DE60224782T2

DE60224782T2 - Drahtlose netzwerkarchitektur und protokoll für ortungsdienste in einem gprs-paketdatennetz

Info

Publication number: DE60224782T2
Application number: DE60224782T
Authority: DE
Inventors: Hans Carlsson; Lennart Rinnback
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: DE60224782D1; EP1360805B1; US20020110096A1; ATE385104T1; CN1502193A; CN1246999C; EP1360805A1; ES2299595T3; WO2002080472A1; US7054283B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der drahtlosen Kommunikationssysteme und insbesondere Ortungsdienste zur Verwendung mit dem allgemeinen Paketfunkdienst (General Packet Radio Service, GPRS).
Das globale System für Mobilkommunikation (Global System for Mobile Communications, GSM) ist ein globaler Standard für drahtlose Telekommunikationen. Verschiedene GSM-definierte Standards (GSM 900, GSM 1800, GSM 1900 usw.) wurden entwickelt, um zellulare Funkkommunikationsdienste in vielen Ländern der Welt bereitzustellen. Der GSM-Standard wurde vor allem für Sprachkommunikationen entwickelt, wird aber auch dazu benutzt, um leitungsvermittelte Datendienste bereitzustellen, die eine kontinuierliche Verbindung erfordern. Der allgemeine Paketfunkdienst (GPRS) ist eine neuere Erweiterung des GSM-Standards zum Bereitstellen von paketvermittelten Datendiensten für GSM-Mobilstationen. Paketvermittelte Datendienste werden zum Senden kleiner Datenmengen oder für Datenübertragungen intermittierender oder diskontinuierlicher Art benutzt. Zu den typischen GPRS-Anwendungen gehören Internetbrowsen, drahtlose Email und Kreditkartenbearbeitung. GPRS ist detaillierter beschrieben in „3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; General Packet Radio Services (GPRS); Service description; Stage 2 (Release 1999)", dessen Offenbarung durch Bezugnahme zum Inhalt des Patents gemacht wird.
Der GSM-Standard ist dazu befähigt, Teilnehmern eine Vielfalt von Informationsdiensten bereitzustellen. Ortungsdienste (LCS) ist ein Beispiel für einen Informationsdienst, den GSM bereitstellt. LCS ermöglicht einem Teilnehmer oder Client, den Standort einer im GSM-Netz operierenden GSM-Mobilstation zu erhalten oder zu bestimmen. Der Standort kann durch das Netz auf der Basis von durch die Mobilstation gelieferten Messungen bestimmt werden oder kann durch die Mobilstation selbst bestimmt und an das Netz kommuniziert werden. Für die Standortschätzung können verschiedene Verfahrensweisen benutzt werden einschließlich Uplink-Ankunftszeit (Uplink Time of Arrival, UTOA), verbesserte beoabachtete Zeitdifferenz (Enhanced Observed Time Difference, E-OTD) und unterstütztes globales Positionssystem (Global Positioning System, GPS). LCS ist detaillierter beschrieben in „Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Location Services (LCS); (Functional description) – Stage 2 (GSM 03.71 version 8.0.0 Release 1999)".
Im aktuellen GSM-Standard verwaltet ein zentralisierter Server, Serving Mobile Location Center (SMLS) genannt, die Gesamtkoordination und das Scheduling von Ressourcen, die erforderlich sind um die Positionsbestimmung einer Mobilstation auszuführen. Um diese Funktionen auszuführen, muss das SMLC mit anderen Entitäten im Netz, wie beispielsweise der Mobilstation und/oder einer Ortungsmesseinheit (LMU), Information austauschen. Diese Ortungsinformation kann sein: die Position der Mobilstation, Messungen, aus denen die Position der Mobilstation bestimmt werden kann, oder Daten, die anderweitig bei der Positionsbestimmung des Mobilterminals nützlich sind. Beispielsweise kann die Ortungsinformation so sein, wie erörtert wird in „3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access network; Mobile Station (MS) – Serving Mobile Location Center (SMLC) Radio Resources LCS Protocol (RRLP)" (Release 1999, v8.3.1), was durch Bezugnahme zum Inhalt des Patents gemacht wird.
Kommunikationsprotokolle ermöglichen geordneten Informationsaustausch zwischen Knoten oder Entitäten in einem Netz. Kommunikationsprotokolle zur Unterstützung des LCS-Informationsaustauschs in herkömmlichen leitungsvermittelten GSM-Netzen sind entwickelt worden. Dagegen sind Kommunikationsprotokolle für GPRS-Netze noch in der Entwicklung und noch nicht fertiggestellt. So sind viele Aspekte des Kommunikationsprotokolls, die zur LCS-Unterstützung in einem GPRS-Netz gebraucht werden, noch ungelöst.
