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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hardware-Konfiguration, einen GSN-Knoten (General
Packet Radio Services Support Node) und ein Verfahren zum Implementieren
allgemeiner paketvermittelter Funkdienste (GPRS – General Packet Radio Services)
im GSM-System (Global System for Mobile Communications).
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Dieser
Abschnitt soll den Leser in verschiedene Aspekte der Technik einführen, die
auf verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung bezogen sein
können,
die unten beschrieben und/oder beansprucht werden. Es wird angenommen,
daß diese Besprechung
dazu beitragen wird, für
den Leser Hintergrundinformationen zur Erleichterung eines besseren
Verständnisses
der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
Es versteht sich dementsprechend, daß diese Angaben in diesem Sinn
zu lesen sind und nicht als Zugeständnisse des Standes der Technik.
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GPRS
(General Packet Radio Services) ist ein entstehender ETSI-Standard
(European Telecommunications Standard Institute) für einen
neuen Satz Trägerdienste,
die die bereits für
die GSM-Kommunikationen (Global System for Mobile Communications)
verfügbaren
Dienste verstärken.
GPRS beruht auf Ende-Ende-Übertragung
von Paketdaten zwischen Benutzern über das GSM. GPRS erfordert ein
nur paketorientiertes GSM – überlagertes
Netz zur Bereitstellung von sowohl PTP-(Point-to-Point – Punkt-zu-Punkt-)
als auch PTM-(Point-to-Multipoint – Punkt-zu-Mehrpunkt-) Mobilpaketdatendienst.
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Die
zugrundeliegende Netzinfrastruktur für GSM ist leitungsvermittelt
und Sprachband. Durch GPRS wird GSM eine paketorientierte Datenübertragungsfähigkeit
zugefügt.
Die zusätzlichen
Fähigkeiten
von GPRS erlauben DSM, ein viel größeres Repertoire zusätzlicher
Mobildienste unter Verwendung von paketorientierter Datenübertragung
zu unterstützen.
Dies ist von Wichtigkeit, da die heutigen Benutzer von Zellulartechnologie
mobilen Zugang zu immer mehr datenbasierenden Diensten wie beispielsweise
Zugang zum Internet und sonstigen Informationsdiensten verlangen.
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Durch
GPRS effektiv unterstützte
Verkehrseigenschaften von paketorientierten Daten reichen von intermittierender
burstartiger Datenübertragung zu
häufigen Übertragungen
von "geringen Mengen" von Daten bis zu
gelegentlichen Übertragungen
von "großen" Mengen von Daten.
Datenübertragung
wird allgemein als "burstartig" angesehen, wenn
der Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Übertragungen die durchschnittliche Übertragungslaufzeit sehr überschreitet. "Geringe" Datenmengen oder
geringe Nachrichtendienste sind typischerweise diejenigen, wo wenige
hundert Oktette häufig
zu einer Zeit übertragen
werden. Aus mehreren Kilobyte Daten bestehende Transaktionen, die
mit einer Rate von bis zu mehreren Transaktionen pro Stunde stattfinden, bilden
ein Beispiel seltener Übertragung
großer
Datenmengen.
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Wie
bemerkt muß ein
System zum Implementieren von GPRS PTP- und PTM-Trägerdienste unterstützen, während andere
GSM-Dienste notwendigerweise aufgrund der Grundbeschaffenheit der dem
GSM eigenen leitungsvermittelten Operationen notwendigerweise Punkt-zu-Punkt
sind. Eine GPRS-Implementierung muß im Rahmen der PTP-Dienste
sowohl verbindungslose als auch verbindungsorientierte Netzdienste
unterstützen.
Mögliche
PTP-Dienste könnten
Informationsabruf, Nachrichtenübermittlungsdienste,
Kreditkartentransaktionen, Überwachung,
Internet-Zugang und dergleichen umfassen.
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Alle
PTM-Dienste beruhen auf der Fähigkeit, Informationen
von einer Quelle zu mehreren Zielen innerhalb einer einzigen Dienstanforderung
zu senden. Eine GPRS-Implementierung sollte 3 Kategorien von PTM-diensten unterstützen: (i)
PTM-Multicast, (ii) PTM-Gruppenanrufe
und (iii) IP-Multicast. In einem PTM-Multicast kann ein Benutzer oder Teilnehmer
eine Nachricht zu einigen oder allen anderen Teilnehmern in einem
bestimmten geografischen Gebiet senden. Bei einem Gruppenruf (nach
Definition durch ETSI) werden Nachrichten nur zu denjenigen Zellen
gesendet, von denen bekannt ist, daß sie bestimmte, der Anrufgruppe
zugeordnete Empfänger enthalten.
Ein IP-Multicast (Internet Protocol) ist der Standardmechanismus,
mit dem zu einer bestimmten Gruppe gehörende Benutzer Nachrichten über eine
IP-Protokollreihe in GSM austauschen können. Einige mögliche PTM-Dienste
könnten
die Verteilung von Nachrichten oder Wetterberichten, elektronische Anzeigen
sowie Ablieferung von Fahrzeugflotten zugeordneten Diensten umfassen.
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Auch
muß eine
GPRS-Implementierung auf Standardprotokollen für paketorientierte Datenkommunikation
basierende Anwendungen unterstützten. Zu
diesen Standards können
Anpassungsverfahren an bekannte oder bestehende IP- und X.25-Netze gehören.
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Ein
wichtiger Nutzen von GPRS besteht darin, daß Funkkanäle in GPRS zwischen mehreren Mobilstationen
(MS) geteilt werden. Zweitens erlaubt Multiplexen an der Luftschnittstelle
eine wirkungsvolle Unterstützung
von burstartigem Verkehr. Ein weiterer, für Teilnehmer besonders attraktiver
Vorteil besteht darin, daß einem
Benutzer von GPRS die Menge an übertragenen
Informationen in Rechnung gestellt wird, nicht die Verbindungszeit
mit dem System bzw. die Anschlußzeit.
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Wie
ersichtlich ist, ist die GPRS-Erweiterung des GSM ein bedeutender
Fortschritt in Zellularkommunikation. Bislang gibt es jedoch keine
bekannten Implementierungen von GPRS. GPRS erfordert sowohl Hardware-
als auch Software-Zufügungen
und -Abänderungen
am bestehenden GSM-Netz. Eine GPRS-Implementierung sollte wirkungsvoll,
robust und kostengünstig
sein.
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Es
besteht daher ein Bedarf in der Technik an einer Hardware-Konfiguration,
einem GSM-Knoten (General Packet Radio Services Support Node) und
einem Verfahren zum Implementieren von GPRS über GSM, das wirkungsvoll,
robust und kostengünstig
ist.
