DE60117229T2

DE60117229T2 - Verfahren zum Betreiben eines mobilen Telekommunikationsnetzes

Info

Publication number: DE60117229T2
Application number: DE60117229T
Authority: DE
Inventors: Chen X. Swindon Xiaobao
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: GB2366480A; JP2002118596A; EP1182832A3; EP1182832A2; EP1182832B1; DE60117229D1; US7136362B2; US20020021688A1; JP4732634B2; CA2351047A1; GB0020580D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines mobilen Telekommunikationsnetzes, besonders ein Verfahren zum Adressieren von für ein mobiles Endgerät in einem Fremdnetz bestimmten Paketen.
In Telekommunikationsnetzen der dritten Generation wie beispielsweise GPRS (General Packet Radio Service) und EDGE (Enhanced Data-rate for GSM Evolution) wird, wenn sich ein mobiles Endgerät in ein Fremdnetz bewegt, Netzkonnektivität wahlweise durch die Verwendung von Mobile IP (Mobile Internet Protocol) aufrechterhalten. Im Heimatnetz wird ein Heimatagent (HA) aufgesetzt, der die Standortinformationen des Mobilgeräts durch Verwendung verbindlicher Aktualisierungen (Binding Updates), d.h. die Registrierung von dem HA durch den Mobilknoten zugesandten Informationen, aufrechterhält.
Das mobile IP besitzt zwei Arbeitsweisen. Die erste ist in 1 dargestellt; ein mobiles Endgerät ist gegenwärtig als Mobilknoten (MN – Mobile Node) 14 in einem anderen Netz als seinem Heimatnetz angeschaltet. Der MN 14 kommuniziert mit einem Korrespondenzknoten (CN – Correspondent Node) 12. Im Heimatnetz wird vom CN 12 ein Heimatagent 16 aufgestellt und im Fremdnetz ein Fremdagent (FA) 18 aufgestellt. Der FA 18 teilt für das Besuchsmobilgerät eine einmalige IP-Adresse zu, eine Gastadresse (COA – Care of Address), und diese Adresse wird dem HA 16 in einem Binding Update (einer verbindlichen Aktualisierung) zugesandt.
Pakete für das Mobilgerät werden vom HA 16 verkapselt und entlang dem Tunnel 20 zum FA 18 zur Übertragung zum MN 14 getunnelt. Bei einer solchen Verkapselung wird jedem Paket ein zusätzlicher IP-Kopf hinzugefügt, der die COA des MN 14 enthält. Dies wird als Arbeitsweise FA-COA bezeichnet.
Bei der zweiten (nicht dargestellten) Arbeitsweise gibt es keinen FA, dem MN 14 wird eine einmalige COA zugeteilt und verkapselte Pakete werden vom HA 16 direkt zum MN 14 getunnelt; dies wird mit CO-COA-Arbeitsweise bezeichnet (Colocated Care of Address – ortsgleiche Gastadresse).
In beiden Arbeitsweisen FA-COA und CO-COA erzeugt die Verkapselung zusätzliche Köpfe, und es können möglicherweise nur kleine Nutzlasten benutzt werden, was eine ineffiziente Übertragung und eine ineffiziente Verwendung kostspieliger System- und Netzressourcen wie beispielsweise Funkstrecken ergibt. Weiterhin verdeckt die Verkapselung die Flußkennzeichnung, und die Differenzierung von Dienstklassen ist dadurch ebenfalls blockiert, so daß Mechanismen zur Bereitstellung von Dienstgüte (QoS – Quality of Service) wie beispielsweise RSVP (Resource reSerVation Protocol) Int Serve geändert werden müssen.
Die Nachteile der Verkapselung können durch Verwendung des Verfahrens Non-Encapsulation Mobile IP (Nichtverkapselungs-Mobil-IP) nach der gleichzeitig anhängigen, am 26. Februar 1999 eingereichten Patentanmeldung „Nonencapsulation Mobile IP" (Nichtverkapselungs-Mobil-IP) und mit Veröffentlichungsnummer EP 1032178 , die gemäß dem Artikel 54 (2) EPCÜ nicht als Teil des Standes der Technik angesehen wird, vermieden werden. Bei diesem Verfahren wird die gegenwärtige COA des Mobilknotens als Zieladresse benutzt und die ursprüngliche Ursprungsadresse, d.h. die CN-Adresse, wird aufrechterhalten. Für FA-COA-Arbeit wird dadurch ein Kopf mit Länge von mindestens 20 Byte gelöscht und ein Kopf mit nur 2 Byte eingeführt; für Arbeitsweise CO-COA wird kein Kopf eingeführt. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß irgendeine Firewall oder Austrittsfilterung im Heimatnetz solche Pakete zurückweisen könnte, da sie eine andere Ursprungsadresse als die Heimatnetzadresse aufweisen.
