-
Gebiet der
Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Standortverwaltungsverfahren
bei Paketdatenübertragung
in einem Mobilkommunikationssystem zwischen einer Mobilstation und
einem eine Schnittstelle zu einem Datennetzwerk bildenden Datendienstzentrum,
wobei das Verfahren die Beibehaltung und Aktualisierung von Standortdaten
der Mobilstation in einer Teilnehmerdatenbank des zellularen Netzwerks
gemäß der in dem
zellularen Netzwerk eingesetzten Standortbereichs-Konfiguration
aufweist.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
In zellularen Funksystemen, die hierin
im Allgemeinen als Mobilkommunikationssysteme bezeichnet werden,
wird der von dem System abgedeckte geografische Bereich in kleinere
Funkbereiche, d. h. Funkzellen, aufgeteilt, um die Ausnutzung des
Frequenzbands des Systems effizienter zu machen. Mobile Funkstationen,
d. h. Mobilstationen, können
sich innerhalb des Systembereichs frei von einer Zelle zu einer
anderen bewegen. Damit an einer Mobilstation abschließende Rufe
und Signalisierungen in einem zellularen Funknetzwerk zum richtigen
Standort geroutet bzw, geleitet werden können, unterhält das zellulare
Funknetzwerk die Standortdaten von Mobilstationen in den Teilnehmerdatenbanken
des zellularen Funknetzwerks.
-
Üblicherweise
kennt ein zellulares Funknetzwerk den Standort von Mobilstationen
mit einer Genauigkeit eines sogenannten Standortbereichs, der aus
einer oder mehreren Zellen, d. h. einer Gruppe von Zellen, besteht.
Die Standortdaten einer Mobilstation in Teilnehmerdatenbanken werden
nur aktualisiert, wenn sich die Mobilstation von einem Standortbereich
in einen anderen bewegt. Diese auf einem Standortbereich basierende
Art von Standortaktualisierung ist ein Kompromiss zwischen einer
in jeder Zelle ausgeführten
Standortaktualisierung und einer PLMN- (Public Land Mobile Network: öffentliches, landgestütztes Mobilfunknetz)
basierten Standortaktualisierung. Der Nachteil der PLMN-basierten Standortaktualisierung
besteht darin, dass die Paging-Nachricht
im Fall eines an einer Mobilstation abschließenden Rufs in alle Zellen
innerhalb des PLMN übertragen
wird. Außerdem
werden alle Paging- bzw. Funkruf-Nachrichten zum Erhöhen der
Wahrscheinlichkeit des Empfangs, zum Beispiel drei Mal, wiederholt.
Diese Verfahrensweise verbraucht das Frequenzband. In einem Fall,
bei dem eine Standortaktalisierung in Verbindung mit jeder Zellüberquerung stattfindet,
tritt ein erheblicher Anstieg der Anzahl von Standortaktualisierungs-Nachrichten
auf. Dies verbraucht die Kapazität
des Funkwegs, und der Bedarf nach einer Datenverarbeitung in Mobildienstevermittlungsstellen
und Basisstationssteuerungen steigt auch an.
-
Die auf Standortbereichen basierende Standortaktualisierung
und Standortverwaltung arbeitet in herkömmlichen Netzwerken auf zufrieden stellende
Weise.
-
Das Dokument ETSI T DOC SMAG 123893, September
1993, Jari Hamalainen et al., „Packet Data
Over GSM Network",
Seite 2 bis Seite 5, offenbart ein System, das das standardmäßige GSM-Mobilitätsverwaltungssystem
verwendet. Dieses System wird für
Sprachverkehr und für
Paketdaten verwendet. Das Dokument offenbart, dass ein Verbindungsaufbau
für den
Paketdatendienst anders als beim Standard-GSM sein sollte. Das Dokument
führt das Konzept
eines Agent ein, der zum Bilden eines virtuellen Kanals zu der MS
verwendet wird. Dies erlaubt, dass eine Datenübertragung rasch erfolgt.
-
Die finnischen Patentanmeldungen
933,894 und 940,314, deren Anmelder der Gleiche ist wie der der
vorliegenden Anmeldung, und die am Einreichungsdatum der vorliegenden
Anmeldung nicht veröffentlicht
waren, offenbaren neue Paketdaten-Übertragungsbetriebsdaten zwischen
einer Mobilstation und einem speziellen Datendienstzentrum. Das
Paketdienstzentrum erzeugt eine Zusammenarbeitsfunktion zwischen
dem zellularen Funknetzwerk und einem gesonderten Datennetzwerk.
Datenpakete werden zwischen einer zur Datenübertragung fähigen Mobilstation
und der Paketdiensteinheit unter Verwendung einer sogenannten virtuellen
Verbindung übertragen.
In diesem Fall wird (1) eine schaltungsvermittelte Verbindung durch
das zellulare Netzwerk nur für
die zur Übertragung
eines einzelnen Pakets erforderliche Zeitdauer aufgebaut, oder es werden
(2) Pakete durch das zellulare Funknetzwerk auf Grundlage der Adresse
in einem Datenpaket gemäß dem Knoten-zu-Knoten-Schema gänzlich ohne eine
schaltungsvermittelte Verbindung übertragen, wobei die Netzwerkelemente
des zellularen Netzwerks als Knoten verwendet werden.
