-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren
zum Verbinden eines lokalen Endbenutzernetzwerks und eines Paketdaten-Kommunikationsnetzwerks
mit einem Paketdatennetzwerk-Backbone,
wenigstens einem Paketdatenknoten mi einer Dienstfunktionalität zum Handhaben
einer Paketdatenkommunikation und mit ferner einer Gateway-Funktionalität zum Bereitstellen
einer Kommunikation mit einem oder mehreren externen Netzwerken.
Die Erfindung betrifft ferner ein Zellkommunikationssystem, das
eine Paketdatenkommunikation unterstützt und eine Anzahl von Paketdatenknoten
mit einer Dienstfunktionalität
zum Handhaben einer Paketdatenkommunikation und zum Kommunizieren
mit einem Basisstationssystem und mit lokalen Endbenutzernetzwerken
umfasst, wobei eine Gateway-Funktionalität für die Bereitstellung einer Kommunikation
mit dem/den externen Datennetzwerk(en) bereitgestellt wird.
-
Stand der Technik
-
Zellkommunikationssysteme,
die zusätzlich zur
Unterstützung
einer Kommunikation von Sprache und leitungsvermittelten Daten auch
eine Kommunikation von Paketdaten unterstützen, finden zunehmend Aufmerksamkeit
und einige solcher Systeme sind bekannt. Das GSM-(Global System for Mobile Communication)System
unterstützt
eine Kommunikation von Paketdaten durch den General Paket Radio
Service (GPRS). Auch das PDC-System (Personal Digital Communications)
stellt eine Paketdatenkommunikationsunterstützung durch PPDC (Packet PDC)
bereit. Ein anderer solcher Paketdatenkommunikationsdienst, der
für das
AMPS-System beabsichtigt ist, ist CDPD.
-
Der
GPRS von GSM verwendet eine Paketmodustechnik sowohl für den Transfer
von Daten als auch zur Signalisierung, und GPRS-Funkkanäle sind definiert,
die flexibel zugeteilt werden können.
Zeitschlitze in einem TDMA-(Time
Division Multiple Access bzw. Vielfachzugriff im Zeitmultiplex)Rahmen werden
gemeinsam durch die Benutzer genutzt, die aktiv sind, und Uplink
und Downlink werden separat zugeteilt. In GPRS als auch in anderen
Paketdatenkommunikations-Unterstützungssystemen
werden Knoten für
die Verwaltung der Paketdatenkommunikation eingeführt, und
in der vorliegenden Anmeldung werden solche Knoten Paketdatenknoten
genannt. In GPRS wird der Paketdatenknoten der Dienst-GPRS-Unterstützungsknoten
(SGSN, Serving GPRS Support Node) genannt, der auf derselben hierarchischen
Ebene wie eine gewöhnliche MSC
(Mobil Switching Center bzw. Mobilvermittlungszentrale) ist und
die Orte individueller Mobilteilnehmerstationen verfolgt, Sicherheitsfunktionen
und eine Zugriffssteuerung durchführt. Der SGSN ist mit dem Basisstationssystem
(BSS, Base Station System) mit Frame-Relay verbunden. Ein anderer
Knoten ist auch in GPRS bereitgestellt, der sog. Gateway-GSN (GGSN),
der das Zusammenarbeiten mit externen paketvermittelten Netzwerken
bereitstellt, und er ist mit SGSN über ein IP-basiertes GPRS-Backbone-Netzwerk
verbunden.
-
Zum
Zusammenschalten eines Paketdaten-Kommunikationsnetzwerks und beispielsweise eines
Nahbereichsnetzwerks eines Endbenutzers werden teure und komplizierte
Lösungen
benötigt.
Im Besonderen wird eine spezifische Routing-Einrichtung benötigt, deren
einziger Zweck es ist, ein Endbenutzer-LAN mit einem Paketdaten-Unterstützungsnetzwerk,
wie beispielsweise GPRS, zu verbinden. Solch ein Router muss entweder
durch den Endbenutzer selbst oder im häufigsten Fall durch den GPRS-Betreiber
geliefert werden. Dieses ist eine teure Lösung für den Betreiber und stellt
darüber
hinaus keine effiziente Skalierbarkeit bereit. Gemäß der bekannten
Lösung
wird ein Router beispielsweise durch den Betreiber geliefert, und
es muss eine Verbindung für
den Benutzer von dem GPRS-System geben, auf dem ein Tunnelprotokoll
laufen muss, um die Verwendung der Endbenutzer-Privat-IP-Adressierung
in Richtung einer Mobilstation zu ermöglichen. Wenn ein Internet-Zugang
gewünscht
wird, muss es eine Verbindung von GPRS zu einem Internet Service
Provider und einem anderen Router vom Internet in Richtung zum Endbenutzer
geben, der mit einem weiteren Router kommuniziert, wie oben referenziert,
der eine Verbindung zum Internet von dem Endbenutzer bereitstellt.
