN und einem Hot-Spot Netzwerk Hot Spot stattfindet. Da das Hot-Spot Netzwerk nicht über die Infrastruktur eines UMTS-artigen Mobilfunknetzwerks verfügt, ist ein neues Netzwerkelement, der Reconfiguration Support Node bzw. RSN RSN vorhanden, der die verschiedenen Funktionen RRSF, SRSF und GRSF enthält. Da ein Hot-Spot Netzwerk in aller Regel eine geringe Ausdehnung hat, ist die Frage der Skalierbarkeit, die im UMTS-artigen Netzwerk durch Replizierung und Verteilung der Reconfiguration Support Funktionen gemäß der hierarchischen Infrastruktur gewährleistet wird, von eher untergeordneter Bedeutung. Die Ankopplung der im RSN zusammengefassten Funktionen an die Umgebung, wie TRSF in der MS und GRSF im anderen Mobilfunknetzwerk, unterscheidet sich nicht von der im Fall eines PLMN.
  • Ein Beispiel für den möglichen Ablauf einer Mode Negotiation beim domänen-übergreifenden Loose coupling ist in 12 dargestellt. Der prinzipielle Ablauf entspricht dem beim tight coupling Szenario; allerdings erfolgt die Kommunikation zwischen den RRSFs RRSF A und RRSF B der beiden Mobilfunknetzwerke über diverse Zwischenstationen. Im Rahmen der Weiterleitung einer Mode Negotiation Anfrage können dabei im Vergleich zum tight coupling Szenario zusätzliche Aufgaben für SRSFs und GRSFs anfallen. Die SRSF muss etwa entscheiden, über welches Gateway die Anfrage weitergeleitet werden muss, d.h. an welche GRSF er weitergeleitet wird. Die GRSF im eigenen Netz muss die Verträglichkeit der Anfrage mit dem zwischen den beiden Operatoren bestehenden Vertrag prüfen, während die GRSF im fremden Netz die Zulässigkeit der Anfrage aus Sicht des fremden Netzes prüft, z.B. ob ein Benutzer aus bestimmten Gründen von der Benutzung des Netzes bzw. bestimmter Dienste ausgeschlossen wurde. Die RRSF im fremden Netz bedient sich einer lokalen Policy, um über die Verfügbarkeit der angefragten Ressourcen zu entscheiden. Dafür kann es etwa eine Rolle spielen, ob es sich beim Benutzer um einen eigenen Kunden oder einen Roaming User handelt. Die weiteren Verhandlungen bis zur Durchführung des Handover verlaufen analog.
  • Die vorgestellten Ausführungsbeispiele demonstrieren, dass die vorgeschlagene Infrastruktur sowohl Handovers zwischen lose gekoppelten RNCs innerhalb des gleichen Mobilfunknetzwerkes als auch solche zwischen zwei nicht integrierten Mobilfunknetzwerken unterstützt. Bei der domänen-internen Variante erfolgt die Kopplung über zwei SRSFs, bei der domänenübergreifenden Variante sind zusätzlich noch zwei GRSFs involviert. Durch Kombination der verschiedenen Funktionen in einem einzigen Netzwerkelement (RSN) kann der domänenübergreifende Ansatz unter Minimierung des Kommunikationsaufwands auch auf Hot-Spot Netzwerke angewandt werden.