Außerdem offenbart WO 0035236 eine GPRS-Architektur, in der Ortungsdienstnachrichten gesendet werden. Die Ortungsdienstnachrichten zwischen einer Mobilstation und dem Ortungsserver werden über einen Nachrichtenweg geroutet, der vom Ortungsserver zum SGSN, vom SGSN zum Basisstations-Untersystem, vom Basisstation-Untersystem zur Mobilstation führt und zurück.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Senden einer Ortungsdienstnachricht zwischen einem Ortungsserver und einer Mobilstation in einem drahtlosen GPRS-Kommunikationssystem bereit. Der Ortungsserver erzeugt eine Ortungsdienstnachricht und sendet die Ortungsdienstnachricht an ein Basisstation-Untersystem; das Basisstation-Untersystem leitet die Ortungsdienstnachricht an einen dienenden GPRS-Unterstützungsknoten weiter; der dienende GPRS-Unterstützungsknoten leitet dann die Ortungsdienstnachricht an eine Mobilstation weiter, wobei sie transparent durch das Basisstation-Untersystem zurückgeht. Der Fluss der Ortungsdienstnachrichten von der Mobilstation zum Ortungsserver kann dem umgekehrten Weg folgen. Diese Verfahrensweise für das System-Routing von Ortungsnachrichten ermöglicht bestehenden leitungsvermittelten drahtlosen Kommunikationssystemen das Unterstützen von Ortungsdiensten in einer GPRS-Umgebung mit einem Minimum von Veränderungen an den bestehenden Hardware- und Softwareprotokollen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines GPRS-Paketdatennetzes gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Protokollmodell für Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver und einer Mobilstation gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Protokollmodell für Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver und einer Typ-A-Ortungsmesseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Protokollmodell für Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver und einer Typ-B-Ortungsmesseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Protokollmodell für Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver und einem Basisstations-Untersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Anrufsflussdiagramm, das das Signalisieren zwischen einem Ortungsdienstclient und einem Ortungsserver veranschaulicht.
7 ist ein Anrufsflussdiagramm, das ein Verfahren zum Anfordern von Positionsinformation von einer Mobilstation veranschaulicht.
8 ist ein Anrufsflussdiagramm, das ein Verfahren zum Bereitstellen von Assistenzdaten an eine Mobilstation veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt die logische Architektur eines paketvermittelten Netzes 30, das den für das globale System für Mobilkommunikation (GSM) entwickelten allgemeinen Paketfunkdienst (GPRS) implementiert. Das paketvermittelte Netz 30 von 1 umfasst mindestens einen bedienenden GPRS-Unterstützungsknoten (Serving GPRS Support Node, SGSN) 32, einen Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (Gateway GPRS Support Node, GGSN) 34, ein Heimatregister (Home Location Register, HLR) 36, ein bedienendes Ortungszentrum für Mobilstationen (Serving Mobile Location Center, SMLC) 38, ein Gateway-Ortungszentrum für Mobilstationen (Gateway Mobile Location Center, GMLC) 40, ein Basisstation-Untersystem (Base Station Subsystem, BSS) 60, eine optionale Ortungsmesseinheit (Location Measuring Unit, LMU) 70 und eine Mobilstation (MS) 80.
Der SGSN 32 enthält die zur Unterstützung des GPRSs erforderliche Funktionalität. Der SGSN 32 stellt Netzzugriffssteuerung für das paketvermittelte Netz 30 bereit. Netzzugriff ist das Mittel, mit dem ein Benutzer mit einem Telekommunikationsnetz verbunden wird, um die Dienste des Netzes zu benutzen. Der SGSN 32 ist mit dem BSS 40 typischerweise über eine Rahmenrelayverbindung verbunden. Im paketvermittelten Netz 30 kann es mehr als einen SGSN 32 geben.
Der GGSN 34 stellt Netzanpassung mit externen paketvermittelten Netzen bereit, die Paketdatennetze (packet data networks, PDN) 50 genannt werden, und ist typischerweise mit dem SGSN 32 über ein Fernnetz unter Verwendung des X.25- oder TCP/IP-Protokolls verbunden. Der GGSN 34 kann auch das paketvermittelte Netz 30 mit anderen öffentlichen Landfunknetzen (public land mobile networks, PLMN) verbinden. Der GGSN 34 ist der Knoten, auf den das externe Paketdatennetz 50 zugreift, um Pakete an eine durch ein Datenpaket adressierte Mobilstation 80 weiterzusenden. Von der Mobilstation 80 ausgehende Datenpakete, die Knoten im externen PDN 50 adressieren, gehen auch durch den GGSN 34. So dient der GGSN 34 als das Gateway zwischen Benutzern des paketvermittelten Netzes 30 und des externen PDNs 50, das beispielsweise das Internet oder ein anderes globales Netz sein kann. Die SGSN- 32 und GGSN-Funktionen 34 können in separaten Knoten des paketvermittelten Netzes 30 oder im selben Knoten liegen.
Das HLR 36 speichert Teilnehmerinformation 80 und die gegenwärtige Position des Teilnehmers. Da sich die Mobilstation im Netz hin und her bewegt, registriert sie sich periodisch beim Netz, sodass das Netz den Standort der Mobilstation 80 verfolgen kann. Bei Bedarf aktualisiert das Netz die Ortungsinformation im HLR 36. Wenn ein für eine Mobilstation 80 bestimmter Anruf am SGSN 32 empfangen wird, sendet der SGSN 32 eine Abfrage an das HLR 36, um den gegenwärtigen Standort der Mobilstation 80 zur Verwendung beim Rufrouting zu erhalten.
Das SMLC 38 enthält Funktionalität, die zur Unterstützung des LCSs erforderlich ist. Das SMLC 38 verwaltet die Gesamtkoordination und das Scheduling von Ressourcen, die zur Ausführung des Positionieren einer Mobilstation 80 erforderlich sind, und wird deshalb manchmal als der Ortungsserver bezeichnet. Das SMLC 38 kann die Endstandortschätzung der Mobilstation 80 und deren Genauigkeit berechnen. Die Gesamtfunktionalität des SMLCs 38 kann so sein, wie dargelegt ist in „Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Location Services (LCS); (Functional description) – Stage 2 (GSM 03.71 version 8.0.0 Release 1999)", dessen Offenbarung durch Bezugnahme zum Inhalt des Patents gemacht wird. Im paketvermittelten Netz 30 kann es mehr als ein SMLC 38 geben.