-
Im ersten Fall, der in der finnischen
Patentanmeldung 933,894 beschrieben ist, informiert das Datendienstzentrum
eine Mobilstation über
einen gemeinsamen Abwärtsstrecken-
bzw. Downlink-Pagingkanal über
eine eintreffende Datenpaketübertragung,
als Resultat welcher die Mobilstation den Aufbau einer schaltungsvermittelten
Verbindung im Netzwerk unter Verwendung von mit der virtuellen Verbindung
in Zusammenhang stehenden Rufaufbaudaten einleitet. Ist die Paketübertragung
abgeschlossen, wird die schaltungsvermittelte Verbindung unverzüglich freigegeben
bzw. abgebaut und nur die virtuelle Verbindung, d. h. die Vermittlungsdaten
der Verbindung, werden beibehalten. Das Informieren über eintreffende
Datenübertragungen
findet in Zellen über
gemeinsame Pagingkanäle
unter Verwendung von Paging-Nachrichten statt. Die Anzahl von sich
auf die Paketübertragung
in Zellen beziehenden Paging-Nachrichten erhöht sich daher stark mit der Anzahl
von den Paketdienst verwendenden Teilnehmern und der Paketübertragungsmenge.
Basiert die Standortverwaltung eines zellularen Netzwerks auf Standortbereichen,
wird eine Mobilstation über
eine eintreffende Datenübertragung
informiert, indem in jeder Zelle des Standortbereichs eine Paging-Nachricht übertragen
wird. Als Resultat davon steigt der Verbrauch des Frequenzbands
stark an. Werden Standortdaten im zellularen Netz jedoch mit einer Genauigkeit
einer Zelle unterhalten, wird die Übertragung mehrerer Paging-Nachrichten
vermieden, aber andererseits steigt der Umfang an Standortaktualisierungen
im gesamten zellularen Netzwerk an.
-
Bei einer auf Datagrammen basierenden verbindungslosen
Paketübertragung,
die in der finnischen Patentanmeldung 940,314 offenbart ist, besteht
während
einer Datenübertragung
kein schaltungsvermittelter Weg zwischen einer Mobilstation und
dem Paketdienstzentrum. Auf dem Funkpfad werden Datenpakete hauptsächlich unter
Verwendung einer dedizierten Medienzugangssteuerung übertragen,
die von Aloha-Typ- oder anderen beschleunigten Rufaufbausignalisierungen
abgeleitet ist. Daher ist es auch bei diesem anderen Verfahren notwendig,
im Fall einer eintreffenden Paketübertragung Paging- oder Paket-Nachrichten
auf Paging-Kanälen
an eine Mobilstation zu übertragen, wodurch
ein ähnlicher
Konflikt zwischen der Optimierung der Anzahl von Paging-Nachrichten
und dem Standortaktualisierungsumfang aufkommt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Datenpaketübertragungen
in einem zellularen Netzwerk betreffende Standortverwaltung derart einzurichten,
dass sie in Bezug sowohl auf den normalen Betrieb des Netzwerks
als auch auf die Paketdatenübertragung
vorteilhaft ist.
-
Dies wird mit einem Standortverwaltungsverfahren,
einer Anordnung für
eine Standortverwaltung und einer Mobilstation gemäß den Ansprüchen 1,
11 bzw. 15 erreicht.
-
Die grundlegende Idee der Erfindung
besteht darin, zusätzlich
zur normalen Standortverwaltung und Standortbereichs-Konfiguration
eines Mobilkommunikationssystems eine gesonderte Standortverwaltung
und Standortaktualisierung für
Paketdatenübertragungen
bereitzustellen. Die normale Standortverwaltung und Standortbereichs-Konfiguration
des Netzwerks werden für
die normale Verwendung des Netzwerks optimiert, was sowohl den Standortaktualisierungsumfang
als auch die Paging-Signalisierung betrifft. Zusätzlich werden gemäß der Erfindung
andere Standortdaten für
Mobilstationen unterhalten, die einen Paketdatendienst verwenden.
Diese Standortverwaltung des Paketdatendienstes findet mit einer
Genauigkeit einer Zelle oder einer aus wenigen Zellen bestehenden
Gruppe statt. Möchte
eine Mobilstation den Datendienst verwenden, leitet sie den Aufbau
einer virtuellen Verbindung ein und wird in einer zugehörigen Datendienstdatenbank
registriert. Gleichzeitig wird die Identität der Zelle oder der Gruppe
von Zellen, innerhalb derer Sicht die Mobilstation momentan aufhält, in der
Datendienstdatenbank gespeichert. Bewegt sich die Mobilstation von
einer Zelle oder einer Gruppe von Zellen in eine andere, werden
die neuen Standortdaten in der Datendienstdatenbank aktualisiert.
Alle Paging-Nachrichten
und den Datendienst betreffende Datenpakete werden über die
mittels der Standortdaten des Datendienstes bestimmte Zelle oder
Gruppe von Zellen übertragen, was
verglichen mit einem Fall, bei dem die normale Standortbereichs-Konfiguration
des zellularen Netzwerks verwendet wird, zu einer geringeren Signalisierungsmenge
führt.
Endet die Verwendung des Paketdienstes und wird die virtuelle Verbindung
freigegeben, wird die Registrierung der Mobilstation in der Datendienstdatenbank
entfernt und nur die normale Standortverwaltung des Mobilkommunikationsnetzwerks
wird bzgl. der Mobilstation durchgeführt. Obwohl die Standortaktualisierungshäufigkeit
einer einzelnen Mobilstation während
der Verwendung des Datendienstes typischerweise ansteigt, ist dieser
Anstieg der Standortaktualisierungsmenge folglich nur temporär und ist
gleichzeitig nur an eine geringe Anzahl von Mobilstationen gerichtet,
weshalb der resultierende Anstieg der Signalisierung in Bezug auf
das gesamte zellulare Netzwerk relativ niedrig ist.
