-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von
Mobilkommunikation für
einen Benutzer einer Mobilstation derart, dass der Benutzer mit
einer Möglichkeit
des Zugangs zu Datennetzdiensten über das Mobilkommunikationssystem versehen
wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Kommunikationssystem, das
mobilen Zugang zu Datennetzdiensten ermöglicht, die von einem Datennetzserver
bereitgestellt werden.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Telekommunikationssysteme,
die Mobilität für deren
Benutzer bereitstellen, sind wohl bekannt. Die öffentlichen landgestützten Mobilnetzsysteme bzw.
PLMN-Systeme, die Mobilität
bereitstellen, schließen
analoge und digitale Telekommunikationsnetze ein, die auf verschiedenen
nationalen oder internationalen Standards beruhen, wie zum Beispiel den
analogen Systemen NMT (Nordische Mobiltelefonie), AMPS (Amerikanisches
Mobiltelefonsystem) oder TACS (Gesamtzugangskommunikationssystem),
oder den digitalen Systemen GSM (Globales System für mobile
Kommunikation), PCS (Persönliche
Kommunikationsdienste), PDC (Persönlich Digital Cellular) oder
D-AMPS (Digitales AMPS). Das Grundkonzept hiervon ist derart, dass
ein Mobilbenutzer befähigt
wird, eine Funkschnittstelle mit einer Basisstation des PLMN-Systems zu haben,
welches den Ruf zu den anderen Teilen des PLMN vermittelt. Das PLMN
ist in der Lage, mit anderen Kommunikationsnetzen über geeignete
Gateways zu kommunizieren. Ein wesentliches Merkmal des PLMN ist,
dass seine Benutzer imstande sind, sich zu bewegen, d.h. Roaming
durchzuführen
von dem Dienstebereich einer Basisstation oder eines Basisstations-Subsystems
zu einem anderen Dienstebereich, der von einer anderen Basisstation
bedient wird.
-
Verschiedene
Datennetze sind ebenfalls bekannt und ein paketvermitteltes öffentliches
Datennetz (PSPDN, z.B. X.25) und globales Internet basierend auf
TCP/IP (Transportsteuerprotokoll/Internetprotokoll) werden hier
als Beispiele davon wiedergegeben. Das Internet kann als ein globales
offenes Kommunikationsnetz definiert werden, um eine große Anzahl
lokaler Bereichsnetze wie zum Beispiel Netze verschiedener Firmen, öffentlicher
Verwaltung, Universitäten
und andere Organisationen und zum Beispiel LANs (Lokale Datennetze)
oder MANs (Stadtbereichsnetze), über
beispielsweise PSDNs (Öffentliche
Wählvermittlungs-Telefonnetze) und/oder
ISDNs (Digitalnetz integrierter Dienste) und geeignete Gateways
zu verbinden.
-
In
den meisten Fällen
werden verschiedene Dienste, auf die jeweils über das Internet zugegriffen werden
kann, unter Verwendung des sogenannten HTTP-Protokolls (Hypertext
Transfer Protokoll) eines weltweiten Netzes (WWW) bereitgestellt,
welche eine graphische Internetschnittstelle für eine Datenverarbeitungseinrichtung,
wie zum Beispiel ein Mikrocomputer oder ein PC (Personal Computer)
oder eine Arbeitsstation bereitstellen. Das WWW enthält HTML-Dokumente
(Hypertext Mark-up Language Documents) d.h. "Hyperdokumente", wobei ein solches Dokument eine Einheit
bildet, die Text, Bilder, selbst bewegte Bilder und Video enthalten
kann sowie Ton und Verknüpfungspunkte
zu anderen Dokumenten. Ein Hyperdokument hat üblicherweise einen sogenannten "Webmeister", der die in dem HTML-Dokument
enthaltene Information, d.h. die Dokumentdaten, aktualisiert.
-
Neben
dem Verwenden eines konventionellen öffentlichen Vermittlungstelefonnetzes
(PSDN) mit festen Verbindungen ist es auch möglich, Zugang zu den paketvermittelnden
Datennetz, wie zum Beispiel dem Internetund somit auch zu WWW-Seiten und anderen
durch Internetdiensteanbieter (ISPs) angebotenen Diensten mit Hilfe
einer Mobilstation zu erreichen, die über eine Luftschnittstelle
mit dem öffentlichen
landgestützten
Mobilnetz (PLMN) kommuniziert. Eine Einrichtung, um den Zugang zu
ermöglichen,
umfasst zum Beispiel verschiedene Arten tragbarer Computer, die
mit einem Mobiltelefon verbunden oder einer entsprechenden Funk-Senderempfänger-Schnittstelleneinrichtung
verbunden sind. Die Haupthersteller von Mobiltelefoneinrichtungen
stellen geeignete Schnittstellenvorrichtungen bereit, um es der
Datenverarbeitungseinrichtung zu ermöglichen, auf die gewünschten
Datennetze, wie zum Beispiel das Internet mit Hilfe des Mobiltelefons
und über das
Mobil-Telekommunikationsnetz
zuzugreifen. Die Mobilstation und das Mobilnetz, die für den Zugang verwendet
werden, können
auch auf irgendeiner der analogen oder digitalen Mobiltelefontechnologien
beruhen.
-
Zusätzlich zu
separaten Einrichtungen sind ebenfalls integrierte Datenverarbeitungs-
und Mobilsenderempfänger-Einrichtungen bekannt.
In diesen ist die Mobilstation eine integrierte tragbare Einheit, die
eine Datenverarbeitungseinrichtung umfasst einschließlich einer
CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit), erforderlichen Speichervorrichtungen,
einer Anzeige, einem Tastenfeld und einer Senderempfängervorrichtung
zur Mobilkommunikation.
