DE69923673T2

DE69923673T2 - RAU optimierung für UMTS im URA zustand

Info

Publication number: DE69923673T2
Application number: DE69923673T
Authority: DE
Inventors: Sudeep Kumar Swindon Palat; Michael Southend on Sea Roberts; Hatef Yamini
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-08-23
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: ID27115A; EP1079655A1; JP4365015B2; CN1285702A; BR0003622A; KR20010050172A; US6765890B1; AU5342300A; JP2001094580A; DE69923673D1; CA2315850A1; EP1079655B1; KR100378899B1; AU744531B2

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Routing-Bereichsaktualisierungen (RAU – Routing Area Updates), die stattfinden, wenn sich ein mobiles Endgerät aus einem Funkanschluß-Versorgungsbereich in einen anderen bewegt, und besonders eine derartige Bewegung, wenn sich das mobile Endgerät in einem sogenannten Bereitschaftszustand befindet, in dem keine Daten übertragen oder empfangen werden.
Stand der Technik
GSM-Funkversorgung (Global System for Mobile Communications), die auch als Funkversorgung zweiter Generation (2G) bezeichnet werden kann, ist heute ziemlich weitläufig. Während der Einführung von UMTS (Universal System for Mobile Telecommunications), das auch als Funkversorgung der dritten Generation (3G) bezeichnet werden kann, wird erwartet, daß UMTS-Funkversorgung auf Stadtgebiete begrenzt ist. So wird die UMTS-Funkversorgung nur Teile der weitläufigeren GSM-Funkversorgungsbereiche überdecken. Selbst innerhalb der UMTS-Versorgungsbereiche kann nicht erwartet werden, daß die UMTS-Funkversorgung zusammenhängend ist. Angesichts dessen, daß die für UMTS benutzte Frequenz höher als die für GSM ist, wird beispielsweise die Durchdringung in Gebäuden nicht so gut wie GSM sein. Dies wird kleine vereinzelte Bereiche (wie beispielsweise in Gebäuden) ohne UMTS-Versorgung innerhalb des gesamten UMTS-Versorgungsbereichs zur Folge haben. So wird in diesen vereinzelten Bereichen nur GSM-Funkversorgung zur Verfügung stehen.
Ein mobiles Endgerät für Zweifach-GSM- und UMTS-Betrieb (ein mobiles Endgerät wird bei UMTS als Benutzergerät (UE – User Equipment) bezeichnet) kann unter Verwendung von einem der zwei Funkanschlußsysteme kommunizieren.
Wenn ein mobiles Endgerät für Zweifachbetrieb, das über die UMTS-Funkverbindung kommuniziert, sich aus dem UMTS-Versorgungsbereich in einen Bereich mit nur GSM-Versorgung bewegt, kann es erwarten, die Kommunikation über die GSM-Funkverbindung fortzusetzen, jedoch mit konsequenter Dienstgüteminderung. Auf ähnliche weise kann ein mobiles Endgerät für Zweifachbetrieb in einem Bereich mit nur GSM-Funkversorgung, das sich in einen Bereich mit UMTS-Versorgung bewegt, erwarten, sich auf die UMTS-Funkverbindung umzuschalten, um den Dienst zu verbessern.
So können, wenn sich ein mobiles Endgerät für Zweifachbetrieb in Funkanschlußbereichen herumbewegt, Änderungen in der Art des Funkanschlusses erwartet werden, wenn sich die verfügbaren Funkanschlußsysteme ändern. So wie sich das mobile Endgerät zwischen Funkanschlußbereichen bewegt, finden Routing-Bereichsaktualisierungen statt, um das notwendige Unterstützungsnetz über die neue Position des Mobilgeräts in dem der bestimmten Funkanschlußart zugeordneten Routing-Bereich zu informieren. Wechseln zwischen zwei Funkanschlußsystemen bedeutet zusätzliche Zeichengabe und kann auch zu Ausfällen während des Übergangs zwischen den zwei Systemen führen. Die Auswirkung der zusätzlichen Zeichengabe und Ausfälle ist von der Netzarchitektur und den gewählten Protokollen abhängig.
Paketdatenkommunikation kann burstartig sein und es kann infolgedessen lange Perioden geben, wenn ein mobiles Endgerät keine Daten sendet oder empfängt. Wenn sich ein mobiles Endgerät im Paketkommunikationsmodus im GSM-Netz befindet, kommuniziert es über die GPRS-Schnittstelle. Eine gewisse Zeitüberwachungsdauer nach dem Senden des letzten Paketes wechselt das mobile Endgerät in einen Bereitschaftzustand. Im UMTS-Netz wechselt das Endgerät nach einer gewissen Zeitüberwachungsdauer ohne Aktivität zuerst in einen sogenannten URA-Zustand (UTRAN Registration Area connected – UTRAN Registrierungsbereich verbunden). In dem Zustand URA verbunden wird die Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät und dem UTRAN auf der Iu-Strecke aufrechterhalten. Nach einer längeren Zeitdauer kann der Kontext im UTRAN, der die Verbindung mit dem Mobilgerät identifizierte, entfernt werden und die Iu-Verbindung abgebaut werden. Obwohl dem Zustand des mobilen Endgeräts nach Abbau der Iu-Verbindung kein besonderer Name in den UMTS-Standards zugewiesen worden ist, wird er hier als ein UMTS-Bereitschaftszustand bezeichnet.
