DE4427832C2 - Vermittlungseinrichtung in einem digitalen Mobilfunknetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vermittlungseinrichtung in einem zellular aufgebauten digitalen Mobilfunknetz gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Ein digitales, zellular aufgebautes Mobilfunknetz nach dem GSM-Standard (Global System for Mobile Communication) ist aus dem Aufsatz "D900-Mobile Communication System", von Huder/Geier, Siemens AG 1992 (Bestellnummer A30808-X3231-X-2- 7618) bekannt. Im Kapitel 4 auf Seite 19ff ist ein Vermitt­ lungssubsystem (Switching Subsystem) beschrieben, das verant­ wortlich ist für die Durchführung und Steuerung des Verbin­ dungsaufbaus bei jedem Anruf von bzw. zu einem mobilen Teil­ nehmer des Mobilfunknetzes. Das Vermittlungssubsystem weist eine oder mehrere, als Mobilvermittlungssysteme (Mobile Service Switching Center) bezeichnete Vermittlungseinrichtun­ gen auf, die im Mobilfunknetz zur Verbindung der verschiede­ nen Einrichtungen des Vermittlungssubsystems untereinander und zur Verbindung des Vermittlungssubsystems mit dem Basis­ stationssystem (Base Station System) vorgesehen sind.

Das jeweilige Mobilvermittlungssystem übernimmt somit in einem Mobilfunknetz die klassischen Vermittlungsfunktionen einschließlich der Anpassung der Schnittstellen zu anderen Telekommunikationsnetzen - beispielsweise einem öffentlichen Fernsprechnetz (Public Switching Telephone Network) oder einem anderen Mobilfunknetz (Public band Mobile Network). Dem Mobilvermittlungssystem obliegt die Durchschaltung aller Arten von Anrufen von bzw. zum mobilen Teilnehmer und die Durchführung der dazu erforderlichen Signalisierungs- und Steuerungsfunktionen. Üblicherweise werden die für den Ver­ bindungsaufbau erforderlichen Signalisierungs- und Steue­ rungsfunktionen von verschiedenen Steuerungseinrichtungen im Mobilvermittlungssystem gemeinsam übernommen, um die Anforderungen eines zellularen digitalen Mobilfunknetzes ge­ mäß dem GSM-Standard erfüllen zu können.

Die zunehmende Nutzung von anrufbezogenen mobilen Teilnehmer­ fernsprechdiensten - d. h. von Teilnehmerdiensten, die sich auf Anrufe mit Sprachübertragung beziehen - durch die mobilen Teilnehmer führt zwangsläufig zu einer höheren Belastung der jeweiligen Steuerungseinrichtungen in der Vermittlungsein­ richtung, da zusätzliche Steuerungsfunktionen auszuführen sind. Eine Überlastung der für die Verbindungen zu den mobi­ len Teilnehmern zuständigen Steuerungseinrichtungen und damit eine verminderte Leistungsfähigkeit des gesamten Mobilfunk­ netzes kann die Folge sein. Während bei Verwendung einer ein­ zigen Steuerungseinrichtung, die den Verbindungsaufbau jedes Anrufs und parallel dazu die mit mobilen Teilnehmerdiensten zusammenhängenden Aufgaben gleichzeitig durchführen soll, ei­ ne Zusatzbelastung offensichtlich ist, bewirkt die Aufteilung der mobilfunkspezifischen Aufgaben auf mehrere Steuerungsein­ richtungen, von denen eine Steuerungseinrichtung die Koordi­ nation der übrigen Steuerungseinrichtungen übernimmt, eine Zunahme der Arbeitsbelastung der Koordinations­ steuerungseinrichtung. Wenn nämlich die Funktionen auf mehr als eine Steuerungseinrichtung verteilt sind, muß zusätzlich der Informationsfluß zwischen den einzelnen Steuerungsein­ richtungen aufeinander abgestimmt werden.