-
Die zusätzliche von einer Standortaktualisierung
verursachte Signalisierung kann verringert werden, indem die von
einer Mobilstation am Datendienstzentrum eintreffenden Datenpakete
mit dem Bezeichner der Zelle oder Gruppe von Zellen versehen werden,
von der aus die Mobilstation sie gesendet hat. Das Datendienstzentrum
vergleicht den im empfangenen Datenpaket enthaltenen Bezeichner der
Zelle oder Gruppe von Zellen mit einem vorhergehenden in der Datendienstdatenbank
gespeicherten Bezeichner, und wenn es feststellt, dass sich der Bezeichner
verändert
hat, aktualisiert es die Standortdaten der Mobilstation in der Datenbank
mit dem neuen Bezeichner. Dieser Vorgang ermöglicht es, die sich auf eine
Standortaktualisierung während
einer Paketdatenübertragung
beziehende Signalisierung erheblich zu verringern oder sogar ganz
zu vermeiden. Die Mobilstation selbst oder das Mobilkommunikationsnetzwerk
kann den erforderlichen Bezeichner in einem Datenpaket einfügen, bevor
das Datenpaket an das Datendienstzentrum übertragen wird.
-
Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Im Folgenden wird die Erfindung an
Hand bevorzugter veranschaulichender Ausführungsbeispiele mit Bezug auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
-
1 ein
Mobilkommunikationsnetzwerk der Erfindung und seine Verbindung mit
Datennetzwerken,
-
2 den
normalen Standortaktualisierungsvorgang eines Mobilkommunikationsnetzwerks,
-
3 die
Datendienst-Standortaktualisierung gemäß der Erfindung,
-
4 ein
zwischen einer Basisstationssteuerung und einem Paketverarbeitungszentrum
verwendetes Paketformat,
-
5 ein
zwischen einer Basisstation und einer Basisstationssteuerung verwendetes
Paketformat.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung
-
Die Erfindung kann in allen digitalen
Mobilkommunikationssystemen verwendet werden, in denen eine Paketübertragung
gemäß den finnischen Patentanmeldungen
933,894 oder 940,314, oder ähnliche
Paketübertragungstypen,
angewandt werden. Die Erfindung kann besonders vorteilhaft im paneuropäischen digitalen
Mobilkommunikationssystem GSM und in diesem entsprechenden digitalen
Systemen wie etwa DCS1800 und PCN verwendet werden. Im Folgenden
werden die bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, wie sie im GSM-System implementiert sind,
ohne jedoch die Erfindung darauf zu beschränken.
-
Was den genauen Aufbau und Betrieb
des GSM-Systems betrifft, wird auf die GSM-Empfehlungen von ETSI
und das Buch „The
GSM system for Mobile Communications", M. Mouly und M. Pautet, Palaiseau,
Frankreich, ISBN 2-9507190-0-7 Bezug genommen.
-
1 zeigt
einen Teil des zellularen GSM-Funksystems. Im zellularen Funksystem
wird der vom System abgedeckte Bereich in Funkzellen aufgeteilt.
Basisstationssysteme BSS werden mittels digitaler Übertragungsstrecken 9 an
ein Mobildienstevermittlungszentrum MSC angeschlossen (wobei aus
Gründen
der Klarheit nur zwei dieser Systeme in der Figur gezeigt sind).
Jedes Basisstationssystem BSS weist eine Basisstationssteuerung
BSC auf, an die wiederum eine oder mehrere Basisstationen BTS mittels
digitaler Übertragungsstrecken 8 angeschlossen
sind. Typischerweise bildet der Funkabdeckungsbereich einer Basisstation
BTS eine Funkzelle. Jeder Basisstation BTS1 bis BTS4 wird eine Anzahl
von Funkträgern
zugewiesen. Ein Signal im GSM-System besteht aus TDMA- (Time Division
Multiple Access: Zeitmultiplex) Rahmen, von denen jeder vorzugsweise
acht Zeitschlitze enthält,
mittels derer logische Kanäle übertragen
werden. Die logischen Kanäle
umfassen Verkehrskanäle
für die
Rufe (Sprache und Daten), die mit sich in einer Zelle Mobilfunkstationen
MS aufgebaut sind, und Steuerkanäle
für die
Signalisierung, die mit den sich in einer Zelle befindenden Mobilfunkstationen
MS (Mobilstationen) durchgeführt
wird.
-
Beim gemäß 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist auch ein Datendienstzentrum AGENT 19 an
das Mobildienstevermittlungszentrum MSC 10 angeschlossen,
wobei das Datendienstzentrum ein Prozess oder ein Computer ist.
Das Datendienstzentrum wird üblicherweise als
Agent bezeichnet. Das Datendienstzentrum kann eine neue Zusammenarbeitsfunktionalität (IWF: „Interworking
Functionality")
sein, die für
Paketdaten gedacht ist, aber sie kann auch andere Datenfunktionen
zusätzlich
zu der IWF enthalten. Der Standort des Datendienstzentrums im Netzwerk
ist in Bezug auf die Erfindung nicht wesentlich. Das Datendienstzentrum
kann an ein Mobildienstevermittlungszentrum MSC, eine Basisstationssteuerung
BSC (wie AGENT 19')
oder eine Basisstation BTS (wie AGENT 19' mittels einer gestrichelten Linie 21)
angeschlossen sein. Der Betrieb des Datendienstzentrums AGENT ist
bei allen Alternativen ziemlich ähnlich.
