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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Verkehrsverwaltung in einem Mehr-Träger-Datenpaketnetzwerk.
Ein Mehr-Träger-Netzwerk,
oder ein MBN (engl.: Multi Bearer Network), ist ein Netzwerk, das
die Fähigkeit besitzt,
ein Datenpaket über
einen von mehreren alternativen Trägern zu tragen. Um genauer
zu sein, sollte der Ausdruck "Mehr-Träger-Netzwerk" in der Bedeutung "Mehr-Träger-Art-Netzwerk" interpretiert werden,
oder mit anderen Worten als eine Netzwerkanordnung, die mehrere
unterschiedliche Trägertypen
für die
Datenpaketübertragung
bereitstellt. Ein Beispiel eines MBN ist ein Konzept, das als MEMO bekannt
ist (Multimediaumgebung für
mobile Endgeräte,
engl.: Multimedia Environment for Mobiles), siehe Referenz 1. Zusätzlich unterstützt das
MBN die Mobilität
eines Teilnehmerendgeräts.
Ein Beispiel für eine
Endgerätmobilität ist IP
(Internet Protokoll) Mobilität,
das Thema des Standards RFC2002 und Internet-Entwurfs "Mobility Support
in IPv6", von C.
Perkins und D. Johnson, vom 28 Oktober 1999 von der Internet Engineering
Task Force (IETF). Das Netzwerkschichtprotokoll, das in der Erfindung
verwendet werden soll, IPv6, ist in den Dokument RFC-2460: "Internet Protocol,
Version 6 (IPv6) Specification" und RFC-2373: "IP Version 6 Addressing
Architecture" beschrieben.
Der Status dieser Internetentwürfe
ist "in Arbeit".
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Ein
allgemeines Problem, das der Erfindung zugrunde liegt, ist, dass
das MEMO-Konzept sehr begrenzt ist. Es zieht nur eine Uplink-Trägerart bzw. Aufwärtsstreckenträgerart,
nämlich
GSM (globales System für
mobile Kommunikation, engl.: Global System for Mobile Communication)
und eine Downlink-Trägerart
bzw. Abwärtsstreckenträgerart,
nämlich
DAB (digitale Audioübertragung,
engl.: Digital Audio Broadcast) in Betracht. Innerhalb des Zusammenhangs
dieser Anmeldung bedeutet "Uplink" von dem Mobilknoten
MN zu dem Korrespondenzknoten CN und "Downlink" bedeutet die inverse Richtung.
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WO-A-99 31846 offenbart
ein Verfahren zum Routen von Daten zu einem Mobilknoten, wobei das Verfahren
das Halten von Erreichbarkeitsinformation an einem Mobilknoten und
das Setzen eines Ziels umfasst, an welches Daten gesendet werden
sollen, wenn der Mobilknoten nicht erreichbar ist.
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WO-A-99 31852 offenbart
ein Verfahren zum Routen von Daten zu einem Mobilknoten, wobei das Verfahren
das Bestimmen von Orten von Agentenknoten umfasst und das Übertragen
nachfolgender Dateneinheiten von einem Strom von Dateneinheiten,
die für
den Mobilknoten gedacht sind, an verschiedene der Agentenknoten.
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Es
ist vorteilhaft, das Volumen von Signalisierungsnachrichten so niedrig
wie möglich
zu halten und gemäß D3 wird
dies durch einen Proxy erreicht, der als Verwalter (CT, engl.: care-taker)
bekannt ist und den Mobilknoten über Änderungen
in den Pfadnachrichten der laufenden Sitzungen informiert hält.
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WO-A-0 045 560 (Stand
der Technik gemäß Art. 54(3)
EPÜ) beschreibt
ein öffentliches
Mobilfunkzugangsdatennetzwerk, bei welchem ein Heimagent-/Fremdagentmodell
dort verwendet wird, wo der Heimat- und Fremdagent Datenpakete über das Netzwerk über einen
Tunnel übertragen.
Die Heimatnetzwerkadressen dienen als IP-Adressen, die dynamisch
an markierungsgeschaltete Pfade neu zugewiesen werden, sobald sich
der Mobilknoten von einem Fremdagenten zu einem anderen bewegt.
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EP-A-1 047 244 (Stand
der Technik gemäß Art. 54(3)
EPÜ) offenbart
ein Verfahren zum Einrichten einer QoS-Sitzung zwischen einem Mobilknoten und
einem Korrespondenzknoten. Bei dem Verfahren wird eine Quelladresse
von IP-Paketen von dem Mobilknoten verändert, um die Adresse des Mobilknotens
in einem fremden Netzwerk zu identifizieren. Die Quelladresse der
IP-Pakete kann in dem fremden Netzwerk verändert werden. Die Quelladresse
kann weiter in dem Korrespondenznetzwerk zu der Heimatadresse des
Mobilknotens geändert
werden.
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Das
Erweitern des MEMO-Konzepts auf mehrere alternative Uplink- und/oder
Downlinkträgerarten
verursacht weitere spezifische Probleme. Eines dieser spezifischen
Probleme ist, wie man einen optimalen Träger für jedes Datenpaket für verschiedene Situationen
in einem MBN auswählt.
Datenpakete haben unterschiedliche Dienstqualitätsanforderungen. Die Situationen
können
sich verändern,
da der Teilnehmer sich bewegt oder die Netzwerklast sich verändert. Ein
anderes spezifisches Problem ist, wie man den Verkehr (engl. traffic)
zu dem Mobilknoten über
den ausgewählten
Träger
routet (leitet) und wie man geeignete Netzwerkelemente und eine
geeignete MBN-Architektur konstruiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung für das Lösen des
spezifischen Problems bezogen auf die Trägerauswahl in einem MBN bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Verfahren und einer Einrichtung erreicht,
die durch das gekennzeichnet sind, was in den angefügten unabhängigen Ansprüchen offenbart
ist. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den beigefügten
abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird Ressource-Verfügbarkeits-Information,
die ein Downlink-Träger-Netzwerk
betrifft, und Teilnehmer-Vorzug-Information, die einen Mobilknoten
betrifft, in einem Dienst-Unterstützung-Knotensatz empfangen und behalten. Der
Dienst-Unterstützung-Knotensatz behält auch
Verkehrsrichtlinien-Information, die ein Mehr-Träger-Netzwerk betrifft. In einer
zentralisierten Verkehrsrichtlinien-Steuerung wird eine Routingtabelle
erzeugt, basierend auf der Teilnehmer-Vorzug-Information, der Verkehrsrichtlinien-Information
und den Ressource-Verfügbarkeitsdaten
und die Routingtabelle wird zum Routen eines oder mehrere Anfangs-Datenpakete
einer neuen Sitzung von dem Korrespondenz-Knoten zu dem Mobilknoten
verwendet. Eine Bindungsaktualisierung wird zwischen dem Mobilknoten
und dem Korrespondenz-Knoten ausgeführt und eine zu der zentralisierten
Verkehrsrichtlinien-Steuerung zugehörige Adresse wird gespeichert,
als die Care-Of-Adresse des Mobilknoten in seinem Heimatagenten.
Ein Anfangs-Datenpaket wird über
den Heimatagenten und die zentralisierte Verkehrsrichtlinien-Steuerung
an eine Träger-Netzwerk-Schnittstelleneinheit
geroutet, die den Mobilknoten bedient. In Reaktion auf das Routen
wird eine Adresse der Träger-Netzwerk-Schnittstelleneinheit
als die Care-of-Adresse des Mobilknotens in dem Korrespondenzknoten
gespeichert. In Reaktion auf die Bindungsaktualisierung werden nachfolgende
Datenpakete direkt von dem Korrespondenzknoten zu der Träger-Netzwerk-Schnittstelleneinheit
geroutet, sodass die nachfolgenden Datenpakete den Heimatagenten
und die zentralisierte Verkehrsrichtlinien-Steuerung umgehen.