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In
US-A-5 438 565 ist
der Einsatz eines Paketbusses zum Transportieren von Paketen in
einer Paketvermittlungseinheit und ein Übertragungsbus zum Transportieren
von Paketen außerhalb
der Paketvermittlungseinheit offenbart.
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In
WO-A-99 33 319 ist
der Einsatz von Prozessorkarten offenbart, die durch Einsatz eines ATM-Vermittlungskerns
(Asynchronous Transfer Mode) und einer AAL-Schnittstelle (ATM Adaptation Layer)
zum Koordinieren von Kommunikationen mit anderen ATM-basierenden Mobilvermittlungssteuerungen
kommunizieren.
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In
WO-A-99 57 918 ist
die Telekommunikationsressourcenzuteilung in einem Telekommunikationssystem
beschrieben, daß eine
Mehrzahl von Anwendungen, eine Mehrzahl von Telekommunikationsressourcen
und einen Telekommunikationsdienstekern enthält. Diese Veröffentlichung
richtet sich allgemein auf das Erleichtern der Softwareentwicklungsbürde für hochflexible
Telekommunikationssysteme. Routinginformationen und -verantwortlichkeiten
werden in einem Verbindungsmanagermodul gehalten, um Kodierungen
auf Anwendungsebene für
eine bestimmte Anwendung im Telekommunikationssystem zu reduzieren.
Durch eine virtuelle Vorrichtungsschnittstelle werden allgemeine
ressourcenbezogene Befehle umgesetzt, die eine Anwendung versteht,
und eigentliche spezifische ressourcenbezogene Befehle, die eine
hersteller spezifische oder standardspezifische Telekommunikationsressource
versteht. So kann jede Anwendung zu einer gemeinsamen Schnittstelle
geschrieben werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER EFINDUNG
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Eine
erfindungsgemäße Hardware-Konfiguration
entspricht dem Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen entsprechen den
abhängigen
Ansprüchen.
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Eine
Hardware-Konfiguration umfaßt
eine Mehrzahl von Elektronikkarten zur Bereitstellung von GPRS-Funktionalität (General
Packet Radio Services). Die Elektronikkarten kommunizieren miteinander über einen
internen Bus und kommunizieren mit anderen externen Schaltungen über einen
externen Bus. Durch diese Trennung von Kommunikationen werden Leistungsvorteile
geboten. Der externe Bus ist vorzugsweise ein ATM-Bus.
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Der
interne Bus ist vorzugsweise ein Peripheriekomponentenbus bzw. insbesondere
ein kompakter PCI-Bus (Peripheral Component Interconnect). Die Mehrzahl
von Elekronikkarten kann zumindest einen Einkartenrechner zur Durchführung von Verbindungssteuerung
und einfacher Netzmanagementprotokollverwaltung umfassen. Die Mehrzahl von
Elektronikkarten kann weiterhin mindestens eine Kanalverarbeitungskarte
umfassen.
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Ein
GSN-Knoten (General Paket Radio Services Support Node) zum Unterstützen von
GPRS über
ein GSM-Netz kann einen Einkartenrechner zur Bereitstellung von
GPRS-Funktionalität umfassen, die
für jeden
bedienten Ruf erforderlich ist und einen Anschlußkartenprozessor zur Bereitstellung
von GPRS-Funktionalität,
die für
jedes bediente Paket erforderlich ist. Der GSN-Knoten kann als SGSN, GGSN
oder beides funktionieren.
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Bei
Funktion als SGSN unterstützt
der Einkartenrechner vorzugsweise eines oder mehrere von Funkressourcenverwaltung,
Authentifizierung und Mobilitätsverwaltung.
Die Funkressourcenverwaltung kann beispielsweise Zellenauswahlverwaltung, Verbindungswegverwaltung
und Um-Schnittstellenverwaltung
umfassen. Die Mobilitätsverwaltung
kann beispielsweise Anschlußverwaltung
und Herstellung der logischen Verbindung, Wartung und Freigabe umfassen.
Der Anschlußkartenprozessor
kann beispielsweise eine Verschlüsselungsfunktion,
eine Komprimierungsfunktion und eines oder mehrere von Routing-
und Tunnelfunktionen unterstützen.
Bei Funktion als GGSN, kann der Einkartenrechner vorzugsweise beispielsweise
Sitzungsverwaltungsfunktionalität
unterstützen.
Der Anschlußkartenprozessor kann
beispielsweise Adressenumsetzungsfunktionalität, Zugangssteuerungsfunktionalität oder eine
oder mehrere von Routing- und Tunnelfunktionen unterstützen.
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Ein
Verfahren zum Implementieren von GPRS über ein GSM-Netz umfaßt folgende Schritte: Bereitstellung
eines GSN-Knotens mit ersten und zweiten Rechenvorrichtungen, Unterstützen von GPRS-Funktionalität, die für jeden
bedienten Ruf erforderlich ist, von der ersten Rechenvorrichtung;
und Unterstützen
von GPRS-Funktionalität, die für jedes bediente
Paket erforderlich ist, von der zweiten Rechenvorrichtung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und sonstigen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
bei Lektüre
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und bei Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbar, in
denen:
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1 eine
grafische Darstellung eines Telekommunikationssystems zur Bereitstellung
von GPRS über
GSM ist;
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2 eine
grafische Darstellung einer Hardware-Konfiguration gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung zum Implementieren von GPRS über GSM ist;
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3 eine
grafische Darstellung von Funktionalitätsaufteilung eines SGSN ist,
die in der in 2 gezeigten Hardware-Konfiguration
implementiert werden kann, gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
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4 eine
grafische Darstellung von Funktionalitätsaufteilung eines GGSN ist,
die in die in 2 gezeigte Hardware-Konfiguration
gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert werden
kann.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
werden untenstehend eine oder mehrere spezifische Versionen der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Bemühen zur Bereitstellung einer prägnanten
Beschreibung dieser Versionen werden nicht alle Merkmale einer eigentlichen
Implementierung in der Spezifikation beschrieben. Es versteht sich,
daß bei
Entwicklung irgendeiner solchen Implementierung wie bei jedem technischen
oder Konstruktionsprojekt zahlreiche implementierungsspezifische
Entscheidungen getroffen werden müssen, um die bestimmten Ziele
des Entwicklers zu erreichen, wie beispielsweise Konformität mit systembezogenen
und geschäftsbezogenen
Beschränkungen,
die sich von einer Implementierung zur anderen verändern können. Weiterhin
sollte man erkennen, daß ein solcher
Entwicklungsaufwand kompliziert und zeitaufwendig sein könnte, aber
für den
gewöhnlichen Fachmann
mit Nutzen der vorliegenden Offenbarung trotzdem ein routinemäßiges Unterfangen
von Konstruktion, Erzeugung, und Herstellung sein würde.
