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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum
Durchführen
einer Aufenthaltsortsregistrierung in einem zellularen Kommunikationsnetz,
wie zum Beispiel einem UMTS-(Universal Mobile Telecommunications
System)Netz.
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Das
anhaltende Wachstum des internationalen Geschäfts- und Privatreiseverkehrs führt zu einer signifikanten
Erhöhung
der Anzahl von wandernden Teilnehmern in Mobilfunknetzen, wie zum
Beispiel UMTS-(Universal Mobile Telecommunications System), GPRS-(General
Packet Radio Services) oder GSM-(Global System for Mobile communications)Netzen.
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Immer
dann, wenn sich ein Teilnehmer zu einem von einem unterschiedlichen
VLR (Besucherregister) bzw. SGSN (Dienst-GPRS-Unterstützungsknoten)
bedienten Aufenthaltsort oder Routing-Bereich bewegt, werden die
Teilnehmerdaten von dem HLR (Heimatregister) in dem Heimat-PLMN
(öffentliches
Mobilkommunikationsnetz bzw. "Public
Land Mobile Network")
zu der neuen, den Nutzer bedienenden Netzinstanz heruntergeladen,
und in dem alten VLR oder SGSN gelöscht.
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In
diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff "Netzinstanz" ein beliebiges Netzelement, das einen
mobilen Nutzer bedienen kann, und das eine Datenbank zum Speichern
von Teilnehmerdaten aufweisen kann.
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Das
HLR weist eine Datenbank auf, in der alle permanenten Teilnehmerdaten
und alle relevanten temporären
Teilnehmerdaten für
alle dauerhaft in dem HLR registrierten mobilen Teilnehmer gespeichert
werden. Das VLR weist eine Datenbank auf, in der für sich momentan
in dem durch das VLR kontrollierten Gebiet aufhaltenden mobilen
Teilnehmer alle zur Rufabwicklung und andere Zwecke benötigten Teilnehmerdaten
gespeichert werden.
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Um
den Teilnehmeridentitäts-Vertraulichkeitsdienst
zu unterstützen,
weisen die VLRs besuchenden mobilen Teilnehmern eine eindeutige
TMSI (temporäre
mobile Teilnehmeridentität
bzw. "Temporary
Mobile Subscriber Identity")
zu. Deshalb kann das VLR die IMSI einer mobilen Station und die
gegenwärtige
TMSI für
diese mobile Station korrelieren. In ähnlicher Weise wird in GPRS-Netzen
eine Paket-TMSI (P-TMSI) zum Identifizieren einer mobilen Station
verwendet. Durch jedes VLR kann jedoch nur eine begrenzte Anzahl
besuchender Teilnehmer abgewickelt werden.
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Falls
zwei verschiedene überlappende
Netze durch zwei Netzbetreiber aufgebaut wurden, wobei das erste
Netz z. B. ein bestimmtes kleines Gebiet (z. B. eine Stadt) und
das zweite Netz ein größeres Gebiet
einschließlich
dem kleinen Gebiet abdeckt, kann zwischen den beiden Netzbetreibern
ein Roaming-Abkommen getroffen werden.
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Dadurch
ist es Teilnehmern des ersten Netzes erlaubt, auch außerhalb
ihres Heimatnetzes in dem zweiten Netz bedient zu werden. Im Folgenden werden
Teilnehmer, die sich außerhalb
ihres Heimatnetzes befinden, als wandernde Teilnehmer bezeichnet.
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Roaming-Abkommen
zwischen überlappenden
Netzen können
zu dem Problem führen,
dass ein oder mehrere VLRs und/oder SGSNs des einen Netzes aufgrund
einer großen
Anzahl wandernder Teilnehmer des anderen Netzes überlastet werden können. In
einem derartigen Fall müssen
neue Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderungen für Aufenthaltsort-
oder Routing-Gebiets-Aktualisierungen selbst von eigenen (d. h.
nicht wandernden) Teilnehmern abgewiesen werden. Dies resultiert
in einer verschlechterten Dienstgüte oder Dienstzuverlässigkeit, die
durch Netzbetreiber ihren eigenen Teilnehmern bereitgestellt wird.
Deshalb wird ein Mechanismus benötigt,
um eigenen Teilnehmer einen Dienst zu garantieren.
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Die
EP-A-0 472 349 offenbart
ein System und ein Verfahren zum Vermeiden einer Registrierungssignalkanalüberlast
aufgrund zu zahlreicher autonomer, durch die mobilen Funktelefone
initiierter Registrierungsnachrichten. Es wird die Anzahl autonomer
Registrierungen überwacht,
die in einem bestimmten lokalen zellularen System auftreten oder angefordert
werden. Im Fall einer drohenden Überlast
werden Nachrichten zu bestimmten mobilen Funktelefonen gesendet,
die diese anweisen, sich zu diesem Zeitpunkt nicht zu registrieren.
Wandernde mobile Funktelefone, die eine Registrierung innerhalb
eines durch ein zellulares System abgedeckten Gebiets anfordern
und einer drohenden Überlast
gegenüberstehen,
werden über
eine Überlast-Nachricht angewiesen,
sich nicht zu registrieren. Die Registrierungserlaubnis wird nicht
erteilt bis der Überlastzustand
beendet ist. In einer anderen Implementierung wird die Periode zwischen
autonomen Registrierungen erhöht
bis die Überlast
aufgelöst
ist.
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Delory
J-M. et al., "Security & Saturation Solutions
for GSM", Telephone
Engineer & Management,
Chicago, Seiten 50–52,
54, XP000431597, stellt eine Technik zum Vermeiden einer Lastsättigung
in einem Netz bereit. Der verfügbare
Platz in einer Datenbank VLR wird überwacht, und beim Unterschreiten
einer gegebenen Schwelle werden ältere mobile
Referenzen gelöscht.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein
Netzelement zum Durchführen
einer Aufenthaltsortsregistrierung bereitzustellen, mittels dem
eine Dienstbereitstellung für
eigene Teilnehmer verbessert werden kann.