Ein Beispiel hierfür ist die mobilfunktypische Transaktion "Handover", bei der der mobile Teilnehmer während eines be­ reits aufgenommenen Gesprächs seinen Aufenthaltsort und die ihn aktuell versorgende Basis- Sende/Empfangsstation des zu­ gehörigen Basisstationssystems wechselt. Durch das "Handover" ändert sich auch die Teilnehmeranschlußgruppe, über die der mobile Teilnehmer mit dem Mobilvermittlungssystem verbunden ist, so daß es erforderlich ist, der Steuerungseinrichtung der neuen Teilnehmeranschlußgruppe die Daten und Timer zur Verfügung zu stellen, die Sprachkanäle auf die neue Teilneh­ meranschlußgruppe umzuschalten usw. Sollen parallele Trans­ aktionen, die durch die Inanspruchnahme von mobilen Teilneh­ merdiensten zusätzlich von der jeweiligen Steuerungseinrich­ tung zu übernehmen sind, durchgeführt werden, können die oben angeführten Probleme entstehen.

Unabhängig von der Architektur eines Mobilfunknetzes ist min­ destens eine Vermittlungseinrichtung in jedem Mobilfunknetz vorgesehen, um die Signalisierungs- und Vermittlungs­ funktionen und den Verbindungsaufbau, die in Zusammenhang mit Anrufen vom bzw. zum mobilen Teilnehmer stehen, und die an­ rufbezogenen mobilen Teilnehmerdienste, die den mobilen Teil­ nehmern zur Verfügung gestellt werden, im Mobilfunknetz aus­ führen zu können.

Aus dem Aufsatz "Datendienste im GSM-Mobilfunksystem", telcom report 15, 1992, Heft 2, Seiten 92-95 ist die Architektur ei­ nes Mobilfunknetzes zur Nutzung von Datendiensten bekannt. Für die Übertragung von reinen Datensignalen weist die Ver­ mittlungseinrichtung des Mobilfunknetzes eine gesonderte Da­ tendiensteeinheit auf. Von dieser Datendiensteeinheit werden lediglich Nutzkanalfunktionen bezüglich Datendienste ausge­ führt, während die zur Nutzung des Datendienstes erforderli­ chen Steuerungsfunktionen vom Koordinationsprozessor in übli­ cher Art und Weise durchgeführt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Vermittlungseinrichtung in einem digitalen Mobilfunknetz derart auszugestalten, daß an­ rufbezogene mobile Teilnehmerfernsprechdienste unterstützt werden können, ohne daß die dadurch bedingten zusätzlichen Steuerungsfunktionen die Verarbeitungsleistung in der Ver­ mittlungseinrichtung beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Durch die Einführung einer zusätzlichen Steuerungseinrichtung in der Vermittlungseinrichtung, die eigens zur Abwicklung der anrufbezogenen mobilen Teilnehmerfernsprechdienste und zur Durchführung der dazu erforderlichen Steuerungsfunktionen zentral angeordnet und bei jedem Anruf vom bzw. zum mobilen Teilnehmer in den Verbindungsaufbau eingeschleift ist, können alle für die mobilen Teilnehmerfernsprechdienste notwendigen Funktionen und gegebenenfalls parallele Transaktionen zentral behandelt werden. Die Übernahme der die mobilen Teilnehmer­ fernsprechdienste betreffenden Funktionen durch die selbstän­ dige zentrale Steuerungseinrichtung bewirkt, daß bei paralle­ ler Ausführung der anrufbezogenen Funktionen und der teilneh­ merdienstbezogenen Funktionen Koordinierungsprobleme oder Be­ einträchtigungen der Verarbeitungsleistung der ohnehin in der Vermittlungseinrichtung vorhandenen Steuerungseinrichtungen vermieden werden. Die zusätzliche Steuerungseinrichtung in der Vermittlungseinrichtung bewirkt bei parallelen Transak­ tionen keinen Abfall der Verarbeitungsleistung der Vermitt­ lungseinrichtung, da deren bisherige Steuerungseinrichtungen von den Zusatzaufgaben, die bei Inanspruchnahme der mobilen Teilnehmerfernsprechdienste durch den mobilen Teilnehmer wäh­ rend eines Anrufs parallel entstehen, freigehalten werden können.

