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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsverwaltung in einem Kommunikationssystem,
besonders in einem für
paketvermittelte Datenübertragungen
geeigneten Mobilkommunikationssystem.
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Technischer Hintergrund
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Telekommunikationsnetzwerke
können
in schaltungsvermittelte und paketvermittelte Netzwerke unterteilt
werden. Bei schaltungsvermittelten Netzwerken wird die Übertragungsverbindung
zwischen der Sendeseite und der Empfangsseite vor dem Beginn der Übertragung
reserviert. Es ist ein Nachteil dieses Verbindungsverfahrens, dass
die Übertragungsverbindung
selbst dann reserviert ist, wenn keine Informationen über die
Verbindung übertragen
werden. Bei paketvermittelten Netzwerken kann eine Übertragung
von Paketen verbindungsorientiert oder verbindungslos sein. Bei
verbindungslosen paketvermittelten Netzwerken ist das Übertragungsnetzwerk
allen Teilnehmern gemein. Informationen werden in Paketen übertragen,
die Informationen über
ihr Ziel enthalten. Es werden weder Ressourcen des Übertragungsnetzwerks
im Voraus reserviert, noch werden jedwede Pakete übertragen, wenn
keine Informationen zu übertragen
sind. Auf diese Weise wird keine Übertragungsnetzwerk-Kapazität unnötigerweise
reserviert. Bei der verbindungsorientierten paketvermittelten Technologie
werden für
bestimmte Übertragungsstrecken
bzw. -routen zwischen Netzwerkelementen virtuelle Verbindungen gebildet
und jedes Paket der Verbindung wird entlang der gleichen Strecke
geroutet bzw. geleitet. Daher werden die Informationen wie bei schaltungsvermittelten
Netzwerken geroutet, aber es wird keine Übertragungskapazität unnötigerweise
reserviert. Das ATM- („Asynchronous
Transfer Mode":
asynchroner Übertragungsmodus)
Netzwerk ist z. B. mit der Hilfe virtueller Verbindungen gebildet.
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Ein
Zugreifen auf paketvermittelte Netzwerke wie das Internet ist ferner
auf viele Arten möglich. Das
paneuropäische
GSM-Mobilkommunikationssystem, das auf Zeitmultiplex TDMA basiert,
ermöglicht
schaltungsvermittelte Verbindungen zu paketvermittelten Netzwerken
auf eine bekannte Art und Weise, wenn zwischen der Mobilstation
und dem im Netzwerk angeordneten Anschlusspunkt ein Anpassungsprotokoll
(z. B. ein Punkt-zu-Punkt-Protokoll, PPP)
verwendet wird. Der GPRS-Dienst (General Packet Radio Service),
der im GSM-System definiert ist, ermöglicht auch eine paketvermittelte
Verbindung von Mobilstationen zu Paketdatennetzwerken wie dem Internet. 1 zeigt den vereinfachten
Aufbau des GPRS-Netzwerks. Der Dienst-GPRS-Unterstützungsknoten
SGSN beinhaltet Mobilitätsverwaltungs-
und Sicherheitsfunktionen der Mobilstationen. Über den Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten GGSN überträgt das Netzwerk
Paketdaten zu und empfängt
Paketdaten von einem Paketdatennetzwerk PDN. Mit Hilfe des Gateway-
bzw. Zugangsknotens steht das GPRS-Netzwerk auch mit anderen Netzwerken
wie dem Internet oder einem X.25-Netzwerk in Verbindung. Sowohl
der Gateway- als der Serving- bzw. Dienstknoten enthalten IP-Routingfunktionen.
Ein Basisstations-Subsystem BSS enthält eine Basisstationssteuerung
BSC und eine oder mehrere Basisstationen BS. Eine Mobilstation MS steht über den
Funkpfad mit einer Basisstation in Verbindung. Zusätzlich enthält das Netzwerk
ein Standortverzeichnis HLR zum dauerhaften Speichern von Teilnehmerinformationen.
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Im
GPRS-Netzwerk ist eine Übertragung
von Paketen zwischen der Mobilstation und dem Serving- bzw. Dienstknoten
aus Sicht des Basisstations-Systems transparent, und es werden keine
Aufzeichnungen bezüglich
des GPRS-Dienstes der Mobilstation im Basisstations-System gespeichert.
Stattdessen weist jeder Dienstknoten SGSN Kontextinformationen über die
Mobilstationen auf, die er versorgt. Beim GPRS-System können Kontextinformationen
in Informationen bezüglich
einer Mobilitätsverwaltung
MM bzw. bezüglich
eines Paketdatenprotokoll PDP unterteilt werden. Die Mobilitätsverwaltung
sagt aus, wo sich die Mobilstation befindet, und in welchem Zustand
sie sich befindet. Mögliche
Zustände
einer am GPRS-System angemeldeten Mobilstation sind der Ruhezustand,
der Bereitschaftszustand und der Betriebszustand. Im Ruhezustand
ist die Mobilstation passiv, und sie ist in der Lage, nur die als
Broadcast bezeichnete Rundsendung der Basisstationen zu empfangen,
aber es können
keine Punkt-zu-Punkt-Pakete zwischen der Mobilstation und dem Netzwerk übertragen
werden. Im Bereitschaftszustand ist die Mobilstation in der Lage,
Pakete ohne jeglichen Rufvorgang zu empfangen. Nach einer bestimmen
Inaktivitätsperiode
bewegt sich die Mobilstation vom Betriebszustand in den Bereitschaftszustand.
Vom Bereitschaftszustand kehrt die Mobilstation nach einem Ruf vom
Netzwerk oder zur Übertragung
eines Pakets in den Betriebszustand zurück. Die Bewegung zwischen Ruhezustand
und Aktivzustand erfolgt mittels GPRS-Attach- bzw. Anschlussvorgängen und
GPRS-Detach- bzw. Trennungsvorgängen.
