DE20304552U1 - Unabhängiges RLAN mit RAN-IP-Gateway - Google Patents

Unabhängiges RLAN mit RAN-IP-Gateway

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DE20304552U1
DE20304552U1 DE20304552U DE20304552U DE20304552U1 DE 20304552 U1 DE20304552 U1 DE 20304552U1 DE 20304552 U DE20304552 U DE 20304552U DE 20304552 U DE20304552 U DE 20304552U DE 20304552 U1 DE20304552 U1 DE 20304552U1
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Description

[0001] Unabhängiges RLAN mit RAN-IP-Gateway
[0002] Gebiet der Erfindung
[0003] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Telekommunikationssysteme und insbesondere auf Zeitduplex-Funklokalnetz-Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Systeme (Time Division Duplex - Radio Local Area Network (TDD-RLAN) Code Division Multiple Access (CDMA) Systems) und eine Verbindung und eine Kommunikation solcher Systeme mit dem Internet.
[0004] Hintergrund
[0005] Drahtlose Telekommunikationssysteme sind wohl bekannt. Drahtlose Systeme erfordern eine verfügbare Bandbreite, in der sie betrieben werden können. Typischerweise wird die Erlaubnis zur Nutzung eines Teils des verfügbaren Spektrums zur drahtlosen Kommunikation für eine bestimmte geografische Region von einer entsprechenden Behörde des physischen Territoriums erlangt, in welchem die drahtlosen Kommunikationen durchgeführt werden sollen. Zur wirkungsvollen Nutzung des begrenzten verfügbaren Spektrums wurden zum Betreiben eines drahtlosen Telekommunikationssystems Codemultiplex-VielfachzugriffsiCDMA^Systeme entwickelt, die Zeitduplex(TDD)-Moden aufweisen, die einen sehr flexiblen Rahmen zum Vorsehen gleichzeitiger drahtloser Kommunikationsdienste bieten. Unterstützte drahtlose Kommunikationsdienste können beliebige einer Vielzahl von Typen sein, so wie zum Beispiel Sprachdienste, Faxdienste und eine Vielzahl anderer Datenkommunikationsdienste.
[0006] Zum Vorsehen einer globalen Verbindungsfähigkeit für CDMA-Systeme sind Standards entwickelt worden und werden implementiert. Ein aktueller Standard der weit verbreitet verwendet wird, ist als das Global System for Mobile Telecommunications (GSM) bekannt. Auf dieses folgten die so genannten Second Generation .Mobile Radio System Standards (2G) (Mobiltelefonsystemstandards
der zweiten Generation) und ihre Revision (2.5G). Jeder dieser Standards versuchte, gegenüber dem vorhergehenden Standard mit zusätzlichen Merkmalen und Erweiterungen eine Verbesserung zu erzielen. Im Januar 1998 vereinbarte das European Telecommunications Standard Institute - Special Mobile Group (ETSI SMG) ein Funkzugangsverfahren für Funksysteme der dritten Generation, das Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS) genannt wurde. Zum weiteren Implementieren des UMTS-Standards wurde im Dezember 1998 das Third Generation Partnership Project (3GPP) gebildet. 3GPP arbeitet weiterhin an einem gemeinsamen Mobilfunkstandard der dritten Generation.
[0007] Eine typische UMTS-Systemarchitektur nach den aktuellen 3GPP-Spezifikationen ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die UMTS-Netzarchitektur weist ein Kernnetz (Core Network / CN) auf, das mit einem UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) (erdgestütztes UMTS-Funkzugriffsnetz) über eine als IU bekannte Schnittstelle verbunden ist, die im Einzelnen in den aktuell öffentlich verfügbaren SGPP-Spezifikationsdokumenten definiert ist.
[0008] Das UTRAN ist so konfiguriert, dass drahtlose Telekommunikationsdienste an Benutzer über Benutzergeräte (User Equipments / UEs) über eine Funkschnittstelle, die als UU bekannt ist, geliefert werden. Das UTRAN hat Basisstationen, die in 3GPP als Knoten B (Node B) bezeichnet werden, die zusammen für die geografische Abdeckung für drahtlose Kommunikationen mit UEs sorgen. Im UTRAN werden Gruppen von einem oder mehreren Knoten B über eine in 3GPP als lub bekannte Schnittstelle mit einem Radio Network Controller (RNC) verbunden. Das UTRAN kann mehrere Gruppen von Knoten B aufweisen, die mit unterschiedlichen RNCs verbunden sind, von denen zwei im in Fig. 1 dargestellten Beispiel gezeigt sind. Wo mehr als eine RNC in einem UTRAN vorhanden ist, wird die Kommunikation zwischen RNCs über eine lur-Schnittstelle durchgeführt.
[0009] Ein UE wird allgemein ein Heim-UMTS-Netz (HN) haben, bei dem es registriert ist und durch welches die Abrechnung und andere Funktionen durchgeführt werden. Durch Standardisieren der Uu-Schnittstelle können UEs über unterschiedliche UMTS-Netze kommunizieren, die zum Beispiel
unterschiedliche geografische Regionen bedienen. In einem solchen Fall wird das andere Netz allgemein als ein fremdes Netz (FN) bezeichnet.
[0010] Unter den derzeitigen 3GPP-Spezifikationen dient das Kernnetz des HN eines UEs zum Koordinieren und Verarbeiten der Funktionen der Authentifizierung, der Autorisierung und der Abrechnung (AAA-Funktionen). Wenn ein UE über sein Heim-UMTS-Netz hinaus reist, erleichtert das Kernnetz des HN die Benutzung eines fremden Netzes durch das UE, indem es fähig ist, die AAA-Funktionen so zu koordinieren, dass das FN dem UE das Durchführen von Kommunikationen erlaubt. Um beim Implementieren dieser Aktivität beizutragen, enthält das Kernnetz ein Standortverzeichnis (Home Location Register / HLR), das die UEs nachverfolgt, für welche es das HN ist, sowie ein Besucherverzeichnis (Visitor Location Register/ VLR). Ein Heimdienstserver (Home Service Server/ HSS) ist zusammen mit dem HLR vorgesehen, um die AAA-Funktionen zu verarbeiten.
[0011] Unter den derzeitigen 3GPP-Spezifikationen ist das Kernnetz, jedoch nicht das UTRAN, über eine RT-Dienstschnittstelle mit einer Verbindungsfähigkeit zu externen Systemen, wie zum Beispiel Public Land Mobile Networks (PLMN), Public Switch Telephone Networks (PSTN), Integrated Services Digital Network (ISDN) und anderen Echtzeitdiensten (Real Time (RT) Services) konfiguriert. Ein Kemnetz wird auch Nichtechtzeitdienste mit dem Internet unterstützen. Eine externe Verbindungsfähigkeit des Kernnetzes mit anderen Systemen ermöglicht es Benutzern, die UEs verwenden, über ihr Heim-UMTS-Netz über das Gebiet hinaus zu kommunizieren, das vom UTRAN des HN bedient wird. Besuchende UEs können in gleicherweise über ein besuchtes UMTS-Netz über das Gebiet hinaus kommunizieren, das von dem UTRAN des besuchten UMTS bedient wird.
[0012] Unter derzeitigen 3GPP-Spezifikationen sieht das Kernnetz eine externe RT-Dienstverbindungsfähigkeit über einen Gateway Mobile Switching Center (GMSC) vor. Das Kernnetz liefert einen NRT-Dienst (None Real Time Service / Nichtechtzeitdienst), der als General Packet Radio Service (GPRS) bekannt ist, und damit eine externe Verbindungsfähigkeit über einen Gateway GPRS Support Node (GGSN) (Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten). In diesem Zusammenbang.kann.e.in ,bestimmter NRT-Dienst einem Benutzer tatsächlich als : if" Vl !.".· -:":i.:. »\ »·.'O j j i
eine Echtzeitkommunikation erscheinen, was an der Kommunikationsgeschwindigkeit und der damit zusammenhängenden Pufferung der TDD-Datenpakete liegt, welche die Kommunikation bilden. Ein Beispiel hierfür ist die Sprachkommunikation über das Internet, die dem Benutzer als ein normales Telefongespräch erscheinen kann, das leitungsvermittelt durchgeführt wird, während es tatsächlich unter der Verwendung eines Internetprotokolls (IP) durchgeführt wird, das einen Paketdatendienst liefert.