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Die
Erfindung stellt ein wie in Anspruch 1 oder einem beliebigen der
abhängigen
Methodenansprüche
definiertes Verfahren bereit. Des Weiteren stellt die Erfindung
ein wie in einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 18 definiertes Netzelement
bereit.
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Das
Verfahren und das Netzelement ermöglichen das Durchführen einer
Aufenthaltsortsregistrierung in einem zellularen Kommunikationsnetz,
wobei bei Empfang einer Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung
von einer Nutzervorrichtung die Teilnehmeridentität der Nutzervorrichtung
analysiert wird, und dem Teilnehmer basierend auf dem Analyseergebnis
eine Priorität
zugewiesen wird. Des Weiteren wird eine Netzlast oder Netzelementlast
in dem zellularen Kommunikationsnetz erfasst, und die Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung wird
basierend auf der zugewiesenen Priorität und der erfassten Netzlast
oder Netzelementlast zugelassen oder abgewiesen. Eine Nachricht,
die Teilnehmer mit oder ohne Erlaubnis zum Wandern in dem zellularen
Kommunikationsnetz anzeigt, wird über einen Rundsendekanal im
Broadcast übertragen.
Die Teilnehmer mit oder ohne Erlaubnis werden durch einen erlaubten oder
nicht erlaubten MCC und/oder MNC angezeigt.
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Dementsprechend
wird ein Mechanismus bereitgestellt, wo Heimatteilnehmer im Fall
einer Überlast
aufgrund wandernder Teilnehmer privilegiert sind. Falls zwei Betreiber
ein Roaming-Abkommen geschlossen haben und das gesamte Netz oder
eines der MSC/VLRs (oder SGSNs) vor dem Zusammenbruch steht, gibt
der Betreiber seinen eigenen Teilnehmern das Privileg. Der Betreiber
kann somit Dienste für
Heimatteilnehmer im Fall einer durch wandernde Teilnehmer verursachten
Last garantieren.
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Die
Teilnehmeridentität
kann eine IMSI sein. Wenn der Teilnehmer in einen neuen Aufenthaltsort oder
Routing-Bereich
eintritt, und eine Aufenthaltsortsregistrierung durchgeführt wird,
führt die
Netzeinheit, zum Beispiel MSC/VLR oder SGSN, somit eine IMSI-Analyse
durch, um das Heimatnetz des Teilnehmers zu bestimmen. Basierend
auf dieser Analyse wird die Priorität dem Teilnehmer zugewiesen,
der die Aufenthaltsortsregistrierung initiiert hat.
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Insbesondere
kann einem wandernden Teilnehmer eine niedrigere Priorität zugewiesen
werden, und einem nicht wandernden Teilnehmer, d. h. einem Teilnehmer,
für den
das zellulare Kommunikationsnetz das Heimatnetz ist, eine höhere Priorität zugewiesen
werden. Die Aufenthaltsortsregistrierung kann somit basierend auf
der den registrierten Teilnehmern zugewiesenen Priorität differenziert
werden. Insbesondere kann eine Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung
eines Teilnehmers mit niedrigerer Priorität abgewiesen werden, und eine
Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung eines Teilnehmers mit
höherer
Priorität
zugelassen werden, falls die erfasste Netzlast eine Kapazitätsauslastung
anzeigt, die höher
ist als eine erste vorbestimmte Kapazität einer Teilnehmerdatenbank.
Die erste vorbestimmte Kapazität
kann zum Beispiel 80% der maximalen Kapazität betragen. Die Schwellwerte
sollten jedoch durch den Netzbetreiber gesteuert werden.
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Als
eine zusätzliche
Maßnahme
können
Teilnehmer mit niedrigerer Priorität von der Teilnehmerdatenbank
gelöscht
werden, falls die erfasste Netzlast höher ist als eine zweite vorbestimmte
Kapazität der
Teilnehmerdatenbank. Die zweite vorbestimmte Kapazität kann zum
Beispiel 90% der maximalen Kapazität betragen. Dadurch kann die
Netzeinheit an die gegenwärtige
Lastsituation angepasst werden.
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Wenn
die erste Bedingung wahr ist, wird eine Aufenthaltsortsregistrierung
für alle
neuen wandernden Teilnehmer abgewiesen. Zudem wird bei erfüllter zweiter
Bedingung die Datenbank von den durch ihre niedrigeren Prioritätsstufen
angezeigten wandernden Teilnehmern bereinigt. Die Bereinigungsprozedur kann
die Heimat-PLMN-Identität der Teilnehmer
berücksichtigen,
d. h. dass wandernde Teilnehmer mit einer vorbestimmten PLMN(s)
vor anderen wandernden Teilnehmern entfernt werden.
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Des
Weiteren kann eine Rundsende-Information von dem zellularen Kommunikationsnetz über einen
Rundsendekanal übertragen
und dazu verwendet werden, Teilnehmer mit oder ohne Erlaubnis zum Wandern
in dem zellularen Kommunikationsnetz anzuzeigen. Dann kann die Übertragung
der Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung unterbunden werden,
falls die Rundsende-Information anzeigt, dass der Teilnehmer der
Nutzervorrichtung keine Erlaubnis zum Wandern in dem zellularen
Kommunikationsnetz hat. Dadurch kann die Signalisierungslast reduziert
werden, da die Aufenthaltsortsregistrierungs-Signalisierung der
Teilnehmer ohne gegenwärtige
Erlaubnis nicht initiiert wird.
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Die
Teilnehmer mit Erlaubnis können
insbesondere durch einen erlaubten MCC und/oder MNC angezeigt werden.
