DE60115947T2

DE60115947T2 - Positionierung eines teilnehmerendgeräts in einem paketvermittelten mobilfernsprechnetzwerk durch verwendung sowohl paketvermittelter als auch leitungsvermittelter nachrichten

Info

Publication number: DE60115947T2
Application number: DE60115947T
Authority: DE
Inventors: Veijo VÄNTTINEN; Jussi Rajala
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Vringo Infrastructure Inc
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2004512788A; BR0114863A; CA2426082C; KR20030048064A; AU2002212372A1; EP1330933B1; ZA200303108B; DE60115947D1; ES2252306T3; FI20002337A0; BRPI0114863B1; FI20002337A; CA2426082A1; US20020065086A1; CN1471796A; KR100509575B1; ATE313233T1; JP4638470B2; FI111044B; WO2002035877A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Positionieren eines Teilnehmerterminals bzw. -endgerätes in einem paketvermittelten Mobiltelefonnetzwerk.
Ein Positionieren eines Teilnehmerendgerätes, dass heißt, ein Bestimmen seines geographischen Standortes, ist ein wichtiges Merkmal in zellularen Funknetzwerken. In den Vereinigten Staaten erfordert die FCC (Federal Communication Commission, Bundeskommunikationskommission), dass es möglich sein muß, die Position irgend eines Teilnehmerendgerätes mit einer Auflösung von 50 Meter als feinste/s zu bestimmen, das einen Notruf initiiert. Die Ortsinformation kann ebenso für kommerzielle Mittel genutzt werden, zum Beispiel zum Bestimmen von verschiedenartigen Tarifzonen oder zum Implementieren eines Navigationsdienstes zum Führen des Benutzers. Ortsdienste (LCS) wurden soweit primär für Anwendung in Schaltkreis- bzw. leitungsvermittelten zellularen Funknetzwerken, wie zum Beispiel das GSM-System (Global System for Mobile Communications, Globalsystem für Mobilkommunikation), entwickelt.
Da gibt es verschiedenartige Verfahren zum Implementieren des Ortsdienstes. Auf der grobesten Ebene kann die Position des Teilnehmerendgerätes durch die Identität der Zelle, die es bedient, bestimmt werden. Diese Information ist nicht sehr akkurat, als der Zellendurchmesser Zehner bzw. Dutzende an Kilometern sein kann.
Ein akkurateres Ergebnis kann erhalten werden, indem eine Zeitverhaltensinformation der Funkverbindung, zum Beispiel eine Zeitverhaltsfortschritt als ergänzende Information ausgenutzt wird. In dem GSM-System wird eine TA die Position des Teilnehmerendgerätes bei einer Auflösung von annähernd 550 Metern anzeigen. Das Problem besteht darin, dass, wenn die Zelle eine omnidirektionale bzw. kugelcharakteristische Antenne verwendet, die Position des Teilnehmers nur bestimmten werden kann, dass sie sich auf einem bestimmten Umkreis befindet, der um die Basisstation gezeichnet wird. Eine Basisstation mit drei separaten Sektoren wird die Situation etwas besser machen, aber selbst in diesem Fall kann die Position des Teilnehmers nur bestimmt werden, als dass sie innerhalb eines Sektors ist, der 120 Grad breit und 550 Meter tief bei einer bestimmten Distanz von der Basisstation ist.
Selbst diese inakkuraten Verfahren sind für einige Anwendungen angemessen, zum Beispiel, für eine Bestimmung von Tarifzonen. Zusätzlich sind akkuratere Verfahren entwickelt worden. Gewöhnlicherweise sind diese Methoden auf mehreren verschiedenen Basisstationen basiert, die Messungen von Signalen machen, die durch das Teilnehmerendgerät übertragen werden; ein Beispiel ist das TOA-Verfahren (Time of Arrival, Ankunftszeit).
Das Teilnehmerendgerät kann ebenso Messungen der Signale machen, die durch eine Anzahl an Basisstationen übertragen werden, ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist das E-OTD-Verfahren (Enhanced Observed Time Difference, Verbesserte beobachtete Zeitdifferenz). In synchronisierten Netzwerken kann das Teilnehmerendgerät die Zwischenbeziehungen der Empfangsmomente von Signalen von verschiedenen Basisstationen messen. In nicht-synchronisierten Netzwerken werden sie Signale, die durch die Basisstationen gesendet werden ebenso an einer Standortmessungseinheit (LMU) empfangen, die an einem bekannten Festpunkt gelegen ist. Der Ort des Teilnehmerendgerätes wird von den geometrischen Komponenten bestimmt werden, die aus den Zeitverzögerungen berechnet werden.
Ein anderes Verfahren zum Bestimmen der Position besteht darin, ein GPS-(Global Positioning System, Globalpositionssystem)-Empfänger zu verwenden, der in das Teilnehmerendgerät eingepaßt ist. Der GPS-Empfänger wird Signale von wenigstens vier Satelliten empfangen, die sich auf einer Umlaufbahn um die Erde bewegen; von diesen Signalen ist es möglich, die Breite, eine Länge und eine Höhe des Teilnehmerendgerätes zu berechnen/bestimmen. Das Teilnehmerendgerät kann entweder seine Position unabhängig bestimmen oder ihm kann geholfen werden. Die Netzwerkkomponente des Funksystems kann dem Teilnehmerendgerät eine Hilfsnachricht senden, um eine Positionierung schneller zu machen und somit den Energieverbrauch des Teilnehmerendgerätes zu reduzieren. Die Hilfsnachricht kann die Tageszeit, eine Liste an sichtbaren Satelliten, die Dopplerphase des Satellitensignals, und das Suchfenster für die Codephase enthalten. Das Teilnehmerendgerät kann die empfangene Information an die Netzwerkkomponente senden, die dann die tatsächliche Berechnung/Bestimmung der Position durchführen wird.
In dieser Anwendung bedeutet die Netzwerkkomponente eines Funksystems den fixierten Teil des Funksystems, dass heißt, entweder das ganze System, das das Teilnehmerendgerät ausschließt, oder ein spezifiziertes Element des Netzwerkes (,dass heißt, nicht alle Netzwerkfunktionen erfordern alle Elemente des Netzwerkes, und somit kann sich das Wort „Netzwerk" ebenso auf eine Operation beziehen, die durch ein einzelnes Element des Netzwerkes durchgeführt wird). Deshalb umfaßt die Netzwerkkomponente Netzwerkelemente, die miteinander in bzw. auf verschiedenartigen Wegen kommunizieren.
Vorherig bekannte Verfahren zum Positionieren einer Netzwerkkomponente, wie zum Beispiel solche, die in dem leitungsvermittelten GSM-System verwendet werden, nutzen das SMLC-(Serving Mobile Location Center, Bedienendes Mobilortzentrum)-Netzwerkelement aus; die Kommunikation zwischen Netzwerkelementen, die für das Positionieren erforderlich sind, werden mittels Signalisierungsnachrichten sowohl in der Datenverknüpfungs- bzw. -verweisungsschicht als auch in höheren Schichten geführt. Somit wird das SMLC-Netzwerkelement die tatsächlichen Berechnungen/Bestimmungen auf Anforderung durchführen.
In dem Fall von entweder einer Mobilen Beursprungten Ortsanforderung (MO-LR) oder einer Mobilen Beendeten Ortsanforderung (MTLR), wobei die letzte durch einen externen Klienten beursprungt wird, werden zwei SCCP-(Signalling Connection Control Port, Signalisierungsverbindungssteuerport) -Verbindungen geöffnet, um auf die Funktionalität bei einer bzw. auf einer Netzwerkebene zuzugreifen; ein SCCP schließt Maßnahmen zum Austauschen von Nachrichten ein, die zum Bestimmten des Ortes erforderlich sind. Ein (1) SCCP wird zwischen dem MSC (Mobile Switching Center, Mobilvermittlungszentrum) und der BSC (Base Station Controller, Basisstationssteuerung) sein bzw. sich befinden, und ein anderer SCCP wird zwischen dem BSC und dem SMLC (Bedienendes Mobilortzentrum), das in Verwendung ist, sein. Die SCCP-Verbindung ist von dem Typ, der als verbindungs-orientiert bekannt ist. Jede SCCP-Verbindung weist ihren eigenen Identifizierer (SCCP-Verbindungs-ID) auf, der verwendet werden kann, um eine Assoziation aufzubauen.
Nach einem Öffnen dieser zwei SCCP-Verbindungen, ist es möglich, eine Ortsanforderung an das SMLC durchzureichen bzw. zu übergeben; die BSC wird die Positionierungsnachricht zwischen dem Mobilendgerät und dem SMLC über eine Funkschnittstelle weiterleiten. Die gleiche Verbindung kann ebenso verwendet werden, um BSSLAP-(Base Station Subsystem Link Access Protokoll, Basisstationssubsystemverknüpfungszugriffsprotokoll)-Nachrichten zwischen dem SMLC und der Basisstation, die den Teilnehmer bedient, zu übergeben. Weil es die bzw. in der Verantwortung der Basisstationssteuerung (BSC) ist, die Verbindungen an die richtige Mobilstation (MS) zu richten, brauchen die Nachrichten in den höheren Ebenen nicht irgendeine Information über die Verbindungen noch irgendwelche Endgerätidentifikationsdaten einzuschließen.