Pakete von allen Mobilstationen innerhalb eines bestimmten Bereichs
werden ungeachtet des Standort des Datendienstzentrums an das Datendienstzentrum
geroutet bzw. geleitet. Das Routing kann auf dem Signalisierungssystem
7, ATM, Internet, X.25 und so weiter basieren. Bei einem normalen
Fall verarbeitet das Datendienstzentrum AGENT den ganzen Verkehr
auf der nächst
niedrigeren Hierarchieebene. Im Fall eines an ein Mobildienstevermittlungszentrum
MSC angeschlossenen Datendienstzentrums steuert das Datendienstzentrum
Mobilstationen innerhalb des Bereichs mehrerer Basisstationssteuerungen
BSC, die an dieses Mobildienstevermittlungszentrum angeschlossen
sind. Ein an eine Basisstationssteuerung BSC angeschlossenes Datendienstzentrum
steuert Mobilstationen innerhalb des Bereichs einer Basisstationssteuerung
BSC und innerhalb des Bereichs mehrerer an diese Basisstationssteuerung
angeschlossener Basisstationen BTS. Ein an eine Basisstation BTS
angeschlossenes Datendienstzentrum verarbeitet den Datenverkehr
einer Basisstation BTS. Jedoch ist es möglich, dass das an die Basisstationssteuerung
BSC oder die Basisstation BTS angeschlossene Datendienstzentrum AGENT
auch den Paketverkehr von Mobilstationen verarbeitet, die an andere
Basisstationssteuerung angeschlossen sind. In diesem Fall wird ein
zentralisiertes Protokoll zwischen den Basisstationssteuerungen
BSC oder den Basisstationen BTS verwendet.
-
Der Zweck des Datendienstzentrums AGENT
ist es, fortgeschrittene Dienste bereitzustellen, ohne die Kapazität des Mobildienstevermittlungszentrums
MSC oder der Basisstationssteuerung BSC zu überlasten. Die Übertragung
von Paketen an das und von dem Datendienstzentrum wird auf eine
transparente Art und Weise durchgeführt. Das Mobildienstevermittlungszentrum
MSC und die Basisstationssteuerung BSC routen die Paketdaten, ohne
sie weiter zu bearbeiten. Die Pakete werden nur im Datendienstzentrum
geöffnet
und verarbeitet.
-
Alle von der sich im Dienstbereich
des Datendienstzentrums AGENT 19 befindenden Mobilstationen
MS ankommenden Datenpakete werden an dieses übertragen. Zusätzlich ist
eine Datenbank DB 22 an das Datendienstzentrum 19 zur
Durchführung der
Standortverwaltung der den Datendienst verwendenden Mobilstationen
MS angeschlossen, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
Eine Alternative zu der separaten Datenbank DB 22 ist eine
entsprechende Datenbank, die mit den in normalen Registern eines
Mobilkommunikationssystems, zum Beispiel VLR und HLR in einem GSM-Netzwerk,
kombiniert ist. Das AGENT 19 ist daher mit einer Verbindung
zu einem solchen Register versehen. Beim gemäß 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist das Datendienstzentrum AGENT 19 mittels
eines herkömmlichen
Routers 18 an externe Datennetzwerke wie etwa ein WAN (Wide
Area Network: Weitverkehrsnetz) angeschlossen. Das Dienstzentrum
AGENT 19 oder AGENT 19' stellt daher eine Schnittstelle
zwischen dem Mobildienstevermittlungszentrum MSC 10 oder
entsprechend der Basisstationssteuerung BSC oder der Basisstation
BTS und externen Netzwerken wie etwa einem WAN bereit.
-
Eine virtuelle Verbindung gemäß der finnischen
Patentanmeldung 933,894 kann durch das Mobilkommunikationsnetzwerk
zwischen einer den Datendienst verwendenden Mobilstation MS und dem
Datendienstzentrum aufgebaut werden, wodurch eine schaltungsvermittelte
Verbindung zwischen der Mobilstation MS und dem Dienstzentrum AGENT 19 nur
für die
zur Übertragung
eines Datenpakets erforderliche Zeitdauer aufgebaut wird. Mit der
Verwendung dieses Vorgangs stimmt der Betrieb und Aufbau des Mobilkommunikationsnetzwerks
in Bezug auf eine Paketdatenübertragung
mit der finnischen Patentanmeldung 933,894 überein.
-
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erfolgt eine Paketdatenübertragung zwischen dem Dienstzentrum
AGENT 19 und Basisstationen BTS durch das Mobilkommunikationsnetzwerk ohne
eine schaltungsvermittelte Verbindung gemäß dem Knoten-zu-Knoten-Schema an
Hand der in einem Datenpaket so enthaltenen Adresse, wie es in der
finnischen Patentanmeldung 940,314 offenbart ist, die hierin mittels
Bezugnahme eingebunden ist. Auf dem Funkpfad werden Datenpakete
auf einem dedizierten Funkkanal unter Verwendung eines neuen Typs
von Medienzugangssteuerung übertragen, der
von Aloha-Typ- oder anderen beschleunigten Rufaufbausignalisierungen
abgeleitet ist. Ein Beispiel dieses für Paketdatenübertragungen
geeigneten Typs von Medienzugangssteuerung ist in den finnischen
Patentanmeldungen 923,667, 923,668 und 923,669 offenbart.