Vom SGSN und zum GGSN, wie oben definiert, gibt es eine physikalische Verbindung über den
GPRS-Backbone und eine GTP-(GPRS-Tunnelungsprotokoll,
wie beispielsweise in GSM 09.60 Vers. 5.0.0, Draft TS 100, 960 Vers. 5.0.0
(1998–01)
von ETSI (European Telecommunications Standard Institut) beschrieben)Verbindung wird
vom SGSN zum GGSN verwendet. Die Lösung ist zentralisiert und
erfordert eine extra Tunnelung zu dem LAN der Endbenutzer, so dass
somit ein Tunnel von einem GGSN zu einer Tunnelvorrichtung läuft, wobei
die Tunnelendstelle durch Verwendung einer öffentlichen IP-Adressierung
oder durch Verwendung einer GPRS-Betreiber-gelieferten Adressierung
erreichbar sein muss. Dieses ist ein Erfordernis, da anderenfalls
die Tunnelendstelle nicht von dem GGSN erreicht werden kann. Wenn
Routing durch das Internet bereitgestellt wird, können Verschlüsselungserfordernisse
geboten sein. Der Tunnel endet mit einer Tunnelendstellenvorrichtung,
die Endbenutzer-geliefert oder Betreiber-geliefert sein kann und
ein unspezifiziertes Tunnelprotokoll betreibt, das eine Verschlüsselung
enthalten kann. Dieses wird wiederum durch den Endbenutzer verwaltet,
der mit der Endbenutzereinrichtung kommuniziert, die wiederum mit der
Mobilstation kommuniziert.
-
Die
bekannte zentralisierte Lösung
ist noch nachteilhafter, wenn die Endbenutzer Privat-IP-Adressierungsschemas
verwenden. Zusätzlich
zu den hohen Kosten der Einrichtung für den Betreiber wird eine große Menge
physikalischen Raums benötigt,
die für
den Betreiber wiederum teuer und unpraktisch ist. Da die Einrichtung
zentralisiert ist, wird ferner die Auswirkung im Fall funktionaler
Störungen
sehr groß sein.
Es ist außerdem
ein Nachteil, dass der Betreiber von der Routing-Einrichtung abhängig ist,
die hohe Kosten involviert.
-
WO 98/58517 zeigt eine
Kommunikationsnetzwerkkonfiguration mit einem Paketnetzwerk, mit dem
Endgeräte
verbunden sind, einem Dienst-Provider-Netzwerk und einem leitungsvermittelten
Zwischennetzwerk. Ein verteilter Gateway ist angeordnet, um als
eine Schnittstelle zwischen dem leitungsvermittelten Netzwerk und
dem Dienst-Provider und den Paketnetzwerken zu agieren, um einen
Paketnetzwerkzugriff auf Dienste zu ermöglichen. Dies ist eine unpraktische
Lösung
und aufgrund der Stützung auf
ein leitungsvermitteltes Zwischennetzwerk offensichtlich nachteilhaft.
-
Inhaltsangabe der Erfindung
-
Was
deshalb benötigt
wird, ist eine Anordnung zum Zusammenschalten eines lokalen Endbenutzernetzwerks
und eines Paketdaten-Kommunikationsnetzwerks, was die Bereitstellung
einer Zusammenschaltung für
den Betreiber erleichtert und wodurch eine einfache und billige
Lösung für den Betreiber
bereitgestellt werden kann. Ferner wird eine Anordnung benötigt, die
einen hohen Grad an Skalierbarkeit des Systems ermöglicht.
Ferner wird eine Anordnung benötigt,
die es nicht erfordert, dass der Betreiber teure und raumfordernde
Einrichtungen bezahlen und kaufen muss, die häufig nur für die bestimmten dedizierten
Zwecke verwendet werden können.
Ferner wird eine Anordnung benötigt,
die die Nachteile der bis hierhin bekannten Lösungen beseitigt, die zentralisiert
sind, was zu ernsthaften Auswirkungen in dem Fall funktionaler Störungen usw.
führt. Im
Besonderen wird eine Anordnung benötigt, durch welche der Kauf
dedizierter Einrichtungen zu einem hohen Grad für den Betreiber vermieden werden kann.
Eine Anordnung wird außerdem
benötigt, durch
die die Struktur auch vereinfacht werden kann, wenn Endbenutzer
Privat-IP-Adressierungsschemas verwenden.
-
Im
Besonderen wird eine Anordnung benötigt, durch welche die Kosten
für das
Gesamtsystem reduziert werden können
und die eine einfache Lösung
ermöglicht,
die eine Endbenutzer-IP-Adressenüberlappung
löst, für den Fall,
dass IP-Adressierungsschemas verwendet werden. Im Besonderen wird
eine Anordnung benötigt,
durch welche die Kosten für
den Betreiber und tatsächlich
auch für
die Kunden reduziert werden können,
da sie für
das zahlen werden, was sie tatsächlich
verwenden.
