DE19923638C2 - Verfahren zur Aufenthaltsortsverwaltung eines mobilen Endgerätes in einem zellularen Mobilfunknetz, zellulares Mobilfunknetz sowie mobiles Endgerät - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Aufenthaltsortsverwaltung eines mobilen Endgerätes in einem zellularen Mobilfunknetz mittels eines Schätzverfahrens beschrieben. DOLLAR A Das Verfahren ermittelt nach einem festgelegten Algorithmus aufgrund eines gespeicherten Bewegungsmusters des mobilen Endgerätes dessen voraussichtliche Aufenthaltsorte und verwaltet diese zwecks einer gezielten Signalisierung des mobilen Endgerätes. Das gleiche Schätzverfahren wird sowohl von einer stationären Einrichtung des Mobilfunknetzes als auch parallel dazu von einer Einrichtung des mobilen Endgerätes selbst angewendet. Das mobile Endgerät ermittelt passiv seinen tatsächlichen Aufenthaltsort und vergleicht diesen mit dem nach dem Schätzverfahren ermittelten voraussichtlichen Aufenthaltsort. Bei Abweichungen zwischen dem geschätzten und dem tatsächlichen Aufenthaltsort wird eine Korrekturinformation an die stationäre Einrichtung des Mobilfunknetzes übermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufenthaltsortsver­ waltung eines mobilen Endgerätes in einem zellularen Mobil­ funknetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein zellulares Mobilfunknetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sowie ein mobiles Endgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Bei zellularen Mobilfunknetzen ist die Kenntnis der Aufent­ haltsorte der mobilen Endgeräte wichtig, um einen ankommenden Anruf am Endgerät möglichst schnell und ohne unnütze Bela­ stung der Signalisierungskanäle des Mobilfunknetzes zu mel­ den.

Dazu werden mittels einer Einrichtung zur Aufenthaltsortsver­ waltung statische Teilnehmerdaten und aktuelle Aufenthaltsda­ ten in einer Datenbank oder mehreren Datenbanken gespeichert. Bei einem ankommenden Anruf werden die zum Finden eines Teil­ nehmers notwendigen Daten des mobilen Endgerätes durch eine Datenbankabfrage erfragt. Ändert sich der aktuelle Aufent­ haltsbereich, so wird bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenze zwischen zwei Aufenthaltsbereichen der neue Aufent­ haltsbereich vom mobilen Endgerät ermittelt und an die Ein­ richtung zur Aufenthaltsortsverwaltung des Mobilfunknetzes weitergegeben, die daraufhin die Datenbank aktualisiert.

In zukünftigen Mobilfunknetzen wird die Zahl der Teilnehmer steigen, was wegen der begrenzten Kapazität der Luftschnitt­ stelle zwischen den mobilen Endgeräten und den Funkstationen durch eine Reduzierung der Größe der Funkzellen ausgeglichen wird. Durch die Erhöhung der Teilnehmerdichte in Verbindung mit kleinen Zellen würde allerdings das Signalisierungsvolu­ men für die Aufenthaltsortsverwaltung der Teilnehmer überpro­ portional ansteigen.

Bisher war es noch möglich, das Signalisierungsvolumen zu be­ grenzen, indem Aufenthaltsbereiche, bei deren Überschreiten ein Signal zur Aktualisierung des Aufenthaltsbereichs vom mo­ bilen Endgerät an das Mobilfunknetz gesendet wurde, nicht auf einzelne Zellen beschränkt, sondern durch Zusammenfassung mehrerer benachbarter Zellen gebildet wurden. Innerhalb die­ ser Aufenthaltsbereiche wiederum wurden kleinere Suchbereiche gebildet, in denen bei einem ankommenden Anruf nacheinander ein Verbindungswunsch ausgesendet wurde, so daß das mobile Endgerät spätestens nach Selektion des letzten Suchbereichs den Verbindungswunsch empfing und sich mit Angabe der Kennung der aktuellen Zelle bei der Vermittlungsstelle melden konnte, um den Verbindungsaufbau einleiten zu lassen.