[0013] Eine Standardschnittstelle, die als Gl bekannt ist, wird allgemein zwischen dem GGSN eines CN und dem Internet verwendet. Die Gl-Schnittstelle kann mit mobilen Internetprotokollen, wie zum Beispiel Mobile IP v4 oder Mobile IP v6 verwendet werden, die durch die Internet Engineering Task Force (IETF) spezifiziert wurden.
[0014] Unter aktuellen 3GPP-Spezifikationen muss das UTRAN zum Vorsehen einer Unterstützung sowohl für RT- als auch für NRT-Dienste von externen Quellen für über Funk verbundene UEs in einem 3GPP-System eine korrekte Verbindung mit dem CN herstellen, was die Funktion der Iu-Schnittstelle ist. Hierfür enthält das Kernnetz eine Mobilfunkvermittlungsstelle (Mobile Switching Center/ MSC), der mit dem GMSC und einem Serving GPRS Support Node (SGSN) verbunden ist, der mit dem GGSN verbunden ist. Beide sind mit dem HLR verbunden, und die MSC ist normalerweise mit dem Standortverzeichnis (Visitor Location Register / VLR) kombiniert.
[0015] Die Iu-Schnittstelle ist zwischen eine Schnittstelle für leitungsvermittelte Kommunikationen (Iu-CS) und eine Schnittstelle für Paketdaten über paketvermittelte Kommunikationen (Iu-PS) aufgeteilt. Die MSC ist mit den RNCs des UTRAN über die lu-CS-Schnittstelle verbunden. Der Serving GPRS Support Node (SGSN) ist über die lu-PS-Schnittstelle für Paketdatendienste mit den RNCs des UTRAN verbunden.
[0016] Das HLR/HSS ist typischerweise mit der CS-Seite des Kernnetzes, MSC und GMSC über eine Schnittstelle verbunden, die als Gr bekannt ist, welche AAA-Funktionen über ein MAP-Protokoll ("mobiler Anwendungsteil" / Mobile Application
Part / MAP) unterstützt. Der SGSN und der GGSN des CN sind über als Gn und Gp bekannte Schnittstellen verbunden.
[0017] 3GPP-Systeme und andere Systeme, die TDD-CDMA-Telekommunikationen verwenden, wie zum Beispiel manche GSM-Systeme, haben die oben erwähnte Teilung der Verbindungsfähigkeit zwischen dem Funknetz und dem Kernnetz gemeinsam. Allgemein kommuniziert das Funknetz, d.h. das UTRAN in 3GPP, über eine drahtlose Schnittstelle mit UEs, und das Kernnetz kommuniziert mit externen Systemen über RT und NRT-Dienstverbindungen. Die Anmelder der vorliegenden Anmeldung haben erkannt, dass dieser standardisierte Architekturtyp höchstwahrscheinlich das Ergebnis der Verarbeitung der AAA-Funktionen im Kernnetz ist. Die Anmelder haben jedoch weiter erkannt, dass, auch wenn die AAA-Funktionen im Kernnetz behalten werden sollen, beträchtliche Vorteile und beträchtlicher Nutzen dadurch erhalten werden kann, dass eine direkte Verbindungsfähigkeit von einem TDD-CDMA-
15 Funknetz zum Internet geschaffen wird.
[0018] Insbesondere haben die Anmelder der vorliegenden Anmeldung erkannt, dass die bestehende Trennung von Funktionen der lu-Schnittstelle, die im 3GPP für leitungsvermittelte Kommunikationen definiert ist, die mit Echtzeitdiensten verwendet werden (Iu-CS-Schnittstelle) und in 3GPP für paketvermittelte Dienste, die mit Nichtechtzeitdiensten verwendet werden (lu-PS-Schnittstelle), definiert sind, es einem ermöglicht, problemlos einen IP-Gateway im UTRAN vorzusehen, um es dem UTRAN zu ermöglichen, eine direkte Verbindung zum Internet herzustellen, während die Nutzung eines Kernnetzes für diese Funktion umgangen wird. Außerdem haben als Ergebnis hieraus die Anmelder der vorliegenden Anmeldung erkannt, dass durch Erlauben eines direkten Zugangs zum Internet vom UTRAN ein lokales Funknetz (Radio Local Area Network) definiert wird, das für die Nutzung mit oder ohne Kernnetz beträchtliche Vorteile bieten kann.
[0019] Weitere Einzelheiten eines typischen 3GPP-Systems sind in Fig. 3 gezeigt. Das UTRAN-Segment einer herkömmlichen UMTS-Architektur ist in zwei Verkehrsebenen aufgeteilt, die als die C- und die U-Ebene bekannt sind. Die C-
Ebene trägt .S. Je ue rungs verkehr (Signalisierung), und die U-Ebene transportiert • · · . . .··. *·*: ,··. ·
Benutzerdaten. Beim "Luftsegment" (Over-The-Air-Segment) des LJTRAN sind zwei Schnittstellen beteiligt: Die Uu-Schnittstelle zwischen UE und Knoten B, und die lub-Schnittstelle zwischen dem Knoten B und RNC. Wie oben bemerkt, wird die nachgeschaltete Schnittstelle zwischen der RNC und dem Kernnetz, die als die lu-Schnittstelle bezeichnet wird, in die Iu-CS für die leitungsvermittelte Verbindung zur MSC und die Iu-PS für die paketvermittelte Verbindung zum SGSN aufgespaltet.
[0020] Das wichtigste Signalisierungsprotokoll für das Luftsegment des UTRAN ist die Funkressourcensteuerung (Radio Resource Control / RRC). RRC verwaltete die Zuweisung von Verbindungen, Funkträgern und physischen Ressourcen über die Luftschnittstelle. In 3GPP wird die RRC-Signalisierung über die Radioverbindungssteuerung (Radio Link Control / RLC) und die Medienzugangssteuerung (Medium Access Control / MAC) - UMTS-Protokolle zwischen dem UE und RNC durchgeführt. Insgesamt ist die RNC für die Zuweisung / den Entzug von Funkressourcen und für die Verwaltung von Schlüsselvorgängen, wie zum Beispiel die Verbindungsverwaltung, Funkruf und Handover verantwortlich. Über die lub-Schnittstelle wird die RRC/RLC/MAC-Mitteilungsübermittlung typischerweise auf einer Transportschicht über einen asynchronen Transfermodus (Asynchronous Transfer Mode / ATM) ausgeführt, wobei das ATM-Protokoll Adaptation Layer Type 5 (AAL5) über die physikalische ATM-Schicht mit Zwischenprotokollen, wie zum Beispiel servicespezifische Koordinationsfunktion (Service Specific Co-ordination Function / SSCF) und servicespezifisches verbindungsorientiertes Protokoll (Service Specific Connection Oriented Protocol / SSCOP) eingesetzt wird, wobei das obige AAL5 verwendet wird.
[0021] U-Ebenen-Daten (z.B. Sprache, Paketdaten, leitungsvermittelte Daten) verwenden die RLC/MAC-Schichten zum zuverlässigen Transfer über die Luftschnittstelle (zwischen UE und RNC). Über das lub-Segment geschieht dieser Datenfluss (Benutzerdaten / RLC / MAC) über UMTS-spezifizierte Rahmenprotokolle unter Verwendung des ATM-Protokolls Adaptation Layer Type 2 (AAL2) über die laufende physikalische ATM-Schicht (AAL2 / ATM).