Es ist nicht möglich, ein oben präsentiertes Verfahren in einem paketvermittelten Netzwerk zu verwenden, weil es da kein Mittel gibt, ein leitungsvermitteltes Signalisieren auszunutzen. Zum Beispiel gibt es da keine SCCP-Verbindung, die für diesen Zweck zu verwenden ist. In paketvermittelten Netzwerken muß eine Information, die die dritte-Schicht-Verbindung identifiziert, in der Nachricht eingeschlossen sein. Zum Beispiel kann die sogenannte TLLI(Temporary Logical Link Identity, temporäre logische Vernüpfungsidentität) in Nachrichten der dritten Schicht oder in höheren Schichten eingeschlossen sein. Die gleiche TLLI wird ebenso in dem RLC/MAC-(Radio Link Control/Media Access Control, Funkverknüpfungssteuerung/Medienzugriffssteuerung)-Protokoll in der Funkverbindung verwendet.
Das Problem besteht in der Kommunikation zwischen dem BSC und dem SMLC, wobei das letztere eine Lb-Schnittstelle aufweist, und besteht darin, wie die Lb-Schnittstelle dazu zu bringen ist, paketvermittelte Kommunikationen zu unterstützen. Der schwierige Part besteht darin, wie eine Signalisierung zwischen drei Parteien aufzubauen ist : dem SMLC, der MS und dem SGSN (Serving GPRS Support Node, Bedienender GPRS-Träger- bzw. Stützknoten). Der SGSN ist von dem GPRS-(General Packet Radio Service, Allgemeiner Paketfunkdienst)-System bekannt. Eine spezifische Schwierigkeit besteht darin, dass die PCU (Packet Control Unit, Paketsteuereinheit) nicht in der Lage ist, Kommunikationen durch bzw. über die Lb-Schnittstelle mit den Kommunikationen eines spezifizierten Endgerätes zu assoziieren.
In paketvermittelten Funksystemen, wie zum Beispiel GPRS oder EGPRS (Enhanced General Packet Radio Service, Verbesserter Allgemeiner Paketfunkdienst), wurde soweit nicht viel Aufmerksamkeit für die bzw. der Implementation des Ortsdienstes geschenkt. Ein EGPRS ist ein GSM- (Globalsystem für Mobilkommunikationen)-basiertes System, das paketvermittelte Kommunikationen ausnutzt. Ein EGPRS nutzt eine EDGE-(Enhanced Data Rates for GSM Evolution, Verbesserte Datenraten für eine GSM-Entwicklung)-Technologie, um die Kommunikationskapazität zu erhöhen. Zusätzlich zu der GMSK-(Gaussian Minimum Shift Keying, Gauss'sche Minimalschiebe- bwz. umtastung) -Modulation, die bei GSM normalerweise verwendet wird, ist es möglich, eine 8-PSK-(8-Phase Shift Keying, eine 8-Phasenumtastung)-Modulation für die Paketdatenkanäle zu verwenden. Das primäre Ziel ist die Implementation von Nicht- Echtzeitdatenkommunikationsdiensten wie zum Beispiel ein Dateikopieren und ein Internetdatennavigieren, aber auch Echtzeit-paketvermittelte Dienste zum Beispiel für eine Sprach- und Videoübertragung können implementiert sein.
Um die Information zu übertragen, die durch die Positionierungsverfahren, die oben beschrieben werden, erforderlich sind, erfordern paketvermittelte Funksysteme einen paketvermittelte Übertragungskanal (,indem ein sogenanntes verbindungsloses Protokoll verwendet wird), um zwischen dem Kernnetzwerk des Funksystems (wie zum Beispiel SGSN) und dem Teilnehmerendgerät MS eingerichtet bzw. aufgebaut zu werden. Somit fordert das Funknetzwerk des Funksystems (wie zum Beispiel das BSC) an, die Verbindung zu öffnen. Die Signalisierung, die erforderlich ist, ist relativ schwer und langsam. Nichtsdestotrotz würde es in zeitkritischen Anwendungen wichtig sein, schnell den Ort des Teilnehmerendgerätes von dem Ortsdienst zu bekommen.
Eine internationale Patentanmeldung, die mit der Nummer WO 00/25545 veröffentlicht wird, präsentiert ein Verfahren zum Zur-Verfügungstellen einer Standortsdienstinformation, die sich auf eine Mobilstation in einem System bezieht, das zwei Verbindungstypen unterstützt, wobei der erste Typ leitungsvermittelt ist und der zweite Typ paketvermittelt ist. Eine Anforderung wird von einer anfordernden Entität bzw. einem anfordernden Wesen empfangen, wobei eine Standortsdienstinformation, die sich auf die Mobilstation bezieht, abgerufen wird und eine Antwort auf die Anforderung zur Verfügung gestellt wird. Ein bevorzugter Verbindungstyp für den Abrufungsschritt wird bestimmt, basierend auf einem Satz an zuvor bestimmten Kriterien, und wenigstens ein erster Versuch wird in dem Abrufungsschritt über den bestimmten bevorzugten Verbindungstyp durchgeführt.
Eine europäische Patentanmeldung, die unter der Nummer EP 0 841 831 A2 veröffentlicht wird, präsentiert eine Lösung zum Kommunizieren über eine Mehrzahl an Netzwerken, die abweichende Übertragungsstandards einsetzen. Die Lösung umfaßt die Lösung der Verwendung eines Anrufeinrichtungs- bzw. -aufbauübersetzers, einen enkodierenden Formatübersetzer, eine spezielle Adressdatenbasis bzw. -bank und einen Sitzungsverwalter.
Eine internationale Patentanmeldung, die unter der Nummer WO 00/76171 A1 veröffentlicht wird, präsentiert ein Verfahren zum Liefern einer Information für den Ort eines ersten Wesens, welches an ein Kommunikationsnetzwerk über ein zweites Wesen verbindbar ist. Das Verfahren umfaßt ein Definieren einer Assoziation zwischen dem ersten und dem zweiten Wesen. Die Position des zweiten Wesens wird bestimmt und eine Information für die bzw. der Position des zweiten Wesens wird als eine Information für die Position des ersten Wesens geliefert. Diese Veröffentlichung formt bzw. bildet nicht einen vorveröffentlichten Stand der Technik soweit die vorliegende Anwendung bzw. Anmeldung betroffen ist.
Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, sowohl paketvermittelte (verbindungslose) als auch leitungsvermittelte (verbindungsorientierte) Kommunikationen zwischen den geeigneten Netzwerkelementen zum Positionieren eines Teilnehmerendgerätes in einem paketvermittelten Netzwerk auszunutzen. Insbesondere die Idee der Erfindung besteht darin, eine leitungsvermittelte Verbindung zwischen der Basisstationssteuerung und dem Bedienenden Mobilstandortzentrum und einer paketvermittelten Verbindung zwischen anderen Netzwerkelementen zu verwenden. In der Erfindung wird eine Assoziation zwischen der paketvermittelten und einer leitungsvermittelten Funktionalität in der Basisstationssteuerung aufgebaut.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die besagte Assoziation implementiert werden, indem eine Assoziation zwischen paketvermittelten und leitungsvermittelten Nachrichten aufgebaut wird, oder, zum Beispiel, indem eine Assoziation zwischen paketvermittelten und leitungsvermittelten Protokollschichten aufgebaut wird. Weiterhin kann die Assoziation in einer Ausführungsform der Erfindung als eine Tabelle aufgebaut werden, die den paketvermittelten Nachrichtenidentifizierer mit dem leitungsvermittelten Nachrichtenidentifizierer assoziiert.
Eine Ausführungsform der Erfindung nutzt eine Signalisierung aus, die auf dem SS7-Protokoll zwischen dem BSC und dem SMLC basiert. Das CCITT SS7-(Signalling System 7, Signalisierungssystem 7)-Protokoll ist ein Signalisierungsprotokoll, das weithin von Telekommunkationsbetreibern verwendet wird; eine Signalisierung zwischen Netzwerkelementen wird durch Protokollschichten auf einem spezifischen Signalisierungskanal ausgeführt. Die Protokollschichten, die verwendet werden, sind hoch bzw. sehr uniform im Einklang mit dem Allgemein-Zweck-7-Schicht-Protokollmodell.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird da ein Verfahren zum Positionieren eines Teilnehmerendgerätes in einem paketvermittelten Mobiltelefonnetzwerk implementiert, bei dem eine Nachricht zum Positionieren des Endgerätes über ein Netzwerkelement des Mobiltelefonnetzwerkes übergeben wird; und es ist charakteristisch für das Verfahren, dass zum Implementieren der Kommunikationen, die für das Positionieren erforderlich sind, sowohl leitungsvermittelte als auch paketvermittelte Nachrichten in dem Netzwerkelement (102, 501) des Mobiltelefonnetzwerkes verwendet werden; dass eine Assoziation durch das Netzwerkelement zwischen diesen Nachrichten zum Übertragen von Daten aufgebaut wird, die sich auf eine spezifische Positionierung zwischen einer paketvermittelten und einer leitungsvermittelten Funktionalität beziehen, und wobei eine leitungsvermittelte Verbindung zwischen dem Netzwerkelement und einem Orts- bzw. Ortungszentrum verwendet wird, wobei das Netzwerkelement ein Netzwerkelement eines Basisstationssystems des Mobiltelefonnetzwerkes ist.