-
Es ist jedoch festzustellen, dass
die Standortverwaltung der Erfindung hochgradig unabhängig von
dem im Mobilkommunikationsnetzwerk verwendeten Paketdaten-Übertragungsvorgang ist, außer dass
eine virtuelle Verbindung mit der Paketdatenübertragung zu verbinden ist,
wobei diese virtuelle Verbindung erfordert, dass eine Mobilstation
auf gemeinsamen Paging-Kanälen
auf dem Funkpfad zu pagen bzw. auszurufen ist.
-
Im Folgenden wird die Erfindung unter
Verwendung eines Beispiels eines Datagramm-basierten Übertragungsverfahrens
in einem GSM-Netzwerk beschrieben, wobei dieses Verfahren mit der finnischen
Patentanmeldung 940,314 übereinstimmt, d.
h. es wird während
einer Datenübertragung
kein schaltungsvermittelter Pfad zwischen einer Mobilstation MS
und dem Paketdienstzentrum AGENT 19 aufgebaut.
-
Im Mobilkommunikationsnetzwerk der
Erfindung werden Daten bzgl. des Standorts der Mobilstation MS in
Teilnehmerdatenbanken gemäß der im Netzwerk
bestimmten Standortbereichs-Konfiguration unterhalten, um so das
Routing von eingehenden Rufen an die Mobilstation mittels normaler
Netzwerkvorgänge
zu ermöglichen,
oder die Mobilstation aus einem anderen Grund zu pagen bzw. auszurufen. Diese
normale Standortverwaltung und Standortaktualisierung des Mobilkommunikationsnetzwerks
bezieht sich auch auf jene Mobilstationen MS, die momentan den mit
einer zugehörigen
Standortverwaltung gemäß der Erfindung
versehenen Datendienst verwenden. Typischerweise kennt ein zellulares Netzwerk
den Standort von Mobilstationen MS mit einer Genauigkeit eines größeren, aus
mehreren Zellen bestehenden Bereichs, wobei dieser Bereich im Allgemeinen
als Standortbereich bezeichnet wird.
-
Die normale Standortaktualisierung
eines zellularen Netzwerks ist gemäß 2 veranschaulicht, die zwei Standortbereiche
LA1 und LA2 mit Zellen C1 bis C6 bzw. C7 bis C13 zeigt. Die Basisstationen
des zellularen Netzwerks rundsenden bzw. broadcasten beständig Informationen über sich selbst
und ihre Umgebung, zum Beispiel Standortbereichs-Bezeichner LAI,
Basisstations-Bezeichner BSI,
Basisstationstyp-Bezeichner BSTI, etc. Eine in einer Zelle registrierte
Mobilstation MS weiß auf Grundlage
des von der Basisstation BTS rundgesendeten Standortbereichs-Bezeichners,
welchem Standortbereich die Basisstation BTS angehört. Stellt die
MS fest, dass sich der Standortbereichs-Bezeichner LAI verändert, wenn
die Basisstation BTS gewechselt wird, d. h. dass sich der Standortbereich
LA ändert,
leitet die MS eine Standortaktualisierung ein, indem eine Standortaktualisierungsanfrage
an das zellulare Funknetzwerk gesendet wird. Gemäß 2 findet der Wechsel eines Standortbereichs
und eine Standortaktualisierung auf Strecke A-B an den Punkten I,
II und III statt. Wird der Standortbereich nicht gewechselt, führt die
MS keine Standortaktualisierung durch. Dies ist zum Beispiel beim Übergang
von Zelle C2 zu Zelle C3 innerhalb des Standortbereichs LA1 der
Fall.
-
Die Standortaktualisierung bewirkt,
dass die Teilnehmerinformationen der MS in der Teilnehmerdatenbank
des zellularen Funknetzwerks aktualisiert werden. Bei dem gemäß 1 veranschaulichten Mobilkommunikationssystem
sind die Standortbereichsinformationen einer Mobilstation MS zum
Beispiel in einem Besucherstandortsregister VLR gespeichert, von
denen es typischerweise eines für
jedes Mobildienstevermittlungszentrum MSC gibt. Zusätzlich umfasst
das Mobilkommunikationsnetzwerk ein zentralisiertes Teilnehmerregister,
ein Heimatstandortregister HLR, das vom VLR Kenntnis hat, innerhalb
dessen Bereich sich die MS befindet. Ist die Mobilstation MS aus
irgendeinem Grund zu pagen bzw. auszurufen, werden entsprechende
Standortbereichsinformationen vom Besucherstandortregister VLR abgefragt,
und die Mobilstation MS wird in jeder Zelle des betroffenen Standortbereichs
ausgerufen.
-
Gemäß der Erfindung werden andere
Standortinformationen für
die den Paketdatendienst verwendenden Mobilstationen MS unterhalten,
zum Beispiel in der in Verbindung mit dem Datendienstzentrum 19 angeordneten
Datendienstdatenbank 22 oder als ein Teil der normalen
Teilnehmerdatenbank. Weist das System mehrere Datendienste auf,
ist es möglich,
falls nötig,
zugehörige
Standortbereichsinformationen für
jeden Dienst zu unterhalten. Die normale Standortaktualisierung
in einem Mobilkommunikationsnetzwerk, wie sie in Verbindung mit 2 beschrieben ist, wird
jedoch gleichzeitig auf der den Datendienst verwendenden Mobilstation
MS durchgeführt.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung basiert die Standortverwaltung des Datendienstes auf
einer Standortaktualisierung, die in Verbindung mit jedem Übergang
stattfindet. Dies wird in 3 veranschaulicht.