Das GMLC 40 enthält auch Funktionalität, die zur LCS-Unterstützung erforderlich ist. Das GMLC 40 ist der erste Knoten, auf den ein externer LCS-Client in einem GSM-Netz 30 zugreift. Das GMLC 40 kann vom HLR 36 über eine geeignete Schnittstelle Routinginformation anfordern. Die Gesamtfunktionalität des GMLCs 40 kann so sein, wie dargelegt ist in „Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Location Services (LCS); (Functional description) – Stage 2 (GSM 03.71 version 8.0.0 Release 1999)", worauf oben Bezug genommen wird. Im paketvermittelten Netz 30 kann es mehr als ein GMLC 40 geben.
Das BSS 60, das einen Basisstationscontroller (BSC) 62 und eine oder mehrere Basis-Senderempfänger-Stationen (BTS) 64 enthält, stellt eine Schnittstelle zwischen Mobilstationen 80 und dem Netz 30 bereit. Die BTS 64 enthält Funksende- und Funkempfangsgeräte bis zu und einschließlich der Antennen und enthält auch die für die Funkschnittstelle spezifische Signalverarbeitung. Der BSC 62 verbindet die BTS 64 mit dem SGSN 32 und führt die meisten Verwaltungs- und Steuerungsfunktionen des BSSs 60 aus. Die Hauptfunktionen des BSCs 64 umfassen Zuweisung und Freigabe von Funkkanälen sowie Handover-Verwaltung.
Die optionale LMU 70 führt Funkmessungen aus, um eine oder mehrere Positionierungsverfahren auf im Fachgebiet bekannte Weisen zu unterstützen. Die LMU kann Typ A sein, worin über die normale GSM-Luftschnittstelle auf die LMU 70 zugegriffen wird. Als Alternative kann die LMU Typ B sein, worin auf die LMU 66 über eine Spezialschnittstelle (Abis genannt) zugegriffen wird. Während Typ-B-LMUs 66 autonome Netzelemente sein können, können sie auch in eine BTS 64 integriert sein, wie in 1 gezeigt ist.
Die Mobilstation 80 kann irgendeine im Fachgebiet bekannte Form annehmen. Für die Zwecke dieser Erörterung wird vorausgesetzt, dass die Mobilstation 80 eine GSM-angepasste Mobilstation mit LCS- und GPRS-Fähigkeit ist. Die Mobilstation 80 registriert beim SGSN 32 zum Empfang von Paketdatendiensten auf eine herkömmliche Weise. Registrierung ist der Prozess, durch den die ID des Mobilter minals mit der/den Benutzeradresse/n im paketvermittelten Netz 30 und mit dem/den Benutzerzugriffspunkt/en zum externen PDN 50 assoziiert wird. Nach Registrierung wartet die Mobilstation 80 typischerweise auf einem Zentralsteuerungskanal (CCCH) oder einem Paket-Zentralsteuerungskanal (PCCCH).
Wie oben erörtert wurde, fließen Ortungsdienstnachrichten zwischen der Mobilstation 80 und dem SMLC 38. Diese Ortungsdienstnachrichten können der Mobilstation 80 bei der Bestimmung ihrer Position helfen, dem Mobilterminal bei positionsbezogenen Messungen helfen und/oder dem SMLC 38 beim Schätzen der Position der Mobilstation 80 helfen, je nach der angewendeten Positionsmessungs-Verfahrensweise. Beispielsweise können die Ortungsdienstnachrichten sogenannte Assistenzdaten umfassen, wie beispielsweise GPS-Almanachdaten, kurzlebige GPS-Daten o. Ä., die der Mobilstation 80 durch das SMLC 38 bereitgestellt werden. Als Alternative können die Ortungsdienstnachrichten getimte Signalmessungen o. A. sein, die dem SMLC 38 durch die Mobilstation 80 bereitgestellt werden. Während das SMLC 38 mit der Mobilstation 80 unter Verwendung der vom BSS 60 bereitgestellten Luftschnittstelle der Bitübertragungsschicht kommuniziert, können das für die Ortungsdienstnachrichten benutzte bestimmte Protokoll und Routing variieren. Die vorliegende Erfindung stellt ein solches Protokoll und Routing zur Verwendung für die Kommunikation von Ortungsdienstnachrichten zwischen der Mobilstation 80 und dem SMLC 38 bereit.
2 zeigt ein Protokollmodell, das zum Senden von Ortungsdienstnachrichten zwischen einem Ortungsserver und einer Mobilstation 80 benutzt wird. Ortungsdienstnachrichten sind Nachrichten, die zum Senden von Daten und LCS betreffender Signalisierungsinformation benutzt werden. Das in 2 gezeigte Protokollmodell benutzt einen geschichteten Protokollstapel, wobei jede Schicht definierte Funktionen ausführt. Der Protokollstapel enthält Übertragungssteuerungsverfahren (z. B. Flusssteuerung, Fehlerdetektion, Fehlerkorrektur und Fehlerbehebung) zum Erleichtern der Informationsübertragung zwischen den verschiedenen Entitäten.
Das Funkressource-LCS-Protokoll (RRLP) ist das Protokoll, das zum Übermitteln von LCS betreffender Information zwischen der Mobilstation 80 und einem Ortungsserver wie beispielsweise dem SMLC 38 benutzt wird. RRLP-Nachrichten, die hierin generisch als Ortungsdienstnachrichten bezeichnet werden, werden vom Ortungsserver beispielsweise dazu benutzt, eine Positionsanforderungsnachricht zu senden oder Assistenzdaten an eine Mobilstation 80 zu senden. Die Mobilstation 80 kann Ortungsdienstnachrichten beispielsweise dazu zu verwenden, Assistenzdaten vom Ortungsserver anzufordern oder Positionsinformation als Reaktion auf eine Positionsanforderungsnachricht an den Ortungsserver zu senden. Das RRLP ist ein Protokoll der Anwendungsschicht. Alle RRLP-Nachrichten werden transparent zwischen dem Ortungsserver und der Mobilstation 80 gesendet.