Die zentrale Behandlung der anrufbezogenen mobilen Teilneh­ merfernsprechdienste durch die zusätzliche Steuerungseinrich­ tung führt zu einem verringerten Daten- und Nachrichtenaus­ tausch zwischen den Steuerungseinrichtungen in der Vermitt­ lungseinrichtung und zu einer Separierung der mobilitätsbezo­ genen Transaktionen - wie beispielsweise "Handover" - von den anrufbezogenen Steuerungsfunktionen, die bei der Abwicklung von parallelen Transaktionen während eines bereits aufgenom­ menen Gesprächs ausgelöst werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind bei jedem Ver­ bindungsaufbau auf Grund eines Anrufs vom bzw. zum mobilen Teilnehmer die Verbindungsleitungen der vom Anruf betroffenen Teilnehmer auf ein zentrales Koppelfeld der Vermittlungsein­ richtung geführt und von dort auf die zusätzliche Steuerungs­ einrichtung umgelenkt. Auf diese Weise können die mobilen Teilnehmerdienste - wie beispielsweise "Anrufumlenkung" (Call Forwarding), "Anklopfen" (Call Waiting), "Anruf Halten" (Call Hold), "Konferenzschaltung" (Multi Party) usw. - bei einem Parallelanruf eines neuen Teilnehmers von der zusätzlichen Steuerungseinrichtung bedient und die entsprechenden Verbin­ dungsleitungen, die sämtlich auf die Steuerungseinrichtung umgelenkt sind, durchgeschaltet werden.

Vorzugsweise weist die Vermittlungseinrichtung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als Steuerungseinrichtungen in den Teilnehmeranschlußgruppen Gruppenprozessoren zur Durch­ führung der mobilfunkspezifischen Funktionen und einen ge­ meinsamen Koordinationsprozessor auf, der mit den Gruppenpro­ zessoren und der zusätzlichen Steuerungseinrichtung verbunden ist.

Von Vorteil ist es, wenn die zusätzliche Steuerungseinrich­ tung einen eigenen Prozessor und ein eigenes Koppelfeld zur Abwicklung der anrufbezogenen mobilen Teilnehmerdienste aufweist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, das ein Blockschaltbild vom Aufbau der Vermittlungseinrichtung eines digitalen Mobilfunk­ netzes zeigt.

Am Beispiel des Mobilvermittlungssystems MSC, das in einem zellularen digitalen Mobilfunknetz nach dem GSM-Standard zur Durchführung der Vermittlungsfunktionen einschließlich des Verbindungsaufbaus bei einem Anruf zwischen zwei Teilnehmern vorgesehen ist, ist die Struktur einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Vermittlungseinrichtung dargestellt. Der Anruf kann entweder von einem mobilen Teilnehmer MSA anhand seiner Mobilstation ausgelöst (Mobile Originated Call) oder entge­ gengenommen (Mobile Terminated Call) werden. Der andere der beiden vom Anruf betroffenen Teilnehmer ist beispielsweise ein leitungsgebundener Teilnehmer SB oder SX des öffentlichen Fernsprechnetzes PSTN oder ebenfalls ein mobiler Teilnehmer MSB desselben Mobilfunknetzes oder eines anderen Mobilfunk­ netzes PLMN. Für den Fall, daß beide in den Anruf involvier­ ten Teilnehmer mobile Teilnehmer desselben Mobilfunknetzes PLMN sind - wie bei den mobilen Teilnehmern MSA und MSB - spricht man von einem mobilfunknetzinternen Anruf (Mobile To Mobile Call).