-
Ein
Zellkommunikationssystem, das eine Paketdatenkommunikation unterstützt, mit
einer Netzwerkstruktur, die eine Zusammenschaltung des Paketdatennetzwerks
und von Endbenutzernetzwerken erlaubt, das die wie oben diskutierten
Ziele erfüllt, wird
außerdem
benötigt.
-
Ferner
wird außerdem
ein Verfahren zum Zusammenschalten eines Paketdaten-Kommunikationsnetzwerks
und eines lokalen Endbenutzernetzwerks benötigt, das die oben diskutierten
Aufgaben erfüllt.
-
Deshalb
wird eine Anordnung zum Zusammenschalten eines lokalen Endbenutzernetzwerks und
eines Paketdaten-Kommunikationsnetzwerks mit
einem Paketdatennetzwerk-Backbone
bereitgestellt, mit wenigstens einem virtuellen verteilten Knoten,
der eine Gateway-Funktionalität
bereitstellt, und mit einer Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung, die eine Umwandlungseinrichtung
enthält
zum Umwandeln zwischen einem Kommunikationsprotokoll eines Endbenutzers
eines lokalen Netzwerks, das ein Benutzerebenen-Datenpaketformat
umfasst, und einem internen Paketdaten-Kommunikationsprotokoll, das ein internes
Paketdatenformat verwendet. Der virtuelle verteilte Knoten enthält eine
Verwaltungsfunktionalität
zum Verwalten der Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung, wobei die Verwaltungsfunktionalität in einem
Paketdatenknoten ausgeführt
wird, und wobei der Paketdatennetzwerk-Backbone zur Verwaltungskommunikation
verwendet wird.
-
Der
virtuelle verteilte Knoten enthält
eine Verwaltungsfunktionalität
zum Verwalten der Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung. Diese Verwaltungsfunktionalität wird in
einem Paketdatenknoten mit einer Dienstfunktionalität ausgeführt oder
ist dort lokalisiert, und das Paketdatennetzwerk wird zur Kommunikation
verwendet. Somit wird die Gateway-Funktionalität zu der Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung verschoben,
die im Allgemeinen durch den Benutzer bereitgestellt wird und deren
Verwaltung durch den Dienst-Paketdatenknoten bereitgestellt wird.
Die Verwaltungsfunktionalität
umfasst im Besonderen ein Verwaltungssystem, das in einem Dienst-Paketdatenknoten
läuft.
Die Verwaltungsfunktionalität
kann in einer Anzahl von Dienst-Paketdatenknoten bereitgestellt
sein und ausgeführt
werden, und außerdem kann
eine Vielzahl von Dienst-Paketdatenknoten zum Verwalten einer Vielzahl
von Zusammenarbeits-Knotenvorrichtungen aus Redundanzgründen fähig sein.
In einer äußerst vorteilhaften
Ausführungsform
wird der virtuelle verteilte Knoten bzw. werden die virtuellen verteilten
Knoten durch den Betreiber des Paketdaten-Kommunikationssystems verwaltet. Die
Verwaltung kann selbstverständlich
auf andere Arten gehandhabt werden, aber die Betreiberverwaltung
stellt eine besonders vorteilhafte Implementierung bereit.
-
Ein öffentliches
Datenkommunikationsnetzwerk oder ein Datenkommunikationsnetzwerk
eines dritten Beteiligten, wie beispielsweise das Internet, kann
außerdem
mit dem Paketdaten-Kommunikationssystem-Backbone-Netzwerk als eine
Zusammenschaltung oder als ein Zusammenschaltungs-Datennetzwerk integriert
sein.
-
Gemäß unterschiedlichen
Ausführungsformen
können
die internen Paketdatenrahmen verschlüsselt sein oder eine Verschlüsselung
erfordern. In diesem Fall muss die Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung
die internen Paketdatenrahmen zu/von Benutzerebenen-Paketdatenrahmen
umwandeln und handhabt somit auch die Verschlüsselung. Eine Verschlüsselung
wird im Besonderen benötigt,
wenn ein Teil des Netzwerks ein öffentliches
Datenkommunikationsnetzwerk oder ein Datenkommunikationsnetzwerk
eines dritten Beteiligten ist, wie beispielsweise das Internet.
Die verschlüsselten
Rahmen können
so genannte IP-sec-Rahmen sein. Dieses ist im Besonderen der Fall,
wenn ein Endbenutzer ein Privat-IP-Adressierungsschema verwendet,
wobei das externe Netzwerk das Internet ist. Dieses ist selbstverständlich auch
in dem Fall anwendbar, dass das öffentliche
Datenkommunikationsnetzwerk oder das Datenkommunikationsnetzwerk
eines dritten Beteiligten ein anderes Netzwerk als das Internet
oder ein Intranet ist.