-
Gemäß einer
Lösung
zum Bereitstellen eines Zugangs zum Internet für einen PLMN-Benutzer, ist
ein Internetzugangserver IAS mit dem Mobilvermittlungszentrum (MSC)
des Mobiltelefonsystems verbunden. Das IAS ist zum Identifizieren
der Zielnummer eingerichtet, zu welcher ein rufendes Mobiltelefon
versucht, eine Verbindung einzurichten (B-Nummer). Wenn die Zielnummer
die Nummer eines Internetdiensteanbieters (ISP bzw. Internet Service
Provider) ist, wird der Ruf nicht als gewöhnlicher leitungsvermittelter
Ruf zu dem öffentlichen
Wählvermittlungs-Telefonnetz
(PSTN) weitergeleitet, sondern er wird zu einem IAS geführt und
die Daten werden dann über
ein Datennetz zu dem ISP gelenkt bzw. geroutet, üblicherweise in Form von Datenpaketen als
paketvermittelter Ruf. Momentan sind die Einrichtungen derart, dass
jedes Land, oder in einigen Ländern
jedes PLMN nur einen Internetzugangsknoten hat.
-
Um
den Zugang zu dem ISP zu ermöglichen, kann
ein Tunnelprotokoll wie zum Beispiel Schicht-2-Tunnelprotokoll (L2TP)
von IETF (Internet Engineering Task Force) verwendet werden, um
das Tunneln einer Vermittlungsschicht eines Punkt-zu-Punkt-Protokolls
(PPP; definiert beispielsweise durch RFC 1661 Memorandum, Juli 1994,
Herausgeber W. Simpson) über
das verwendete Datennetz vorzunehmen. In diesem Fall veranlasst
der ferne Mobilbenutzer die PPP-Verbindung zu dem Diensteanbieter über das
PLMN, welches einen Zugangsknoten (AN bzw. Access Node), wie zum
Beispiel einen L2TP-Access-Concentrator
(LAC bzw. L2TP-Zugangskonzentrator) umfasst. Der Zugangsknoten wird
an einem Ende der Tunnelung bereitgestellt und nimmt die Verbindung
an, auf die hin eine PPP-Verbindung für den Mobilbenutzer eingerichtet
wird. Daraufhin komplettiert ein L2TP-Netz-Server (LNS) am anderen
Ende der L2TP-Tunnelung die PPP-Sitzungsverhandlung (d.h. die Veranlassungsprozedur) durch
Authentifizieren des fernen Mobilbenutzers und durch Konfigurieren
einer oder mehrerer Netzschichten. Weil L2TP einige Rufe über einen
Tunnel multiplexen kann, hat jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung eine
einzigartige Ruf-ID (Identifikationsnummer bzw. Call ID) innerhalb
des Tunnels.
-
RESUME DER
ERFINDUNG
-
Die
derzeitigen Anordnungen haben immer noch einige Nachteile, beispielsweise
in Fällen,
in denen ein Mobilbenutzer von einem Dienstebereich des Kommunikationssystems
zu einem anderen Dienstebereich wechselt (Roaming) d.h. zu einem
Bereich, der von einem anderen Zugangsknoten (z.B. einem anderen
LAC) bedient wird. Jedes mal, wenn der Mobilbenutzer in einen neuen
Dienstebereich eintritt, muss die alte PPP-Sitzung mit dem alten
Zugangsknoten gelöscht
werden und daraufhin eine neue PPP-Sitzung mit dem neuen Zugangsknoten
verhandelt werden. Dies verursacht zusätzlichen Signalisierungsverkehr
und erfordert einige Zeit. Bei den derzeitigen PLMN-Systemen ist
gefunden worden, dass sie hohe Ende-zu-Ende-Verzögerungen haben und demnach
verursacht diese erforderliche Verhandlungsprozedur in den meisten
Fällen
einen im wesentlichen langen Weitergabe- bzw. Handover-Prozess derart,
dass ein Handover-Prozess zwischen 5 und 30 Sekunden dauert. Die
temporäre
Verbindungsunterbrechung des Dienstes, die durch die Handover-Verarbeitung
verursacht wird, stört
in höchstem
Maße die
Verwendung des Datennetzdienstes in einer Echtzeitverbindung und
der Benutzer kann sogar getrennt werden. Die temporäre Trennung
des Dienstes hat auch eine negative Auswirkung auf die TCP-Performance
(Transmission Control Protocol Performance).
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der Lösungen des
Standes der Technik auszuräumen
und eine neue Art von Lösung
für das Roaming
von mobilen Benutzern zum Zugreifen auf Datennetzdienste bereitzustellen,
wie zum Beispiel Dienste, die durch Internetdiensteanbieter über das Internet
bereitgestellt werden.
-
Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und
ein System bereitzustellen, mit Hilfe von welches es möglich wird,
die Verzögerung
beim Handover zwischen zwei Zugangsknoten zu minimieren, wenn der
Mobilbenutzer von einem Dienstebereich, der von einem ersten Zugangsknoten
bedient wird, zu einem Dienstbereich, der von einem anderen Zugangsknoten
bedient wird, Roaming durchführt.
-
Um
den Zugang zu dem ISP zu ermöglichen, kann
ein Tunnelprotokoll wie zum Beispiel Schicht-2-Tunnelprotokoll (L2TP)
von IETF (Internet Engineering Task Force) verwendet werden, um
das Tunneln einer Vermittlungsschicht eines Punkt-zu-Punkt-Protokolls
(PPP; definiert beispielsweise durch RFC 1661 Memorandum, Juli 1994,
Herausgeber W. Simpson) über
das verwendete Datennetz vorzunehmen. In diesem Fall veranlasst
der ferne Mobilbenutzer die PPP-Verbindung zu dem Diensteanbieter über das
PLMN, welches einen Zugangsknoten (AN bzw. Access Node), wie zum
Beispiel einen L2TP-Access-Concentrator
(LAC bzw. L2TP-Zugangskonzentrator) umfasst. Der Zugangsknoten wird
an einem Ende der Tunnelung bereitgestellt und nimmt die Verbindung
an, auf die hin eine PPP-Verbindung für den Mobilbenutzer eingerichtet
wird. Daraufhin komplettiert ein L2TP-Netz-Server (LNS) am anderen
Ende der L2TP-Tunnelung die PPP-Sitzungsverhandlung (d.h. die Veranlassungsprozedur) durch
Authentifizieren des fernen Mobilbenutzers und durch Konfigurieren
einer oder mehrerer Netzschichten. Weil L2TP einige Rufe über einen
Tunnel multiplexen kann, hat jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung eine
einzigartige Ruf-ID innerhalb des Tunnels.