Das Mobilvermittlungssystem MSC weist Teilnehmeranschlußgrup­ pen BSA1 . . . BSAn und LTG1′, LTG2′ . . . LTGm′ auf, an die die Teilnehmer der jeweiligen Telekommunikationsnetze durch Verbindungsleitungen angeschlossen sind. Bei den mobilen Teilnehmern MSA, MSB . . . von Mobilfunknetzen sind diese Verbindungsleitungen jeweils mit dem verdrahteten Teil eines Basisstationssystems BSS verbunden, das darüber hinaus einen funktechnischen Teil zur Kopplung der Mobilstationen der mobilen Teilnehmer MSA, MSB über die Luftschnittstelle mit den Basis -Sende/Empfangsstationen des Basisstationssystems BSS aufweist. Bei den leitungsgebundenen Teilnehmern SB, SX gehen die Verbindungsleitungen der Teilnehmeranschlußgruppen LTG1′, LTGm′ über in Teilnehmeranschlußleitungen, die die Teilnehmer mit dem festverdrahteten Telekommunikationsnetz verbinden. Somit entsteht eine durchgehende Leitungsverbin­ dung vom leitungsgebundenen Teilnehmer SB oder SX bis zum Mobilvermittlungssystem MSC.

Jede Teilnehmeranschlußgruppe BSA1 . . . BSAn und LTG1′ . . . LTGm′ verfügt über einen zugehörigen Gruppenprozessor GP1 . . . GPn und GP1′, GP2′ . . . GPm′, der als Steuerungseinrichtung für die Durchführung der mobilfunkspezifischen Funktionen zum Aufbau einer Verbindung zwischen zwei Teilnehmern sorgt. In jeder Teilnehmeranschlußgruppe BSA1 . . . sind Einrichtungen zum An­ schluß der eingangs- und ausgangsseitigen Verbindungsleitun­ gen an die internen Schnittstellen der jeweiligen Teilnehmer­ anschlußgruppe und ein eigenes Koppelfeld zur Kopplung einer Verbindungsleitung am Eingang mit einer Verbindungsleitung am Ausgang. Im Mobilvermittlungssystem MSC sind die Verbindungs­ leitungen der Teilnehmeranschlußgruppen BSA1 . . . an ein zen­ trales Koppelfeld SN angeschlossen, das eine Verbindung zwischen einer der zu den Teilnehmeranschlußgruppen BSA1 . . . BSAn der mobilen Teilnehmer führenden Leitungen und einer der zu den Teilnehmeranschlußgruppen LTG1′ . . . LTGm′ der anderen Teilnehmer führenden Leitungen herstellt.

Zur Abwicklung von den mobilen Teilnehmern zur Verfügung ste­ henden mobilen Teilnehmerdiensten während eines bereits aufgenommenen Gesprächs weist das Mobilvermittlungssystem MSC eine zusätzliche Steuerungseinrichtung MSP auf, von der die für die mobilen Teilnehmerdienste erforderlichen Steue­ rungsfunktionen zentral durchgeführt werden. Die zusätzliche Steuerungseinrichtung MSP ist in den Verbindungsaufbau jedes Anrufs vom bzw. zum mobilen Teilnehmer eingeschleift, indem die auf die Eingänge und Ausgänge des Koppelfeldes SN geführ­ ten Verbindungsleitungen der vom Anruf betroffenen Teilnehmer auf die Eingänge und Ausgänge eines in der zusätzlichen Steuerungseinrichtung MSP angeordneten eigenen Koppelfeldes GS durchgeschaltet sind. Die zusätzliche Steuerungseinrich­ tung MSP verfügt darüber hinaus über einen eigenen Prozessor MP zur Steuerung und Abwicklung der für den Verbindungsaufbau und die Abwicklung der mobilen Teilnehmerdienste erforderli­ chen Steuerungsfunktionen.

Die Durchführung der von den mobilen Teilnehmerdiensten abweichenden anderen mobilfunkspezifischen Funktionen im Mobilvermittlungssystem MSC übernimmt eine gemeinsame Steue­ rungseinrichtung in Form des aus der Systembeschreibung "D900-Mobile . . . . . " bekannten Koordinationsprozessors CP. Der Koordinationsprozessor CP weist Verbindungen zu den Gruppenprozessoren GP1 . . . GPn der Teilnehmeranschlußgruppen BSA1 . . . BSAn und Verbindungen zu den Gruppenprozessoren GP1′ . . . GPm′ der Teilnehmeranschlußgruppen LTG1′ . . . LTGm′ und Verbindungen zum zentralen Koppelfeld SN und zum Prozessor MP der zusätzlichen Steuerungseinrichtung MSP auf. Auf diese Weise ergibt sich eine Trennung der Steuerung der anrufbezo­ genen mobilen Teilnehmerdienste von der Steuerung der übrigen mobilfunkspezifischen Funktionen in der Vermittlungseinrich­ tung.