  • Durch die Ausstattung eines UMTS-artigen Netzwerkes mit den oben erläuterten technischen Merkmalen, kann die Verwendung von SDR-Terminals oder anderer Multi-Mode Terminals in besonders vorteilhaften Weise erfolgen. Durch die Einbeziehung der Benutzer-Profile und der Anforderungen laufender Services und Anwendungen bei der Entscheidungsfindung und beim Handover-Prozess können für den Benutzer vorteilhaftere und verlässlichere Entscheidungen über die Auswahl des geeignetsten Mobilfunknetzes getroffen werden, als dies allein unter der Verwendung von gemessenen Signalstärken möglicht ist. Mögen diese Daten auch für Entscheidungen über horizontale Handover ausreichen, bei denen es weitgehend um die Aufrechterhaltung der Verbindung geht, wenn das Terminal seinen Standort wechselt, so können sinnvolle Entscheidungen über vertikalen Handover in vielen Fällen nur dann getroffen werden, wenn diese zusätzlich Informationen verfügbar sind. Die vorgeschlagene Netzwerkinfrastruktur schafft genau diese Voraussetzungen. Gerade für Endgeräte mit einem einzigen Transceiver, bei denen keine gleichzeitige Kommunikationsverbindung mittels verschiedener Radiotechnologien möglich ist, können unterbrechungsfreie Handover durchgeführt werden. Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung auch hinsichtlich der Auslegung von Endgeräten. Da ein gewichtiger Teil der Funktionalität, die für Handover Management benötigt wird, durch die Netzwerkinf rastruktur bereitgestellt wird, können die für die Durchführung dieser Schritte notwendigen Ausstattungsmerkmale reduziert werden und damit kostengünstigere Endgeräte verwendet werden, die dennoch in Zusammenarbeit mit einem solchermaßen ausgestatteten Netzwerk eine vergleichbare Funktionalität zu derartigen Geräten aufweisen, die diese Funktionen selber bereitstellen.
  • Vorteile ergeben sich auch für den Betreiber eine Netzwerkes. Die vorgeschlagenen Infrastruktur bietet eine hohe Flexibilität bzgl. verschiedener Arten, unterschiedliche RATS miteinander zu verbinden. In den Ausführungsbeispielen wurde dargelegt, wie die Rekonfigurationsinfrastruktur bei verschiedenen Arten der Netzwerkintegration funktioniert. Damit bietet sich dem Betreiber des Netzwerkes eine weitgehende Freiheit, die Integration der Netzwerke zu gestalten und gleichzeitig die Unterstützung der Rekonfiguration des Endgeräts zu gewährleisten.
  • Ebenfalls werden Handover zwischen Netzwerken unterstützt, die nicht miteinander integriert sind (loose coupling-Szenario). Damit kann die Rekonfigurationsunterstützung auch in diesen Fällen geleistet werden, wenn auch mit größeren Unterbrechungen als bei den anderen Szenarien.
  • Bei der Entscheidungsfindung über Handover ist der entscheidende Vorteil, dass die Verwendung der Rekonfigurationsinfrastruktur und der damit zusammenhängenden Abläufe die Verfügbarkeit von Informationen, die für die Entscheidung wichtig sind, in optimaler Weise berücksichtigt und damit den zeitlichen Aufwand für die Entscheidung minimiert. Zudem können Entscheidungsalgorithmen verwendet werden, die anhand der vorliegenden Situation ausgewählt werden. Damit kann eine wesentlicher Verbesserung für den Benutzer und für den Betreiber des Netzwerken gegenüber festen, unflexiblen Lösungen erreicht werden. Die Möglichkeiten des Handover Managements werden dadurch deutlich über die gegenwärtigen Algorithmen hinaus erweitert.
  • Zudem führt erst die gemeinsame Nutzung solch unterschiedlicher Informationen wie Anforderungen laufender Services, Präferenzen des Nutzers, oder der Fähigkeiten des Terminals zu einer optimalen Entscheidung über die Notwendigkeit eines vertikalen Handovers. Dies ermöglicht die vorgestellte Infrastruktur.
  • Die vorgestellte Erfindung ist sowohl für Sprach- als auch für Datendienste anwendbar. Das bedeutet, dass sowohl circuit-switched als auch packet-oriented Services oder beide in Kombination verwendet werden können, sofern das Terminal das zulässt.