Die Anzahl der Suchbereiche innerhalb eines Aufenthaltsbe­ reichs muß aber begrenzt sein, damit im ungünstigsten Fall die benötigte Zeit zum Durchschalten einer Nutzverbindung nicht unangemessen lang wird. Dieses Konzept wird allerdings weiter steigenden Teilnehmerzahlen nicht mehr gerecht, da Konstellationen möglich sind, die zu einer Überlastung der Signalisierungskapazität führen. Man denke hierbei an eine Vielzahl Teilnehmer mit eingeschalteten mobilen Endgeräten, die in einem Zug reisen und beim Passieren einer Grenze von einem festgelegten Aufenthaltsbereich zum anderen gleichzei­ tig Signale zur Aktualisierung des Aufenthaltsbereichs aus­ senden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, anhand von Bewegungsmustern der mobilen Endgeräte, die aufgrund zeitlich zurückliegender Aufenthaltsortsbestimmungen ermittelt und gespeichert wurden, Prognosen für künftige Aufenthaltsorte vorzunehmen. Sofern der Teilnehmer ein stereotypes Bewegungsverhalten zeigt, besteht eine gute Übereinstimmung der Prognose mit den tatsäch­ lichen Aufenthaltsbereichen des mobilen Endgerätes, so daß dann meist auf eine Aktualisierung bei einem Wechsel des Auf­ enthaltsbereichs verzichtet werden kann. Dagegen führen Ab­ weichungen vom gespeicherten Bewegungsmuster zu falschen Prognosen und damit zu einer erheblich längeren Zeit zum Su­ chen des Teilnehmers aufgrund zahlreicher vergeblich ausge­ sendeter Verbindungswünsche in nicht vom mobilen Endgerät empfangbaren Suchbereichen.

Aus der WO 96/13 951 A1 ist ein Verfahren zum Schätzen des Aufenthaltsortes eines mobilen Endgerätes in einem zellularen Mobilfunknetz bekannt. Das Schätzverfahren ermittelt dabei aufgrund gespeicherter Bewegungsmuster des mobilen Endgerätes dessen voraussichtliche Aufenthaltsorte nach verschiedenen Algorithmen.

Bei einem weiteren aus der WO 99/13 662 A1 bekannten Verfah­ ren zum Schätzen des Aufenthaltsortes eines mobilen Endgerä­ tes werden vorab Parametersätze für unterschiedliche Aufent­ haltsorte anhand von Modellrechnungen und zusätzlich für die­ selben Aufenthaltsorte durch Messungen ermittelt und diese verknüpft. Dieser Zusammenhang wird dann bei späteren gemes­ senen Parametersätzen von unbekannten Aufenthaltsorten zur Abschätzung dieser Aufenthaltsorte ausgewertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufenthaltsortsverwaltung eines mobilen Endgerätes in einem zellularen Mobilfunknetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß das Signalisierungsvolumen verringert wird und trotzdem gleichzeitig ein aktueller Da­ tenbestand für den Aufenthaltsort in der dafür zuständigen Datenbank sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.

Auch bei der erfindungsgemäßen Lösung wird zunächst davon ausgegangen, die Ermittlung des Aufenthaltsbereichs eines mobilen Endgerätes durch ein Schätzverfahren aufgrund eines ge­ speicherten Bewegungsmusters zu ermitteln. Es kann dann auf eine Signalisierung bei Änderung des Aufenthaltsortes ver­ zichtet werden, sofern der tatsächliche Aufenthaltsort in der Prognose enthalten ist. Dadurch läßt sich für die Gesamtzahl der eingebuchten Endgeräte bereits ein großer Anteil des Si­ gnalisierungsvolumens einsparen. Um allerdings bei Abweichun­ gen des Aufenthaltsbereichs von der Prognose eine eventuell langwierige Suche des mobilen Endgeräts zu vermeiden, wird bei Abweichungen des tatsächlichen Aufenthaltsortes von den geschätzten Aufenthaltsorten eine Korrekturinformation über­ mittelt, damit der geschätzte Aufenthaltsort wieder dem aktu­ ellen entspricht. Um diese Korrekturinformation gezielt über­ tragen zu können, ist es erforderlich, die Abweichung des tatsächlichen Aufenthaltsortes von dem geschätzten zu ermit­ teln.

Die erfinderische Überlegung zur Lösung dieses Problems be­ steht darin, die gleiche Abschätzung bei der Prognose des Aufenthaltsbereichs, wie sie die Einrichtung zur Aufenthalts­ ortsverwaltung des Mobilfunknetzes vornimmt, auch parallel dazu im betreffenden mobilen Endgerät vorzunehmen. Das mobile Endgerät kann dann seinen eigenen Aufenthaltsort mit der Pro­ gnose vergleichen und veranlaßt nur dann die Aussendung einer Korrekturinformation, wenn von dem geschätzten Aufenthaltsbe­ reich abgewichen wird.