-
M.C.
Chuah et al., "Mobile
PPP", PPP Working
Group, 18. November 1998 (XP-002134063 Internet Draft) beschreibt
eine Lösung
für eine Änderung
von LACs während
der Lebensdauer einer PPP-Sitzung ohne Wartezeit für das Neuerstellen
einer neuen PPP-Sitzung. Die Lösung
betrachtet ferner eine Situation, bei der die Mobilität eines
Benutzers in einer Änderung
des LAC während
einer eingerichteten PPP-Sitzung resultiert (mit einem LNS).
-
EP 917318 (Veröffentlichungsdatum
19. Mai 1999) beschreibt ein Drahtlosdatennetz, das Kommunikationen
mit einem Endpunkt-zu-Endpunkt-Protokollserver bereitstellt. Die
Lösung
versieht Endbenutzer mit fernem Drahtloszugang zum Internet (oder privaten
Intranets oder Internetdiensteanbietern) über Basisstationen und eine
MSC.
-
RESUME DER
ERFINDUNG
-
Die
derzeitigen Anordnungen haben immer noch einige Nachteile, beispielsweise
in Fällen,
in denen ein Mobilbenutzer von einem Dienstebereich des Kommunikationssystems
zu einem anderen Dienstebereich wechselt (Roaming) d.h. zu einem
Bereich, der von einem anderen Zugangsknoten (z.B. einem anderen
LAC) bedient wird. Jedes mal, wenn der Mobilbenutzer in einen neuen
Dienstebereich eintritt, muss die alte PPP-Sitzung mit dem alten
Zugangsknoten gelöscht
werden und daraufhin eine neue PPP-Sitzung mit dem neuen Zugangsknoten
verhandelt werden. Dies verursacht zusätzlichen Signalisierungsverkehr
und erfordert einige Zeit. Bei den derzeitigen PLMN-Systemen ist
gefunden worden, dass sie hohe Ende-zu-Ende-Verzögerungen haben und demnach
verursacht diese erforderliche Verhandlungsprozedur in den meisten
Fällen
einen im wesentlichen langen Weitergabe- bzw. Handover-Prozess derart,
dass ein Handover-Prozess zwischen 5 und 30 Sekunden dauert. Die
temporäre
Verbindungsunterbrechung des Dienstes, die durch die Handover-Verarbeitung
verursacht wird, stört
in höchstem
Maße die
Verwendung des Datennetzdienstes in einer Echtzeitverbindung und
der Benutzer kann sogar getrennt werden. Die temporäre Trennung
des Dienstes hat auch eine negative Auswirkung auf die TCP-Performance
(Transmission Control Protocol Performance).
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der Lösungen des
Standes der Technik auszuräumen
und eine neue Art von Lösung
für das Roaming
von mobilen Benutzern zum Zugreifen auf Datennetzdienste bereitzustellen,
wie zum Beispiel Dienste, die durch Internetdiensteanbieter über das Internet
bereitgestellt werden.
-
Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und
ein System bereitzustellen, mit Hilfe von welches es möglich wird,
die Verzögerung
beim Handover zwischen zwei Zugangsknoten zu minimieren, wenn der
Mobilbenutzer von einem Dienstebereich, der von einem ersten Zugangsknoten
bedient wird, zu einem Dienstbereich, der von einem anderen Zugangsknoten
bedient wird, Roaming durchführt.
-
Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und
ein System bereitzustellen mit Hilfe von denen eine Neuverhandlungsprozedur während einer
Rufweiterleitung bzw. Handover einer Mobilstation vermieden werden
kann, die Roaming durchführt.
-
Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und
ein System bereitzustellen, mit Hilfe von welchen das Risiko einer
Verbindungsunterbrechung einer Kommunikation zwischen einer ein
Roaming ausführenden
Mobilstation und einem Datennetzdienst reduziert werden kann.
-
Die
Ziele werden erreicht durch ein Verfahren zur Verwendung in einem
Kommunikationssystem, das mindestens ein Mobilität für Mobilstationen bereitstellendes
Mobilkommunikationsnetz umfasst, ein Datennetz, mindestens zwei
Zugangsknoten zum Bereitstellen eines Zugangs für die Mobilstationen zu dem
Datennetz und mindestens einen Datennetzserver zum Bereitstellen
von einem Dienst oder Diensten. Das Verfahren umfasst die Schritte
des Einrichtens einer Verbindung zwischen einem ersten Zugangsknoten
und dem Datennetzserver, wobei die Verbindung von einer Mobilstation
veranlasst und verwendet wird, die sich innerhalb eines ersten Dienstebereiches
des von dem ersten Zugangsknoten bedienten Kommunikationssystems
befindet, des Ausersehens einer spezifischen Sitzungsidentifikation
für die
Verbindung zwischen dem ersten Zugangsknoten und dem Datennetzserver,
Roaming der Mobilstation unter Verwendung der Verbindung zwischen
dem ersten Zugangsknoten und dem Datennetzserver von dem ersten
Dienstebereich zu einem zweiten Dienstebereich des Kommunikationssystems,
wobei der zweite Dienstebereich von einem zweiten Zugangsknoten
bedient wird, des Erkennens der ein Roaming durchführenden
Mobilstation im zweiten Zugangsknoten, des Erhaltens der spezifischen
Sitzungsidentifikation in dem zweiten Zugangsknoten, und des Aufforderns
des Datennetzservers, um die Verbindung zwischen dem ersten Zugangsknoten
und dem Netzserver, die der spezifischen Sitzungsidentifikation
zugeordnet ist, zu transferieren, um als eine Verbindung zwischen
dem zweiten Zugangsknoten und dem Datennetzserver fortgesetzt zu
werden, zum Einrichten einer kontinuierlichen Kommunikation zwischen
der Mobilstation und dem Netzserver.