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In 1 wird
ein Blockschaltbild eines GPRS-Netzes 100 bzw. -systems
zur Bereitstellung von GPRS gezeigt, wo sowohl eine Kommunikationsquelle
als auch ein Kommunikationsziel GSM-Mobilstationen (MS) 10 und 20 oder
Endgeräte
(TE-Terminal Equipment) 102 und 104 sein können. Für Beschreibungszwecke
sind Signalisierungsschnittstellen zwischen Elementen über gestrichelte
Linien und Datenübertragungs-
und Signalisierungsschnittstellen mit durchgezogenen Linien dargestellt.
Die TE 102 und 104 können direkt auf das GPRS Netz 100 wie
für TE 104 gezeigt
oder über
ein externes Datennetz, wie beispielsweise das zum Kommunizieren
mit der TE 102 benutze Paketdatennetz (PDN) 106 zugreifen.
Die MS 10 und 20 kommunizieren über Funkkanäle mit dem
GPRS-Netz 100 über
ein Basisstationssystem (BSS) bzw. Basisstation 108.
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Die
TE 104 wird durch ein mobiles Endgerät (MT – Mobile Terminal) 110 an
das BSS 108 angeschaltet. Das MT 110 und die TE 104 kommunizieren unter
Verwendung einer R-Schnittstelle
wie beschrieben in ETSI (European Telecommunications Standard Institute),
Digital Cellular Telecommunications System (Digitales Zellulartelekommunikationssystem)
(Phase 2+); GPRS (General Paket Radio Service); Service Description
Stage 2 (Dienstbeschreibung Stufe 2), GSM 3.60 v 6.4.0, dessen Offenbarung
hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Ein SGSN-Knoten (Serving
GPRS Support Node – Dienstenetzknoten) 112 und
erste und zweite GGSN-Knoten (Gateway GPRS Support Node – Zugangsnetzknoten) 114 und 116 sind
zur Bearbeitung von Paketverkehr ausgelegt. Der erste GGSN 114 ist als
mit einem PLMN (Public Land Mobile Network – öffentlichem Landfunknetz) 118 kommunizierend dargestellt.
Der zweite GGSN 116 ist als mit der TE 102 über das
PDN 106 kommunizierend dargestellt. Das Netz 100 umfaßt weiterhin
eine Mobilvermittlungsstelle/Besuchsregister (MSC/VLR-Mobile Switching
Centre/Visitor Location Register) 120 und ein Heitmatregister
(HLR – Home
Location Register) 122. Ein Kurznachrichtensystem/Zugangsmobilvermittlungsstelle
(SMS/GMSC – Short
Message System/Gateway Mobile Switching Centre) 121 und
ein SMS/Übergangs-MSC(IWMSC – Interworking
MSC) 123 ist mit einer Kurznachrichten-Dienststelle (SM-SC – Short Message, Service Centre) 124 verbunden.
Mit dem SGSN-Knoten 112 ist ein Gerätekennungsregister (EIR – Equipment
Identity Register) 125 verbunden. In 1 sind
verschiedene Schnittstellenformate wie beispielsweise eine Gb-Schnittstelle zwischen
dem BSS 108 und dem SGSN 112 gezeigt.
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Der
Fachmann wird erkennen, daß die
in 1 gezeigten Schnittstellen in den ETSI-Standards
für GSM
und besonders für
GPRS auf GSM definiert sind.
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Nunmehr
auf 2 bezugnehmend ist eine grafische Darstellung
einer Hardware-Konfiguration 200 dargestellt, die bei der
Implementierung einer GSN-Plattform
(GSNP) gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. Wie ausführlicher
unten besprochen wird, ist die GSNP eine Plattform, die sowohl die
SGSN- als auch die GGSN-Funktionalität unterstützt. Die GSNP ist vorzugsweise
auf der von Lucent Technologies Inc. erzeugten SPEED-Plattform implementiert.
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Die
Hardware-Konfiguration 200 ist ein relativ billiges breitbandiges
und skalierbares Vermittlungsprodukt, das mit Standard-Hardware-
und Software-Schnittstellen auf einer offenen Architektur aufgebaut
ist. Die Hardware-Konfiguration
kann für SGSN 112 sowie
GGSN 114 oder 116 gleich sein, solange wie sie
die erforderliche Funktionalität
für ein eingegebenes
Kriterium unterstützen
kann. Die Hardware-Konfiguration 200 besteht vorzugsweise aus
einer Breitband-Rückwand, Leitungsanschlußkarten,
intelligenten Netzschnittstellenkarten und Kanalverarbeitungskarten.
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Die
Hardware-Konfiguration 200 umfaßt einen PCI-Bus (Peripheral
Component Interconnect – Peripheriekomponentenbus)
bzw. internen Bus 202, der einen Einkartenrechner (SBC – Single
Board Computer) 204, eine SCSI-Karte (Small Computer System
Interface – Kleinrechnersystemschnittstellen) 206,
eine Ethernet-Schnittstellenkarte 208,
eine OC3-Schnittstellenkarte (Optical Carrier Level 3 – optische
Träger
der Ebene 3) 210, eine erste E1-FR-Schnittstellenkarte
(Frame Relay – Rahmenweiterleitung) 212,
eine ASR-Karte (Automatic Speech Recognition – automatische Spracherkennung) 214,
eine DSP-Karte (Digital Signal Prozessor – Digitalsignalprozessor) 216 und
eine zweite E1-FR-Schnittstelle 218 mit
verschiedenen externen Schaltungen, allgemein als Bezugsziffer 219 gezeigt, verbindet.
Der PCI-Bus 202 ist vorzugsweise ein kompakter PCI-Bus
mit 22 Schlitzen. Die Karten 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216 und 218 sind
allgemein als Elektronikkarten bezeichnet. Im Allgemeinen sind die
ASR-Karten 214 und die DSP-Karte 216 Kanalverarbeitungskarten.
Im Allgemeinen führen
die Kanalverarbeitungskarten eines oder mehrere von Sprachkodierung,
Echolöschung
oder Mehrfrequenzerkennung und -erzeugung durch.