Gemäß dem Verfahren ist es möglich, ein Positionieren in einem paketvermittelten Netzwerk durchzuführen, indem ein leitungsvermittelter Ortsserver ausgenutzt wird. Ein Vorteil bzw. Nutzen des Verfahren besteht darin, dass eine SS7-Protokollssignalisierung für ein paketvermitteltes Positionieren ausgenutzt werden kann und dass dieses Signalisieren, verglichen mit dem Signalisieren, das in einem heutzutaglichen bzw. gegenwärtigen leitungsvermittelten Positionieren verwendet wird, unverändert bleiben wird (,weil die Extrainformation, die zum Positionieren benötigt wird, in der Transportschicht übertragen wird), so dass ein Positionieren in einem paketvermittelten Netzwerk implementiert werden kann, indem ein Ortszentrum von einem (alten) leitungsvermittelten Netzwerk (,das eine SS7-Signalisierung verwendet,) verwendet wird.
Gemäß eines zweiten Aspektes der Erfindung wird da ein System zum Positionieren eines Teilnehmerendgerätes in einem paketvermittelten Mobiltelefonnetzwerk präsentiert, wobei das Netzwerk ein Kernnetzwerkelement, Basisstationen, eine Basisstationssteuerung, der die Basisstationen steuert, und ein Mobilendgerät des Mobiltelefonnetzwerkes umfaßt, wobei das System Mittel zum Anordnen bzw. Einrichten der Verbindung in einem Mobiltelefonnetzwerk in einer paketvermittelten Art umfaßt; und es ist charakteristisch für das System, dass es umfaßt: eine Standorteinheit zum Bestimmen der Position des Endgerätes, das funktional mit einem Netzwerkelement des Mobiltelefonnetzwerkes verbunden wird, und dass die Verbindung zwischen dem Netzwerkelement und der Standorteinheit leitungsvermittelt ist, und dass das Netzwerkelement umfaßt: sowohl eine leitungsvermittelte als auch eine paketvermittelte Funktionalität zum Verarbeiten leitungsvermittelter und, entsprechend, paketvermittelter Nachrichten; und ein Mittel zum Einrichten bzw. Aufbauen einer Assoziation zwischen der leitungsvermittelten und der paketvermittelten Funktionalität für die Übertragung von Daten, die sich auf eine spezifische Positionierung zwischen der paketvermittelten und der leitungsvermittelten Funktionalität beziehen, wobei das Netzwerkelement ein Netzwerkelement eines Basisstationssystems des Mobiltelefonnetzwerkes ist.
Die Erfindung ist zum Beispiel zum Positionieren in einem GSM-basierten, paketvermittelten GPRS- oder EGPRS-Funksystem, das eine GERAN-(GSM EDGE Radio Access Network, GSM-EDGE-Funkzugriffsnetzwerk)-Basisstationssteuerung ausnutzt, geeignet.
Gemäß eines dritten Aspektes der Erfindung wird da ein Netzwerkelement für ein paketvermitteltes Mobilkommunikationssystem implementiert, das Mittel zum Implementieren einer paketvermittelten Funktionalität zum Verarbeiten von paketvermittelten Nachrichten umfaßt; es ist für das Netzwerkelement charakteristisch, dass es umfaßt: ein Mittel zum Implementieren einer leitungsvermittelten Funktionalität zum Verarbeiten von leitungsvermittelten Nachrichten; ein Mittel zum Einrichten einer Assoziation zwischen der leitungsvermittelten und der paketvermittelten Funktionalität für die Übertragung von Daten, die sich auf ein spezifisches Positionieren zwischen der paketvermittelten und der leitungsvermittelten Funktionalität beziehen; und ein Mittel zum Verwenden einer leitungsvermittelten Verbindung zwischen dem Netzwerkelement und einer Standorteinheit, wobei das Netzwerkelement ein Teil von einem Basisstationssystems des Mobiltelefonnetzwerkes ist.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind der Gegenstand von nicht-unabhängigen bzw. abhängigen Patentansprüchen.
Ein Verfahren und ein System gemäß der Erfindung hat bzw. haben die folgenden Nutzen: Es ist möglich, zu vermeiden, dass eine verschiedene Vorrichtung zum Implementieren eines paketvermittelten Standortdienstes verwendet wird. Zusätzlich sind gemäß der Erfindung keine großen Modifikationen zu bzw. an einer existierenden Vorrichtung erforderlich, und ein Signalisieren in dem Netzwerk wird uniformer, und ein relativ schneller Ortsdienst wird erreicht, der in dem gegenwärtigen paketvermittelten Netzwerk in einem relativ schnellen, und für den Netzwerkbetreiber, relativ kosteneffektiven Weg implementiert werden kann. Der Standortdienst wird schneller, wenn in bestimmten Fällen keine spezifische Paketdatenverbindung zwischen dem Endgerät und dem Ortszentrum geöffnet zu werden braucht.
Das Verfahren gemäß der Erfindung macht es möglich, Ortsdienste in einem GERAN-(GSM-EDGE-Funkzugriffsnetzwerk)-System zu implementieren, indem die Lb-Schnittstelle in einem Weg ausgenutzt wird, der für ein Paketvermitteln geeignet ist und indem Protokollstapel implementiert werden, die für ein Paketvermitteln in den BSC- und SMLC-Netzwerkkomponenten des GERAN-Systems geeignet sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der nachstehenden Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Es zeigen:
1A ein Beispiel der Struktur eines zellularen Netzwerkes;
1B ein detaillierteres Blockdiagramm eines zellularen Netzwerkes;
1C eine leitungsvermittelte Verbindung;
1D eine paketvermittelte Verbindung;
2 ein Beispiel der Protokollstapel in spezifischen Teilen des zellularen Funknetzwerkes;
3 ein Flußdiagramm, das die Operation erläutert, die in dem Positionierungsverfahren durchgeführt werden;
4 eine Signalsequenztabelle, die das Signalisieren erläutert, das in dem Positionierungsverfahren durchgeführt wird;
5 ein Blockdiagramm der Implementation einer Basisstationssteuerung gemäß der Erfindung; und
6 die leitungsvermittelte Protokollsignalisierung über die Lb-Schnittstelle gemäß der Erfindung.
Bezugnehmend auf 1A und 1B wird eine typische Struktur eines paketvermittelten Funksystems zusammen mit seinen Schnittstellen zu dem bzw. an das Festtelefonnetzwerk und an das Paketübertragungsnetzwerk beschrieben werden. 1B enthält nur die Blöcke, die für die Beschreibung der Ausführungsformen wesentlich sind, es ist aber für den Fachmann klar, dass ein typisches paketvermitteltes zellulares Funknetzwerk ebenso andere Funktionen und Strukturen umfaßt, deren detaillierte Beschreibung hier nicht erforderlich ist. Das Funksystem kann zum Beispiel ein GSM-basiertes GPRS oder EGPRS, ein Universelles Mobiltelefonsystem UMTS sein, das einen Breitband-Code-Teilungs-Vielfachzugriff, oder ein Hybrid dieser Systeme ausnutzt, wobei die Struktur des Netzwerkes in dem UMTS-Stil umrissen ist und das Funknetzwerk ein GERAN(GSM-Verbessertes-Funkzugriffsnetzwerk) genannt wird, wobei die Funkschnittstelle nichtsdestotrotz eine normale GSM-basierte Funkschnittstelle oder eine Funkschnittstelle, die eine EDGE-Modulation anwendet, ist.
Die Beschreibung von 1A und 1B basiert hauptsächlich auf einem UMTS. Die Hauptkomponenten des Mobiltelefonsystems sind das Kernnetzwerk CN, das UMTS-Terrestrische-Funkzugriffsnetzwerk, das ebenso als das Funknetzwerk UTRAN bekannt ist, und das Teilnehmerendgerät, das ebenso als das Benutzergerät UE bekannt ist. Die Schnittstelle zwischen einem CN und einem UTRAN wird ein lu genannt, und die Luftschnittstelle zwischen einem UTRAN und einem UE wird ein Uu genannt.
Ein UTRAN besteht aus Funknetzwerksubsystemen RNS. Die Schnittstelle zwischen den RNS wird ein lur genannt. Ein RNS besteht aus einer Funknetzwerksteuerung RNC wie auch einem oder mehreren Knoten B. Die Schnittstelle zwischen einer RNC und einem B wird ein lub genannt. Der Bereich von einem Knoten B, der ebenso als die Zelle bekannt ist, ist in 1A durch den Buchstaben C markiert. Ein RNS kann ebenso ein Basisstationssubsystem (BBS) genannt werden, eine traditionsmäßigerere Bezeichnung. So umfaßt die Netzwerkkomponente des Funksystems das Funknetzwerk UTRAN und das Kernnetzwerk CN.