-
Ein
Kommunikationssystem in Übereinstimmung
mit der Erfindung umfasst mindestens ein Mobilkommunikationsnetz,
das Mobilstationen Mobilität bereitstellt,
ein Datennetz, einen in dem Datennetz implementierten Netzserver,
einen einen ersten Dienstebereich des Kommunikationssystems bedienenden
ersten Zugangsknoten, wobei der erste Zugangsknoten eingerichtet
ist, um einen Zugang zum Datennetz für eine Mobilstation durch Bereitstellen einer
Verbindung zwischen dem ersten Zugangsknoten und dem Netzserver
zu ermöglichen,
wobei die Verbindung zwischen dem Zugangsknoten und dem Netzserver
mit einer spezifischen Sitzungsidentifikation versehen ist, und
einen zweiten, einen zweiten Dienstebereich des Kommunikationssystems
bedienenden Zugangsknoten, wobei der zweite Zugangsknoten auch eingerichtet
ist, um einen Zugang zu dem Datennetz für die Mobilstation zu ermöglichen durch
Bereitstellen einer Verbindung zwischen dem zweiten Zugangsknoten
und dem Netzserver. Der zweite Zugangsknoten ist eingerichtet, um
die in den zweiten Dienstebereich ein Roaming ausführende Mobilstation
zu erkennen, und folgend auf dieses Erkennen, die spezifische Sitzungsidentifikation
zu erhalten und die erhaltene Sitzungsidentifikationsinformation
an den Netzserver zu senden, und der Netzserver ist eingerichtet,
um die Verbindung zwischen dem ersten Zugangsknoten und dem Netzserver
zu transferieren um eine Verbindung zwischen dem zweiten Zugangsknoten
und dem Netzserver fortzusetzen zum Ermöglichen einer kontinuierlichen
Kommunikation zwischen der Mobilstation und dem Netzserver.
-
Gemäß einem
Aspekt ist die Verbindung zwischen den jeweiligen Zugangsknoten
zu dem Netzserver eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung, wobei die Punkt-zu-Punkt-Verbindung
vorzugsweise mit Hilfen des Schicht-2-Tunnel-Protokolls (L2TP) implementiert
wird. Zudem kann das Mobilkommunikationsnetz eingerichtet sein,
um einen zweiten Zugangsknoten mit vordefinierter Information in
Bezug auf die ein Roaming ausführende
Mobilstation und die Verbindung zwischen dem ersten Zugangsknoten
und dem Netz bereitzustellen, wobei die Sitzungsidentifikation aus
einer Sitzungs-ID besteht, die mit Hilfe von mindestens einem gebildet
wird, aus der Gruppe bestehend aus einer internationalen Mobilteilnehmeridentität (IMSI),
einer Mobilstations-ISDN-Nummer (MSISDN) und einer Information der
Nummer eines Rufenden. Gemäß einer
Möglichkeit
umfasst das Verfahren einen Schritt des Anfragens einer Authentifizierung
von der Mobilstation folgend auf das Roaming von dem ersten Dienstebereich
zu dem zweiten Dienstebereich.
-
Einige
Vorteile werden mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erzielt, da
die Lösung
eine einfache, zuverlässige
und steuerbare Weise zur Handover-Verarbeitung einer ein Roaming
ausführenden Mobilstation
bereitstellt. Mit Hilfe der vorliegenden Lösung ist es möglich, die
Gesamt-Handover-Verarbeitungszeit
zu verringern. Zudem wird die eingerichtete Verbindung zwischen
der Mobilstation und dem Dienst weniger gestört als in den Lösungen des
Standes der Technik und in den meisten Fällen wird die Verbindung durch
die Handover-Verarbeitung überhaupt
nicht gestört.
Die Handover-Verarbeitung
wird keinen spürbaren
Abfall in der Performance der Verbindung verursachen.
-
Im
folgenden werden die vorliegende Erfindung und andere Ziele und
Vorteile davon in einer beispielhaften Weise unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen ähnliche
Bezugszeichen quer über
die verschiedenen Figuren auf ähnliche
Merkmale hinweisen.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Es
zeigt:
-
1 eine
schematische Darstellung eines möglichen
Kommunikationssystems, in dem die Erfindung verwendet werden kann;
-
2 eine
schematische Darstellung einer Signalisierungsanordnung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine
schematische Darstellung einer Signalisierungsanordnung einer alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
-
4 ein
Ablaufdiagramm für
den Betrieb in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der 2.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Zuerst
wird unter Bezugnahme auf 1 der Gesamtaufbau
eines ein öffentliches
landgestützes Mobilnetz
(PLMN) umfassenden Telekommunikationssystems erläutert, das eine Kommunikation
zwischen Mobilbenutzerendgeräten
sowie zwischen dem PLMN und einem Datennetz, z.B. dem Internet in 1,
ermöglicht,
um ein besseres Verständnis der
Grundlagen der Erfindung zu liefern. Es ist zu bemerken, dass in 1 einige
Netzelemente aus Gründen
der Klarheit weggelassen sind.
-
Das
Telefonsystem der 1 schließt ein Mobil-Telekommunikationsnetz
ein, z.B. ein GSM-basiertes öffentliches
landgestütztes
Mobilnetz (PLMN). Obwohl nicht offenbart, ist das PLMN üblicherweise
mit einem öffentlichen
Wählvermittlungs-Telefonnetz
(PSDN) und/oder einer ähnlichen Einrichtung
wie zum Beispiel einem systemintegrierenden digitalen Netz (ISDN) über ein
geeignetes Gateway verbunden. Die verschiedenen Telekommunikationssysteme
und die erforderlichen Verknüpfungen
dazwischen sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden demnach
hier nicht gezeigt oder detailliert erläutert.