Bei den vorgeschlagenen Implementierungen sowohl des GSM- als auch des UMTS-Bereitsschaftszustandes führt ein mobiles Endgerät bei seiner Bewegung zwischen Funkanschlußsystem-Versorgungsbereichen jeder Zeit eine Routing-Bereichsaktualisierung durch, selbst wenn es sich im Bereitschaftzustand befindet.
In WO 98 32299 A ist eine Routing-Aktualisierungsübertragung nach Bewegung eines Endgeräts zwischen drahtlosen Anschlußsystemen in einem gemeinsamen Routing-Bereich offenbart.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Verringern unnötiger Routing-Bereichsaktualisierungen bereitzustellen, das trotzdem sicherstellt, daß der Standort eines mobilen Endgeräts bekannt ist, wenn das mobile Endgerät Datenkommunikation beginnt, nachdem es sich in einem Bereitschaftszustand befunden hat.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer Paketfunk-Zugangsnetzarchitektur mit einem gemeinsamen Routing-Bereich, der durch ein Kernnetzwerk gesteuert und durch ein erstes drahtloses Zugangssystem und ein zweites drahtloses Zugangssystem unterstützt wird, ein Verfahren zum Steuern von Routing-Bereichsaktualisierungen bereitgestellt, wobei mindestens in dem ersten drahtlosen Zugangssystem ein Betriebsmodus vorgesehen ist, bei dem nach dem Abschluß einer Datenübertragung eine Funkverbindung zwischen einem mobilen Endgerät und dem ersten drahtlosen Zugangssystem aufrechterhalten wird, wobei eine Routing-Bereichsaktualisierung nur dann stattfindet, wenn sich das Mobilgerät in dem Routing-Bereich des zweiten drahtlosen Zugangssystems befindet, wenn die nächste Datenübertragung eingeleitet wird, wobei, wenn Paketübertragung durch das Netz eingeleitet wird, das erste Funkzugangssystem eine Funkrufanforderung empfängt und das erste Funkzugangssystem als Reaktion auf den Empfang der Funkrufanforderung den gemeinsamen Routing-Bereich des Kernnetzwerkes ruft.
Das erste Funkzugangssystem kann den gemeinsamen Routing-Bereich des Kernnetzwerkes rufen, indem es eine Funkrufanforderung an das Kernnetzwerk sendet.
Als Reaktion auf die Funkrufanforderung, kann das Kernnetzwerk eine Funkrufanforderung zum zweiten Funkzugangssystem senden.
Das erste Funkzugangssystem kann ein UMTS-System und das zweite Funkzugangssystem kann ein GSM-System sein. Das UMTS-System kann ein RNTI-Funkrufsignal zu dem gemeinsamen Routing-Bereich erzeugen und das Kernnetzwerk kann ein P-TMSI-Funkrufsignal zu dem Kernnetzwerk-Routing-Bereich erzeugen.
Das Kernnetzwerk kann auf der Basis des RNTI-Funkrufsignals ein modifiziertes Funkrufsignal zu dem zweiten Routing-Bereich erzeugen.
Das mobile Endgerät kann auf das Funkrufsignal mit einer Routing-Bereichsaktualisierung reagieren.
Wenn Paketübertragung durch das Mobilgerät eingeleitet wird, kann die Paketübertragungseinleitung eine Routing-Bereichsaktualisierung enthalten.
So erzeugt ein sich zwischen einer 2G-Umgebung und einer 3G-Umgebung hin- und herbewegendes mobiles Endgerät (bzw. Benutzergerät) ohne irgendwelche Daten zu senden keine Zeichengabe. Dieses häufige Umschalten zwischen 2G- und 3G-Umgebungen geschieht möglicherweise an den Rändern der vereinzelten 3G-Versorgungsbereiche.
Dadurch können beinahe alle 2G- und 3G-Implementierungen der GPRS-Dienstenetzknoten (SGSN – Serving GPRS Support Nodes) getrennt gehalten werden. Die vor dem Senden von Daten von dem neuen Zugangsnetz durchgeführte Routing-Bereichsaktualisierung (RAU – Routing Area Update) hat die Kontextübertragung aus der 2G- in die 3G-Umgebung und auch den Aufbau der richtigen Zustandsmaschinen und Protokollstapel zur Folge.