-
Das
erfinderische Konzept kann für
unterschiedliche Zellkommunikationssysteme mit einer Paketdatenkommunikations-Unterstützungsfunktionalität, wie beispielsweise
GPRS, implementiert werden. In diesem Fall ist der Paketdatenknoten
mit einer Dienstfunktionalität
der so genannte Dienst-GPRS-Unterstützungsknoten
SGSN (Serving GPRS Support Node). Dieser Knoten ist mit einem Basisstations-Subsystem
BSS verbunden, und das interne Paketdaten-Kommunikationsprotokoll, das verwendet
wird, ist das GTP-Protokoll. Es kann somit gesagt werden, dass der
virtuelle verteilte Knoten, der die Gateway-Funktionalität bereitstellt, den Netzwerk-Gateway-Knoten
GSN, auch GGSN genannt, ersetzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ersetzt somit der virtuelle verteilte Knoten mit der Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung,
von einem SGSN verwaltet, den konventionellen GGSN, wobei die Verwaltung
des Gesamtsystems in einer vorteilhaften Implementierung immer noch
durch den Betreiber gehandhabt wird, wobei die Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung
jedoch physikalisch und finanziell vom Endbenutzer übernommen
wird.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
ist das Paketdaten-Kommunikationssystem Paket-PDC, PPDC, wobei in
diesem Fall der Dienst-Paketdatenknoten eine Paket-Mobilvermittlungszentrale,
P-MSC (Packet-Mobile Switching Center) ist. In noch einer anderen
Ausführungsform
ist das betrachtete System das wie oben diskutierte CDPD. Selbstverständlich ist
die Erfindung auch auf irgendein anderes Paketdatensystem anwendbar,
das eine Netzwerkstruktur verwendet, die der oben beschriebenen ähnlich ist,
einschließlich
von Dienst- und
Gateway-Knotentypen, wie beispielsweise die GPRS-Struktur.
-
Das
erfinderische Konzept kann außerdem beispielsweise
in UMTS (Universal Mobile Telephone System) implementiert werden.
In einer alternativen Implementierung wird der virtuelle verteilte
Knoten bzw. werden die Knoten durch den Endbenutzer verwaltet.
-
Deshalb
wird außerdem
ein eine Paketdatenkommunikation unterstützendes Zellkommunikationssystem
bereitgestellt, das eine Anzahl von Paketdatenknoten mit einer Dienstfunktionalität zum Handhaben
einer Paketdatenkommunikation und zum Kommunizieren mit einem Basisstationssystem
und mit lokalen Endbenutzernetzwerken umfasst. Das System enthält außerdem eine
Gateway-Funktionalität
zum Bereitstellen einer Kommunikation mit externen Datennetzwerken.
Das Kommunikationssystem umfasst eine Anzahl virtueller verteilter
Knoten, eine Gateway-Funktionalität bereitstellend und eine Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung
umfassend, die eine Umwandlungseinrichtung enthält zum Umwandeln zwischen einem
Kommunikationsprotokoll für
einen Endbenutzerverkehr eines lokalen Netzwerks, wobei das Protokoll
ein Benutzerebenen-Datenpaketformat verwendet, und einem internen
Paketdatenprotokoll, das ein internes Paketformat verwendet. Jeder
virtuelle verteilte Knoten ist außerdem mit einer Verwaltungsfunktionalität zum Verwalten
der Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung versehen. Die Verwaltungsfunktionalität für eine Anzahl
von Zusammenarbeits-Knotenvorrichtungen, d. h. eine oder mehrere,
wird in einer Anzahl von Paketdatenknoten mit einer Dienstfunktionalität ausgeführt. Der
Paketdatennetzwerk-Backbone wird zur Kommunikation verwendet. Gemäß unterschiedlicher
Ausführungsformen
wird die Verwaltungsfunktionalität
in einer Vielzahl von Dienst-Paketdatenknoten zum Verwalten wenigstens
einer Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung bereitgestellt, d. h., dass
eine Vielzahl von Dienst-Paketdatenknoten vollständig fähig sein kann, eine Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung
aus Redundanzgründen
zu verwalten, oder dass ein Dienst-Paketdatenknoten zum Verwalten
von einer oder mehreren Zusammenarbeits-Knotenvorrichtungen fähig sein
kann, oder eine Vielzahl von Zusammenarbeits-Knotenvorrichtungen als auch eine Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung
können
entweder von einem Paketdatenknoten mit einer Dienstfunktionalität oder durch
eine Vielzahl von Paketdatenknoten mit einer Dienstfunktionalität verwaltbar
sein. Die Lösung
kann über
das gesamte System hinweg dieselbe sein oder unterschiedliche Lösungen können über das
System hinweg implementiert werden, beispielsweise unter Berücksichtigung
der bei dem tatsächlichen
Ort benötigten
Redundanz.
