DE69919476T2

DE69919476T2 - Mobiles Kommunikationssystem und Verfahren zur Übertragung von verbindungslosen Paketen

Info

Publication number: DE69919476T2
Application number: DE1999619476
Authority: DE
Inventors: Yoshifumi Minato-ku Sasamoto
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-23
Also published as: KR20000023436A; US6647264B1; CN1248870A; EP0993155A2; CN100370840C; EP0993155B1; DE69919476D1; BR9905209A; JP3239859B2; KR100336935B1; JP2000101627A; EP0993155A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Mobilkommunikationssysteme und insbesondere auf ein Mobilkommunikationssystem, das verbindungslose Pakete behandeln kann.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN GEBIETS
In Zellenkommunikationssystemen werden zunehmend Mobildatenendgeräte verwendet, um eine TCP/IP-gestützte (Transmission-Control-Protocol/Internet-Protocol-gestützte) Kommunikation in einer verbindungslosen Betriebsart über das Internet zu schaffen. Da das Zellenkommunikationssystem ein verbindungsorientiertes Netz ist, wird das Netzbetriebsmittel für die Kommunikation in der verbindungslosen Betriebsart nicht effizient genutzt. Da das Aufenthaltsmanagement des Standes der Technik durch die Verwendung eines Heimataufenthaltsregisters ausgeführt wird, das sich zentral bei einer Mobilvermittlungszentrale befindet, ist außerdem die Verzögerung, die das Auffinden eines Zielmobildatenendgeräts bedingt, merklich groß, falls sich das Datenendgerät mit hohen Geschwindigkeiten bewegt. Außerdem ist es wünschenswert, eine schnelle Gesprächsweiterleitungsoperation auszuführen.
Das US-Patent Nr. 5.548.586 beschreibt ein Mobilpaketkommunikationssystem, das ein Kommunikationsfestnetz, eine Mobilvermittlungszentrale und mehrere Basisstationen umfasst. Die Mobilvermittlungszentrale kann den Basisstationsbereich der Mobilstation durch eine spezifische Kennung erkennen, die durch die Basisstation an Antwortinformationen angebracht wird. Diese Kennung wird in der Mobilvermittlungszentrale gespeichert, wobei die Paketdaten von der nächsten Sequenz lediglich ein die durch die Basisstations-Bereichskennung angegebene Basisstation gesendet werden. Das in US 5.548.589 beschriebene Mobilkommunikationssystem verwendet für den Datenverkehr dieselbe Mobilvermittlungszentrale wie für Telephonsprachsignale.
Die europäische Patentanmeldung EP 0642283 A2 beschreibt ein Funktelephonsystem, das eine Mobilstation und eine Feststation umfasst, wobei ein Parameter der Mobilstation zum Aufbau eines Datenkommunikationskanals durch die Feststation gespeichert werden kann und ein Parameter der Feststation zum Aufbau eines Datenkommunikationskanals durch die Mobilstation gespeichert werden kann. Dadurch wird zwischen der Mobilstation und der Feststation ein Echtzeitdatenkommunikationskanal für die virtuelle Datenkommunikation aufgebaut.
Das US-Patent Nr.4.700.374 beschreibt ein Mobiltelephon-Aufenthaltssystem, das eine nationale Zentrale umfasst, die von mehreren Mobiltelephonvermittlungen Anforderungen für die Orte von Mobiltelephoneinheiten empfangen kann und über Satellit Ortsinformationen an alle Mobiltelephonvermittlungen in dem System senden kann. Diejenige Mobiltelephonvermittlung, in deren Bereich sich die Funkruf-Mobiltelephoneinheit befindet, sendet Ortsinformationen an die nationale Zentrale oder direkt an die Ursprungsmobiltelephonvermittlung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mobilkommunikationssystem und -verfahren zu schaffen, die für die verbindungslose Datenkommunikation geeignet sind.