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Vom
SBC 204 wird Verbindungssteuerung durchgeführt, die
Funktionsweise der GSNP gesteuert, SNMP-Verwaltungsfunktionen durchgeführt und er
kann vorteilhafterweise ein im Handel erhältlicher Prozessor wie beispielsweise
ein von Sun Microsystems Inc. hergestellter SPARCTM-basierender
Prozessor oder ein auf PentiumTM basierender
Prozessor von der Intel Corporation sein. Auf dem SBC 204 läuft vorzugsweise
ein auf SolarisTM UNIX basierendes Betriebssystem
ab.
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Der
PCI-Bus 202 kann vorzugsweise 64 Bit breit sein und mit
33 MHz arbeiten. Für
kompakte PCI-Systeme stehen verschiedene im Handel erhältliche
3U- und 6U-Leitungspakete
einschließlich
von SCSI-Adaptern, Videoadaptern, Ethernet-Netzschnittstellensteuerungen
(NIC – Network
Interface Controllers), ATM-NIC (wie beispielsweise die OC3-Schnittstellenkarte 210),
SS7-NIC (Signaling Signal
7) und Festplattenlaufwerke zur Verfügung. Der PCI-Bus 202 ist
vorzugsweise ein kompakter 2-GBps-PCI-Bus und wird für Steuerung
und paketorientierte Datenübertragung
benutzt. Von einem externen ATM-Bus 220 (Asynchronous Transfer
Mode) werden ATM-Kommunikationen in der Hardware-Konfiguration 200 mit 1,4 GBps
(erweiterbar auf 5,6 GBps) bereitgestellt und er wird für verbindungsorientierten
Sprach- und Datenverkehr benutzt. Der ATM-Bus 220 weist
vorzugsweise 16 Schlitze auf.
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Von
der OC3-Schnittstelle 210 wird die IP-Schnittstelle (Internet
Protocol) mit der Plattform 200 bereitgestellt. Die OC3-Schnittstellenkarte
unterstützt
PDN-Verkehr. Die ASR-Karte 214 unterstützt Verschlüsselung und Übertragungskomprimierung sofern
gewünscht.
Jede der E1-FR-Karten 212 und 218 weist vorzugsweise
16 E1-Verbindungen, eine multisynchrone Kommunikationssteuerung
und einen RISC-Prozessor (Reduced Instruction Set Computer) auf.
Die Leitungsanschlußkarten
können
sowohl synchrone Schnittstellen (T1, E1, DS3, E3) und asynchrone
Schnittstellen (OC3) bereitstellen. Diese Leitungsanschlußkarten
schalten anschlußseitigen Verkehr
auf den ATM-Bus 220 und sind von anderen Schaltungspaketen
auf dem ATM-Bus 220 für
Verkehrsbearbeitung abhängig.
Intelligente Schnittstellenkarten können ATM-Netzschnittstellen
(OC3, T1 und E1) und Frame-Relay-Schnittstellen (T1 und E1) bereitstellen.
Diese intelligenten Netzschnittstellenkarten bestehen aus schnittstellenspezifischen
Vorrichtungen. wie beispielsweise SAR-Vorrichtungen (Segmentation
And Reassembly – Segmentierung und
Wiedervereinigung), HDLC-Steuerungen (High Level Data Link Control – Hochpegel-Datenübertragungssteuerung)
und einem gemeinsamen Mikroprozessorkern MIPS R4700, auf dem ein
Mikrokern von VxWorks® für Protokollverarbeitung auf
höherer
Ebene abläuft.
VxWorks® ist
ein von Winder River Systems in Alameda, Kalifornien verkauftes
RTOS-System (Real
Time Operating System – Echtzeitbetriebssystem).
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Kanalverarbeitungskarten
umfassen die DSP-Karte 216 und die ASR-Karte 214.
Die DSP-Karte 216 enthält
einen gemeinsamen Prozessorkern R4700, auf dem VxWorks® abläuft, und
eine Gruppe von 40 DSP, die insgesamt 4000 MIPS Signalverarbeitungsleistung
für Sprachkodierung, Echolöschung und
DTMF-Erkennung/Erzeugung (Dual Tone Multiple Frequency – Mehrfrequenz)
bereitstellen. Die DSP-Karte 216 hat Zugang zum PCI-Bus 202 und
dem ATM-Bus 220,
womit sie Verkehr von entweder einer Leitungsanschlußkarte oder einem
intelligenten NIC verarbeiten kann.
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Es
wird nunmehr die Funktion, Konstruktion und Arbeitsweise des SGSN 112 und
der zwei GGSN 114 und 116 einschließlich einer
GSNP 300 bezüglich
der 3 und 4 beschrieben. Der Deutlichkeit
und Leichtigkeit der Beschreibung halber sind der SGSN 112 und
die zwei GGSN 114 und 116 allgemein als GSN bezeichnet.
Die Funktionalitätskonfiguration
der vorliegenden Erfindung bietet bedeutende Leistungsvorteile gegenüber vorherigen
Systemen. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird GPRS-Funktionalität, die für jeden
bedienten Ruf erforderlich ist (d.h. auf Rufweise, Grundlage oder
globaler Beschaffenheit) durch einen Einkartenrechner oder allgemein
eine erste Rechenvorrichtung durchgeführt oder unterstützt. Andererseits
wird GPRS Funktionalität,
die für
jedes bediente Paket erforderlich ist, durch einen Anschlußkartenprozessor oder
allgemein eine zweite Rechenvorrichtung durchgeführt oder unterstützt. Wie
untenstehend durch Leistungsberechnungen gezeigt werden wird, bietet
eine solche Funktionalitätskonfiguration
hohe Leistung bei relativ kostengünstigem Hardware-Aufwand.
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3 ist
eine grafische Funktionsdarstellung einer beispielhaften Auslegung
des SGSN 112 gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung. Der SGSN 112 ist der
Knoten, der die MS 10 und 20 durch Unterstützung einer
Gb-Schnittstelle versorgt. Die Gb-Schnittstelle ist die Schnittstelle
mit einer MS nach Definition durch die ETSI-GSM-Standards. Am GPRS-Anschluß wird vom
SGSN 112 ein Mobilitätsverwaltungskontext
hergestellt, der Informationen bezüglich beispielsweise Mobilität und Sicherheit
für die
bestimmte MS 10 oder 20 enthält.