Angenommen, es handelt sich bei dem Anruf um einen vom mobi­ len Teilnehmer MSA ausgelösten Anruf (Mobile Originated Call) zum leitungsgebundenen Teilnehmer SB und angenommen, der vom mobilen Teilnehmer MSA aktivierte mobile Teilnehmerdienst ist "Gespräch Halten" (Call Hold), dessen Aktivierung durch einen Parallelanruf des mobilen Teilnehmers MSB zum mobilen Teilnehmer MSA bedingt ist, erfolgt die zentrale Abwicklung der Steuerungsfunktionen für diesen mobilen Teilnehmerdienst durch die zusätzliche Steuerungseinrichtung MSP. Dabei wird die vom mobilen Teilnehmer MSA kommende Leitung LA, die wegen des Gesprächs mit dem Teilnehmer SB zu der vom Teilnehmer SB kommenden Leitung LB vom Koppelfeld GS durchgeschaltet ist, durch die Inanspruchnahme des mobilen Teilnehmerdienstes "Gespräch Halten" auf die zum mobilen Teilnehmer MSB führende Leitung LC umgeschaltet. Dieser Vorgang erfolgt in der zusätzlichen Steuerungseinrichtung MSP, da sie im Mobilvermittlungssystem MSC für jeden anrufbezogenen mobilen Teilnehmerdienst (Supplementary Services) und für die Ab­ wicklung der entsprechenden Steuerungsfunktionen verantwort­ lich ist.

Dabei weist der in der Steuerungseinrichtung MSP angeordnete Prozessor MP im Gegensatz zu den in den Teilnehmeranschluß­ gruppen BSA1 . . . verwendeten Gruppenprozessoren GP1 . . . keine Verbindungen zu anderen Einrichtungen, wie beispielsweise dem Basisstationssystem BSS oder den anderen Telekommunikati­ onsnetzen, auf.

Weitere von der zusätzlichen Steuerungseinrichtung MSP unter­ stützte mobile Teilnehmerdienste sind beispielsweise "Anrufumlenkung" (Call Forwarding), bei der auf Grund eines Parallelanrufs zu einem weiteren Teilnehmer verzweigt wird, "Anklopfen" (Call Waiting), "Übergeben" (Call Transfer), "Konferenzschaltung" (Multi Party) und andere Teilnehmerdien­ ste, die während eines ersten Anrufs vom mobilen Teilnehmer aktiviert werden und eine Umschaltung der Verbindung erfor­ derlich machen. Von der zusätzlichen Steuerungseinrichtung MSP werden folglich alle mobilteilnehmerseitigen Aktivitäten in Bezug auf mobile Teilnehmerdienste übernommen und die erforderlichen Durchschaltemaßnahmen im Koppelfeld GS und die parallelen Transaktionen gesteuert. Die von dem Anruf nicht betroffenen mobilfunkspezifischen Funktionen werden in bekannter Art und Weise vom Koordinationsprozessor CP bear­ beitet.

