DE69637508T2

DE69637508T2 - Rufsystem für Mehrnetz-Endgeräte

Info

Publication number: DE69637508T2
Application number: DE69637508T
Authority: DE
Inventors: Willem Gerard c/o KPN Rese Levelt; Andre c/o KPN Rese Lensink
Original assignee: Koninklijke KPN NV
Current assignee: Koninklijke KPN NV
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2016-10-30
Also published as: ATE393511T1; EP0785692A3; EP1940122A2; EP1940122A3; ES2306449T3; DK0785692T3; PT785692E; EP1940121A2; DE69637508D1; EP1940121A3; EP0785692A2; EP0785692B1; NL1001561C2

Description

A. Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem, das Netzwerke und Endgeräte umfasst, die mit Mitteln zur Initiierung und Aufrechterhaltung von Kommunikationssitzungen miteinander ausgestattet sind, in welchen ein Endgerät simultan zeitgeteilte Kommunikationssitzungen mit verschiedenen Netzwerken initiieren und aufrecht erhalten kann, und in welchen ein Netzwerk System-Nachrichten, die sich auf diese Kommunikationssitzung beziehen, auf ein Endgerät übermitteln kann, mit welchem eine Kommunikationssitzung aufrecht erhalten wird. Insbesondere wird an das künftige Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) gedacht.
Ein oben erwähntes Endgerät kann für verschiedene Benutzer simultan verfügbar sein und kann auch simultan die Verbindung zwischen besagten Benutzern und verschiedenen Netzwerken bereitstellen, beispielsweise ein mobiles Unternehmens-Netzwerk und das öffentliche Mobil-Netzwerk. Die Benutzer können ihren Standort bei einem bestimmten Endgerät wählen, und sich für bestimmte Dienstleistungen, beispielsweise Sprach-, Daten- oder Fax-Übermittlung bei einem oder mehreren Netzwerken, mit welchen das Endgerät eine Verbindung hat, registrieren. Nicht nur menschliche Benutzer, sondern auch Dienstleistungen (Servers) können an einem Endgerät untergebracht sein.
Sobald ein Anruf für einen registrierten Benutzer in einem Netzwerk auftritt, muss das Endgerät, wo besagter Benutzer den Standort gewählt hat, angerufen werden. Es wird vorgeschlagen, dass ein Rufsystem (Paging) für diesen Zweck verwendet wird, wobei das Netzwerk den Identifikations-Code für das gesuchte Endgerät, den Benutzer und die durch den Benutzer gewählte Dienstleistung, in der Annahme übermittelt, dass das Endgerät darauf reagieren wird.
Problematisch ist die Tatsache, dass, da das Endgerät mit verschiedenen Netzwerken auf einer Teilzeitbasis verbunden ist, die Wahrscheinlichkeit existiert, dass eine Paging-Nachricht nicht durch das Endgerät erhalten wird, da es mit dem "Auslesen" eines anderen Netzwerks, oder mit dem Austauschen von Informationen mit einem anderen Netzwerk zu der gleichen Zeit beschäftigt ist, wenn die Paging-Nachricht übermittelt wird.
Eine mögliche Lösung ist die Ausstattung der Endgeräte mit verschiedenen Empfängern, die parallel funktionieren, einer für jedes Netzwerk, welche kontinuierlich die Paging-Kanäle von allen Netzwerken auslesen. Das bringt jedoch eine nicht akzeptable Erweiterung der Hardware von (mobilen) Endgeräten mit sich. Eine weitere Möglichkeit ist das Vorsehen der die Synchronisation der Paging-Signale der verschiedenen Netzwerke und das Abstimmen, auf welchen Netzwerken die Paging-Nachrichten in welchen Zeitabständen übermittelt werden. Diese Lösung ist unattraktiv, weil dies die Unabhängigkeit der Netzwerke beeinflussen würde. Eine andere Lösung, die wiederholte Übermittlung von Paging-Nachrichten, ist aufgrund der relativ hohen Belastung, welche die Paging-Funktion auf die Übermittlungskapazität ausüben würde, nicht akzeptierbar, da es auch nie vollständig garantiert ist, dass die Paging-Nachrichten immer von dem zu suchenden Endgerät erhalten werden. Eine weitere Option, Übermittlung aller Paging-Nachrichten über ein separates Paging-Netzwerk, erfordert ziemlich aufwändige zusätzliche Mittel, während die gemeinsame Unabhängigkeit der Netzwerke, eine wichtige Angelegenheit in UMTS, beeinträchtigt wäre.