Die Beschreibung in 1A ist auf einer sehr allgemeinen Ebene, so wird sie weiter in 1B klargestellt werden, indem die Komponenten des GSM-Systems gezeigt werden, die grob mit jeder Komponente des UTMS-Systems korrespondieren. Es sollte angemerkt bzw. beachtet werden, dass die Beschreibung, die hier gezeigt wird, in keiner Weise bzw. mit keinem Mittel bindend ist, aber eher andeutend bzw. anregend ist, weil die Verantwortungen bzw. -lichkeiten und Funktionen der verschiedenartigen UMTS-Komponenten noch in der Entwurfs- bzw. Konstruktionsphase befindlich sind.
Das Teilnehmerendgerät 150 kann zum Beispiel ein Festendgerät, ein Endgerät, das in ein Fahrzeug eingepaßt bzw. darauf zugeschnitten ist, oder ein tragbares Endgerät sein. Die Funknetzwerkinfrastruktur UTRAN besteht aus Funknetzwerksubsystemen RNS, die ebenso als Basisstationssysteme bekannt sind. Das Funknetzwerksubsystem RNS besteht aus einer Funknetzwerksteuerung RNC, die ebenso als die Basisstationssteuerung 102 bekannt ist, und wenigstens einem Knoten B, der ebenso als eine Basisstation 100 bekannt ist, die unter der Steuerung des RNCs arbeitet bzw. betrieben wird.
Die Basisstation 100 umfaßt einen Multiplexer 116, mehrere Sende/Empfänger 114, und eine Steuereinheit 118, die den Betrieb der Sende/Empfänger 114 und eines Multiplexers 116 steuert. Der Multiplexer 116 wird verwendet, um den Verkehr bzw. die Verkehrs- und Steuerkanäle, die von verschiedenen Sende/Empfängern 114 verwendet werden, in den Übertragungs- bzw. Sendekanal 160 zu plazieren.
Die Sende/Empfänger 114 in der Basisstation 100 sind mit der Antenneneinheit 112 verbunden, welche zum Implementieren einer zwei-Weg-Funkverbindung Uu an das Teilnehmerendgerät 150 verwendet werden. Die Struktur der Rahmen, die auf der zwei-Weg-Funkverbindung Uu übertragen werden, wird akkurat definiert.
Die Basisstationssteuerung RNC (Bezugszeichen 102) umfaßt eine Gruppenschaltmatrix 120 und eine Steuereinheit 124. Die Gruppenschaltmatrix 120 wird für ein Schalten von Sprache und Daten und zum Verbinden von Signalisierungsschaltkreisen verwendet. Das Basisstationssystem RNS, das aus der Basisstation 100 und der Basisstationssteuerung 102 besteht, schließt ebenso einen Um- bzw. Transkodierer 122 ein.
Die physikalische Struktur einer Basisstationssteuerung 102 und einer Basisstation 100, wie auch die Unterteilung von Aufgaben zwischen ihnen, kann abhängig von der Implementation variieren. Typischerweise ist die Basisstation 100 für die Implementation des Funkpfades in der Art, die oben beschrieben wird, verantwortlich. Die Basisstationssteuerung 102 verwaltet typischerweise das Folgende: eine Verwaltung von Funkressourcen, eine Steuerung eines Kanalschaltens bzw. -vermittelns zwischen Zellen, eine Leistungsregulierung, Zeitverhaltensmaßnahmen (timing) und Synchronisation und ein Rufen des Teilnehmerendgerätes.
Der Transkodierer 122 ist typischerweise so eng bzw. nah wie möglich an dem Mobilvermittlungszentrum (MSC) 132 gelegen, als die Sprachdaten dann in dem Format des Mobiltelefonsystems zwischen dem Transkodierer 122 und der Basisstationssteuerung 102 übertragen werden können, womit Übertragungskapazität eingespart wird. Der Transkodierer 122 wandelt zwischen den verschiedenen digitalen Sprachkodierungsformaten um, die in dem öffentlich-vermittelten Telefonnetzwerk und dem Funktelefonnetzwerk verwendet werden, zum Beispiel kann er von dem 64 kbit/s – Format in dem Festnetzwerk in ein anderes Format, das in dem zellularen Funknetzwerk (zum Beispiel 13 kbit/s) und umgekehrt verwendet wird, konvertieren. Das erforderliche Gerät wird hier nicht in detaillierter diskutiert; es sollte dennoch bemerkt werden, dass keine anderen Daten außer Sprache einer Umwandlung in dem Transkodierer 122 unterworfen sein werden.
Die Steuerungseinheit 124 führt eine Anrufsteuerung, eine Mobilitätsverwaltung, ein Sammeln an statistischer Information und ein Signalisieren durch.
Das Kernnetzwerk CN besteht aus der Mobiltelefonsysteminfrastruktur außerhalb eines UTRANs. Von bzw. aus dem Gerät, das sich auf eine leitungsvermittelte Übertragung in dem Kernnetzwerk CN bezieht, zeigt 1B das Mobilvermittlungszentrum 132.
Wie in 1B gesehen werden kann, kann die Vermittlungsmatrix 120 verwendet werden, um Verbindungen (,die mit schwarzen Kreisen gezeigt werden,) in das öffentlich-vermittelte Telefonnetzwerk (PSTN) 134 über das Mobilvermittlungszentrum 132 und in das Paketübertragungsnetzwerk 142, wie zum Beispiel ein GPRS-Netzwerk zu machen. In dem öffentlich-vermittelten Telefonnetzwerk 134 ist ein typisches Endgerät 136 ein herkömmliches Telefon oder ein ISDN-(Integrated Services Digital Netzwerk, integriertes Dienstdigitalnetzwerk)-Telefon. Eine Paketübertragung wird über ein Datenkommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel das Internet 146 von einem Computer ausgeführt, der mit dem Mobiltelefonsystem 148 an einen tragbaren Computer 152 verbunden ist, der mit dem Teilnehmerendgerät 150 verbunden ist. Im Platze oder anstelle einer Kombination eines Teilnehmerendgerätes 150 und eines tragbaren Computers 152, ist es zum Beispiel möglich, ein WAP-(Wireless Application Protocol, Drahtloses Anwendungsprotokoll)-Telefon oder eine Vorrichtung des Nokia 9110 -Kommunikatortyps zu verwenden, das ein Mobilkommunikationsendgerät mit einem PDA (Personal Digital Assistant, Personaldigitalassistent) integriert.
Die Verbindung zwischen einem Paketübertragungsnetzwerk 142 und einer Vermittlungsmatrix 120 wird durch einen Träger- bzw. Unterstützungsknoten 140 (SGSN = Serving GPRS Support Node, Bedienender GPRS-Trägerknoten) aufgebaut werden. Der Zweck des Trägerknotens 140 besteht darin, Pakete zwischen dem Basisstationssystem und einem Torwegknoten (GGSN = Gateway GPRS Support Node, Torweg-GPRS-Trägerknoten) 144 zu übertragen, und um die Spur der Position des Teilnehmerendgerätes 150 innerhalb seines Betriebsgebietes zu verfolgen bzw. im Auge zu behalten.
Der Torwegknoten 144 verbindet das öffentliche Paketübertragungsnetzwerk 146 mit dem Paketübertragungsnetzwerk 142. Das Internetprotokoll oder das X.25-Protokoll kann in der Schnittstelle verwendet werden. Indem eine Einkapselung verwendet wird, wird der Torwegknoten 144 die interne Struktur eines Paketübertragungsnetzwerkes 142 vor dem öffentlichen Paketübertragungsnetzwerk 146 verstecken, so dass von dem Gesichtspunkt des öffentlichen Paketübertragungsnetzwerkes 146 aus, das Paketübertragungsnetzwerk 142 wie ein Subnetz aussieht; das öffentliche Paketübertragungsnetzwerk 146 kann Pakete an ein Teilnehmerendgerät 150 in das Subnetz senden und davon Pakete empfangen.
Typischerweise ist das Paketübertragungsnetzwerk 142 ein privates Netzwerk, das das Internetprotokoll ausnutzt und eine Signalisierung wie auch Benutzerdaten trägt. Die Struktur des Netzwerkes 142 kann von Betreiber zu Betreiber variieren, einschließlich ihrer Architektur und Protokolle unter der Internetprotokollschicht.
Das öffentliche Paketübertragungsnetzwerk 146 kann zum Beispiel das globale Internet sein; ein Endgerät 148, das an es angeschlossen ist, zum Beispiel ein Servercomputer will Pakete an das Teilnehmerendgerät 150 übertragen.