Die erfindungsgemäße Lösung führt zwar nicht bei jedem ein­ zelnen Teilnehmer in gleicher Weise zu einer Reduzierung des Signalisierungsvolumens, da es vom individuellen Benutzerver­ halten abhängt, wie groß die Abweichungen der Mobilität vom gespeicherten Bewegungsmuster sind, insgesamt wird aber über alle Teilnehmer gemittelt das Signalisierungsvolumen verrin­ gert, wobei bei keinem Teilnehmer im Falle von ankommenden Anrufen unangemessen lange Suchzeiten auftreten.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Korrekturinformation den tatsächlichen Aufenthaltsort umfassen. Damit ist auf jeden Fall gewährleistet, daß ein ankommender Anruf gezielt an das mobile Endgerät gerichtet werden kann. Sofern der tatsächli­ che Aufenthaltsbereich in ein zusätzlich gespeichertes Bewe­ gungsmuster fällt, kann bei der weiteren Prognose dann das Schätzverfahren mit diesem Bewegungsmuster fortgesetzt wer­ den.

Alternativ oder zusätzlich kann auch die Korrekturinformation ein aktualisiertes Bewegungsmuster umfassen. Dies kann einmal dazu dienen, die Bewegungsmuster für die Abschätzung zu aktualisieren, zum anderen aber auch die Prognose der bereits laufenden Aufenthaltsbestimmung zu verfeinern und damit die Anzahl von weiteren sonst nötigen Korrekturinformationen zu reduzieren.

Das Bewegungsmuster kann zeit-, zustands- oder geschwindig­ keitsabhängige Aufenthaltsinformationen oder eine Unterkombi­ nation von diesen umfassen. Bei Auswertung all dieser Infor­ mationen wird die Vorhersagegenauigkeit wesentlich erhöht und dadurch die Anzahl nötiger Korrekturinformationen verringert.

Die passiver Ermittlung des Aufenthaltsbereichs des mobilen Endgerätes kann durch Auswertung von Feldstärken und/oder Phasenlagen der Aussendungen der empfangbaren Kopfstation so­ wie deren Kennungen durchgeführt werden.

Es lassen sich so bereits Bewegungsrichtungen ermitteln, de­ ren Informationsgehalt über die Tatsache eines bloßen Wech­ sels des Aufenthaltsbereichs von einem zum anderen hinausge­ hen und dadurch die Genauigkeit der Prognose verbessern hel­ fen.

Eine weitere Verbesserung kann darin bestehen, die passive Ermittlung des Aufenthaltsbereichs des mobilen Endgerätes durch ein vom Mobilfunknetz unabhängiges Positionsbestim­ mungssystem wie das GPS-System durchzuführen.

Die Erfindung betrifft ferner ein zellulares Mobilfunknetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Diesbezüglich liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein zellulares Mobilfunknetz dahinge­ hend zu verbessern, daß das Signalisierungsvolumen verringert wird und trotzdem gleichzeitig ein aktueller Datenbestand für den Aufenthaltsbereich in der dafür zuständigen Datenbank si­ chergestellt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem zellularen Mobilfunknetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 durch die im Kennzeichen die­ ses Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprü­ chen 8 bis 10. Für die Wirkungsweise und Vorteile der in die­ sen Ansprüchen enthaltenen Merkmale gelten die Erläuterungen zu den Ansprüchen 1 bis 4.

Schließlich betrifft die Erfindung ein mobiles Endgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11. Diesbezüglich liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein mobiles Endgerät dahingehend zu verbes­ sern, daß das Signalisierungsvolumen verringert wird und trotzdem gleichzeitig ein aktueller Datenbestand für den Aufenthaltsbereich in der dafür zuständigen Datenbank sicherge­ stellt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem mobilen Endgerät nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 11 durch die im Kennzeichen dieses An­ spruchs angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen und vor­ teilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 12 bis 16. Für die Wirkungsweise und Vorteile der in diesen An­ sprüchen enthaltenen Merkmale gelten die Erläuterungen zu den Ansprüchen 1 bis 6.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils eines zellularen Mobilfunknetzes mit Aufenthalts- und Suchberei­ chen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Einrichtungen ei­ nes zellularen Mobilfunknetzes mit Skizzierung der Wegesuche,

Fig. 3 eine schematische Darstellung von Einrichtungen ei­ nes zellularen Mobilfunknetzes mit Skizzierung der Signali­ sierung beim Aktualisieren des Aufenthaltsbereichs,

Fig. 4 eine schematische Darstellung von Einrichtungen ei­ nes zellularen Mobilfunknetzes mit Skizzierung der Signali­ sierung beim Aussenden eines Verbindungswunsches,

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Bestimmung und Aktualisierung des Aufenthaltsorts nach der Erfindung,

Fig. 6 eine gegenüber Fig. 2 modifizierte schematische Darstellung von Einrichtungen eines zellularen Mobilfunknet­ zes mit Skizzierung der Aufenthaltsortsbestimmung nach der Erfindung und

Fig. 7 eine gegenüber Fig. 1 modifierte schematische Dar­ stellung eines Teils eines zellularen Mobilfunknetzes mit Suchbereichen nach der Erfindung.