Ein weiteres Verfahren zum Adressieren von Paketen zu einem Mobilknoten, der sich gegenwärtig in einem Fremdnetz befindet, wird in dem am 14. Juni 2000 veröffentlichten EP 1009134 (Lucent Technologies Inc.) beschrieben.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Paketadressierung bereitzustellen, das die oben aufgeführten Nachteile überwindet und die Bereitstellung von QoS erlaubt.
Gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Mobiltelekommunikationssystems der dritten Generation, in dem Pakete an einen mobilen Knoten adressiert sind, der gegenwärtig einem Fremdnetz zugeordnet ist und mit einem Korrespondenzknoten kommuniziert, mit folgenden Schritten:
Aufstellen eines Heimatagenten im Heimatnetz und Zuteilen einer Gastadresse im Fremdnetz für den mobilen Knoten;
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte:
Ändern des Paketkopfes, so daß die Ursprungsadresse die Heimatagentenadresse ist, die Zieladresse die Gastadresse ist und der Kopf weiterhin einen Korrespondenzknoten-Kennungscode und einen Mobilknoten-Kennungscode enthält.
Der Paketkopf wird gewöhnlich vom Heimatagenten geändert.
Die Erfindung wird nunmehr nur beispielhafterweise unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben, in denen:
2a die Erfindung in der Arbeitsweise FA-COA zeigt;
2b die Erfindung in der Arbeitsweise CO-COA zeigt;
3a ein Paketkopfformat des Standes der Technik zeigt;
3b ein Paketkopfformat gemäß der Erfindung zeigt; und
4 eine RSVP-Sitzung zeigt.
In der 2a, die der 1 ähnlich ist, weist ein mobiles Endgerät MN 28 einen FA 30 auf, CN 24 weist einen HA 26 auf; die Figur zeigt FA-COA-Arbeitsweise. In der 2b ist die Arbeitsweise CO-COA, und es gibt daher keinen FA, und die Pakete laufen direkt zum MN 28.
Es ist ersichtlich, daß, im Vergleich mit der 1, 2a und 2b keinen Tunnel vom HA 26 entweder zum FA 30 oder zum MN 28 aufweisen. Der Grund dafür ist, daß die Pakete in der erfindungsgemäßen Anordnung nicht verkapselt sind und daher kein Tunnel benötigt wird. Eine geeignete Bezeichnung und geeignetes Kürzel für das erfindungsgemäße Verfahren ist Nichtverkapselungs-Mobil-IP (Non-Encapsulation Mobile Internet Protocol), NEMIP.
In der 3a besitzt ein herkömmlich an ein Mobilgerät in einem Fremdnetz adressiertes Paket 30 als Ursprungsadresse 32 die IP-Adresse des CN 24 und als Zieladresse 34 die Heimatadresse des MN 28. Auch zeigt die 3a Nutzlast 38 und andere Felder 36.
In der 3b ist in einem erfindungsgemäßen Kopf die Ursprungsadresse 32 die Adresse des HA 26, und die Zieladresse 34 ist die COA des MN 28. Der Kopf enthält zwei neue Felder 40, 42, die Kennungen (ID) für CN 24 bzw. MN 28 enthalten.
Wenn das Netz wie in 2a dargestellt in FA COA arbeitet, wird das umadressierte Paket vom FA 30 empfangen, und die MN ID 42 wird vom FA zum Unterscheiden der verschiedenen Mobilknoten benutzt, die diesen FA gleichzeitig benutzen, und das Paket wird zu MN 28 geleitet.
Wenn das umadressierte Paket vom FA 30 empfangen wird (für Betriebsweise FA COA, 2a) oder vom MN 28 (für Betriebsweise CO-COA, 2b), wird die CNID 40 vom FA oder vom MN zur Wiedergewinnung der ursprünglichen Ursprungsadresse, d.h. der Adresse des CN 24 benutzt; vom FA 30 bzw. MN 28 wird dann die Prüfsumme des Pakets neu berechnet und es an eine Anwendung abgegeben.