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Die
Netzinstanz kann ein Besucherregister oder ein SGSN sein. Die Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung
kann eine Aufenthaltsbereich-Aktualisierungsaufforderung bzw. "Location Area Update
Request" oder eine
Routing-Bereich-Aktualisierungsaufforderung
bzw. "Routing Area
Update Request" sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlicher auf der Basis eines
Ausführungsbeispiels
mit Bezug auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben, in der:
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1A eine
grundlegende Netzarchitektur eines zellularen Kommunikationsnetzes
der dritten Generation zeigt,
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1B ein
schematisches Diagramm zeigt, das eine Situation darstellt, in der
eine Nutzervorrichtung von einem ersten in ein zweites zellulares
Netz wandert,
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2 ein
grundlegendes Blockschaltbild einer Netzinstanz zum Durchführen eines
Aufenthaltsortsregistrierungs-Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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3 ein
grundlegendes Blockschaltbild einer Nutzervorrichtung zum Durchführen eines Aufenthaltsortsregistrierungs-Verfahrens
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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4 ein
VLR- oder SGSN-Verhalten bezüglich
der Abwicklung eines Aufenthaltsortsregistrierungs-Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
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5A ein
Flussdiagramm eines Aufenthaltsortsregistrierungs-Verfahrens in
einer Nutzervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt, und
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5B ein
Flussdiagramm eines Rundsendenachricht-Generierungsverfahrens in der Netzinstanz
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
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Nun
wird ein Ausführungsbeispiel
auf Basis einer wie in 1A gezeigten Netzarchitektur
der dritten Generation (3G) beschrieben.
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Gemäß 1A weist
die Netzarchitektur ein herkömmliches
GSM-Funkzugangsnetz mit zumindest einer Basisstationssteuerung (BSC) 8,
ein terrestrisches UMTS-Funkzugangsnetz
(UTRAN) mit zumindest einer Funknetzsteuerung (RNC) 1 und
ein UMTS/GPRS-Kernnetz (CN) auf. Das UTRAN (d. h. RNC 1)
unterstützt
zwei logisch getrennte Signalisierungsflüsse über eine Iu-Schnittstelle zu Netzknoten oder Instanzen
verschiedener Arten, z. B. ein SGSN 2 und eine Mobilfunkvermittlungszentrale (MSC/VLR) 9 mit
einer zugewiesenen VLR-Funktion. Von einer logischen Sichtweise
besteht das CN somit aus zwei Dienst-Domänen, einer leitungsvermittelten (CS)
Dienst-Domäne
mit dem MSC/VLR 9 als den hauptsächlichen Dienstknoten und einer
paketvermittelten (PS) Dienst-Domäne mit dem SGSN 2 und einem
GPRS-Gateway-Unterstützungsknoten (GGSN) 3 als
die hauptsächlichen
Dienstknoten.
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Eine
Nutzervorrichtung UE kann sowohl CS- als auch PS-Dienst-Domänen unterstützen. Die Nutzervorrichtung
UE kann somit auf die CS-Dienst-Domäne (d. h. den Dienstknoten
MSC/VLR 9) entweder durch den über eine A-Schnittstelle mit dem MSC/VLR 9 verbundenen
GSM-Zugangsnetz
(d. h. BSC 8) oder über
das über
eine Iu-CS-Schnittstelle mit
dem MSC/VLR 9 verbundenen UTRAN (d. h. RNC 1)
zugreifen.
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Zudem
kann die Nutzervorrichtung UE auf die PS-Dienst-Domäne
(d. h. den Dienstknoten SGSN 2) entweder durch das über eine
Gb-Schnittstelle mit dem SGSN 2 verbundene GSM-Zugangsnetz (d. h.
BSC 8) oder durch das über
eine Iu-PS-Schnittstelle
mit dem SGSN 2 verbundene UTRAN (d. h. RNC 1)
zugreifen.
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In
der PS-Dienstdomäne
kann die Nutzervorrichtung UE über
den SGSN 2 und den GGSN 3 mit einem Internet-Dienstanbieter (ISP)
Aktivität 4 oder externe
PS-Netze 7 verbunden sein, wie zum Beispiel dem Internet
und/oder einem firmeninternen IP-(Internet-Protokoll-)Netz. In der
CS-Dienstdomäne
kann die Nutzervorrichtung UE über
den MSC/VLR 9 mit einem externen festen CS-Netz 10, wie
zum Beispiel einem PSTN (öffentliches
Telefonnetz), oder mit einem ISDN (Integrated Services Digital Network)
verbunden sein.
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Der
SGSN 2 befindet sich in der gleichen hierarchischen Ebene
wie das MSC/VLR 9, überwacht den
Aufenthaltsort einer bedienten individuellen Nutzervorrichtung UE,
und führt
Sicherheitsfunktionen und eine Zugangskontrolle durch. Der GGSN 3 stellt die
Zusammenarbeit mit der externen ISP-Aktivität 4 und PS-Netzen 7 bereit,
und ist über
ein IP-basiertes GPRS-Backbone-Netz mit dem SGSN 2 verbunden. Des
Weiteren ist ein HLR 5 bereitgestellt, auf das der SGSN 2 und
das MSC/VLR 9 zugreifen können. Das HLR 5 ist
dazu angepasst, Teilnehmerinformationen bzgl. der CS- und der PS-Dienstdomäne zu speichern.
Zudem kann eine IN-(Intelligentes Netz)Funktion 6 als eine
programmierbare Plattform zur Bereitstellung betreiberspezifischer
Dienste in der CS- und/oder der PS-Dienstdomäne bereitgestellt sein.