[0022] Die lu-Schnittstelle trägt das Protocol Radio Access Network Application Part (RANAP). RANAP löst verschiedene Prozeduren der Funkressourcenverwaltung und der Mobilität aus, die dann über das UTRAN geschehen, und ist auch verantwortlich für die Verwaltung der Einrichtung / Trennung erdgestützter Trägerverbindungen zwischen RNC und SGSN/MSC. RANAP wird über AAL5/ATM mit zwischengeschalteten SS7-Protokollen (Signaling System Nr. 7 / SS7), wie zum Beispiel Signaling Connection Control Part, Message Transfer Part (SCCP/MTP) auf SSCF und dem Service Specific Connection Oriented Protocol (SSCOP) aufgesetzt getragen, das über AAL5 verwendet wird. Typischerweise wird über AAL5/ATM für die lu-PS-Schnittstelle Intemetprotokoll verwendet, so dass dann das zwischengelagerte Stream Control Transmission Protocol (SCTP) über IP verwendet wird. Wo in einem UTRAN vielfache RNCs existieren, die eine lur-Schnittstelle aufweisen, wird ebenfalls IP üblicherweise über ATM verwendet, und Zwischenprotokolle sind zum Beispiel SSCP, SCTP und die Anpassungsschicht Message Transfer Part Level 3 (SCCP) von SS7 (M3UA), die von der IETF entwickelt wurden.
[0023] Für die U-Ebene fließt zwischen dem UTRAN und dem CN leitungsvermittelter Sprach/Datenverkehr typischerweise über AAL5/ATM über die lu-CS-Schnittstelle zwischen der RNC und der MSC. Paketvermittelte Daten werden über die lu-PS-Schnittstelle zwischen der RNC und SGSN unter der Verwendung des GPRS-Tunneling-Protokolls (GTP) getragen und laufen über das UDP-Protokoll für das Internetprotokoll (UDP/IP) über AAL5/ATM.
[0024] Die Anmelder der vorliegenden Anmeldung haben erkannt, dass diese Architektur im Zusammenhang mit dem Vorsehen einer direkten IP-Verbindungsfähigkeit für das UTRAN verbessert werden kann.
[0025] Zusammenfassung
[0026] Die vorliegende Erfindung sieht ein lokales Funknetz unter Verwendung des Zeitgetrenntlageverfahrens (Time Division Duplex - Radio Local Area Network (TDD-RLAN)) vor, das einen Funkzugangsnetz-Internetprotokoll-Gateway (Radio Access Network Internet Protocol (RAN IP) Gateway) aufweist, der eine
Verbindungsfähigkeit zum öffentlichen Internet schafft. Das System kann als ein P.F V = V": &Ggr;=!.:. KK-": ::··
selbständiges System dienen oder in ein UMTS-System integriert sein, das mit dem herkömmlichen Kernnetz, insbesondere zur Verfolgung und Implementierung von AAA-Funktionen im Kernnetz verwendet wird.
[0027] Das RLAN liefert gleichzeitige drahtlose Telekommunikationsdienste für mehrere Benutzergeräte (User Equipments / UEs) zwischen UEs und/oder dem Internet. Das RLAN weist mindestens eine Basisstation auf, die einen Sendeempfänger zum Durchführen drahtloser TDD-CDMA-Kommunikationen mit UEs in einer ausgewählten geografischen Region hat. Das RLAN hat auch mindestens einen Controller, der mit einer Gruppe von Basisstationen verbunden ist, welche die Basisstation aufweist. Der Controller steuert die Kommunikationen der Gruppe von Basisstationen. Ein neuartiger Funkzugangsnetz-Internetprotokoll-(RAN-IP)-Gateway (RIP GW) ist mit dem Controller verbunden. Der RAN-IP-Gateway hat einen Gateway General Packet Radio Service (GPRS) Support Node (GGSN) mit Zugangsrouterfunktionen zur Verbindung mit dem Internet.
[0028] Das RLAN kann mehrere Basisstationen aufweisen, von denen jede einen Sendeempfänger hat, der mit einer Uu-Schnittstelle zur Durchführung drahtloser TDD-W-CDMA-Kommunikationen (Time Division Duplex (TDD) Wideband Code Division Multiple Access (W-CDMA) Wireless Communications) mit UEs in einer ausgewählten geografischen Region konfiguriert ist. Das RLAN kann auch mehrere Controller aufweisen, die jeweils mit einer Gruppe von Basisstationen verbunden sind.
[0029] Vorzugsweise hat der RAN-IP-Gateway einen Serving GPRS Support Node (SGSN) der mit einem oder mehreren Controllern im RLAN verbunden ist. Vorzugsweise sind die Controller Radio Network Controller (RNCs) in Übereinstimmung mit der 3GPP-Spezifikation. Vorzugsweise sind die RNCs mit den Basisstationen unter der Verwendung einer gestapelten geschichteten Protokollverbindung verbunden, bei der eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist. Wo das RLAN mehrere RNCs hat, sind die RNCs vorzugsweise unter der Verwendung einer gestapelten geschichteten Protokollverbindung miteinander verbunden, von denen eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist.
[0030] Verfahren für das Mobilitätsmanagement unter der Verwendung eines lokalen Funknetzes (RLAN) sind zum Vorsehen gleichzeitiger drahtloser Telekommunikationsdienste für mehrere UEs offenbart, bei denen ein entsprechendes Kernnetz (CN) Authentifizierungs-, Autorisierungs- und Abrechnungs-Funktionen (AAA-Funktionen) von UEs unterstützt. Ein RLAN führt drahtlose TDD-CDMA-Kommunikationen mit UEs in einem RLAN-Dienstbereich durch. Das RLAN hat einen RAN-IP-Gateway, der eine GPRS-Verbindung mit dem Internet hat und zum Kommunizieren von AAA-Funktionsinformation an das entsprechende CN konfiguriert ist.
[0031] In einem Verfahren wird eine drahtlose Verbindung zwischen einem ersten UE im RLAN-Dienstbereich und einem zweiten UE außerhalb des RLAN-Dienstbereichs zur Durchführung einer Kommunikation von Benutzerdaten aufgebaut. AAA-Funktionen für diese Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten UE werden unter der Verwendung des Kernnetzes durchgeführt. Die GPRS-Verbindung mit dem Internet wird zum Transportieren von Benutzerdaten der Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten UE verwendet. Das Verfahren kann die Fortführung der drahtlosen Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten UE beinhalten, während sich das zweite UE von außerhalb des RLAN-Dienstbereiches in diesen hinein bewegt, wo die Verwendung der GPRS-Verbindung mit dem Internet zum Transportieren von Benutzerdaten abgebrochen wird. Das Verfahren kann weiter das Fortführen der drahtlosen Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten UE beinhalten, wenn sich entweder das erste oder das zweite UE von innerhalb des RLAN-Dienstbereichs aus diesem heraus bewegt, indem die Verwendung der GPRS-Verbindung mit dem Internet zum Transport von Benutzerdaten wieder aufgenommen wird.
[0032] In einem weiteren Verfahren wird zum Durchführen einer Kommunikation von Benutzerdaten eine drahtlose Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten UE innerhalb des RLAN-Dienstbereichs hergestellt. AAA-Funktionen für die Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten UE werden unter der Verwendung des Kernnetzes durchgeführt. Die drahtlose Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten UE wird fortgeführt, während entweder das
J-Dienstbereichs aus
erste oder d^ae zweite,JUE sich.v.on.inn.erhajb. des RLAN-Diens
diesem heraus bewegt, indem die GPRS-Verbindung mit dem Internet zum Transportieren von Benutzerdaten der fortgeführten Kommunikation verwendet wird.