Wahlweise kann die Standortverwaltung des Datendienstes „Standortbereiche" einsetzen, die mehrere
Zellen umfasst.
-
Wenn sich die Mobilstation unter
Verwendung des Datendienstes auf der Stecke von Standort A zu Standort
B bewegt, wie es gemäß 2 gezeigt ist, führt sie
mit Bezug auf 3 die
gemäß 3 gezeigten Standortaktualisierungen
I bis VII in der Datenbank 22 des Datendienstzentrums während jedes
Zellübergangs
zusätzlich
zur Durchführung
der normalen Standortaktualisierungen gemäß 2 durch. Werden eine Paketdatenübertragung
betreffende Datenpakete oder Paging-Nachrichten in der Abwärtsstreckenrichtung
(an der Mobilstation MS abschließende Übertragungen) an die Mobilstation
MS übertragen,
werden sie an Stelle des gesamten Standortbereichs LA1 oder LA2
nur in der Zelle übertragen,
die mittels der in der Datenbank 22 enthaltenen Standortdaten
angezeigt ist. Verwendet die Mobilstation MS den Paketdatendienst
nicht, wird auf Strecke A-B nur die normale Standortaktualisierung gemäß 2 auf ihr durchgeführt.
-
Im Folgenden wird die Standortaktualisierung
der Erfindung ausführlicher
von Beginn zum Ende beschrieben. Die Mobilstation MS, die das auf Datagrammen
basierende Verfahren in einem Mobilkommunikationsnetzwerk verwenden
will, registriert sich in dem Datendienstzentrum AGENT 19,
das den Bereich versorgt, innerhalb dessen sich die Mobilstation
zu dem bestimmten Zeitpunkt befindet. Das Dienstzentrum 19 registriert
die Mobilstation MS in seiner Datenbank 22 als einen sich
innerhalb des Dienstbereichs des Dienstzentrums befindenden Kunden.
Zum Zeitpunkt der Registrierung weist das Datendienstzentrum AGENT 19 der
Mobilstation einen Mobilstationsbezeichner zu. Dieser Bezeichner ist
innerhalb des gesamten Dienstbereichs des Dienstzentrums eindeutig.
Der Mobilstationsbezeichner wird in jedem Paket verwendet, das eine
Mobilstation verlässt
oder an einer Mobilstation endet, um die sendende und entsprechend
die empfangende Mobilstation zu identifizieren. In der an der Mobilstation
abschließenden
Richtung kann dieser Bezeichner auf dem gemeinsamen Rufkanal zur
Identifizierung des Ziels eines Paktes verwendet werden. In der
Registrierungsphase findet auch ein Austausch von Verschlüsselungsschlüsseln statt,
die in den im Folgenden übertragenen
Paketen verwendet werden. Während
die virtuelle Verbindung auf diese Weise aufgebaut wird, ist die
Mobilstation MS in der Lage, das auf Datagrammen basierende Übertragungsverfahren
zu verwenden.
-
Standortaktualisierungsinformationen
werden an das Dienstzentrum AGENT 19 jedes Mal dann übertragen,
wenn die Mobilstation MS die Grenze zwischen zwei Zellen kreuzt.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung basieren die Standortinformationen in der Datenbank 22 des
Datendienstes auf der Genauigkeit einer Zelle, d. h. der kleinsten
geografisch möglichen
Fläche.
Dies ist ein Weg, die Anzahl von unnötigerweise an die Zellen übertragenen
Paketen zu verringern. Die Mobilstation MS wird in Richtung des
Dienstzentrums AGENT 19 durch Übertragung eines Standortaktualisierungs-Steuerpaket registriert.
In diesem Paket überträgt die Mobilstation
MS ihren Bezeichner, und das Steuerfeld zeigt dem Dienstzentrum 19 ein
eintreffendes Steuerpaket an. Das weiterleitende Mobilkommunikationsnetzwerk-Element, wie etwa
eine Basisstationssteuerung BSC, fügt zum Standortaktualisierungs-Steuerpaket
den Bezeichner der Zelle hinzu, aus der das Paket empfangen wurde,
und überträgt das Paket
weiter an das Dienstzentrum AGENT 19. Das AGENT 19 verwendet
diesen Zellenbezeichner für
Standortaktualisierungszwecke, indem es ihn mit den momentanen Standortdaten
der Mobilstation MS in der Datenbank 22 vergleicht, und
indem die Standortdaten der Mobilstation MS in der Datenbank 22 aktualisiert
werden, falls sich der empfangene Bezeichner und der gespeicherte
Bezeichner voneinander unterscheidet. Die Mobilstation MS erkennt
den Bedarf nach einer Zellüberquerung
durch Überwachung des
Broadcast- bzw. Rundsendungsträgers
der Zelle. In heutigen zellularen Systemen wie etwa GSM existiert
ein gemeinsamer Kanal zum Übertragen
von Steuerinformationen zu Mobilstationen. Durch Überwachung
dieses Kanals ist die Mobilstation MS in der Lage, über die
Notwendigkeit einer Zellüberquerung zu
entscheiden.
-
In heutigen zellularen Systemen werden Weiterreichungs- bzw. Handover-Funktionen
hauptsächlich
durch die Netzwerkinfrastruktur ausgeführt. Ein geringes Maß an Dezentralisierung
wurde erreicht, indem Mobilstationen erlaubt wurde, die Qualität eines
Kanals zu messen und Messberichte an die Netzwerkinfrastruktur zu übertragen.