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Die
Erfindung basiert auf einer neuen Funktionsverteilung innerhalb
eines MBN. Die Funktionen sind über
vier Hauptknoten oder Knotensätze
verteilt. Zusätzlich
umfasst das MBN ein physikalisches oder virtuelles Basisnetzwerk
(engl. backbone network). Ein erster Knotensatz, auch Zugangssteuerknoten genannt,
genehmigt oder verwirft Benutzerrechte innerhalb des MBN. Dieser
Satz speichert auch Teilnehmer-Vorzug-Information.
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Ein
zweiter Knotensatz, auch Heimat-Verwaltungs-Knoten (HAN, engl.:
home administration nodes) genannt, umfasst eine Heimat-Registrierungseinheit
(HRU) zum Speichern von Teilnehmerregistrierungs- und Vorzuginformation,
beispielsweise Zugangsrechteinformation. Zum Beispiel kann ein Teilnehmer
ein nationaler Teilnehmer sein und zahlt nicht für irgendeine Roaming-Unterstützung. Ein
anderer Benutzer kann eine Roaming-Unterstützung in großen europäischen Städten wählen. Die
verfügbaren
Optionen hängen
vollständig
von den Dienstleistern ab. Der HAN-Knotensatz umfasst auch einen MBN-Heimatagenten
(MHA), der eine bestimmte Version eines Heimatagenten ist. Er unterstützt einen Mobilknoten,
der eine MBN spezifische IP-Adresse als seine Heimatadresse verwendet.
Jeder MN-Teilnehmer, der für
einen MBN-Dienst registriert ist, hat einen Eintrag in der HRU des
Heimatnetzwerkes. Ein MBN bedient seine Teilnehmer unabhängig davon, welche
IP-Adresse als die Heimatadresse des Mobilknotens für die Kommunikation
mit dem Korrespondenzknoten verwendet wird.
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Ein
Schlüsselkonzept
in dem mobilen IP-Protokoll ist der Heimatagent (HA). Es gibt einen Heimatagent
für jeden
Mobilknoten. Der Heimatagent ist eine Routing-Einheit in einem Heimatnetzwerk
des Mobilknotens, der Pakete zur Übertragung zu dem Mobilknoten
tunnelt, wenn er von seinem Heimatnetzwerk entfernt ist und die
aktuelle Aufenthaltsinformation für den Mobilknoten behält. Der
Heimatagent an sich ist dem Fachmann bekannt. Die Erfindung basiert
aber auch teilweise auf der Idee, dass die Heimatagentenfunktion
um eine Heimat-Registereinheit (HRU) ergänzt ist, die eine, von dem
Heimatagenten getrennte, Einheit ist. Das Trennen der Heimat-Registereinheit
von dem Heimatagenten ermöglicht
eine größere Freiheit
bei der Anordnung des Heimatagenten. Mit anderen Worten kann der
Heimatagent virtuell in jedem Netzwerk angeordnet sein und der Mobilknoten
kann seine eigene IP-Adresse anstelle derjenigen verwenden, die
von dem MBN bereitgestellt wird. Folglich wird es einem Mobilknoten
ermöglicht,
entweder eine IP-Adresse zu verwenden, die von dem MBN bereitgestellt
wird, oder eine IP-Adresse, die von einem anderen Netzwerk bereitgestellt
wird. Wenn der Mobilknoten die von einem MBN bereitgestellte IP-Adresse
als seine Heimatadresse für
die Kommunikation mit seinem Korrespondenzknoten verwendet, agiert
der MHA als der Heimatagent des Mobilknotens. Wenn der MN eine IP-Adresse
verwendet, die beispielsweise von einem Unternehmensnetzwerk bereitgestellt
wird, ist der Heimatagent in diesem Netzwerk der Heimatagent des
Mobilknotens.
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Ein
dritter Knotensatz, der Dienst-Unterstützungs-Knoten (SSN) genannt
wird, betreut die zentralisierte Verkehrsrichtlinien-Steuerung,
Mobilitätsverwaltung
und Ressourcen-Reservierungsentscheidungen. Der SSN-Knotensatz steuert
auch Sitzungsanfänge
und routet das(die) erste(n) Paket(e) von neuen Sitzungen. Normalerweise
routet der SSN-Knotensatz
keine nachfolgenden Pakete von laufenden Sitzungen. Stattdessen
aktualisiert der Mobilknoten seine Mobilitätsbindung mit seinem Korrespondenzknoten
nachdem der Verkehr die SSN-Knoten umgeht. Aus einigen Gründen kann
es ein Mobilknoten nicht wünschen,
eine Mobilitäts-Bindungs-Aktualisierungsnachricht
zu senden. In diesem Fall routen die SSN-Knoten den gesamten Verkehr
zu dem Mobilknoten.
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Die
Dienst-Unterstützungs-Knoten
(SSN) umfassen eine Verkehrsrichtlinien-Steuerung (TPC) innerhalb
des Basisnetzwerks. Später
in dieser Anmeldung wird die Verkehrsrichtlinien-Steuerung häufig als "Verkehrssteuerung" abgekürzt. Die
Verkehrs-(Richtlinien) Steuerung fällt zentralisierte Routing-Richtlinienentscheidungen,
aber routet nicht alle Pakete selbst. Sie routet nur das erste Paket
oder wenige erste Pakete einer neuen Sitzung und hilft anderen Netzwerkelementen,
direkt miteinander zu kommunizieren. Die SSN-Knoten umfassen ebenfalls
eine Ressourcen-Koordinierungseinheit
(RCU) von der die TPC die Ressourcenverfügbarkeit überprüft, bevor sie Entscheidungen über die
Verkehrszuweisung trifft. Die Verkehrssteuerung fragt auch bei der
Ressourcen-Koordinierungseinheit an, Ressourcen für einen
Fluss zu reservieren, wenn es notwendig ist (für einen garantierten Dienst).
Darüber
hinaus wählt
die Verkehrssteuerung einen Downlink-Träger auf der Grundlage eines
Verkehrsflusses oder/und Verkehrsklasse. Der SSN-Knotensatz umfasst auch eine Mobilitäts-Verwaltungseinheit
(MMU) die den Mobilknoten bei Übergaben
innerhalb eines TPC-Bereichs
und zwischen zwei TPC-Bereichen unterstützt.
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Die
TPC, RCU und MMU sind vorzugsweise eng miteinander verbunden oder
innerhalb desselben Netzwerkelements. Dies bedeutet, dass der Mobilknoten
nicht unnötig
mit der einzelnen Adressierung dieser Funktionen belastet ist. Stattdessen
teilen diese Funktionen eine gemeinsame IP-Adresse und der MN kommuniziert mit
der TPC, die die von dem MN stammende Information mit der RCU und der
MMU verteilt.
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Jede
Verkehrsrichtlinien-Steuerung (TPC) hat einen Bereich für den sie
verantwortlich ist. Ein derartiger Bereich wird als ein TPC-Bereich
bezeichnet. Der TPC-Bereich umfasst die Zellen, die die IP-Adresse
der TPC oder eine andere eindeutige TPC-Kennung übertragen. Da die Zellgröße variiert und
sich die Zellen teilweise überlappen,
hat der TPC-Bereich keine geographisch klar festgelegte Grenze und
ein Mobilknoten kann geographisch in zwei oder mehr benachbarten
TPC-Bereichen gleichzeitig angeordnet sein. Allerdings kann sich
ein Mobilknoten nur in einer TPC gleichzeitig registrieren (d.h.
erreichbar sein über).
In einer solchen Situation wählt
der Mobilknoten die TPC, die die Zelle mit der besten Signalqualität steuert.