Gemäß der Erfindung werden ein Mobilkommunikationssystem und -verfahren geschaffen, wie sie durch die Ansprüche 1 bzw. 8 definiert sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird ausführlicher mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
1 ein Blockschaltplan eines Zellenmobilpaketnetzes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockschaltplan eines Mobilrouters ist;
3 ein Blockschaltplan des Mobilgateways ist;
4 ein Ablaufplan des Betriebs des Mobilrouters ist, wenn eine Registrierungsanforderungsnachricht von einer Mobilstation empfangen wird;
5A und 5B Ablaufpläne des Betriebs des Mobilgateways aus 3 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
6 ein Ablaufplan des Betriebs des Mobilrouters gemäß der ersten Ausführungsform ist;
7A, 7B, 7C, 7D und 7E Relaisdiagramme sind, die zur Beschreibung der verschiedenen Betriebsphasen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der ersten Ausführungsform nützlich sind;
8A und 8B Ablaufpläne des Betriebs des Mobilgateways aus 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
9 ein Ablaufplan des Betriebs eines Mobilrouters gemäß der zweiten Ausführungsform ist; und
10 ein Relaisdiagramm ankommender Anrufe gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In 1 ist ein beispielhaftes Zellenmobilkommunikationssystem der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Versorgungsbereich des Systems ist in mehrere Aufenthaltsbereiche (LA) 101, 102, 103 unterteilt, wobei jeder dieser Aufenthaltsbereiche eine Anzahl von Zellenstandort-Basisstationen 110 zur Registrierung der Mobilstationen als ihren Heimatort bedient. In der veranschaulichten Ausführungsform besitzt jeder Aufenthaltsbereich eine Gruppe von vier Basisstationen BS-1 bis BS-4. Den Aufenthaltsbereichen 101, 102 und 103 sind jeweils die mit einem Mobilgateway 114 verbundenen Mobilrouter 111, 112 und 113 zugeordnet, die ihrerseits mit einem verbindungslosen Paketdatennetz 115 verbunden sind. Die Basisstationen jedes Aufenthaltsbereichs bilden zwischen den Mobilstationen oder den Anwender-Datenendgeräten und dem dem Aufenthaltsbereich zugeordneten Mobilrouter ein Netz mit drahtlosem Zugriff.
Die Mobilrouter 111 bis 113 können sich bei den vorhandenen Basisstations-Steuereinheiten 121, 122 und 123 befinden, die einen Mobiltelephondienst zwischen den zugeordneten Basisstationen 110 und der vorhandenen mit einem öffentlichen Telephonvermittlungsnetz 125 verbundenen Mobilvermittlungszentrale 124 bereitstellen. Das Mobilgateway 114 kann sich bei der Mobilvermittlungszentrale 124 befinden.
Wie ausführlich in 2 gezeigt ist, enthält jeder Mobilrouter die Leitungsschnittstelleneinheiten 201 bis 204, die eine Schnittstelle zwischen den Basisstationen BS-1 bis BS-4 und der Leitweglenkungsschaltung 205 und einer Steuereinheit 206 bereitstellen. Von der Steuereinheit 206 wird die periodisch von einer Mobilstation gesendete Registrierungsanforderungsnachricht empfangen. Falls die Mobilstation nicht registriert ist, weist die Steuereinheit 206 eine Leitwegtabelle 208 an, die Adresse der Mobilstation auf die Adresse der Basisstation abzubilden, mit der sie in Verbindung steht. Ferner speichert die Steuereinheit 206 die zum Lenken der Pakete erforderlichen Leitwegdaten. Zwischen die Leitweglenkungsschaltung 205 und eine Leitungsschnittstelleneinheit 210 ist ein Puffer 209 geschaltet, der eine Schnittstelle des Puffers 209 zu dem Mobilgateway 114 bereitstellt.
Die Routersteuereinheit 206 tauscht über die Schnittstelleneinheiten 201 bis 204 Steuernachrichten mit den zugeordneten Basisstationen aus. Ankommende verbindungslose Pakete (oder Datagramme) von dem Gateway werden in dem Puffer 209 gespeichert und über die Leitweglenkungsschaltung 205 zu einer der Basisstationen weitergeleitet, die durch die Steuereinheit 206 spezifiziert wird. Falls die in dem Puffer 209 gespeicherten Daten ein Datenpaket sind, schreibt die Steuereinheit 206 das Leitwegfeld des Pakets gemäß der in dem vorangehenden Steuerpaket enthaltenden Zieladresse neu und leitet es über die Lenkungseinheit 205. Sämtliche ankommenden Pakete werden in dem Puffer 209 gespeichert und über die Leitweglenkungsschaltung 205 zu einer der Leitungsschnittstelleneinheiten 201 bis 204 weitergeleitet. In jeder der Leitungsschnittstelleneinheiten 201 bis 204 werden sämtliche abgehenden Pakete von den Mobilstationen an die Leitungsschnittstellenkarte 210 übergeben und an das Mobilgateway 114 gesendet.
Das Mobilgateway 114 in 3 ist über die Leitungsschnittstelleneinheiten 301 bis 303 mit den Mobilroutern 111, 112 und 113 verbunden und über die Leitungsschnittstelleneinheit 308 mit dem verbindungslosen Datennetz 115 verbunden. Das Gateway 114 besitzt eine Leitweglenkungsschaltung 304, eine Leitwegtabelle 305 und einen Puffer 306, die durch eine Steuereinheit 307 gesteuert werden.
Die Gateway-Steuereinheit 307 tauscht über die Leitungsschnittstelleneinheiten 301 bis 303 Steuersignale mit den Routern aus. Alle ankommenden Pakete von dem Datennetz 115 werden in dem Puffer 306 gespeichert und über die Leitweglenkungsschaltung 304 zu einem der Router weitergeleitet, der durch die Steuereinheit 307 spezifiziert wird. Falls die in dem Puffer 306 gespeicherten Daten ein Datenpaket sind, schreibt die Steuereinheit 307 ihr Leitwegfeld gemäß der in dem vorangehenden Steuerpaket enthaltenen Zieladresse neu und leitet es über die Leitweglenkungsschaltung 304 weiter. Alle ankommenden Pakete werden in dem Puffer 306 gespeichert und über die Leitweglenkungsschaltung 304 zu einer der Leitungsschnittstelleneinheiten 301 bis 303 weitergeleitet. In jeder der Leitungsschnittstelleneinheiten 301 bis 303 werden alle abgehenden Pakete von den Mobilroutern an die Leitungsschnittstelleneinheit 308 übergeben und an das Datennetz 115 gesendet.
Gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung arbeitet das gesamte System als ein verbindungsloses Netz, um Datagramme (einzelne Pakete) von dem Datennetz 115 zu den Mobilstationen zu lenken.
Im Folgenden werden mit Hilfe der Ablaufpläne der 4 bzw. 5 ausführlich der Betrieb der Steuereinheit 206 jedes Mobilrouters und der Steuereinheit 307 des Mobilgateways beschrieben.
In 4 beginnt der Betrieb des Mobilrouters in Reaktion auf den Empfang einer periodischen Registrierungsanforderungsnachricht oder einer Gesprächsumschaltungs-Anforderungsnachricht von einer Mobilstation mit Schritt 401. Falls die Registrierungsanforderung empfangen wird, führt der Router eine Durchsuchung der Leitwegtabelle 208 aus, um zu sehen, ob die Mobilstation bereits registriert ist (Schritt 402). Falls die anfordernde Mobilstation für einen gegebenen Aufenthaltsbereich neu ist, ist die Entscheidung in Schritt 403 negativ, wobei die Steuereinheit zu Schritt 404 übergeht und die IP-Adresse, die Adresse der Mobilstation und die Adresse der Basisstation, mit der die Mobilstation in Verbindung steht, in der Leitwegtabelle 208 speichert und die Routine daraufhin abschließt.
Falls die Mobilstation bereits in der Leitwegtabelle 208 registriert ist, ist die Entscheidung in Schritt 403 bejahend, wobei der Router zum Ende der Routine übergeht. Falls von der Mobilstation eine Gesprächsweiterleitungsanforderung empfangen wird, geht die Steuereinheit von Schritt 401 zu Schritt 405 über, um zu bestimmen, ob die Mobilstation die Grenze zwischen Zellenstandortbereichen desselben Aufenthaltsbereichs oder die Grenze zwischen zwei Aufenthaltsbereichen überschreitet. Falls die Mobilstation in einen neuen Zellenstandortbereich eintritt, bestimmt die Routine, dass eine Basis-Basis-Gesprächsweiterleitung erforderlich ist, wobei sie von Schritt 405 zu Schritt 406 übergeht, um die Leitwegtabelle 208 mit der Adresse der neuen Basisstation zu aktualisieren, während der Router an der Mobilstation eine Gesprächsweiterleitungsoperation ausführt, um ihren Kommunikationspfad zu der neuen Basisstation umzuschalten, und den vorangehenden Weg löscht (Schritt 407). Falls die Mobilstation in einen neuen Aufenthaltsbereich eintritt, geht die Routine von Schritt 405 zu Schritt 408 über, um eine LA-LA-Gesprächsweiterleitungs-Anforderungsnachricht an das Gateway 114 zu senden.
In 5A beginnt der Betrieb der Steuereinheit 307 in Reaktion auf den Empfang eines Pakets von dem Datennetz 115 mit Schritt 501. In Schritt 502 führt die Steuereinheit 307 eine Durchsuchung der Leitwegtabelle 305 nach den dem Paket zugeordneten Leitwegdaten aus. Falls diese Leitwegdaten nicht gefunden werden, geht die Steuereinheit von Schritt 503 zu Schritt 504 über und sendet an jeden der Mobilrouter 111, 112 und 113 eine Suchanforderungsnachricht und wartet auf eine Antwortnachricht. Falls sich das Ziel in dem Aufenthaltsbereich eines der Router befindet, empfängt die Steuereinheit 307 von diesem Router eine Antwortnachricht (Schritt 505). Die Antwortnachricht enthält die Ortsdaten der Zielmobilstation (die Adressen der Zielmobilstation und der Zielbasisstation).
In Schritt 506 leitet die Gateway-Steuereinheit das Paket an den Router weiter, der auf die Antwortnachricht antwortet. Genauer untersucht die Steuereinheit 307 die in der Antwortnachricht enthaltene Zieladresse, steuert sie die Leitweglenkungsschaltung 304 und leitet sie das Paket über die Leitweglenkungsschaltung 205 an den richtigen Router weiter.
Nach Sendung des Pakets geht die Gateway-Steuereinheit zu Schritt 507 über, um die Zieladresse (DA), die in dem Paket enthaltene Quelladresse (SA) und die Routeradresse (RA) in der Leitwegtabelle 305 zu speichern.
Falls innerhalb eines im Voraus definierten Zeitintervalls keine Antwortnachricht empfangen wird, wird bestimmt, dass sich die gewünschte Mobilstation nicht in irgendeinem der Aufenthaltsbereiche befindet, wobei die Steuereinheit 307 die Routine abschließt.