-
Die den Paketdatendienst verwendende
Mobilstation MS überwacht
die Steuerkanäle
des Mobilkommunikationsnetzwerks und trifft eine unabhängige Entscheidung
bezüglich
einer Standortaktualisierung. Ein speziell für die Standortaktualisierung
des Datendienstes gedachter Algorithmus wird bei der Entscheidungsfindung
verwendet. Dieser Algorithmus kann zum Beispiel auf dem Pegel eines
von der Mobilstation empfangenen Signals basieren, auf der Qualität eines
Signals (zum Beispiel der Bitfehlerrate), anderen entsprechenden
Kriterien oder den unterschiedlichen Kombinationen dieser. Um Hin-und-her-Standortaktualisierungen
zwischen zwei Zellen in ihrem Randbereich zu vermeiden, sind die bei
der Entscheidungsfindung verwendeten Kriterien so bestimmt, dass
in den Randbereichen der Zellen während einer Standortaktualisierung
eine Hysterese vorhanden ist, d. h. die Standortaktualisierungskriterien
von einer Zelle zu einer anderen sind in einer Richtung anders als
in der entgegengesetzten Richtung. Die Standortaktualisierung kann
wahlweise jedes Mal dann ausgeführt
werden, wenn die Mobilstation MS eine Zellüberquerung oder ein Handover
im Mobilkommunikationsnetzwerk gemäß den normalen Vorgängen des
Mobilkommunikationsnetzwerks ausführt.
-
Hat eine Mobilstation Daten zu übertragen, wenn
sie eine Zellgrenze überquert, überträgt die Mobilstation
ein normales Informationspaket, nachdem die Verbindung mit der neuen
Zelle aufgebaut wurde. Die zwischen der Mobilstation MS und dem Paketdienstzentrum
AGENT 19 übertragenen
Datenpakete bestehen aus einem Mobilstationsbezeichner MS ID, einem
möglichen
Steuerinformationsfeld STRG, und einem Datenfeld DATEN, wie es gemäß 5 veranschaulicht ist. Ist
das Datendienstzentrum mit einem Mobildienstevermittlungszentrum MSC
verbunden, wie etwa das Datendienstzentrum AGENT 19, fügt das Basisstationssystem, üblicherweise
die Basisstationssteuerung BSC, dem von der Mobilstation MS empfangenen
Datenpaket, wie es gemäß 5 gezeigt ist, den Zellbezeichner
der Zelle hinzu, aus der das Datenpaket empfangen wurde, und leitet
das resultierende Datenpaket, wie es gemäß 4 gezeigt ist, an das Datendienstzentrum AGENT 19 weiter.
Ist das Datendienstzentrum, wie etwa AGENT 19', mit einer
Basisstationssteuerung verbunden, versieht die Basisstationssteuerung
das an das Datendienstzentrum zu übertragende Datenpaket entsprechend
mit dem Zellbezeicher ZELL-ID der Zelle, aus der das Datenpaket
empfangen wurde. Ist das Paketdienstzentrum direkt an eine Basisstation
BTS angeschlossen, wie etwa AGENT 19 mittels der gestrichelten
Linie 21, kann die Situation leicht unterschiedlich sein.
In diesem Fall versieht die Mobilstation MS das Datenpaket mit einem
Zellbezeichner ZELL-ID und überträgt das Datenpaket
gemäß 4. Die Mobilstation wird
mittels auf gemeinsamen Abwärtsstrecken-Steuerkanälen übertragenen Systeminformationen
darüber
informiert, in welcher Basisstation sie registriert ist.
-
Empfängt das Datendienstzentrum
AGENT 19 das Datenpaket gemäß 4, vergleicht es den im Datenpaket enthaltenen
Zellbezeichner ZELL-ID mit den in der Datendienstdatenbank 22 gespeicherten
Standortdaten der Mobilstation MS, wobei diese Standortdaten ebenfalls
ein Zellbezeichner ZELL-ID sind. Ist der empfangene Zellbezeichner
unterschiedlich, aktualisiert das Datendienstzentrum die Standortdaten
der Mobilstation MS in der Datenbank 22 mit diesem neune
Zellbezeichner. Mit diesem auf dem Zellbezeichner in einem Datenpaket
basierenden Aktualisierungsverfahren ist es möglich, die Übertragung von separaten Aktualisierungs-Steuernachrichten
zu vermeiden, und daher Frequenzband auf der Funkschnittstelle ebenso
zu sparen wie die Datenverarbeitungskapazität, die vom Datendienstzentrum AGENT 19 benötigt wird.
-
Als ein zusätzlicher Aspekt kann die Erfindung
eine vom Datendienstzentrum AGENT 19 übertragene Standortaktualisierungsbestätigung aufweisen.
Empfängt
die Mobilstation MS die Bestätigung nicht,
wiederholt sie die Standortaktualisierung. An Hand des Bestätigungsvorgangs
ist es möglich,
die Möglichkeit
zu vermeiden, dass die von der Mobilstation MS durchgeführte Standortaktualisierung
vom Datendienstzentrum 19 zum Beispiel aufgrund eines Übertragungsfehlers
ignoriert wird, in welchem Fall die folgenden für die Mobilstation gedachten
Pakete an eine falsche Zelle gemäß den vorherigen
Standortdaten übertragen
werden würden.