Darüber
hinaus ist der Bereich einer bestimmten TPC wahrscheinlich unterschiedlich
zwischen zwei verschiedenen Trägernetzwerken.
Mit anderen Worten unterscheidet sich der TPC-Bereich für DVB von
dem TPC-Bereich für
DAB.
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Ein
vierter Knotensatz, Schnittstelleneinheiten (IU) genannt, agiert
als Schnittstelle zu den verschiedenen Trägernetzwerken. Die primäre Funktion der
Schnittstelleneinheiten ist, die IP-Pakete in Protokolle einzukapseln,
die für
das in Frage kommende Trägernetzwerk
geeignet sind, und den eingehenden Verkehr zu einem Trägernetzwerk
oder einer Übertragungszelle
zu steuern. Die Schnittstelleneinheit einer Übertragungszelle überwacht
und steuert auch die Ressourcenverwendung und berichtet die Ressourcenverfügbarkeit
an die SSN-Knoten.
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Jede
Schnittstelleneinheit (IU) in Richtung der übertragenden Trägernetzwerke
umfasst oder ist eng verbunden mit einer Ressourcen-Verwaltungseinheit
(RMU). Die RMU steuert die physikalische Ressourcenzuweisung in
jeder Zelle unter ihr. Sie agiert auch als eine Peer-Einheit der
Ressourcen-Koordinierungseinheit,
um auf Ressourcenzuweisungsanfragen zu antworten. Genauer fällt die RCU
Entscheidungen, die die Ressourcenzuweisung betreffen, jedoch bildet
die RMU jeden Datenfluss auf einen oder mehrere physikalische oder
logische Kanäle
der bestimmten Übertragungsstation
ab.
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Die
Träger
weisen einen ersten Satz von bidirektionalen Trägern auf. Beispiele von bidirektionalen
Trägern
sind leitungsvermittelte Mobilnetzwerke, wie beispielsweise GSM
(globales System für
mobile Kommunikation, engl.: Global System for Mobile Communications)
und paketvermittelte Mobilnetzwerke, wie beispielsweise GPRS (Allgemeiner
Paketfunkdienst, engl.: General Packet Radio Service) und Netzwerke
der dritten Generation, wie beispielsweise UMTS (universales mobiles
Telekommunikationssystem, engl.: Universal Mobile Telecommunications
System), die sowohl leitungs- als auch paketvermittelte Träger anbieten.
Die Träger
weisen auch einen zweiten Satz von unidirektionalen Trägern auf. Beispiele
von unidirektionalen Trägern
sind digitale Audioübertragung
(DAB) und digitale Videoübertragung
(DVB). Der Satz unidirektionaler Träger kann auch Übertragungsträger genannt
werden und der Satz bidirektionaler Träger kann auch Nichtübertragungsträger genannt
werden.
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Ein
Mehr-Träger-Netzwerk
in Übereinstimmung
mit der Erfindung umfasst ein Basisnetzwerk, das vorzugsweise auf
IPv6 (Internet Protokoll Version 6) mit Mobilitätsunterstützung basiert. Das Basisnetzwerk
hat Grenznetzübergangsknoten
(engl.: border gateway nodes) in Richtung des Internets und Schnittstelleneinheiten
(IU) in Richtung der verschiedenen Trägernetzwerke.
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Die
Erfindung stellt eine Mobilitätsunterstützung in
einem MBN auf eine elegante Art und Weise bereit. Es gibt einen
ersten Satz zentralisierter Zugangssteuerknoten, einen zweiten Satz
zentralisierter Verkehrs-(Richtlinien)-Steuerknoten und einen dritten Satz
Schnittstellenknoten für
jedes Trägernetzwerk.
Der Mobilknoten und sein Korrespondenzknoten sind nicht mit der
Adressierung jedes einzelnen Knotens oder jeder einzelnen Funktionalität belastet.
Um auf Dienste innerhalb des MBN zuzugreifen, muss der Mobilknoten
nur einige Rechte in einem bidirektionalen (Uplink-)Trägernetzwerk
haben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun detaillierter anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben, in der:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das eine gesamte Netzwerkarchitektur veranschaulicht;
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2 die
Adressierung innerhalb des MBN veranschaulicht;
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3 eine
Verkehrs-Handhabungs-Richtlinientabelle THPT veranschaulicht;
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4 eine
Abbildungstabelle QMTC zum Abbilden von QoS (Dienstqualität, engl.:
Quality-of-Service) in einem IP-Kopf eines Pakets in eine Verkehrsklasse
innerhalb des MBN zeigt;
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5 eine
Liste ACAL der Verfügbarkeit
von Care-Of-Adressen
eines Mobilknotens zeigt;
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6 ein
Signalisierungsdiagramm ist, das die Registrierung und Ressourcen-Reservierung
veranschaulicht;
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7 ein
Signalisierungsdiagramm ist, das den Anfang einer Sitzung veranschaulicht;
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8 eine
Mikrozellenarchitektur für DxB-Netzwerke
veranschaulicht; und
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9 die
verschiedenen Datenstrukturen, die in dem in 8 gezeigten
System verwendet werden, veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine gesamte Netzwerkarchitektur veranschaulicht.
Das Bezugszeichen MN bezeichnet den Mobilknoten. Das Bezugszeichen
CN bezeichnet den Korrespondenzknoten des Mobilknotens, der ein
Host oder Server ist, mit dem der Mobilknoten kommuniziert. Der
Mobilknoten MN kommuniziert mit seinem Korrespondenzknoten CN über ein
Mehr-Träger-Netzwerk MBN,
das verschieden alternative Träger
für ein
Datenpaket DP anbietet. Das MBN umfasst ein physikalisches oder
virtuelles Basisnetzwerk (BB). Der Mobilknoten MN ist in der Lage,
mit verschiedenen Trägernetzwerken
BN zu kommunizieren. Die Trägernetzwerke
umfassen wenigstens ein bidirektionales Trägernetzwerk (in diesem Beispiel
GSM, GPRS oder UMTS) und wenigstens ein unidirektionales oder Übertragungs-Trägernetzwerk
(in diesem Beispiel: DAB und DVB). Das DAB und DVB werden gemeinsam
als DxB bezeichnet. Die DxB-Netzwerke sind die prinzipiellen Träger für Downlink-Verkehr. Der
Mobilknoten verwendet die bidirektionalen (Uplink-)Träger hauptsächlich zum
Zugreifen auf die Dienste des MBN, obwohl manche bidirektionalen Träger, vor
allem UMTS, für
den Downlink-Verkehr mit einer gemäßigt hohen Geschwindigkeit
verwendet werden können.
Zur Klarheit sind die Trägernetzwerke
voneinander verschieden in 1 gezeigt, aber
in der Realität überlappen
sie sich geographisch und ein Mobilknoten kann zur selben Zeit Zugriff
auf alle Trägernetzwerke
haben. Die Trägernetzwerke BN
sind an sich dem Fachmann bekannt und insbesondere die bidirektionalen
Trägernetzwerke
können weitgehend
als Blackbox betrachtet werden.
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Jedes
Datenpaket DP umfasst einen Kopf (engl.: header) H und einen Nutzdatenteil
(engl. payload Part) PL. Um genau zu sein, hat ein Datenpaket typischerweise
innerhalb jeweils verschiedene Köpfe,
da jede Protokollschicht ihren eigenen Kopf einfügt. Allerdings kann jedes Protokoll
nur seinen eigenen Kopf handhaben und ein Modell mit nur einem Netzwerk-Schicht-Kopf reicht
gewöhnlich
aus, um die Erfindung zu beschreiben. Der Kopf zeigt direkt oder
indirekt die Dienstqualitätsanforderung
QoS des Datenpakets an. Ein Beispiel für eine direkte QoS-Anzeige
ist ein Fall, bei dem ein Datenpaketkopf einen Parameter aufweist,
der direkt abgebildet ist oder werden kann auf einen Dienstqualitätsanforderungsparameter.