-
In
dem Beispiel der 1 ist ein PLMN als zwei Mobildienstevermittlungszentren
(MSC) einschließend
gezeigt, welche wiederum mit einer Vielzahl von Basisstations-Subsystemen (BSS;
nur eine pro MSC ist gezeigt) verbunden sind. Jedes BSS ist mit
einer Vielzahl von Basisstation (BS; nur eine pro BSS ist gezeigt)
verbunden, von welchen jede einen vordefinierten geographischen
Bereich, der Zelle genannt wird, überwacht. In diesem Beispiel
bildet jede MS einen Dienstebereich. Wie durch 1 offenbart, können die
Dienstebereiche des PLMN einander auch überlappen. Im allgemeinen kann
gesagt werden, dass die Anordnung eines PLMN derart ist, dass Mobilstationen über eine
Funkschnittstelle mit der nahegelegenen Basisstation (BS) kommunizieren, welche
wiederum mit dem Wahlstations-Subsystem (BSS) verbunden ist, welches
wiederum mit dem Mobildienstevermittlungszentrum (MSC) verbunden
ist, welches ferner mit dem geeigneten Zielkommunikationssystem über eine
geeignete Verknüpfungseinrichtung
verbunden ist. In diesem Beispiel ist die einzige offenbarte Verbindung
ein Gateway zum Internet über
einen geeigneten Zugangsknoten (AN), wie später in dieser Spezifikation
näher erläutert wird.
-
Geeignete
Mobilstationen oder "intelligente Mobilendgeräte", welche beim Zugang
zu Datennetzdiensten verwendet werden können, umfassen eine Sendeempfangsvorrichtung
zum Bereitstellen der Funkkommunikationsstrecke mit der nahegelegenen BS
und eine geeignete Datenverarbeitungs- Einrichtung zum Ermöglichen der Benutzung der Datennetzdienste. 1 offenbart
zwei Möglichkeiten
für Mobilstationen:
einen integrierten (oder kombinierten) Senderempfänger mit
einer Datenverarbeitugnsenrichtung (MS + PC; dies wird manchmal
als Kommunikator bezeichnet) und eine kombinierte Konzeptanordnung,
in welcher eine separate Datenverarbeitungseinrichtung (PC; z.B.
tragbarer Computer) durch eine geeignete Schnittstelle mit dem Mobilsenderempfänger verbunden
ist. Die fernere beispielhafte Lösung
ist ein Laptop oder ein tragbarer Computer, der mit einer Funkkarte
versehen ist.
-
Die
Mobilstationen können
frei Roaming von dem Abdeckungsbereich eines MSC (Dienstebereich 1)
zu dem Abdeckungsbereich eines anderen MSC (Dienstbereich 2)
vornehmen. Die Mobilstationen können
selbst ein Roaming zu einem Abdeckungsbereich eines MSC eines anderen
Betreibers oder eines ausländischen
Netzbetreibers vornehmen. Die erforderlichen Gateways zwischen Kommunikationssystemen
verschiedener Länder
und/oder Betreiber können
in einer bekannte Weise vorgesehen sein.
-
Die
Möglichkeit
des Roamings erlegt dem PLMN-System einige Erfordernisse auf, so
dass das System befähigt
wird, der Bewegung der Mobilstationen zu folgen, um die Zellen zu
und von den Mobilstationen in geeigneter weise zu lenken bzw. routen. Da
diese Funktionalität
in der Erfindung verwendet werden kann, werden nun Grundmerkmale
und Elemente davon im folgenden erläutert.
-
In
den meisten Fällen
schließt
das PLMN eine zentrale Datenbank ein, ein sogenanntes Heimatortsregister
(HLR). Das HLR wird zum Verwalten der Mobilteilnehmer verwendet
und ist demnach unter anderem eingerichtet, um die Verfügbarkeit
und die eingerichteten Rufe der mobilen Teilnehmer nach zu verfolgen.
Die in dem HLR gespeicherte allgemeine Information umfasst Teilnehmerinformation
und einen Teil der Mobilstation-Ortsinformation, die es kommenden
Rufen ermöglicht,
zu den Roaming ausführenden
Mobilstationen geroutet zu werden. Zudem speichert das HLR drei
in dem System verwendete Identitäten:
eine internationale Mobilteilnehmeridentität (IMSI), eine Mobilstation-ISDN-Nummer (MSISDN) und
eine Besucherortsregisteradresse bzw. VLR-Adresse. Das HLR kann
auch Information in Bezug auf Teilnehmer-bezogene Telekommunikationsdienste
umfassen, wie zum Beispiel Diensteeinschränkungen und Zusatzdienste etc.
-
Die
MSCs schließen
ferner eine lokale Datenbank ein, die Besucher-Ortsregister bzw.
VLR genannt wird, in welcher alle Mobilstationen angemeldet bzw.
registriert sind, die sich innerhalb des Abdeckungsbereichs oder
Dienstebereichs einer der zugeordneten Zellen des gegebenen MSC
befinden. Das VLR ist die funktionale Einheit, die dynamisch Information
von Roaming durchführenden
Mobilstationen speichert, wie zum Beispiel den Ortsbereich. Das VLR
enthält
auch einige andere Informationen, die erforderlich sind, so dass
das MSC in der Lage ist, kommende bzw. gehende Rufe zu handhaben.
Diese Information wird von dem VLR über einen Dialog mit der speziellen
HLR der betreffenden Mobilstation gesammelt. Diese Information schließt beispielsweise die
Mobilteilnehmer bzw. Mobilstations-Roaming-Nummer (MSRN) ein, (falls
anwendbar) eine temporäre
Mobilteilnehmeridentität,
den Ortsbereich, in dem die Mobilstation angemeldet worden ist und Daten
in Bezug auf zusätzliche
Diensteparameter. Demnach ist das System derart, dass jene Mobilstationen,
die zu einem gegebenen PLMN gehören
und sich momentan innerhalb eines Zellenbereichs befinden, der von
einem bestimmten MSC gesteuert wird, gleichzeitig temporär in dem
VLR dieses MSC angemeldet werden und permanent in einem HLR, das
zu einer anderen MSC oder demselben MSC gehören kann. Das HLR wird immer über das
VLR informiert, indem die Mobilstation angemeldet ist, falls überhaupt,
oder zumindest über
das VLR, bei welchem die Mobilstation zuletzt angemeldet war.