Im Betriebszustand kennt das Netzwerk den Aufenthaltsort der Mobilstation
mit einer Genauigkeit von einer Zelle. Jedes Paket an die Mobilstation
wird einzeln mit der Hilfe eines an das Paket angefügten Zell-Bezeichners vom Dienstknoten
an die korrekte Basisstation geroutet. Daher werden Teilnehmerinformationen
zwischen dem Netzwerk und der Mobilstation übertragen, ohne dass eine Verbindung
zwischen dem Basisstations-System und dem Dienstknoten SGSN zugewiesen
ist.
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2 zeigt ein neues Mobilkommunikationssystem
der dritten Generation (3G), das z. B. auf einer WCDMA-(„Wideband Code Division Multiple
Access": Breitband-Codemultiplex) Technologie
basiert. Das 3G-Mobilkommunikationssystem
kombiniert Paketdatenübertragungsfunktionalität mit schaltungsvermittelter
Kommunikation. Der Dienstknoten 3G-SGSN entspricht dem Dienstknoten
SGSN des GPRS-Netzwerks, ähnlich wie
der Gateway-Knoten GGSN, der mit Verbindungen mit anderen Paketdatennetzwerken
befasst ist. Nachstehend meint in dieser Anmeldung ein Dienstknoten
SGSN den Dienstknoten des 3G-Netzwerks. Die Mobilvermittlungsstellen
3G-MSC sind mit dem Routing von schaltungsvermitteltem Verkehr befasst.
Das Netzwerk kann auch ohne jedweden Mobilvermittlungsstellen 3G-MSC
implementiert sein. Die Teilnehmerinformationen von Mobilstationen
sind dauerhaft im Standortverzeichnis HLR und temporär im Besucherverzeichnis
VLR, das z. B. in Verbindung mit der Mobilvermittlungsstelle angeordnet
ist, und im Dienstknoten SGSN gespeichert. Das Funknetzwerk-Subsystem
RNS enthält
eine Funknetzwerksteuerung RNC und zumindest eine Basisstation BS.
Der Betrieb des ganzen Systems wird vom Betriebs- und Wartungssystem
O&M überwacht.
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Beim
Mobilkommunikationssystem der dritten Generation muss das Funknetzwerk-Subsystem Informationen über Mobilstationen
haben, die über die
Funkschnittstelle zu versorgen sind, weil das Funknetzwerk-Subsystem
Funkressourcen für
die Teilnehmer zuweist, und es in der Lage ist, sowohl schaltungsvermittelte
als auch paketvermittelte Verbindungen der Mobilstation auf der
Funkschnittstelle zu kombinieren, indem, falls z. B. WCDMA-Technologie
verwendet wird, der gleiche Spreizcode verwendet wird. Es wurde
vorgeschlagen, dass Verbindungen über die Iu-Schnittstelle
zwischen dem Funknetzwerk und der Hauptanschlussleitung wegen des
erwähnten
Kombinierens und einem Codieren von schaltungsvermitteltem und paketvermitteltem
Verkehr verbindungsorientiert sein sollte. Zusätzlich ermöglicht ein für den Paketdienst
durchzuführender Verbindungsaufbau
eine vorteilhafte Übertragung von
die Qualität
des Dienstes (z. B. Übertragungsrate, Übertragungsverzögerung)
beschreibenden Parametern an das Funknetzwerk-Subsystem. Ohne einen
Verbindungsaufbau, der gesondert stattfindet, müssen diese Parameter gesondert
an jedes zu übertragende
Paket hinzugefügt
werden. Eine Verbindung zwischen dem Dienstknoten und dem Funknetzwerk-Subsystem
kann z. B. mit ATM derart implementiert werden, dass für jede Mobilstation
ein virtueller Kanal gemäß einer
bestimmten ATM-Anpassungsschicht
(z. B. ATM-Anpassungsschicht 5 AAL5 oder ATM-Anpassungsschicht 2
AAL2) reserviert wird.
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Um
schaltungsvermittelten und paketvermittelten Verkehr in einem Funknetzwerk-Subsystem
zu kombinieren, ist es wünschenswert,
die Mobilstation-Zustandsverwaltung zu vereinheitlichen. Aus diesem
Grund sind ein Ruhezustand und ein Aktivzustand als Mobilitätsverwaltungs-(MM)
Zustände
der am 3G-Netzwerk angemeldeten Mobilstation vorgeschlagen. Diese
sich vom GPRS-System unterscheidenden Zustände sind auch natürliche Zustände, wenn
die Übertragung
von Paketdaten zwischen dem Dienstknoten und dem Funknetzwerk verbindungsorientiert
ist, wie es vorstehend dargestellt wurde. Im Ruhezustand ist die
Mobilstation nur in der Lage, den Broadcast bzw. die Rundsendung
von Basisstationen abzuhören,
und sich durch einen später
in Verbindung mit 3 zu
beschreibenden Vorgang in einen Aktivzustand zu bewegen. Im Aktivzustand kann
die Mobilstation Datenpakete kontinuierlich übertragen und empfangen. Ist
die Mobilstation im Aktivzustand, wurde eine Kommunikationsverbindung
zwischen dem Dienstknoten und dem Funknetzwerk aufgebaut, und es
sind zumindest Verwaltungsressourcen für die Mobilstation im Funknetzwerk
reserviert. Daher reserviert jede Mobilstation Netzwerkressourcen
zu ihrer eigenen Verwendung im Aktivzustand. Vom dargestellten 3G-Mobilkommunikationssystem
ist bekannt, dass es begrenzte Funkressourcen während Pausen bei der Paketdatenübertragung
freigibt bzw. abbaut, wodurch sich die Mobilstation im Aktivzustand
vom der Mobilstation zugeordneten Funkkanal auf einen gemeinsamen Funkkanal
bewegt, und die zugewiesenen Funkressourcen können daher für andere
Verwendungen abgebaut bzw. freigegeben werden. Die Verbindung zwischen
Mobilstation und Basisstation wird auf dem gemeinsamen Kanal fortgesetzt,
auf dem es möglich ist,
kleine Datenpakete in beide Richtungen zu übertragen, und einen Broadcast
der Basisstation in der Mobilstation zu empfangen. Wird die Paketdatenübertragung
wieder aufgenommen, widmet das Funknetzwerk-Subsystem einen neuen
Funkkanal für
die Verbindung zwischen Basisstation und Mobilstation. Die Hauptanschlussleitung
erlangt keine Kenntnis dieses Wechsels des verwendeten Funkkanaltyps, weshalb
der Zustand der Mobilstation aus Sicht der Mobilitätsverwaltung
(MM) aktiv bleibt.
