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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Anschaltprozeduren und Prozeduren
für die
Aufenthaltsgebietsaktualisierung RAU (Routing Area Update) in paketvermittelten
Zellularnetzen, wobei mehrere Dienstknoten mit demselben Funknetz
verbunden sind. Die Erfindung wird unter Verwendung der Terminologie
der UMTS- und GPS-Netze beschrieben, die einem Fachmann allgemein
bekannt ist, und es wird auf die technische Spezifikation 29.060
und 23.060 des Partnerschaftsprojekts der dritten Generation 3GPP
(3rd Generation Partnership Project) Bezug genommen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein
paketvermitteltes Zellularnetz, wie beispielsweise GPRS oder UMTS,
umfasst mehrere Knoten, die den Verkehrsfluss und die Signalisierung innerhalb
des Netzes, sowie in das und aus dem Netz abwickeln. Ein solcher
Knoten ist der SGSN-Knoten, welcher der Funktionalität von MSC/VLR
von GSM ähnelt.
Ein SGSN ist für
das Erfassen von Mobilstationen MS in seinem geografischen Gebiet,
das Registrieren derselben und das Verfolgen ihrer Bewegungen innerhalb
des Aufenthaltsgebiets verantwortlich.
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Bislang
ist ein Funknetzknoten nur mit einem einzigen SGSN verbunden, wie
in 1 dargestellt. Ein Funknetzknoten ist entweder
eine Funknetzsteuerung RNC (Radio Network Controller) oder eine
Basisstationssteuerung BSC (Base Station Controller).
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Das
Partnerschaftsprojekt der 3. Generation (3GPP), das ein Standardisierungsgremium
für Mobilfunksysteme
der dritten Generation ist, entwickelt zurzeit ein Konzept, das
es einem Funknetzknoten ermöglicht,
mit mehreren SGSNs verbunden zu werden, wie in 2 dargestellt.
Die Idee ist dabei ist, mehrere SGSNs in einem Pool anzuordnen,
und dass alle von ihnen dasselbe geografische Gebiet versorgen,
das dann größer als
das Gebiet sein kann, das zuvor von einem SGSN versorgt wurde. Solange
sich eine MS innerhalb des Pool-Gebiets befindet, ist die MS an
denselben SGSN angeschaltet. Dies hat mehrere Vorteile, z. B. eine
bessere Lastteilung unter den SGSNs, reduzierte Signalisierung im Kernnetz,
verbesserte Leistung der Dienste, bessere Skalierbarkeit und leichtere
Aufrüstung
der Knoten. Außerdem
ermöglicht
dies, dass mehrere Betreiber das Funknetz oder Teile gemeinsam benutzen,
während
sie dennoch getrennte SGSNs aufweisen. Dies ist insbesondere für Betreiber
mit einem Netz der zweiten Generation (2G) nützlich, die aber keine Lizenzen
für ein
Netz der dritten Generation (3G) erhielten, oder umgekehrt. Die
gemeinsame Funknetzbenutzung ist auch für Betreiber nützlich,
welche die Kosten senken möchten.
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Die
strichpunktierten Linien in 2 zeigen, was
am Pool-Konzept neu ist, d. h. dass eine RNC oder eine BSC mit zwei
oder mehr SGSNs verbunden werden kann.
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Wenn
eine MS an einen SGSN angeschaltet wird, weist der SGSN der MS den
Wert einer pakettemporären
Mobilfunkteilnehmerkennung P-TMSI (Packet-Temporary Mobile Subscriber
Identity) zu. In einem Pool-Konzept weist jeder der SGSNs innerhalb
des Pools seinen eigenen eindeutigen Bereich von P-TMSI-Werten auf.
Wenn der Wertebereich jedes der SGSNs an die umliegenden Knoten
(BSCs, RNCs oder andere SGSNs) weitergegeben wird (diesen bekannt
ist), dann wissen diese umliegenden Knoten, an welchen der SGSNs
die MS angeschaltet ist (oder war).
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In
einigen Fällen
jedoch kennen die umliegenden Knoten die P-TMSI-Bereiche jedes der SGSNs
in einem Pool nicht. Ein Beispiel dafür ist, wenn eine MS in ein
Gebiet wandert, das von einem SGSN versorgt wird, der sich des Pools
nicht bewusst ist. In diesem Fall kann der neue SGSN den alten SGSN,
an den die MS angeschaltet ist, nicht eindeutig identifizieren.