Die Erfindung wird nunmehr beispielhafterweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt die lückenhafte Beschaffenheit der UMTS-Funkversorgung in einem GSM-Versorgungsbereich;
2 zeigt die herkömmliche Netzarchitektur von UMTS und GSM mit ausgeprägten Routing-Bereichen mit jeweiligen ausgeprägten SGSN;
3 zeigt eine Netzarchitektur, bei der die UMTS- und GSM-Routing-Bereiche gemeinsam sind, mit einem gemeinsam benutzen SGSN; und
4 zeigt eine Netzarchitektur, bei der die UMTS- und GSM- Routing-Bereiche gemeinsam sind, mit einem teilweise gemeinsam benutzen SGSN; und
5 zeigt eine weitere Anpassung der Netzarchitektur der 2 in einer Verbesserung des Routing-Bereichsaktualisierungsverfahrens in dem bestimmten Beispiel eines Zustandes 'URA verbunden in einem mobilen UMTS-Endgerät.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt die Versorgung, deren Bereitstellung durch UMTS in einem GSM-Bereich erwartet wird. Die schattierten Bereiche stellen Bereiche mit nur GSM-Versorgung (2G) dar. Die nichtschattierten Bereiche stellen Bereiche mit sowohl GSM-(2G-) als auch UMTS-(3G-)Versorgung dar. So ist für den Bereich 2 insgesamt GSM-Versorgung bereitgestellt. Der kleinere Bereich 4 innerhalb des Bereichs 2 soll zusätzlich zur GSM-Versorgung mit UMTS-Versorgung versorgt werden. Es bestehen jedoch innerhalb des UMTS-Versorgungsbereichs 4 vereinzelte, durch die Bezugsziffer 6 bezeichnete Bereiche, sodaß in den vereinzelten Bereichen 6 nur GSM-Versorgung bereitgestellt wird.
Die allgemeine gegenwärtige herkömmliche Netzarchitektur zum Unterstützen der in 1 dargestellten Funkversorgung entspricht der Darstellung in 2. Der GSM-Funkzugangsbereich und der UMTS-Funkzugangsbereich werden als unabhängige Systeme mit ausgeprägten Routingbereichen angesehen, die jeweils von einem anderen SGSN (serving GPRS support node) bedient werden. Jeder SGSN ist daher ausgeprägten Routing-Bereichen zugeordnet. Die SGSN stellen den Netzknoten für die jeweiligen Funksysteme zur Unterstützung von paketvermittelten Kommunikationen bereit.
Bezugnehmend auf 2 unterstützt der GSM-Funkzugangsbereich einen ersten, mit RA1 bezeichneten Routing-Bereich 200 und der UMTS-Funkzugangsbereich unterstützt einen zweiten, mit RA2 bezeichneten Routing-Bereich 202. Es ist ersichtlich, daß der zweite Routing-Bereich RA2 dem ersten Routing-Bereich RA1 überlagert ist.
Der erste Routing-Bereich RA1 ist einem GSM/GPRS-BSS 204 und einem SGSN 208 zugeordnet, der als 2G-SGSN etikettiert werden kann, da er zur Unterstützung des 2G-GSM/GPRS-Netzes bereitgestellt ist. Der zweite Routing-Bereich RA2 ist einem UMTS-Erd-Funkanschlußnetz (UTRAN) 206 und einem SGSN 210 zugeordnet, der als ein 3G-SGSN etikettiert werden kann, da er zur Unterstützung des 3G-UMTS-Netzes bereitgestellt ist. Zur Unterstützung sowohl des 2G-GSM/GPRS-Netzes und des 3G-UMTS-Netzes ist ein gemeinsamer 2G/3G-Zugangsnetzknoten GGSN (gateway GPRS support node) 212 vorgesehen.
Eine Verbindung 214 verbindet das GSM/GPRS-BSS 204 mit den die GSM/GPRS-Zellen im Routing-Bereich RA1 unterstützenden Basisstationen. Das GSM/GPRS-BSS 204 ist über eine Gb-Schnittstellenverbindung 218 mit dem 2G-SGSN 208 verbunden, und der 2G-SGSN 208 ist über eine Verbindung 222 mit dem 2G/3G-GGSN 212 verbunden. Das UTRAN 206 ist über eine Verbindung 216 mit dem UMTS-Kernnetzwerk verbunden. Die Verbindung 216 verbindet das UTRAN 206 mit den die UMTS-Zellen im Routing-Bereich RA2 unterstützenden Basisstationen. Das UTRAN 206 ist über eine Iu-Schnittstellenverbindung 220 mit dem 3G-SGSN 210 verbunden, und der 3G-SGSN 210 ist über eine Verbindung 224 mit dem 2G/3G-GGSN 212 verbunden. Der 2G-SGSN 208 und der 3G-SGSN 210 sind über eine Gn-Schnittstellenverbindung 209 zusammengeschaltet.
Wenn ein mobiles Endgerät sowohl zu GSM/GPRS als auch UMTS kompatibel ist, dann kann es sich, wenn es sich in einem von beiden Systemen versorgten Funkzugangsbereich befindet, an beide Netze anschalten. Für Paketübertragungen, bei denen GSM/GPRS und UMTS unterstützt werden, wird ein mobiles Endgerät vorzugsweise im UMTS-Modus betrieben, um die dadurch unterstützte bessere Übertragung zu nutzen.