Das BSS-LCS-Assistenzprotokoll (BSSLAP) und die BSSAP-LCS-Erweiterung (BSSAP-LE) unterstützen LCS-Signalisierung zwischen dem SMLC 38 und dem BSS 60. Das BSSLAP unterstützt spezifische LCS-Funktionen (z. B. Positionsmessungen, Hilfsmessungen) und ist von niedrigeren Protokollschichten unabhängig. Die BSSLAP-Schicht kann fehlen, falls ihre Funktionen in der BSSAP-LE-Schicht unterstützt werden. Die BSSAP-LE-Schicht ist eine Erweiterung des BSS-Assistenzprotokolls. Diese Schicht trägt die BSSLAP-Signalisienmgseinheiten. Die Funktionen der BSSAP-LE-Schicht enthalten die Identifikation der BSSLAP-Version und, falls nicht von der Netzschicht bereitgestellt, der zwei Endpunkte. Diese Schicht unterstützt Segmentierung der BSSLAP-Nachrichten, die die Nachrichtengrößenbeschränkungen der Protokolle niedrigerer Schichten übersteigen.
Das Signalisierungsverbindungs-Steuerungsteil (SCCP) ist das Protokoll, das zum Transport von Nachrichten über ein SS7-Netz benutzt wird. Das SCCP stellt Ende-zu-Ende-Routing von Nachrichten über ein Netz bereit. Die SCCP-Schicht enthält Adressendaten, die zum Weitersenden von Daten an das spezifizierte Ziel erforderlich sind. Diese Adresseninformation wird an jedem Signalisierungspunkt oder -knoten im Netz benutzt, um zu bestimmen, wie die Nachricht geroutet werden soll. Das SCCP ist in ANSI 71.112 und/oder ITU-T Q.711 beschrieben.
Das Nachrichtenübertragungsteil (MTP) umfasst drei Schichten, die der Bitübertragungsschicht (Schicht 1), der Sicherungsschicht (Schicht 2) und der Vermittlungsschicht (Schicht 3) des OSI-Referenzmodells entsprechen. Die MTP-Schicht fungiert als eine Schnittstelle zwischen der SCCP-Schicht und dem physikalischen Kanal. Schicht 1 ist zuständig für die Umwandlung von Datensignalen in einen für die Übertragung über das Netz geeigneten Bitstrom. Schicht 2 ist zuständig für das Weitersenden von Nachrichten über eine Signalisierungsverbindung zwischen zwei benachbarten Signalisierungspunkten oder -knoten im Netz. Auf dieser Schicht ausgeführte Funktionen umfassen Fehlerdetektion und -korrektur und das Sequenzieren von Daten, die zur Übertragung über das Netz zerteilt wurden. Schicht 3 führt mehrere Funktionen aus, einschließlich Nachrichtenunterscheidung, Nachrichtenverteilung, Nachrichtenrouting und Netzverwaltung. Nachrichtenunterscheidung bestimmt, an wen eine Nachricht adressiert ist. Falls die Nachricht an den lokalen Knoten adressiert ist, wird die Nachricht an die Nachrichtenverteilung weitergeleitet. Falls die Nachricht nicht an den lokalen Knoten adressiert ist, wird sie zum Nachrichtenrouting weitergeleitet. Die Nachrichtenverteilungsfunktion routet Nachrichten zur bezeichneten Entität im Knoten. Nachrichtenrouting bestimmt, welche Länge zum Übertragen der Nachricht benutzt wird und sendet die Nachricht zurück zu Schicht 2 zur Übertragung auf der bezeichneten Länge. Schicht 3 führt auch Netzverwaltungsfunktionen aus. Diese Funktionen sind nicht erfindungserheblich und werden hierin nicht beschrieben. Das MTP ist in ANSI-Veröffentlichung 71.111 und/oder ITU-T Q.701 beschrieben.
Das BSS-GPRS-Protokoll (BSSGP) transportiert Routing und Dienstgüte (QoS) betreffende Information zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32. In der vorliegenden Erfindung stellt das BSSGP den Transport der RRLP-Nachrichten zwischen SMLC 38 und SGSN 32 bereit. Das BSSGP stellt auch den Transport der LLC-Rahmen zwischen SGSN 32 und BSS 60 bereit. Im BSC 62 werden RRLP-Nachrichten aus den BSSLAP-Rahmen entpackt und in BSSGP-Rahmen platziert. Die RRLAP-Nachrichten werden aus den BSSGP-Rahmen am SGSN 32 entpackt und in LLC-Rahmen platziert. LLC-Rahmen werden ihrerseits in einer BSSGP-Nachricht zum BSS 60 getragen, wo der LLC-Rahmen entpackt und in RLC/MAC-Rahmen platziert wird. Dieser Prozess wird bei Uplink-Kommunikationen von der Mobilstation 80 zum SMLC 38 umgekehrt. Das BSSGP ist in GSM 08.18 spezifiziert.
Das bestehende BSSGP-Protokoll stellt keinen Transport von RRLP-Nachrichten zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32 bereit. Fachleute können das BSSGP leicht modifizieren, um diese Transportfunktion durch Hinzufügen einer zusätzlichen Nachricht zum BSSGP-Nachrichtensatz bereitzustellen, oder möglicherweise durch Modifizieren bestehender Nachrichten im BSSGP-Nachrichtensatz, um neue Informationselemente aufzunehmen. Zum Transport von RRLP-Nachrichten zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32 benutzte Nachrichten werden hierin als RRLP-Transportnachrichten bezeichnet.