Ein Beispiel für
eine indirekte QoS-Anzeige ist ein Fall, bei welchem ein (Übertragungssteuerprotokoll)
Datenpaketkopf eine Portnummer anzeigt, die wiederum die QoS-Anforderung
anzeigt. Es sollte verstanden werden, dass "Dienstqualität" ein sehr allgemeiner Ausdruck ist,
der bestimmte angeforderte oder verhandelte Übertragungseigenschaften anzeigt,
wie beispielsweise Bitrate, maximale Verzögerung und/oder Paketverlustwahrscheinlichkeit.
In Abhängigkeit
von dem aktuell verwendeten Protokoll wird die Dienstqualität angezeigt durch
oder abgebildet auf eines (oder mehrere) der geeigneten existierenden
Felder, wie beispielsweise das Verkehrsklassenfeld von IPv6. Der
Ausdruck "Verkehrsklasse" wird verwendet,
um insgesamt auf die Felder Bezug zu nehmen, die verwendet werden, um
die Dienstqualitätsanforderung
anzuzeigen.
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In
der in 1 gezeigten Anordnung, kommuniziert das MBN mit
dem CN über
ein IP-Netzwerk IPN, wie beispielsweise das Internet oder ein Intranet/Extranet.
Ein Grenzübergangsknoten
BG koppelt das MBN mit dem IP-Netzwerk IPN. Der Grenzübergang
BG ist typischerweise ein einfacher (aber ausreichend leistungsstarker)
Router, der vorzugsweise eine Zugangsschutzfunktion (engl. Firewall)
FW aufweist. Ein Basisnetzwerk BB kombiniert die unterschiedlichen
Trägernetzwerke
BN. Das Basisnetzwerk kann das interne Netzwerk des MBN Betreibers sein.
Ein physikalisches Beispiel eines Basisnetzwerks ist ein lokales
oder Fern-Hochgeschwindigkeitsnetzwerk.
Das Basisnetzwerk BB basiert auf IPv6 (Internet Protokoll Version
6) oder einer späteren
Version mit Mobilitätsunterstützung.
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In
einem wie in 1 gezeigten System, ist der
Zugangs-Steuerknotensatz
als eine MBN-Authentifizierungsstelle MAC ausgeführt, die eine zentralisierte
Genehmigung oder Verweigerung der Rechte des Mobilknotens für Dienste über das
Basisnetzwerk BB bereitstellt. Die MAC speichert auch die Teilnehmer-Vorzug-Information,
die sich auf den Mobilknoten bezieht.
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Ein
zweiter Knoten oder Knotensatz, HAN (Heimat-Verwaltungs-Knoten) genannt,
ergänzt
die mobile IP-Heimatagentenfunktion. Der HAN-Knoten umfasst eine
Heimat-Registrierungseinheit (HRU) zum Speichern der Teilnehmerregistrierungs-
und Vorzuginformation, wie beispielsweise Zugriffsrechtinformation.
Die HAN-Knoten umfassen auch einen MBN Heimatagenten (MHA), der
eine bestimmte Version des Heimatagenten ist. Das Trennen der Heimat-Registrierungseinheit
von dem Heimatagenten ermöglicht
eine größere Freiheit
bei der Positionierung des Heimatagenten. Der Heimatagent kann virtuell
in jedem Netzwerk angeordnet sein und der Mobilknoten kann seine
eigenen IP-Adresse statt derjenigen verwenden, die durch das MBN
bereitgestellt wird. Dementsprechend ist in dem in 1 gezeigten Beispiel
der Heimatagent HA des Mobilknotens MN in dem Unternehmensnetzwerk
CNW des MN.
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Der
Heimatagent HA ist ein Schlüsselkonzept
in dem Mobil-IP-Protokoll.
Für jeden
Mobilknoten gibt es einen Heimatagenten. Der Heimatagent ist eine
Routing-Einheit in einem Heimatnetzwerk des Mobilknotens, der Pakete
zur Übertragung
zu dem Mobilknoten tunnelt, wenn er von seinem Heimatnetzwerk entfernt
ist und die aktuelle Aufenthaltsinformation für den Mobilknoten behält. Er tunnelt Datagramme
zur Übertragung
zu und enttunnelt Datagramme von einem Mobilknoten, wenn der Mobilknoten
von seinem Netzwerk entfernt ist.
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Die
Heimat-Registereinheit (HRU) speichert die Benutzer-Registrierungsinformation,
wie beispielsweise eine Zugriffs-Erlaubnisliste
(APL, siehe 6), die die Rechte des MN in
jedem BN anzeigt. Die HRU speichert auch die Teilnehmer-Vorzug-Information,
die anzeigt, welche Dienstqualität
der Teilnehmer von verschiedenen Anwendungen benötigt (oder für bestimmte
eingehende Verkehrsklassen). Ein Beispiel einer solchen Vorzug-Information
ist die in 4 gezeigte QMTC-Tabelle. Die HRU
eines besuchenden MN kann in einem verschiedenen MBN angeordnet
sein. In so einem Fall kann die HRU des besuchten MBN in der HRU
des Heimat-MBN des MN nachsehen. Wenn die Verkehrshandhabungsrichtlinie
des Heimatnetzwerks des MN sich von der Richtlinie des besuchten
Netzwerks unterscheidet, sollte die HRU entsprechend die Vorzug-Information anpassen,
sodass der Benutzer die erwartete Dienstqualität empfängt.
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Ein
dritter Knotensatz, SSN (Dienst-Unterstützungsknoten) genannt, stellt
eine zentralisierte Verwaltung und Verteilung von Verkehrsrichtlinien (siehe 3 und 4)
bereit. Der SSN-Knotensatz kombiniert die MN-spezifische Teilnehmer-Vorzug-Information
und die Betreiber-spezifische Verkehrsrichtlinieninformation zu
einer MN-spezifischen Verkehrshandhabungsrichtlinie, die der SSN-Knotensatz verwendet,
um Entscheidungen zu treffen, die die Zellen- und/oder Kanalauswahl betreffen. Die MN-spezifische
Verkehrshandhabungsrichtlinie wird auch an die Schnittstellenknoten
verteilt, die die Pakete aktueller Sitzungen routen. Er kann das/die
erste(n) Datenpaket(e) neuer Sitzungen routen, aber er routet nicht
nachfolgende Datenpakete laufender Sitzungen, wenn der MN seine
aktualisierte Mobilitätsbindungsinformation
an den CN sendet. Der Verkehrssteuerknotensatz unterstützt auch
zentralisierte Mobilitätsverwaltung
zum Verwalten der Mobilität
des Mobilknotens innerhalb des Downlink-Träger-Netzwerks DxB und er trifft
zentralisierte Ressourcen-Reservierungsentscheidungen
innerhalb des Downlink-Träger-Netzwerks. In der
in 1 gezeigten Anordnung umfasst der SSN-Knotensatz
eine Verkehrs-(Richtlinien-)Steuerung TPC. Jede Verkehrssteuerung
umfasst oder ist eng verbunden mit einer Ressourcen-Koordinierungseinheit
RCU und einer Mobilitäts-Verwaltungseinheit
MMU.