Ein anderes Beispiel ist, wenn der Konfigurationsaufwand minimiert
ist, so dass die Knoten außerhalb
eines SGSN-Pools über
die innere Struktur des SGSN-Pools nicht Bescheid wissen. Die Lösung für dieses
Problem ist, dass einer der SGSNs in einem Pool, der als der Default-SGSN bezeichnet wird,
zum Repräsentanten
für das
Aufenthaltsgebiet, das vom Pool versorgt wird, ernannt wird. Ein
neuer SGSN außerhalb
des erwähnten
Aufenthaltsgebiets sieht in der empfangenen Anforderung (Aufenthaltsgebietsaktualisierung
oder Anschaltung) wie üblich auf
die alte Aufenthaltsgebiets-Id der MS, um festzustellen, welcher
SGSN zu kontaktieren ist. Der Default-SGSN ist mit dieser Aufenthaltsgebiets-Id
assoziiert, und daher sendet der neue SGSN eine Anforderung an den
Default-SGSN, ohne sich des Pools bewusst zu sein. Der Default-SGSN
kennt die P-TMSI-Bereiche jedes der SGSNs innerhalb des Pools. Demnach
kann der Default-SGSN auf den empfangenen P-TMSI-Parameter oder
den Parameter der temporären
Kennung der logischen Verbindung TLLI (Temporary Logical Link Identity),
wenn dieser stattdessen empfangen wird, sehen und die Nachricht
an den korrekten SGSN weitersenden. Dieser Aspekt ist im 3GPP (3rd
Generation Partnership Project) bereits erörtert, und er ist in 3 für die Anschaltprozedur
und in 4 für
die Aufenthaltsgebietsaktualisierungsprozedur dargestellt. 3 und 4 zeigen,
wie der Anfang dieser beiden Prozeduren zu erfolgen hat, wenn die
bestehenden Prozeduren verwendet werden, die in der TS (technischen
Spezifikation) 29.060 von 3GPP definiert sind. Die TS definiert die
Nachrichten, die zwischen zwei SGSNs gesendet werden, und die Nachrichten,
die zwischen einem SGSN und einem Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten GGSN (Gateway
GPRS Support Node, wobei GPRS für
General Packet Radio Service, allgemeiner paketvermittelter Funkdienst,
steht) gesendet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 3 wandert in Schritt 1 die MS,
die sich zuvor in einem SGSN-Pool-Gebiet befand, das vom Default-SGSN und
dem alten SGSN versorgt wird, in ein Gebiet, das vom neuen SGSN
versorgt wird, und sendet eine Attach Request- oder Anschaltanforderungsnachricht an
den neuen SGSN. Der neue SGSN sieht auf das empfangene „alte Aufenthaltsgebiet", um herauszufinden,
welcher SGSN zu kontaktieren ist, und in diesem Fall ist es der
Default-SGSN.
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In
Schritt 2 sendet der neue SGSN eine Identification Request- oder
Identifikationsanforderungsnachricht an den Default-SGSN. Der Default-SGSN sieht
auf die alte P-TMSI, um festzustellen, welcher SGSN innerhalb des
Pools die MS bediente, bevor sie wanderte. Die P-TMSI in diesem
Beispiel gehört zum
alten SGSN.
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In
Schritt 3 leitet der Default-SGSN die Identifikationsanforderungsnachricht
an den alten SGSN weiter. Der Default-SGSN muss auch Informationen darüber aufbewahren,
von welchem SGSN er die Identifikationsanforderungsnachricht empfing
(d. h. den neuen SGSN), um die Antwort an den korrekten SGSN senden
zu können.
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In
Schritt 4 sendet der alte SGSN eine Identification Response- oder
Identifikationsantwortnachricht an den Default-SGSN zurück.
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In
Schritt 5 leitet der Default-SGSN die Identifikationsantwortnachricht
an den neuen SGSN weiter, und dies beruht auf den Informationen,
die in Schritt 3 gespeichert wurden.
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Nunmehr
unter Bezugnahme auf 4 wandert in Schritt 1 die Ms,
die sich zuvor in einem SGSN-Pool-Gebiet befand, das vom Default-SGSN und
dem alten SGSN versorgt wird, in ein Gebiet, das vom neuen SGSN
versorgt wird, und sendet eine Routing Area Update Request- oder Aufenthaltsgebietsaktualisierungsanforderungs-Nachricht
an den neuen SGSN. Der neue SGSN sieht auf das empfangene „alte Aufenthaltsge biet", um herauszufinden,
welcher SGSN zu kontaktieren ist, und in diesem Beispiel ist es
der Default-SGSN.