[0033] Ein weiteres Verfahren des Mobilitätsmanagements ist vorgesehen, bei dem das entsprechende CN AAA-Funktionen von Heim-UEs unterstützt und die GPRS-Verbindung des RAN-IP-Gateway zur Tunnelierung von AAA-Funktionsinformation durch das Internet an das Kernnetz konfiguriert ist. Zur Durchführung einer Kommunikation von Benutzerdaten wird eine drahtlose Verbindung zwischen einem Heim-UE und einem zweiten UE hergestellt. AAA-Funktionen für die Kommunikation werden unter der Verwendung des Kernnetzes durch Verwendung der GPRS-Verbindung mit dem Internet zur Tunnelierung von AAA-Funktionsinformation durch das Internet an das Kernnetz ausgeführt.
[0034] Dieses Verfahren kann dann verwendet werden, wenn die drahtlose Verbindung hergestellt ist, wenn entweder das Heim-UE oder das zweite UE sich innerhalb oder außerhalb des RLAN-Dienstbereiches befindet. Wo eines innerhalb und das andere außerhalb des RLAN-Dienstbereiches ist, wird die GPRS-Verbindung mit dem Internet zum Transport von Benutzerdaten der Kommunikation zwischen dem Heim- und dem zweiten UE verwendet.
[0035] Dieses Verfahren kann weiter die Fortführung der drahtlosen Kommunikation zwischen dem Heim- und dem zweiten UE beinhalten, wenn sich eines davon so bewegt, dass beide sich außerhalb oder beide sich innerhalb des RLAN-Dienstbereichs befinden, wo die Verwendung einer solchen GPRS-Verbindung (General Packet Radio Service - Verbindung) mit dem Internet zum Transport von Benutzerdaten beendet wird. Das Verfahren kann weiter die Fortführung der drahtlosen Kommunikation zwischen dem Heim- und dem zweiten UE beinhalten, wenn sich entweder das Heim- oder das zweite UE so bewegt, dass sich eines innerhalb und eines außerhalb des RLAN-Dienstbereichs befindet, indem die GPRS-Verbindung mit dem Internet zum Transport von Benutzerdaten für die fortgeführte Kommunikation verwendet wird.
[0036] In einem Aspekt der Erfindung hat das RLAN als Steuermittel einen oder mehere U-Ebenen- und C-Ebenen-Server, die mit den Basisstationen verbunden
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sind. Der bzw. die U-Ebenen-Server sind zum Steuern des Benutzerdatenflusses von Basisstationskommunikationen konfiguriert. Die C-Ebenen-Server sind konfiguriert zum Steuern der Signalisierung für Basisstationskommunikationen. Vorzugsweise hat der RAN-IP Gateway einen SGSN, der mit den U-Ebenen-Servern und mindestens einem C-Ebenen-Server verbunden ist. Vorzugsweise sind die U-Ebenen-Server und die C-Ebenen-Server miteinander, mit den Basisstationen und dem RAN-IP-Gateway unter der Verwendung gestapelter geschichteter Protokollverbindungen verbunden, bei denen eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist.
[0037] Wahlweise kann ein Sprach-Gateway mit einem Pulscodemodulations(PCM)-Port zur externen Verbindung für das RLAN vorgesehen sein. Der Sprach-Gateway ist vorzugsweise mit einem U-Ebenen- und einem C-Ebenen-Server (oder einem RNC, wo RNCs verwendet werden) unter der Verwendung gestapelter geschichteter Protokollverbindungen verbunden, bei denen eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist.
[0038] In einem weiteren Aspekt der Erfindung hat das RLAN einen oder mehrere mit Basisstationen verbundene Radio Network Controllers (RNCs) und einen RAN-IP-Gateway, mit dem mindestens ein RNC über eine lu-PS-Schnittstelle unter der Verwendung einer gestapelten geschichteten Protokollverbindung verbunden ist, bei der eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist. Vorzugsweise sind die RNCs mit den Basisstationen und miteinander unter der Verwendung gestapelter geschichteter Protokollverbindungen verbunden, bei denen eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist. Vorzugsweise ist bei jeder Basisstation ein Sendeempfänger mit einer Uu-Schnittstelle zum Durchführen drahtloser TDD-W-CDMA-kommunikationen mit UEs in einer ausgewählten geografischen Region konfiguriert, und der RAN-IP-Gateway hat einen SGSN, der mit den RNCs verbunden ist.
[0039] In einem weiteren Aspekt der Erfindung unterstützt das RLAN Sprachkommunikationen über IP und weist einen RAN-IP-Gateway auf, der einen
Sprachdaten
GGSN zur Verbindung mit dem Internet hat, der komprimierte £
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weiterleitet. Das RLAN ist vorzugsweise über einen Internet Service Provider (ISP) mit dem Internet verbunden, der einen Sprach-Gateway, der komprimierte Sprachdaten konvertiert, sowie Pulscodemodulations(PCM)Signalisierung unter der Verwendung eines bekannten Komprimierungsprotokolls aufweist, das der Typ der Sprachkomprimierungsdaten sein kann, die von den UEs verwendet werden, die drahtlose Kommunikationen mit dem RLAN unterhalten, oder auch nicht.
[0040] Wo die UEs ein bestimmtes Komprimierungsprotokoll verwenden und das RLAN mit dem Internet über einen ISP verbunden ist, der einen Sprach-Gateway, der komprimierte Sprachdaten konvertiert und eine PCM-Signalisierung unter der Verwendung eines anderen Komprimierungsprotokolls hat, enthält das RLAN einen Sprachdatenwandler zum Konvertieren zwischen komprimierten Sprachdaten der zwei unterschiedlichen Komprimierungsprotokolle. Vorzugsweise weist der RAN-IP-Gateway den Sprachdatenwandler auf, der zum Beispiel so konfiguriert ist, dass erzwischen AMR-komphmierten Sprachdaten und G.729-komprimierten Sprachdaten konvertiert. Das RLAN kann mit U-Ebenen- und C-Ebenen-Servern oder RNCs konfiguriert sein, vorzugsweise verwenden jedoch alle Komponentenschnittstellen innerhalb des RLAN gestapelte geschichtete Protokollverbindungen, bei denen eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist.
[0041] Die Erfindung sieht weiter ein Telekommunikationsnetz vor, das ein oder mehrere Funknetze zum Vorsehen gleichzeitiger drahtloser Telekommunikationsdienste für mehrere UEs sowie ein zugehöriges CN zum Unterstützen von AAA-Funktionen von UEs hat, für welche das Telekommunikationsnetz ein Heim-Netz ist. Eines oder mehrere der Funknetze ist ein RLAN mit einem RAN-IP-Gateway, der einen GGSN hat, der mit einer Gl-Schnittstelle zur Verbindung mit dem Internet und zum Kommunizieren von AAA-Funktionsinformation an das CN konfiguriert ist. Vorzugsweise haben die RLANs jeweils eine oder mehrere Basisstationen, die einen Sendeempfänger zum Durchführen drahtloser TDD-CDMA-kommunikationen mit UEs in einer ausgewählten geografischen Region haben. Vorzugsweise haben die RLANs Controller, die mit den Basisstationen verbunden sind. Vorzugsweise haben die RAN-IP-Gateways der RLANs einen SGSN, der mit den entsprechenden Controllern verbunden jst
[0042] Das RLAN kann ohne eine direkte CN-Verbindung konfiguriert sein, wo der RAN-IP-Gateway zur Kommunikation von AAA-Funktionsinformation mit dem CN durch das Tunnelieren von Daten durch eine Internetverbindung konfiguriert ist. Alternativ dazu hat der RAN-IP-Gateway eine Verbindung mit dem CN zur Kommunikation von AAA-Funktionsinformation mit dem CN über eine eingeschränkte Verbindung, wie zum Beispiel eine Radius/Durchmesser- oder MAP unterstützende Verbindung, oder eine herkömmliche lu-CS-Schnittstelle, oder eine vollständige herkömmliche Iu-Schnittstelle.
[0043] Vorzugsweise haben die RAN-IP-Gateways GGSNs, die zur Verbindung mit dem Internet über eine Gl-Schnittstelle konfiguriert sind. Zur mobilen Unterstützung ist die Gl-Schnittstelle vorzugsweise mit Mobile IP v4 oder Mobile IPv6 konfiguriert.