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Ein
vierter Knotensatz, Schnittstelleneinheiten IU genannt, agiert als
Schnittstellen zu den Trägernetzwerken
BN. Die IU-Knoten
tragen auch die Ressourcen-Reservierungsentscheidungen in den Downlink-Trägernetzwerken
DxB. In 1 sind die Schnittstelleneinheiten
mit xx_IU gekennzeichnet, wobei "xx" das relevante Trägernetzwerk
ist. Genauer gesagt hat das Basisnetzwerk BB vorzugsweise eine (oder
mehrere) Schnittstelleneinheiten) in Richtung jedes Trägernetzwerks,
das eine innewohnende Mobilitätsunterstützung hat
(GSM, GPRS und UMTS) und eine Schnittstelleneinheit in Richtung
jeder Zelle in einem Trägernetzwerk,
das keine innewohnende Mobilitätsunterstützung (DxB)
hat. Jede DxB-Schnittstelleneinheit
umfasst oder ist eng gekoppelt mit einer Ressourcen-Verwaltungseinheit (RMU).
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Der
Mobilknoten MN muss in der Lage sein, mit verschiedenen Trägernetzwerken
BN zu kommunizieren. Er führt
IPv6 mit Mobilitätsunterstützung aus.
Er überwacht
ausgewählte
Verbindungen (physikalische Kanäle
von DxB) für
Router-Anzeigenachrichten.
Folglich erhält
er Kenntnis über
die verschiedenen Router innerhalb des MBN. Der MN hat eine eindeutige
MIN-Nummer (MBN Schnittstellennummer) für eine automatische Care-Of-Adresseneinrichtung.
Der MN ist in der Lage eine Authentifizierungsnachricht zur Registrierung
in dem Basisnetzwerk BB über
eine Schnittstelleneinheit IU eines bidirektionalen BN zu senden,
wobei die IU folglich die Authentifizierungsanfrage an die MBN-Authentifizierungszentrale
MAC weiterleitet. Der Mobilknoten ist in der Lage ein Bindungsaktualisierungsverfahren einzuleiten
zur Registrierung seiner eigenen Aufenthaltsinformation in seinem
Heimatagenten HA und dem Korrespondenzknoten CN.
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Der
Mobilknoten ist auch in der Lage seine Abbildung der IP-Dienstqualität (QoS)
auf die MBN Verkehrsklasse (MBN_TC, siehe 4) zu editieren. Ein
Beispiel einer QoS-auf-MBN Verkehrsklassen-Abbildung ist wie folgt.
Wenn Benutzer ihre Teilnahmen eingeben oder aktualisieren, können sie
ihre QoS und MBN_TC Abbildungen auswählen. Der MBN Betreiber kann
verschiedene Abbildungstabellen bereitstellen, wobei jede davon
einem unterschiedlichen Preis oder Tarif entspricht. Der Benutzer wählt eine
Abbildungstabelle. Später
kann der Benutzer die Abbildungstabelle verändern (durch Anrufen des Betreibers),
kann auf sein Profil zugreifen und es verändern (z.B. über einen
Web/Wap-Browser oder durch Verwenden einer bestimmten Software).
Wenn die Abbildung verändert
ist, wird das Verrechnungsverfahren entsprechend geändert. Die
Verkehrssteuerung TCP verwendet solche Abbildungen als eine Grundlage
zur Bestimmung der bestimmten xx_IU Schnittstelleneinheit, über die
eine gegebene Verkehrsart geleitet wird.
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2 veranschaulicht
ein allgemeines Adressierungskonzept innerhalb des MBN. IPv6 verwendet
zwei Typen von Care-Of-Adressen
(COA): eine primäre
COA und eine nebengeordnete COA. Wegen der Adressierungsstruktur
von IPv6 besteht gewöhnlich
kein Bedarf an getrennten fremden Agenten für die Mobilitätsunterstützung (im
Gegensatz zu IPv4) und die COA sind nebengeordnete COA. Ein Mobilknoten
kann mehrere COA haben und ein einzelner Heimatagent kann mehr als
eine COA für
einen Mobilknoten speichern. Aber zu einem gegebenen Zeitpunkt wird
nur eine COA als die primäre COA
registriert zu der der Heimatagent die MN-abgeschlossenen Daten
tunnelt.
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Der
Heimatagent HA kennt die Care-Of-Adresse zu der die Verkehrssteuerung
TPC gehört.
Vorzugsweise ist die primäre
COA des Mobilknotens der Subnetzwerkvorspann der TPC plus die MIN
der MN. Ein Vorteil dieses Adressierungsschemas ist, dass die TPC
in der Lage ist, die Adresse des MN zu sehen und die Daten zu ihrem
finalen Zielort zu routen, sogar dann, wenn der HA_MN-abgeschlossene
getunnelte Daten verschlüsselt.
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In Übereinstimmung
mit einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist die primäre COA,
die in dem Heimatagenten registriert ist, mit der Verkehrsrichtlinien-Steuerung
verknüpft.
Mit anderen Worten, ist der Vorspann der COA der Subnetzwerkvorspann der
TPC und der letzte Teil ist die eigene MIN des Mobilknotens. Die
TPC agiert als ein Router für
den Verkehr, der in Richtung der COA führt. Die in dem CN gespeicherte
COA ist mit der relevanten Schnittstelleneinheit IU verknüpft. Dieser
Adressenzuweisungstrick zwingt den Verkehr dazu, über die
TPC während des
Anfangs einer Sitzung geleitet zu werden und erlaubt das Routen
des Verkehrs direkt über
die ausgewählte
IU während
des Restes der Sitzung. Der MN und der CN können eine zweite Sitzung parallel
zur ersten Sitzung öffnen.
Die Datenpakete der parallelen Sitzung können direkt an den MN über die
IU geroutet werden, wenn keine Ressourcen-Reservierung benötigt wird.
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In
dem in 2 gezeigten Beispiel behält der Heimatagent HA die primäre COA 202 des
Mobilknotens MN. Die primäre
COA 202 ist die IP-Adresse 202 der Verkehrssteuerung
TPC, die von dem MN verwendet wird. Wahlweise kann der HA auch die IP-Adresse 204 des
MN innerhalb des Subnetzwerks unter der Downlink-Schnittstelleneinheit
speichern, die gerade von dem MN verwendet wird. In diesem Beispiel
gibt es zwei mögliche
Downlink-Schnittstelleneinheiten x_IU und y_IU, von denen y_IU gewählt ist.
Die Verkehrssteuerung TPC behält
die IP-Adresse 208 der
Downlink-Schnittstelleneinheit y_IU, die gerade von dem MN verwendet
wird, und die IP-Adresse 206 einer anderen Downlink-Schnittstelleneinheit
x_IU. Die Downlink-Schnittstelleneinheiten wiederum behalten die
COA (210 und 212) des Mobilknotens in jedem entsprechenden
Subnetzwerk.
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Während des
Beginns einer Sitzung wird das erste Paket unter Verwendung der
Adressen 202, 208 und 212 geroutet. Sobald
der Korrespondenzknoten CN ein neue Mobilitätsbindung des MN registriert,
werden nachfolgende Pakete unter Verwendung der COA 214 des
Mobilknotens innerhalb des Subnetzwerk geroutet, das durch die Downlink-Schnittstelleneinheit
y_IU festgelegt ist.
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3 zeigt
ein Beispiel einer Verkehrshandhabungsrichtlinientabelle THPT. Für jede MBN-Verkehrsklasse (MBN_TC)
legt die THPT die anzuwendende Verkehrshandhabungsrichtlinie fest.
Die THPT kann zwischen unterschiedlichen MBN-Netzwerken ähnlich oder
unterschiedlich sein. Spalte ST zeigt den Diensttyp der Verkehrsklasse.
In diesem Zusammenhang ist "Diensttyp" ein allgemeiner
Ausdruck und nicht ein Name eines Feldes in einem IPv4 Paketkopf.