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3 zeigt eine Signalisierung
zwischen einer Mobilstation und einem 3G-Mobilkommunikationsnetzwerk
zu Beginn einer Paketdatenübertragung.
Zur Vereinfachung zeigt die Figur keine Signalisierung zwischen
der Mobilstation und dem Funknetzwerksystem gemäß dem Stand der Technik zum Aufbauen
von z. B. Verbindungen niedriger Schichten. Beim Attach- bzw. Anschlussvorgang 31 holt
der Dienstknoten SGSN z. B. Teilnehmerinformationen der Mobilstation
aus dem Standortverzeichnis. Nach diesem Vorgang ist die Mobilstation
in der Lage, Kurznachrichten (SMS) zu senden und zu empfangen, und
die Rundsendung von Basisstationen abzuhören, aber die Mobilstation
ist nicht in der Lage, Paketdaten zu übertragen oder zu empfangen,
weil ihr noch keine Paketdatenadresse zur Verfügung steht. Hiermit befindet
sich die Mobilstation im Ruhezustand. Beim PDP-Kontextaktivierungsvorgang 32 wird
der Mobilstation eine Paketdatenadresse angezeigt, woraufhin die
Mobilstation auch in der Lage sein wird, Paketdaten zu übertragen
und zu empfangen. Die Mobilstation bewegt sich hiermit in den Aktivzustand.
Durch den PDP-Kontextaktivierungsvorgang des Paketdatenprotokolls
ist die Mobilstation daher auf eine Paketdatenadresse oder auf mehrere Adressen
festgelegt. Entweder die Mobilstation oder das Netzwerk können diesen
Vorgang starten. Bevor Paketdaten zwischen dem Netzwerk und der
Mobilstation übertragen
werden wird mittels eines Träger-Anforderungs-/Zuordnungsvorgangs 33 eine
verbindungsorientierte Kommunikationsverbindung zwischen dem Dienstknoten
SGSN und dem Funknetzwerk-Subsystem RNS aufgebaut, wobei Bezeichner bezüglich der
Verbindung wie etwa Verbindungsratenanforderungen und Übertragungsverzögerungsanforderungen
für die
Funkverbindung übertragen werden.
Nachdem die Kommunikationsverbindung zwischen dem Funknetzwerk-Subsystem RNS und dem
Dienstknoten SGSN aufgebaut wurde, ist es möglich, Paketdaten zwischen
dem Dienstknoten SGSN und einer Mobilstation MS über das Funknetzwerk-Subsystem
RNS zu übertragen
(Punkt 34).
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Beim
Betrieb des Mobilkommunikationssystems der dritten Generation besteht
ein Problem bezüglich
der Übertragung
von Paketdaten darin, dass Ressourcen der Übertragungsstrecken zwischen dem
Dienstknoten SGSN und dem Funknetzwerk-Subsystem ebenso wie Speicherressourcen des
Funknetzwerk-Subsystems aufgrund des burstartigen Charakters von
Paketdaten unnötigerweise reserviert
werden. Da eine Verbindung z. B. am Morgen aufgebaut und erst am
Abend beendet werden kann, ist eine Adresse auf der Übertragungsstrecke und
sind Verbindungsverwaltungsressourcen im Funknetzwerk-Subsystem den ganzen
Tag lang reserviert, selbst wenn keine zu übertragenden Pakete auf der
virtuellen Verbindung zu transportieren waren. Daher verbraucht
eine verbindungsorientierte Verbindung wie vorstehend beschrieben
für den Dienstknoten
und das Funknetzwerk-Subsystem
den begrenzten Adressraum des Übertragungsnetzwerks und
die Verwaltungsressourcen des Funknetzwerk-Subsystems.
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Die
US-5745695 offenbart ein Funksystem, das einen Datendienst aussetzen
kann, während
es im System eingeloggt bleibt.