Falls die Zieladresse des von dem Datennetz 115 empfangenen Pakets in der Leitwegtabelle 305 gefunden wird, ist die Entscheidung in Schritt 503 bejahend, wobei die Steuereinheit 307 zu Schritt 508 übergeht, um die Leitweglenkungsschaltung 304 gemäß den in der Leitwegtabelle 305 gefundenen Leitwegdaten zu steuern, und das Paket zur Sendung an den zugeordneten Router an die Leitweglenkungsschaltung 304 weiterleitet.
Falls das Gateway 114 an jeden der Mobilrouter eine Suchanforderungsnachricht gesendet hat, um den tatsächlichen Ort der Zielmobilstation zu bestimmen, und falls diese Mobilstation in dem Aufenthaltsregister eines der Router registriert ist, antwortet dieser Router auf die Anforderungsnachricht von dem Gateway mit einer Antwortnachricht.
Wenn das Gateway 114 von einem der Router eine LA-LA-Gesprächsweiterleitungs-Anforderungsnachricht empfängt, wird die Hauptroutine aus 5A unterbrochen und in Schritt 510 eine Unterbrechungsroutine aus 5B ausgeführt, indem die Leitwegtabelle 305 mit der Adresse des neuen Routers, an den die momentane Kommunikation übergeben werden soll, aktualisiert wird. In Schritt 511 führt der Router eine Gesprächsweiterleitungsoperation an die Mobilstation aus, so dass sein Kommunikationsweg zu der neuen Basisstation umgeschaltet und der vorangehende Weg gelöscht wird. Daraufhin kehrt der Router zu der Hauptroutine zurück (5A).
In 6 antwortet die Routersteuereinheit 206 auf die Suchanforderungsnachricht von dem Gateway 114 in Schritt 601, indem sie zu Schritt 602 übergeht, um eine Durchsuchung der Leitwegtabelle nach den Ortsdaten der durch die Anforderungsnachricht spezifizierten Zielmobilstation auszuführen. Falls es keine gibt (Schritt 603), geht die Routine zu Schritt 604 über, um ein Funkrufsignal an alle ihre Basisstationen rundzusenden, und wartet auf eine Antwortnachricht (Schritt 605). Falls innerhalb eines im Voraus definierten Zeitintervalls keine Antwort empfangen wird, geht die Steuereinheit zum Ende der Routine über.
Falls von der Zielmobilstation über eine ihrer Basisstationen eine Antwortnachricht zurückgegeben wird, geht die Steuereinheit von Schritt 605 zu Schritt 606 über, um die Leitwegtabelle 208 mit Leitwegdaten zu aktualisieren, die die IP-Adresse der Zielmobilstation, die Telephonnummer der Zielmobilstation und die Adresse der Basisstation, in deren Abdeckungsbereich sich die Mobilstation momentan befindet, enthalten.
Falls in der Leitwegtabelle 208 die richtigen Ortsdaten der spezifizierten Mobilstation gefunden werden, geht die Steuereinheit von Schritt 603 zu Schritt 606 über, um die Leitwegtabelle zu aktualisieren.
In Schritt 607 sendet die Steuereinheit 206 eine Antwortnachricht an das Gateway 114 zurück, um es über die Leitwegdaten der Zielmobilstation und über das in dem ersten Paket enthaltene Quellziel zu informieren. Daraufhin wartet die Routersteuereinheit 206 auf das erste Paket von dem Gateway (Schritt 608). Wenn die Steuereinheit das erste Paket empfängt, geht sie zu Schritt 609 über, um die Leitweglenkungsschaltung 205 gemäß den in der Leitwegtabelle 208 gespeicherten Daten zu steuern, wobei sie das erste Paket über die Leitweglenkungsschaltung 205 an das Ziel weiterleitet und die Routine abschließt.
Falls von dem Gateway nachfolgend ein für dieselbe Zielmobilstation bestimmtes Paket empfangen wird, geht die Routine von Schritt 601 zu Schritt 609 über, um das empfangene Paket unter Verwendung der in der Leitwegtabelle gespeicherten Daten an das Ziel weiterzuleiten.
Für ein vollständiges Verständnis der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf die Relaisdiagramme der 7A bis 7E Bezug genommen.
7A zeigt, dass eine Mobilstation 130 (1) in dem Zellenstandortbereich der Basisstation 132 des Aufenthaltsbereichs 102 ist und ihre periodische Registrierungsanforderungsnachricht L1 sendet. Der Router 112 empfängt diese Nachricht über die Basisstation 131 und aktualisiert die Leitwegtabelle 208. Wegen der Erstregistrierung gibt die Leitwegtabelle des Routers 112 an, dass die Mobilstation 130 nicht registriert ist. Daraufhin werden die Adressen der Mobilstation 130 und der Basisstation 131 in der Leitwegtabelle des Routers 112 abgebildet.