Die Netzdienst(NS)-Schicht transportiert BSSGP-Signalisierungseinheiten zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32. Von dieser Schicht bereitgestellte Dienste basieren typischerweise auf einer Rahmenrelayverbindung zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32, können aber als Alternative auf einer IP-Verbindung basieren, wie sie in 3GPP TS 28.016 beschrieben ist. Die Rahmenrelayschaltungen können Multihop-Fähigkeit haben und ein Netz von Rahmenrelay-Schaltungsknoten durchlaufen. Das Rahmenrelay wird zum Signalisieren und zur Datenübertragung verwendet. Die NS-Schicht ist in GSM 08.16 beschrieben.
Die RLC/MAC-Schicht enthält zwei Funktionen: die Funkverbindungs-Steuerungsfunktion und die Mediumzugriffs-Steuerungsfunktion. Die Funkverbindungs-Steuerungsfunktion stellt eine von der Funklösung abhängige zuverlässige Verbindung bereit. Die Mediumzugriffs-Steuerungsfunktion steuert die Zugriffssignalisierungsverfahren (Anforderung und Erteilung) für den Funkkanal und die Abbildung der LLC-Rahmen auf den physikalischen GSM-Kanal. RLC/MAC ist in GSM 04.60 definiert.
3 zeigt ein Protokollmodell, das zum Übertragen von Ortungsdienstnachrichten zwischen einem Ortungsserver und einer Typ-A-LMU 70 benutzt wird. Dieses Protokollmodell ähnelt dem in 2 gezeigten. Das Protokoll der höchsten Schicht des in 3 gezeigten Protokollmodells ist jedoch das LMU-LCS-Protokoll (LLP). Das LLP ist das Protokoll, das zum Übertragen von LCS betreffender Information benutzt wird zwischen einem Ortungsserver, wie beispielsweise dem SMLC 38, und einer LMU, wie beispielsweise Typ-A-LMU 70 oder Typ-B-LMU 66. So sind LLP-Nachrichten ein weiterer Typ der Ortungsdienstnachrichten, der vom SMLC 38 zur Kommunikation mit einer LMU benutzt wird. Das Protokollmodell für Kommunikationen zwischen dem SMLC 38 und der Typ-A-LMU 70 lässt die in 2 gezeigt BSSLAP-Schicht aus. Die Funktionen der BSSLAP-Schicht von 2 sind in die BSSAP-LE-Schicht von 3 integriert. Das BSSGP-Protokoll wird zum Transportieren von LLP-Nachrichten zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32 benutzt. Um diese Transportfunktion wie vorher beschrieben auszuführen, müsste das BSSGP modifiziert werden, indem eine neue Nachricht zum BSSGP-Nachrichtensatz hinzugefügt wird oder neue Informationselemente zu bestehenden BSSGP-Nachrichten hinzugefügt werden.
4 ist ein Protokollmodell für Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver, wie beispielsweise dem SMLC 38 und der Typ-B-LMU 66. Das Protokoll der höchsten Schicht ist in diesem Protokollmodell das LLP. Die BSSAP-LE wird benutzt, um LLP-Nachrichten zwischen dem SMLC 38 und dem BSC 62 zu transportieren. Protokolle der Schicht 1 (L1) und Schicht 2 (L2) stellen den Transport von LLP-Nachrichten zwischen dem BSC 62 und der Typ-B-LMU 66 bereit. Dieses Protokollmodell ist dasselbe wie das in leitungsvermittelten GSM-Netzen benutzte Protokollmodell, das Fachleuten bekannt ist, und würde keine Modifikationen erfordern.
5 ist das Protokollmodell für Kommunikationen zwischen dem Ortungsserver, wie beispielsweise dem SMLC 38, und dem BSS 60. Dieses Protokollmodell wird benutzt, wenn der BSC 62 ein Endpunkt für die Kommunikation ist und das SMLC 38 der andere Endpunkt ist. Das Protokoll der höchsten Ebene ist in diesem Protokollmodell das BSSLAP. Man beachte, dass in diesem Protokollmodell das SCCP und MTP Transport für Nachrichten in den höheren Protokollschichten bereitstellen. Die SCCP- und MTP-Schichten könnten durch IP-Transport ersetzt werden. Das in 5 gezeigte Modell wird gegenwärtig in leitungsvermittelten GSM-Netzen benutzt und erfordert keine Modifikation für die vorliegende Erfindung.