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Kurzfassung
der Erfindung
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Das
Ziel der Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung ist es, begrenzten Adressraum des Übertragungsnetzwerks
einzusparen, und Verwaltungsressourcen eines Zugangssystems einzusparen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbindungsverwaltung
in einem Kommunikationssystem bereitgestellt, das für eine paketvermittelte
Datenübertragung
geeignet ist, und das zumindest einen Serving-Knoten (SGSN), zumindest
ein Zugangssystem (RNS) und Endgeräte (MS) aufweist, wobei das
Kommunikationssystem angepasst ist, eine erste logische Verbindung
mit Bezug auf ein Endgerät
zwischen dem Serving-Knoten und dem Zugangssystem und eine zweite,
höherschichtige
logische Verbindung mit Bezug auf das Endgerät zwischen dem Endgerät und dem
Serving-Knoten (SGSN) aufzuweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren die Schritte aufweist:
Abbauen der ersten logischen
Verbindung zwischen dem Serving-Knoten (SGSN) und dem Zugangssystem
(RNS), wenn die erste logische Verbindung inaktiv ist, so dass die
zweite logische Verbindung zwischen dem Serving-Knoten (SGSN) und
dem Endgerät
(MS) bestehen bleibt, und
erneutes Verbinden der ersten logischen
Verbindung zwischen dem Serving-Knoten (SGSN) und dem Zugangssystem
(RNS), wenn eine Übertragung
von Teilnehmerdaten beginnt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Kommunikationssystem bereitgestellt,
das für eine
paketvermittelte Datenübertragung
geeignet ist, und das zumindest einen Serving-Knoten (SGSN), zumindest
ein Zugangssystem (RNS) und Endgeräte (MS) aufweist, wobei das
Kommunikationssystem angepasst ist, eine erste logische Verbindung
mit Bezug auf ein Endgerät
zwischen dem Serving-Knoten und dem Zugangssystem und eine zweite,
höherschichtige
logische Verbindung mit Bezug auf das Endgerät zwischen dem Endgerät und dem
Serving-Knoten (SGSN) aufzuweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Kommunikationssystem eine Verbindungsverwaltungsvorrichtung
zum derartigen Abbauen der ersten logischen Verbindung zwischen dem
Serving-Knoten (SGSN)
und dem Zugangssystem (RNS) während
einer die erste logische Verbindung betreffenden Datenübertragungs-Inaktivität aufweist,
dass die zweite logische Verbindung zwischen dem Serving-Knoten
und dem Endgerät
bestehen bleibt, und zum erneuten Verbinden der ersten logischen
Verbindung, wenn eine Verkehrsaktivität beginnt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung basieren auf der Idee, dass die logische Kommunikationsverbindung
zwischen dem Zugangsnetzwerk und dem Servingknoten bzw. Dienstknoten
des Anschlussleitungs-Netzwerks abgebaut wird, während die Datenübertragung
unwirksam ist, und diese Kommunikationsverbindung wird erneut aufgebaut,
wenn eine Übertragung
von Teilnehmerdaten beginnt. Die Kommunikationsverbindung zwischen
dem Zugangsnetzwerk und dem Serving- bzw. Dienstknoten wird derart
abgebaut bzw. freigegeben, dass die logische Verbindung zwischen
dem Dienstknoten und dem Endgerät
bestehen bleibt. War die Kommunikationsverbindung zwischen dem Dienstknoten
und dem Zugangsnetzwerk die letzte Verbindung des Endgeräts, tritt
das Endgerät
gemäß der Erfindung
in einen 3G-Ruhezustand
ein, der dem Ruhezustand schaltungsvermittelter Dienste entspricht.
Während
die Kommunikationsverbindung gemäß der Erfindung abgebaut
wird, behält
das Endgerät
die Paketdatenadresse, wodurch eine Paketdatenübertragung zum und vom Endgerät begonnen
werden kann. Beginnt die Paketdatenübertragung, wird eine Kommunikationsverbindung
zwischen dem Zugangsnetzwerk und dem Dienstknoten erneut aufgebaut.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Kommunikationsverbindung abgebaut, wenn die
Inaktivität
einer Datenübertragung
eine vorbestimmte Zeitdauer lang angedauert hat.
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Es
ist ein Vorteil dieser Art von Verbindungsverwaltung, dass der begrenzte
Adressraum des Übertragungsnetzwerks
eingespart wird, wenn die Adressen inaktiver Verbindungen für eine andere Verwendung
freigegeben werden, und dass die Verwaltungsressourcen des Zugangsnetzwerks
eingespart werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun in Verbindung mit vorteilhaften Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben, die in den 4–10 der
zugehörigen
Zeichnungen gezeigt sind, bei denen zeigen:
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1 ein Blockschaltbild des
GPRS-Systems;
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2 solche Teile des 3G-Mobilkommunikationssystems,
die für
die Erfindung wesentlich sind;
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3 ein Signalisierungsdiagramm
des Aufbaus einer Paketdatenverbindung im 3G-Mobilkommunikationssystem;
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4 ein Ablaufdiagramm eines
ersten Ausführungsbeispiels
des Verfahrens gemäß der Erfindung;
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5 ein Signalisierungsdiagramm
der Verbindungsverwaltung gemäß der Erfindung;
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6 ein Ablaufdiagramm eines
zweiten Ausführungsbeispiels
des Verfahrens gemäß der Erfindung;
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7 Veränderungen im Zustand, die von der
Verbindungsverwaltung gemäß der Erfindung verursacht
werden;
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8 die Verbindungsverwaltung
gemäß der Erfindung
als eine theoretische Schichtenbeschreibung;
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9 ein Blockschaltbild von
für die
Verbindung wesentlichen Teilen in einem Mobilkommunikationssystem
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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10 ein Blockschaltbild von
für die
Erfindung wesentlichen Teilen in einem Mobilkommunikationssystem
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung kann in Verbindung mit jedem geeigneten Kommunikationssystem
angewandt werden. Nachstehend wird die Erfindung ausführlicher beispielhaft
hauptsächlich
in Verbindung mit einem digitalen 3G-Mobilkommunikationssystem mit Blickrichtung
auf jenen Teil des Systems beschrieben, der zur Paketdatenübertragungen
gedacht ist. 2 zeigt
den vereinfachten Aufbau eines 3G-Netzwerks, der vorstehend beschrieben
wurde.