Die möglichen
Werte sind "größte Mühe" (BE, engl. best
effort) und "garantierter
Dienst" (GS). (In
einem Funknetzwerk muss allerdings "garantiert" als "garantiert, wenn möglich" gelesen werden.) BW bedeutet Bandbreite
(gemessen durch einige geeignete und ausreichende Einheiten) und
IMP bedeutet Wichtigkeit. Niedrig-Wichtigkeitsdatenpakete werden zuerst
verworfen, wenn keine ausreichende Bandbreite verfügbar ist.
Die mit "andere" markierte Spalte kann
z. B. dafür
verwendet werden, Richtlinien mit einer zeitabhängigen Gültigkeit auszuführen. Dies
bedeutet, dass Tageszeitprioritäten
zu Nachtzeitprioritäten
unterschiedlich sein können.
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4 zeigt
ein Beispiel einer Abbildungstabelle QMTC zum Abbilden QoS in einem
IP-Kopf eines Datenpakets auf eine Verkehrsklasse innerhalb des
MBN (QMTC ist gleich QoS zu MBN-TPC).
Diese Tabelle ist teilnehmerspezifisch und bildet IPv6 Verkehrsklassen
IP_TPC auf MBN Verkehrsklassen MBN_TPC ab. Die in Frage kommende
Verkehrsklasse wird durch den Kopf des Pakets angezeigt.
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5 zeigt
ein Beispiel einer Liste ACAL der verfügbaren Care-Of-Adresse des
Mobilknotens (ACAL = verfügbare
Care-Of-Adressenliste).
Es gibt für
jeden Mobilknoten eine entsprechende ACAL-Tabelle, die in absteigender
Reihenfolge des Vorzugs alternativ verfügbare Care-Of-Adressen in jedem
verfügbaren
Downlink Träger,
jeder verfügbaren
Zelle oder jedem verfügbaren
Kanal auflistet. In dem in 5 gezeigten
Beispiel gibt es für
DVB (Downlink) zwei verfügbare
Care-Of-Adressen und eine für GPRS
(Uplink). SPx ist der Subnetzwerkvorspann des Subnetzwerkes x und
MIN ist die MBN- Schnittstellennummer
für den
Mobilknoten. Der Mobilknoten misst kontinuierlich die Signalstärke (oder
manch andere Signalqualitätsparameter,
wie beispielsweise das Bit-Fehlerverhältnis) von
jedem verfügbaren Übertragungskanal.
Er sendet das Messergebnis an die Mobilitäts-Verwaltungseinheit MMU,
die eine Liste von Kanälen
behält,
die eine akzeptable Kanalqualität
haben. Dann übersetzt
die MMU diese Liste in eine Liste von Care-Of-Adressen, bei welcher
jeder Kanal einer Kombination des relevanten Subnetzwerkvorspanns
und der Care-Of-Adresse des Mobilknotens entspricht. Dann ordnet
die MMU die ACAL-Liste gemäß dem Vorzug
(Signalqualität)
und sendet die ACAL-Liste an die Verkehrssteuerung TPC. Es liegt
in der Verantwortlichkeit der Verkehrssteuerung die abschließende Entscheidung
bezüglich
der Care-Of-Adressen, die verwendet werden sollen, zu treffen. Drei
Beispielsituationen veranschaulichen den Entscheidungsfindungsvorgang.
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Bei
einer ersten Situation ist der Mobilknoten eingeschaltet, aber er
empfängt
keine Daten von irgendeinem CN. Wenn das erste Datenpaket von einem
CN ankommt, wird das Paket durch den HA an die COA des MN getunnelt,
die mit der TPC verknüpft ist.
Die TPC, die als ein voreingestellter Router agiert, empfängt das
Paket und trifft die Zell-/Kanalentscheidung auf der Grundlage der
ACAL-Liste. Nach dem Treffen der Entscheidung funkt sie den MN an,
bildet einen Routingpfad zu dem MN über die ausgewählte IU
und routet das Paket über
die IU zu dem MN. Die TPC informiert auch die MMU über die
Entscheidung, so dass die MMU die Signalqualität (Stärke) der aktiven Zelle überwachen
kann und geeignete Übergabeentscheidungen
treffen kann.
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Bei
einer zweiten Situation gibt es eine aktuelle Sitzung und der Mobilknoten
bewegt sich von einer Stelle zu einer anderen. Diese Bewegung erfordert,
dass die ACAL-Liste geändert
wird. Die MMU aktualisiert die ACAL-Liste. Wenn die MMU feststellt, dass
eine Übergabe
notwendig ist, sendet sie an die TPC eine Anfrage, eine neue Zelle
auf der Grundlage der neuen ACAL auszuwählen. Auch in diesem Fall informiert
die TPC die MMU über
die Entscheidung und die MMU unterstützt den MN dabei die Übergabe zu
vollenden.
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Bei
einer dritten Situation verändert
sich eine Ressource. Dementsprechend kann es sein, dass der MN an
eine andere/n Zelle/Kanal übergeben
werden muss. In diesem Fall trifft die TPC die Entscheidung auf
der Grundlage der ACAL und weist die MMU an, den Rest der Übergabe
auszuführen.
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6 ist
ein Signalisierungsdiagramm, das die Registrierung und Ressourcen-Reservierung
veranschaulicht. Jedes MBN hat eine Verkehrshandhabungsrichtlinientabelle
THPT (siehe 3). Bei Schritt RR0 möchte der
MN einen Registrierungsvorgang beginnen. Es wird angenommen, dass
der MN einige Rechte in einem Uplink-Netzwerk hat, welches in diesem
Beispiel das GPRS-Netzwerk ist. Der MN hat gerade keine Rechte in
den Übertragungsnetzwerken,
sondern er überwacht
die Übertragungsverbindungen,
um die Kennung oder IP-Adresse der Verkehrssteuerung TPC zu erhalten,
die den in Frage kommenden Bereich steuert. Bei Schritt RR2 sendet der
MN der Authentifizierungszentrale MAC eine Authentifizierungsanfrage,
die die MIN (MBN-Schnittstellennummer)
des MN umfasst und die IP-Adresse der TPC (in dem vorherigen Schritt
erhalten). Bei Schritt RR4 wird der MN durch die Authentifizierungszentrale
MAC authentifiziert. Der Authentifizierungsvorgang ist das Thema einer
gemeinsamen Patentanmeldung, die an demselben Tag wie die vorliegende
Anmeldung angemeldet wurde. Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird es ausreichend sein, zu
sagen, dass nach dem Authentifizierungsvorgang die MAC weiß, ob es
dem MN erlaubt ist, auf dieses MBN zuzugreifen. Wenn die Authentifizierung
erfolgreich vollendet wurde, fragt bei Schritt RR6 die MAC bei der
Heimat-Registrierungseinheit HRU nach, um die Zugriffserlaubnisliste
APL des MN zu erhalten, die die Rechte des MN in jedem BN anzeigt.
Die HRU eines besuchenden MN kann in einem unterschiedlichen MBN
angeordnet sein. Die TPC verhandelt auch mit der HRU, um die Vorzüge des Teilnehmers zu
erhalten, wie beispielsweise die in 4 gezeigte QMTC-Tabelle.
Bei Schritt RR7 entscheidet die MAC, ob die TPC geeignet ist, die
APL-Liste zu betrachten. Bei Schritt RR8 informiert die MAC die
TPC, dass die Authentifizierung erfolgreich war, und berichtet die Teilnehmer-Vorzug-Information.