Bei den folgenden Erläuterungen, die sich auf das "Global Sy­ stem for Mobile Communication" GSM beziehen, werden zusätz­ lich auch die international üblich Fachterme und deren Abkürzungen verwendet. Letztere sind auch teilsweise in den Zeich­ nungen zur Erhaltung der Übersicht enthalten.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines zellularen Mobilfunknetzes mit Unterteilung in unterschiedli­ che Bereiche. Eine Mobilvermittlungsstelle (Mobile Switching Station) MSC ist über Funkstationssteuerungen (Base Station Controller) BSC mit mehreren Funkstationen (Base Transceiver Station) BTS verbunden. Die BTS sind dabei den jeweiligen Zellen zugeordnet. Aus einer Mehrzahl von Zellen werden ei­ nerseits Bereiche festgelegt, innerhalb der der Teilnehmer gesucht wird, nämlich Suchbereiche (Paging Areas) PA und fer­ ner werden andererseits Aufenthaltsbereiche (Location Areas) LA festgelegt, bei deren Grenzüberschreitung das Endgerät ei­ ne Nachricht über die Aktualisierung des Aufenthaltsbereichs an das Netz sendet. Durch Wahl der Größe der Suchbereiche und Aufenthaltsbereiche in Verbindung mit der Anzahl der dazuge­ hörenden Zellen kann das Volumen der Signalisierungsnachrich­ ten in Grenzen gesteuert und so vom Netzbetreiber angepaßt werden.

Zur Implementierung der Bereiche in ein zellulares Mobilfun­ knetz wurden zwei Signalisierungsnachrichten definiert. Die Meldung des Teilnehmers über einen Wechsel des Aufenthaltsbereichs wird im internationalen Sprachgebrauch "Location Upda­ ting" LU genannt und die Benachrichtigung des Teilnehmers bei ankommendem Verbindungswunsch "Paging".

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von Einrichtungen eines zellularen Mobilfunknetzes mit Skizzierung der Wegesu­ che am Beispiel eines kommenden Verbindungswunsches aus einem Festnetz. Die Wegesuche teilt sich in zwei Abschnitte. Im er­ sten Abschnitt wird die gewählte Teilnehmerrufnummer zum Rou­ ting verwendet und im zweiten Abschnitt eine temporäre Num­ mer, die vom aktuellen Aufenthaltsort abhängt. Im einzelnen werden folgende Aktionen durchgeführt, die in Fig. 2 veran­ schaulicht sind. 1. wird eine Verbindungsaufbauanfrage an ei­ ne Vermittlungsstelle innerhalb des Festnetzes gerichtet, die den Verbindungsaufbau zu einem mobilen Endgerät (Mobile Sta­ tion) MS zum Ziel hat. Diese Verbindungsaufbauanfrage wird an eine Mobilvermittlungsstelle mit Netzübergang (Gateway Mobile Switching Station) GMSC weitergeleitet. 2. veranlaßt die Mo­ bilvermittlungsstelle eine Aufenthaltsortsanfrage, indem die international eindeutige Rufnummer des Teilnehmers (Mobile Subscriber ISDN-Number) MSISDN bei einer Heimdatenbank im GSM-Netz (Home Location Register) HLR aufgerufen wird. In der Heimdatenbank ist ein Verweis auf die zuständige Besucherda­ tenbank im GSM-Netz (Visitor Location Register) VLR abgelegt, die 3. über die international eindeutige Teilnehmeradresse (International Mobile Subscriber Identity) IMSI aufgerufen wird. Diejenige Besucherdatenbank ist zuständig, in deren Verwaltungsbereich sich der Teilnehmer zur Zeit befindet.

In der Besucherdatenbank wird eine temporäre Rufnummer (Mobi­ le Station Roaming Number) MSRN generiert, die 4. zur Heimat­ datenbank und 5. zur Mobilvermittlungsstelle des Anrufers zu­ rückgeleitet wird. Mit Hilfe dieser Rufnummer wird 6. die Nutzverbindung nun über statische Verkehrslenkungstabellen wie im Festnetz zur Zielvermittlungstelle geschaltet. Die Zielvermittlungstelle fordert 7. die ihr zugeordnete Besu­ cherdatenbank nun auf, 8. eine Suchnachricht zu erzeugen, zur Adressierung des Engerätes wird i. a. die temporäre netzin­ terne Adresse TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) verwendet, und ruft 9. dann den Teilnehmer aus.