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Im
Folgenden wird die Erfindung ausführlich angesichts eines ersten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung beschrieben. 4 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens
gemäß der Erfindung,
bei dem die Untätigkeit,
d. h. die Inaktivität
einer Mobilverbindung unter Verwendung eines Zeitgebers bzw. Timers
gemessen wird. In Schritt 41 wird eine Überprüfung der Inaktivität des Teilnehmerdatenverkehrs
einer Kommunikationsverbindung einer Mobilstation durchgeführt. Werden
auf der Verbindung keine Teilnehmerdaten übertragen, wird in Schritt 42 ein
Zeitgeber auf einen geeigneten Wert gesetzt, z. B. auf Null oder
auf einen bestimmten Wert, und der Zeitgeber wird gestartet. Wahlweise
kann die Überprüfung in
Schritt 41 ausgelassen werden, falls der Zeitgeber immer
gesetzt ist und nach einer Übertragung
und/oder einem Empfang eines Datenpakets gestartet wird. In Schritt 43 wird
eine Überprüfung durchgeführt, um
zu erkennen, ob sich die Untätigkeit
der Verbindung fortsetzt. Werden Teilnehmerdaten auf der Verbindung übertragen,
kehrt der Vorgang zu Schritt 41 zurück, um den Beginn der Untätigkeit
der Verbindung zu überwachen.
Stellt sich die Verbindung bei der in Schritt 43 durchgeführten Überprüfung als
untätig
bzw. im Ruhezustand befindlich heraus, wird in Schritt 44 eine Überprüfung durchgeführt, um
zu sehen, ob der Zeitgeber den voreingestellten Triggerwert erreicht hat.
Ein derartiger Triggerwert kann z. B. Null oder ein beliebiger geeigneter
Wert sein. Hat der Zeitgeber den Triggerwert noch nicht erreicht,
fährt eine Überwachung
der fortgesetzten Untätigkeit
der Verbindung bei Schritt 43 fort. Hat der Zeitgeber den
Triggerwert in Schritt 44 erreicht, wird die Kommunikationsverbindung
der Mobilstation zwischen dem Funknetzwerk und dem Dienstknoten
in Schritt 45 getrennt, und Verwaltungsressourcen werden
möglicherweise
im Funknetzwerk freigegeben, z. B. derartige sich auf die Mobilstation
beziehende Datensätze, die
Informationen über Übertragungsrate
und Übertragungsverzögerungs-Anforderungen des
Dienstes oder über
an der Funkschnittstelle zu verwendende Rahmenlängen und Spreizcodes enthalten
können. Finden
in der Mobilstation ein oder mehrere Ereignisse bezüglich schaltungsvermittelter
Verbindungen durch die Mobilvermittlungsstelle MSC zur gleichen Zeit
statt, beeinträchtigt
die Trennung der vom Dienstknoten SGSN begonnenen Kommunikationsverbindung
natürlich
nicht die betroffenen Ereignisse bezüglich einer schaltungsvermittelten
Verbindung. Der Vermittlungsbedarf der Teilnehmerdaten wird in Schritt 46 überprüft. Tritt
ein Bedarf auf, Teilnehmerdaten vom Netzwerk zu der Mobilstation
oder von der Mobilstation zum Netzwerk zu vermitteln, wird eine Kommunikationsverbindung
erneut aufgebaut (Schritt 47). Nach einem erneuten Aufbauen
der Verbindung bewegt sich der Prozess zum Beginn des Ablaufdiagramms,
um den Beginn einer neuen Untätigkeitsperiode
der Verbindung zu überwachen.
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5 zeigt ein Signalisierungsdiagramm des
ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Aus Gründen
der Vereinfachung zeigt die Verbindung keine Signalisierung zwischen
der Mobilstation und dem Funknetzwerk-Subsystem gemäß dem Stand
der Technik, mittels derer z. B. Verbindungen niedriger Schichten
aufgebaut werden. Die Vorgänge
der Schritte 31–33 werden
auf eine Art und Weise gemäß dem Stand
der Technik durchgeführt,
was vorstehend in Verbindung mit 3 beschrieben
wurde. In Schritt 34 werden Teilnehmerdaten auf eine Art
und Weise gemäß dem Stand
der Technik über
das Funknetzwerk-Subsystem
RNS zwischen Mobilstation MS und dem Dienstknoten SGSN vermittelt.
Nach Vervollständigung
der Übertragung
von Teilnehmerdaten in Schritt 34 oder in Verbindung mit Übertragung/Empfang
eines Datenpakets wird der Zeitgeber bzw. Timer gesetzt, und er
wird für
die Zeitdauer der Untätigkeitsperiode
der Kommunikationsverbindung der Mobilstation zwischen dem RNS und
dem SGSN gestartet (Schritt 55). Geht die Untätigkeitsperiode für einen
voreingestellten Triggerwert weiter, findet eine Signalisierung
zwischen der Mobilstation MS und dem Dienstknoten SGSN bezüglich eines
temporären
Abbaus der MM-Schicht in einem Abbau-MM-Vorgang 56 statt. Der Vorgang 56 wird
nicht benötigt,
falls sowohl das Netzwerk als auch die Mobilstation einen Zeitgeber
aufweisen, und die Zeitgeber miteinander synchronisiert sind. Nach
der Auslösung
bzw. Triggerung des Zeitgebers oder der Durchführung des Abbau-MM-Vorgangs, erfolgt
in Schritt 57 eine Trennung der Kommunikationsverbindung der
Mobilstation zwischen dem Funknetzwerk-Subsystem und dem Dienstknoten,
und Verwaltungsressourcen werden möglicherweise im Funknetzwerk freigegeben.
Die Verbindung wird bezüglich
Teilnehmerdaten und Signalisierung oder nur bezüglich Teilnehmerdaten getrennt.
Der beschriebene temporäre Abbau
der MM-Schicht erfolgt, falls nur eine Kommunikationsverbindung
für die
Mobilstation zwischen dem Funknetzwerk und dem Dienstknoten existiert hat.