[0044] Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen deutlich.
[0045] Kurze Beschreibung derZeichnung(en)
[0046] Fig. 1 ist eine grafische Darstellung eines herkömmlichen UMTS-Netzes nach der derzeitigen SGPP-Spezifikation.
[0047] Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das verschiedene Komponenten und Schnittstellen des in Fig. 1 gezeigten Netzes zeigt.
[0048] Fig. 3 ist ein Schaltplan des in den Figuren 1 und 2 gezeigten herkömmlichen Netzes, das verschiedene geschichtete gestapelte Protokolle der verschiedenen Einzelschnittstellen sowohl auf der Signalisierungs- als auch auf der Benutzerdatenebene zeigt.
[0049] Fig. 4 ist ein graphische Darstellung eines UMTS-Netzes, das ein RLAN mit einer direkten Internetverbindung nach der Lehre der vorliegenden Erfindung enthält.
[0050] Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das verschiedene Komponenten des in Fig. 4 gezeigten Netzes zeigt.
[0051] Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Variation des Netzes zeigt, bei dem das RLAN keine direkte Verbindung mit dem UMTS-Kernnetz hat.
[0052] Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Signalisierungsdatenflusses im in Fig. 6 gezeigten UMTS-Netz.
[0053] Fig. 8 ist eine graphische Darstellung einer zweiten Variation des in Fig. 4 gezeigten UMTS-Netzes, bei dem das RLAN einen ersten Typ einer eingeschränkten Verbindung mit dem UMTS-Kernnetz hat.
[0054] Fig. 9 ist eine graphische Darstellung einer zweiten Variation des in Fig. 4 gezeigten UMTS-Netzes, bei dem das RLAN einen zweiten Typ einer eingeschränkten Verbindung mit dem UMTS-Kernnetz hat.
[0055] Fig. 10A und 10B veranschaulichen zwei Variationen eines IP-Paket-Datenflusses für die in den Fig. 4, 8 und 9 gezeigten Netze, bei dem durch das RLAN das Protokoll Mobile IP v4 implementiert wird.
[0056] Fig. 11A und 11B veranschaulichen zwei Variationen eines IP-Paket-Datenflusses für die in Fig. 4, 8 und 9 gezeigten Netze, wobei durch das RLAN das Protokoll Mobile IP v6 implementiert wird.
[0057] Fig. 12 ist eine schematische Darstellung bevorzugter Signalisierungsebenen- und Benutzerebenenschnittstellen innerhalb eines gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellten RLANs.
[0058] Fig. 13 ist eine schematische Darstellung eines RLANs mit einem einzigen Radio Network Controller gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
[0059] Fig. 14 ist eine schematische Darstellung eines RLAN mit mehreren Radio Network Controllern, die gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
[0060] Fig. 15 ist ein illustriertes Schema einer alternativen Konfiguration eines RLANs mit getrennten Servern für Benutzerdaten- und Steuersignale, und auch einem optionalen Sprach-Gateway, gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung.
[0061] Fig. 16 ist ein Blockdiagramm von Komponenten des in Fig. 15 gezeigten RLAN.
[0062] Fig. 17 ist ein Schaltplan, der einen bevorzugten Protokollstapel für die Steuerebenenschnittstellen eines RLANs zeigt, das gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
[0063] Fig. 18 ist ein Schaltplan, der einen bevorzugten Protokollstapel für die Benutzerebenenschnittstellen eines RLANs zeigt, das gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
[0064] Fig. 19, 20 und 21 sind Schaltpläne, die drei Variationen von Schnittstellenprotokollstapeln in der Benutzerebene zur Unterstützung von Sprachkommunikation zwischen einem UE mit einer drahtlosen Verbindung mit einem RLAN und einem ISP zeigen, der mit dem RLAN verbunden ist, das einen Sprach-Gateway hat.
[0065] Fig. 22 ist ein Schaltplan, der eine Variation von Schnittstellenprotokollstapeln in der Steuerungsebene zum Unterstützen von Sprachkommunikation zwischen einem UE mit einer drahtlosen Verbindung mit einem RLAN und einem ISP zeigt, der mit dem RLAN verbunden ist, das einen Sprach-Gateway hat.
[0066] Akronymliste
2G Second Generation (zweite Generation)
2.5G Second Generation Revision
(Revision der zweiten Generation)
3GPP Third Generation Partnership Project
AAA functions Authentication, Authorization and Accounting
Functions (Authentifizierungs-, Autorisierungs- und
Abrechnungsfunktionen)
AAL2 ATM Adaption Layer Type 2
AAL5 ATM Adaption Layer Type 5
AMR Eine Art der Sprachdatenkompression
ATM Asynchronous Transfer Mode
(Asynchroner Transfermodus)
CDMA Code Division Multiple Access
(Codemultiplex-Vielfachzugriff)
CN Core Network (Kernnetz)
CODECS Coder/Decoder
C-RNSs Control Radio Network Subsystems
(Steuerungs-Funknetzsubsysteme)
CS Circuit Switched (leitungsvermittelt)
ETSI European Telecommunications Standard Institute
ETSI SMG ETSI - Special Mobile Group
FA Forwarding Address (Nachsendeadresse)
FN Foreign Network (Fremdes Netz)
G.729 Eine Art der Sprachdatenkompression
GGSN Gateway GPRS Support Node
GMM GPRS Mobility Management
GMSC Gateway Mobile Switching Center
(Gateway-Mobilfunkvermittlungsstelle)
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile Telecommunications
(globales System für mobile Telekommunikation)
GTP GPRS Tunneling Protocol
(GPRS-Tunneling-Protokoll)
GW Gateway
H.323/SIP H.323 Format for a Session Initiated Protocol
(H.323-Format für ein Session Initiation Protokoll)
HLR Home Location Register (Standortverzeichnis)
HN Home Network (Heimnetz)
HSS Home Service Server
IP Internet Protocol
ISDN Integrated Services Digital Network
ISP Internet Service Provider
Iu-CS Iu sub Interface for Circuit Switched service
(lu-Unterschnittstelle für leitungsvermittelten Dienst)
Iu-PS Iu sub Interface for Packet Switched service
(lu-Unterschnittstelle für paketvermittelten Dienst)
IWU Inter Working Unit (Interworking Unit)
M3UA Message Transfer Part Level 3 SCCP SS7
Adaptation Layer
MAC Medium Access Control (Medienzugangsverfahren)
MAP Mobile Application Part (mobiler Anwendungsteil)
MSC Mobile Switching Center
(Mobilfunkvermittlungsstelle)
NRT Non-Real Time (Nichtechtzeit)
PCM Pulse Code Modulation (Pulscodemodulation)
PLMN Public Land Mobile Network (öffentliches
landgestütztes Mobilfunknetz)
PS Packet Switched (Paketvermittelt)
PSTN Public Switch Telephone Network (Vermittlung im
öffentlichen Telefonnetz)
RANAP Radio Access Network Application Part
(Funkzugangsnetzanwendungsteil)
RANIP Radio Access Network Internet Protocol
(Funkzugangsnetz-Internetprotokoll)
RIPGW RAN-I P-Gateway
RLAN Radio Local Area Network (lokales Funknetz)
RLC Radio Link Control (Funkverbindungssteuerung)
RNC Radio Network Controller
RRC Radio Ressource Control
(Funkressourcensteuerung)
RT Real Time (Echtzeit)
SCCP/MTP Signaling Connection Control Part, Message
Transfer Part (Signalisierungs-Steuerungsteil /
Nachrichten-Übertragungsteil)
SGSN Serving GPRS Support Node
SCTP Stream Control Transmission Protocol
(SCTP-Protokoll)
SM Session Management (Sitzungsverwaltung)
SMS Short Message Service (Kurznachrichtendienst)
S-RNS Serving Radio Network Subsystems
SS7 Signaling System 7
(Signalisierungssystem Nr. 7)
SSCF Service Specific Coordination Function
(servicespezifische Koordinationsfunktion)
SSCOP Service Specific Connection Oriented Protocol
(servicespezifisches verbind ungsorientiertes
Protokoll)
TDD Time Division Duplex (Zeitgetrenntlageverfahren)
UDP/IP User Data Protocol for the Internet Protocol
(Benutzerdatenprotokoll für das Internetprotokoll)
UE User Equipment (Benutzergerät)
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network
(Funktechnischer Teil eines UMTS-Netzes)
VLR Visitor Location Register (Besucherverzeichnis)
[0067] Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
[0068] In Fig. 4 ist ein modifiziertes Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) - Netz gezeigt, das ein Radio Local Area Network (RLAN / Lokales Funknetz) mit einer direkten Internetverbindung aufweist. Wie in Fig. 5 gezeigt, verwendet das RLAN Basisstationen zum Kommunizieren mit einer drahtlosen Funkschnittstelle mit den verschiedenen Typen von Benutzergeräten (UEs). Vorzugsweise sind die Basisstationen des Typs; der in 3GPP^aIs Knoten B (Node
B) spezifiziert ist. Ein Funkcontroller ist mit den Basisstationen verbunden, um die drahtlose Schnittstelle zu steuern. Vorzugsweise ist der Funkcontroller ein Radio Network Controller (RNC), der gemäß der 3GPP-Spezifikation hergestellt ist. Verschiedene Kombinationen von Knoten B und RNCs können verwendet werden, wie sie in einem herkömmlichen 3GPP-UTRAN verwendet werden. Kollektiv definieren die geografischen Reichweiten der drahtlosen Kommunikationen, die mit den Basisstationen des RLAN durchgeführt werden, den Dienstabdeckungsbereich des RLAN.