1C zeigt, wie ein leitungsvermittelter Übertragungskanal zwischen dem Teilnehmerendgerät 150 und dem öffentlich-vermittelten Telefonnetzwerkendgerät 136 aufgebaut werden kann. In den Zeichnungen zeigt eine verstärkte Line den Datenfluß durch das System in der Luftschnittstelle 170, von der Antenne 112 an den Sende/Empfänger 114, von da gemultiplext in dem Multiplexer 116 durch den Übertragungskanal 160 an die Vermittlungsmatrix 120, wo eine Verbindung zu der Ausgabe bzw. mit dem Ausgang aufgebaut worden ist, der in den Transkodierer 122 geht, von da über eine Verbindung, die in das Mobilvermittlungszentrum 132 an das öffentlich-vermittelte Telefonnetzwerk 134 und sein Endgerät 136 gemacht wird. In der Basisstation 100 steuert die Steuereinheit 118 den Multiplexer 116 bei bzw. in einem Durchführen der Übertragung, und in der Basisstationssteuerung 102 steuert die Steuereinheit 124 die Vermittlungsmatrix 120, um die richtige Verbindung zu machen.
1D zeigt eine paketvermittelte Verbindung. Ein tragbarer Computer 152 ist nun mit dem Teilnehmerendgerät UE (Bezugszeichen 150 in 1B) verbunden worden. Die verstärkte Linie zeigt den Fluß der übertragenen Daten von dem Servercomputer 148 zu dem bzw. an den tragbaren Computer 152. Es ist natürlich möglich, Daten ebenso in der gegenteiligen bzw. umgekehrten Richtung, dass heißt, von dem tragbaren Computer 152 an den Servercomputer 148, zu übertragen. Die Daten fließen durch das System in die bzw. der Luftschnittstelle, die ebenso als die Um-Schnittstelle 170 bekannt ist, von der Antenne 112 zu dem bzw. an den Sende/Empfänger 114, und von da gemultiplext in dem Multiplexer 116 durch den Übertragungskanal (Bezugszeichen 160 in 1B) in die Abis-Schnittstelle an die Vermittlungsmatrix 120, wo eine Verbindung zu dem Ausgang aufgebaut worden ist, der in den Trägerknoten 140 in der Gb-Schnittelle geht; von dem Trägerknoten 140 werden die Daten über das Paketübertragungsnetzwerk 142 durch den Torwegknoten 144 übertragen werden, der mit dem öffentlichen Paketübertragungsnetzwerk 146 und seinem Servercomputer 148 verbunden ist.
Zur Klarheit zeigen 1C und 1D nicht einen Fall, in dem sowohl leitungsvermittelte als auch paketvermittelte Daten zu der gleichen Zeit übertragen werden. Dies ist nichtsdestotrotz gesamterweise bzw. -hin möglich und üblich, als eine Kapazität, die nicht für eine leitungsvermittelte Übertragung verwendet wird, für eine paketvermittelte Übertragung in bzw. auf einem flexiblen Weg ausgenutzt werden kann. ES ist ebenso möglich, ein Netzwerk zu konstruieren, bei dem keine leitungsvermittelten Daten übertragen werden; das Netzwerk wird nur für paketvermittelte Daten verwendet. Dies macht es möglich, die Netzwerkstruktur zu vereinfachen.
Man nehme einen weiteren Blick auf 1D. Die verschiedenen Wesen des UTMS-Systems – ein CN, ein UTRAN, ein RNS, eine RNC, ein B – werden in den Figuren als gestrichelte Boxen umrissen. Das Gerät, das sich auf eine paketvermittelte Übertragung in dem Kernnetzwerk CN bezieht, wird nun detaillierter beschrieben. Zusätzlich zu dem Trägerknoten 140, dem Paketvermittlungsnetzwerk 142 und dem Torwegknoten 144, schließt das Kernnetzwerk ebenso einen Torwegmobilstandortzentrum (GMLC) 186 und ein Heimatstandortregister (HLR) 184 ein.
Der Zweck des Torwegmobilstandortzentrums 186 besteht darin, einen Standortdienst an einen externen Klienten 188 zur Verfügung zu stellen. Das Heimatstandortregister 184 schließt Teilnehmerdaten und eine Routing- bzw. Weiterleitungsinformation für den Standortdienst ein. Ein zusätzliches Standortdienstgerät, das in 1D gezeigt wird, schließt das Bedienende Mobilstandortzentrum 182 ein, welches in der Basisstationssteuerung RNC, wie gezeigt, zum Beispiel, in seiner Steuerungskomponente 124 residieren kann; es kann ebenso ein separaten Gerät sein, das entweder mit der Basisstationssteuerung RNC oder mit dem Trägerknoten 140 verbunden wird.
Zusätzlich wird eine Standortmessungseinheit (LMU) 180 gezeigt; sie kann entweder in der Basisstation B, zum Beispiel in ihrer Steuerkomponente 118 residieren, oder sie kann ein separates Gerät sein, das mit der Basisstation B verbunden wird. Der Zweck der Standortmessungseinheit 180 besteht darin, Funkmessungen durchzuführen, die möglicherweise durch das Positionierungsverfahren erforderlich sind.
Die Standortmessungseinheit 180 für Teilnehmerendgeräte ist ein Netzwerkelement, das ebenso als SMLC (Bedienendes Mobilortzentrum) bekannt ist.
1D zeigt ebenso die strukturellen Teile des Teilnehmerendgerätes UE, die für die vorliegende Erfindung relevant sind. Das Teilnehmerendgerät UE umfaßt eine Antenne 190, durch welche der Sende/Empfänger 192 ein Signal von der Funkschnittstelle 170 empfängt. Die Operationen des Teilnehmerendgerätes UE werden durch eine Steuerkomponente 194, typischerweise ein Mikroprozessor mit seiner erforderlichen Software, gesteuert.
Zusätzlich zu den Komponenten, die hier gezeigten werden, umfaßt das Teilnehmerendgerät UE ebenso eine Benutzerschnittstelle, die typischerweise aus einem Lautsprecher, einem Mikrophon, einer Anzeige und einer Tastatur, wie auch einer Batterie besteht. Diese wird bzw. werden hier nicht detaillierter beschrieben, als sie für die vorliegende Erfindung nicht relevant ist bzw. sind.
Weder wird die Struktur des Sende/Empfängers in der Basisstation B noch die Struktur des Sende/Empfängers in dem Teilnehmerendgerät UE hier detaillierter beschrieben, als die Implementation der besagten Geräte für den Fachmann klar ist. Zum Beispiel kann ein normaler EGPRS-konformer bzw. -verträglicher Funknetzwerk-Sende/Empfänger und ein Teilnehmerendgeräte-Sende/Empfänger verwendet werden. Die Operationen, die sich auf ein Positionieren beziehen, werden in oberen Schichten des OSI-(Open System Interconnection, Offene Systemzwischenverbindung)-Modells, insbesondere in der dritten Schicht ausgeführt werden.
2 zeigt als ein Beispiel die Protokollstapel der EGPRS-Steuerungsfläche. Es sollte beachtet werden, dass die Ausführungsformen in keiner Weise auf ein EGPRS beschränkt werden. Die Protokollstapel sind gemäß dem ISO-(International Standardization Organization, Internationale Standardisierungsorganisation)-OSI-(Offene/s Systemzwischenverbindung/s)-Modell gebaut worden. In dem OSI-Modell werden Protokollstapel in Schichten unterteilt. Im Prinzip können da sieben Schichten sein. Für jedes Netzwerkelement zeigt 2 die Protokollteile, die in dem Element verarbeitet werden. Die Netzwerkelemente sind das Teilnehmerendgerät MS, das Basisstationssystem BSS, der Trägerknoten SGSN, und das Standortzentrum SMLC. Die Basisstation und die Basisstationssteuerung werden nicht separat gezeigt, weil keine Schnittstelle zwischen ihnen definiert worden ist. Die Protokollverarbeitung, die zu bzw. an ein Basisstationssystem BSS zugewiesen wird, kann somit im Prinzip frei zwischen der Basisstation 100 und der Basisstationssteuerung 102 verteilt werden; in der Praxis kann der Transkodierer 122 nicht hier verwendet werden, sogar obwohl er ein Teil des Basisstationssystems BSS ist. Die verschiedenartigen Netzwerkelemente werden durch ihre Schnittstellen, eine Um, eine Gb und eine Gn getrennt.
Die Schichten in jedem Gerät MS, BSS, SGSN, und SML werden logisch bzw. logischerweise mit der korrespondierenden Schicht in einem anderen Gerät kommunizieren. Nur die untersten physikalischen Schichten werden direkt miteinander kommunizieren. Andere Schichten werden immer Dienste verwenden, die durch die nächst niedrigere bzw. nächste niedrige Schicht zur Verfügung gestellt werden. Die Nachricht muß deshalb physikalisch vertikal zwischen den Schichten übergeben bzw. durchgegeben werden, und nur in der untersten Schicht (,die ebenso als die physikalische Schicht bekannt ist,) wird die Nachricht horizontal zwischen den Schichten übertragen werden.
Die tatsächliche Übertragung auf der Bit-Ebene wird durchgeführt werden, indem die unterste erste Schicht, RF, L1 verwendet wird. Die physikalische Schicht definiert die mechanischen, elektrischen und funktionalen Merkmale zum Verbinden an bzw. in das in Frage stehende Übertragungsmedium.
