DE69931356T2

DE69931356T2 - System und vorrichtung zum zugriff auf dienste eines mobilkommunikationsnetzwerkes entweder direkt oder über ein ip netzwerk

Info

Publication number: DE69931356T2
Application number: DE69931356T
Authority: DE
Inventors: Jussi Lemilainen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: EP1064805A1; EP1062823B1; CN100377607C; ES2264255T3; FI981995A; DE69931356D1; ES2403094T3; JP2002507870A; EP1062823A1; AU2849299A; WO1999048315A1; AU2950299A; US6853851B1; FI107979B; JP4245803B2; US7502626B1; FI981995A0; CN1301468A; EP1064805B1; US20050064896A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Mobilkommunikationssysteme und im Besonderen ein System zum Übertragen von Informationen zwischen einer Mobilstation und einem Mobilkommunikationsnetz.
Bei der modernen Büroarbeit ist es oft notwendig, Mitarbeitern vielseitige Verbindungen zur Übertragung von Informationen bereitzustellen, die Sprache, Faxnachrichten, E-Mail und andere Daten übertragen können – normalerweise in digitaler Form. Die Übertragung von Informationen wird in einem Büro oder einer vergleichbaren Arbeitsumgebung für die Kommunikation zwischen Mitarbeitern, die Übertragung von Informationen zwischen Zweigniederlassungen, deren Büros sich in einer anderen Stadt oder sogar in einem anderen Land befinden können, sowie für die Kommunikation zwischen dem Büro und der „Welt außerhalb" benötigt. In diesem Text und allen nachfolgenden Texten steht „Büro" für eine Umgebung mit mehreren Nutzern, die „zusammen gehören", wobei das Büro physisch einen verhältnismäßig beschränkten Bereich umfasst. In der Telekommunikationsbranche gab es einen Trend hin zu integrierten Systemen, in denen verschiedene Formen der Telekommunikation als eine Einheit gesteuert werden können.
Eine herkömmliche Umsetzung einer oben erwähnten Art eines Bürokommunikationssystems umfasst eine Unternehmenstelefonzentrale zum Bereitstellen der Telefondienste und Telefone, die mit dieser über Twistedpair-Verbindungen und ein separates Local Area Network (LAN) verbunden sind, in dem Anwendungen für fortschrittliche Telekommunikationsdienste umgesetzt wurden und das über die Intelligenz zur Ausführung dieser verfügt. Das lokale Netz ist mit der Telefonzentrale mittels eines Telekommunikationsservers (Telefonie-Server) verbunden, der die Architektur eines herkömmlichen Subscriber Servers unterstützt, in dem Subscriber die mit dem lokalen Netz verbunden Computer der Subscriber sind. So sind beispielsweise Anruf-, Daten-, Fax-, E-Mail- und Sprachdienste innerhalb eines Büros miteinander mittels des Telekommunikationsservers verbunden. In einem integrierten System können Benutzer beispielsweise auch Telefondienste mittels ihrer Computerendgeräte steuern, die mit dem lokalen Netz verbunden sind. Das gesamte, integrierte Bürokommunikationssystem ist mit dem öffentlichen Telefonnetzwerk über die Telefonzentrale verbunden.
1 stellt ein Beispiel eines Bürokommunikationssystems des Stands der Technik dar, in dem die Telefone TP (Telefon) der Benutzer durch Kabelverbindungen verbunden wurden und ein Local Area Network (LAN) über einen Telekommunikationsserver TS (Tele-Server) in eine Telefonzentrale PBX (Private Branch Exchange) verbunden wurde, die mit einem öffentlichen Telefonnetz PSTN/ISDN (PSTN, Public Switched Telephone Network, ISDN, Integrated Services Digital Network) verbunden ist. Mit dem Local Area Network (LAN) wurden einerseits Server verbunden, die verschiedene Dienste wie Datenbankserver DBS (Datenbankserver), Voice-Server VS (Voice-Server) und E-Mail-Server EMS (E-Mail-Server) ausführen, und auf der anderen Seite die Computer der Benutzer PC (Personal Computer). Bei dieser Art der Umsetzung kann es als Problem betrachtet werden, dass, selbst wenn sich das Telefon TP und der Computer PC eines Benutzers auf dem gleichen Tisch nebeneinander befinden, für diese getrennte Kabelverbindungen in den Arbeitsraum des Benutzers gelegt werden müssen, einerseits von der Telefonzentrale PBX und andererseits vom Telekommunikationsserver TS des LAN. Aufbau und Wartung zweier sich überschneidender Telekommunikationsnetzwerke verursacht selbstverständlich Kosten.