Daraufhin hat der Teilnehmer die Möglichkeit, sich 10. bei der Mobilvermittlungsstelle zu melden. Falls sich der Teil­ nehmer innerhalb einer bestimmten Zeit meldet, wird 11. die Nutzverbindung durchgeschaltet, sonst wird der Verbindungs­ aufbau abgebrochen.

Wie erwähnt, werden verschiedene Routingnummern unterschie­ den. Dies ist zum einen die GSM-Rufnummer MSISDN, die den ru­ fenden Teilnehmern bekannt sein muß. Die MSISDN wird als Ver­ zeichnisnummer im HLR verwendet. Zum anderen erfolgt die Adressierung des Teilnehmers innerhalb des Netzes über die IMSI, die im HLR eindeutig der eigentlichen Rufnummer MSISDN zugeordnet wird. Auf der Luftschnittstelle wird nach dem er­ sten Einbuchen eine temporäre Nummer TMSI zum Schutz der Identitität des Teilnehmers zugewiesen. Diese wird bei jedem Wechsel des Aufenthaltsbereichs geändert.

Bei Rufen aus dem digitalen Festnetz erfolgt der erste Teil des Routings im ISDN bis zum Eintritt in das GSM-Netz über eine Gateway-MSC GMSC. Die GMSC holt sich die Wegesucheinfor­ mationen aus dem HLR zum Ort des angewählten Teilnehmers. Sie verfügt über eine Datenbank und Software, die es ihr ermög­ licht das zuständige HLR auszuwählen. Die MSRN ist eine Num­ mer, die zum Verbindungsaufbau von der GMSC zur vom Teilneh­ mer besuchten MSC benutzt wird. Diese wird aus einem Vorrat von Nummern einem Teilnehmer temporär zugeordnet.

Die Aufenthaltsortsverwaltung im GSM-System besteht aus fol­ genden Grundprozeduren:

• a) Ersteinbuchen ins Netz mit der IMSI,
• b) Veränderung des Aufenthaltsbereichs,
  bei Bedarf
  periodisch
  Übertragung von TMSI
  Periodizität vom 6 min. bis 24 h oder unendlich möglich durch Netzeinstellung oder Broadcast
  Periodisches Update, falls die Datenbanken wiederherge­ stellt werden müssen
• c) Ein- oder Ausschalten der Mobilstation (Attach/Detach) IM­ SI
  IMSI Attach kennzeichnet den Teilnehmer im VLR als aktiv Nachricht IMSI Attach Reguest optional; im Broadcast die Mobilstation meldet sich in einer LA, in der die MS bereits registriert ist z. B. nach einem kurzzeitigem Ausschalten der MS
  IMSI Detach kennzeichnet den Teilnehmer im VLR als ina­ tiv
  Nachricht IMSI Detach Indication optional; im Broadcast sendet die Mobilstation vor dem Ausschalten bzw. vor der Entnahme der Teilnehmeridentifizierungseinheit (Subscri­ ber Identity Module) SIM-Karte
  vermeidet unnötiges Paging
• d) Location Cancelation von HLR zum VLR zwecks Änderung des VLR nach einem LU
• e) Deregistration, die derzeit nicht benutzt wird

Der Ablauf einer beispielhaften Signalisierungsverbindung ist für die Aufenthaltsaktualisierung (Location Update) LU in Fig. 3 angegeben.

Sobald ein mobiles Endgerät die Grenze eines Aufenthaltsbe­ reiches überschreitet, was durch Überwachung der Kennungen der empfangbaren Funkstationen festgestellt werden kann, sen­ det das Endgerät eine Nachricht zur Aufenthaltsortsaktuali­ sierung (Location Update). Von der Mobilvermittlungsstelle wird daraufhin der aktualisierte Aufenthaltsbereich (Location Area) LA an die Besucherdatenbank übergeben, die anschließend einen Eintrag über den aktualisierten Aufenthaltsort (Locati­ on) LOC an die Heimatdatenbank übermittelt.

Es folgt nun eine Rückfrage für die Eingabe der Teilnehmerda­ ten, anschließend nach einer Authentisierung und Verschlüsse­ lung einer Rückantwort eine Bestätigung zur Eingabe der Teil­ nehmerdaten und schließlich eine Meldung von der Heimatdaten­ bank an die Besucherdatenbank, daß die Aktualisierung des Aufenthaltsortes eingetragen wurde. Diese Information wird nun von der Besucherdatenbank über die Mobilvermittlungsstel­ le an das mobile Endgerät weitergegeben. Im Zusammenhang da­ mit wird eine neue temporäre Teilnehmeradresse (Temporary Mo­ bile Subscriber Identity) TMSI vergeben. Sobald das mobile Endgerät diese neue Teilnehmeradresse erhalten hat, wird eine Bestätigung zurück übermittelt, die dann von der Mobilver­ mittlungsstelle zur Besucherdatenbank gelangt.