Die Aufteilung der Funktionen in der Vermittlungseinrichtung derart, daß die zentral angeordnete zusätzliche Steuerungs­ einrichtung MSP für die Abwicklung der mobilen Teilnehmer­ dienste und eine weitere zentrale Steuerungseinrichtung CP für die anderen mobilfunkspezifischen Funktionen zuständig sind, erlaubt die Unterstützung von anrufbezogenen mobilen Teilnehmerdiensten durch eine Vielzahl von mobilen Teilneh­ mern, ohne daß die Verarbeitungsleistung in der Vermitt­ lungseinrichtung eines digitalen Mobilfunknetzes durch zusätzliche Maßnahmen beeinträchtigt ist. Durch das zentrale zusätzliche Steuerungselement nimmt auch die Anzahl der Datentransfers zwischen den Gruppenprozessoren und dem ge­ meinsamen Koordinationsprozessor im Mobilvermittlungssystem MSC ab, und es ist eine Separierung der durchzuführenden Maßnahmen auf Grund von Parallelanrufen und von mobilitätsbe­ zogenen Transaktionen - wie bei "Handover" - möglich. Die Durchschaltemöglichkeit bei Parallelanrufen vom bzw. zum mobilen Teilnehmer an zentraler Stelle in der Vermittlungs­ einrichtung und die Aktivierung entsprechender mobiler Teil­ nehmerdienste erhöht die Flexibilität der Vermittlungsein­ richtung in einem Mobilfunknetz.

Claims (5)

1. Vermittlungseinrichtung (MSC) in einem zellular aufgebau­ ten digitalen Mobilfunknetz zur Durchschaltung von Anrufen von bzw. zu einem mobilen Teilnehmer (z. B. MSA) unter Verwen­ dung mindestens einer zentralen Steuerungseinrichtung (CP) zur Durchführung der mobilfunkspezifischen Funktionen beim Verbindungsaufbau zwischen dem mobilen Teilnehmer (z. B. MSA) und einem anderen Teilnehmer (z. B. SB) eines Telekommunika­ tionsnetzes (z. B. PSTN), dadurch gekennzeichnet, daß zur zentralen Steuerungseinrichtung (CP) eine zusätzliche Steuerungseinrichtung (MSP) zur Abwicklung der dem mobilen Teilnehmer (z. B. MSA) zur Verfügung stehenden anrufbezogenen mobilen Teilnehmerfernsprechdienste und zur Durchführung der für die anrufbezogenen mobilen Teilnehmerfernsprechdienste erforderlichen Steuerungsfunktionen angeordnet und in den Verbindungsaufbau jedes Anrufs vom bzw. zum mobilen Teilneh­ mer (z. B. MSA) eingeschleift ist.

2. Vermittlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Verbindungsaufbau eine Verbindungsleitung einer dem mobilen Teilnehmer (z. B. MSA) zugeordneten Teilnehmeran­ schlußgruppe (z. B. BSA1) und eine Verbindungsleitung einer dem anderen Teilnehmer (z. B. SB) zugeordneten Teilnehmeran­ schlußgruppe (z. B. LTG1′) auf ein zentrales Koppelfeld (SN) geführt und von dort auf die zusätzliche Steuerungseinrich­ tung (MSP) umgelenkt sind.

3. Vermittlungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem während eines Anrufs getätigten Parallelanruf vom bzw. zum mobilen Teilnehmer (z. B. MSA) und bei Aktivie­ rung eines mobilen Teilnehmerfernsprechdienstes durch den mobilen Teilnehmer (z. B. MSA) die Verbindungsleitung (LA) des mobilen Teilnehmers (z. B. MSA) zu der Verbindungsleitung (LC) des vom Parallelanruf betroffenen neuen Teilnehmers (z. B. MSB) durchgeschaltet ist.

4. Vermittlungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der mobilfunkspezifischen Funktionen Gruppenprozessoren (GP1 . . . ) in den Teilnehmeranschlußgruppen (BSA1 . . . ) und ein gemeinsamer Koordinationsprozessor (CP), der mit den Gruppenprozessoren (GP1 . . . ), dem zentralen Kop­ pelfeld (SN) und der zusätzlichen Steuerungseinrichtung (MSP) verbunden ist, vorgesehen sind.

5. Vermittlungseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Steuerungseinrichtung (MSP) einen eigenen Prozessor (MP) zur Durchführung der für die mobilen Teilneh­ merfernsprechdienste erforderlichen Steuerungsfunktionen und ein eigenes Koppelfeld (GS) zur Kopplung der zugeführten Verbindungsleitungen (z. B. LA, LB, LC) aufweist.