In 6 wird eine exemplarische Situation gezeigt, in der die vorliegende Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden kann. Ein LCS-Client, wie beispielsweise ein externer LCS-Client, sendet eine LSC-Dienstanforderung an das GMLC 40 (Pfeil 1). Das GMLC 40 sendet eine Routinginformationsanforderung an das HLR 36 (Pfeil 2), das darauf reagiert, indem es die geeignete Rountinginformation an das GMLC 40 zurücksendet (Pfeil 3). Das GMLC 40 sendet dann eine Anforderung zum Bereitstellen einer Teilnehmerortung an den SGSN 32 (Pfeil 4). Falls das GMLC 40 in einem anderen PLMN oder einem anderen Land positioniert ist, kann der SGSN 32 authentifizieren, dass eine Ortungsanforderung von diesem PLMN (oder diesem Land) erlaubt ist, bevor fortgeschritten wird, wobei eine geeignete Fehlerreaktion erfolgt, falls die Ortungsanforderung nicht berechtigt ist. Der SGSN 32 kann dann verifizieren, dass mit der Mobilstation 80 assoziierte Ortungsanforderungsbeschränkungen erfüllt sind, wobei wiederum geeignete Fehlernachrichten/-reaktionen erfolgen, falls sie nicht erfüllt sind. Falls die Mobilstation 80 unterbrochen oder nicht angemeldet ist, kann der SGSN 32 eine Fehlerreaktion an den GMLC 40 zurücksenden. Falls die Mobilstation 80 im Stand-by-Modus ist, führen der SGSN 32 und die Mobilstation 80 eine Page-Reaktion aus (Pfeil 5). Die Mobilstation 80 sollte die gegenwärtige Zellenidentifikation in der BSSGP-Nachricht der Page-Reaktion zurücksenden. Falls die Mobilstation 80 außerdem Mobilstation-basierte oder Mobilstationunterstützte Positionierungsverfahren unterstützt, kann die Mobilstation 80 dem SGSN 32 auch mitteilen, welche Positionierungsverfahren sie während des Anmeldeverfahrens unterstützt. Da die Mobilstation 80 die Weitergabe ihres Standorts beschränken kann, kann der SGSN 32 angefordert werden, der Mobilstation 80 eine LCS-Ortungsbenachrichtigungsaufruf-Nachricht (Pfeil 6) zu schicken, um der Mobilstation 80 die Identität der Entität mitzuteilen, die den Standort der Mobilstation anfordert und/oder darauf wartet, dass der Benutzer die Erlaubnis zur Informationsfreigabe („Privacy-Prüfung") gewährt oder verweigert. Als Nächstes reagiert die Mobilstation 80 auf die Benachrichtigungs-/Erlaubnisariforderimg durch Senden einer geeigneten Nachricht an den SGSN 32 (Pfeil 7). Falls die Mobilstation 80 innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne nicht reagiert, kann der SGSN 32 auf eine „keine Reaktion"-Bedingung schließen und das GMLC 40 entsprechend benachrichtigen, beispielsweise durch Anzeigen einer Erlaubnisablehnung. Optional kann der SGSN 32 den Ortungsprozess parallel fortsetzen, ohne darauf zu warten. dass die Mobilstation 80 auf die Benachrichtigungs-/Erlaubnisanforderung reagiert (mit geeigneten späteren Sicherheitsmaßnahmen im späteren Fall).
Vorausgesetzt, dass die Abfrage berechtigt ist, sendet der SGSN 32 einen Befehl „Ortungsanforderung ausführen" als eine BSSGP-Schicht-Nachricht an das BSS 60 (Pfeil 8). Das bestehende BSSGP-Protokoll definiert gegenwärtig keinen solchen Befehl „Ortungsanforderung ausführen"; das BSSGP kann jedoch von Fachleuten leicht modifiziert werden, um ihn bereitzustellen, indem eine zusätzliche Nachricht zum BSSGP-Nachrichtensatz hinzugefügt wird, oder möglicherweise durch Modifizieren bestehender Nachrichten im BSSGP-Nachrichtensatz, indem neue Informationselemente hinzugefügt werden.
Das BSS 60 leitet diese „Ortungsanforderung ausführen"-Nachricht an das SMLC 38 weiter durch Verwendung einer geeigneten BSSMAP-LE-Schicht-Nachricht (Pfeil 9). Von diesem Punkt werden geeignete Nachrichten ausgetauscht, um das einzelne Positionierungsverfahren (Box 10) zu erleichtern, wie unten mit Bezug auf 7 detaillierter beschrieben ist. Sobald das SMLC 38 die geeignete Information hat, sendet das SMLC 38 eine „Ortungsreaktion ausführen"-Nachricht an das BSS 60 als eine BSSMAP-LE-Schicht-Nachricht (Pfeil 11). Das BSS 60 leitet seinerseits die Information an den SGSN 32 als eine BSSGP-Schicht-Nachricht weiter (Pfeil 12). Der SGSN 32 leitet die Information an den LCS-Client über das GMLC 40 (Pfeile 13–14) weiter.
Für mehr Details über die ausgetauschten Nachrichten zum Erleichtern der einzelnen Positionierungsverfahren wird auf 7 Bezug genommen; das SMLC 38 erzeugt eine Ortungsdienstnachricht und sendet dieselbe an das BSS 60 in einer BSSLAP-Schicht-Nachricht (Pfeil 2). Für dieses Beispiel wird vorausgesetzt, dass die Ortungsdienstnachricht einen „Positionsanforderungs"-Befehl enthält. Das BSS 60 leitet die Ortungsdienstnachricht an den SGSN 32 in einer BSSGP-Schicht-Nachricht weiter (Pfeil 3). Der SGSN 32 leitet die Ortungsdienstnachricht an die Mobilstation 80 in einem LLC-UI-Rahmen weiter (Pfeil 4). Man sollte beachten, dass der SGSN 32 die Ortungsdienstnachricht verschlüsseln kann, wie vor der Weiterleitung erwünscht ist. Der Kennungswert des Netzschicht-Dienstzugriffspunkts (NSAPI) kann von der LLC verwendet werden. Diese Kommunikation der Ortungsdienstnachricht zwischen dem SGSN 32 und der Mobilstation 80 geht über das BSS 60, ist aber im Wesentlichen für das BSS 60 transparent. Die Mobilstation 80 empfängt die Ortungsdienstnachricht und reagiert auf sie. In diesem einfachen Beispiel führt die Mobilstation 80 die im Fachgebiet bekannten notwendigen positionsbezogenen Messungen aus (z. B. E-OTD-Messungen oder GPS-Messungen) und bereitet eine Uplink-Ortungsdienstnachricht vor, die die Messergebnisse und/oder eine von der Mobilstation berechnete Standortschätzung enthält. Diese Uplink-Ortungsdienstnachricht wird an den SGSN 32 in einem LLC-UI-Rahmen gesendet (Pfeil 5). Wieder erfolgt diese Kommunikation zwischen der Mobilstation 80 und dem SGSN 32 über das BSS 60, ist aber im Wesentlichen für das BSS 60 transparent. Der SGSN 32 leitet die Ortungsnachricht an das BSS 60 in einer BSSGP-Nachricht weiter (Pfeil 6), das sie dann zwecks geeigneter Verarbeitung an das SMLC 38 in einer BSSLAP-Nachricht weiterleitet (Pfeil 7).