Bei der herkömmlichen Netzarchitektur der 2 ist jedesmal, wenn sich ein Mobilgerät zwischen 2G- und 3G-Versorgung bewegt, eine Routing-Bereichsaktualisierung (RAU – routing area update) erforderlich, ungeachtet des Zustandes des mobilen Endgeräts, d.h. ob es sich im Bereitschaftsmodus oder sonstwie befindet. Durch diese RAU wird das jeweilige SGSN über den Standort des mobilen Endgeräts informiert (d.h. ob es sich im Routingbereich RA1 oder RA2 befindet) und auch der Teil des Protokollstapels am SGSN aufgebaut, der für die Datenübertragung erforderlich ist.
Die RAU, die durchgeführt werden, wenn sich das mobile Endgerät zwischen 2G und 3G bewegt, sind RAU zwischen SGSN und daher muß auch das Heimatregister (HLR – home location register) aktualisiert werden, da das HLR die richtige SGSN-Nummer eines bestimmten mobilen Endgeräts speichert. So muß das HLR jedesmal, wenn sich ein mobiles Endgerät von einem SGSN zu einem anderen 'bewegt', aktualisiert werden. Die Zusammenschaltung des HLR in der Netzarchitektur der 2 ist aus Deutlichkeitsgründen nicht dargestellt, da sie für die vorliegende Erfindung ohne Relevanz ist und von einem Fachmann verstanden wird.
Ein PDP-Kontext ist ein von einem mobilen Endgerät zur Kommunikation eingeleiteter Kontext. Wenn bei dem Benutzer ein PDP-Kontext aktiv ist, müssen die GGSN- und GPRS-Tunnelprotokoll (GTP)-Verbindungen aufgebaut werden. Das GTP zwischen dem GGSN und dem SGSN muß aktualisiert werden, wenn sich ein mobiles Endgerät mit aktivem PDP-Kontext von einem SGSN zu einem anderen bewegt. Beide bedeuten beträchtlichen Zeichengabeaufwand.
Es ist daher offenbar, daß diese Routing-Bereichsaktualisierungen, die stattfinden, wenn sich ein mobiles Endgerät zwischen Routing-Bereichen bewegt und dabei im Bereitschaftsmodus ist, wertvolle Ressourcen verschwenden. Durch Vermeiden der RAU-Aktualisierung wird nicht nur Zeichengabeverkehr verringert sondern auch die Dienstgüte (QoS – Quality of Service) verbessert.
Eine Netzarchitektur zum Vermeiden der RAU, jedesmal wenn sich ein mobiles Endgerät im Bereitschaftszustand zwischen 2G und 3G bewegt, ist in 3 dargestellt. Zum Identifizieren von in der 2 dargestellten Elementen entsprechenden Elementen werden in der 3 gleiche Bezugsziffern benutzt.
Die Netzarchitektur der 3 unterscheidet sich von der der 2, indem der 2G-SGSN 208 und der 3G-SGSN 210 durch einen einzigen 2G/3G-SGSN 300 ersetzt worden sind, der über die Gb-Schnittstellenverbindung 218 mit dem GSM/GPRS-BSS 204 verbunden ist und mit dem UTRAN 218 über die Iu-Schnittstellenverbindung 220 verbunden ist. Der 2G/3G-SGSN 300 ist über die Verbindung 302 mit dem 2G/3G-GGSN 212 verbunden.
Infolge des geteilten 2G/3G-SGSN 300 werden die Routing-Bereiche RA1 und RA2 der 2 zu einem als RA3 in der 3 bezeichneten geteilten Routing-Bereich. So unterstützt das GSM/GPRS-BSS 204 einen mit der Bezugsziffer 304 bezeichneten Funkzugangsbereich, der dem Routing-Bereich RA3 entspricht. Auf ähnliche Weise unterstützt das UTRAN 218 einen dem gleichen Routing-Bereich RA3 entsprechenden Funkzugangsbereich 306.