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In
Schritt 2 sendet der neue SGSN eine SGSN Context Request- oder SGSN-Kontextanforderungsnachricht
an den Default-SGSN. Der Default-SGSN sieht auf die alte P-TMSI
oder den Parameter der TLLI (Temporary Logical Link Identity), der auf
dem P-TMSI-Parameter basiert, wenn dieser stattdessen empfangen
wird, um festzustellen, welcher SGSN innerhalb des Pools die MS
bediente, bevor sie wanderte. Die P-TMSI oder die TLLI in diesem Beispiel
gehören
zum alten SGSN.
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In
Schritt 3 leitet der Default-SGSN die SGSN-Kontextanforderungsnachricht
an den alten SGSN weiter. Da der Default-SGSN die Antwort für diese Nachricht in der Weise überwachen
muss, in der das GPRS-Tunnelprotokoll GTP (GPRS Tunnelling Protocol)
gegenwärtig
definiert ist, muss der Default-SGSN die „IP-Adresse" und die Tunnelendpunktkennung „TEID" (Tunnel Endpoint
IDentifier) für dort ändern, wo
er die Antwortnachricht zu empfangen wünscht. Der Default-SGSN muss
auch Informationen darüber
aufbewahren, von welchem SGSN er die SGSN-Kontextanforderungsnachricht
empfing (d. h. den neuen SGSN), um die Antwort an den korrekten
SGSN senden zu können.
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In
Schritt 4 sendet der alte SGSN eine SGSN Context Response- oder
SGSN-Kontextantwortnachricht an den Default-SGSN zurück.
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In
Schritt 5 leitet der Default-SGSN die SGSN-Kontextantwortnachricht
an den neuen SGSN weiter, und dies beruht auf den Informationen,
die in Schritt 3 gespeichert wurden.
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Das
Problem bei den Abläufen
in 3 und 4 ist, dass die Identifikationsantwortnachricht und
die SGSN-Kontextantwortnachricht
durch den Default-SGSN gesendet werden müssen, wie in Schritt 4 dargestellt.
Dies bedeutet, dass der Default-SGSN gewisse Zustandsinformationen
für diese MS,
sowie gewisse Informationen darüber
aufbewahren muss, von welchem SGSN er die Identifikationsanforderungsnachricht
oder die SGSN-Kontextanforderungsnachricht empfing, wie in Schritt
3 für 3 und 4 beschrieben.
Dies bedeutet, dass im Default-SGSN unnötige Betriebsmittel belegt
und eine unnötige
Prozessorlast erzeugt werden. Außerdem verlängert dies etwas die Zeit,
die zum Durchführen einer
Weiterschaltung gebraucht wird.
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Das
Konzept des Anordnens von mehreren SGSNs in einem Pool ist im globalen
System für
mobile Kommunikation GSM (Global System for Mobile Communication)
bisher nicht bekannt. Die zuvor beschriebenen Weiterschaltungsprobleme
sind neue Probleme, die in der aktuellen Standardisierung des Pool-Konzepts im 3GPP
auftauchten, und daher gibt es keine bekannten Lösungen für das Problem. Die internationale
Patentanmeldung
WO 99/34635 beschreibt
ein allgemeines Verfahren zum Weiterschalten einer Verbindung von
einem SGSN zu einem anderen SGSN.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung bereitzustellen,
welche die zuvor beschriebenen Nachteile beseitigt. Die Merkmale,
die in den beiliegenden Ansprüchen
definiert sind, kennzeichnen dieses Verfahren und einen entsprechenden
Knoten und ein entsprechendes Netz.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Um
die Erfindung besser verständlich
zu machen, nimmt die folgende Erörterung
auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug.
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1 stellt
die Beziehung zwischen den Knoten in einem GPRS/UMTS-Netz gemäß einem üblichen
Verfahren dar,
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2 stellt
die Beziehung zwischen den Knoten in einem GPRS/UMTS-Netz gemäß dem Pool-Konzept
dar, das in einer neuen Version des 3GPP-Standards (Version 5) eingeführt wurde,
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3 stellt
eine Anschaltprozedur dar, wenn sich eine MS an einen unabhängigen SGSN
(oder einen SGSN in einem anderen Pool) anschaltet, nachdem sie
an einen SGSN in einem Pool angeschaltet war,
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4 stellt
eine Aufenthaltsgebietsprozedur dar, wenn eine MS von einem SGSN
in einem Pool zu einem unabhängigen
SGSN (oder einem SGSN in einem anderen Pool) wandert,
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5 stellt
eine Anschaltprozedur gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, wenn sich eine MS an einen unabhängigen SGSN (oder einen SGSN
in einem anderen Pool) anschaltet, nachdem sie an einen SGSN in
einem Pool angeschaltet war,
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6 stellt
eine Aufenthaltsgebietsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung
dar, wenn eine MS von einem SGSN in einem Pool zu einem unabhängigen SGSN
(oder einem SGSN in einem anderen Pool) wandert.