Druckschrift GB-2,283,154 offenbart ein Kommunikationssystem mit mehreren Netzwerken und Endgeräten, die Kommunikationssitzungen mit verschiedenen Netzwerken simultan initiieren und aufrecht erhalten kann.
B. Darstellung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine Lösung des Ruf-(Paging-)Problems ohne die genannten Bedenken bereit. Kurz gesagt bindet die Erfindung ein, dass jedes Endgerät selbst die Zeitpunkte, wann das Endgerät erfolgreich angerufen werden kann, zu dem Netzwerk, mit welchem es verbunden ist, weitermeldet. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass nur die Endgeräte selbst einen Überblick über die Netzwerke haben, mit welchen sie verbunden sind. Das Netzwerk hat besagte Übersicht nicht. Soweit es die Paging-Punkte in der Zeit betrifft, sollten die Endgeräte demnach als "Master" und die Netzwerke als "Slaves" funktionieren.
Um eine funktionierende Situation für die Netzwerke wie auch für die Endgeräte zu erreichen, werden die Paging-Nachrichten über das Netzwerk während Übermittlungsblöcken, welche eine fixe Zeitdauer und eine fixe Blockzeit haben, übermittelt. Es wird angenommen, dass die Block-Perioden und Block-Zeiten der Netzwerke, mit welchen das Endgerät verbunden ist, beim Endgerät bekannt sind. Auf der Basis von besagten Netzwerk-Parametern leitet das Endgerät die Paging-Punkte in der Zeit, die es bei Beginn einer Sitzung benötigt, weiter, beispielsweise "übermittle Paging-Nachrichten alle 12 Paging- Blöcke, starte mit Paging-Block 3 von jetzt an". Das Netzwerk speichert besagte Parameter mit den anderen Parametern von besagtem Endgerät (Endgerät-Identifikator, Endgerät-Kanal und -Identifikatoren und solche der Benutzer, die an dem besagten Endgerät ihren Standort haben). Diese Aspekte werden nachstehend weiter ausgeführt.
C. Beispiele von Ausführungsbeispielen
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kommunikations-Systems, in welchem die Erfindung anwendbar ist. Die Figur zeigt ein Endgerät T, bei welchem verschiedene Benutzer A, B und C ihren Standort auswählen. Sie machen dies durch Anmelden von sich selbst bei besagtem Endgerät und Eingabe von ihren Daten. Dies kann beispielsweise mit einer Smart-Card und/oder durch manuelle Dateneingabe erfolgen. In dieser Verbindung wird auch bekannt gemacht, welches Netzwerk oder welche Netzwerke der Benutzer zu verwenden wünscht, und für welche Dienstleistungen (Telefon, Daten, Fax, EDI, etc.). Besagte Daten werden in einem Puffer ("users&netw.") im Endgerät gespeichert. Benutzer A beispielsweise wünscht die Verwendung von Daten-Netzwerk I simultan zum Empfangen oder Übermitteln von EDI-Nachrichten, während er/sie die Verwendung des Geschäftsnetzwerks II für Telefon wünscht. Benutzer B wünscht nur die Verwendung des öffentlichen Telefon-Netzwerks III, während Benutzer C die Verwendung des Daten-Netzwerks I und des öffentlichen Telefon-Netzwerks wünscht. Um Kommunikationssitzungen mit den ausgewählten Netzwerken erfolgreich herzustellen, wird das Endgerät die notwendigen Parameter, wie Eingabe-Adresse und Protokoll von besagtem Netzwerk wissen müssen. Besagte Parameter werden im Endgerät gepuffert ("Netzwerk-Parameter").
Falls besagtes Endgerät mit einem festen physischen Netzwerk-Anschluss verbunden ist, können Anrufe innerhalb des Netzwerks zum Endgerät einfach zu besagtem Netzwerk-Anschluss geleitet werden (beispielsweise in einem konventionellen Festnetz). Dies wird anders, wenn das Endgerät nicht über einen festen Netzwerk-Anschluss erreichbar ist, wie es der Fall in Netzwerken für mobile Kommunikation ist (obwohl nicht nur in mobilen Netzwerken, aber auch in fortgeschritteneren, nicht-drahtlosen "UPT"-Netzwerken). In besagten Fällen muss das Endgerät, für welches die Nachricht bestimmt ist, durch eine allgemeine Paging-Nachricht angerufen werden, um das Netzwerk zu kontaktieren. Es wurde oben diskutiert, dass im Fall von einer Simultan-Verbindung mit verschiedenen Netzwerken, d. h. die Situation, in welcher ein Endgerät als ein zugreifbares Endgerät in besagten Netzwerken registriert ist, das Endgerät jedoch nicht in der Lage ist, um eine kontinuierliche Aufmerksamkeit für alle Paging-Anrufe innerhalb des Netzwerks zu haben. Anrufe an ein Endgerät sollten demnach nur übermittelt werden, wenn besagtes Endgerät für das Erhalten und Verarbeiten von diesen vorbereitet ist.