Bei Schritt RR10 empfängt
der MN eine Anzeige, dass die Authentifizierung erfolgreich beendet
wurde. Die MAC stellt auch eine Sicherheitsverknüpfung zwischen dem MN und dem
SSN (die TPC, MMU und RCU) her. Zum Beispiel kann ein Sitzungsschlüssel an
den MN und das SSN verteilt werden. Der Sitzungsschlüssel ermöglicht eine
verschlüsselte
Kommunikation zwischen dem MN und dem SSN. Bei Schritt RR11 sendet
der MN seine Adresse in den Uplink-und Downlink-Träger-Netzwerken
an die TPC. Bei Schritt RR12 berichtet der MN die folgende Information
an die TPC, die sie an die MMU weiterleitet (welche vorzugsweise
die IP-Adresse der TPC teilt): 1) Signalqualität von jeder/m verfügbaren Zelle/Kanal
in dem/n Übertragungsnetzwerk(en),
und 2) verfügbare bidirektionale
Träger.
Bei Schritt RR14 wählt
die TPC/MMU die akzeptable(n) Zelle(n)/Kanal(e) in dem/n Übertragungsnetzwerk(en)
und erstellt die ACAL-Liste (verfügbare Care-Of-Adressenliste,
siehe 5). Bei Schritt RR16 gibt die MMU die ACAL-Liste
der TPC. Bei Schritt RR20 beginnt der MN eine Registrierung mit
seinem Heimatagenten HA, indem er eine Mobilitätsbindung COA(MN) = COA(TPC-MN)
sendet. Mit anderen Worten ist die COA des MN innerhalb des HA die
COA, die mit der TPC verknüpft
ist. Bei Schritten RR22 und RR24 aktualisiert der HA und bestätigt die
Mobilitätsbindung des
MN. Jeder Korrespondenzknoten CN kann nun den MN über seinen
HA erreichen, indem er ein Paket mit seiner IP-Adresse des MN sendet.
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7 ist
ein Signalisierungsdiagramm, das den Beginn einer Sitzung veranschaulicht.
Der Ereignissatz beginnt bei Schritt SS2, bei welchem der Korrespondenzknoten
CN des MN die IP-Adresse IP(MN)
des MN kennt. Bei Schritt SS4 kennt der CN nicht die Mobilitätsbindung
in dem HA. Folglich wird das erste Benutzerdatenpaket zu dem HA
geroutet. (In 7 bezieht sich "Daten" auf Datenpakete
von Sitzung 1 und "Daten
2" bezieht sich
auf Datenpakete von Sitzung 2.) Bei Schritt SS6 wird, da der HA
die IP-Adresse der TPC als die primäre COA des MN speichert, das
Paket an die TPC getunnelt. Bei Schritt SS8 verwendet die TPC die
QMTC-Tabelle, um die eingehenden Pakete in ihre MBN-Verkehrsklasse
einzuteilen. Als Nächstes
verwendet die TPC die ACAL-Tabelle (welche den Vorzug des Teilnehmers,
die Verkehrsrichtlinie des MBN-Betreibers
und verfügbare
Verkehrs-/Ressourceninformation (Ressourcenverfügbarkeitsdaten) kombiniert,
die von der RCU erhalten wurden), um einen Downlinkträger auszuwählen.
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Schritte
SS10 bis SS16 betreffen die Ressourcen-Reservierung, die die TPC
nur dann ausführt,
wenn es notwendig ist (für
garantierten Dienst). Die Ressourcen-Reservierung ist spezifisch
für den Datenfluss.
Zum Beispiel reserviert, wenn der in Frage kommende Datenfluss zu
der MBN Verkehrsklasse 5 gehört,
die TPC eine bestimmte Bandbreitenmenge in der ausgewählten Zelle
(unter der COA, die durch die ACAL angezeigt wird). Bei Schritt
SS10 hält die
RCU vorzugsweise eine Datenbank (z.B. eine schnelle Nachschlagetabelle),
die die Ressourcenverfügbarkeit
in allen Zellen unter der TPC und in den benachbarten Zellen anzeigt
(für eine
glatte Übergabe).
Wenn der eingehende Verkehr zu dem Größte-Mühe-Dienst gehört, wählt die TPC die Zellen nur auf
der Grundlage der Ressourcenverfügbarkeitstabelle.
Wenn der eingehende Verkehr zu dem garantierten Dienst gehört, überprüft die TPC
1) ob die Ressourcen-Reservierung ausgeführt wurde und 2) wenn nicht,
wieviel Bandbreite reserviert werden muss (basierend auf den QMTC-
und THPT-Tabellen). Durch Nachsehen in der Ressourcenverfügbarkeitstabelle
bestimmt die TPC einen passenden Kanal, ohne, dass sie bei der RCU
anfragt, die aktuelle Kanalreservierung auszuführen. Bei Schritt SS12 trifft
die RCU eine Entscheidung über
die Ressourcen-Reservierung
und sendet die Entscheidung an die Donwlink-Schnittstelleneinheit DL_IU (in diesem Beispiel:
eine DVB-Schnittstelleneinheit).
Schritte SS14 und SS16 sind die entsprechenden Bestätigungen.
-
Schritte
SS18 und SS20 betreffen den Funkruf (engl.: paging) des Mobilknotens
MN. Wenn der MN nicht in dem ausgewählten Träger oder Kanal aktiv ist, muss
er angefunkt werden. Bei Schritt SS18 wird der MN über die
Uplink-Schnittstelleneinheit UL_IU
angefunkt (eine GPRS Schnittstelleneinheit in diesem Beispiel).
Schritt SS20 ist die Funkrufantwort von dem MN.
-
Bei
Schritt SS22 wird das erste Benutzerdatenpaket an den MN an die
Downlink-Schnittstelleneinheit DL_IU weitergeleitet. Bei Schritt
SS24 überprüft die DL_IU,
dass die COA des Empfängers
autorisiert ist und die Ressourcen-Reservierung gültig ist. Bei
Schritt SS26 leitet die DL_IU das erste Benutzerdatenpaket an den
MN weiter. Bei Schritt SS28 nimmt der MN Kenntnis von dem von dem
CN eingehenden Datenpaket und antwortet mit einer Mobilitätsbindung
von COA(MN) = COA(IU-MN).
Mit anderen Worten ist die COA mit der DL_IU verknüpft. Der Subnetzwerkvorspann
ist derselbe wie der der DL_IU und der zweite Teil der Adresse ist
die MIN. Bei Schritt SS30 aktualisiert der CN die Mobilitätsbindung
des MN. Bei Schritt SS32 beginnt der CN die MN-abgeschlossenen Datenpakete
direkt an die DL_IU zu senden, wodurch die zwischenliegenden Elemente
umgangen werden (die HRU, der HA und die TPC). In Wirklichkeit kann
der CN mehr als ein Paket gesendet haben, bevor er die aktualisierte
Mobilitätsbindung
bei Schritt SS28 empfängt,
wobei es in diesem Fall möglich
ist, dass die TPC mehr als ein Paket an den MN routen muss.
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Bei
Schritt SS34 werden, wenn derselbe CN eine andere Sitzung für den MN
eröffnen
muss und die neue Sitzung den Größte-Mühe-Dienst benötigt (keine
Ressourcen-Reservierung wird benötigt),
die Daten der neuen Sitzung genauso wie die Daten in Schritt SS32
gesendet (der letzte Schritt wird durch einen gepunkteten Pfeil
gezeigt). Wenn aber die neue Sitzung einen garantierten Dienst benötigt (der wiederum
eine Ressourcen-Reservierung
benötigt), wird
das erste Paket der neuen Sitzung von der DL_IU an die TPC geroutet,
wie bei Schritt SS36 gezeigt ist. Bei Schritt SS38 führt die
TPC eine Ressourcen-Reservierung für die zweite Sitzung aus. Dieser
Schritt umfasst die detaillierten Schritte von SS10 bis SS16. Bei
Schritt SS40 wird das erste Datenpaket der zweiten Sitzung an den
MN geroutet. Bei Schritt SS42 werden nachfolgende Pakete der zweiten
Sitzung an den MN geroutet.