Weist die Mobilstation andererseits mehrere gleichzeitige Kommunikationsverbindungen
zwischen dem Funknetzwerk und dem Dienstknoten auf, verursacht der
Abbau-MM-Vorgang keinen Abbau der MM-Schicht, sondern der Prozess
fährt in
Schritt 57 mit einer Trennung der Kommunikationsverbindung
der Mobilstation fort. Tritt ein Bedarf zur Vermittlung von Teilnehmerdaten
auf, wird ein erneuter Aufbau der Verbindung zwischen Mobilstation
MS und dem Dienstknoten SGSN in einem Neu- bzw. Wiederverbindungs-MM-Vorgang 58 signalisiert.
Die Verbindung zwischen dem Funknetzwerk-Subsystem RNS und dem Dienstknoten
SGSN wird mittels eines Träger-Anforderungsvorgangs 59 wiederhergestellt,
der als solches im Stand der Technik bekannt ist. Die Neu- bzw.
Wiederverbindungssignalisierung 58 der Verbindung kann
entweder von der Mobilstation MS oder vom Dienstknoten SGSN gestartet
werden, abhängig
von der Richtung, in der Teilnehmerdaten weiterzugeben sind. Das
Paket wird auf eine Art und Weise gemäß dem Stand der Technik an
der Funkschnittstelle von der Funkbasisstation an die Mobilstation
MS unter Verwendung bereits reservierter Funkressourcen oder nach
der Reservierung von Funkressourcen weitergegeben, die vom Rufvorgang oder
der Mobilstation gestartet wurde, abhängig vom Zustand von Funkressourcen.
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Beim
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann der Zeitgeber und der Triggerwert z. B. derart
gesetzt werden, dass eine Trennung der Verbindung nach einer zehnminütigen Untätigkeitsperiode
beginnt. Die eine Trennung der Verbindung gemäß der Erfindung startende Untätigkeitsperiode kann
individuell für
die unterschiedlichen Verbindungen eingestellt werden, z. B. auf
einen beliebigen Wert zwischen 1 und 10 Minuten. Außerdem kann
die Steuerung des Einstellwerts des Zeitgebers auch von der abonnierten
Dienstklasse abhängen.
Der Zeitgeber kann auf der Netzwerkseite, vorzugsweise in Verbindung
mit dem Dienstknoten SGSN, oder/und auf der Mobilstationsseite angeordnet
sein. Im PDP-Kontextaktivierungsvorgang in Schritt 32 gemäß 5 ist es gemäß der Erfindung
bei Bedarf auch möglich, über den
Triggerwert des Zeitgebers zu verhandeln. Wahlweise kann eine Verhandlung über den
Triggerwert, falls erforderlich, in Verbindung mit einem beliebigen
anderen SM-Schicht-Vorgang wie etwa einer PDP-Kontextmodifikation oder einer PDP-Kontextdeaktivierung
stattfinden, oder der Triggerwert kann auf dem Broadcast-Kanal der Basisstation
angegeben werden. Es ist nicht erforderlich, der Mobilstation den Triggerwert
bekannt zu machen.
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Beim
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird eine Trennung der Verbindung zwischen dem Funknetzwerk-Subsystem und dem
Dienstknoten SGSN durch eine Knappheit an Ressourcen an der Iu-Schnittstelle ausgelöst. Beim zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird eine Verkehrsüberwachung
im Netzwerk auf die gleiche Art und Weise durchgeführt, wie
es vorstehend in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben wurde. 6 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In Schritt 62 wird die Aktivität der Verbindung
der Mobilstation überwacht.
In Schritt 63 wird die Knappheit an Ressourcen der Iu-Schnittstelle zwischen dem Funknetzwerk
und dem Dienstknoten überwacht.
Wahlweise kann die Zulänglichkeit
an Ressourcen in Verbindung mit dem Aufbau einer neuen Verbindung überprüft werden.
Sind ausreichende Ressourcen vorhanden, kehrt der Prozess zu Schritt 62 zurück, um die
Verbindungsaktivität
zu überprüfen. Besteht
eine Knappheit an Ressourcen, wird die untätige bzw. sich im Ruhezustand
befindende Verbindung über
der Iu-Schnittstelle getrennt (Schritt 65),
wodurch die auf der Verbindung verwendete Adresse für eine andere
Verwendung freigemacht wird. Vorzugsweise wird eine solche Verbindung
getrennt, die für
den längsten
Zeitraum inaktiv war, oder die in Bezug auf die anderen Verbindungen eine
geringe Priorität
aufweist. In Schritt 66 wird eine Überprüfung des Bedarfs nach einer
Vermittlung von Teilnehmerdaten der getrennten Verbindung durchgeführt. Besteht
ein Bedarf, Teilnehmerdaten zu vermitteln, wird die Verbindung über der
Iu-Schnittstelle erneut verbunden (Schritt 67).
Nach Neu- bzw. Wiederverbindung der Verbindung kehrt der Prozess zum
Beginn des Ablaufdiagramms zurück,
um die Aktivität
der Verbindung zu überwachen.
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Bei
einer ersten Implementierungsart des dritten Ausführungsbeispiels
der Erfindung kann das Funknetzwerk-Subsystem RNS eine Trennung einer Verbindung über der
Iu-Schnittstelle
verhindern. Eine derartige Funktionalität kann z. B. bei einer Situation erforderlich
sein, bei der eine Mobilstation ein Datenpaket zum Funknetzwerk
gesendet hat, das das Funknetzwerk-Subsystem empfangen hat, aber
bezüglich
dessen Weitergeben der Dienstknoten noch nichts weiß. Startet
das SM-Protokoll einen Abbau von Ressourcen der Iu-Verbindung
gemäß der Erfindung
mittels eines Abbauvorgangs 57 gemäß 5, benachrichtigt das RNS den SGSN darüber, dass
es den Abbau nicht akzeptiert. Es kann z. B. ein Ursachencode „ankommende
Daten" oder dergleichen
an die Benachrichtigung angehängt
sein. Dadurch wird eine Trennung der Verbindung unterbrochen, und
es ist möglich,
das Datenpaket an den Dienstknoten weiterzugeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird der MM-Mobilitätsverwaltungs-Zustand
vorzugsweise nach der Trennung der Iu-Verbindung
vom aktiven in den 3G-Ruhezustand
erst geändert,
so dass die unterbrochene Trennung der Verbindung keine Veränderung
im MM-Zustand verursacht. Andererseits ist die Funktionalität dieses
Ausführungsbeispiels ähnlich z.