  • Für SDR-Terminals ist die enge Kopplung mit dem Software Download ein zusätzlicher Vorteil der hier dargestellten Lösung.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Entscheidung über Notwendigkeit und Durchführbarkeit von vertikalen Handovern zwischen verschiedenen Funktechnologien, die entweder in Mobilfunknetze integriert sind oder in Form separater Hot-Spot-Netzwerke zur Verfügung gestellt werden, bei der Einheiten mit Funktionen (TRSF, RRSF, SRSF, GRSF) zur Rekonfigurationsunterstützung der Netzkomponenten vorhanden sind, die Handover-Entscheidungen (3) auf Grundlage von Anforderungen laufender Anwendungen/Dienste auf einem Endgerät, Fähigkeiten des Endgeräts bzw. eines Transceivers, Eigenschaften der verfügbaren Air Interface Modes und situationsspezifischen Regeln des Netzbetreibers treffen und in Kooperation mit den Endgeräten bzw. stellvertretend für diese eine Verwaltung von Profilen der Netzkomponenten, eine Verwaltung situationsspezifischer Regeln für die Verbindungen, eine Überwachung und Bewertung der Verbindungen, eine Handover Entscheidung, ein Herunterladen von Parametern und/oder Software (45) und den Handover durchführen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Funktion (TRSF) zur Unterstützung der Rekonfigurierung eines Endgeräts derart vorhanden ist, mindestens das Handover Management auf dem SDR-Endgerät, die Handhabung und das Management verschiedener Modes, die Generierung und Verarbeitung Handover-auslösender Ereignisse, das QoS Management für aktive Dienste, die Entscheidung über die Notwendigkeit eines Handovers und die Auswahl des dafür am besten geeigneten Air Interface Modes bewirkt werden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Funktion (RRSF) zur Unterstützung der Rekonfigurierung eines RAN derart vorhanden ist, dass das Handover Management im RAN, ein RAT-übergreifendes Radio Ressource Management, das Mode Management, die Generierung und Verarbeitung Handover-auslösender Ereignisse, die Entscheidung über die Notwendigkeit eines Handovers, die Auswahl des dafür am besten geeigneten Air Interface Modes und die eigentliche Durchführung des Handovers in Zusammenarbeit mit der Mobile Station bewirkt werden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Funktion (SRSF) zur Unterstützung der Rekonfigurierung einer bedienenden Station derart vorhanden ist, dass Profile und Regeln zur Auswahl einer geeigneten Handover-Entscheidungsstrategie und Software, die auf dem Endgerät für die Konfiguration des Transceivers benötigt wird, beschafft und/oder zur Verfügung gestellt werden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Funktion (SRSF) zur Unterstützung der Rekonfigurierung einer bedienenden Station derart vorhanden ist, dass zusätzlich die Weiterleitung von Nachrichten betreffend Mode Negotiation bzw. die Koordination der Durchführung von Handovers bewirkt wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Funktion (GRSF) zur Unterstützung der Rekonfigurierung eines Gateways derart vorhanden ist, dass die Kontaktaufnahme mit einem zweiten Mobilfunknetzwerk, das für einen Handover in Betracht gezogen wird, das jedoch nicht mit demjenigen, mit dem das Terminal gegenwärtig verbunden ist, erfolgt, wobei das zweite Netzwerk ebenfalls über eine solche Funktion (GRSF) verfügen muss, die alle Nachrichten, die sich auf Mode Negotiation oder die Koordination der Durchführung eines Handover beziehen, von der Funktion des ersten Netzwerks entgegennimmt und intern weiterleitet sowie Antworten an diese zurückgibt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Funktion (GRSF) zur Unterstützung der Rekonfigurierung eines Gateways derart vorhanden ist, dass zusätzlich eine Überprüfung der Zulässigkeit einer Anfrage basierend auf Kontrakten zwischen den Netzwerken als auch mit dem jeweiligen Benutzer bewirkt wird.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Kombination oder Unterkombination aus den Funktionen (TRSF, RRSF, SRSF, GRSF) zur Unterstützung der Rekonfigurierung eines Endgeräts, eines RAN, einer bedienenden Station und/oder eines Gateways vorhanden ist und/oder bei der Bestandteile dieser Funktionen auf andere Funktionen übertragen sind.
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