[0069] Im Gegensatz zu einem herkömmlichen UTRAN beinhaltet das erfindungsgemäße RLAN einen Radio Access Network Internet Protocol Gateway (RAN-IP-Gateway), der eine Verbindungsfähigkeit für das RLAN außerhalb seines Dienstabdeckungsbereichs schafft, d.h. des geografischen Bereichs, der durch die drahtlose Kommunikation mit seinen Basisstationen bedient wird. Wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt, hat der RAN-IP-Gateway eine direkte Internetverbindung und kann die direkte standardmäßige UMTS-Netzverbindung durch eine Iu-Schnittstelle mit einem entsprechenden Kernnetz haben. Alternativ dazu kann, wie in Fig. 6 gezeigt, die direkte Schnittstelle zwischen einem entsprechenden Kernnetz und dem RAN-IP-Gateway weggelassen werden, so dass der RAN-IP-Gateway nur eine direkte Verbindung mit dem Internet haben kann. In einem solchen Fall kann, wie in Fig. 7 gezeigt, das RLAN der vorliegenden Erfindung immer noch Teil eines UMTS sein, indem die Steuerungs- und AAA-Funktionsinformation an ein Kernnetz, das als sein Heim-CN dient, durch Tunnelierung kommuniziert wird.
[0070] Figuren 8 und 9 veranschaulichen zwei unterschiedliche Versionen eines RLAN, die gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, wobei der RAN-IP-Gateway mit einem Steuersignalport zur Herstellung einer eingeschränkten direkten Verbindung mit seinem Heim-UMTS-Kernnetz konfiguriert ist. Insbesondere transportiert die eingeschränkte Verbindungsfähigkeit Information, die zum Vorsehen einer AAA-Funktionsunterstützung für das CN gebraucht werden.
[0071] Der RAN-IP-Gateway-Steuersignalport kann, wie in Fig. 8 gezeigt, zum Liefern von Steuersignaldaten# unter der Verwendung eiries Radius/Durchmesser-
basierten Zugangs konfiguriert sein, in welchem Fall das Kernnetz eine Interworking Unit (IWU) aufweist, wie das in 3GPP spezifiziert ist, welche AAA-Funktionsinformation in herkömmliche MAP-Signalisierung (Mobile Application Part / Mobiler Anwendungsteil) für die Verbindung mit dem HSS/HLR des Kernnetzes konvertiert. Alternativ dazu kann, wie in Fig. 9 gezeigt, der RAN-IP-Gateway-Steuersignalport als ein Subset einer Standard-Gr-Schnittstelle konfiguriert sein, die MAP-Signalisierung unterstützt, die direkt vom HSS/HLR des CN verwendet werden kann.
[0072] Vorzugsweise verwendet der RAN-IP-Gateway eine Standard-Gl-Schnittstelle mit dem Internet und kann als ein selbständiges System ohne eine Zuordnung zu einem Kernnetz eines UMTS betrieben werden. Um jedoch ein Mobilitätsmanagement mit Roaming- und Handover-Diensten zu unterstützen, die für Teilnehmer-UEs des RLAN zur Verfügung stehen, ist eine AAA-Funktionsverbindung mit einem Kernnetz, wie zum Beispiel durch die verschiedenen in den Fig. 7, 8 und 9 veranschaulichten Alternativen wünschenswert. In einem solchen Fall wird zusätzlich zu einer Standard-Gl-Schnittstelle zwischen dem RAN-IP-Gateway des RLAN und dem Internet ein mobiles IP-Protokoll unterstützt. Bevorzugte Beispiele solcher mobiler IP-Protokolle sind das Mobile IP v4 - Protokoll und das Mobile IP v6 - Protokoll, wie sie von der IETF spezifiziert sind.
[0073] Fig. 10 veranschaulicht einen IP-Paketdatenfluss für eine Kommunikation zwischen einem ersten UE, das eine drahtlose Verbindung mit dem RLAN hat, und einem zweiten UE außerhalb des drahtlosen Dienstbereiches des RLAN, wobei auf der Gl-Schnittstelle zwischen dem RAN-IP-Gateway und dem Internet Mobile IP v4 implementiert wird. In einem solchen Fall werden Benutzerdaten vom ersten UE im IP-Paketformat vom RAN-IP-Gateway des RLAN über das Internet an die vom zweiten UE gelieferte Adresse gesendet. Die Kommunikationen des zweiten UE werden an die Heimadresse des ersten UE gerichtet, die am Kernnetz unterhalten wird, da in diesem Beispiel das erste UE das CN als sein Heim CN hat. Das CN empfängt die IP-Datenpakete vom zweiten UE, und dann leitet das CN die IP-Pakete an den aktuellen Standort des ersten UE weiter, der im HLR des CN als die Nachsendeadresse (Forwarding Address / FA) des ersten UE unterhalten wjjtL
[0074] Da in diesem Beispiel das erste UE "zu Hause" ist, tunneliert das CN die IP-Pakete durch das Internet an den RAN-IP-Gateway zur Kommunikation an das erste UE. In dem Fall, dass das erste UE außerhalb des RLAN unterwegs ist, wird sein Standort im Kernnetz registriert, und die Datenpakete werden an die Adresse geschickt, wo sich das erste UE aktuell aufhält, um vom Kernnetz dazu verwendet zu werden, die IP-Paketdaten an den aktuellen Standort des ersten UE zu senden.
[0075] Fig. 1OB veranschaulicht eine alternative Möglichkeit, bei der Mobile IP v4 auf der Gl-Schnittstelle implementiert wird, bei der ein umgekehrtes Pfad-Tunneling verwendet wird, so dass das RLAN die IP-Pakete der Benutzerdaten des ersten UE an das Heim-CN richtet, wo sie dann in einer herkömmlichen Weise an das zweite UE weitergeleitet werden.