Der Verlust von Datenpaketen während
Standortaktualisierung und Zellübergang
kann weiter dadurch verhindert werden, dass die Mobilstation MS
zu Beginn einer Überquerung
eine Nachricht an das Dienstzentrum 19 überträgt, welche Nachricht angibt,
dass die Mobilstation nicht zum Empfangen von Datenpaketen bereit
ist. Wurde die Zellüberquerung
durchgeführt,
gibt die Mobilstation MS dem Dienstzentrum 19 mittels einer
anderen Nachricht an, dass die Paketübertragung fortgesetzt werden
kann. Natürlich
wird dieser Vorgang nur verwendet, falls die Zellüberquerung
innerhalb des Bereichs des gleichen Dienstzentrums 19 durchgeführt wird.
Nach der Zellüberquerung kann
die Mobilstation MS auch anzeigen, welches Datenpaket sie als letztes
empfangen hat, wodurch das Dienstzentrum 19 fähig ist,
die Übertragung
mit dem richtigen Datenpaket fortzusetzen. Falls nötig, ist
es jedoch möglich,
das Bestätigungsverfahren
im vorstehend beschriebenen Fall auszulassen, bei dem die Standortaktualisierung
mit dem Datenpaket übertragen
wird. In diesem Fall bearbeitet das die Paketübertragung betreffende höherschichtige
Protokoll die erneute Übertragung
eines Datenpakets in jedem Fall, falls es aus irgendeinem Grund
verloren gegangen ist. Empfängt
das Datendienstzentrum AGENT 19 daher eine Bestätigung eines
Datenpakets oder einer Gruppe von Datenpaketen nicht, kann ein Grund
dafür in
der fehlerhaften Standortinformation der Mobilstation liegen. Nachdem
eine vorbestimmte Anzahl an erfolglosen Übertragungsversuchen an die
mittels der Standortdaten in der Datenbank 22 angegebene
Zelle durchgeführt
wurde, kann das Datendienstzentrum das Datenpaket innerhalb eines
größeren Bereichs übertragen,
wie etwa den gesamten Standortbereich, und wieder auf eine Bestätigung warten.
Bei der von der Mobilstation MS übertragenen
Bestätigungsnachricht
geben der Mobilsstationsbezeichner MS ID und der Zellbezeichner ZELL-ID
dem Datendienstzentrum den momentanen Standort der Mobilstation
an. Das Datendienstzentrum AGENT 19 aktualisiert diesen
neuen Standort in der Datenbank 22 und fährt fort,
das für
die Mobilstation gedachte Paket nur zu der Zelle zu übertragen, die
mittels dieser Standortdaten angegeben wird.
-
Die virtuelle Verbindung kann von
der Mobilstation beendet werden, wenn keine weiteren Daten zur Übertragung
vorliegen. Die Mobilstation überträgt dabei
ein Virtuellkanal-Beendigungspaket an das Datendienstzentrum 19,
als Resultat dessen alle Informationen bezüglich dieser Mobilstation in
der Datenbank 22 des Datendienstes entfernt werden.
-
In einem Fall, bei dem sich die Mobilstation MS
in den Bereich eines anderen Datendienstzentrums AGENT 19 bewegt,
wird die virtuelle Verbindung mit dem momentanen Datendienstzentrum
beendet, und die neue virtuelle Verbindung wird unverzüglich mit
dem neuen Datendienstzentrum aufgebaut.
-
Um den Energieverbrauch einer Mobilstation zu
optimieren, kann das normale Paging des Mobilkommunikationsnetzwerks
mit einem Paketdaten-Paging kombiniert werden. Das Paketdaten-Paging
ist ein schneller Weg zur Lieferung der an eine Mobilstation adressierten
Datenpakete. Erwartet die Mobilstation keinen Paketverkehr, kann
sie in einen Energiesparmodus eintreten. In diesem Zustand hört sie den
Paging-Kanal weniger häufig
ab als im normalen Betriebszustand. Aufgrund des logischen Kanalaufbaus
ist es möglich,
Paging-Zeitschlitze weniger häufig
zu übertragen,
weshalb es für
die Mobilstation nicht erforderlich ist, Paging-Nachrichten so oft
wie im normalen Zustand zu überwachen.
Andererseits kann das Paketdaten-Paging mit dem Ruf-Paging des Mobilkommunikationsnetzwerks kombiniert
werden. Die Mobilstation hört
dabei nur den normalen Paging-Kanal ab und empfängt die an sie adressierten
Datenpakete und Rufe.
-
Die Größe der bei einer Datendienst-Standortaktualisierung
verwendeten Gruppe von Zellen kann für unterschiedliche Paketdatendienste
unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann die Aktualisierung bei Diensten,
bei denen die Anzahl von Übertragungen
und Empfängen
in einer Zeiteinheit groß ist,
innerhalb des Bereichs einer Zelle oder weniger Zellen erfolgen.
Bei Diensten, bei denen die Anzahl von Übertragungen und Empfängen in
einer Zeiteinheit gering ist, kann eine größere Gruppe von Zellen bei einer
Standortaktualisierung verwendet werden. Die Größe des bei einer Standortaktualisierung verwendeten
Bereichs kann sich auch entsprechend den Mobilstationen ändern, zum
Beispiel kann eine Mobilstation 1 einen anderen Aktualisierungsbereichs-Aufbau haben als
eine Mobilstation 2.
-
Die Figuren und die sich darauf beziehende Beschreibung
sind nur zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung gedacht.
In ihren Details können
das Standortverwaltungsverfahren und die -anordnung der Erfindung
innerhalb des Schutzbereichs der zugehörigen Ansprüche variieren.