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Bei
Einleitung von PDP-Kontextaktivierung (packet data protocol) wird
vom SGSN 112 ein PDP-Kontext hergestellt, der für Routing
innerhalb des PLMN 118 in Verbindung mit dem GGSN 116 benutzt
wird, den ein GPRS-Teilnehmer
benutzt. Es ist zu bemerken, daß die
Funktionalität
von SGSN 112 und GGSN 116 mit dem gleichen physikalischen Knoten
kombiniert sein kann oder in getrennten physikalischen Knoten resident
sein kann. Der SGSN 112 und der GGSN 116 enthalten
IP-Routing-Funktionalität und sie
können
mit IP-Routern zusammengeschaltet sein. Wenn sich der SGSN 112 und
der GGSN 116 in unterschiedlichen PLMN befinden, sind sie über eine
Gp-Schnittstelle verbunden. Wenn sich der SGSN 112 und
der GGSN 114 im gleichen PLMN befinden, sind sie dann über eine
GN-Schnittstelle verbunden. Die Gp-Schnittstelle bietet die Funktionalität der Gn-Schnittstelle zuzüglich von
Sicherheitsfunktionalität,
die für
Kommunikation zwischen PLMN erforderlich ist. Der SGSN 112 kann
Standortinformationen zum MSC/VLR 120 über eine wahlweise Gs-Schnittstelle
senden. Die Gs- Schnittstelle
kann auch zum Senden von Funkrufanforderungen von MSC/VLR 120 zum
SGSN 112 benutzt werden.
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Einige
der Schlüsselfunktionen
des SGSN 112 können
Mobilitätsverwaltungen,
Mobilstationsauthentifizierung, Datenverschlüsselung, Datenkomprimierung
und Funkressourcenmanagement umfassen. Zusätzlich muß der SGSN 112 Paket-Routing und Übertragung,
Adressenumsetzung, logische Verbindungsverwaltung, Paketsegmentierung/Wiedervereinigung
und Tunnelung bearbeiten. Vom SGSN 112 werden insgesamt
im Aggregat als Paketverkehr bekannte Pakete vom BSS 108 mit
Frame-Relay über
E1 (die Gb-Schnittstelle) empfangen. Nachdem die Pakete am SGSN 112 aufbereitet
wie beispielsweise komprimiert, verschlüsselt, segmentiert und dergleichen
worden sind, wird der Paketverkehr zum GGSN 114 zur Übertragung
zum PDN 106 gesendet.
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Auf
den GGSN 114 wird vom PDN 106 auf Grundlage einer
IP-Adresse der Benutzerdaten zugegriffen. Der IP-Adressat der Benutzerdaten enthält Routinginformationen
für GPRS-Benutzer,
die an das Netz 100 angeschlossen sind. Die Routinginformationen
werden zum Tunneln von PDU (Packet Data Units – Paketdateneinheiten) zum
gegenwärtigen Anschlußpunkt für die MS 10 benutzt.
Der gegenwärtige
Zugangspunkt ist beispielsweise der SGSN 112. Vom GGSN 114 können Standortinformationen
aus dem HLR 120 über
eine wahlweise Gc-Schnittstelle angefordert werden.
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Logikfunktionen,
die möglicherweise
im GPRS-Netz 100 durchgeführt werden müssen, umfassen
Netzzugangssteuerung, Paket-Routing und Übertragung, Mobilitätsverwaltung,
logische Verbindungsverwaltung und Funkressourcenmanagement. Jede
dieser Funktionen wird nunmehr kurz beschrieben. Netzzugangssteuerungsfunktionen
verbinden einen Benutzer mit dem GPRS-Netz 100 zur Verwendung
von Diensten und/oder Einrichtungen des Netzes 100 durch
Einsatz einer Menge definierter Zugangsprotokolle und -verfahren.
Benutzernetzzugang kann entweder von einer Mobilkommunikationsvorrichtung
wie beispielsweise der MS 10 oder einer festen Kommunikationsvorrichtung
wie beispielsweise der TE 102 des GPRS-Netzes 100 stattfinden. Eine
Netzschnittstelle zur festen Kommunikationsvorrichtung kann mehrere
Zugangsprotokolle zu externen Datennetzen, beispielsweise X.25 oder
IP unterstützen.
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Es
werden untenstehend einige der Schlüsselfunktionen beschrieben,
die Teil der Netzzugangssteuerung sind. Eine Registrierungsfunktion
ist das Mittel, mit dem die Mobilkennung (ID – Identification) eines Benutzers
dem (den) Paketdatenprotokoll(en) und Adresse(n) des Benutzers im
PLMN zugeordnet ist. Eine Authentifizierungs- und Berechtigungsfunktion 302 führt die
Identifizierung und Authentifizierung eines Dienstanforderers und
eine Validierung der Dienstanforderungsart durch, um sicherzustellen, daß der Benutzer
zur Verwendung von bestimmten Netzdiensten berechtigt ist. Eine
Zulassungssteuerungsfunktion berechnet die zur Bereitstellung der angeforderten
Dienstgüter
(QoS – Quality
of Service) erforderlichen Netzressourcen, bestimmt, ob diese Ressourcen
zur Verfügung
stehen, und reserviert dann diese Ressourcen. Die Zulassungssteuerfunktion
wird in Verbindung mit den Funkressourcenmanagementfunktionen durchgeführt.
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Von
der Paket-Routing- und Übertragungsfunktion
wird gemäß einem
Satz Regeln ein Leitweg zur Übertragung
einer Nachricht innerhalb des und zwischen den (PLMN 118)
bestimmt und benutzt. Die Schlüsselfunktionen,
die Teil der Paket-Routing- und Übertragungsfunktion
sind, sind eine Relay-Funktion, eine Routing-Funktion 304,
eine Adreßumsetzung- und
Abbildungsfunktion, eine Verkapselungsfunktion, eine Tunnelfunktion 306,
eine Komprimierungsfunktion 308 und eine Verschlüsselungsfunktion 310.
Die Relay-Funktion ist das Mittel, mit dem ein Knoten von einem
Knoten empfangene Daten zu dem nächsten Knoten
auf dem Weg der Daten weiterleitet.
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Die
Routing-Funktion 304 bestimmt den GGSN, zu dem eine Nachricht
weitergeleitet werden soll und den (die) zugrundeliegenden Dienst(e),
der (die) zum Erreichen der GGSN unter Verwendung einer Zieladresse
der Nachricht benutzt wird (werden). Die Routing-Funktion 304 wählt einen Übertragungsweg
für den
nächsten
Abschnitt auf dem Weg eines Pakets aus.
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Datenübertragung
zwischen GSN kann über externe
Datennetze stattfinden, die ihre eigenen internen Routing-Funktionen
bereitstellen, beispielsweise X.25, Frame Relay oder ATM-Netze.
Von einer Adreß-Umsetzungs- und Abbildungsfunktion
wird die Umwandlung einer Adresse einer Art in eine andere Adresse
einer anderen Art durchgeführt.