-
Vorteilhafterweise
werden die virtuellen verteilten Knoten durch den Betreiber des
die Paketdatenkommunikation unterstützenden Zellkommunikationssystems
verwaltet. In einer bestimmten Implementierung ist ein öffentliches
Datenkommunikationsnetzwerk oder Datenkommunikationsnetzwerk eines
dritten Beteiligten mit dem Zellkommunikationssystem integriert,
das die Paketdatenkommunikation unterstützt, wobei das Backbone-Netzwerk als ein Zusammenschaltungs-Datennetzwerk
agiert. Das öffentliche
Datenkommunikationsnetzwerk oder das Datenkommunikationsnetzwerk
eines dritten Beteiligten können
beispielsweise das Internet sein. Intranets können auch auf ähnliche
Weise integriert sein.
-
In
einer bestimmten Implementierung wird eine Anzahl interner Paketdatenrahmen,
die einer Anzahl von Zusammenarbeits-Knotenvorrichtungen zur Umwandlung
bereitgestellt sind, verschlüsselt, beispielsweise
weil ein externes Datenkommunikationsnetzwerk angeschlossen ist.
Die Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung wandelt dann die internen Paketdatenrahmen
in (und von) Benutzerebenen-Paketdatenrahmen für eine Endbenutzerkommunikation
um. Das erfinderische Konzept implementierende Systeme können beispielsweise
GPRS, PPDC, CDPD, UMTS usw. sein, wobei die Hauptsache ist, dass
die Struktur derart ist, das sie Knoten mit einer Dienstfunktionalität und einer
Gateway-Funktionalität benötigt.
-
Außerdem wird,
wie anfangs darauf hingewiesen, ein Verfahren bereitgestellt. Das
Verfahren enthält
die Schritte zum: Einführen
einer Anzahl von Zusammenarbeits-Knotenvorrichtungen, die eine Gateway-Funktionalität bereitstellt
bzw. bereitstellen; Ausführen
der Verwaltung der Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung(en) in einer Anzahl
von Paketdatenknoten mit einer Dienstfunktionalität; Verwenden
eines internen Datenkommunikationsprotokolls (ICP; GTP) zur Kommunikation
zwischen einem Paketdatenknoten mit einer Dienstfunktionalität und einer
Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung; Verwenden eines Endbenutzer-Kommunikationsprotokolls (ULC)
zur Kommunikation mit einem Endbenutzer eines lokalen Netzwerks;
wobei die Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung zwischen dem Endbenutzer-Kommunikationsprotokoll
(ULC) und dem internen Datenkommunikationsprotokoll (ICP; GTP) umwandelt,
so dass eine Kommunikation zwischen einem Paketdatenknoten mi einer
Dienstfunktionalität und
einem Endbenutzer mit Verwendung des internen Kommunikationsprotokolls
von dem Paketdatenknoten zu der Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung stattfinden
kann, wodurch der Paketdatennetzwerk-Backbone zur Verwaltungskommunikation
verwendet wird.
-
Im
Besonderen enthält
das Verfahren den Schritt zum Verwalten einer Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung
von einer Vielzahl von Paketdatenknoten aus Redundanzgründen. Darüber hinaus
enthält
das Verfahren im Besonderen den Schritt zum Verwalten einer Vielzahl
von Zusammenarbeits-Knotenvorrichtungen von ein und demselben Paketdatenknoten
mit einer Dienstfunktionalität.
Im besondersten Fall enthält
das Verfahren den Schritt zum Bereitstellen zum Verwalten der Zusammenarbeits-Knotenvorrichtungen
oder der virtuellen Gateway-Knoten durch den Betreiber des Paketdaten-Kommunikationssystems.
In einer vorteilhaften Implementierung enthält das Verfahren die Schritte zum
Integrieren eines öffentlichen
Datenkommunikationsnetzwerks oder eines Datenkommunikationsnetzwerks
eines dritten Beteiligten, wie beispielsweise das Internet, oder
von Intranets, als zusammenschaltende externe Netzwerke. Das Verfahren
kann in unterschiedlichen Paketdaten-Kommunikationssystemen implementiert
werden, wie beispielsweise GPRS, PPDC oder CDPD usw., wie oben darauf
hingewiesen wurde.
-
Es
ist ein Vorteil der Erfindung, dass eine dezentralisierte Lösung verwendet
wird, was somit die Konsequenzen von Fehlfunktionen usw. reduziert.
Es ist außerdem
ein Vorteil der Erfindung, dass die Einrichtung auf Kundenbedürfnisse
hin angepasst und von dem Kunden bereitgestellt sein kann und außerdem sich
physikalisch bei dem gewünschten
Ort des Endbenutzers befindet und außerdem im Besonderen immer
noch durch den Betreiber des Paketdatensystems gehandhabt oder verwaltet
werden kann. Außerdem
wird eine Anzahl anderer Vorteile bereitgestellt, die bereits früher in der
Anmeldung beschrieben worden sind.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird im Folgenden weiter auf nichteinschränkende Weise
und mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
-
1 zeigt
eine Netzwerkstruktur nach dem Stand der Technik, die aus Erläuterungsgründen veranschaulicht
ist.