B. der Funktionalität
des vorstehend beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels
oder einer Kombination des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels.
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Bei
einer zweiten Implementierungsart des dritten Ausführungsbeispiels
der Erfindung akzeptiert die MS einen Wechsel des MM-Mobilitätsverwaltungs-Zustands
in den aktiven Zustand nicht, wie er durch den Dienstknoten SGSN
angeordnet wurde. Eine derartige Funktionalität kann z. B. bei einer Situation
erforderlich sein, bei der eine Mobilstation ein Datenpaket übertragen
hat, über
dessen Vermittlung der Dienstknoten jedoch noch nichts weiß. Dadurch wird
das SM-Protokoll keinen Abbau von Ressourcen der Iu-Verbindung
starten.
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Bei
einer dritten Implementierungsart des dritten Ausführungsbeispiels
der Erfindung akzeptiert der Dienstknoten SGSN den Wechsel des MM-Mobilitätsverwaltungs-Zustands
von einem aktiven Zustand in einen Ruhezustand nicht, wie er durch
die Mobilstation MS angeordnet wurde. Eine derartige Funktionalität kann z.
B. bei einer Situation erforderlich sein, bei der der Dienstknoten
ein Datenpaket gesendet hat, über
dessen Vermittlung die Mobilstation jedoch noch nichts weiß. Dadurch
wird das SM-Protokoll keinen Abbau der Ressourcen der Iu-Verbindung
starten.
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7 zeigt einen Wechsel des
MM-Zustands der Verbindung als ein Ergebnis der Verbindungsverwaltung
gemäß der Erfindung.
Die Mobilverbindung, die gemäß dem Stand
der Technik in den aktiven Zustand gewechselt hat, geht gemäß der Erfindung
nach der Trennung der Verbindung in Schritt 57 gemäß 5 in den 3G-Ruhezustand über. Vom 3G-Ruhezustand
geht die Verbindung z. B. nach dem Wiederaufbau der Verbindung gemäß Schritt 59 gemäß 5 in den aktiven Zustand
zurück.
Eine Durchführung
eines PDP-Kontext-Aktivierungsvorgangs gemäß dem Stand der Technik bringt
die Mobilverbindung ebenfalls in den aktiven Zustand zurück. Beide
Zustände,
der aktive Zustand und der 3G-Ruhezustand, halten den Kontext im
Netzwerk aktiv.
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8 zeigt eine theoretische
Schichtenbeschreibung einer Verbindung gemäß der Erfindung, wobei Protokolle
miteinander kommunizieren, die die gleichen Namen haben, und die
miteinander verbundenen Einheiten angehören. Von den gemäß der Figur
gezeigten Protokollen führt
das SM (Session Management) eine Sitzungs- bzw. Sessionverwaltung durch,
und die sich darauf beziehenden SM-Vorgänge gemäß dem Stand der Technik sind
z. B. PDP-Kontextaktivierung,
PDP-Kontextmodifikation und PDP-Kontextdeaktivierung.
Das MM- (Mobility Management) Protokoll führt eine Verwaltung des Aufenthaltsorts
und des Zustands der Mobilstation durch. Ein MM-Vorgang gemäß dem Stand
der Technik ist z. B. eine Standortaktualisierung. Gemäß der Erfindung
werden neue Funktionen für
das höherschichtige
Protokoll durchgeführt,
im gemäß 8 als Beispiel gezeigten
Fall für
das SM-Schicht-Protokoll, wie etwa eine Verkehrsüberwachung und eine darauf
basierende temporäre
Trennung der MM-Verbindung, das heißt, eine Verwaltung der Iu-Schnittstelle. SM-Schicht-Vorgänge gemäß der Erfindung sind
der Abbau-MM-Vorgang 56 und der Wiederverbindungs-MM-Vorgang 58 gemäß 5. Niederschichtigen BM-
(„Bearer
Management": Trägerverwaltung)
und RRM- („Radio
Resource Management": Funkressourcenverwaltung)
Protokolle sind mit einer Verwaltung der Übertragungsverbindung befasst, während das
TT- („Transmission & Transport": Übertragung & Transport) Protokoll
mit einer Verwaltung der physikalischen Schicht befasst ist. Der
Abbauvorgang 57 und der Trägeranforderungsvorgang 59 gemäß der Erfindung,
die als solche bekannt sind, stehen in Übereinstimmung mit dem Bearer
Management-Protokoll. Nach einer Trennung der Verbindung über der
Iu-Schnittstelle gemäß der Erfindung besteht keine
MM-Schicht- oder niederschichtigere Verbindung vom Dienstknoten,
aber es besteht eine höherschichtige
SM- (Session Management) Verbindung zur Mobilstation. Die Trennung
der BM-Verbindung über der
Iu-Schnittstelle bewirkt automatisch auch eine
Trennung der TT-Verbindung. Während
dem Abbau von Iu-Ressourcen gemäß der Erfindung
wird auf der Signalisierungsverbindung eine Standortaktualisierung
auf eine Art und Weise gemäß dem Stand
der Technik durchgeführt,
ohne die Iu-Verbindung erneut aufzubauen.
