-
ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Mobiltelefonnetze.
-
GSM/GPRS-Mobilfunknetze
(GSM = Global System for Mobile Communication, volldigitaler Mobilfunkstandard,
GPRS = General Packet Radio System, Allgemeiner paketorientierter
Funkdienst) der zweiten Generation und UMTS-Mobilfunknetze (UMTS
= Universal Mobile Telecommunications System, weltweit einheitlicher
Mobilfunkstandard) der dritten Generation übertragen Daten in einzelnen
Paketen. Wenn diese Pakete für
die Übertragung
von Sprachdaten verwendet werden sollen, muss eine Voice-Service-Box
(VSB) vorgesehen werden, die derart aufgebaut ist, dass sie die
Sprachdaten verarbeiten kann.
-
Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Mobiltelefonsystem
bereitzustellen.
-
Auf
die internationale Patentanmeldung WO 99/16266 sei als Stand der
Technik verwiesen, und sie betrifft wählbare paketvermittelte oder
leitungsvermittelte Dienste in einem Mobilfunkkommunikationsnetz.
-
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Übertragung von einem sprachfähigen Serving-GPRS
(General Packet Radio System)-Unterstützungsknoten, der ein erster
VC-SGSN ist, zu einem zweiten VC-SGSN, wobei das erste Mobilfunknetz
eine Funknetzwerk-Steuereinrichtung
zum Versorgen von Signalen, die aus einer Anwenderausstattung stammen,
in Paketform, den sprachfähigen Serving-GPRS
(General Packet Radio System)-Unterstützungsknoten zum Empfangen
von Signalen aus der RNC und Bearbeiten der Sprach- und Nicht-Sprach-Paketsignale,
einen Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten
zum Empfangen von Nicht-Sprach-Paketsignalen, die von dem VC-SGSN
bearbeitet wurden und Weiterleiten derselben aus dem Netz, und ein
Heimatregister (HLR, 36), das die Teilnehmeridentität, Dienst-
und Abrechnungsanforderungen enthält, aufweist, wobei der VC-SGSN
sowohl einen Servicing-GPRS-Unterstützungsknoten und eine Voice-Service-Box
aufweist, die beide mit dem HLR kommunizieren können, um zu darin enthaltenen
Daten Zugang zu erhalten und Daten dorthin zu übermitteln, wobei die VSB Sprachpaketsignale
empfängt
und bearbeitet und nach Bearbeitung diese aus dem Netz leitet, das
Verfahren umfassend die Verfahrensschritte des Erstellens einer
Verbindung von einer Funkressourcensteuerung (Radio Resource Control,
RRC) und eines Signalisierungssteuerungsteils (Signalling Connection
Control Part, SCCP) zwischen der Anwenderausstattung und dem zweiten
VC-SGSN; des Sendens einer Anfrage auf Aktualisierung des Routingbereichs
(RA) über
die Verbindung zu dem zweiten VC-SGSN,
was bewirkt, dass der zweite VC-SGSN ein SGSN-Kontextanfragesignal an den ersten VC-SGSN
sendet, was bewirkt, dass der erste VC-SGSN ein Kontextreaktionssignal
mit Informationen zu der Anwenderausstattung an den zweiten VC-SGSN
sendet, was bewirkt, dass der zweite VC-SGSN Sicherheitsüberprüfungen ausführt, was
bewirkt, dass der zweite VC-SGSN das HLR mit dem Standort der Anwenderausstattung
aktualisiert, was bewirkt, dass das HLR die Kontexte aus dem ersten
VC-SGSN entfernt, was bewirkt, dass der zweite VC-SGSN Daten aus
dem HLR herunterlädt;
des Auslösens
von Prozeduren zur VSB-Ermittlung und Registrierung über die
Verbindung, was bewirkt, dass ein Signal des Abschlusses der RA-Aktualisierung zur
Anwenderausstattung über
die Verbindung gesendet wird, was bewirkt, dass die Anwenderausstattung
ein Bestätigungssignal
des Abschlusses der RA-Aktualisierung über die Verbindung an den zweiten
VC-SGSN zurücksendet und
des Freigebens der Verbindung.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Im
Folgenden wird ein Mobilfunknetz der vorliegenden Erfindung beispielhaft
und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
-
1 ein
Blockdiagramm eines vormals vorgeschlagenen Telefonnetzes zeigt;
-
2 ein
Blockdiagramm eines Mobilfunknetzes gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
-
3 eine
Sequenztabelle darstellt, die die Abfolge der Anbindungs- und Registrierungsabläufe für das Netz
von 2 zeigt; und
-
4 eine
Sequenztabelle darstellt, die die Abfolge für die Registrierungsübertragung
von einem VC-SGSN zum anderen zeigt.