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BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN
ERFINDUNG
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf 5 beziehungsweise 6 beschrieben.
Die erste Ausführungsform
beschreibt zwei alternative Lösungen, die
sich mit einer Anschaltprozedur befassen, während die zweite Ausführungsform
eine Lösung
für die Aufenthaltsgebietsaktualisierungsprozedur
beschreibt.
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In
Schritt 1 von 5 wandert die MS, die sich zuvor
in einem SGSN-Pool-Gebiet befand, das wenigstens vom Default-SGSN und dem alten
SGSN versorgt wird, in ein Gebiet außerhalb des Pools, das vom
neuen SGSN versorgt wird, und sendet eine Attach Request- oder Anschaltanforderungsnachricht an
den neuen SGSN. Der neue SGSN sieht auf das empfangene „alte Aufenthaltsgebiet", um herauszufinden
welcher SGSN zu kontaktieren ist, und in diesem Beispiel ist es
der Default-SGSN.
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In
Schritt 2 sendet der neue SGSN eine Identification Request- oder
Identifikationsanforderungsnachricht an den Default-SGSN. Der Default-SGSN sieht
auf die alte P-TMSI, um festzustellen, welcher SGSN innerhalb des
Pools die MS bediente, bevor sie wanderte. Die P-TMSI in diesem
Beispiel gehört zum
alten SGSN.
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In
Schritt 3 leitet der Default-SGSN die Identifikationsanforderungsnachricht
an den alten SGSN weiter. Diese Nachricht sollte nun die Adresse des
neuen SGSNs enthalten, und der Default-SGSN sollte die Antwortnachricht
vom alten SGSN nicht überwachen.
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In
Schritt 4 sendet der alte SGSN eine Identification Reponse- oder
Identifikationsantwortnachricht direkt an den neuen SGSN zurück.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die neue Funktionalität für diesen
Anschaltablauf wie folgt:
Der Default-SGSN sollte die Adresse
des neuen SGSN einfügen,
wenn er die Identifikationsanforderungsnachricht an den alten SGSN
sendet.
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Dies
kann auf zwei Arten und Weisen erfolgen. Eine Alternative ist, dass
der Default-SGSN die „Ursprungs-IP–Adresse" aus der IP- oder
Internetprotokollschicht der Identifikationsanforderungsnachricht
unverändert
lässt,
wenn er die Identifikationsanforderungsnachricht an den alten SGSN
weiterleitet. Gemäß dem Internetprotokoll
wäre diese Adresse
normalerweise die Adresse des Senders, d. h. des Default-SGSNs,
gewesen, aber indem der Default-SGSN angewiesen wird, die Adresse
des neuen SGSNs im „Ursprungs-IP-Adress"-Feld unverändert zu
lassen, wenn er die Identifikationsanforderungsnachricht an den
alten SGSN weiterleitet, würde
der alte SGSN denken, dass die Nachricht direkt vom neuen SGSN gesendet
wurde, und sendet eine Identification Response oder Identifikationsantwort
an den neuen SGSN zurück.
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Eine
zweite und bevorzugte Alternative ist, dass der Default-SGSN die „Ursprungs-IP-Adresse" aus der IP-Schicht
(oder „SGSN-Adresse") als einen Parameter
in den GTP- oder GPRS-Tunnelprotokoll-Teil der Identifikationsanforderungsnachricht
einsetzt. Das GTP wird in der 3GPP TS 29.060 beschrieben, und es
ist ein Protokoll, das Signalisierungsnachrichten, die zwischen
SGSNs gesendet werden, und Signalisierungsnachrichten, die zwischen
einem SGSN und einem GGSN gesendet werden, beschreibt. Wenn nun
der alte SGSN die „Ursprungs-IP-Adresse" (oder „SGSN-Adresse") als einen Parameter
im GTP-Teil der Identifikationsanforderungsnachricht empfängt, dann
soll diese Adresse beim Senden der Identifikationsantwortnachricht
verwendet werden. Folglich sollte in dieser Alternative der alte
SGSN nicht die "Ursprungs-IP-Adresse" aus der IP-Schicht
verwenden, wenn er die Identifikationsantwortnachricht sendet, auch
wenn dies das normale Verhalten ist.