Adressenumsetzung kann zum Umwandeln einer externen Netzprotokolladresse
in eine interne Netzadresse benutzt werden, die zum Leiten von Paketen
innerhalb des und zwischen den PLMN benutzt werden kann.
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Von
einer Verkapselungsfunktion werden Adreß- und Steuerungsinformationen
zu einer Dateneinheit zum Leiten von Paketen innerhalb des und zwischen
den PLMN hinzugefügt.
Entkapselung ist die Entfernung der Adressierungs- und Steuerungsinformationen
von einem Paket, um die ursprüngliche Dateneinheit
aufzudecken. Von der Tunnelungsfunktion 306 werden verkapselte
Dateneinheiten innerhalb des und zwischen den PLMN vom Verkapselungspunkt
zum Endkapselungspunkt übertragen. Ein
Tunnel ist ein Zweiweg-Punkt-zu-Punkt-Weg. Es werden nur die Tunnel-Endpunkte
identifiziert.
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Die
Komprimierungsfunktion 308 optimiert die Verwendung der
Funkwegkapazität
durch Übertragung
der geringstmöglichen
Menge einer Standard-Dateneinheit (SDU – Standard Data Unit). Die Verschlüsselungs funktion 310 verschlüsselt und
entschlüsselt
Benutzerdaten zur Bewahrung ihrer Vertraulichkeit und der Vertraulichkeit
der Signalisierung über
Punktkanäle.
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Von
einer Mobilitätsverwaltungsfunktion 312 wird
der gegenwärtige
Standort einer MS in einem PLMN verfolgt. Die Mobilitätsverwaltungsfunktion 312 kann
logische Verbindungsmanagementfunktionen 314 und logische
Verbindungsherstellungs-/Wartungs-/Freigabefunktionen (LLE/M/R – Logical
Link Establishment/Maintenance/Release) 316 umfassen. Von
den logischen Verbindungsmanagementfunktionen 314 wird
ein Kommunikationskanal zwischen einer MS und dem PLMN über eine
Funkschnittstelle aufrechterhalten. Von den LLE/M/R-Funktionen 316 werden
Kommunikationen hergestellt, wenn sich ein MS an das GPRS anschaltet,
der logische Verbindungszustand überwacht, Verbindungszustandsänderungen
kontrolliert und mit der logischen Übertragungsverbindung verbundene Ressourcen
freigegeben.
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Funkressourcenmanagementfunktionen 318 betreffen
die Zuteilung und Unterhaltung von Funkkommunikationswegen. GSM-Funkressourcen
werden unter den Leitungsdiensten (Sprach- und Datendiensten) und
dem GPRS geteilt. Die Funkressourcenmanagementfunktionen 318 können eine Um-Managementfunktion 320,
eine Zellenauswahlfunktion 322 und eine Wegmanagementfunktion 324 umfassen.
Von der Um-Managementfunktion 320 werden in jeder Zelle
benutze physikalische Kanäle verwaltet
und die Menge an für
GPRS in jeder Zelle zuzuteilenden Funkressourcen bestimmt. Es versteht sich,
daß die
Menge an für
GPRS zugeteilten Funkressourcen in Abhängigkeit von dem örtlichen Benutzerbedarf
von Zelle zu Zelle unterschiedlich sein kann. Die Zellenauswahlfunktion 322 ermöglicht einer
MS, die optimale Zelle zur Verwendung bei der Herstellung eines
Kommunikationsweges über
das PLMN auszuwählen.
Dieser Auswahlvorgang umfaßt das
Messen und Auswerten von Signalgüte
von in der Nähe
liegenden Zellen wie auch das Erkennen und Vermeiden von Blockierung
in bestimmten in Frage kommenden Zellen. Die Wegemanagementfunktion 324 verwaltet
Paketdatenkommunikationswege zwischen einem BSS und GSN-Dienstenetzknoten.
Die Herstellung und Freigabe dieser Kommunikationswege kann auf
der Basis des Datenverkehrsaufkommens dynamisch sein oder auf der
Basis der maximal erwarteten Belastung in jeder Zelle statisch sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt die GSNP 300 Anwendungen mit einer bekannten
Umgebung auf Grundlage standardmäßiger Betriebssysteme
und Kommunikationsdienste, eine präzise Menge von Anwendungsprogrammschnittstellen (API – Application
Programme Interfaces) für
Hardware-Management, Medienstreamverarbeitung und einen SNMP-Management-Rahmen
bereit. Die Software der GSNP 300 ist zur Unterstützung einer
Vielzahl von Telefonie- und Datenanwendungen ausgelegt, die vielseitige
Zugang-Modi und einen Bereich an Zuverlässigkeit-/Kostenverhältnissen überspannen.
Beispielsweise kann die GSNP 300 eine Vielzahl von Software-Inventar
enthalten.
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Von
der Software können
Betriebssystemdienste bereitgestellt werden. Auf dem SBC 204 läuft SolarisTM UNIX ab. Auf den in den intelligenten
NIC und Kanalverarbeitungskarten eingebetteten MIPS-Prozessoren
R4700 läuft
VxWorks® ab.
Anwendungssoftware kann in beiden Umgebungen ausgeführt werden.
Im allgemeinen werden für
kritische Echtzeit-Verkehrsbearbeitung eingebettet Prozessoren benutzt,
während
der SBC 204 für
Signalisierung und Elementenmanagement auf Steuerungsebene benutzt
wird.
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Kommunikationsdiensteanwendungen
besitzen Zugang zu einer Vielzahl von Kommunikationsdiensten in
den Umgebungen von SolarisTM sowie VxWorks®. Über bekannte Einwahlschnittstellen steht
TCP/IP-Vernetzung, Native ATM- und Frame Relay-Vernetzung und IP-Vernetzung
auf der Rückwand
zur Verfügung.
Durch IP-Vernetzung auf der Rückwand
kann die Rückwand
als IP-Teilnetz angesehen werden, wobei jede Karte am Bus ihre eigene IP-Adresse
im Teilnetz aufweist. In Solaris oder VxWorks® ablaufende
Hardware-Managementdiensteanwendungssoftware kann auf Hardware-Managementdienste
wie beispielsweise Ressourcenbestand und -zustand, Verbindungsverwaltung
und Diagnose über
API der GSNP300 zugreifen. Die gleichen Dienste stehen für einen
SNMP-Agenten 326 und ein externes NMS-System (Network Management
System) 328 über
den SNMP-Agenten 326 zur Verfügung.