-
BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
-
1 zeigt
ein Blockdiagramm eines derzeit vorgeschlagenen GSM/GPRS- oder UMTS-Netzes. Jeder
Mobilfunkbetreiber hat eine Domain 2, die derart verbunden
ist, dass sie Signaldaten aus dem analogen Telefonnetz (Public Switched
Telephone Network, PSTN) 4 und dem Internet 6 empfangen
oder Signaldaten daraus erhalten kann.
-
Eine
Domain weist im Allgemeinen mehrere Knoten 8 auf (gemeinhin
als Node B bekannt), die über
eine Region hinweg verteilt sind, in der sich eine Reihe von Anwenderausstattungen
(User Equipment, UE), wie beispielsweise Mobiltelefone 10,
permanent oder vorübergehend
befinden. Jeder Knoten 8 kann mit einer Mobilfunk-UE 10 in
seiner Nähe
eine Verbindung knüpfen.
-
Die
Knoten 8 sind mit einer Funknetzwerk-Steuereinrichtung
(Radio Network Controller, RNC) verbunden. Die RNC 14 ist
mit einer Vermittlungsstelle (Mobile Switching Centre, MSC) und
einem Servicing-GPR-Unterstützungsknoten
(SGSN) 16 verbunden. Die RNC 14 leitet Nicht-Paketdaten
an die MSC 12 und Paketdaten and den SGSN 16.
Die MSC 12 ist mit dem PSTN verbunden, und der SGSN ist
mit einem Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (GGSN) 20 verbunden.
-
Daten
in Verbindung mit dem Anrufer oder Teilnehmer werden in einem Heimatregister
(Home Location Register, HLR) 18 gespeichert, worauf der SGSN 16 und
die MSC 12 Zugriff haben. Das HLR 18 speichert
alle Teilnehmerinformationen, um die Verifizierung und Abrechnung
zu ermöglichen
und alle Dienstanforderungen des Teilnehmers aufzulisten. Wenn der
Anwender auf das Internet zugreifen möchte, knüpft er an den SGSN an und aktiviert
einen Packet-Data-Control-Kontext, oder PDP-Kontext.
-
Sobald
der SGSN auf das HLR 18 zugegriffen hat, die erforderten
Daten erhalten und die notwendigen Überprüfungen durchgeführt hat,
stellt er eine Verbindung mit dem Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten
(GGSN) 20 her, der dann die letzte Brücke beim Verbinden des Teilnehmers
einer Mobilfunk-UE 10 mit dem Internet darstellt.
-
Wenn
Sprachdienste erwünscht
sind, baut der GGSN eine Verbindung zu einer Voice-Service-Box (VSB) 22 auf.
Da sich die VSB außerhalb der
Betreiberdomain 2 der Mobilfunk-UE befinden kann, muss
sie über
Zugriff zum eigenen Heimatregister (HLR) 24, bei dem der
Anwender teilnimmt, verfügen,
so dass die erforderlichen Dienste bereitgestellt werden können. Die
VSB 22 bestimmt also aus dem HLR 24 die Teilnehmeranforderungen,
z.B. Voicemail, Anklopfen, Anrufweiterleitung und Entgeltzuweisung,
so dass der Teilnehmer seine erwünschten Dienste
erhält
und je nach Faktoren wie beispielsweise dem letztendlichen Standort
des Zielteilnehmers fakturiert wird.
-
Jede
Mobilfunk-UE 10 kann Packet-Domain-Control-Protokolle verwenden,
um Träger
(Bearer) für
die VSB 22 einzurichten.
-
Dieser
Betriebsmodus, bei dem Sprachdienste innerhalb des PLMN transparent
bereitgestellt werden, ist mehrfach eingeschränkt. Die VSB 22 kennt
zwar die Identität
des Teilnehmers, jedoch nicht dessen Standort, da dieser nur innerhalb
der Domain 2 bestimmt werden kann. Aus diesem Grund können Dienste
wie kostenlose Ortsgespräche
nicht gehandhabt werden. Außerdem
können
keine Sicherheitsüberprüfungen der
Polizei durchgeführt werden,
um den Standort des Anrufers von außerhalb des Standorts der Domain
zu ermitteln.
-
Zweitens
setzt die derzeitige Architektur möglicherweise voraus, dass zwei
Datensätze
der Teilnehmerinformationen an zwei physisch unterschiedlichen Orten
gespeichert werden, wobei diese verschiedenen Eigentümern gehören können. Wird eine
herkömmliches
HLR für
das Speichern der gesamten Teilnehmerdaten verwendet, wird auf dieses Netzelement
eine zusätzliche
Signalisierungsladung übertragen.