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Es
werden keine expliziten Nachrichten zur Beendigung einer Sitzung
benötigt.
Wenn es keine MN-abgeschlossenen Pakete für eine vorgegebene Zeit gibt,
kann die IU einfach die Information, die den MN betrifft, aus ihrem
Zwischenspeicher löschen
und die TPC über
ihre Aktion informieren. Der MN kann einen ähnlichen Zeitgeber unterhalten.
Wenn er keine Pakete empfängt,
bevor der Zeitgeber abläuft,
beendet der MN die Überwachung
des Übertagungsträgers nach
Benutzerdaten. Wenn der MN weiter Daten erwartet, wenn der Zeitgeber
gerade abläuft, kann
der MN die IU anfragen, die Zeitgrenze vorübergehen zu erweitern. Die
IU kann die Anfrage annehmen oder zurückweisen.
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Um
Batterie eines portablen Mobilknotens zu sparen, wird bevorzugt,
dass der Mobilknoten nur einen Trägertyp (Netzwerk) gleichzeitig überwacht. Zum
Beispiel können
die Teilnehmerdaten, die den Mobilknoten betreffen, einen voreingestellten
Trägertyp
aufweisen, wie beispielsweise GSM oder UMTS. Der Mobilknoten sollte
auf diesem Träger
angefunkt werden. Der Mobilknoten kann angewiesen werden, den ausgewählten Trägertyp zu überwachen,
indem eine geänderte
Funkrufnachricht gesendet wird, die den ausgewählten Trägertyp, Kanal und mögliche Entschlüsselungsdaten,
usw. anzeigt. Alternativ kann eine derartige Information in einer
einzelnen Nachricht gesendet werden, wie beispielsweise einem Datenruf
oder dergleichen.
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DxB Mikrozellenarchitektur
-
8 veranschaulicht
ein zellulares Übertragungsnetzwerk.
Das zellulare Übertragungsnetzwerkkonzept
wurde für
die Datenübertragung
in DxB-Netzwerken eingeführt.
Das Konzept führt
DxB Mikrozellen ein. In manchen Bereichen, wie zum Beispiel Kaufhäusern, Supermärkten und
dergleichen, kann ein DxB-Netzwerk zwei sich überlappende Zellstrukturen
aufweisen. Derartige Bereiche werden durch normale DxB-Zellen 81 abgedeckt,
die Makrozellen genannt werden, und durch kleinere Zellen 82 bis 85,
die Mikrozellen genannt werden. Die Mikrozellen stellen Inhalt bereit,
der entsprechend maßgeschneidert
zu einer bestimmten Stelle ist. Um die Netzwerkarchitektur für eine solche
Mikrozellenstelle zu optimieren, führt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung zwei neue Elemente ein, nämlich eine vereinigte Schnittstelleneinheit
AIU und einen Übertragungsrouter
BR. Jeder Übertragungsrouter BR
ist mit einem einzelnen Mikrozellenüberträger gekoppelt. Er kapselt IP-Daten
in Protokolle ein, die für einen
DxB-Träger
geeignet sind. Einzelne Übertragungsrouter
sind mit dem MBN-Rückgrat über eine einzelne
vereinigte Schnittstelleneinheit AIU verbunden. Die AIU agiert nicht
nur als ein Router für
die BR, sondern auch als eine zentralisierte Ressourcen-Verwaltungseinheit.
Das Verwenden der AIU- und BR-Elemente reduziert die Schlüssel-Verwaltungslast
und Signalisierung bezüglich
der Ressourcen-Verwaltung.
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9 veranschaulicht
Paketrouting und die verschiedenen Datenstrukturen in einem System, wie
es in 8 gezeigt ist. Die vereinigte Schnittstelleneinheit
AIU umfasst eine Kanalzuweisungstabelle CAT, die einen Ressourceneintrag
für jede
Kombination eines Übertragungsrouters
BR und Kanals hat. Die CAT-Tabelle kann die Verwendung der Ressourcen
durch eine geeignete Metrik anzeigen. Die Kanalkennungen Ch1 bis
Chn können
physikalische Kanäle
darstellen, wie beispielsweise einzelne 8MHz-Kanäle in einem DVB-T Netzwerk.
Jeder Übertragungsrouter
Br1 bis BRn umfasst eine Kanalabbildungstabelle CMT1, CMT2, usw.
Die Kanalabbildungstabellen bilden die Care-Of-Adressen COA des Mobilknotens
auf eine Kanalkennung ab. Bezugszeichen 91 bis 9n bezeichnen
die Mikrozellen unter einer AIU. x und y sind zwei Indizes innerhalb
eines Bereiches von 1 bis n. Der Mobilknoten MN in Zelle 9y. Bezugszeichen 95 bezeichnet
ein Datenpaket, das an der AIU ankommt. Der Kopf des Datenpakets zeigt
die COA als COA(BRx_MN) an, was der BRx Subnetzwerkvorspann plus
die MIN des Mobilknotens bedeutet. Die eigene IP-Adresse IP(AIU)
der AIU wird nur verwendet, wenn die AIU Signalisierungspakete von
anderen Einheiten empfangen muss, wie beispielsweise der TPC, aber
diese Adresse nicht für
das Routen von Daten an den MN verwendet wird. Die AIU verwendet
die CAT-Tabelle, um das Datenpaket 95 in ein Datenpaket 96 umzuwandeln,
dessen Kopf die COA des BRy anzeigt, unter dem der MN angeordnet
ist. BRy verwendet seine Kanalabbildungstabelle CMT, um das Datenpaket 96 in
ein Datenpaket 97 umzuwandeln, welches ein IP-Paket ist,
das in einem DxB-Paket eingekapselt ist. Mit anderen Worten, hat
das Datenpaket 97 einen DxB-Kopf zusätzlich zu dem IP-Kopf.
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Abkürzungen:
(einige sind nicht offiziell)
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- ACAL:
- Verfügbare Care-Of-Adressenliste
- AIU:
- Vereinigte Schnittstelleneinheit
- APL:
- Zugriffserlaubnisliste
- BB:
- Basisnetzwerk
- BG:
- Grenzübergang
- BN:
- Trägernetzwerk
- BR:
- Übertragungsrouter
- CN:
- Korrespondenzknoten
- CAT/CMT:
- Kanalzuweisungs-/abbildungstabelle
- COA:
- Care-of-Adressen
- DL:
- Downlink
- DxB:
- DAB oder DVB
- FW:
- Zugangsschutzsystem
(engl. Firewall)
- HA:
- Heimatagent
- HAN:
- Heimat-Verwaltungs-Knoten
- HRU:
- Heimat-Registereinheit
- IP:
- Internet Protokoll
- IU:
- Schnittstelleneinheiten
- MAC:
- MBN-Authentifizierungszentrale
- MB:
- Mobilitätsbindung
- MBN:
- Mehr-Träger-Netzwerk
- MBN_TC:
- MBN-Verkehrsklasse
- MHA:
- MBN-Heimatagenten
- MIN:
- MBN-Schnittstellennummer
- MMU:
- Mobilitäts-Verwaltungseinheit
- MN:
- Mobilknoten
- PDP:
- Paketdatenprotokoll
- QMTC:
- QoS zu MBN_TPC
- QoS:
- Dienstqualität
- RMU:
- Ressourcen-Verwaltungseinheit
- SSN:
- Dienst-Unterstützungs-Knoten
- THPT:
- Verkehrshandhabungsrichtlinientabelle
- TPC:
- Verkehrsrichtlinien-Steuerung
- UL:
- Uplink
-
Referenz:
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- 1. MEMO Netzwerkdokumentation (zusammen als das "Memo-Konzept" bezeichnet), verfügbar unter http://memo.lboro.ac.uk