In der Netzarchitektur der 3 werden die 2G- und 3G-Funkzugangssysteme durch denselben SGSN bedient und sind infolgedessen dem gleichen Routing-Bereich zugeordnet. Dadurch wird das Erfordernis vermieden, beim Übergang zwischen 2G- und 3G-Versorgungsbereichen eine Routing-Bereichsaktualisierung durchzuführen. Bei einer derartigen Architektur wird jedoch der SGSN sehr aufwendig. Der Grund dafür ist, daß ein sich zwischen 2G und 3G bewegendes mobiles Endgerät im Bereitschaftszustand keine Funkanschlußaktualisierung erzeugt. Anders gesagt kann der SGSN nicht die Position des mobilen Endgeräts kennen und das mobile Endgerät kann sich entweder in dem 2G- oder in dem 3G-Teil des Routing-Bereichs befinden. Wenn daher ein Paket vom Netz zur Übertragung zu einem mobilen Endgerät am SGSN ankommt, muß der SGSN das Mobilgerät sowohl im 2G- als auch im 3G-Funkanschlußsystem rufen, um den Standort des mobilen Endgeräts zu bestimmen. Beim Rufen eines Mobilgeräts sendet der SGSN im Routing-Bereich ein das Mobilgerät identifizierendes Funkrufsignal rund. Das Funkrufsignal zeigt dem darin identifizierten Mobilgerät an, daß das Kernnetzwerk ein Paket zur Übertragung zum Mobilgerät besitzt. Wenn ein Mobilgerät ein Funkrufsignal empfängt, das dieses Mobilgerät identifiziert, wenn das Mobilgerät bereit ist, das Paket zu emfpangen, indem es eine Funkrufantwort zum Netz sendet.
Der Protokollstapel und die Mobilitätsverwaltungs-Zustandsmaschine für die 2G- und 3G-Netze am SGSN unterscheiden sich. Je nachdem, woher die Funkrufantwort des mobilen Endgeräts kam, entweder dem 2G- oder dem 3G-Bereich, muß sich die Mobilitätsverwaltungszustandsmaschine an das entsprechende Verhalten anpassen. Ehe die Daten zum Endgerät gesendet werden, müssen die zutreffenden Protokollstapel aufgesetzt werden. All dies muß unabhängig im SGSN auf Grundlage der Funkrufantwort durchgeführt werden. Dadurch werden die Zustandsmaschinen für Mobilitätsverwaltung kompliziert. Wenn das mobile Endgerät Daten zu senden hat, ist die Lage noch komplizierter. Der SGSN muß bereit sein, Daten zu jeder Zeit im Bereitschaftszustand aus entweder 2G oder 3G anzunehmen. Dies ist aufwendig, da die zutreffenden Protokollstapel vor dem Senden der Daten durch das mobile Endgerät nicht aufgesetzt sind und bevor das Datenpaket gesendet wird, überhaupt keine Zeichengabenachrichten ausgetauscht werden.
Eine weitere Modifikation der Netzarchitektur der 3 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt. Gleiche Bezugsziffern werden wiederum zur Bezeichnung von Elementen in der 4 benutzt, die in 2 oder 3 gezeigten Elementen entsprechen.
Die Netzarchitektur der 4 gleicht der in 3 gezeigten, nur ist der 2G/3G-SGSN 300 durch einen teilweise aufgeteilten 2G/3G-SGSN 400 ersetzt worden. Der aufgeteilte 2G/3G-SGSN 400 erlaubt eine größere Trennung der Implementierung von 2G- und 3G-Elementen als in dem kombinierten 2G/3G-SGSN 300 der 3. Dadurch können die 2G- und 3G-Teile des SGSN größtenteils getrennt sein, wodurch die SGSN-Entwicklung vereinfacht wird. Nach der Darstellung in 4 umfaßt der 2G/3G-SGSN einen 2G-Funktionsteil 406 und einen 3G-Funktionsteil 404.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Routing-Bereich immer noch ein gemeinsamer Routing-Bereich RA3, der sowohl den 2G-Funkzugangsbereich als auch den 3G-Funkzugangsbereich überspannt.
Ein sich zwischen 2G- und 3G-Funkzugangsbereichen im selben Routing-Bereich bewegendes mobiles Endgerät im Bereitschaftsbetrieb führt keine Routing-Bereichsaktualisierung durch. Bezugnehmend auf 1 führt daher ein mobiles Endgerät in Bereitschaftsbetrieb, das sich aus einem der vereinzelten Bereiche 6 in den 3G-Versorgungsbereich 4 und dann in den 2G-Versorgungsbereich 2 bewegt, keine Routing-Bereichsaktualisierungen durch.
Wenn das mobile Endgerät im Bereitschaftszustand Daten senden will, dann tritt eine von zwei Operationen ein. wenn sich das mobile Endgerät im selben Funkanschlußnetz befindet, in dem es sich befand, als es zuletzt Daten sendete, dann entspricht das zum Senden der neuen Daten zu befolgende Verfahren genau dem in diesem Funkanschlußnetz von 2G oder 3G definierten. Wenn sich das mobile Endgerät im anderen Anschlußnetz als dem, aus dem es zuletzt Daten sendete, befindet, muß vor Senden der Daten eine Routing-Bereichsaktualisierung durchgeführt werden. Beispielsweise führt ein Endgerät im Bereitschaftszustand in 2G keine Routing-Bereichsaktualisierung durch, wenn es sich in 3G hinüberbewegt, führt sie aber durch, wenn es noch im 3G-Funkzugangsbereich verbleibt, wenn es Daten zu übertragen hat.