Das Problem der sich überschneidenden Telekommunikationsnetzwerke wird durch tragbare Mobilstationen verstärkt, die immer beliebter werdende Funkverbindungen verwenden. Viele Menschen, die in einem Büro arbeiten, benötigen auf Grund ihrer mobilen Arbeit eine Mobilstation und oft auch ein tragbares Faxgerät und/oder eine kombinierte, tragbare Computer-/Mobilstation. Um diese auf Funkverbindungen basierenden Geräte auch innerhalb von Gebäuden, deren Konstruktion Funksignale abschwächt, nutzen zu können, wurde vorgeschlagen, mobile Funknetze mit kleinen Basisstationen speziell für Büros oder sogar Räume zu ergänzen, wobei die Basisstationen entweder direkt oder über das verkabelte Telefonnetz mit den zentralen Systemen des mobilen Kommunikationsnetzes verbunden würden. Das Netz kleiner Basisstationen wäre bereits ein drittes überschneidendes Telekommunikationsnetz innerhalb desselben Büros, und somit wird deutlich, dass in einer bevorzugten Lösung, auf die die vorliegende Erfindung abzielt, auch die Anordnung unterstützender Funkkommunikationsstationen mit den gleichen Mitteln und Telekommunikationsnetzen wie die restliche Übertragung von Informationen im Büro umgesetzt werden sollte.
Eine besondere Herausforderung an Telekommunikationssysteme besteht in der Tatsache, dass Arbeit zunehmend in Kleinbüros oder der häuslichen Umgebung ausgeführt wird, was durch das SOHO-Konzept (Small Office, Home Office) beschrieben wird. Selbst hier werden oft fortschrittliche Bürokommunikationsdienste benötigt und vorzugsweise ist ein flexibles System verfügbar, das sowohl im Büro als auch zu Hause verwendet werden kann. Die gegenwärtigen Systeme, die sich überschneidende Verbindungen für die Verwendung von Mobilkommunikationsdiensten, herkömmlichen Telefondiensten und schnellen Datenübertragungsdiensten erfordern, sind sehr unflexibel für die Arbeit in Klein- oder Heimbüros. Zusätzlich dazu sind aus dem Stand der Technik folgende Arten von Lösungen in Verbindung mit integrierten Telekommunikationssystemen bekannt.
Wird ein integriertes Bürokommunikationssystem unter Verwendung traditioneller Technik umgesetzt, müssen einerseits von der Telefonzentrale PBX (1) und andererseits vom Telekommunikationsserver TS des Local Area Network (LAN) getrennte Kabelverbindungen in den Arbeitsraum des Benutzers gelegt werden. Um einen Subscriber über verschiedene Zentralen und Server zu erreichen, müssen verschiedene Nummern und Adressen verwendet werden. Die Verwaltung einer Reihe von Adressen für jeden Benutzer verkompliziert die Sache sowohl für die Subscriber selbst als auch für diejenigen, die sich mit ihnen in Verbindung setzen wollen. In früheren Patentanmeldungen gemäß dem Stand der Technik wurde nicht konkret nach einer Lösung für dieses Problem gesucht.
D1: EP 766490 offenbart ein integriertes Datenübertragungssystem einschließlich eines Mobilnetzes (GSM) und eines wireless LAN (Hiperlan). Die Verbindung zwischen den Netzen wird durch einen Gateway-Computer gesteuert, der sich in jedem wireless LAN befindet. Mit Blick auf das Mobilnetz arbeitet der Gateway-Computer wie ein Basisstation-Controller (BSC). Der Gateway-Computer führt Protokollumwandlungen zwischen dem Mobilnetzprotokoll und dem LAN-Protokoll durch.