7B zeigt einen von der Mobilstation 130 ausgehenden abgehenden Anruf. Ein von der Mobilstation gesendetes Paket OG wird von dem Router 112 empfangen und über seine Leitungsschnittstellen zu dem Gateway 114 weitergesendet, wo das Paket über seine Leitungsschnittstellen weiter zu dem Datennetz 115 weiter gesendet wird.
In 7C ist ein Relaisdiagramm der ankommenden Anrufe zu der Mobilstation 130 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Das Gateway 114 sendet in Reaktion auf ein erstes Paket P1 von dem Datennetz 115 Suchanforderungsnachrichten S1 an die Router 111, 112 und 113. Da die Ortsdaten der Mobilstation 130 lediglich in dem Router 112 gespeichert sind, antwortet der letztere mit einer Antwortnachricht R, während die anderen Router Funkrufsignale S2 rundsenden, um lediglich festzustellen, dass sich die angeforderte Mobilstation nicht in ihren Aufenthaltsbereichen befindet. Das Gateway 114 antwortet auf die Antwortnachricht R von dem Router 112 durch Senden des Pakets P1 an den Router 112 und Speichern der Leitwegdaten (DA, SA, RA) des Pakets P1 in seiner Leitwegtabelle. Der Router 112 sendet das Paket P1 über die Basisstation 131 an die Mobilstation 130. Wenn ein zweites Paket P2 ankommt, leitet es das Gateway 114 unter Verwendung der in seiner Leitwegtabelle gespeicherten entsprechenden Daten einfach an den Router 112 weiter, wobei der Router 112 das Paket P2 an die Mobilstation weitersendet. Nachfolgende für die Mobilstation 130 bestimmte Pakete werden auf die gleiche Weise wie das Paket P2 gesendet.
Falls das erste Paket von dem Datennetz empfangen wird, bevor die Mobilstation 130 in der Leitwegtabelle des Routers 112 registriert worden ist, findet der Router 112 die Ortsdaten des Ziels nicht, wobei er wie in 7D gezeigt ein Funkrufsignal S3 rundsendet. Die Mobilstation 130 antwortet auf das Funkrufsignal S3 mit einer Antwortnachricht R1, auf die der Router 112 durch Speichern der Ortsdaten der Mobilstation 130 antwortet, und sendet eine Antwortnachricht R2 an das Gateway 114 zurück, um das Paket P1 zu empfangen.
In 7E ist angenommen, dass der Router 112 mit der Mobilstation 130 kommuniziert und ein Paket P3 von dem Gateway 114 empfängt. Falls die Mobilstation 130 den Aufenthaltsbereich 102 verlässt und wie in 1 gezeigt in den Aufenthaltsbereich 101 eintritt, wird von der Mobilstation über die Basisstation 131 an den Router 111 eine Gesprächsumschaltungs-Anforderungsnachricht H1 gesendet, die daraufhin als eine Gesprächsumschaltungs-Anforderungsnachricht H2 an das Gateway 114 gesendet wird. Falls das Gateway 114 die Nachricht H2 von dem Router 111 sofort nach dem Senden des Pakets P3 an den Router 112 empfängt, führt das Gateway eine Gesprächsumschaltungsoperation aus, indem es eine Kopie des Pakets P3 an den Router 111 sendet, wo es an die Mobilstation 130 weitergesendet wird. Das nachfolgende Paket P4 von dem Netz 115 wird über das Gateway 114 und den Router 111 zu der Mobilstation 130 gelenkt.
Da die Leitwegdaten der kommunizierenden Mobilstation in dem zugeordneten Router gespeichert sind, wird die Basis-Basis-Gesprächsumschaltungsoperation in einer kurzen Zeitdauer ausgeführt.
In einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung arbeiten alle Zugriffsnetze des Systems als ein verbindungsorientiertes Netz, während der Zwischenabschnitt des Systems zwischen den Zugriffsnetzen und dem Mobilgateway 114 als ein verbindungsloses Netz arbeitet. Für jedes ankommende Datagramm wird für ein im Voraus bestimmtes Zeitintervall in dem verbindungsorientierten Netz eine Verbindung zwischen einem Mobilrouter und einer Zielmobilstation aufgebaut, damit die in schneller Folge von dem Datennetz 115 ankommenden Datagramme über die aufgebaute Verbindung zu dem Ziel gelenkt werden, während der verbindungslose Teil des Systems die Lenkung jedes Datagramms ohne Aufbau einer Verbindung bereitstellt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft für Anwendungen, wo ein großes Informationsvolumen in Pakete zerlegt und gesendet wird.