[0076] Wo das RLAN eine Verbindungsfähigkeit unter der Verwendung einer Gl-Schnittstelle hat, welche Mobile IP v6 implementiert, wird der IP-Paketdatenaustausch zwischen dem ersten UE und dem zweiten UE Binding-Aktualisierungen enthalten, wie das in Fig. 11A gezeigt ist, welche eine Umleitung der IP-Pakete reflektieren werden, was für einen Handover benötigt wird. Fig. 11B veranschaulicht eine alternative Möglichkeit der Verwendung einer Gl-Schnittstelle, welche Mobile IP v6 implementiert, welche eine Tunnelierung zwischen dem RLAN und dem Heim-CN aufweist. In einem solchen Fall verfolgt das CN die Standortinformation des ersten UE direkt nach, und das zweite UE kann auf eine beliebige herkömmliche Art und Weise mit dem Heim-CN des ersten UE kommunizieren.
[0077] In Fig. 12 ist eine Konstruktion bevorzugter Schnittstellen zwischen den Komponenten des RLAN der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die UE-Schnittstelle zwischen dem RLAN und der Basisstation, dem Knoten B, ist vorzugsweise eine Standard-Uu-Schnittstelle zur Verbindung mit UEs, wie durch 3GPP spezifiziert. Eine luB-Schnittstelle zwischen jedem Knoten B und RNC ist vorzugsweise sowohl in der Steuerungsebene als auch in der Benutzerdatenebene als ein geschichtetes gestapeltes Protokoll mit dem Internetprotokoll (IP) als der Transportschicht implementiert. In ähnlicher Weise ist vorzugsweise zwischen einem RNC und dem RAN-IP-Gateway mindestens ein Subset einer Iu-PS-
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Schnittstelle vorgesehen, das heißt ein geschichtetes gestapeltes Protokoll mit IP als der Transportschicht.
[0078] In einem herkömmlichen UMTS, bei dem SS7 über ATM implementiert ist, helfen die MTPS/SSCF/SSCOP-Schichten beim SCCP, das die oberste Schicht des SS7-Stapels ist, um auf einen darunter liegenden ATM-Stapel aufgesetzt zu werden. Bei der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bevorzugten IP-Möglichkeit hilft der M3UA/SCTP-Stapel bei der Verbindung von SCCP mit dem IP. Im Wesentlichen ersetzt bei der bevorzugten IP-basierten Konfiguration der M3UA/SCTP-Stapel die MTPS/SSCF/SSCOP-Schichten, die im herkömmlichen SS7-over-ATM-Verfahren verwendet werden. Die spezifischen Details dieser Standardprotokoll-Stapelarchitektur sind in den IETF(lnternet)Standards definiert. Die Verwendung von IP anstelle von ATS ermöglicht das Einsparen von Kosten sowie PICO-Zellen für Büro- und Campus-Abteilungen.
[0079] Wo das RLAN vielfache RNCs aufweist, können die RNCs über eine lur-Schnittstelle mit geschichteten gestapelten Protokollen sowohl für die Signalisierungsebene als auch die Benutzerebene unter der Verwendung einer IP-Transportschicht miteinander verbunden werden. Jeder RNC ist mit einem oder mehreren Knoten B verbunden, die ihrerseits die mehreren UEs in entsprechenden geografischen Bereichen bedienen, die sich überlagern können, um einen Intra-RLAN-Dienstbereich-Handover zu ermöglichen.
[0080] Ein Handover einer UE-Kommunikation in einem Knoten B innerhalb des RLAN zu einem anderen Knoten B innerhalb des RLAN, ein Intra-RLAN-Handover, wird in der herkömmlichen Weise durchgeführt, die im 3GPP für den Intra-UTRAN-Handover spezifiziert ist. Wenn jedoch eine UE-Kommunikation mit einem Knoten B des RLAN sich außerhalb des RLAN-Dienstbereichs begibt, wird ein Handover über den RAN-IP-Gateway unter der Verwendung von IP-Paketdienst implementiert, der vorzugsweise mit Mobile IP v4 oder Mobile IP v6 implementiert ist, wie oben erörtert.
[0081] Fig. 13 veranschaulicht die Unterkomponenten eines bevorzugten RLAN gemäß der vorliegenden Erfindung. Der RNC kann in standardmäßige Control- und Serving Radio Network Subsystems (C-RNSs und S-RNSs) aufgeteilt werden,
welche durch eine interne lur-Schnittstelle miteinander verbunden sind. In einer solchen Konfiguration werden die S-RNS-Funktionen an die SGSN-Unterkomponente des RAN-IP-Gateway gekoppelt, der ein Subset de r Standard-SGSN-Funktionen, nämlich GPRS-Mobilitätsmanagement (GMM), Session Management (SM) und Short Message Service (SMS) unterstützt. Die s SGSN-Unterkomponente ist mit einer GGSN-Unterkomponente verbunden, die ein Subset von Standard-GGSN-Funktionen, die eine Zugangsrouter- und Gateway-Funktions-Unterstützung für die SGSN-Unterkomponentenfunktionen und eine Gl-Schnittstelle mit Mobile IP für eine externe Verbindungsfähigkeit mit dem Internet aufweist. Die SGSN-Unterkomponentenschnittstelle mit der GGSN-Unterkomponente ist vorzugsweise über eine modifizierte Gn/Gp-Sch littstelle implementiert, die ein Subset der standardmäßigen Gn/Gp-Schnittste Ie für einen SGSN und GGSN eines CN ist.
[0082] Wahlweise hat der RAN-IP-Gateway eine AAA-Funktions-Kommunikationsunterkomponente, die auch mit der SGSN-Unterkom Donente verbunden ist, und sieht einen Port für eingeschränkte externe Verbindungsfähigkeit zu einem entsprechenden CN vor. Der Port unterstützt entweder eine Gr-Schnittstelle oder eine Radius/Durchmesser-Schnit stelle, wie das oben anhand der Fig. 8 und 9 erörtert wurde.
[0083] Vielfache RNCs des RLAN können vorgesehen sein, die mit dor SGSN-Unterkomponente über eine lu-PS-Schnittstelle verbunden sind, welche eine genügende Verbindungsfähigkeit zum Unterstützen der Funktionen dor SGSN-Unterkomponente aufweist. Wo vielfache RNCs vorgesehen sind, sind sie vorzugsweise über eine Standard-lur-Schnittstelle verbunden, die eine IP-Transportschicht verwendet.
[0084] Die Verwendung von IP für die Transportschicht der verschiedenen Komponenten des RLAN eignet sich problemlos zum Implementieren der RNC-Funktionen in getrennten Computerservem zum unabhängigen Verarbeiten der Benutzerdaten von Kommunikationen und Signalisierung, wie in Fig. ' 5 gezeigt. In Fig. 16 ist ein Komponentendiagramm gezeigt, bei dem eine zwischen dem U-Ebenen- und dem C-Ebenen-Server aufgeteilte Funksteuerung vorge sehen ist.
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Zusätzlich zu den grundlegenden RLAN-Komponenten ist in den Fig. 15 und wahlweise auch ein Sprach-Gateway veranschaulicht.
[0085] Jeder Knoten B des RLAN hat eine Verbindung, die eine IP-Transportschicht mit einem U-Ebenen-Server verwendet, die Benutzerdaten transportiert. Jeder Knoten B des RLAN hat auch eine getrennte Verbindung mit einem C-Ebenen-Server über eine standardmäßige lub-Signalsteuerschnittstelle mit einer IP-Transportschicht. Sowohl der U-Ebenen-Server als auch der C-Ebenen-Server sind unter der Verwendung geschichteter gestapelter Protokolle, die vorzugsweise IP als die Transportschicht haben, mit dem IP-Gateway verbunden.
[0086] Für vielfache C-Ebenen-Server-Konfigurationen kann jeder mit jeweils einem anderen über eine standardmäßige lur-Schnittstelle verbunden sein, es muss jedoch nur einer direkt mit dem RIP-GW verbunden sein. Dies erlaubt die gemeinsame Nutzung von Ressourcen für die Steuersignalverarbeitung, was nützlich ist, wenn ein Bereich des RLAN viel verkehrsreicher wird als andere Bereiche, um die Signalverarbeitung zwischen den C-Ebenen-Servern aufzuteilen. Mehrere C-Ebenen- und U-Ebenen-Server können in einem vermaschten Netz verbunden sein, um sowohl die C-Ebenen- als auch die U-Ebenen-Ressourcen über gestapelte geschichtete Protokolle, die vorzugsweise eine IP-Transportschicht haben, gemeinsam zu nutzen.