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Für die Mobilitätsfunktionalität werden
in der vorangehend geschriebenen Netzarchitektur verschiedene Registrierungsgebietskonzepte
verwendet. In dem CN werden Aufenthaltsbereiche im Bezug auf CS-Dienste
verwendet, und Routing-Bereiche werden im Bezug auf PS-Dienste verwendet. Aufenthaltsbereiche
werden durch CN-Instanzen oder Knoten (z. B. MSC/VLR 9)
der CS-Dienstdomäne
gehandhabt. Für
eine in einem Aufenthaltsbereich registrierte Nutzervorrichtung
UE bedeutet dies, dass die Nutzervorrichtung UE in einem speziellen CN-Knoten
registriert ist, der diesen speziellen Aufenthaltsbereich handhabt
oder bedient. In ähnlicher Weise
werden Routing-Bereiche
durch CN-Knoten (z. B. SGSN 2) der PS-Dienstdomäne gehandhabt. Für eine in
einem Routing-Bereich
registrierte Nutzervorrichtung UE bedeutet dies, dass die Nutzervorrichtung
UE in einem speziellen CN-Knoten
registriert ist, der diesen speziellen Routing-Bereich handhabt oder bedient. Der Routing-Bereich
wird durch den SGSN 2 für
den Teilnehmersuchruf der Nutzervorrichtung UE verwendet. Der Aufenthaltsbereich wird
durch das MSC/VLR 9 für
den Teilnehmersuchruf der Nutzervorrichtung UE verwendet. Eine mit dem
PS-Dienst in Zusammenhang stehende temporäre Identität PS-TMSI ist innerhalb eines
Routing-Bereiches eindeutig, und eine mit dem CS-Dienst in Zusammenhang
stehende temporäre Identität CS-TMSI
ist innerhalb eines Aufenthaltsbereiches eindeutig.
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Wenn
sich ein Registrierungsbereich (z. B. Aufenthaltsbereich oder Routing-Bereich) ändert, wird
eine Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur (z. B. Aufenthaltsbereich-Aktualisierung
oder Routing-Bereich-Aktualisierung)
durchgeführt.
Zudem können
periodische Aufenthaltsortsregistrierungen durchgeführt werden.
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In
einem so genannten CS-Ruhezustand (d. h. die Nutzervorrichtung UE
ist durch Teilnehmersuchrufe für
CS-Dienste erreichbar)
wird unabhängig von
dem PS-Zustand eine Aufenthaltsbereichs-Aktualisierung durch die
Nutzervorrichtung UE initiiert, um die CS-Dienstdomäne des CN
darüber
zu informieren, dass in einen neuen Aufenthaltsbereich eingetreten
wurde. Falls sich der neue Aufenthaltsbereich in einem von einem
anderen CN-Knoten bedienten Bereich befindet, löst die Aufenthaltsbereichs-Aktualisierung auch
die Registrierung des Teilnehmers in dem neuen CN-Knoten und eine
Aufenthaltsorts-Aktualisierung
für CS-Dienste
zum HLR 5 aus.
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In
einem so genannten PS-Ruhezustand (d. h. die Nutzervorrichtung UE
ist durch Teilnehmersuchrufe für
PS-Dienste erreichbar)
wird unabhängig von
dem CS-Zustand eine Routing-Bereich-Aktualisierung durch die Nutzervorrichtung
UE initiiert, um die PS-Dienstdomäne des CN darüber zu informieren,
dass in einen neuen Routing-Bereich eingetreten wurde. Falls sich
der neue Routing-Bereich in einem von einem anderen CN-Knoten bedienten
Bereich befindet, löst
die Routing-Bereich-Aktualisierung
auch die Registrierung des Teilnehmers in dem neuen CN-Knoten und
eine Aufenthaltsorts-Aktualisierung
für PS-Dienste
zum HLR 5 aus.
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Im
Folgenden wird eine Aufenthaltsorts-Registrierungsprozedur eines Teilnehmers
einer Nutzervorrichtung UE, der von einem ersten zellularen Netz PLMN1
zu einem benachbarten zweiten zellularen Netz PLMN2 wandert, mit
Bezug auf 1B beschrieben. Die beiden zellularen
Netze PLMN1 und PLMN2 werden durch verschiedene Netzbetreiber betrieben,
die ein bilaterales Roaming-Abkommen geschlossen haben. In 1B ist
das erste zellulare Netz PLMN1 das Heimatnetz der Nutzervorrichtung UE
und weist ein HLR 50 auf, in dem die Teilnehmerinformationen
der Nutzervorrichtung UE gespeichert sind. Des Weiteren weist auch
das zweite zellulare Netz PLMN2 ein HLR 51 auf, das Teilnehmerinformationen
von Teilnehmern speichert, deren Heimatnetz das zweite zellulare
Netz PLMN2 ist. Die beiden zellularen Netze PLMN1 und PLMN2 können z.
B. über ein
SS#7-(Signalisierungssystem Nr. 7)Netz verbunden sein.
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In
der in 1B gezeigten Situation befindet sich
die Nutzervorrichtung UE in dem CS- oder PS-Ruhemodus, und wandert
von einem Registrierungsbereich (Aufenthaltsbereich oder Routing-Bereich),
der von einer ersten Netzinstanz NE1 (z. B. MSC/VLR oder SGSN) des
ersten zellularen Netzes PLMN1 gesteuert wird, zu einem Registrierungsbereich,
der von einer zweiten Netzinstanz NE2 (z. B. MSC/VLR oder SGSN)
des zweiten zellularen Netzes PLMN2 gesteuert wird. Das erste und
zweite zellulare Netz PLMN1 und PLMN2 weisen eine Systeminformation-Rundsendefunktion
auf, um der Nutzervorrichtung UE über einen Rundsendekanal eine
Mobilitätsmanagement-(MM) Registrierungsbereichsinformation
bereitzustellen. Die Nutzervorrichtung entscheidet basierend auf
einer empfangenen Registrierungsbereichsinformation, ob sie eine
Aufenthaltsortsregistrierung initiiert.
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In 1B wird
eine Aufenthaltsortsregistrierung initiiert, und die Nutzervorrichtung
UE sendet eine die alte IMSI und die alte Aufenthaltsbereichskennung
(LAI) umfassende initiale Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung (z.