Ein Ortungsbefehl/Reaktions-Szenario wurde für die Erörterung von 7 unmittelbar vorhergehend benutzt. Derselbe Basisfluss kann jedoch für Lieferung/Bestätigung von Ortungsassistenzdaten benutzt werden, wie in 8 gezeigt ist. D. h., die Ortungsdienstnachricht vom SMLC 38 kann Ortungsassistenzdaten enthalten (z. B. GPS-Almanach- oder kurzlebige Daten, die Position anderer BSSs 60 usw.), und die Uplink-Ortungsnachricht kann eine einfache Empfangsbestätigung enthalten. Man sollte auch beachten, dass das SMLC 38 optional dem Zyklus Positionsanforderungsbefehl/Reaktion einen Zyklus Lieferung/Bestätigung vorangehen lassen kann (unter Verwendung des in 8 gezeigten Verfahrens), um der Mobilstation 80 vom SMLC 38 als nützlich erachtete Ortungsassistenzinformation wie erwünscht bereitzustellen.
Die obige Erörterung hat vorausgesetzt, dass die Ortungsdienstnachrichten zwischen einem SMLC 38 und einer Mobilstation 80 fließen; dieselbe Grundverfahrensweise kann jedoch für den Fluss von Ortungsdienstnachrichten zwischen einem SMLC 38 und einer Typ-A-LMU 70 benutzt werden, indem die Mobilstation 80 einfach durch eine Typ-A-LMU 70 ersetzt wird, wie in 3 gezeigt ist. Man sollte beachten, dass es für den Fluss der Ortungsdienstnachrichten zwischen einem SMLC 38 und einer Typ-A-LMU 70 möglicherweise keinen Fluss analog zu dem von 6 gibt. Beispielsweise kann die LMU 70 vom SMLC 38 relativ stetig kontaktiert werden, wie angemessen ist; oder die LMU 70 kann als Alternative durch das SMLC 38 wegen einer Positionsanforderung kontaktiert werden, wie sie in 6 gezeigt ist. Setzt man eine Verfahrensweise mit einer Triggerverbindung voraus, dann kann der Fluss der Ortungsdienstnachrichten zwischen einem SMLC 38 und der LMU 70 vorteilhafterweise zwischen Schritt 10 und Schritt 11 von 6 erfolgen, und das SMLC 38 kann eine oder mehrere LMUs 70 über Timing-Information abfragen, die die Mobilstation 80 in Schritt 10 von 6 gemeldet hat. Der Prozessfluss von 7 kann vorteilhafterweise für den Fluss der Ortungsdienstnachrichten zwischen einem SMLC 38 und einer Typ-A-LMU 70 geändert werden, wie in 9 gezeigt ist. Wie in 9 gezeigt ist, erzeugt das SMLC 38 eine Ortungsdienstnachricht (z. B. eine LLP-Nachricht) und sendet dieselbe an das BSS 60 in einer BSSLAP-Schicht-Nachricht (Pfeil 1). Es wird für dieses Beispiel vorausgesetzt, dass die Ortungsdienstnachricht einen Befehl „BSS-Timing-Information melden" enthält. Das BSS 60 leitet die Ortungsdienstnachricht an den SGSN 32 in einer BSSGP-Schicht-Nachricht weiter (Pfeil 2). Der SGSN 32 leitet die Ortungsdienstnachricht an die LMU 70 in einem LLS-UI-Rahmen weiter (Pfeil 3). Diese Kommunikation der Ortungsdienstnachricht zwischen dem SGSN 32 und der LMU 70 geht über das BSS 60, ist aber für das BSS 60 im Wesentlichen transparent. Die LMU 70 empfängt die Ortungsdienstnachricht und reagiert darauf. In diesem einfachen Beispiel führt die LMU 70 die erforderlichen positionsbezogenen Messungen aus (z. B. E-OTD-Messungen oder GPS-Messungen), die im Fachgebiet bekannt sind, und erzeugt eine die Messergebnisse enthaltende Ortungsdienstnachricht. Diese Uplink-Ortungsdienstnachricht wird in einem LLC-UI-Rahmen an den SGSN 32 gesendet (Pfeil 4). Diese Kommunikation zwischen der LMU 70 und dem SGSN 32 geht wiederum über das BSS 60, ist aber für des BSS 60 im Wesentlichen transparent. Der SGSN 32 leitet die Ortungsnachricht in einer BSSGP-Nachricht an das BSS 60 weiter (Pfeil 5), des sie dann an das SMLC 38 in einer BSSLAP-Nachricht zwecks geeigneter Verarbeitung weiterleitet (Pfeil 6).
Man sollte beachten, dass 9 eine Strichlinie enthält, die den Nachrichtenfluss vom SMLC 38 zur LMU 70 (über der Linie) und den Nachrichtenfluss von der LMU 70 zum SMLC 38 (unter der Linie) figurativ trennt. Der oben beschriebene Prozessfluss von 9 basiert sowohl über als auch unter der Linie auf einem Abfrage-Reaktions-Modell, das vom oder durch das SMLC 38 gestartet wird. In manchen Fällen kann jedoch die LMU 70 eine oder mehrere Ortungsnachrichten an das SMLC 38 nicht als Reaktion auf eine spezifische Abfrage vom SMLC 38 senden, sondern stattdessen auf ihre eigene Initiative, beispielsweise auf einer periodischen Basis oder wenn detektiert wird, dass ein neuer Satellit in Sicht kommt. So kann der Teil unter der Linie in 9 in einigen Fällen ohne den Teil über der Linie in 9 oder davon unabhängig eintreten.