Die nächste, zweite Schicht, die als die Datenverknüpfungsschicht bekannt ist, nutzt die Dienste der physikalischen Schicht aus, um verläßliche bzw. zuverlässige Kommunikationen zu implementieren, indem zum Beispiel eine Korrektur von Übertragungsfehlern durchgeführt wird. In der Luftschnittstelle 170 wird die Datenverknüpfungsschicht in die RLC/MAC-Unterschicht und die LLC-Unterschicht unterteilt. Die dritte Schicht, die als die Netzwerkschicht bekannt ist, stellt die oberen Schichten mit einer Unabhängigkeit von Datenübertragungs- und Vermittlungstechnologieen zwischen den Geräten zur Verfügung.
Die Netzwerkschicht ist verantwortlich zum Aufbauen, Aufrechterhalten und Trennen von Verbindungen. In dem GSM-System, ist die Netzwerkschicht ebenso als die Signalisierungsschicht bekannt. Sie dient zwei Hauptaufgaben : Einem Nachrichten-leiten bzw. -routen, und dem Mittel, mehrere unabhängige, gleichzeitige Verbindungen zwischen zwei Wesen aufzubauen. Die Netzwerkschicht umfaßt die Sitzungsverwaltungs-(SM)-Unterschicht und die GPRS-Mobilitätsverwaltungs-(GMM)-Unterschicht.
Die GPRS-Mobilitätsverwaltungs-Unterschicht GMM verwaltet die Konsequenzen einer Teilnehmerendgerätebewegung, die sich nicht direkt auf eine Funkressourcenverwaltung bezieht. In dem Festnetzwerk würde diese Unterschicht für eine Benutzerautentifizierungssteuerung und für ein Verbinden des Benutzers an das Netzwerk verantwortlich sein. Deshalb trägt bzw. unterstützt diese Unterschicht in zellularen Netzwerken eine Benutzermobilität und (eine-)Registierung wie auch die Verwaltung von Daten, die sich aus einer Mobilität ergeben. Zusätzlich wird diese Unterschicht die Identität des Teilnehmerendgerätes und der autorisierten Dienste überprüfen. Ein Nachrichtenübertragen in diese/r Unterschicht findet zwischen dem Teilnehmerendgerät MS und dem Trägerknoten SGSN statt.
Die Sitzungsverwaltungsunterschicht SM verwaltet alle Operationen, die sich auf die Verwaltung von einem paketvermittelten Anruf beziehen, aber sie erfasst nicht die Bewegung des Benutzers. Die Sitzungsverwaltungsunterschicht SM wird die Verbindungen aufbauen, aufrechterhalten und freigeben. Sie schließt separate Prozeduren für Anrufe ein, die von dem Teilnehmerendgerät 150 stammen und Anrufe die in ihm enden. Ein Nachrichtenübertragen in dieser Unterschicht findet ebenso zwischen dem Teilnehmerendgerät MS und dem Trägerknoten SGSN statt.
In dem Basisstationssystem MSS werden die Nachrichten in der Sitzungsverwaltungsunterschicht SM und in der Mobilitätsverwaltungsunterschicht GMM transparent verarbeitet, dass heißt, sie werden nur vor und zurück übertragen.
Die LLC-(Logical Link Control, Logische Verknüpfungssteuerung)-Schicht wird eine zuverlässige, verschlüsselte logische Verknüpfung bzw. Verweisung zwischen dem SGSN und der MS implementieren. Die LLC ist selbst-ausreichend bzw. autark und unabhängig von den niedrigeren Schichten, um den Effekt einer modifizierten Luftschnittstelle auf der Netzwerkkomponente des Mobiltelefonnetzwerkes zu minimieren. Die Information, die zu übertragen ist, wie auch die Benutzerdaten, werden durch eine Verschlüsselung geschützt werden. Zwischen den Um- und Gb-Schnittstellen werden die LLC-Daten in die LLC-Relaisschicht LLC-RELAIS übertragen werden. Die MAC-(Media Access Control, Medienzugriffssteuerung)-Schicht ist für die folgenden Aufgaben verantwortlich : Ein Multiplexen von Daten und einer Signalisierung bzw. ein Signalisieren sowohl in den Aufwärtsverbindungen (von dem Teilnehmerendgerät an die bzw. zu der Netzwerkkomponente) als auch in den Abwärtsverbindungen (von der Netzwerkkomponente an das Teilnehmerendgerät), ein Verwalten von Aufwärtsressourcenanforderungen und die Verteilung und das Zeitigen (timing) von Ressourcen für einen Abwärtsverkehr. Ebenso besteht die Handhabung von Verkehrsprioritäten in der Verantwortung dieser Schicht. Die RLC-(Radio Link Control, Funkverknüpfungssteuerung)-Schicht ist für ein Übergeben bzw. Durchlassen der LLC-Schichtdaten, dass heißt, für die LLC-Rahmen an die MAC-Schicht, verantwortlich; die RLC splittet die LLC-Rahmen in RLC-Datenblöcke auf und leitet sie relais-artig an die MAC-Schicht. In der Aufwärtsrichtung konstruiert LLC-Rahmen von bzw. aus den RLC-Datenblöcken und übergibt diese an die LLC-Schicht. Die physikalische Schicht wird implementiert werden, indem eine Funkverbindung in der Um-Schnittstelle verwendet wird, zum Beispiel die Luftschnittstelle, die in dem GSM-System definiert wird. Die physikalische Schicht führt zum Beispiel die Trägermodulation, ein mit- Zwischenräumen-ausstatten bzw. Dazwischenlegen und eine Fehlerkorrektur für die übertragenen Daten, eine Synchronisation und eine Übertragungsleistungsregulation bzw. Sendeleistungsregelung durch.
Das GPRS-Tunelprotokoll GTP (GPRS Tunneling Protocol, GPRS-Tunelprotokoll) wird die Signalisierung über das Rückgratnetzwerk zwischen verschiedenen SGSN's und GGSN's tunneln. Wenn gewünscht wird, kann ein GTP eine Flußsteuerung zwischen dem SGSN und dem GGSN implementieren. Ein UDP (User Datagram Protocol, Benutzerdatagrammprotokoll) wird jene Datenpakete in die GTP-Schicht übertragen, die nicht eine zuverlässige Verknüpfung bzw. Verweisung, zum Beispiel, wenn ein IP (Internet Protocol, Internetprotokoll) verwendet wird, erfordern. In der Benutzerebene könnte ebenso ein TCP (Transmission Control Protocol, Übertragungssteuerungsprotokoll) verwendet werden; es liefert eine Flußsteuerung wie auch einen Schutz gegen einen Verlust und eine Korruption bzw. Verfälschung für die Pakete, die durch es übertragen werden. Entsprechend stellt ein UDP nur einen Schutz gegen Paketkorruption zur Verfügung.
Ein IP ist das GPRS-Rückgratprotokoll, seine Funktionen schließen das Routen von Benutzerdaten wie auch von Steuerdaten ein. Ein IP kann auf dem IPv4-Protokoll basiert sein, aber später wird das System migriert werden, um das IPv6-Protokoll zu verwenden. Die BSSGP-(Base Station Subsystem GPRS Protocol, Basisstationssubsystem-GPRS-Protokoll)-Schicht wird Informationen tragen, die sich auf ein Routen und eine Dienstqualität zwischen dem BSS und dem SGSN, zusätzlich zu den Oberschichtdaten, beziehen. Die physikalische Übertragung dieser Information wird in der FR-(Frame Relay, Rahmenrelais)-Schicht durchgeführt. Ein NS(Network Service, Netzwerkdienst) wird die Nachrichten gemäß dem BSSGP-Protokoll weiterleiten.
Als Nächstes wird eine Bezugnahme auf 3 bis 6 gemacht, die die mögliche Signalisierung des Teilnehmerendgerätepositionierungsverfahrens gemäß der Erfindung und seine mögliche Verwendung beschreiben. 3 ist ein Flußdiagramm, das die Operationen erläutert, die in dem Positionierungsverfahren durchgeführt werden, und 4 ist eine Signalsequenz, die die Signalisierung erläutert, die in dem Positionierungsverfahren durchgeführt wird.
Es sollte beachtet werden, dass das Beispiel, das gezeigt wird, Operationen verwendet, die jetzt noch nicht in der Stufe-drei-Beschreibung von 3GGP (3^rd Generation Partnership Project, Partnerschaftsprojekt der 3. Generation) spezifiziert werden, so dass die Namen bzw. Bezeichnungen, die hier verwendet werden, in der Zukunft geändert werden können.
Zusätzlich kann zum Beispiel das SMLC und die Basisstationssteuerung in der Praxis in das gleiche Gerät integriert werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung sollte sogar in diesem Fall verwendet werden, um eine Assoziations-basierte Verbindung mit dem bzw. an das gewünschte Endgerät zu vereinfachen.