Während sich das mobile Endgerät im Bereitschaftszustand in 2G oder 3G befindet, wenn das SGSN Daten empfängt, die zum Mobilgerät zu senden sind, muß es den gesamten Routing-Bereich rufen, der sowohl 2G- als auch 3G-Versorgung einschließt. Wenn sich das mobile Endgerät im gleichen Funkanschlußnetz befindet, in dem es war, als es zuletzt Daten sendete, entsprechen die zu befolgenden Verfahren genau den in 2G oder 3G definierten und es wird eine normale Funkrufantwort erzeugt. Wenn das Endgerät zwischen der Zeit, als es zuletzt Daten sendete oder empfing, und der Funkrufnachricht zwischen 2G und 3G gewechselt hat, führt es statt einer Funkrufantwort eine Routing-Bereichsaktualisierung durch. Vom Netz wird dann diese Routing-Bereichsaktualisierung als eine Funkrufantwort angenommen.
So erzeugt ein mobiles Endgerät im Bereitschaftszustand, das sich zwischen 2G- und 3G-Umgebungen hin und her bewegt, ohne irgendwelche Daten zu senden, keine Zeichengabe. Dieses häufige Umschalten zwischen 2G- und 3G-Umgebungen tritt möglicherweise an den Rändern der lückenhaften 3G-Versorgung ein.
So wird eine Routing-Bereichsaktualisierung nur dann durchgeführt, wenn es zu der Zeit, wenn die Daten gewöhnlich übertragen oder empfangen wurden, notwendig ist.
Dadurch können beinahe die gesamten 2G- und 3G-Implementierungen des SGSN getrennt gehalten werden. Die vor Senden irgendwelcher Daten aus dem anderen Anschlußnetz durchgeführte RAU bewirkt die Kontextübertragung für das mobile Endgerät aus dem 2G- in den 3G-Funktionsteil 404 und auch das Aufsetzen der richtigen Zustandsmaschinen und Protokollstapel.
Die Funkrufnachricht wird immer noch über beide Anschlußnetze gesendet werden müssen, aber der andere SGSN muß nur die Funkrufnachricht transparent weiterleiten, ohne sie zu verarbeiten oder irgendwelche Zustandsmaschine zu unterhalten.
Es sollte dem SGSN möglich sein, aus der RA2 und P-TMSI zu identifizieren, ob der Benutzer zuletzt im 2G- oder 3G-Netz registriert war. Normalerweise liefert die RAI diese Unterscheidung. Wenn wie im vorliegenden Fall die gleiche RAI für sowohl 3G als auch 2G benutzt wird, dann sollte der P-TMSI-Adressraum für 2G und 3G disjunkt sein. Dies ist eine Frage der Bedienerkonfiguration.
Wenn sich das mobile Endgerät zufälligerweise im "anderen" Versorgungsbereich befindet, während der periodische Routing-Bereichsaktualisierungszeitgeber ablief, sollte es eine reguläre periodische Routing- Bereichsaktualisierung durchführen und wird dann als in diesem Anschlußnetz registriert angesehen.
Im obigen ist ein Verfahren zum Verbessern des Wirkungsgrades, wenn sich das mobile Endgerät im Bereitschaftszustand befindet, besprochen worden. Wie oben angedeutet, ist für ein mobiles Endgerät im GSM/GPRS-Betriebsmodus das mobile Endgerät entweder in einem aktiven Kommunikationszustand oder im Bereitschaftszustand. Für ein mobiles Endgerät in einem UMTS-Betriebsmodus weist das mobile Endgerät zusätzlich einen Zustand URA verbunden genannten "Vorbereitschafts"-'Betriebsmodus auf.
Während dieses Zustandes URA verbunden finden, obwohl keine Paketübertragung stattfindet, immer noch UTRAN-Registrierungsbereichsaktualisierungen statt, wenn sich das mobile Endgerät im URA herumbewegt. Es würde daher auch vorteilhaft sein, die oben besprochenen Grundsätze im Zustand URA verbunden anzuwenden, sodaß Routing-Bereichsaktualisierungen nicht ausgeführt werden, wenn keine Daten zu übertragen sind. Obwohl das oben beschriebene Verfahren teilweise im Zustand URA verbunden funktioniert, gibt es wie unten besprochen einen Nachteil, der seine allgemeine Anwendung verhindert.
In dem Zustand URA verbunden wird von einer Funknetzsteuerung (RNC – radio network controller) im UTRAN die Verbindung mit dem mobilen Endgerät im Routing-Bereich aufrechterhalten und der 3G-SGSN unterhält eine Verbindung mit dem UTRAN 206 über die Iu-Schnittstellenverbindung 220. Wenn die Grundsätze wie oben beschrieben angewandt werden, dann führt das mobile Endgerät bei seiner Bewegung zwischen verschiedenen Funkzugangsbereichen keine Routing-Bereichsaktualisierungen durch, wenn es sich im Zustand URA verbunden befindet. Wenn das mobile Endgerät Daten zu übertragen hat, führt es eine Routing- Bereichsaktualisierung durch, wenn es nun in einem anderen Funkanschlußnetz verbunden ist. Wenn daher das mobile Endgerät Daten überträgt, funktioniert der Grundsatz des oben beschriebenen Verfahrens für den Bereitschaftsbetrieb zusätzlich im Zustand URA verbunden.