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Von
der GSNP 300 werden Anwendungen für eine Anzahl von Middleware-Optionen
bereitgestellt. Beispielsweise kann ein in der Schrift über die SPEED-Architektur
beschriebenes Middleware-Paket TinkerTool implementiert werden,
um UNIX- und VxWorks®-Aufgaben in einer gleichförmigen,
ereignisgetriebenen bis zum Abschluß laufenden Programmierungsumgebung
implementiert werden. Dienste in dieser Umgebung umfassen Registrierung/Abfertigung
von Anwendungsereignisbearbeitung, Datagramm-Kommunikation zwischen
Prozessen/Prozessoren, endliche Automaten und Ereignisprotokollierung.
Für in
den DSP-Karten 216 residente Anwendungsprotokoll/Medienverarbeitungssoftware steht
ein Kanalverarbeitungsrahmen zur Verfügung. Ein Protokollstromrahmen
bietet eine flexible objektorientierte Umgebung zur Entwicklung
und Konfigurierung von Protokollströmen.
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Von
der GSNP 300 werden die Protokolle auf der Übertragungs-
und Signalisierungsebene unterstützt.
Für die
vorliegende Beschreibung wird angenommen, daß das zugrundeliegende Transportprotokoll
Frame Relay ist. Protokolle der höheren Schicht sind TCP/UDP über IP und
GTP (GPRS-Tunnelprotokoll). Signalisierungsprotokolle umfassen SS7-basierende
MAP- und sonstige bestehende GSM-Protokolle. Für zusätzliche Informationen über die GPRS-Protokolle
sollte sich der Leser mit den ETSI-Standards befassen. Eine Beschreibung
einer Konfiguration einiger der Protokolle in SGSN 112 und GGSN 114 oder 116 gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nunmehr bereitgestellt.
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3 ist
eine grafische Darstellung des SGSN112 mit Funktionalitätsaufteilung
und auf der GSNP
300 unterstützen Protokollstapeln. Der
SGSN
112 ist wie durch die gestrichelte Linie
301 gezeigt
in zwei Verarbeitungselemente eingeteilt. Die zwei Verarbeitungselemente
sind der SBC
204 und eine Anschlußkartenprozessorschaltung
205,
die aus Anschlußkartenprozessoren
(MIPS R4700) besteht, die sich auf einer oder mehreren der Anschlußkarten
wie beispielsweise den E1-Karten
212 und
218,
der DSP-Karte
216 oder ASR-Karte
214 befinden
können.
Für Beschreibungszwecke
hat die E1-Karte
212 oder
218 die Aufgabe zum
Abschließen
der auf die Verkehrebene bezogenen GPRS-Protokolle wie beispielsweise
dem SNDPCP, LLC, BSSGP, GTP usw. und der unteren Schichten des SS7-Protokollstapels (MTP2,
MTP3 usw.). Funktionalität,
die auf rufweiser Basis gegenüber
einer paketweisen Basis erforderlich ist, ist dem SPC
204 zugewiesen,
wie beispielsweise Mobilitätsverwaltung
312,
Funkressourcenverwaltung
318, Überwachung
330 und
Authentifizierung
302. Eine beispielhafte Anschlußkarte,
die vorteilhafterweise in der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden kann, wird in der gleichzeitig anhängigen und gleichzeitig mit
der vorliegenden Offenbarung eingereichten
US-Patentanmeldung Serien-Er. 09/520557 mit
dem Titel "Line
Card for Supporting Circuit and Packet Switching" (Einflußkarte zur Unterstützung von
Leitungs- und Paketvermittlung) von Chakrabarti et al. offenbart,
wobei die Offenbarung der gleichzeitig anhängigen Anmeldung hiermit durch Bezugname
aufgenommen wird.
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Der
SNMP-Agent 326, der den SGSN 112 verwaltet und
unterhält,
wird zum Ablaufen auf dem SBC 204 zugeteilt. Zwischen den
SNMP-Agenten 326 und dem NMS 328 wird eine externe
Verbindung bereitgestellt, um zusätzliche Nachverarbeitungen
an gemessenen Daten bereitzustellen. Die oberen Schichten 329 des
SS7-Protokollstapels, wie beispielsweise die SCCP- und TCAP-Schichten
werden für
einen SS7-Server 331 auf dem SBC 204 bereitgestellt.
Von einer Messungsfunktion 333 auf dem SBC 204 werden
dem bearbeiteten Ruf zugeordnete Parameter gemessen. Die E1-Karte 214 besitzt
dedizierte Hardware für
Rahmenverarbeitung auf Ebene 1 und Ebene 2 und beläßt damit
zusätzliche
ZE-Zyklen des R4700-Prozessors für
Datenprotokollverarbeitung. Untere Ebenen 332 des SS7-Protokollstapels
wie beispielsweise die MTP2- und E1-Schichten werden auf der Anschlußkartenprozessorschaltung 205 verarbeitet.
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Die
Verschlüsselungs- 310 und
Komprimierungs- 308 Operationen sind beide rechenintensiv und
können
leicht die ZE-Zyklen des R4700-Prozessors erschöpfen. Vorteilhafterweise werden
in der Anschlußkartenprozessorschaltung 205 die
Verschlüsselungs- 218 und
Komprimierungs- 216 Operationen durch die DSP-Karte 216 durchgeführt. Die DSP-Karte 216 besteht
aus 30-40 DSP, die jeweils mit 100 MIPS laufen und Verschlüsselung
und Komprimierung von Datenverkehr ziemlich wirkungsvoll und kostengünstig durchführen.
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4 ist
eine grafische Darstellung von Aufteilung der Software bzw. Funktionalität des auf
der GSNP 300 basierenden GGSN 114. Der Fachmann sollte
erkennen, daß die
Softwareaufteilung gleichermaßen
auf den GGSN 116 anwendbar ist. Dem SBC 204 zugewiesene
Funktionalität
besteht allgemein aus Sitzungsverwaltung 402 und GGSN-Verwaltung 404.
Die GGSN-Verwaltung 404 kann allgemein auf Operation, Verwaltung
und Wartung des GGSN 114 bezogene Funktionen umfassen.
Adressenumsetzung 406, Zugangsteuerung 408, Routing 410 und Tunnelung 412 sind dem
Anschlußkarten-R4700-Prozessor
zugewiesen worden. Diese Funktionalitätseinteilung ist grafisch durch
die gestrichelte Linie 401 dargestellt. Es wird eine Zusammensetzung
eines am GGSN 114 unterstützten Protokollstapels 414 mit
GTP 416, TCP/UDP 418, IP 420, FR 422 und
E1 424 gezeigt. Der am GGSN 114 ankommende Datenverkehr
kommt vom SGSN 112. IP-basierter Datenverkehr wird vom
GGSN 114 zum PDN übertragen.