Nachdem sich die Benutzer selbst beim Endgerät registriert haben, stellt das Endgerät eine Verbindung mit verschiedenen Netzwerken, die durch den Benutzer ausgewählt wurden, her und hat sich selbst (d. h. einen Identifikator) in besagten Netzwerken als ein zugreifbares Endgerät registriert, inklusive der Daten (Indentifikatoren und dergleichen) von den Benutzern, welche in der Lage sein möchten, besagtes Netzwerk für bestimmte Dienstleistungen (Benutzer/Dienstleistungs-Identifikatoren) zu benützen. Im vorliegenden Beispiel leitet das Endgerät die Identifikatoren der Benutzer A und C zum Netzwerk I (Daten-Netzwerk), diejenigen des Benutzers B zum Netzwerk II (Geschäfts-Netzwerk) und diejenigen der Benutzer B und C zum Netzwerk III (öffentliches Telefon-Netzwerk) weiter. In dieser Weise werden Anrufe von innerhalb der Netzwerke I, II und III für die Benutzer A, B und C zum Endgerät T weitergeleitet. Bei einem Anruf, beispielsweise von innerhalb Netzwerk III für Benutzer B wird Netzwerk III die registrierten Daten konsultieren und erfahren, dass Benutzer B beim Endgerät T registriert ist. Darauf wird eine Paging-Nachricht für Endgerät T übermittelt. Sobald das Endgerät detektiert, dass eine Paging-Nachricht mit seinem Identifikator übermittelt worden ist (oder der Benutzer/Dienstleistungs-Identifikator eines Benutzers, welcher bei besagtem Endgerät den Standort gewählt hat, über besagtes Endgerät, eine Dienstleistung durch das Netzwerk hergestellt wird) übermittelt das Endgerät einen Antwort-Code zum Netzwerk III und der Anruf kann zum Endgerät weitergeleitet werden. Benutzer B wird durch das Endgerät T benachrichtigt und kann nachfolgend den Anruf beantworten.
Beim Registrieren von sich selbst in einem Netzwerk sollte das Endgerät auch Parameter übermitteln, welche zeigen, bei welchen Zeitpunkten oder innerhalb welcher Perioden, das Endgerät erfolgreich durch das Netzwerk angerufen werden kann. Besagte "Paging-Zeit"-Parameter werden innerhalb des Endgeräts durch eine Steuereinheit ("Steuerung") auf der Basis der Netzwerke, wo das Endgerät schon sich selbst registriert hat, und der "Paging-Zeit-Parameter", die schon in diesem Bezug verwendet wurden, und aufgrund der optionalen "Paging-Zeit-Parameter", welche von dem "neuen" Netzwerk bekannt sind, berechnet. Soweit es das Letztere betrifft, ist es möglich, eine Datei von optionalen Paging-Zeit-Parametern von allen Netzwerken zu verwenden, welche schon im Endgerät vorhanden ist, mit welchen das Endgerät eine Verbindung herstellen kann. Um jedoch die aktuellsten Informationen zu verwenden, werden besagte optionale Parameter vorzugsweise vom Netzwerk nach der Initialisierung der Sitzung, oder periodisch während der Sitzung, heruntergeladen. Nebst dem, dass besagte Parameter immer korrekt sind, wird auch eine redundante Pufferung in besagtem (jedem) Endgerät vom optionalen Paging-Zeit-Parameter von allen Netzwerken, die in Betracht kommen, vorgesehen.
Die Berechnung der Paging-Zeit-Parameter, welche auch zum "neuen" Netzwerk übermittelt werden, wird wie folgt ausgeführt:
Es wird angenommen, dass das Netzwerk die Paging-Nachrichten für die verschiedenen Endgeräte in einem Block übermittelt, und dass die beidseitige Distanz zwischen besagten Blöcken fest ist. Die beidseitige Blockdistanz wird durch a und die Blocklänge durch 1 dargestellt. Das Endgerät sollte zeigen, in welchem Block es angerufen werden möchte. Das Problem ist die Bestimmungs der Paging-Perioden für jedes Netzwerk, so dass nicht eine Paging-Kollision auftritt.
Es wurde beobachtet, dass die Paging-Parameter konstante Überarbeitungen nach Änderungen in Endgerät/Netzwerk-Kombinationen benötigen.