Der Betrieb bzw. die Operation startet von einem Schritt 301, mit einer Standortsanforderung in einem Schritt 302. Eine solche Anforderung 400, 401 kann entweder eine MOLR-Anforderung 401 von dem Mobilendgerät oder eine MTLR-Anforderung 400 von einem anderen Netzwerkelement sein. Der Betrieb ist in beiden Fällen der gleiche.
Gemäß zu 4 fordert ein interner oder externer Klient des Standortdienstes, oder ein Mobilendgerät MS eine Information des Standortes eines bestimmten Teilnehmerendgerätes an, indem eine Standortsdienstanforderung 400, 401 gesendet wird, die durch das SGSN empfangen wird. Die erforderliche Routen-Information zu dem geeigneten SGSN wird von bzw. aus dem HLR mittels einer speziellen Routen-Informationsanforderung erhalten werden, die durch das HLR mit einer Routen-Informationsbestätigung bestätigt wird. Diese Operation wird als bekannt betrachtet und wird nicht weiter diskutiert werden. Basierend auf der Routen-Information weiß das GMLC das geeignete SGSN, um die Anforderung für einen Teilnehmerendgerätestandort zu senden.
In dem nächsten Schritt 303 von 3 wird das in Frage stehende SGSN eine BSSGP-Nachricht 402 an die Paketsteuerung (,dass heißt, an die paketvermittelte Funktionalität PCU der Basisstationssteuerung GERAN) senden, die wenigstens ein TLLI-(Temporary Logical Link Identity, temporäre logische Verknüpfungsidentität) und eine BVCI-(BSSGP Virtual Connection Identifier, BSSGP-virtuellen-Verbindungs-Identifizierer)-Information einschließt. Der BVCI zeigt die Zelle an, in der sich das Mobilendgerät in Betrieb befindet.
Die Paketsteuerung PCU untersucht die BSSGP-Nachricht 402, die in einem Schritt 304 empfangen wird, und wenn sie eine Standortsnachricht ist, wird sie zu dem bzw. in das BSSAP-LE-Protokoll umgewandelt werden, so dass die leitungsvermittelnde Steuerung, dass heißt, die leitungsvermittelte Funktionalität BSC der Basisstationssteuerung GERAN (siehe 5) in der Lage sein würde, die Nachricht 403 weiter an das SMLC mittels einer SCCP-Verbindung weiterzuleiten, die für die Nachricht 403 aufgebaut wird.
In dem nächsten Schritt 305 wird die Standortsanforderungsnachricht 403 an die SMLC über die SCCP-Verbindung als eine zusätzliche Information, die das BSSAP-LE-Protokoll verwendet, übergeben bzw. durchgereicht Durch die SCCP-Verbindung, die in einem Schritt 306 aufgebaut wird, wird das SMLC die Standortsanforderungsnachricht 403 empfangen, welche die besagte BSSAP-LE-Nachricht einschließt; das SMLC wird die Standortanforderung ausführen, indem das gewünschte Verfahren verwendet wird. Weil eine SCCP-Verbindung aufgebaut worden ist, kann die SMLC eine Kommunikation in der MS-Richtung durch die Basisstationssteuerung in einem Schritt 306 initiieren, indem die SCCP-Verbindung verwendet wird. Weil die Basisstationssteuerung BSC die Assoziation zwischen der SCCP-Verbindung und der korrespondierenden Paketverbindung mittels des TLLI kennt, kann sie eine Kommunikation mit dem geeigneten Endgerät initiieren. Diese Kommunikation 409 wird verwendet werden, um ein Positionieren zu implementieren, das das angeforderte Verfahren verwendet, und in einem Schritt 307 wird die Standortinformation oder eine andere Information, die sich auf den Standort bezieht, mittels einer BSSAP-LE-Nachricht durch die SCCP-Verbindung 405 zurückgegeben werden. Die Information, die hier übertragen wird, ist hoch bzw. sehr abhängig von dem Positionierungsverfahren, das verwendet wird. Es ist den verschiedenen Verfahren gemeinsam, dass irgend eine Art an Signal von dem Endgerät MS erforderlich ist (,dass heißt, entweder ein Signal, das über die rf- bzw. HF-Verknüpfung bzw. -Verbindung des Mobilkommunikationsnetzwerkes übertragen wird, oder zum Beispiel das Signal von einem GSP-Sende/Empfänger, das von dem Positionierungsverfahren, das verwendet wird, abhängig ist), um in der Lage zu sein, seine Position in bzw. mit der erforderlichen Auflösung zu bestimmen.
In einem Schritt 308 wird die leitungsvermittelnde Steuerung BSC eines Nachricht an die Paketsteuerung PCU überreichen, welche die Nachricht 406, die weiter durch das BSSGP-Protokoll an das SGSN zu übertragen ist, weiterleiten wird. Danach kann die SCCP-Verbindung freigegeben werden.
Wenn das SGSN die zurückgegebene Information 407, 408 an den Anforderer weitergeleitet hat, wird ein Betrieb in einem Schritt 309 enden.
5 zeigt ein grobes Blockdiagramm der Basisstationssteuerung, um die Assoziation gemäß der Erfindung zu implementieren. Eine GERAN-(BSC, PCU) Basisstationssteuerung 501 gemäß der Erfindung umfaßt einen Protokollstapel 502 für eine paketvermittelte Funktionalität und einem Protokollstapel 503 für eine leitungsvermittelte Funktionalität. Indem der paketvermittelte Protokollstapel 502 verwendet, kommuniziert die Basisstationssteuerung mit der SGSN 504, und indem der leitungsvermittelte Protokollstapel 503 verwendet wird, kommuniziert die Basisstationssteuerung mit dem SMLC-Standortserver 505.
Die Basisstationssteuerung 501 kommuniziert ebenso mit der Mobilstation MS durch die Luftschnittstelle Um, aber für eine Klarheit wird dieses nicht in 5 gezeigt.
Die Basisstationssteuerung 501 steuert die Assoziation und somit zeichnet paketvermittelte und leitungsvermittelte Kommunikationen in der Basisstationssteuerung, zeichnet die Identifikationsdaten (oder die ganze Standortnachricht) von paketvermittelten und leitungsvermittelten Nachrichten auf, die sich auf eine bestimmte Verbindung in dem Speichergerät 507 beziehen, um die Assoziation aufzubauen, und überträgt die Nachricht an eine korrespondierende Schicht in einem anderen Protokollstapel, nachdem die Verknüpfung gefunden worden ist. Der Assoziationsspeicher 505 speichert die erforderliche Information, dass heißt, die ganze Standortnachricht oder ihre Identifikationsdaten; für paketvermittelte Verbindungen ist dies die TLLI, die mit einer spezifizierten LCS-Nachricht korrespondiert, und für leitungsvermittelte Verbindungen ist dies zum Beispiel die SCCP-Verbindungs-ID. Dies kann zum Beispiel als eine Tabelle implementiert werden (,wie in der Figur gezeigt wird), in der jeder paketvermittelte Verbindungsidentifizierer TLLI1, TLLI2, TLLI3 und so weiter mit einem leitungsvermittelten Verbindungsidentifizierer SCCP-ID₁, SCCP-ID₂, SCCP-ID₃ und so weiter korrespondiert. Wenn die Standortrückgabenachricht empfangen wird, kann sie gerichtet werden (,dass heißt, modifiziert, indem sie den geeigneten Identifizierer einschließt und indem sie zu einer bzw. in eine paketvermittelte oder, entsprechend in eine leitungsvermittelte Nachricht konvertiert wird), indem die Daten in dem Assoziationsspeicher 507 verwendet werden, die an einen anderen Protokollstapel und den geeigneten Empfänger zu übertragen sind.
6 zeigt eine Verbindung gemäß der Erfindung über die Lb-Schnittstelle, die das SS7-Protokoll verwendet. Eine L1, oder die erste Schicht, ist die physikalische Schicht und die MTP-Protokollschicht wird für eine Übertragung von Nachrichten zwischen dem Standortzentrum SMLC und der Basisstationssteuerung BSC (,dass heißt, die leitungsvermittelte Basisstationssteuerungsfunktionalität der Basisstationssteuerung GERAN) verwendet. Die SCCP-Schicht implementiert eine virtuelle Verbindung zwischen den korrespondierenden Schichten. Die bevorzugte Implementation der dritten Schicht L3 ist gemäß dem BSSAP-LE-Protokoll, und sie wird als das Übertragungsprotokoll für die Anwendungsschichten dienen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Standortzentrum SMLC mit der Basisstationssteuerung GERAN integriert. Selbst in diesem Fall ist bzw. liegt der bevorzugte Standort des Standortzentrums in der leitungsvermittelten Funktionalität der Basisstationssteuerung, die noch die Assoziation gemäß der Erfindung innerhalb der Basisstationssteuerung implementiert.