Im Falle einer Registrierung nach dem Einschalten wird die gleiche Prozedur benutzt wie für die Aufenthaltsaktualisie­ rung. Falls das mobile Endgerät bereits in der Besucherdaten­ bank bekannt ist, wird keine Signalisierung mit der Heimatda­ tenbank ausgetauscht.

Der Ablauf der Signalisierungsverbindung für das Ausrufen ist in Fig. 4 angegeben.

Die Besucherdatenbank sendet über die zuständige Mobilver­ mittlungsstelle ein Signalisierungsprotokoll (Base Station Subsystem Management Part (BSSMAP)) zu allen Funkstations­ steuerungen BSCs mit der IMSI bzw. TMSI und der Zelliste. Da­ nach senden die Funkstationssteuerungen funkstationsspezifi­ sche Steuerungsausrufe (Radio Subsystem Management) RSM Pa­ ging" an die Funkstationen BTS. Schließlich senden die Funkstationen BTS Ausrufe an das mobile Endgerät PAGING REQUEST auf dem angegebenen Funkkanal für Ausrufzwecke (Paging Chan­ nel) PCH.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm der Schritte, die bei der Auf­ enthaltsortsverwaltung nach der Erfindung vorgenommen werden.

In einer ersten Phase, der Beobachtungsphase, werden Bewe­ gungsdaten des Teilnehmers aufgezeichnet und zu Bewegungspro­ filen verdichtet. Hierbei wird zur Aufenthaltsverwaltung ein statisches Verfahren mit fest vorgegebenen netzweit gleichen Aufenthalts- und Suchbereichen benutzt, wie es im GSM-Netz derzeit verwendet wird. Ein Endgerät sendet eine Aufenthalts­ ortsaktualisierungsnachricht, wenn es eine Funkzellengrenze überschreitet, die gleichzeitig die Grenze eines Aufenthalts­ bereichs darstellt.

Nachdem genügend Daten aufgezeichnet wurden, um eine Vorher­ sage des Aufenthaltsortes durchzuführen, beginnt die Trai­ ningsphase. In der Trainingsphase wird das verwendete Schätz­ verfahren mit den aufgezeichneten Bewegungsdaten trainiert, so daß eine Vorhersage vorgenommen werden kann. Die benötigte Anzahl der Daten und deren Genauigkeit sind abhängig von der verwendeten Vorhersagemethode. Die Trainingsphase nimmt im Vergleich zur Beobachtungsphase eine sehr kurze Zeitspanne ein.

An die Trainingsphase schließt sich die Vorhersagephase an. In der Vorhersagephase wird im Falle eines ankommenden Anru­ fes das angewendete Schätzverfahren dazu benutzt, Schätzwerte für den aktuellen Aufenthaltsort des Teilnehmers zu erhalten. Die Berechnung des Aufenthaltsortes findet im Netz nur im Falle eines ankommenden Anrufes statt. Im Endgerät hingegen, das die gleichen Daten wie das Netz zur Verfügung hat, wird im Ruhezustand die Berechnung des Aufenthaltsortes bei jedem Wechsel der Funkzelle durchgeführt. Falls der aktuelle Auf­ enthaltsort nicht im Ergebnis der Vorhersage enthalten ist, sendet das Endgerät eine Aufenthaltsortsaktualisierungsnach­ richt an das Netz. Im Falle des Rufbetriebes ist eine Aufent­ haltsortsaktualisierung nicht notwendig, da der Teilnehmer mit dem Netz über die Funkverbindung kommuniziert und somit der Aufenthaltsort bekannt ist.

Kann der Aufenthaltsort über einen längeren Zeitraum nicht vorhergesagt werden, wird die Aufenthaltsortsverwaltungsme­ thode der Beobachtungsphase verwendet, und es beginnt gegebe­ nenfalls eine Nachtrainingsphase. Eine Nachtrainingsphase wird notwendig, wenn der Teilnehmer seine Bewegungsgewohnhei­ ten auf längere Sicht verändert hat.

Fig. 6 zeigt eine gegenüber Fig. 2 modifizierte schematische Darstellung von Einrichtungen eines zellularen Mobilfunknet­ zes mit Skizzierung der Aufenthaltsbestimmung nach der Erfin­ dung. Im Gegensatz zu Fig. 3 wird in einem dritten Schritt von der Heimatdatenbank nicht bei der Besucherdatenbank nach­ gefragt, sondern in einem Mobilitätsrechner, der entsprechend einem Algorithmus aufgrund der beobachteten Bewegungsdaten trainiert wurde und nun eine Vorhersage durchführt. Auch das anschließende Suchen der zuständigen Mobilvermittlungsstelle und das Ausrufen des Teilnehmers kann sowohl mit als auch oh­ ne Einbeziehung der Besucherdatenbank erfolgen. Die Antwort des Teilnehmers wird entweder zur Heimatdatenbank oder zur Besucherdatenbank übermittelt, je nachdem welche Datenbank die betreffende Suchnachricht versendet hat. Weiterhin wird die Nutzverbindung erst dann aufgebaut, wenn der Teilnehmer sich gemeldet hat.