Nunmehr die CNID 40 betrachtend wird diese einmalige Kennung vom HA 26 zugeteilt, sobald wie ein an die Adresse des Mobilgeräts adressiertes Paket erkannt wird. Vom HA 26 wird ein Eintrag zu einer Adressenumsetzungstabelle von CNID und CN, die vom HA 26 unterhalten wird, hinzugefügt. Dann sendet der HA 26 die CNID zuzüglich der IP-Adresse des entsprechenden CN zum FA 30 (Betriebsweise FA-COA) oder zum MN 28 (Betriebsweise CO-COA); es kann entweder eine Registrierungsantwortnachricht oder eine getrennte CNID-Benachrichtigungsnachricht benutzt werden.
Wenn die CNID vom FA 30 oder vom MN 28 empfangen wird, wird einer vom FA oder MN unterhaltenen CNID-zu-CN-IP-Adressenzuordnungstabelle ein Eintrag hinzugefügt.
Informationen über MN und MN-ID werden auf ähnliche Weise ausgetauscht.
So wie jedes für MN 28 bestimmte Paket am HA 26 ankommt, durchsucht der HA die CNID- und CN-Adressenzuordnungstabelle, um die der Ursprungsadresse im Paket entsprechende CNID zu finden; dann wird vom HA die ursprüngliche Ursprungsadresse durch die HA-Adresse ersetzt und die Zieladresse durch die COA von MN 28. Vom HA 26 wird ein CNID-Feld 40 und ein MN-ID-Feld 42 zugefügt, die Paket-Prüfsumme eingestellt und das Paket abgesendet.
Wenn das Paket am FA 30 oder MN 28 ankommt, wird die CNID-zu-CN-Tabelle durchsucht, und die Ursprungsadresse des HA 26 wird durch die wirkliche Adresse von CN 24 ersetzt, und die Zieladresse wird durch die Heimatadresse des Mobilgeräts ersetzt. Für Betriebsweise FA-COA wird wie oben erläutert die MNID-zu-MN-Tabelle durchsucht. Die Prüfsumme wird eingestellt, und das Paket wird zum MN 28 (für Betriebsweise FA-COA) oder zu einer Anwendung (für Betriebsweise CO-COA) abgegeben.
Die CNID- und MNID-Formate können sehr kurz und einfach sein, so daß die zusätzlichen Felder die Kopflänge nicht wesentlich vergrößern.
Das erfindungsgemäße Verfahren für Paketkopfaufbau für ein Mobilgerät in einem Fremdnetz bewahrt den Vorteil kürzerer Köpfe und höherer Nutzlasten wie bei der obenerwähnten gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung Nr. EP 1032178 . Da die HA-Adresse als Ursprungsadresse benutzt wird, können die durch Verwendung einer anderen Ursprungsadresse als der Heimatnetzadresse verursachten Probleme während der Austrittsfilterung vermieden werden. Da die Zieladresse vor Ablieferung eines Pakets zurückgeändert wird, muß eine Anwendung, an die das Paket abgeliefert wird, nicht umkonfiguriert werden und lästige Stopps und Neustarts der Anwendung werden so vermieden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur die Ursprungs- und Zieladressen des Kopfes geändert werden; alle anderen Informationen bleiben unverändert einschließlich der die Verkehrsflüsse vom HA 26 zur gegenwärtigen COA des MN 28 identifizierenden Informationen. Es ist daher möglich, eine standardmäßige QoS-Anordnung wie beispielsweise RSVP ohne Abänderung zur Bereitstellung von QoS-Diensten für das Mobilgerät anzunehmen.
Nunmehr wird eine QoS-Sitzung mit Verwendung von RSVP als Beispiel beschrieben.
In der 4 sind der CN 24 und HA 26 dem Heimatnetz 50 zugeordnet, und der MN 28 und FA 30 sind einem Fremdnetz 52 zugeordnet. Die RSVP-Sitzung wird als zwei Teile aufgebaut, die als Abschnitt 1 und Abschnitt 2 in der Figur dargestellt sind; Abschnitt 1 wirkt zwischen dem CN 24 und dem HA 26, und Abschnitt 2 wirkt zwischen dem HA 26 und MN 28.
Abschnitt 1 ist als eine- normale RSVP-Sitzung in einer nichtmobilen Umgebung aufgebaut, mit einer vom CN 24 zum HA 26 gesendeten Wegenachricht; der Unterschied bei der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die RESV-Rücknachricht vom HA 26 zum CN 24 nicht eingeleitet wird, bevor der Abschnitt 2 abgeschlossen ist.
Abschnitt 2 deckt den MN 28 ab und wird dynamisch angepaßt, so wie sich das Mobilgerät von einem Netz zu einem anderen bewegt.