-
Es
ist zu bemerken, dass obwohl die schematische 1 nur
zwei MSC, BSS, HLR, VLR und BS für
das Zellularnetz zeigt, es eine große Anzahl dieser Netzelemente
in jedem PLMN geben kann. Es ist auch zu bemerken, dass entsprechende
Netzelemente in unterschiedlichen PLMN-Systemen unterschiedlich
genannt werden können.
-
Ein
Zugangsknoten (AN) ist erforderlich, um ein Zugang von Mobilstation
zu dem Datennetz bereitzustellen, welches beispielsweise das paketvermittelnde
globale Internet ist. Unterschiedliche Dienstebereiche 1 und 2 des
PLMN können
getrennte Zugangsknoten (LAC1 und LAC2 im Beispiel) haben und demnach
wird eine Mobilstation, die Roaming vom Dienstebereich 1 zum
Dienstebereich 2 vornimmt, entsprechend vom LAC1 des ersten Dienstebereichs
zum LAC2 des zweiten Dienstebereichs weitervermittelt. Diese Prozedur
wird als Handover bezeichnet.
-
Das
Kommunikationssystem umfasst ferner einen Netzserver, der im Internet
implementiert ist. Der Netzserver wird üblicher Weise von einem Dienstebetreiber
oder einer ähnlichen
Einrichtung aufrechterhalten und betrieben, die einige Dienste für den Benutzer
des Datennetzes bereitstellen. Da das Beispiel das Schicht-2-Tunnel-Protokoll
(L2TP) zwischen dem AS und dem Netzserver verwendet, wird der Netzserver
als L2TP (LNS) bezeichnet. Der Netzserver LNS kann als eine Einheit
oder ein Knoten definiert werden, die bzw. der die Verwendung verschiedener
Dienste ermöglicht,
die von Internetdienstebetreibern (ISPs bzw. Internetserviceprovider)
bereitgestellt werden, wie oben erläutert.
-
Jede
getunnelte Punkt-zu-Punkt-Verbindung (PPP) zwischen dem AN und dem
LNS hat eine Verbindungs-spezifische Information, die ausersehen
ist für
diese spezielle Verbindung, wie zum Beispiel eine Tunnel-ID bzw.
Nummer (Identifikationsnummer) und eine Ruf-ID bzw. Nummer. Gemäß den Lösungen des
Standes der Technik würde
eine Mobilstation, die ein Roaming innerhalb des PLMN von dem Dienstebereich
von LAC1 zum Dienstebereich von LAC2 vornimmt, den Bedarf nach einer
neuen Tunnel-ID und einer neuen Ruf-ID im Internet für die Verbindung zwischen
LAC2 und LNS erfordern.
-
2 offenbart
schematisch erforderliche Signalisierungen bzw. Meldungen der vorgeschlagenen
Lösung
nachdem der LNS gemerkt hat, dass eine neue Mobilstation mit einer
eingerichteten Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit dem LNS ein Roaming
in seinen Dienstebereich vorgenommen hat. Gemäß dem Vorschlag wird ein derartiger
Verbindungsweiterleitungsmechanismus in das System eingeführt, dass
er es dem "neuen" Zugangsknoten LAC2
(d.h. der Zugangsknoten des neuen Dienstebereichs, in dem Roaming
ausgeführt
wird) ermöglicht,
anzufordern, dass:
- 1. der Netzserver LNS den
bestehenden Ruf in dem vorangehenden L2TP-Tunnel zwischen dem vorangehenden
Zugangsknoten LAC1 des vorangehenden Dienstebereichs und dem Netzserver LNS
trennen würde,
und
- 2. der Netzserver LNS die eingerichtete und bereits existierende
PPP-Sitzung mit der Verbindung in dem L2TP-Tunnel zwischen dem "neuen" Zugangsknoten LAC2 und dem Netzserver
LNS derart zuordnen würde,
dass die bestehende Verbindung zwischen dem LAC1 und dem LNS weitergereicht
wird, um eine Verbindung zwischen dem Zugangsknoten LAC2 und dem
LNS zu bilden.
-
Dies
kann durch Einfügen
zweier neuer Protokoll-Steuermeldungen
(wie zum Beispiel zweier neuer L2TP-Steuermeldungen) eingefügt werden, die
als "Roamingrufanfrage" ("Roamingrufanforderung") und "Roamingrufantwort" bzw. "Roaming Call Request" und "Roaming Call Reply" bezeichnet werden
können.
Von diesen wird "Roaming
Call Request" durch
LAC2 zu dem LNS2 gesendet nachdem der LAC2 herausgefunden hat, dass
ein ferner Host (d.h. eine Mobilstation) mit einer eingerichteten PPP-Sitzung
innerhalb des LNS sich nun innerhalb seines Dienstebereichs befindet.
Das "Roaming Call Reply" wird wiederum von
dem LNS zu dem neuen Zugangsknoten LAC2 gesendet und zeigt an, ob
ein Weiterreichen der eingerichteten PPP-Sitzung zwischen dem LNS
und dem LAC2 erfolgreich war oder fehlgeschlagen ist.