Des Weiteren wird es durch die Steuerfunktion des Verbindungsstatus
(Call State Control Function, CSCF), die Teil der VSB ist, möglicherweise
erforderlich, dass ein weiterer Mechanismus zur Authentisierung
des Anwenders angewendet wird.
-
Drittens
kann sich für
das transparente Modell des Standes der Technik ein Problem ergeben, wenn
während
eines Gesprächs
ein Wechsel des Serving-RNC (SRNC) vorgenommen wird. Die Übertragung
kann unterbrochen werden, was zu einer verminderten Qualität des empfangenen
Sprachdienstes führen
kann. Muss der Anruf ferner an ein ausschließlich leitungsgebundenes (CS)
Netz übertragen
werden, stellen sich vielerlei Probleme, z.B. wie kann der CSCF
signalisiert werden, dass sie ab sofort als MSC agieren und den
Anruf verankern soll, oder wie können
bestehende Sitzungen unterbrochen werden, usw.
-
Viertens
ist für
die Unterstützung
von Sprachanrufen, die zu einem Endgerät laufen, ein Paketdatenprotokoll-Kontext (Packet Data
Protocol, PDP) erforderlich, der zwischen der UE, dem SGSN und dem
GGSN bestehen muss. Dadurch kann auf den Netzkomponenten, und (möglicherweise) über die
Funkschnittstelle, ein Overhead entstehen. Der alternative Ansatz,
bei dem eine statisch zugewiesene Internetprotokoll(IP)-Adresse
sowie das vom Netz angestoßene
Verfahren zur PDP-Kontextaktivierung verwendet werden, würde zu einer
erhöhten
Verzögerung
der Anrufe an ein Endgerät
führen
und könnte sich
in einer zukünftigen
Adressenknappheit niederschlagen.
-
Diese
Probleme werden mit dem in 2 dargestellten
Netz gelöst,
wobei die Teile, die denjenigen in 1 entsprechen,
dieselbe Bezugszahl nur mit dem Zusatz A aufweisen.
-
GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Wie
in 2 dargestellt, wurde der SGSN von 1 durch
einen sprachfähigen
SGSN (VC-SGSN) 30 ersetzt. Gemäß der Darstellung umfasst der
VC-SGSN 30 eine Voice-Service-Box (VSB) 32 in
Verbindung mit einem SGSN 34. Die zwei Vorrichtungen 32 und 34 können direkt
miteinander verbunden werden oder integriert sein. Die beiden HLR 18 und 24 von 1 wurden
durch ein herkömmliches
HLR 36 ersetzt, das den SGSN 34 und die VSB 32 des
VC-SGSN 30 direkt mit den notwendigen Daten versorgt. Die
VSB 34 befindet sich also nun in der Domain 2A des
Mobiltelefonbetreibers. Die Ausgabe der VSB 32 ist direkt
mit dem analogen Telefonnetz (PSTN) und/oder dem Internet verbunden.
-
Das
HLR 36 kann Informationen zum Nutzumfang des Mobilfunkteilnehmers
bei dem PLMN 2A sowie die Sprachdienste in Verbindung mit
der VSB 32 und Informationen zum Standort des Teilnehmers speichern.
Also wird ein gemeinsamer Teilnehmerdatensatz im HLR gespeichert,
der dann an den VC-SGSN weitergeleitet wird.
-
Die
VSB 32 kann direkt mit einem anderen SGSN, der sich in
derselben Domain 2A befindet (nicht dargestellt), verbunden
oder darin integriert werden. In diesem Fall teilen sich also zwei
SGSN eine gemeinsame VSB 32 sowie ein gemeinsames HLR 36.
-
Verbindet
sich ein Mobiltelefon 10A mit einer Domain 2A,
wird über
die Funkschnittstelle eine RRC-Verbindung aufgebaut, und eine SCCP-Verbindung
(Signalling Connection Control Part, Signalisierungssteuerungsteil)
wird von dem Funknetzwerk-Steuergerät (RNC) 14A und dem
VC-SGSN 30 aufgebaut. Diese Verbindung wird für die PLMN-Authentisierung,
vorübergehende
Identitätszuweisung und
die Verschlüsselungscodebenachrichtigung
verwendet. Kommt ein kombiniertes Anbindungsverfahren zum Einsatz
(d.h. für
sowohl Paket- als auch Sprachdienste), sollte diese Verbindung aufrecht
erhalten und für
das Verfahren zur CSCF-Ermittlung und -Registrierung mit der VSB 32 verwendet
werden. In einer Meldung zum Sitzungsmanagement (SM) oder Mobilitätsmanagement
(MM) wird ein Parameter für
eine kombinierte Anbindung integriert. Der VC-SGSN 30 wertet
diese Meldung aus und nutzt die zusammengestellte CSCF, um Dienste
für dieses
Mobiltelefon 10A bereitzustellen. Die IP-Adresse dieser
CSCF wird über
die bestehende Signalisierungsverbindung zurück an das Mobiltelefon 10A gesendet.