[0087] Wo der wahlweise vorgesehene Sprach-Gateway mit einer externen Verbindungfähigkeit über PCM-Schaltungen versehen ist, sind der U-Ebenen-Server und der C-Ebenen-Server über gestapelte geschichtete Protokolle, die vorzugsweise eine IP-Transportschicht haben, mit dem Sprach-Gateway verbunden. Der C-Ebenen-Server ist dann mit dem U-Ebenen-Server über einen Medien-Gateway-Steuerprotokoll-Gateway (Media Gateway Control Protocol Gateway/ Megaco) über eine IP-Transportschicht verbunden. Megaco ist ein Steuerebenenprotokoll, das die Trägerverbindung(en) zwischen Sprach-Gateway-Elementen als ein Teil eines Rufaufbaus einrichten.
[0088] In Fig. 17 und 18 sind bevorzugte C-Ebenen- bzw. U-Ebenen-Protokollstapel gezeigt, die zwischen dem Knoten B, RNCs (oder U- und C-
Ebenen-Servern) und dem RAN-IP-Gateway des RLAN implementiert sind. In jeder Zeichnung ist auch der bevorzugte Over-Air-Protokollstapel gezeigt, der über die Uu-Schnittstelle mit den UEs implementiert ist.
[0089] Das RLAN kann mit Sprachunterstützung über seine externe IP-Verbindung konfiguriert werden. In einem solchen Fall ist der RIP-Gateway mit einem Internetserviceprovider (ISP) verbunden, der seinerseits einen PCM-Sprach-Gateway hat. Der PCM-Sprach-Gateway konvertiert Sprachkomprimierungsdaten in Pulscodemodulations(PCM)-Format für externe Sprachkommunikationen.
[0090] Vocoder sind vorgesehen, die Coder/Decoder (CODECs) zur Komprimierung von Sprachtaten verwenden. Zwei übliche Typen von Vocoder-Formaten sind das AMR-Vocoder-Format und das G.729-Komprimierungsformat. Die Fig. 19 und 21 zeigen bevorzugte U-Ebenen-Protokollstapel, die implementiert sind, wo der Sprach-Gateway des ISP, mit dem das RLAN verbunden ist, den selben Typ der Sprachkomprimierungsschnittstelle wie das UE verwendet. Das AMR-Vocoder-Format ist in Fig. 19 gezeigt; das G.729-Vocoder-Format ist in Fig. 21 gezeigt. Die Sprache über IP wird einfach als reguläre Paketdaten ohne Änderung über die IP-Schnittstelle übertragen.
[0091] Wo das UE ein anderes Sprachkomprimierungsprotokoll als der Sprach-Gateway des ISP verwendet, ist im RNC oder dem RAN-IP-Gateway ein Wandler vorgesehen. Fig. 20 zeigt bevorzugte U-Ebenen-Protokollstapel, wo das UE einen AMR-Vocoder und der ISP-Sprach-Gateway einen G.729-Vocoder verwendet. Vorzugsweise weist der RAN-IP-Gateway (RIP GW) einen AMR/G.729-Wandler auf. In dem in Fig. 20 gezeigten Fall konvertiert der Wandler AMR-komprimierte Daten, die vom Knoten B empfangen wurden, in G.729-Format komprimiertes Sprachformat zur Ausgabe durch den RIP GW. Wo das RLAN getrennte U-Ebenen- und C-Ebenen-Server verwendet, werden die komprimierten Sprachdaten über einen U-Ebenen-Server transportiert, und die Wandler können entweder in den U-Ebenen-Servem oder im IP-Gateway angeordnet sein.
[0092] In Fig. 22 ist eine bevorzugte Steuerebenen-Protokollstapelarchitektur zum Unterstützen von Sprache unter der Verwendung des standardmäßigen H.323-Formats für ein Session Initiation Protocol (H.323/SIP) über TCP/UDP, das durch
IP getragen wird, gezeigt. Das Steuersignal ist im Wesentlichen das gleiche, unabhängig vom Typ der in der U-Ebene durchgeführten Sprachdatenkomprimierung.
[0093] Auch wenn die vorliegende Erfindung auf der Grundlage bestimmter Konfigurationen beschrieben wurde, werden dem Druchschnittsfachmann andere Variationen ersichtlich sein, die dann im Umfang der vorliegenden Erfindung sind.

Claims (4)

1. Lokales Funknetz (Radio Local Area Network/RLAN) zum Vorsehen gleichzeitiger drahtloser Telekommunikationsdienste für mehrere Benutzergeräte (UEs) zwischen UEs und/oder dem Internet, umfassend:
- mindestens eine Basisstation, die einen Sendeempfänger hat, der mit einer Uu-Schnittstelle konfiguriert ist, zum Durchführen drahtloser TDD- W-CDMA-Kommunikationen (Time Division Duplex Wideband Code Division Multiple Access Wireless Communications) mit UEs in einer ausgewählten geografischen Region;
- mindestens einen Radio Network Controller (RNC), der mit einer Gruppe von Basisstationen verbunden ist, die mindestens eine Basisstation aufweist, zum Steuern der Kommunikationen der Gruppe von Basisstationen unter der Verwendung einer gestapelten geschichteten Protokollverbindung, bei der eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist; und
- einen Radio Access Network Internet Protocol(RAN IP)-Gateway, der einen Gateway General Packet Radio Service(GPRS)-Support Node (GGSN) mit Zugangsrouterfunktionen zur Verbindung mit dem Internet und einen Serving GPRS Support Node (SGSN) aufweist, der mit dem mindestens einen RNC unter der Verwendung einer gestapelten geschichteten Protokollverbindung verbunden ist, bei der eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist.
2. RLAN nach Anspruch 1, umfassend mehrere Basisstationen, von denen jede einen Sendeempfänger aufweist, der mit einer Uu-Schnittstelle konfiguriert ist, zur Durchführung drahtloser TDD-W-CDMA- Kommunikationen (Time Division Duplex Wideband Code Division Multiple Access Wireless Communications) mit UEs in einer ausgewählten geografischen Region.
3. RLAN nach Anspruch 1, umfassend:
- mehrere Basisstationen, die jeweils einen Sendeempfänger aufweisen, der mit einer Uu-Schnittstelle konfiguriert ist, zur Durchführung drahtloser TDD-W-CDMA-Kommunikationen (Time Division Duplex Wideband Code Division Multiple Access Communications) mit UEs in einer ausgewählten geografischen Region;
- mehreren RNCs, die jeweils mit einer Gruppe von Basisstationen der mehreren Basisstationen gekoppelt sind, zum Steuern der Kommunikationen der entsprechenden Gruppe von Basisstationen; und
- wobei der RAN-IP-Gateway Serving GPRS Support Node (SGSN) mit den mehreren RNCs verbunden ist.
4. RLAN nach Anspruch 1, weiter umfassend:
- einen ersten RNC, der mit einer ersten Basisstation unter der Verwendung einer gestapelten geschichteten Protokollverbindung verbunden ist, bei der eine untere Transportschicht zur Verwendung des Internetprotokolls (IP) konfiguriert ist;
- einen zweiten RNC, der mit einer zweiten Basisstation unter der Verwendung einer gestapelten geschichteten Protokollverbindung verbunden ist, bei der eine untere Transportschicht zur Verwendung des lnternetprotokolls (IP) konfiguriert ist; und
- wobei der erste RNC mit dem zweiten RNC unter der Verwendung einer gestapelten geschichteten Protokollverbindung verbunden ist, bei der eine untere Transportschicht zur Verwendung des lnternetprotokolls (IP) konfiguriert ist.
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