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In
beiden Fällen
muss der Default-SGSN die Identifikationsantwortnachricht vom alten
SGSN nicht überwachen.
(Der Grund, warum ein SGSN, der eine Identifikationsantwortnachricht
sendet, die Identifikationsantwortnachricht überwachen möchte, ist für den Fall, dass eine Wiederholungssen dung
der Identifikationsanforderungsnachricht erforderlich ist). Außerdem besteht
keine Notwendigkeit für
den Default-SGSN,
irgendwelche Zustandsinformationen über die MS oder die Kennung
des neuen SGSNs zu speichern.
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6 stellt
den Nachrichtenfluss gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. In Schritt 1 wandert die MS, die
sich zuvor in einem SGSN-Pool-Gebiet befand, das vom Default-SGSN
und dem alten SGSN versorgt wird, in ein Gebiet, das vom neuen SGSN
versorgt wird, und sendet eine Routing Area Update Request- oder Aufenthaltsgebietsaktualisierungsanforderungs-Nachricht
an den neuen SGSN. Der neue SGSN sieht auf das empfangene „alte Aufenthaltsgebiet", um herauszufinden,
welcher SGSN zu kontaktieren ist, und in diesem Beispiel ist es
der Default-SGSN.
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In
Schritt 2 sendet der neue SGSN eine SGSN Context Request- oder SGSN-Kontextanforderungsnachricht
an den Default-SGSN. Der Default-SGSN sieht auf die alte P-TMSI
oder den TLLI-Parameter, der auf dem P-TMSI-Parameter basiert, wenn
dieser stattdessen empfangen wird, um festzustellen, welcher SGSM
innerhalb des Pools die MS bediente, bevor sie wanderte. Die P-TMSI
oder TLLI in diesem Beispiel gehört
zum alten SGSN.
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In
Schritt 3 leitet der Default-SGSN die SGSN-Kontextanforderungsnachricht
an den alten SGSN weiter. Diese Nachricht sollte die Adresse des neuen
SGSNs (sowohl „TEID" als auch „SGSN-IP-Adresse") innerhalb des GTP-Teils
der Nachricht enthalten, und dies ist bereits in der bestehenden
Nachricht möglich.
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In
Schritt 4 sendet der alte SGSN eine SGSN Context Response- oder
SGSN-Kontextantwortnachricht direkt an den neuen SGSN zurück.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die neue Funktionalität für diesen
Aufenthaltsgebietsaktualisierungsablauf wie folgt:
Der Default-SGSN
sollte die Adresse des neuen SGSNs (sowohl „TEID" als auch „SGSN-IP-Adresse") in den GTP-Teil
der SGSN-Kontextanforderungsnachricht einfügen, wenn er die SGSN-Kontextanforderungsnachricht
an den alten SGSN weiterleitet. Dies bedeutet, dass der Default-SGSN
diesen Teil der Nachricht nicht ändern
sollte, wenn er sie vom neuen SGSN empfängt.
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Auch
das Ergebnis dieser Ausführungsform ist,
dass der Default-SGSN die SGSN-Kontextantwortnachricht vom alten
SGSN nicht überwachen muss,
und für
den Default-SGSN keine Notwendigkeit besteht, irgendwelche Zustandsinformationen über die
MS oder die Kennung des neuen SGSN zu speichern.
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Die
vorliegende Erfindung gibt dem alten SGSN die Gelegenheit, die Identifikationsantwortnachricht
und die SGSN-Kontextantwortnachricht
direkt an den neuen SGSN zu senden, wie in 5 und 6 dargestellt,
so dass im Default-SGSN nicht
unnötig
Betriebsmittel belegt werden und ein Minimum an Verarbeitungskapazität erforderlich
ist. Außerdem
verkürzt
dies etwas die Zeit, die zur Durchführung einer Weiterschaltung
gebraucht wird, da ein Signalisierungsschritt vermieden wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann sowohl auf GSM (globales System für mobile
Kommunikation)-GPRS als auch auf UMTS (universelles Mobilfunk-Telekommunikationssystem)-GPRS
angewendet werden.