B. Aufenthaltsbereichs-Aktualisierungsaufforderung
oder Routing-Bereich-Aktualisierungsaufforderung)
zu der zweiten Netzeinheit NE2 des besuchten zweiten zellularen Netzes
PLMN2. Dann fordert die zweite Netzinstanz NE2 durch Verwenden der
empfangenen alten LAI die IMSI der Nutzervorrichtung UE von der
ersten Netzinstanz NE1 an. Nach Empfang der IMSI informiert die
zweite Netzinstanz NE2 das HLR 50 des ersten zellularen
Netzes PLMN1 über
den Wechsel der bedienenden Netzinstanz durch Senden einer die IMSI
und die Nummer und Adresse (z. B. MSC-Adresse und VLR-Nummer, oder
SGSN-Adresse und SGSN-Nummer) der neuen Netzinstanz umfassende Aufenthaltsorts-Aktualisierungsaufforderung
zu dem HLR 50. Ansprechend darauf weist das HLR 50 die
erste Netzinstanz NE1 durch Senden einer die IMSI umfassenden Aufenthaltsorts-Lösch-Nachricht
an, den alten Kontext zu löschen.
Die erste Netzinstanz NI1 löscht
den alten Kontext und sendet eine Bestätigungsnachricht. Dann sendet
das HLR 50 eine die IMSI und Teilnehmerdaten der Nutzervorrichtung
UE umfassende Teilnehmerdaten-Einfüge-Nachricht zu der zweiten Netzinstanz
NE2, die das Einfügen
der Teilnehmerdaten bestätigt.
Nach Empfang der Bestätigung
bestätigt
das HLR 50 die Aufenthaltsortsaktualisierung durch Senden
einer Aufenthaltsortsaktualisierungs-Antwort zu der zweiten Netzinstanz
NE2. Die zweite Netzinstanz überprüft dann die
Anwesenheit der Nutzervorrichtung UE in dem neuen Registrierungsbereich,
und antwortet der Nutzervorrichtung UE mit einer Aktualisierung-Akzeptiert-Nachricht, falls
alle Überprüfungen erfolgreich
waren.
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Die
wie vorangehend beschriebene Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur
kann bei Änderung eines
gegenwärtigen
Registrierungsbereichs durchgeführt
werden, oder wenn ein periodisches Zeitglied abläuft. Während der Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur
analysiert die Netzinstanz die mit der Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung
empfangene Teilnehmeridentität,
um die Adresse des HLR des Teilnehmers der Nutzervorrichtung UE
zu bestimmen.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die Analyse der Teilnehmeridentität dahingehend ausgeweitet,
dass jedem Teilnehmer, der eine Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur
initiiert, eine Priorität
zugewiesen wird. In einer normalen Situation (d. h. keine Gefahr
einer VLR- oder SGSN-Datenbanküberlast)
hat die dem Teilnehmer zugewiesene Priorität keinen Einfluss auf die Aufenthaltsortsregistrierung.
Die Prioritätsinformation
kann trotzdem in der Datenbank der neuen Netzinstanz (MSC/VLR oder
SGSN) gespeichert sein. Wenn jedoch eine bestimmte vorbestimmte
Netzlastbedingung erfüllt
ist (z. B. 80% der Kapazität
der Teilnehmerdatenbank der neuen Netzinstanz sind in Verwendung),
wird die zugewiesene Priorität
in der Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur berücksichtigt.
Insbesondere wird die Aufenthaltsortsregistrierung der Teilnehmer
mit einer zugewiesenen niedrigeren Priorität mit einem angemessenen Bedingungswert
abgewiesen. Das heißt,
dass eine Registrierungsabweisungsnachricht mit einer Ursachen- Information zu der
Nutzervorrichtung UE übertragen
wird, falls die vordefinierte Bedingung erfüllt ist.
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Des
Weiteren können
die Netzinstanzen abhängig
von der gegenwärtigen
Situation verschiedene funktionale Modi aufweisen. Wenn z. B. eine
erste vorbestimmte Bedingung C1 (z. B. 80% der Kapazität der Teilnehmerdatenbank
sind in Verwendung) erfüllt ist,
werden Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderungen für alle neuen
wandernden Teilnehmer abgewiesen. Wenn zudem eine zweite vorbestimmte
Bedingung C2 (z. B. 90% der Kapazität der Teilnehmerdatenbank sind
in Verwendung) erfüllt
ist, wird eine Bereinigungsoperation zum Bereinigen der Datenbank
von den wandernden Teilnehmern (angezeigt durch Ihre zugewiesene
niedrigere Priorität)
gestartet. Das heißt,
dass wandernde Teilnehmer mit einer niedrigeren Priorität gemäß einem
geeigneten Löschschema
gelöscht
werden. Somit kann basierend auf der vorherrschenden Netzlast die
Anzahl wandernder Teilnehmer limitiert oder sogar reduziert werden.
Innerhalb der obigen Bedingungen können mehrere Unterschritte
vorhanden sein. Wenn zum Beispiel die Bedingung C2 erfüllt ist
werden nur die wandernden Teilnehmer einer vorbestimmten Menge von
PLMNs bereinigt. Falls die Last für eine vorbestimmte Zeitperiode
trotzdem oberhalb 90% bleibt, wird die Bereinigung für Teilnehmer
von einigen anderen vorbestimmten PLMNs (Public Land Mobile Networks)
durchgeführt.
Dies impliziert, dass wandernden Teilnehmern mehr als zwei Prioritätsstufen zugewiesen
werden können.
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2 zeigt
ein grundlegendes Blockschaltbild einer Teilnehmerdatenbank, wie
zum Beispiel der VLR-Datenbank des neuen MSC/VLR 9, oder
einer in dem SGSN 2 bereitgestellten Datenbank. Gemäß 2 umfasst
die Teilnehmerdatenbank einen Sende-Empfänger (TRX) 301 zum
Senden und Empfangen von Nachrichten und Daten zu/von dem Netz. Der
TRX 301 ist mit einer Signalisierungssteuerungseinheit 302 verbunden,
die für
eine Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur und andere Prozeduren
benötigte
Nachrichten und andere Signalisierungen interpretiert und erzeugt.