Im nachfolgend ausgeführten Algorithmus stellt N die Anzahl von Netzwerken dar, a_i (a_i ≥ a_i+1) stellt die Distanz zwischen den Paging-Blöcken ("Block-Distanz") und 1_i stellt die Länge des Paging-Blocks ("Block-Länge") für Netzwerk i dar. Die Zeit zum Starten des nächsten Blocks wird durch d_i dargestellt und die Zeit, welche das Endgerät benötigt, um von einem Netzwerk zu einem anderen zu wechseln ("Umschalt-Zeit") wird durch s dargestellt.
Zuerst muss die Anzahl von Blöcken, nach welchen Netzwerk i periodisch die Endgeräte ("Paging-Periode") anrufen kann, dargestellt durch P_i, und der erste Block n_i, der unter Betrachtung fällt, berechnet werden. (Falls n_i = 0 beginnt die Periode beim nächsten Block; falls n_i = 1 beginnt die Periode beim zweiten Block, etc.).
Die Berechnung von n_i wird wie folgt ausgeführt:
Nehme an, dass n_i = 0 und T = d₁ + 1₁ + s. Dann bestimme für i = 1, 2, 3, 4, ..., N n₁, so dass 1. d_i + (n_i – 1)·a_i < T ≤ d_i + n_i·a_i 2. T = d_i + n_i·a_i + 1_i + s ("Verschieben der Zeit nach oben").
Nachfolgend muss p_i berechnet werden:
Bestimme P als erste Mehrfache von der tiefsten gemeinsamen Vielfachen von (a_i ..., a_n), so dass P ≥ T – d₁. Für jedes Netzwerk wird jetzt p_i von p_i = P/a_i bestimmt.
Der vorhergehende Algorithmus stellt sicher, dass die Paging-Blöcke so verteilt werden, dass sie einander nicht überlappen, und dass das Endgerät genug Zeit hat, um von einem Netzwerk zu einem anderen umzuschalten. Durch Auswählen der Periode, so dass sie eine Vielfache vom grössten gemeinsamen Teiler der Distanzen ist, wird erzielt, dass Netzwerk-Blöcke sich bezüglich einander nicht verschieben. Falls dies dennoch der Fall ist, beispielsweise weil die Netzwerk-Uhren nicht komplett synchronisiert sind, wird das Endgerät dies merken und den Algorithmus erneut ausführen, falls die Paging-Blöcke beginnen, einander zu überlappen.
Auf Übermittlung der n_i-Werte zu den Netzwerken sollte die Tatsache berücksichtigt werden, dass die aktuelle Zeit seit dem Moment des Startens des Algorithmus etwas vorgeschritten ist. Falls ein Netzwerk schon einen oder mehrere Paging-Blöcke in dieser Zeitperiode übermittelt hat, müssten diese von den n_i-Werten (modulo p_i) subtrahiert werden.
Für die Bestimmung des Blocks, in welchem ein Endgerät durch das Netzwerk angerufen werden kann, muss das Netzwerk seine eigenen Paging-Blöcke zählen. Demnach wird ein Zähler C nach der Übermittlung eines Paging-Blocks um eins inkrementiert. Falls ein Endgerät t anzeigt, dass es innerhalb einer Periode p_t erfolgreich angewählt wurde, beginnend mit Block n_t, wird das Folgende im Netzwerk ausgeführt:
Bestimme C_t = C + n_t und speichere C_t und p_t mit den Daten, die sich auf Endgerät t beziehen. Falls eine Paging-Nachricht jetzt zum Endgerät übermittelt werden muss, bestimmt das Netzwerk den nächstpassenden Paging-Block wie folgt:
(div ((C – C_i), p_t) + 1)·p_i + C_t (div heisst Ganzzahl-Division, d. h. abgerundet zur ersten tieferen ganzen Zahl.
Es wird festgestellt, dass wenn die Distanz a zwischen den Blöcken frei durch die Netzwerke bestimmt werden kann, der Wert von P sehr gross werden kann, so dass die Periode p_t auch sehr gross wird. Dies resultiert in einer eher grösseren Verzögerung bezüglich Paging und demnach im Aufbau der Verbindung. Dies kann durch Vorgeben einer fixen Block-Distanz a auf allen Netzwerken verhindert werden.
Unten letztendlich wird ein weiteres Beispiel ausgeführt, in welchem ein Endgerät bestimmt, zu welchen Momenten es wünscht, durch drei unterschiedliche Netzwerke angewählt zu werden. Im Endgerät wird der obige Algorithmus verwendet.
Das Endgerät hat wenige Benutzer, welche im Ganzen gesehen in drei Netzwerken registriert sind: N1, N2 und N3. Die Werte für die Distanz a und die Länge 1 der Paging-Blöcke des entsprechenden Netzwerks sind in der Tabelle unten aufgeführt. Darin ist auch aufgeführt, nach wie vielen Zeiteinheiten d der nächste Paging-Block startet.