Vom GGSN 114 wird die Gn-Schnittstelle (von SGSN 114)
und die Gi-Schnittstelle (zum PDN 106) abgeschlossen.
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Als
nächstes
wird eine beispielhafte Leistungsentwicklung einer GPRS-Anwendung
bezüglich der
GSNP 300 besprochen. Es werden die folgenden zwei Leistungszustände angenommen:
(a) Unterstützung
für 1000
aktive Sitzungen oder Benutzer, wobei jeder Benutzer Pakete mit
einer CSI-kodierten Datenrate von 9,05 kBps überträgt; und (b) jeder Benutzer
benutzt nur einen Zeitschlitz.
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Unter
diesen Annahmen kann eine Größenbemessung
des SGSN 112 auf der GSNP 300 bewirkt werden.
Die E1-Karte 212 oder 218 kann eine Datenrate
von 512·DS0
aufrechterhalten, die in der Summe annähernd 32 MBps beträgt. 1000
Teilnehmer, die jeweils mit 9,05 kBps laufen, erzeugen daher einen
Summen-Datenverkehr von annähernd
9 MBps. Die E1-Karte wird mit 28% der vollen Leitungsbitrate laufen.
Von dem mit 120 MHz (100MIPS) auf der E1-Karte laufenden R4700-Prozessor
können
50000 AAL0-Pakete pro Sekunde verarbeitet werden, angenommen daß jedes
Paket 53 Byte lang ist. Datenverkehr mit 9 MBps erzeugt rund 21000
Pakete pro Sekunde. Eine einzelne E1-Karte kann daher als SGSN fungieren
und 1000 Kanäle
ausreichend unterstützen.
Dem Fachmann werden mit Hilfe der vorliegenden Offenbarung andere
Variationen (unterschiedliche Datenkodierungsverfahren und unterschiedliche
Datenraten) leicht offenbar sein.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die DSP-Karte 216 zur
Verschlüsselung 310 und
Komprimierung 308 der Daten benutzt. Die DSB-Karte 216 weist
vorzugsweise 40 DSP auf, die jeweils mit 100 MIPS laufen und damit insgesamt
4000 MIPS bereitstellen. Jegliche Verschlüsselung oder Entschlüsselung
und/oder Komprimierung oder Dekomprimierung auf fordernden Datenverkehr
wird durch die DSP-Karte 216 geleitet. Bei Annahme von ½ MIPS
zum Verschlüsseln
eines 64 kBPS-Datenstroms
benötigen
1000 Benutzer insgesamt 500 MIPS. Da jedoch die Datenrate pro Kanal
nur 9kBps für
CS1-Kodierung beträgt, können die zur
Verschlüsselung
in der vorliegenden Erfindung erforderlichen MIPS bedeutend niedriger
als 500 MIPS sein. Komprimierung auf Bitebene ist eine ZE-intensive
Aktivität.
Die gegenwärtigen
Schätzungen
sind, daß 1-2
DSP MIPS zum Komprimieren eines Datenkanals von 9-14 kBps erforderlich
sind. Da die Datenraten in der vorliegenden Erfindung in der Nachbarschaft
von 9 kBps liegen, können
1000 Kanäle
mit 1000/2000 MIPS komprimiert werden.
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Eine
den SGSN ähnliche
E1-Karte kann auch die Rolle von GGSN spielen, vorausgesetzt, daß die GGSN-Funktionalität wie in 4 gezeigt aufgeteilt
ist. In einigen Fällen
kann eine E1-Karte als SGSN und GGSN für ein geringes Datenverkehrsaufkommen
wirken. GPRS erlaubt maximal 8 Zeitschlitze pro Benutzer über die
Luftschnittstelle. Ein Benutzer mit 8 Zeitschlitzen erzeugt 140
kBps Daten einschließlich
aller Overheads. Die GSNP 300 kann bis zu 16 E1/T1-Karten
besitzen und kann infolgedessen maximal 16·512 Kanäle aufweisen. Die Gesamt-Eingangsdatenrate,
die von der GSNP 300 unterstützt werden kann, beträgt damit
16·512·64 kBps bzw.
524 MBps. Zur Unterstützung
von 1000 Benutzern werden mehrere E1/T1-Karten erforderlich sein. Eine
grobe Schätzung
deutet an, daß die
vorliegende Erfindung bis zu 3724 Benutzer unterstützen kann, die
jeweils mit 8 Zeitschlitzen auf der GSNP 300 arbeiten.
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Es
wird ein beispielhafte Berechnung der Anzahl im Cache speicherbarer
Sitzung bereitgestellt, die in der vorliegenden Erfindung ablaufen
können.
In einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besitzt jede E1-Karte einen Hauptspeicher
und eine Cache-Größe von 128
MByte von DRAM und 32 Kbyte von Cache auf Ebene 1. Es gibt keinen
Cache auf Ebene 2. Angenommen, daß alle Kontextinformationen
im Hauptspeicher von Anschlußkarten
gespeichert werden und angenommen, es gibt 306 Byte von Kontextinformationen
pro aktive Sitzung für
den SGSN sowie den GGSN, können
annähernd
3200 Sitzungen/MByte unterstützt
werden. Die Anzahl von Sitzungen, denen der Cache ausgeht, kann
rund 100 betragen.
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Für alle globalen
Operationen, die auf rufweiser oder sitzungsweiser Basis erforderlich
sind, wird möglicherweise
ein SBC für
die in 3 und 4 gezeigten Konfigurationen
benötigt.
Ein SBC wird in der Lage sein, mehrere SGSN und GGSN zu unterstützen. Der
Deutlichkeit und Leichtigkeit der Beschreibung halber sind die Struktur,
Steuerung und Anordnung der herkömmlichen
Komponenten und Schaltungen größtenteils
durch leichtverständliche Blockdarstellungen
und schematische Diagramme in den Zeichnungen dargestellt worden,
die nur diejenigen bestimmten Einzelheiten zeigen, die für die vorliegende
Erfindung relevant sind. Diese Blockdarstellungen und schematischen
Diagramme sind benutzt worden, um die Offenbarung nicht mit Struktureinzelheiten
zu verschleiern, die dem Fachmann mit dem Nutzen der hiesigen Beschreibung
leicht offenbar sein werden.
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Obgleich
die Erfindung verschiedenen Abänderungen
und alternativen Formen unterliegen kann, sind beispielhafterweise
bestimmte Ausführungsformen
in den Zeichnungen gezeigt und ausführlicher beschrieben worden.
Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht
auf die offenbarten bestimmten Formen begrenzt sein soll. Statt
dessen entspricht die Erfindung den nachfolgenden beiliegenden Ansprüchen.