Die Signalisierungssteuerungseinheit 302 ist mit einer
Datenbank 305 verbunden, in der die benötigten Teilnehmerinformationen
gespeichert sind. Wenn eine Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung
durch das MSC/VLR 9 oder den SGSN 2 von der Nutzervorrichtung
UE empfangen wird, wird mit der Teilnehmerdatenbank eine entsprechende
Signalisierung durchgeführt,
wobei die Signalisierungssteuerungseinheit 302 die Teilnehmeridentität einer
Prioritätszuweisungseinheit 304 zuführt. Die
Prioritätszuweisungseinheit 304 ist
also angepasst, die Teilnehmeridentität (z. B. IMSI) zu analysieren
und zu bestimmen, ob die Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung
von einem wandernden Teilnehmer oder einem nicht wandernden Teilnehmer (d.
h. einem Teilnehmer, für
den die betroffene Netzinstanz das Heimatnetz ist) empfangen wurde.
Des Weiteren kann die Analyse im Fall eines wandernden Teilnehmers
zwischen verschiedenen PLMNs differenzieren, es kann zum Beispiel
die Teilnehmern eines ersten PLMN X zugewiesene Priorität höher sein als
die Teilnehmern eines zweiten PLMN Y zugewiesene Priorität. Die Prioritätszuweisungseinheit 304 bestimmt
die entsprechende Priorität
und gibt sie der Signalisierungssteuerungseinheit 302 zurück. Dann speichert
die Signalisierungssteuerungseinheit 302 die Teilnehmerinformation
zusammen mit der zugewiesenen Priorität in der Datenbank 305.
Anschließend
befragt die Signalisierungssteuerungseinheit 303 eine Lastbestimmungseinheit 303,
um die gegenwärtige
Netzlast oder Netzelementlast (z. B. die Anzahl in der Datenbank 305 gespeicherter
wandernder Teilnehmer oder Last von Prozessoren, Signalisierungseinheits-Nachrichtenbusse,
usw.) zu bestimmen. Die Lastbestimmung kann z. B. durch Überprüfen der
verwendeten Speicherkapazität
in der Datenbank 305 oder der Last jeweiliger Elemente
durchgeführt
werden. Insbesondere kann die Lastbestimmung auf einer Prüfoperation
einer dem letzten oder nächsten
Teilnehmer zugewiesenen Speicheradresse oder Zeiger basieren. Es
können
jedoch andere bekannte Bestimmungsverfahren implementiert werden,
die z. B. für
verteiltes Rechnen und/oder dynamische Speicherzuweisungsverfahren
geeignet sind. Die Signalisierungssteuerungseinheit 302 vergleicht die
bestimmte Kapazität
mit vorbestimmten Lastbedingungen und führt eine entsprechende Signalisierung
durch, um basierend auf der bestimmten Last oder dem Kapazitätsniveau
die Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung zuzulassen oder abzuweisen.
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Herauszustellen
ist, dass die vorangehende Reihenfolge der Verarbeitungen umgekehrt
sein kann, sodass die Lastbestimmung vor der Prioritätszuweisung
durchgeführt
wird. In diesem Fall kann die Priorität basierend auf dem Ergebnis
der Lastbestimmung zugewiesen werden.
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Zudem
kann die Signalisierungssteuerungseinheit 302 eine Bereinigungsprozedur
zum Bereinigen der Datenbank 305 von wandernden Teilnehmern
initiieren, falls sie bestimmt, dass ein anderes höheres Kapazitätsniveau überschritten
wurde. Dadurch kann die in der Datenbank 305 verbrauchte Speicherkapazität oder durchschnittliche
Speicherkapazität
bei einem vorbestimmten Niveau oder in einem vorbestimmten Bereich
gehalten werden, um für für Heimatteilnehmer
bereitgestellte Dienste eine Kapazitätsreserve zu garantieren. Die
Bereinigungsprozedur kann aus einer Vielzahl von Ebenen bestehen, die
basierend auf der bestimmten Lastsituation gewählt werden können.
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4 veranschaulicht
das Verhalten des MSC/VLR 9 oder des SGSN 2 bezüglich der
Abwicklung der Aufenthaltsortsaktualisierungs-Prozedur.
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Wenn
der Empfang der Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung der Signalisierungssteuerungseinheit 302 signalisiert
wird, wird die Prioritätszuweisungseinheit 304 derart
gesteuert, dass sie die Nutzeridentität analysiert (Schritt S101).
Falls die Prioritätszuweisungseinheit 304 in
Schritt S102 bestimmt, dass der Teilnehmer kein besuchender Teilnehmer
(d. h. ein wandernder Teilnehmer) ist, wird dem Teilnehmer in Schritt
S103 eine höhere
oder die höchste
Priorität
zugewiesen. Falls in Schritt S102 ein besuchender Nutzer oder Teilnehmer
bestimmt wird, wird in Schritt S105 eine niedrigere Priorität zugewiesen.
Die zugewiesene Priorität
kann in der Datenbank 305 gespeichert werden. Dann wird
die Lastbestimmungseinheit 303 in Schritt S106 derart gesteuert,
dass sie das gegenwärtige
Lastniveau prüft, d.
h. die in der Datenbank 305 verwendete Speicherkapazität oder ein
beliebiges anderes geeignetes Lastkriterium. Falls in Schritt S107
bestimmt wird, dass das bestimmte Lastniveau einen ersten vorbestimmten
Wert oder Schwellwert C1 überschreitet,
initiiert die Signalisierungssteuerungseinheit 302 in Schritt
S108 eine Signalisierung, um die Aufenthaltsortsbestimmung abzuweisen.
Der Schwellwert C1 kann zum Beispiel 80% der VLR- oder SGSN-Kapazität (z. B.