Wenn der Grundsatz des Bereitschaftsbetriebs angewandt wird und das mobile Endgerät keine Routing-Bereichsaktualisierungen im Zustand URA verbunden durchführt und das Netz eine Datenübertragung einleitet, dann könnte ein Problem entstehen. wie oben besprochen, nimmt das Netz in dem Zustand URA verbunden aufgrund der zwischen dem UTRAN und dem Routing-Bereich aufrechterhaltenen Verbindung immer noch an, daß das Mobilgerät an das UMTS-Funkanschlußsystem angeschlossen ist. Wenn daher das Netz Daten zu übertragen wünscht, ruft das Netz den URA nur aus dem UTRAN. Wenn sich das Mobilgerät seit seiner letzten Paketübertragung nicht aus dem 3G-Routing-Bereich bewegt hat, dann läuft die Operation wie normal weiter. Wenn sich das Mobilgerät jedoch bewegt hat, dann wird der Funkruf durch das UTRAN erfolglos sein, da vom GSM/GPRS-Funkanschlußsystem kein Funkruf ausgeführt wird. So kann das oben beschriebene Verfahren zum Verringern von Routing-Bereichsaktualisierungen im Bereitschaftszustand nicht sicher in dem Betriebszustand URA verbunden implementiert werden.
Im folgenden wird daher ein abgeändertes Verfahren für eine wirkungsvollere Implementierung von Routing-Bereichsaktualisierungen, wenn sich ein UMTS-Betrieb unterstützendes mobiles Endgerät im Zustand URA verbunden befindet, geboten. Dieses Verfahren ist nicht auf die Netzarchitektur der 3 oder 4 begrenzt. Obwohl es in derartigen Architekturen angewandt werden kann, ist es gleichermaßen wirkungsvoll in einer Architektur wie der der 2, wo die SGSN für die jeweiligen Funkanschlußsysteme vollständig getrennt sind.
Bezugnehmend auf 5 ist dort eine Netzarchitektur entsprechend der der 2 zum Zweck der Darstellung des Verfahrens zur Verwendung in dem Betriebsmodus URA verbunden dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Elemente werden gleiche Bezugsziffern benutzt.
Bezugnehmend auf 5 ist der Routing-Bereich RA2 herkömmlicherweise in eine Mehrzahl von UTRAN-Registrierungsbereichen 500 aufgeteilt. In dem Zustand URA verbunden wird vom UTRAN ein Kontext für das mobile Endgerät unterhalten, der insbesondere die UTRAN-Registrierungsbereiche hält, in denen sich das mobile Endgerät zuletzt befand, als es zuletzt eine Paketübertragung durchführte. Das UTRAN ist über die Iu-Schnittstelle mit dem 3G-SGSN 210 verbunden.
Bei einem herkömmlichen System ruft die Funknetzsteuerung (RNC – radio network controller) im UTRAN in dem Zustand URA verbunden, wenn das Netz Daten zum mobilen Endgerät zu senden wünscht, den gesamten Routing-Bereich RA2 aufgrund der vom 3G-SGSN zum UTRAN aufrechterhaltenen Verbindung. Der Routing-Bereich RA1 wird nicht gerufen. Wenn sich das mobile Endgerät im Zustand URA verbunden in den Routing-Bereich RA1 bewegt, findet eine Routing-Bereichsaktualisierung statt.
Gemäß dem neuen Verfahren findet, wenn sich das mobile Endgerät im Zustand URA verbunden befindet, keine Routing-Bereichsaktualisierung statt, wenn sich das mobile Endgerät zwischen Funkzugangsbereichen herumbewegt.
Wenn das mobile Endgerät Daten zu senden wünscht, dann führt das Mobilgerät wie bei der oben für den Bereitschaftszustand beschriebenen Operation eine Routing-Bereichsaktualisierung durch, wenn sich das mobile Endgerät seit seiner letzten Kommunikation in einen neuen Funkzugangsbereich bewegt hat.
Wenn das Netz Daten zum mobilen Endgerät zu senden wünscht, dann wird wie herkömmlich eine Anzeige davon für das UTRAN bereitgestellt, das über die Iu-Schnittstelle zum SGSN immer noch eine Assoziation für das (bei UMTS als UE bezeichnete) mobile Endgerät besitzt. Als Reaktion darauf gibt das UTRAN wie hiernach besprochen zwei Funkrufsignale aus.