Der Betrieb des Mobilgateways gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung verläuft gemäß dem Ablaufplan aus 8A. Es wird angemerkt, dass die Beschreibung lediglich den Aufbau und den Abbau einer Verbindung betrifft, da die Gesprächsweiterleitungsoperation völlig gleich der der vorausgehenden Ausführungsform ist. Die Routine dieses Ablaufplans unterscheidet sich von der aus 5 dadurch, dass die Routine, wenn von einem Router eine Antwortnachricht empfangen wird (Schritt 505), zum Schritt 800 übergeht, um das von dem Datennetz 114 empfangene erste Paket als ein Anrufaufbaupaket zu dem antwortenden Router weiterzuleiten, woraufhin sie zu Schritt 801 übergeht, um die Zieladresse (DA), die in dem Paket enthaltene Quelladresse (SA) und die Routeradresse (RA) in der Leitwegtabelle 305 zu speichern. In Schritt 802 startet die Steuereinheit einen Zeitgeber und geht zum Ende der Routine über.
Wenn der Zeitgeber abläuft, wird in dem Gateway wie in 8B gezeigt eine Zeitgeberunterbrechungsroutine begonnen, indem ein Trennsignal an den Router gesendet wird und die Verbindungsdaten des in der Leitwegtabelle 305 gespeicherten Pakets gelöscht werden.
Der Betrieb jedes Mobilrouters gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung verläuft gemäß dem Ablaufplan aus 9, der sich von dem aus 6 dadurch unterscheidet, dass die gespeicherten Leitwegdaten in nachfolgenden Paketübertragungsprozessen als Verbindungsdaten verwendet werden, wenn die Leitwegtabelle 208 in Schritt 606 mit den Leitwegdaten der Zielmobilstation aktualisiert wird.
Wenn von dem Router, wo die spezifizierte Mobilstation in dem Speicher 208 festgestellt wird, eine Antwortnachricht an das Gateway 114 gesendet wird (Schritt 607), geht die Routine zu Schritt 900 über, um an die durch die aktualisierte Leitwegtabelle spezifizierte Basisstation ein Anrufaufbaupaket zu senden. Die Basisstation definiert in Reaktion eine Abbildung zwischen der Zielmobilstation und einer der Mobilstation zugewiesenen Kanalnummer, um über den durch die zugewiesene Kanalnummer identifizierten Datenkanal eine Verbindung zwischen dem Router und der Zielmobilstation aufzubauen. Die Basisstation wird angewiesen, die Verbindung aufrechtzuerhalten, bis sie von dem Router ein Trennsignal empfängt.
Daraufhin geht der Router von Schritt 900 zu Schritt 901 über, um zu bestimmen, ob von dem Gateway ein Paket empfangen wird. Wenn das der Fall ist, geht die Routine zu Schritt 902 über, um das empfangene Paket auf der aufgebauten Verbindung weiterzuleiten. Falls von dem Gateway ein nachfolgendes Paket empfangen wird (Schritt 601), geht der Router zu Schritt 902 über, um das Paket auf der aufgebauten Verbindung weiterzuleiten.
Wenn von dem Gateway 114 ein Trennsignal empfangen wird (Schritt 601), geht der Router zu Schritt 903 über, um die in der Leitwegtabelle 208 gespeicherten Verbindungsdaten der Paketsendungen zu löschen, wobei er an die Zielbasisstation ein Trennsignal sendet, um die Verbindung abzubauen (Schritt 904), und die Routine abschließt.
10 zeigt ein Relaisdiagramm ankommender Anrufe für die Mobilstation 130 gemäß der zweiten Ausführungsform. Es wird angenommen, dass die Mobilstation 130 im Zellenstandortbereich der Basisstation 131 ist.
Das Gateway 114 sendet in Reaktion auf ein erstes Paket P1 von dem Datennetz 115 Suchanforderungsnachrichten S1 an die Router 111, 112 und 113. Da die Ortsdaten der Mobilstation 130 lediglich in dem Router 111 gespeichert sind, antwortet der letztere mit einer Antwortnachricht R, während die anderen Router im Wesentlichen in der gleichen Weise wie in der vorausgehenden Ausführungsform Funkrufsignale S2 rundsenden, um lediglich festzustellen, dass sich die angeforderte Mobilstation nicht innerhalb ihrer Aufenthaltsbereiche befindet.
Nach dem Senden der Antwortnachricht R an das Gateway sendet der Router 111 ein Anrufaufbaupaket C1 an die durch die Leitwegtabelle spezifizierte Basisstation 131. Die Basisstation 131 weist einen Datenkanal zu und sendet an die Mobilstation 130 einen Anrufaufbaubefehl C2, um die Kanalnummer des zugewiesenen Datenkanals zu melden, um eine drahtlose Verbindung aufzubauen.
Andererseits antwortet das Gateway 114 auf die Antwortnachricht R von dem Router 111, indem es das erste Paket P1 an den Router 111 sendet, während es seine eigene Leitwegtabelle 305 mit den Verbindungsdaten (DA, SA, RA) aktualisiert und den Zeitgeber startet.