Speicherkapazität
der Datenbank 305) betragen.
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Die
Abweisungsprozedur kann eine mehrstufige Prozedur sein, wobei Teilnehmer
verschiedener PLMNs basierend auf anderen vorbestimmten Schwellwert-Niveaus
abgewiesen werden. Zum Beispiel werden bei einem Lastniveau C1.1
die Registrierungen von Teilnehmern von PLMN A, B und C abgewiesen,
und bei einem Lastniveau C1.2 werden die Registrierungen der Teilnehmer
von PLMN D und E abgewiesen, und so weiter.
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Falls
in Schritt S107 bestimmt wird, dass der Schwellwert C1 nicht überschritten
ist, wird in Schritt S104 die übliche
Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur durchgeführt. Das Gleiche trifft nach
der Zuweisung der höheren
oder höchsten
Priorität
in Schritt S103 zu.
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Falls
die Aufenthaltsortsregistrierung in Schritt S108 abgewiesen wurde,
bestimmt die Signalisierungssteuerungseinheit 302 in Schritt
S109, ob die gegenwärtige
Last (z. B. verwendete Datenkapazität) eine zweite vorbestimmte
Kapazität
oder Schwellwert C2 überschreitet.
Der zweite Schwellwert C2 ist auf einen höheren Wert festgelegt als der erste
Schwellwert C1. Insbesondere kann der zweite Schwellwert C2 90%
der maximalen VLR- oder SGSN-Kapazität betragen. Falls in Schritt
S109 bestimmt wird, dass der zweite Schwellwert C2 überschritten
ist, wird durch die Signalisierungssteuerungseinheit 102 in
Schritt S110 eine Bereinigungsprozedur zum Löschen wandernder Teilnehmer
von der Datenbank 305 initiiert. Falls nicht, dann endet die
Prozedur.
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Wie
bereits erwähnt,
kann die Bereinigungsprozedur von Schritt S110 auch eine mehrstufige Prozedur
sein, wobei Teilnehmer verschiedener PLMNs basierend auf anderen vorbestimmten Schwellwerten
gelöscht
oder bereinigt werden. Zum Beispiel werden bei einem Lastniveau
C2.1 die Teilnehmer von PLMN A, B und C bereinigt und bei einem
Lastniveau C2.2 werden die Teilnehmer von PLMN D und E bereinigt,
und so weiter.
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Die
Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren durch Merkmale erweitert
sein, die sich auf die Netzauswahl der Nutzervorrichtung UE auswirken.
Insbesondere kann eine Informationsrundsendung durch das Netz basierend
auf der Netzlastsituation dynamisch geändert werden. Diese Rundsende-Information kann
diejenigen Teilnehmer zur Nutzervorrichtung UE angeben, die eine
Erlaubnis oder keine Erlaubnis zum Wandern in dem Netz oder in einen
vorbestimmten Teil des Netzes (zum Beispiel Aufenthalts- oder Routing-Bereich)
haben. Die Änderung
der Rundsende-Information
kann durch eine beliebige Netzinstanz initiiert werden, die dazu
angepasst ist, die Netzlast zu bestimmen, zum Beispiel durch das MSC/VLR 9 oder
den SGSN 2.
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Im
Folgenden wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel durch Einführung einer
derartigen dynamischen Rundsendefunktion weiterentwickelt. Diese
Entwicklung kann vorzugsweise in einem Netz angewendet werden, in
dem das CN dazu fähig
ist, die in dem Rundsendekanal gesendete Information dynamisch zu ändern. UMTS
ist ein Beispiel für
ein derartiges Netz.
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3 zeigt
ein grundlegendes Blockschaltbild einer Nutzervorrichtung, in der
eine Netzauswahlfunktion gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
bereitgestellt ist. Gemäß 3 umfasst
die Nutzervorrichtung UE einen Sende-Empfänger TRX 41 zum Senden
und Empfangen von Nachrichten und Daten über die Funkschnittstelle zu/von
dem zellularen Netz. Durch den TRX 41 empfangene Rundsendenachrichten
werden einer Netzauswahleinheit 42 zugeführt, die
eine in der Rundsendenachricht enthaltene Information prüft, die
Teilnehmer mit Erlaubnis zum Wandern in dem Netz anzeigt. Diese
Information kann über
den Rundsendekanal (BCCH) übertragen
werden und kann erlaubte Mobil-Ländercodes
(MCCs) und/oder Mobil-Netzcodes
(MNCs) umfassen, die Heimatnetze von Teilnehmern mit Erlaubnis zum
Wandern in dem Netz angeben. Diese Information wird dann durch die
Netzauswahleinheit 42 extrahiert, um zu bestimmen, ob der
Teilnehmer der Nutzervorrichtung UE eine Erlaubnis zum Wandern in
dem Netz hat. Falls ein Wandern erlaubt ist, führt die Netzauswahleinheit 42 eine
Steuerinformation, die die Auswahl des betroffenen (z. B. UMTS-) Netzes
anzeigt, einem Nachrichtgenerator 43 zu, der eine entsprechende
Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung (z. B. Aufenthaltsbereichs-Aktualisierungsaufforderung
oder Routing-Bereich-Aktualisierungsaufforderung) erzeugt, und sie
dem TRX 41 zuführt,
damit sie zum Netz übertragen
wird. Falls das Wandern nicht erlaubt ist, erteilt die Netzauswahleinheit 42 einen
Steuerbefehl, der dem Nachrichtgenerator 43 die Auswahl
eines anderen Netzes, zum Beispiel ein PLMN, anzeigt, der dann einen PLMN-Auswahlvorgang
initiiert.
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Die
Bestimmung der Erlaubnis zum Wandern in der Netzauswahleinheit 42 kann
auf einem Vergleich der empfangenen erlaubten MCCs und/oder MNCs
mit dem in dem in die Nutzervorrichtung UE eingeführten Teilnehmeridentitätsmodul
(SIM) gespeicherten MCC und MNC basieren.