Das erste Funkrufsignal ist das herkömmliche RNTI-Funkrufsignal (radio network temporary identifier), das an den durch das UMTS-Funkanschlußnetz unterstützten URA-Routing-Bereich RA2 ausgegeben wird. Das zweite Funkrufsignal ist ein Funkrufsignal, um ein Rufen des Routing-Bereichs RA1 einzuleiten. Das zweite Funkrufsignal kann mehrere Formen annehmen. Das zweite Funkrufsignal erfordert eine neue "Funkrufanforderungs"-'Nachricht über die Iu-Schnittstelle zum 3G-SGSN.
Bei einer ersten Ausführungsform wird der Routing-Bereich unter Verwendung des standardmäßigen P-TMSI-Funkrufsignals (packet temporary mobile subscriber identifier) gerufen. Das erfordert keine Definition von neuen Nachrichten über die Gb-Schnittstelle oder die Luftschnittstelle. Vom UTRAN wird das zweite Funkrufsignal durch Senden einer Funkrufanforderung über die zugehörige Iu-Verbindung auf Leitung 220 zum 3G-SGSN 210 erzeugt. Vom 3G-SGSN 210 wird als Reaktion auf die Funkrufanforderung an der Schnittstelle 220 eine Funkrufnachricht mit P-TMSI-Kennung erzeugt und auf der Gn-Schnittstelle auf Leitung 209 zum 2G-SGSN 208 gesendet. Als Alternative wird für einen kombinierten 2G/3G-SGSN die P-TMSI-Kennung intern übertragen.
Als Reaktion auf das P-TMSI-Funkrufsignal kommuniziert der 2G-SGSN 208 mit dem GSM/GPRS-BSS 204, der das P-TMSI-Funkrufsignal zum Routing-Bereich RA1 sendet.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird der 2G-Routing-Bereich ? und der 3G-Routing-Bereich unter Verwendung einer RNTI-Kennung gerufen. Das erfordert die Definition einer neuen Nachricht über die Gb-Schnittstelle und die Luftschnittstelle zwischen dem GSM/GPRS-BSS und dem 2G-Netz. Vom UTRAN wird eine neue Art von Funkrufnachricht erzeugt, die über den 3G-SGSN und 2G-SGSN zum GSM/GPRS-BSS gesendet wird. Vom GSM/GPRS-BSS wird dann die neue Funkrufnachricht zum Routing-Bereich RA1 rundgesendet.
Wie oben beschrieben, wird eine Routing-Bereichsaktualisierung durch das mobile Endgerät als Funkrufantwort vom Netz angenommen.
Obwohl die Erfindung mit besonderer Bezugnahme auf eine Umgebung beschrieben worden ist, bei der die Funkzugangsbereiche GSM/GPRS und UMTS sind, ist erkenntlich, daß die Erfindung weitläufiger auf Umgebungen anwendbar ist, bei denen mindestens zwei Funkzugangsbereiche einander überlappen.

Claims

Verfahren zum Steuern von Routing-Bereichsaktualisierungen in einer Paketfunkzugangsnetzwerkarchitektur mit einem gemeinsamen Routing-Bereich, der durch ein Kernnetzwerkwerk gesteuert und durch ein erstes drahtloses Zugangssystem und ein zweites drahtloses Zugangssystem unterstützt wird, wobei mindestens in dem ersten drahtlosen Zugangssystem ein Betriebsmodus vorgesehen ist, bei dem nach dem Abschluß einer Datenübertragung eine Funkverbindung zwischen einem mobilen Endgerät und dem ersten drahtlosen Zugangssystem aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Routing-Bereichsaktualisierung nur dann stattfindet, wenn sich das Mobilgerät in dem zweiten drahtlosen Zugangssystem befindet, wenn die nächste Datenübertragung eingeleitet wird, wobei, wenn Paketübertragung durch das Netzwerk eingeleitet wird, das erste Funkzugangssystem eine Funkrufanforderung empfängt und das erste Funkzugangssystem als Reaktion auf die Funkrufanforderung den gemeinsamen Routing-Bereich des Kernnetzwerkwerks funkruft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Funkzugangssystem den gemeinsamen Routing-Bereich des Kernnetzwerkwerks funkruft, indem es eine Funkrufanforderung zu dem Kernnetzwerkwerk sendet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Kernnetzwerkwerk als Reaktion auf die Funkrufanforderung eine Funkrufanforderung zu dem zweiten Funkzugangssystem sendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das erste Funkzugangssystem ein UMTS-System und das zweite Funkzugangssystem ein GSM-System ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das UMTS-System ein RNTI-Funkrufsignal zu dem gemeinsamen Routing-Bereich erzeugt und das Kernnetzwerkwerk ein P-TMSI-Funkrufsignal zu dem Kernnetzwerkwerk-Routing-Bereich erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Kernnetzwerkwerk auf der Basis des RNTI-Funkrufsignals ein modifiziertes Funkrufsignal zu dem zweiten Routing-Bereich erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das mobile Endgerät mit einer Routing-Bereichsaktualisierung auf das Funkrufsignal reagiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn Paketübertragung durch das Mobilgerät eingeleitet wird, die Paketübertragungseinleitung eine Routing-Bereichsaktualisierung enthält.