-
2 zeigt
ein Beispiel einer Implementierung der vorliegenden Erfindung für ein Paketdatensystem.
-
3 ist
eine der 2 ähnliche Figur, die schematisch
eine Implementierung für
GPRS veranschaulicht.
-
4 zeigt
eine bestimmte Ausführungsform
einer Implementierung der Erfindung für GPRS.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
Aus
Erläuterungsgründen und
um die Funktionsweise und die Vorteile der erfinderischen Anordnung
zu erläutern,
ist eine Netzwerkstruktur nach dem Stand der Technik, die GPRS betrifft,
in 1 veranschaulicht. Zwei SGSNs 10 sind
mit den Basisstations-Subsystemen BSS, verbunden. In der Figur ist
außerdem
ein kombinierter SGSN/GGSN 1co veranschaulicht,
d. h. ein Knoten, der sowohl die Funktionalität eines SGSN als auch die Funktionalität eines GGSN
enthält.
Die SGSNs 10 kommunizieren mit GGSNs 20 , 20 über
physikalische Verbindungen 120 , die über den
GPRS-Backbone laufen. Es gibt außerdem eine physikalische Verbindung 120 zu dem kombinierten SGSN/GGSN über den
GPRS-Backbone. Die GGSN-Knoten 20 , 20 und
der kombinierte SGSN/GGSN enthalten die Verwaltungsfunktionalität MA für den Nutzlastverkehr.
Zum Bereitstellen der Kommunikation oder der Verbindung mit einem
Endbenutzer-LAN oder einer Verkehrsendstelle, die die Endbenutzereinrichtung
ist, die mit der Mobilstation kommuniziert (nicht gezeigt), werden
Routing-Vorrichtungen RO 30 entweder
von dem Endbenutzer oder von dem GPRS-Betreiber geliefert, was im
Allgemeinen der Fall ist. Es gibt eine Verbindung 140 zu dem Endbenutzer von dem GPRS-System.
Auf dieser Verbindung muss ein Tunnelprotokoll laufen, um die Verwendung
einer Endbenutzer-Privat-IP-Adressierung in Richtung der Mobilstation
(nicht gezeigt) zu ermöglichen.
Der Tunnel oder das Tunnelprotokoll 150 läuft von
einem GGSN 20 zu einer Tunnelvorrichtung
oder Tunnelendstelle TE 40 , die
durch die Verwendung einer öffentlichen
IP-Adressierung oder durch Verwendung der GPRS-Betreiber-gelieferten Adressierung
erreichbar sein muss. Anderenfalls kann die TE 40 nicht
von dem GGSN 20 erreicht werden.
Es kann durch das Internet geroutet werden. Dann kann jedoch eine
Verschlüsselung
erforderlich sein. Die Tunnelendstelle TE 40 ,
wie oben verwiesen, kann die Endstelle des Tunnels 150 sein, und es ist eine Endbenutzer-(oder
GPRS-Betreiber)gelieferte Vorrichtung, die ein unspezifiziertes
Tunnelprotokoll 160 (mit Verschlüsselung
möglich)
verwendet, was durch den Endbenutzer verwaltet wird. Die Verkehrsendstelle
TRE 70 ist, wie oben verwiesen,
die Endbenutzereinrichtung, die mit der Mobilstation kommuniziert.
Verbindungen 141 sind von dem GGSN 20 und dem kombinierten SGSN/GGSN 1co vom GPRS zu einem Internet Service
Provider ISP 51 für einen
Internet-Zugang bereitgestellt. Eine Routing-Vorrichtung ROX 61 ist bereitgestellt und sie wird vom
Internet in Richtung des Endbenutzers verwendet. 161 gibt
die Verbindung von dem Endbenutzer zum Internet über eine Routing-Vorrichtung 30' an. 130 veranschaulicht die vom SGSN zum GGSN
verwendete GTP-Verbindung. Somit sind für die bekannte Lösung Routing-Vorrichtungen
erforderlich, was bedeutet, dass der Betreiber ein GGSN und einen
Router vorsehen muss, und außerdem
wird eine Tunnelendstelle vorausgesetzt.
-
2 zeigt
die Implementierung des erfinderischen Konzepts für ein Paketdatensystem
PDS im Allgemeinen, solange wie es eine Dienst- und Gateway-Knotenfunktionalität enthält.
-
Das
erfinderische Konzept besteht in allgemeinen Begriffen in der Einführung eines
virtuellen Gateway-Paketdatenknotens,
der auf eine verteilte Weise gebildet ist und einen DGN (eine Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung) 2A und
ein Verwaltungssystem MA umfasst, das in einem Paketdatenknoten 1A, 1B ausgeführt wird. 2 zeigt
zwei Paketdatenknoten PDN 1A, 1B, die mit Basisstationen
BS unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls 11A kommunizieren.