Ein dem Mobilitätsrechner gleichartiger Rechner ermittelt in jedem Endgerät nach dem gleichen Algorithmus den Aufenthalts­ ort. Während allerdings der Mobilitätsrechner des Netzes als feste Einrichtung nur im Falle einer Verbindungsaufbauanfrage aktiviert wird, führt der interne Rechner des Endgerätes fortlaufend eine Vorhersage des Aufenthaltsortes durch und vergleicht diese mit dem tatsächlichen Aufenthaltsort. Bei Abweichung wird dann ähnlich der Beschreibung zu Fig. 3 eine Aufenthaltsortsaktualisierung an den Mobilitätsrechner über­ mittelt. Der Mobilitätsrechner ist dadurch in der Lage, bei jeder Verbindungsaufbauanfrage gezielt die zuständige Mobil­ vermittlungsstelle anzusprechen und den Teilnehmer im aktuel­ len Suchbereich ausrufen zu lassen.

Auch wenn ein Teilnehmer sich entsprechend seinem aufgezeich­ neten örtlichen Bewegungsmuster verhält, sind zeitliche Tole­ ranzen möglich, in denen bei Bewegungsvorgängen die einzelnen erfaßten Aufenthaltsorte erreicht werden. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, daß einzelnen Aufenthaltsorten Wahr­ scheinlichkeiten zugewiesen werden und abgestuft von der größten zur geringsten Wahrscheinlichkeit der Teilnehmer aus­ gerufen wird.

Hierzu zeigt Fig. 7 eine gegenüber Fig. 1 modifizierte sche­ matische Darstellung eines Teils eines zellularen Mobilfunk­ netzes mit Suchbereichen nach der Erfindung. Die Suchbereiche sind nicht mehr statisch festgelegt, sondern werden bei jedem Verbindungsaufbau zum mobilen Endgerät neu berechnet. Dabei können auch einzelne, nicht geographisch zusammenhängende Zellen benachrichtigt werden. Um bei unterschiedlichen Wahr­ scheinlichkeiten der Aufenthaltsorte das Signalisierungsvolu­ men zu begrenzen, können sequentiell die Suchbereiche von der größten bis zur kleinsten Wahrscheinlichkeit absteigend aus­ gewählt und dort der Teilnehmer ausgerufen werden. Die Fig. 7 zeigt hier, wie das Ausrufen in einzelne Zellen umfassenden Suchbereichen nacheinander im ersten, zweiten und dritten Versuch vorgenommen wird. Eine Benachrichtigung entfällt na­ türlich, wenn sich der Teilnehmer bereits nach der ersten Be­ nachrichtigung meldet.

Claims (16)

1. Verfahren zur Aufenthaltsortsverwaltung eines mobilen Endgerätes in einem zellularen Mobilfunknetz mittels eines Schätzverfahrens, das nach einem festgelegten Algorithmus aufgrund eines gespeicherten Bewegungsmusters des mobilen Endgerätes dessen voraussichtliche Aufenthaltsorte ermittelt und zur gezielten Signalisierung des mobilen Endgerätes ver­ waltet, dadurch gekennzeichnet, daß das gleiche Schätzverfah­ ren sowohl von einer stationären Einrichtung des Mobilfun­ knetzes als auch parallel dazu von einer Einrichtung des mo­ bilen Endgerätes selbst angewendet wird, daß das mobile End­ gerät passiv seinen tatsächlichen Aufenthaltsort ermittelt und den nach dem Schätzverfahren ermittelten voraussichtli­ chen Aufenthaltsorte mit dem tatsächlichen Aufenthaltsort vergleicht und daß das mobile Endgerät bei Abweichungen zwi­ schen dem geschätzten voraussichtlichen Aufenthaltsorten und dem tatsächlichen Aufenthaltsort eine Korrekturinformation an die stationäre Einrichtung des Mobilfunknetzes übermittelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturinformation den tatsächlichen Aufenthaltsort um­ faßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Korrekturinformation ein aktualisiertes Bewe­ gungsmuster umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bewegungsmuster zeit-, zustands-, ge­ schwindigkeitsabhängige Aufenthaltsinformationen oder eine Unterkombination von diesen umfaßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die passive Ermittlung des Aufenthaltsbe­ reichs des mobilen Endgerätes durch Auswertung der Feldstär­ ken und/oder Phasenlagen der Aussendungen der empfangbaren Funkstationen sowie deren Kennungen durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die passive Ermittlung des Aufenthaltsbe­ reichs des mobilen Endgerätes durch ein vom Mobilfunknetz un­ abhängiges Positionsbestimmungssystem, wie das GPS-System durchgeführt wird.