Die Registrierung bei der VSB ist abgeschlossen, die entsprechende
Anbindungsbestätigungsmeldung
gesendet und der Funkressourcensteuerungs(RRC)- und der SCCP-Kontext können unterbrochen
werden.
-
Dieses
Protokoll wird in 3 durch sechs einzelne Schritte
genauer beschrieben, die wie folgt ablaufen:
Schritt 1: Aufbau
der RRC-Verbindung und SCCP-Verbindung, und Anfragemeldung für die kombinierte
Anbindung wird über
die Verbindung gesendet.
Schritt 2: PLMN-spezifische Sicherheitsfunktionen werden
durchgeführt.
Schritt
3: VC-SGSN 30 kontaktiert das HLR 36 für die Standortaktualisierung.
Teilnehmerdaten für
Paket- und Sprachdienste werden von dem HLR 36 in den VC-SGSN 30 heruntergeladen.
Schritt
4: Ermittlungs- und Registrierungsverfahren für die VSB 32 werden über die
Signalisierungsverbindung wie oben beschrieben durchgeführt.
Schritt
5: Die Anbindungsbestätigung
wird an das Mobiltelefon 10A zurückgesendet und von dem Mobiltelefon 10A bestätigt.
Schritt
6: Die Verbindungen werden freigegeben.
-
Zu
diesem Zeitpunkt gilt das Mobiltelefon 10A als Mobiltelefon
im Betriebsmodus „Idle", d.h. es besteht
keine aktive Verbindung. Dies bedeutet, dass, wenn ein neuer Routing-Bereich
(Routing Area, RA) betreten wird, das RA-Aktualisierungsverfahren
gestartet wird. Dieses Verfahren erfordert den Aufbau ähnlicher
Verbindungen (RRC und SCCP) für die
Anbindung. Sobald diese Verbindungen aufgebaut und die Anfragemeldung
für die
RA-Aktualisierung
gesendet wurde, wird ebenfalls eine VSB-Ermittlungsmeldung gesendet. Wenn durch
den RA-Wechsel ein neuer VC-SGSN in Anspruch genommen wird, werden
die Registrierungsverfahren mit der neuen VSB ausgeführt, bevor
die Meldung über
die abgeschlossene RA-Aktuali sierung zurückgesendet wird, und die RRC-
und SCCP-Verbindungen
werden abgebrochen. Weiterhin ist keine Handlung erforderlich und
die Meldung über
die abgeschlossene RA-Aktualisierung wird wie zuvor zurückgesendet.
-
Dieses
Protokoll wird in 4 durch sieben einzelne Schritte
genauer beschrieben, die wie folgt ablaufen:
Schritt 1: Aufbau
der RRC-Verbindung und SCCP-Verbindung. RA-Aktualisierungsanfrage
wird über
die Verbindung gesendet.
Schritt 2: Der neue VC-SGSN sendet
eine SGSN-Kontextanfrage (alte P-TMSI, alte RAI) an den alten VC-SGSN,
um die IMSI für
die Mobilfunkteilnehmerausstattung (UE) zu erhalten. Der alte VC-SGSN
sendet eine SGSN-Kontextantwort zurück (z.B. IMSI- und Authentisierungstriplets).
Schritt
3: PLMN-spezifische Sicherheitsfunktionen werden durchgeführt.
Schritt
4: Der neue VC-SGSN kontaktiert das HLR 36 für die Standortaktualisierung.
Das HLR 36 entfernt die Kontexte aus dem alten VC-SGSN,
und die Teilnehmerdaten für
die Paket- und Sprachdienste werden von dem HLR 36 in den
neuen VC-SGSN heruntergeladen.
Schritt 5: Ermittlungs- und
Registrierungsverfahren für
die VSB werden durchgeführt.
Schritt
6: Die Meldung über
die abgeschlossene RA-Aktualisierung
wird an das Mobiltelefon 10A zurückgesendet und von dem Mobiltelefon 10A bestätigt.
Schritt
7: Die Verbindungen werden freigegeben.
-
Bei
der Zusammenstellung und dem Aufbau der Komponenten, die oben in
der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, können Änderungen
vorgenommen werden, wobei Änderungen
in der veranschaulichten Ausführungsform
vorgenommen werden können,
ohne dass dabei der Umfang der Erfindung gemäß den folgenden Ansprüchen überschritten
würde.