Da das Kommunikationssystem in diesem Fall auch eine Kommunikation
von Sprache und leitungsvermittelten Daten unterstützt, umfasst es
eine Anzahl von Mobilvermittlungszentralen MSC auf konventionelle
Weise, von denen nur eine veranschaulicht ist. Gemäß unterschiedlicher
Ausführungsformen
kommen die Nutzlast und die Verwaltung von unterschiedlichen Knoten
oder von demselben, kann die Verwaltung in einer Anzahl von Knoten zum
Bereitstellen einer Redundanz implementiert sein, sind vielfältige Alternativen
möglich.
Der DGN kann außerdem
Netzwerk-verbunden sein.
-
In 2 ist
eine Mobilstation MS veranschaulicht, die mit einer Einrichtung
für ein
digitales Endgerät
DTE verbunden ist. MS kommuniziert über eine Funkverbindung mit
einer BS. Ein Kommunikationsprotokoll 11A1 ist
außerdem
für eine
Kommunikation zwischen PDN 1A bzw. 1B und einer
MS veranschaulicht. Eine Information von Mobilteilnehmerstationen
wird im jeweiligen PDN 1A; 1B gehalten, der außerdem ein
Multiplexen, eine Komprimierung, eine Zugriffssteuerung usw. bereitstellt,
und das Kommunikationsprotokoll 11A1 ist
virtuell und „hält" Pakete zusammen,
die zum/vom selben Bestimmungsort gesendet sind. Die Zusammenarbeits-Knotenvorrichtung
DGN 2A ist fähig
zum Empfangen von Rahmen eines internen Kommunikationsprotokolls
(ICP) und sie enthält
eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln der ICP-Rahmen, die über die
ICP-Verbindung 13A gesendet sind. Es gibt außerdem physikalische
Verbindungen 12A von PDN 1A, 1B über den PDS-Backbone
zu der DGN 2A. Das Verwaltungssystem MA, das im PDN 1A, 1B ausgeführt wird,
verwaltet DGN 2A über 18,
und, wie in dieser Ausführungsform
ersichtlich ist, kann ein und dieselbe DGN 2A aus Redundanzgründen durch
die beiden PDN 1A und PDN 13 verwaltet werden.
In DGN 2A werden die ICP-Rahmen zu Benutzerebenenrahmen
eines Benutzerebenenprotokolls ULC umgewandelt, das über Verbindung 16A mit
der Verkehrsendstelle (TRE) 7A kommuniziert wird. Somit
wird in der Umwandlungseinrichtung in DGN 2A die Umwandlung zwischen
ICP-Rahmen und ULC-Rahmen durchgeführt, und die ULC-Rahmen werden
an das Benutzer-LAN zu der Verkehrsendstelle TRE 7A weitergegeben
und abgegeben.
-
Vorteilhafterweise
wird DGN 2A durch den Paketdatenkommunikationsbetreiber
verwaltet. Wie aus der Figur ersichtlich ist, kann somit das interne Kommunikationsprotokoll
ICP auf dem Weg zu der DGN 2A verwendet werden, welche
vorteilhafterweise von dem Kunden bereitgestellt ist und sich bei
diesem befindet, was keine Routing-Vorrichtung extra Tunneln erfordert.
Wenn die ICP-Rahmen verschlüsselt
sind, beispielsweise sog. IP-sec-Rahmen, ist DGN fähig, sie
handzuhaben. Eine Verschlüsselung ist
jedoch optional und hängt
von der bestimmten Implementierung ab, ob das Internet zwischengeschaltet
ist oder nicht usw.
-
3 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, wie sie für
GPRS implementiert ist. Ein Paketdatenknoten umfasst hier einen
Dienst-GPRS-Unterstützungsknoten
SGSN, der mit der Basisstationssteuereinheit BSC (Base Station Controller)
kommuniziert, die wiederum mit einer Anzahl von Basis-Transceiver-Stationen
BTS kommuniziert. Der SGSN 1C kommuniziert mit der BSC über ein
Kommunikationsprotokoll 11B, welches hier beispielsweise
das BSS GPRS Protokoll BSSGP ist. Der SGSN ist auf derselben hierarchischen
Ebene wie eine MSC (in dieser Figur ist keine MSC veranschaulicht)
und verfolgt die Orte individueller MSs, führt Sicherheitsfunktionen und
eine Zugangssteuerung durch. Der SGSN 1C ist mit BSS mit
Frame-Relay verbunden. SGSN 1C ist mit DGN 2B über das
GPRS-Backbone-Netzwerk verbunden, und es wird ein internes Kommunikationsprotokoll 13B; 13C zur
Kommunikation zwischen SGSN 1C und DGN 2B bzw. 2C verwendet.