Wenn der HA 26 die PATH-Nachricht vom CN 24 empfängt, wobei die Ursprungs- und Zieladresse der CN 24 und die Heimatadresse von MN 28 ist, wird das Paket vom HA 26 abgefangen und eine PATH-Nachricht über einen RSVP-Proxyserver durch Neuadressierung des Pakets wie oben beschrieben abgeändert oder regeneriert. Das Paket durchläuft eine Anzahl von Knoten oder Netzroutern, und es sind zwei Router 54, 56 dargestellt. Die PATH-Nachricht ist eine Ende-Ende-Nachricht. Der Proxyserver kann an HA 26 angeschaltet sein oder kann eine getrennte Instanz darstellen.
Im Fremdnetz 52 wird von einem Fremd-Proxyserver oder seinem Äquivalent im MN 28 oder FA 30 je nach Arbeitsweise eine RESV-Nachricht mit der COA-Adresse des MN 28 als Ursprungsadresse und der HA-Zieladresse vorbereitet; die Nachricht enthält Flußidentifikationsinformationen wie beispielsweise Protokoll-ID wie auch Ursprungs-/Zielanschlußnummern und wird abgesendet. Die RESV-Nachricht wird sprungweise durch die gleichen Server 54, 56 wie die PATH-Nachricht geleitet, aber in der umgekehrten Richtung; die Ursprungs- und Zieladressen für jeden Sprung werden von den Routern 54, 56 zweckentsprechend geändert.
Wenn die RESV-Nachricht vom HA 26 oder einem Äquivalent wie beispielsweise einem Heimatnetz-Proxyserver empfangen wird, wird die RESV-Nachricht mit der Heimatadresse von MN 28 als Ursprungsadresse und dem CN 24 als Zieladresse abgeändert oder regeneriert; d.h. der Abschnitt 2 ist abgeschlossen. Die RESV-Nachricht des Abschnitts 1 wird nun auf herkömmliche Weise gesendet.
Wenn der CN 24 oder der Heimatnetz-Proxyserver die RESV-Nachricht empfängt, kann sofern angefordert eine RESV-Bestätigungsnachricht gesendet werden, um die gesamte RSVP-Sitzung zu bestätigen.
Wenn die Arbeitsweise FA-COA ist, ist Steuerung zur Vermeidung von Port Clash (Anschlußzusammenstößen) notwendig, um flußspezifische Identität und diese Dienstklassendifferenzierung für Abschnitt 2 der RSVP-Sitzung zu garantieren; es kann jedes bekannte Verfahren angewandt werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Mobiltelekommunikationssystems der dritten Generation, in dem Pakete an einen mobilen Knoten (28) adressiert sind, der gegenwärtig einem Fremdnetz (52) zugeordnet ist und mit einem Korrespondenzknoten (24) kommuniziert, mit folgenden Schritten: Aufstellen eines Heimatagenten (26) im Heimatnetz (50) und Zuteilen einer Gastadresse für den mobilen Knoten (22); Ändern des Paketkopfes, so das die Zieladresse die Gastadresse ist; und mit den folgenden weiteren Schritten: – Ändern des Paketkopfes, so daß die Ursprungsadresse die Heimatagentenadresse ist, und der Kopf weiterhin einen Korrespondenzknoten-Kennungscode (40) und einen Mobilknoten-Kennungscode (42) enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gastadresse die Adresse des Mobilknotens (28) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gastadresse die Adresse eines Fremdagenten (30) im Fremdnetz ist.
Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, wobei der Paketkopf durch den Heimatagenten (26) geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 mit den weiteren Schritten, daß der Heimatagent (26) eine Aufzeichnung des Korrespondenzknotens (24) und der Korrespondenzknoten-Kennungscodes (40) bewahrt und der Heimatagent eine Kopie dieser Aufzeichnung an die Zieladresse in der Gastadresse sendet, in der diese Informationen ebenfalls gespeichert sind.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem, wenn ein Paket an der Zieladresse in der Gastadresse ankommt, das Ziel die gespeicherten Informationen überprüft und den Korrespondenzknoten-Kennungscode (40) im Kopf durch die Korrespondenzknoten-Heimatadresse ersetzt.
Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, mit den weiteren Schritten, daß der Heimatagent (26) eine Aufzeichnung des Mobilknotens (24) und des Mobilknotens-Kennungscodes (42) bewahrt und eine Kopie dieser Aufzeichnung zur Gastadresse sendet, an der diese Informationen ebenfalls gespeichert sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei Ankunft der Pakete an der Gastadresse der Fremdagent (30) die gespeicherten Informationen überprüft und den Mobilknoten-Kennungscode im Kopf durch die Mobilknoten-Heimatadresse ersetzt.