Die folgenden Dokumente betreffen auch die Spezifikation:

1. Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Location Services (LCS); (Functional description)-Stage 2 (GSM 03.71 version 8.0,0 Release 1999).
2. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Functional stage 2 description of LCS (Release 2000).
3. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; General Packet Radio Service (GPRS); Service description; Stage 2 (Release 1999).
4. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network; General Packet Radio Service (GPRS); Base Station System (BSS) – Serving GPRS Support Node (SGSN); BSS GPRS Protocol (BSSGP) (Release 1999).
5. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network; Location Services (LCS); Base Station System Application Part LCS Extension (BSSAP-LE) (Release 1999).
6. Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station – Serving GPRS Support Node (MS-SGSN) Logical Link Control (LLC) layer specification (GSM 04.64 version 8.4.0 Release 1999).
7. Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Base Station System (BSS) – Serving GPRS Support Node (SGSN) interface; Network Service (GSM 08.16 version 8.0.0 Release 1999).
8. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network; Location Services (LCS); Mobile Station (MS) – Serving Mobile Location Centre (SMLC) Radio Resource LCS Protocol (RRLP) (Release 1999).
9. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network; Location Services (LCS); Serving Mobile Location Centre-Base Station System (SMLC-BSS) interface; Layer 3 specification (Release 1999).
10. BSS+ Protocol Architecture to Support LCS in GPRS.

Obwohl die vorliegende Erfindung hierin mit Bezug auf deren bestimmte Merkmale, Aspekte und Ausführungsarten beschrieben wurde, wird deutlich sein, dass zahlreiche Variationen, Modifikationen und andere Ausführungsarten im weiten Schutzbereich der vorliegenden Erfindung möglich sind und dass dementsprechend alle Variationen, Modifikationen und Ausführungsarten als dem Schutzbereich der Erfindung angehörig angesehen werden sollen.

Claims

Verfahren zum Senden einer Ortungsdienstnachricht zwischen einem Ortungsserver (38) und einer Mobilstation (80) in einem Paketdatennetz (30) über einen versorgenden Unterstützungsknoten (32) des allgemeinen Paketfunkdienstes, GPRS, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Nachrichtenweg zwischen dem Ortungsserver (38) und dem versorgenden Unterstützungsknoten (32) des allgemeinen Paketfunkdienstes, GPRS, die Nachricht durch das Basisstation-Untersystem (60) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungsdienstnachricht beim Weiterleiten vom versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten an die Mobilstation in eine Verbindungssteuerungsnachricht gekapselt ist und als eine Verbindungssteuerungsnachricht vom versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten an die Mobilstation gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssteuerungsnachricht vom versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten an die Mobilstation über ein Basisstation-Untersystem gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssteuerungsnachricht am versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten verschlüsselt wird und an der Mobilstation entschlüsselt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungsdienstnachricht beim Weiterleiten von der Mobilstation an den versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten in eine Verbindungssteuerungsnachricht gekapselt ist und als eine Verbindungssteuerungsnachricht von der Mobilstation an den versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssteuerungsnachricht von der Mobilstation an den versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten über ein Basisstation-Untersystem gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssteuerungsnachricht an der Mobilstation verschlüsselt wird und am versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten entschlüsselt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungsdienstnachricht an eine bzw. von einer Ortungsmesseinheit (70) anstelle einer Mobilstation gesendet wird.
Kommunikationsnetz (30), umfassend: einen Ortungsserver (38), der Ortungsdienste an Clients bereitstellt, die dem Standort von Mobilterminals (80) im Kommunikationsnetz zugehören, wobei der Ortungsserver dazu angepasst ist, mit den Mobilterminals (80) zu kommunizieren unter Verwendung von Ortungsdienstnachrichten, die über einen Unterstützungsknoten (32) gesendet werden, der der Mobilstation (80) Paketdatendienste bereitstellt, und ein Basisstations-Untersystem (60), das mit dem Mobilterminal kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisstation-Untersystem (60) auch mit dem Ortungsserver (38) kommuniziert und dazu angepasst ist, Ortungsdienstnachrichten vom Ortungsserver (38) und der Mobilstation (80) zu empfangen und dass der Unterstützungsknoten (32) dazu angepasst ist, Downlink-Ortungsdienstnachrichten vom Basisstation-Untersystem (60) zu empfangen und die Downlink-Ortungsdienstnachrichten an die Mobilstation (80) weiterzuleiten, wobei der Unterstützungsknoten außerdem dazu angepasst ist, Uplink-Ortungsdienstnachrichten von der Mobilstation (80) zu empfangen und die Uplink-Ortungsdienstnachrichten an das Basisstation-Untersystem (60) weiterzuleiten.
Kommunikationsnetz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstützungsknoten dazu angepasst ist, die Downlink-Ortungsdienstnachrichten als Teil einer Verbindungssteuerungsnachricht an die Mobilstation zu senden.
Kommunikationsnetz nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstützungsknoten dazu angepasst ist, die Downlink-Verbindungssteuerungsnachrichten an die Mobilstation transparent durch das Basisstation-Untersystem zu senden.
Kommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 9–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstützungsknoten und die Mobilstation die Verschlüsselung und Entschlüsselung von Verbindungssteuerungsnachrichten unterstützen.