Das interne Kommunikationsprotokoll ist hier vorteilhafterweise
das GTP-Protokoll. Die DGNs 2B; 2C werden durch
die in SGSN 1C ausgeführte
Verwaltungsfunktionalität über Kommunikationsverbindungen 18 verwaltet.
Für die
Verwaltung und den Nutzlastverkehr sind keine separaten physikalischen Verbindungen
erforderlich, wie in der Figur gezeigt (siehe zum Beispiel 13C und 18),
sondern es kann ein und dieselbe physikalische Schnittstelle verwendet
werden. Dieses trifft auch für 2 und 4 zu. In
dieser Ausführungsform
ist es auf vereinfachte Weise veranschaulicht, dass zwei DGNs (oder selbstverständlich mehr)
durch ein und denselben SGSN verwaltet werden. Jedoch muss dieses
nicht der Fall sein, sondern zeigt eine vorteilhafte Implementierung.
Es können
auch mehr als zwei DGNs durch ein und denselben SGSN verwaltet werden usw.,
da ein und mehrere der DGNs aus Redundanzgründen von zwei oder mehr SGSNs
verwaltet werden können.
In DGN 2B; 2C wird eine Umwandlung zwischen GTP-Rahmen
und Benutzerebenenrahmen des Benutzerebenen-Kommunikationsprotokolls
ULC 16B zu den Verkehrsendstellen TRE 7B; 7C der
Endbenutzer-LANs durchgeführt.
Somit ist in einer bestimmten Ausführungsform DGN 2B; 2C fähig zum
Empfangen von GTP-Rahmen,
die verschlüsselt
sein können
oder nicht und wenn verschlüsselt,
wahrscheinlich sog. IP-sec-Rahmen sind, und zum Umwandeln der GTP-Rahmen
beispielsweise zu IP-Rahmen und zum Weitergeben und Abgeben der
IP-Rahmen an das Endbenutzer-LAN. Vorteilhafterweise wird DGN 2B; 2C durch
den GPRS-Betreiber verwaltet.
-
4 zeigt
wiederum eine Implementierung für
GPRS. SGSNs 1D, 1E, 1F sind mit BSS auf
konventionelle Weise verbunden. SGSN 1D, 1E, 1F enthalten
alle die Ausführung
einer Verwaltungsfunktionalität,
die einen Teil eines virtuellen GGSN bildet, was außerdem DGN 2D, 2E bzw. 2F umfasst.
Die Verwaltung von DGN 2D, 2E bzw. 2F wird über Verbindungen 18 gehandhabt,
wie mit Verweis auf 3 sorgfältiger beschrieben. Erneut
wird das GTP-Protokoll als ein internes Kommunikationsprotokoll 13C, 13D, 13E verwendet,
das für
den Nutzlastverkehr verwendet wird. Wie oben beschrieben, wird in
DGN 2D bzw. 2E eine Umwandlung zum/vom Benutzerebenen-Kommunikationsprotokoll
ULC 16D bzw. 16E zu der Verkehrsendstelle TRE
des Endbenutzer-LAN getätigt.
-
Jedoch
gibt es in diesem Fall einen Router ROX 61 ,
der entweder von dem Endbenutzer oder von dem GPRS-Betreiber geliefert
werden kann, und der der Router ist, der für Internet Service Provider ISP 51 verwendet wird, der mit einem Router
ROX1 62 kommuniziert,
der ein Router ist, der vom Internet in Richtung des Endbenutzers
verwendet wird, der mit dem DGN 2F kommuniziert, welche
wiederum die Umwandlung zwischen dem internen Kommunikationsprotokoll
GTP 13E und dem Benutzerebenen-Kommunikationsprotokoll 16F von
DGN 2F zur Verkehrsendstelle TRE 7E bereitstellt.
Wie ersichtlich ist, geht die Endstelle des GTP-Tunnels den vollständigen Weg
zu der DGN 2D, 2E bzw. 2F in jedem Fall, wo
die Umwandlung stattfindet und, wie ersichtlich ist, ist kein GGSN
erforderlich, wie auch keine Routing-Vorrichtungen von dem Betreiber bereitgestellt werden
müssen
und ferner wird auch keine extra Tunnelung zu dem Endbenutzer-LAN
benötigt.
Da die DGNs von dem Endbenutzer bereitgestellt werden, sind sie
besonders an die spezifischen Bedürfnisse und Erfordernisse des
Endbenutzers angepasst. Dieses hilft auch dabei, die Lösung dezentralisiert
zu machen und im Vergleich mit bis hierhin bekannten Strukturen
eine Unempfindlichkeit auf Störungen
zu erzielen, deren Folgen weniger ernsthaft sein werden.
-
Die
Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf die explizit veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt, sondern
sie kann auf vielfältige
Weise innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche variiert werden.