Netzwerk a L d

N1 20 3 5

N2 12 8 3

N3 10 2 2
Die Wechsel-Umschalt-Zeit des Endgeräts 1 Zeiteinheit: s = 1.
Die Berechnung beginnt durch Bestimmung der n_i-Werte. Zuerst Annahme, dass n_i = 0 und Bestimmung der folgenden Zeit T = d₁ + 1₁ + s = 5 + 3 + 1 = 9. Netzwerk 1 kann jetzt in der in 2A angezeigten Zeit pagen, nämlich von Zeitpunkt 5 (d₁) bis Zeitpunkt 8 (d₁ + 1).
Nachfolgend folgt ein iterativer Prozess für i = 2 und i = 3:
_i = 2: Bestimme n₂, so dass 3 + (n₂ – 1)·12 < 9 ≤ 3 + n₂·12; das Resultat ist n₂ = 1. Die Zeit verschiebt sich nachfolgend auf diesen Paging-Block:
T = 3 + 1·12 + 8 + 1 = 24.
Netzwerk 2 kann demnach vom Zeitpunkt 15 bis, aber nicht inklusive, Zeitpunkt 23 pagen.
_i = 3: Bestimme n₃, so dass 2 + (n₃ – 3)·10 < 24 ≤ 2 + n₃·10; das Resultat ist n₃ = 3. Die Zeit verschiebt sich nachfolgend auf diesen Paging-Block:
T = 2 + 3·10 + 2 + 1 = 35.
Netzwerk 3 kann demnach vom Zeitpunkt 32, aber nicht inklusive, Zeitpunkt 34 pagen.
Jetzt müssen immer noch die Werte für p_i bestimmt werden:
Bestimme zuerst: P = l. c. m. (20, 12, 10) = 60, da 60 ≥ T – d = 35 – 5 = 30. Die Werte für p_i sind jetzt: p₁ = 60/20 = 3, p₂ = 60/12 = 5 und p₃ = 60/10 = 6.
D. Quellen

Leih, G.; Lensink, A.; Levelt, W. G. "The impact of multi-user terminals" RACE MOBILE Workshop, Amsterdam, May 1994.

Claims

Kommunikationssystem umfassend Netzwerke und Endgeräte, wobei besagte Netzwerke und Endgeräte mit Mitteln zur Initiierung und Aufrechterhaltung von Kommunikationssitzungen miteinander ausgestattet sind, in welchem ein Endgerät simultan zeitgeteilte Kommunikationssitzungen mit verschiedenen Netzwerken initiieren und aufrechterhalten kann, und in welchem ein Netzwerk System-Nachrichten mit Bezug auf besagte Kommunikationssitzung zu einem Endgerät übermitteln kann, mit welchem eine Kommunikationssitzung aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät Parameter zum Netzwerk übermittelt, die sich auf die Zeitpunkte beziehen, zu welchen besagte System-Nachrichten durch besagtes Endgerät empfangen werden können.
Kommunikationssystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die System-Nachrichten innerhalb von festen Zeitblöcken übermittelt werden, und dass das Endgerät die Werte der Parameter, welche dem Netzwerk übermittelt werden müssen, auf der Basis der Parameter, die sich auf besagte feste Blöcke beziehen, berechnet werden.
Kommunikationssystem gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter, die sich auf die Zeitblöcke beziehen, zum Endgerät durch das Netzwerk übermittelt werden.
Kommunikationssystem gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät die Werte der Parameter, welche zum Netzwerk übermittelt werden müssen, auf der Basis der erhaltenen Parameter berechnet, welche sich auf die festen Zeitblöcke der verschiedenen Netzwerke beziehen, mit welchen das Endgerät eine Kommunikationsverbindung aufrechterhält.
Kommunikationssystem gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Periode der Zeitblöcke für alle Netzwerke gleich ist.
Kommunikationssystem gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Zeitblöcke für alle Netzwerke gleich ist.