Das bevorzugte Verfahren des Implementierens von neuen Merkmalen, vergleichen mit dem Stand der Technik ist Software-basiert, welches bedeutet, dass das Positionierungsverfahren relativ einfache Softwaremodifikationen zu klar definierten Funktionen in der Netzwerkkomponente des Funksystems und in dem Standortserver erfordern wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Protokollstapel auf der paketvermittelten Seite des Netzwerkes software-basierte Mittel zum Erfassen der Standortnachricht, die von dem paketvermittelten Netzwerk empfangen wird und zum Umwandeln dieser Nachricht, um in dem leitungsvermittelten Netzwerk unter einem leitungsvermittelten Protokoll an das geeignete Endgerät weitergeleitet zu werden; entsprechend umfaßt der Protokollstapel auf der leitungsvermittelten Seite des Netzwerkes software-basierte Mittel zum Erfassen der Standortnachricht, die von dem leitungsvermittelten Netzwerk empfangen wird und zum Umwandeln dieser Nachricht, die in dem paketvermittelten Netzwerk unter einem paketvermittelten Protokoll mit dem geeigneten Paketidentifizierer weiterzuleiten ist.
Zusätzlich umfaßt die Basisstationssteuerung gemäß der Erfindung Mittel zum Übertragen einer Nachricht von einer paketvermittelten Netzwerkseite an die leitungsvermittelte Netzwerkseite und umgekehrt.
Die SCCP-Verbindung, die für das Positionieren aufgebaut wird, kann effektiv in einem Implementieren des Positionierungsverfahrens ausgenutzt werden, und die Verbindung kann freigeben werden, nachdem die Standortantwort gegeben wird.
Obwohl die Erfindung oben mit einer Bezugnahme auf das Beispiel in den eingeschlossenen Figuren präsentiert worden ist, ist es klar, dass der Umfang bzw. Schutzbereich der Erfindung nicht auf dieses Beispiel begrenzt ist, aber diese software-basierte Implementation kann in vielen Wegen in dem Rahmenwerk bzw. Bezugssystem modifiziert werden, das durch die folgenden Patentansprüche umrissen bzw. skizziert wird.

Claims

Verfahren zum Positionieren eines Teilnehmerendgeräts (MS) in einem paketvermittelten Mobiltelefonnetzwerk, wobei zum Positionieren des Endgeräts eine Nachricht über ein Netzwerkelement (102, 501) des Mobiltelefonnetzwerks weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass – zum Implementieren der Kommunikationen, die für das Positionieren benötigt werden, sowohl leitungsvermittelte als auch paketvermittelte Nachrichten in dem Netzwerkelement (102, 501) des Mobiltelefonnetzwerks verwendet werden; – eine Verknüpfung (507) von dem Netzwerkelement (102, 501) zwischen diesen Nachrichten aufgebaut wird, um Daten, die sich auf eine spezifische Positionierung beziehen, zwischen paketvermittelter und leitungsvermittelter Funktionalität zu übertragen; und wobei – eine leitungsvermittelte Verbindung zwischen dem Netzwerkelement (102, 501) und einem Standortzentrum (505) verwendet wird, wobei das Netzwerkelement (102, 501) ein Netzwerkelement eines Basisstationssystems des Mobiltelefonnetzwerks ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkelement (102, 501) ein Basisstationskontroller ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten, die sich auf eine spezifische Positionierung beziehen, Daten sind, die sich auf eine bestimmte Standortanfrage beziehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten, die sich auf eine spezifische Positionierung beziehen, Daten sind, die sich auf die Positionierung eines bestimmten Teilnehmerendgeräts beziehen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung der Position durch das Standortzentrum (505) ausgeführt wird, wobei Verbindungen in dem Mobilfunktelefonnetzwerk außer der Verbindung zwischen dem Basisstationskontroller (102, 501) und dem Standortzentrum (505) paketvermittelte Verbindungen sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kernnetzwerkelement (140, 504) des Mobilfunktelefonnetzwerks eine Standortanfrage an den Basisstationskontroller (102, 501) in paketvermittelter Form mit einem Paketbezeichner weitergeben wird, um eine leitungsvermittelte Verbindung aufzubauen.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfung durch Korrelieren eines paketvermittelten Nachrichtenbezeichners, so wie einer temporären logischen Verbindungsidentität (Temporal Logical Link Identity, TLLI), mit einem leitungsvermittelten Nachrichtenbezeichner, so wie einem Signalisierungs-Verbindungs-Steuer-Teil-Bezeichners (Signalling Connection Control Part Identifier, SCCP-ID), aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine paketvermittelte Nachricht in eine Nachricht umgewandelt wird, die unter einem leitungsvermittelten Protokoll weitergeleitet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine leitungsvermittelte Nachricht in eine Nachricht umgewandelt wird, die unter einem paketvermittelten Protokoll weitergeleitet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die paketvermittelte Funktionalität ein paketvermitteltes Protokoll umfasst, so wie ein Basisstations-Untersystem-GPRS-Protokoll (Base Station Subsystem GPRS Protocol, BSSGP).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitungsvermittelte Funktionalität ein leitungsvermitteltes Protokoll umfasst, so wie Signalisierungssystem 7 (Signalling System 7, SS7).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Basisstationskontroller (102, 501) und dem Standortzentrum (505) über eine Lb-Schnittstelle unter Verwendung des SS7-Protokolls ausgeführt wird.
System zum Positionieren eines Teilnehmerendgeräts in einem paketvermittelten Mobiltelefonnetzwerk, wobei das Netzwerk ein Kernnetzwerkelement (140, 504), Basisstationen (100), einen Basisstationskontroller (102, 501), der die Basisstationen steuert, und ein Mobilendgerät (150) des Mobiltelefonnetzwerks umfasst, wobei das System Mittel umfasst, um Verbindungen in dem Mobiltelefonnetzwerk in einer paketvermittelten Weise zu anangieren, dadurch gekennzeichnet, dass das System umfasst: – eine Standorteinheit (505) zum Bestimmen der Position des Endgeräts (150), funktional verbunden mit einem Netzwerkelement des Mobiltelefonnetzwerks; – und dass die Verbindung zwischen dem Netzwerkelement (102, 501) und der Standorteinheit (505) leitungsvermittelt ist; und das Netzwerkelement (102, 501) umfasst: – sowohl leitungsvermittelte als auch paketvermittelte Funktionalität zum Bearbeiten leitungsvermittelter bzw. paketvermittelter Nachrichten; und – Mittel (506, 507) zum Aufbauen einer Verknüpfung zwischen der leitungsvermittelten und der paketvermittelten Funktionalität, für das Übertragen von Daten, die sich auf eine spezifische Positionierung beziehen, zwischen der leitungsvermittelten und der paketvermittelten Funktionalität, wobei das Netzwerkelement ein Netzwerkelement eines Basisstationssystem des Mobiltelefonnetzwerk ist.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkelement (102, 501) ein Basisstationskontroller ist.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die leitungsvermittelte Funktionalität einen leitungsvermittelten Protokoll-Stack umfasst, und dass die paketvermittelte Funktionalität einen paketvermittelten Protokoll-Stack umfasst.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisstationskontroller (102, 501) Mittel (506) umfasst, um eine paketvermittelte Nachricht in eine leitungsvermittelte Nachricht umzuwandeln.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisstationskontroller (102, 501) Mittel (506) umfasst, um eine leitungsvermittelte Nachricht in eine paketvermittelte Nachricht umzuwandeln.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lb-Schnittstelle zwischen dem Basisstationskontroller (102, 501) und der Standorteinheit (505) vorhanden ist, und das System Mittel zum Leiten von Kommunikationen über die Lb-Schnittstelle unter Verwendung des SS7-Protokolls umfasst.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das System Mittel zum Erhalten eines Signals von dem Endgerät (150) umfasst, damit der Standorteinheit (505) ermöglicht wird, die Position des Endgeräts zu bestimmen.
Netzwerkelement (102, 501) für ein paketvermitteltes Mobilkommunikationssystem, umfassend Mittel (502) zum Implementieren von paketvermittelter Funktionalität zum Verarbeiten paketvermittelter Nachrichten, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkelement umfasst: – Mittel zum Implementieren leitungsvermittelter Funktionalität zum Verarbeiten leitungsvermittelter Nachrichten; – Mittel (506, 5079 zum Aufbauen einer Verknüpfung zwischen der paketvermittelten und der leitungsvermittelten Funktionalität für das Übertragen von Daten, die sich auf eine spezifische Positionierung beziehen, zwischen der paketvermittelten und der leitungsvermittelten Funktionalität; und – Mittel, um eine leitungsvermittelte Verbindung zwischen dem Netzwerkelement (102, 501) und einer Standorteinheit (505) zu verwenden, wobei das Netzwerkelement Teil eines Basisstationssystems des Mobiltelefonnetzwerks ist.
Netzwerkelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: – Mittel (502) zum Aufbauen einer leitungsvermittelten Verbindung mit der Standorteinheit (505); – Mittel (503) zum Aufbauen einer paketvermittelten Verbindung mit dem Kernnetzwerk des Mobilkommunikationssystems; und – Mittel (506, 507) zum Verarbeiten von Kommunikationen, die sich auf die Positionierung eines Mobilkommunikations-Endgeräts beziehen, und zum Verknüpfen paketvermittelter und leitungsvermittelter Positionierungskommunikation miteinander.
Netzwerkelement nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkelement (102, 501) ein Basisstationskontroller ist.