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Es
sei angemerkt, dass die in 3 gezeigte Netzauswahleinheit 42 und
der Nachrichtgenerator 43 in einer einzigen Einheit bereitgestellt
sein können,
zum Beispiel dem USIM (UMTS Subscriber Identity Module) oder dem
SIM.
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5A zeigt
ein Blockschaltbild der in der Nutzervorrichtung UE durchgeführten Auswahloperation.
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In
Schritt S201 werden potenziell erlaubte Teilnehmer durch Vergleichen
der empfangenen, die erlaubten Teilnehmer anzeigenden Rundsende-Information
mit der eigenen, in der Nutzervorrichtung UE bereitgestellten Teilnehmer-Information
geprüft.
Falls die Netzauswahleinheit 42 in Schritt S202 bestimmt, dass
die Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur erlaubt ist, wird die
Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung zu der neuen Netzinstanz übertragen,
z. B. der zweiten Netzinstanz NE2 von 1B (Schritt S203).
Falls nicht, wird in Schritt S201 durch den Nachrichtgenerator 43 eine
PLMN-Auswahl initiiert. Somit wird die Signalisierung für die Aufenthaltsortsregistrierungs-Prozedur
nur initiiert, falls der Teilnehmer der Nutzervorrichtung UE eine
Erlaubnis zum Wandern in dem neuen Netz hat.
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5B zeigt
ein Flussdiagramm einer in der neuen Netzinstanz durchgeführten Steuerprozedur, z.
B. der zweiten Netzinstanz NE2 von 1B. In dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Signalisierungssteuerungseinheit 302 der VLR- oder SGSN-Datenbank dazu angepasst,
basierend auf dem durch die Lastbestimmungseinheit 303 bestimmten
gegenwärtigen
Lastniveau die dynamische Rundsendenachricht zu erzeugen.
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Gemäß 5B wird
das Lastniveau in Schritt S301 geprüft. Dann werden in Schritt
S302 Teilnehmer mit Erlaubnis basierend auf dem gegenwärtigen Lastniveau
bestimmt. Die Teilnehmer mit Erlaubnis können basierend auf einem Vergleich
mit vorbestimmten Lastniveau-Schwellwerten
bestimmt werden, wobei die Anzahl von Teilnehmern mit Erlaubnis
reduziert werden kann, wenn ein vorbestimmter Schwellwert überschritten
wird. Des Weiteren kann eine Vielzahl von Schwellwerten bereitgestellt
sein, wobei die Anzahl von Teilnehmern mit Erlaubnis schrittweise
reduziert werden kann, wenn höhere
Lastschwellwerte überschritten
werden. Dann aktualisiert oder erzeugt die Signalisierungssteuerungseinheit 302 die
Rundsendenachricht in Schritt S303. Somit werden die Teilnehmer
mit Erlaubnis in der Rundsendenachricht gemäß der gegenwärtigen Lastsituation
in dem Netz aktualisiert. Die Rundsendenachricht kann in dem MSC/VLR 9 und/oder
dem SGSN 2 erzeugt werden.
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Somit
kann basierend auf der tatsächlichen Netzlast
eine dynamische Rundsendenachricht erzeugt werden. Diese dynamische
Rundsendenachricht kann mit der obigen Prioritätszuweisung kombiniert werden,
um ein effizientes Werkzeug für
einen Betreiber bereitzustellen, um seine Netzdienste für Heimatteilnehmer
im Fall exzessiver Netzlasten zu garantieren.
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Es
sei angemerkt, dass die in den 2 und 3 gezeigten
grundlegenden Blockschaltbilder nur die für die Durchführung der
für die
vorliegende Erfindung benötigten
Funktionen notwendigen Komponenten umfassen. Jegliche weiteren Komponenten
der Netzinstanzen wurden aus Gründen
der Übersichtlichkeit
weggelassen. Des Weiteren können
Funktionen der jeweiligen in den 2 und 3 gezeigten
Blöcke
durch entsprechende Subroutinen eines Steuerungsprogramms erzielt
werden, das eine in der jeweiligen Netzinstanz angeordnete Verarbeitungseinheit,
zum Beispiel CPU, steuert.
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Darüber hinaus
sei betont, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das vorangehend
beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel
begrenzt ist. Es kann in einem beliebigen zellularen Kommunikationsnetz
angewendet werden, in dem eine Aufenthaltsortsregistrierung, z.
B. Routing-Bereich- oder Aufenthaltsbereich-Aktualisierung, in jeweiligen
Netzinstanzen durchgeführt
wird. Insbesondere kann die Prioritätszuweisung und/oder dynamische
Rundsendenachrichterzeugung in einer beliebigen Netzeinheit (z.
B. Ortsregister, Vermittlung, GPRS-Unterstützungsknoten (GSN) oder Ähnliches) basierend
auf entsprechender Signalisierung mit einer Teilnehmerdatenbank
durchgeführt
werden. Somit dienen die vorangehende Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
und die beigefügte Zeichnung
nur der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung. Das bevorzugte
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung kann im Rahmen der beigefügten Ansprüche variieren.
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Zusammenfassend
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System
zum Durchführen
einer Aufenthaltsortsregistrierung in einem zellularen Kommunikationsnetz,
wobei eine Teilnehmerinstanz einer Nutzervorrichtung analysiert
wird, wenn eine Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung empfangen
wurde, und dem Teilnehmer basierend auf dem Ergebnis der Analyse
eine Priorität
zugewiesen wird. Dann wird die Aufenthaltsortsregistrierungs-Aufforderung
basierend auf der zugewiesenen Priorität und der erfassten Netzlast
zugelassen oder abgewiesen. Dadurch ist es dem Netzbetreiber möglich, Netzdienste
für Heimatteilnehmer
im Fall einer erhöhten
Netzlast zu garantieren.