-
Um
in der Lage zu sein, die "Roaming
Ruf Anfrage" bzw. "Roaming Call Request" für die LNS des
Rufs zu definieren, der zwischen dem LNS und dem LAC1 zu trennen
ist, muss der neue Zugangsknoten LAC2 gewisse Information in bezug
auf den alten Zugangsknoten LAC1 und die PPP Verbindung zwischen
dem LAC1 und dem LNS erhalten. Dies kann unter Verwendung einer
neuen Art von Lösung zum
Bereitstellen der erforderlichen verbindungsspezifischen Identifikationsinformation
der Verbindung zwischen dem LAC1 und dem LNS ermöglicht werden. Im folgenden
wird diese Identifikation als eine PPP-Sitzungs-ID bzw. PPP-ID bezeichnet. Die PPP-ID
ist eine einzigartige Identifikation bzw. ID, die erstellt wird,
wenn die erste Verbindung zwischen dem LAC1 und dem LNS in einem
Vermittlungssteuerprotokoll (LCP bzw. Link Control Protocol) erstellt wird.
Die PPP-ID kann auf einer A-Nummern-Information (Nummer des Rufenden), einer
IMSI und/oder MSISDN-Ziffernketten bestehen, die von dem PLMN empfangen
worden sind und/oder aus verschiedenen Kombinationen dieser. Die
PPP-ID kann auch auf einer Kombination "magischer Zahlen" (Zufallszahlen, die von dem LAC1 und
dem LNS zueinander während
eines Handshaking-Prozesses gesendet werden) basieren. Eine Möglichkeit
ist, eine A-Nummer, eine IMSI oder eine MSISDN gemeinsam mit irgendwelchen
Zufallszeichenketten oder anderen Ketten zu verwenden, die von dem
LAC1 und/oder LNS empfangen werden. Was hier zum Implementieren dieses
Merkmals erforderlich ist, ist eine Option in dem LCP-Protokoll (LCP-Option),
die in diesem Fall eine ausgehandelte Einheit wäre, die die PPP-ID bildet.
-
Wie
durch 2 offenbart, wird die PPP-ID, die für die PPP-Verbindung verwendet
wird, vorzugsweise von dem LAC1 bereitgestellt und wird während der
gesamten Dauer der PPP-Verbindung
dieselbe bleiben. Zudem wird die PPP-ID dieselbe bleiben, selbst
in dem Fall, dass die PPP-Verbindung zwischen dem LAC12 und dem
LNS nachfolgend nach dem Roaming ermittelt wird, oder selbst wenn
eine Vermittlung zwischen einem ferneren LAC und dem LNS nachfolgend
auf ein ferneres Roaming der Mobilstation zu einem ferneren Dienstebereich
vorgenommen wird.
-
Es
wird hier bemerkt, dass die Verbindung zwischen dem LAC und dem
LNS auch aus einigen Tunneln bestehen kann, z.B. derart, dass ein
Tunnel zum Signalisieren und ein zweiter Tunnel zum tatsächlichen
Datenverkehr vorgesehen ist. In einem solchen Fall müssen jedes
Mal wenn die Mobilstation ein Roaming von einem Dienstebereich zu
einem anderen vornimmt, alle diese Tunnel von dem alten LAC zu dem
neuen LAC umgeschaltet bzw. übermittelt werden.
-
In
den konventionellen PPP-Anordnungen besteht die Information bezüglich der
Verbindung gewöhnlich
aus einer Tunnel-ID und einer Ruf-ID. Diese können in dem LNS gespeichert
werden und dann nachfolgend auf das Roaming zu dem LAC2 geliefert werden,
um die Sitzungsidentität
bereitzustellen. Gemäß einer
durch 3 offenbarten Alternative könnte die von dem LAC2 erforderliche
Information von dem PLMN System statt dem LNS bereitgestellt werden,
da das PLMN immer Kenntnis in bezug auf die eingerichteten Rufe
und den Ort der dazu verbundenen Mobilstation MS hat, wie früher beschrieben
worden ist. In diesem Fall könnte
die Anordnung derart sein, dass der alte Zugangsknoten LAC1 diese
Information zu dem PLMN Netz sendet, welches sie dann ferner zu
dem neuen Zugangsknoten LAC2 sendet, oder dann kann der neue Zugangsknoten
LAC2 eine Anfrage an das PLMN System senden, um die erforderliche
Information davon zu empfangen, z.B. von der HLR- oder VLR-Datenbank,
als eine Reaktion auf die Anfrage. In diesem Fall liest "Roaming Call Request" zusätzlich zu
der alten Ruf-ID und der alten Tunnel-ID eine neue Ruf-ID und eine
neue Tunntel-ID für
das Tunnel zwischen dem LNS und dem neuen Zugangsknoten LAC2 ein.
-
Nachdem
die "Roaming Call
Request"-Meldung
empfangen worden ist, löscht
der LNS zuerst den alten Ruf, der noch zwischen dem alten Zugangsknoten
LAC1 und dem LNS eingerichtet ist. Diese kann beispielweise durch
Senden einer "Call Disconnect
Notify"-Meldung
bzw. Rufunterbrechungs-Mitteilung erfolgen, die z.B. in L2TP Internet draft
(Oktober 1998) durch IETF spezifiziert ist. Nachdem diese Information
empfangen worden ist, schaltet der LNS die Verbindung zwischen dem
LAC2 und dem LNS "ein" oder ordnet die
PPP-Sitzung der neuen Tunnel-ID und der neuen Ruf-ID zu, die von
dem LAC2 bereitgestellt werden.
-
Zum
Abschließen
der Handover-Verarbeitung sendet der LNS eine "Roaming Call Reply" zu dem neuen Zugangsknoten LAC2, um
den Beginn des Tunnelns und die Zuordnung der PPP-Sitzungsverbindung
zwischen LNS und LAC2 zu bestätigen. Wenn
die Zuordnungsprozedur erfolgreich abgeschlossen worden ist, können der
neue LAC2 und der LNS das Senden von Nutzlastmeldungen zueinander veranlassen.
In dem Fall, dass die Prozedur fehlschlägt, ist es erforderlich, eine
vollständig
neue PPP-Sitzung zwischen den LNS- und LAC-Knoten zu verhandeln,
wie es momentan beim Stand der Technik jedes Mal vorgenommen wird,
wenn eine Mobilstation ein Roaming von einem Dienstbereich zu einem
anderen vornimmt.