Falls innerhalb der Zeitablaufperiode des Zeitgebers ein zweites Paket P2 mit demselben Ziel ankommt, leitet es das Gateway 114 unter Verwendung der Verbindungsdaten seiner Leitwegtabelle zu dem Router 111 weiter und startet den Zeitgeber neu. Daraufhin leitet der Router 111 das Paket P2 auf der aufgebauten Verbindung weiter. Falls die Pakete P3 bis Pn mit demselben Ziel wie P2 in schneller Folge ankommen, so dass jedes von ihnen innerhalb der Zeitablaufperiode des vorangehenden Pakets auftritt, werden sie in derselben Weise über die aufrechterhaltene Verbindung zu der Mobilstation 130 gesendet.
Falls die Periode des Zeitgebers nach dem Senden des letzten Pakets Pn abläuft, formuliert das Gateway 114 ein Trennsignal D1 und sendet es zu dem Router 111. Der Router 111 sendet ein Trennsignal D2 an die Basisstation 131 und löscht seine Verbindungsdaten der Paketsendungen. Die Basisstation 131 sendet ein Befehlssignal D3 an die Mobilstation 130 und löscht die drahtlose Verbindung, die aufrechterhalten wurde.

Claims

Mobilkommunikationssystem, mit einem Vermittlungsnetz (125), einem verbindungslosen Datennetz (115), einer Mobilvermittlungszentrale (124), die mit dem Vermittlungsnetz verbunden ist, mehreren Basisstation-Steuereinheiten (121–123), die mit der Mobilvermittlungszentrale (124) verbunden sind, und mehreren Netzen (101–103) für drahtlosen Zugriff, die Verbindungen zwischen den Basisstation-Steuereinheiten und den Mobilstationen herstellen, wobei jedes der Netze für drahtlosen Zugriff durch eine Gruppe von Zellenstandort-Basisstationen (110) gebildet ist, um drahtlose Verbindungen mit Mobilstationen herzustellen, die sich in Abdeckungsbereichen der Basisstationen befinden, gekennzeichnet durch: ein Gateway (114), das mit dem verbindungslosen Datennetz (115) verbunden ist; und mehreren Routern (111–113), die den jeweiligen Netzen (101–103) für drahtlosen Zugriff zugeordnet sind, wobei jeder der Router zwischen die Zellenstandort-Basisstationen des zugeordneten Netzes für drahtlosen Zugriff und das Gateway (114) geschaltet ist und wobei jeder der Router (111–113) einen Speicher (208) zum Speichern von Ortsdaten von Mobilstationen innerhalb der Abdeckungsbereiche der Basisstationen enthält, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Gateway (114) so beschaffen ist, dass es auf ein Paket von dem verbindungslosen Datennetz (115) durch Senden einer Anforderungsnachricht an alle Router antwortet, um eine Suche nach einer Mobilstation anzufordern, die durch das Paket spezifiziert ist, und dass es das Paket an einen der Router weiterleitet, dass jeder der Router (111–113) so beschaffen ist, dass er auf die Anforderungsnachricht von dem Gateway (114) mit einer Antwortnachricht antwortet, falls die spezifizierte Mobilstation in dem Speicher gefunden wird, und dass einer der Router, der mit der Antwortnachricht geantwortet hat, so beschaffen ist, dass er das weitergeleitete Paket von dem Gateway empfängt und das empfangene Paket über das entsprechende Netz für drahtlosen Zugriff zu der Mobilstation lenkt.
Mobilkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das Gateway (114) so beschaffen ist, dass es: auf ein Paket, das als Erstes von dem verbindungslosen Datennetz (115) ankommt, antwortet, indem es eine Anforderungsnachricht an alle Router sendet, um eine Suche nach einer Mobilstation anzufordern, die durch das Paket spezifiziert wird, das Paket an den einen Router weiterleitet und einen Zeitgeber startet, auf ein Paket, das als Zweites von dem verbindungslosen Datennetz (115) ankommt, antwortet, indem es das Paket an den einen Router weiterleitet, falls das Paket vor Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls empfangen wird, oder ein Trennungssignal an den einen Router sendet, falls das Paket nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls empfangen wird, und dass der eine Router so beschaffen ist, dass er: eine Verbindung mit der spezifizierten Mobilstation über das entsprechende Netz für drahtlosen Zugriff aufbaut, um wenigstens das Paket, das als Erstes ankommt, über die aufgebaute Verbindung zu senden, und auf das Trennungssignal durch Löschen der Verbindung antwortet.
Mobilkommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Router so beschaffen ist, dass er eine Funkrufnachricht an das entsprechende Netz für drahtlosen Zugriff sendet, um von der spezifizierten Mobilstation eine Antwortnachricht anzufordern, falls die spezifizierte Mobilstation nicht in dem Speicher (208) gefunden wird.
Mobilkommunikationssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antwortnachricht Ortsdaten der spezifizierten Mobilstation und des einen Routers enthält und dass das Gateway (114) einen Speicher (105) zum Speichern der Ortsdaten enthält und so beschaffen ist, dass es in Reaktion auf ein Paket von dem verbindungslosen Datennetz den Speicher (305) nach Ortsdaten durchsucht und das Paket in Übereinstimmung mit den Ortsdaten zu dem einen Router lenkt.
Mobilkommunikationssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Ortsdaten, die in dem Speicher (208) jedes der Router gespeichert sind, eine IP-Adresse (Internet-Protocol-Adresse) der spezifizierten Mobilstation enthalten.
Mobilkommunikationssystem nach Anspruch 5, bei dem jedes der Netze für drahtlosen Zugriff eine Gruppe (101, 102, 103) von Zellenstandort-Basisstationen (110) umfasst, die mit einem entsprechenden der Router verbunden sind, um die drahtlosen Verbindungen mit Mobilstationen, die sich innerhalb der Abdeckungsbereiche der Basisstationen befinden, aufzubauen.
Mobilkommunikationssystem nach Anspruch 6, bei dem sich das Gateway (114) bei einer Mobilvermittlungszentrale (124) befindet, die mit einem öffentlichen Telephonvermittlungsnetz (125) verbunden ist.
Kommunikationsverfahren für ein System, das versehen ist mit einem Vermittlungsnetz (125), einem verbindungslosen Datennetz (115), einer Mobilvermittlungszentrale (124), die mit dem Vermittlungsnetz verbunden ist, mehreren Basisstation-Steuereinheiten (121–123), die mit der Mobilvermittlungszentrale (124) verbunden sind, und mehreren Netzen (101–103) für drahtlosen Zugriff, um Verbindungen zwischen den Basisstation-Steuereinheiten und den Mobilstationen aufzubauen, wobei jedes der Netze für drahtlosen Zugriff durch eine Gruppe von Zellenstandort-Basisstationen (110) gebildet ist, um drahtlose Verbindungen mit Mobilstationen aufzubauen, die sich in Abdeckungsbereichen der Basisstationen befinden, wobei das Mobilkommunikationssystem ferner umfasst: ein Gateway (114), das mit dem verbindungslosen Datennetz (115) verbunden ist; und mehrere Router (111–113), die den jeweiligen Netzen (101–103) für drahtlosen Zugriff zugeordnet sind, wobei jeder der Router zwischen die Zellenstandort-Basisstationen des zugeordneten Netzes für drahtlosen Zugriff und das Gateway (114) geschaltet ist und jeder der Router (111–113) einen Speicher (208) zum Speichern von Ortsdaten von Mobilstationen innerhalb von Abdeckungsbereichen der Basisstationen enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Empfangen eines Pakets, das als Erstes von dem verbindungslosen Datennetz (115) ankommt, bei dem Gateway (114); (b) Senden einer Anforderungsnachricht von dem Gateway (114) an alle Router (111–113) in Reaktion auf den Empfang des Pakets, um eine Suche nach einer Mobilstation anzufordern, die durch das Paket spezifiziert wird, und Weiterleiten des Pakets zu einem der Router (111–113); (c) Ausführen einer Durchsuchung der Speicher (208) jedes der Router (111–113) in Reaktion auf die Anforderungsnachricht von dem Gateway (114); (d) Empfangen des Pakets von dem Gateway (114) bei einem der Router (111–113), falls die spezifizierte Mobilstation in dem Speicher (208) des einen Routers gefunden wird; (e) Senden einer Antwortnachricht an das Gateway (114), falls die spezifizierte Mobilstation in dem Speicher des einen Routers gefunden wird; und (f) Empfangen des weitergeleiteten Pakets von dem Gateway (114) bei dem einen der Router, der auf die Antwortnachricht geantwortet hat, und Lenken des empfangenen Pakets über das entsprechende Netz für drahtlosen Zugriff zu der Mobilstation.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt (b) die folgenden Schritte umfasst: (b1) Antworten auf ein Paket, das als Erstes von dem verbindungslosen Datennetz (115) ankommt, durch Senden einer Anforderungsnachricht an alle Router (111–113), um eine Suche nach einer Mobilstation anzufordern, die durch das Paket spezifiziert wird, Weiterleiten des Pakets zu dem einen Router und Starten eines Zeitgebers, (b2) Antworten auf ein Paket, das als Zweites von dem verbindungslosen Datennetz (115) ankommt, durch Weiterleiten des Pakets zu dem einen Router, falls das Paket empfangen wird, bevor ein vorgegebenes Zeitintervall abläuft, oder Senden eines Trennungssignals an den einen Router, falls das Paket nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls empfangen wird, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst: (g) Aufbauen der Kommunikation mit der spezifizierten Mobilstation über das entsprechende Netz für drahtlosen Zugriff bei dem einen Router, um das wenigstens eine Paket, das als Erstes ankommt, über die aufgebaute Verbindung zu senden, und (h) Antworten auf das Trennungssignal durch Löschen der Verbindung bei dem einen Router.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Verfahrensschritt (c) den Schritt umfasst, bei dem eine Funkrufnachricht von dem einen Router zu dem entsprechenden Netz für drahtlosen Zugriff gesendet wird, falls die spezifizierte Mobilstation nicht in dem Speicher (208) des einen Routers gefunden wird, um eine Antwort von der spezifizierten Mobilstation anzufordern.