7. Zellulares Mobilfunknetz, welches stationäre Einrichtun­ gen zur Aufenthaltsortsverwaltung von mobilen Endgeräten um­ faßt, die mittels eines Schätzverfahrens nach einem festge­ legten Algorithmus aufgrund gespeicherter Bewegungsmuster eingebuchter mobiler Endgeräte deren voraussichtlichen Auf­ enthaltsorte ermitteln und zur gezielten Signalisierung der mobilen Endgeräte verwalten, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Einrichtung zur Aufenthaltsortsverwaltung bei Ab­ weichungen der geschätzten voraussichtlichen Aufenthaltsorte eines Endgerätes vom tatsächlichen Aufenthaltsort eine Kor­ rekturinformation erhält, die von dem betroffenen Endgerät an das Mobilfunknetz übermittelt wird und die dadurch erzeugt wird, daß das gleiche Schätzverfahren auch parallel von einer Einrichtung der mobilen Endgeräte selbst angewendet wird, daß die mobilen Endgeräte passiv ihren tatsächlichen Aufenthalts­ ort ermitteln und den nach dem Schätzverfahren ermittelten voraussichtlichen Aufenthaltsorte mit dem tatsächlichen Auf­ enthaltsort vergleichen und die Korrekturinformation bei Ab­ weichungen zwischen den geschätzten voraussichtlichen Aufent­ haltsorten und dem tatsächlichen Aufenthaltsort generieren und aussenden.

8. Zellulares Mobilfunknetz nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Korrekturinformationen die tatsächli­ chen Aufenthaltsorte umfassen.

9. Zellulares Mobilfunknetz nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturinformationen aktualisierte Bewegungsmuster umfassen.

10. Zellulares Mobilfunknetz nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmuster zeit-, zu­ stands-, geschwindigkeitsabhängige Aufenthaltsortsinformatio­ nen oder Unterkombinationen von diesen umfaßt.

11. Mobiles Endgerät für ein zellulares Mobilfunknetz mit einer Einrichtung zur Aufenthaltsortsverwaltung von mobilen Endgeräten, wobei die Einrichtung zur Aufenthaltsortsverwal­ tung mittels eines Schätzverfahrens, das nach einem festge­ legten Algorithmus aufgrund gespeicherter Bewegungsmuster der mobilen Endgeräte deren voraussichtliche Aufenthaltsorte er­ mittelt und zur gezielten Signalisierung der mobilen Endgerä­ te verwaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das mobile Endgerät eine Einrichtung umfaßt, in der parallel das gleiche Schätz­ verfahren wie in der Einrichtung zur Aufenthaltsortsverwal­ tung angewendet wird, daß das mobile Endgerät ferner eine Einrichtung zur passiven Ermittlung seines tatsächlichen Auf­ enthaltsortes umfaßt und die nach dem Schätzverfahren ermit­ telten voraussichtlichen Aufenthaltsorte mit dem tatsächli­ chen Aufenthaltsort vergleicht und daß das mobile Endgerät eine Einrichtung umfaßt, die bei Abweichungen zwischen den geschätzten voraussichtlichen Aufenthaltsorten und dem tat­ sächlichen Aufenthaltsort eine Korrekturinformation erzeugt und an die stationäre Einrichtung des Mobilfunknetzes über­ mittelt.

12. Mobiles Endgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Korrekturinformation die tatsächlichen Aufent­ haltsorte umfaßt.

13. Mobiles Endgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Korrekturinformation ein aktualisiertes Bewegungsmuster umfaßt.

14. Mobiles Endgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß das Bewegungsmuster zeit-, zu­ stands-, geschwindigkeitsabhängige Aufenthaltsinformationen oder eine Unterkombination von diesen umfaßt.

15. Mobiles Endgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur passiven Er­ mittlung des Aufenthaltsbereichs die Feldstärken und/oder Phasenlagen der Aussendungen der empfangbaren Funkstationen sowie deren Kennungen auswertet.

16. Mobiles Endgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur passiven Er­ mittlung des Aufenthaltsbereichs ein vom Mobilfunknetz unab­ hängiges Positionsbestimmungssystem, wie das GPS-System nutzt.