-
4 offenbart
die Verfahrensschritte für
die durch 2 offenbarte Ausführungsform.
Der Betrieb fängt
bei Schritt 102 an, wenn ein Mobilbenutzer mit einer eingerichteten
Endpunktzu-Server-Verbindung zu dem Datennetzserver (LNS) über einen
ersten Zugangsserver ein Roaming in einem neuen Dienstebereich vornimmt,
der von einem zweiten Zugangsserver bedient wird. Bei Schritt 104 meldet
das PLMN dem zweiten Zugangsserver (LAC2) diesen Roaming vornehmenden
Mobilbenutzer und auch die eingerichtete Verbindung zwischen der
Mobilstation zu dem Netzserver LNS (diese Verbindung besteht aus
Verbindungen zwischen der Mobilstation und dem ersten Zugangsknoten
und zwischen dem ersten Zugangsknoten LAC1 und dem LNS). Der geeignete
LNS kann beispielsweise mit Hilfe der B-Nummer-Information oder
der Datennetz-Adressinformation
des LNS definiert werden, welche auch von dem PLMN dem zweiten Zugangsknoten
bereitgestellt werden können.
-
Bei
Schritt 106 erhält
der zweite Zugangsknoten die PPP-Sitzungs-ID
der Verbindung zwischen dem ersten Zugangsknoten (LAC1) und dem LNS,
wobei die Sitzungs-ID auf irgendeiner einzigartigen PLMN-ID wie
z.B. einer A-Nummern-Information, IMSI, und/oder MSISDN-Information
beruht. Die Sitzungs-ID kann von dem PLMN als solches bereitgestellt
werden, basierend auf der A-Nummern-, IMSI- oder MSISDN-Information,
wobei der zweite Zugangsknoten die Sitzungs-ID von der Signalisierung in
bezug auf die Roaming vornehmende Mobilstation und das Kommen von
dem PLMN erkennt. Der zweite Zugangsknoten kann alternativ mit einer
geeigneten Vorrichtung zum Bestimmen der Sitzungs-ID versehen sein,
wie z.B. einer Tabelle oder einer Aufzeichnung für die Sitzungs-IDs der entsprechenden A-Nummern-,
IMSI- oder MSISDN-Information.
-
Bei
Schritt 108 fordert der zweite Zugangsknoten den Netzserver
LNS auf, all solche Rufe oder Verbindungen, die der bestimmten PPP-Sitzungs-ID zugeordnet
sind, in eine "neue" getunnelte Verbindung
zwischen dem zweiten Zugangsserver und dem Netzserver überzuführen und
alle solche Rufe zwischen dem ersten Zugangsknoten und dem Netzserver
mit der zugeordneten PPP-Sitzungs-ID zu löschen. Es sollte hier bemerkt
werden, dass obwohl diese Beschreibung sich auf eine Verbindung
zwischen einem Zugangsknoten und einem Netzserver bezieht, die Verbindung
auch einige Verbindungen höherer
Schichten und niedrigerer Schichten einbeziehen kann oder gemultiplexte
Verbindungen innerhalb eines Tunnels oder Verbindungen innerhalb
einiger Tunnel, welche alle im Falle eines Roamings der Mobilstation
in einen neuen Dienstebereich zu überführen sind.
-
Bei
Schritt 110 akzeptiert der Netzserver die Aufforderung
und geht weiter, so dass die PPP-Verbindung oder – Verbindungen überführt wird/werden, um
zwischen dem neuen Zugangsknoten und dem Netzserver fortgesetzt
zu werden und dass die alte Verbindung bzw. Verbindungen zwischen
dem alten Zugangsknoten und dem Datennetzserver LNS beendet werden.
-
Es
wird auch vorgezogen, den Sicherheitspegel der Verbindung anzuheben.
Beispielsweise in dem Fall, in dem es ein Risiko dahingehend gibt, dass
ein Dritter die PPP-Sitzungs-ID erhalten kann, ist es möglich, eine
Einrichtung zu haben, in welcher die LNS nach einer Authentifizierung
für die
Mobilstation während
der Verbindung nachfragt nachdem das Handover zwischen den LACs
abgeschlossen worden ist. Dies kann auch später ausgeführt werden als unmittelbar
nach dem Handover. Die Authentifizierung kann beispielsweise mit
Hilfe einer Passwortabfrage und dem nachfolgenden Wählen des
Passwortes durch den Benutzer eingerichtet werden. In dem Falle,
dass der LNS mit einer Tabelle von IMSI- oder ISDN-Nummernzeichenketten
jener Mobilstationen versehen ist, die berechtigt sind, den Dienst
zu benutzen, kann die Authentifizierung durch Anfragen dieses Codes,
zu dem LNS übertragen
zu werden, und nachfolgendes Verifizieren des empfangenen Codes
vorgenommen werden.
-
Demnach
stellt die Erfindung eine Lösung bereit,
durch welche eine signifikante Verbesserung im Bereich des Zugangs
auf Datennetzdienste mit Hilfe einer Mobilstation erreicht werden.
Die Erfindung wird als Vorteile in verschiedenen Fällen bereitstellend
angesehen und speziell bei solchen Anwendungen, bei denen ein PLMN
oder ein geographischer Bereich wie z.B. ein Land von mehr als einem Zugangsknoten
bedient werden. Es sollte bemerkt werden, dass die vorangehenden
Beispiele der Ausführungsformen
der Erfindung nicht dazu gedacht sind, den Schutzbereich der Erfindung
auf die spezifischen oben dargelegten Formen zu beschränken, sondern
die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, eher alle Modifikationen, ähnlichen
Ausführungsformen
und Alternativen abzudecken, die in dem Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung enthalten sind. Alle zusätzlichen Ausführungsformen,
Modifikationen und Anwendungen, die Fachleuten offensichtlich erscheinen,
sind demnach innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung, wie er
durch die beiliegenden Patentansprüche dargelegt wird.