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9 zeigt ein Blockschaltbild
eines ersten Ausführungsbeispiels
eines Mobilkommunikationssystems, das eine Verbindungsverwaltung
gemäß der Erfindung
implementiert, in Bezug auf die für die Erfindung wesentlichen
Einheiten. Die Figur zeigt jene Verbindungsverwaltungs-Vorrichtung
eines Mobilkommunikationssystems gemäß der Erfindung, die eine Trennung
einer logischen Kommunikationsverbindung zwischen einem Dienstknoten
SGSN und einem Funknetzwerk-Subsystem
RNS während
einer Untätigkeit
der Verbindung und eine Wiederverbindung dieser Kommunikationsverbindung
durchführt, wenn
die Verkehrsaktivität
beginnt. Die Verbindungsverwaltungs-Vorrichtung ist vorzugsweise
in Verbindung mit dem Dienstknoten SGSN angeordnet, wie es gemäß 9 gezeigt ist, und/oder
teilweise in Verbindung mit der Mobilstation. Die Verbindungsverwaltungs-Vorrichtung
enthält
eine Überwachungsvorrichtung 91 zum
Identifizieren der Aktivität
und Inaktivität
von Teilnehmerdatenverkehr auf der Kommunikationsverbindung der
Mobilstation, einen auf diese Überwachungsvorrichtung
ansprechenden Zeitgeber 93 zur Messung ununterbrochener
Inaktivität
beim Weitergeben von Teilnehmerdaten und eine Zustandssteuerungsvorrichtung 95 zum
Abbauen der logischen Kommunikationsverbindung zwischen dem Dienstknoten
SGSN und dem Funknetzwerk-Subsystem RNS, wenn eine voreingestellte
Zeit wie vom Zeitgeber gemessen abgelaufen ist, und zum Wiederverbinden
der logischen Kommunikationsverbindung zwischen dem Dienstknoten
SGSN und dem Funknetzwerk-Subsystem RNS, wenn das Weitergeben von
Teilnehmerdaten wieder aufgenommen wird. Die Steuerung 98 der
Einstellwerte des Zeitgebers wird von einer anderen stelle im Netzwerk erhalten,
z. B. wie vom Betreiber eingerichtet von einem Betriebs- und Wartungssystem
(O&M). Die Verbindungsverwaltungs-Vorrichtung kann
auch eine Signalisierungsvorrichtung 97 enthalten, die
für Signalisierungsinformationen
zwischen dem Dienstknoten SGSN und der Mobilstation MS über einen
Abbau der logischen Kommunikationsverbindung und/oder über den
Bedarf nach ihrer Wiederverbindung verwendet wird.
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10 zeigt ein Blockschaltbild
eines zweiten Ausführungsbeispiels
des Mobilkommunikationssystems gemäß der Erfindung in Bezug auf
die Einheiten, die für
die Erfindung wesentlich sind. Die Verbindungsverwaltungs-Vorrichtung ist vorzugsweise
in Verbindung mit dem Dienstknoten SGSN, wie es gemäß 10 gezeigt ist, und/oder
teilweise in Verbindung mit der Mobilstation angeordnet. Beim zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst die Verbindungsverwaltungs-Vorrichtung eine Überwachungsvorrichtung 101 zum
Identifizieren der Aktivität
und Inaktivität
von Teilnehmerdatenverkehr auf der Kommunikationsverbindung der
Mobilstation, eine Ressourcen-Überwachungsvorrichtung 102 zum Überwachen
freier oder belegter Verbindungsbezeichner der Verbindungen zwischen
dem Dienstknoten SGSN und dem Funknetzwerk-Subsystem RNS sowie eine
Zustandssteuerungsvorrichtung 105 zum Abbauen der logischen
Kommunikationsverbindungen zwischen dem Dienstknoten SGSN und dem Funknetzwerk-Subsystem
RNS, wenn von der Ressourcen-Überwachungsvorrichtung 102 angezeigt wird,
dass ein Mangel an Verbindungsbezeichnern besteht, und wenn die
Verbindung untätig
bzw. im Ruhezustand ist, wie es von der Überwachungsvorrichtung 101 angezeigt
wird, und zum Wiederverbinden der logischen Verbindung zwischen
dem Dienstknoten SGSN und dem Funknetzwerk-Subsystem RNS, wenn das
Weitergeben von Teilnehmerdaten wieder aufgenommen wird. Die Ressourcen-Überwachungsvorrichtung 102 überwacht
die Verwendung von Verbindungsbezeichnern der Verbindungen des Übertragungsnetzwerks.
Die Verbindungsverwaltungs-Vorrichtung
kann auch eine Signalisierungsvorrichtung 107 umfassen,
die für
Signalisierungsinformationen zwischen dem Dienstknoten SGSN und der
Mobilstation MS über
einen Abbau der logischen Verbindung und/oder über einen Bedarf für ihre Wiederverbindung
verwendet wird.
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Die
Zeichnungen und die betreffende Erläuterung, sowie die darin vorkommenden
Namen von Vorgängen
sind nur zur Veranschaulichung der erfinderischen Idee gedacht.
Hinsichtlich ihrer Details kann die Verbindungsverwaltung gemäß der Erfindung
innerhalb des durch die Ansprüche definierten Schutzbereichs
variieren. Obwohl die Erfindung vorstehend hauptsächlich in
Verbindung mit einem 3G-Mobilsystem beschrieben wurde, das mit WCDMA-Technologie implementiert
ist, kann die Erfindung auch für
einige andere Arten von Mobilsystemen verwendet werden, z. B. für ein mit
TD-CDMA-Technologie implementiertes System. Die Erfindung ist auch
zur Verwendung mit dem Typ von verbindungslosen Verbindungen geeignet;
der zwischen einem Leitungsnetzwerk und einem Funknetzwerk existiert,
z. B. in einem Fall von Frame Relay. Das in dieser Anmeldung erwähnte Funknetzwerk
kann z. B. UTRAN („UMTS
Terrestrial Radio Access Network":
terrestrisches UMTS-Funkzugangsnetzwerk) sein.