Jetzt wurde ein verbessertes, integriertes Bürokommunikationssystem erfunden. Als verschiedene Aspekte der Erfindung werden ein System, ein Mobilstationsemulator, eine Mobilstation und ein Verfahren vorgestellt, die durch das charakterisiert sind, was in den unabhängigen Ansprüchen offen gelegt wird.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offen gelegt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun an Hand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben und es zeigen:
1 ein Beispiel eines Bürokommunikationssystems des Stands der Technik;
2 ein Blockdiagramm, das die Grundelemente des GSM-Systems darstellt;
3 ein Blockdiagramm, das die Übertragungs- und Empfangsfunktionen einer GSM-Mobilstation detaillierter darstellt;
4 ein Blockdiagramm, das ein System gemäß der Erfindung darstellt;
5 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Interworking Unit darstellt;
6 ein Blockdiagramm, das die Funktionsweise einer Mobilstation in Verbindung mit dem Einsatz eines virtuellen Endgeräts darstellt;
7 ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang des virtuellen Endgeräts basierend auf einer Nachricht, die von einem Mobilkommunikationssystem eingegangen ist, darstellt;
8 ein Blockdiagramm, das eine Systemarchitektur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 die Basiselemente eines Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 die Module einer Mobilstation;
11 den Protocol-Stack einer Mobilstation MS;
12 das Konzept eines Wireless Internet Office (WIO);
13 ein Beispiel einer allgemeinen WIO-Netzarchitektur;
14 die Architektur einer persönlichen Basiseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 eine Art des Verbindens der Mobilstation MS mit den Endgeräten TE gemäß der Erfindung, die eine persönliche Basiseinheit (PBU) bilden;
16 den Protocol-Stack eines virtuellen Endgeräts vMS in der PBU; und
17 eine Anordnung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Ausführungsformen der Erfindung werden unter Verwendung der Begriffe und Elemente eines digitalen Mobilkommunikationsnetzes GSM (Globales System für Mobile Kommunikation) beschrieben. Man wird verstehen, dass die Erfindung in Verbindung mit jedem funktional äquivalenten Mobilkommunikationsnetz wie NMT (Nordic Mobile Telephone), AMPS (Advanced Mobile Phone Service), DECT (Digital European Cordless Telecommunications), DCs1800 (Digital Cellular System for 1800 MHz) und so weiter verwendet werden kann. Auch die Auswahl des Zugangsnetzes ist in Bezug auf die vorliegende Erfindung unwichtig. Die Lösung kann demzufolge in Verbindung mit anderen festen oder kabellosen Zugangstechniken wie WLAN (Wireless Local Area Network), Ethernet, ATM (Asynchronous Transfer Mode), WATM (Wireless Asynchronous Transfer Mode), HIPERLAN, LPRF (Low Power RF) uns so weiter angewendet werden.
2 bis 8 stellen eine erste Ausführungsform dar, in der eine virtuelle Mobilstation im Gerät der Bedienungsperson eingesetzt wird, und 9 und folgende stellen eine zweite Ausführungsform dar, in der sich die virtuelle Mobilstation im Gerät des Benutzers befindet.
Das Blockdiagramm in 2 stellt die Grundelemente des GSM-Systems dar. Mobilstationen MS sind mit den Basisstationen BTS mittels Funkkommunikation in Verbindung. Die Basisstationen BTS sind außerdem über eine so genannte Abis-Schnittstelle mit einem Basisstation-Controller BSC verbunden, der verschiedene Basisstationen steuert und verwaltet. Die von verschiedenen Basisstationen BST und einem Basisstation-Controller BSC, der diese steuert, gebildete Einheit wird als Basisstationssystem BSS bezeichnet. Im Besonderen verwaltet der Basisstation-Controller BSC Funkkommunikationskanäle sowie Übergaben. Andererseits ist der Basisstations-Controller BSC durch die so genannte A-Schnittstelle in Verbindung mit einer Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC), die den Verbindungsaufbau zu und von den Mobilstationen koordiniert. Durch die Mobilfunkvermittlungsstelle MSC kann außerdem eine Verbindung mit einem Subscriber aufgebaut werden, der nicht innerhalb des Mobilkommunikationsnetzes arbeitet.
Das Blockdiagramm in 3 stellt die Übertragungs- und Empfangsfunktionen einer Mobilstation in Übereinstimmung mit dem GSM-System detaillierter dar. Die erste Phase der Übertragungssequenz ist analoge Sprachdigitalisierung 201 und Codierung 202. Ein A/D-Wandler 201 nimmt eine Abtastung bei einer Frequenz von 8 kHz und ein Sprachcodierungsalgorithmus nimmt an, dass das eingehende Signal 13 Bit lineare PCM hat. Die von dem A/D-Wandler bereitgestellten Abtastungen werden in 160-Abtastungssprachframes segmentiert, wonach die Dauer jedes Sprachframes 20 ms beträgt. Der Sprachcodierer 202 verarbeitet die 20-ms-Sprachframes, anders ausgedrückt, 20 ms Sprache werden vor Beginn der Codierung in einen Puffer gegeben. Die Codierungsabläufe werden framespezifisch oder als ihre Unter-Frames (als Blocks mit 40 Abtastungen) ausgeführt. Als Ergebnis der Codierung des Sprachcodierers 202 produziert ein Frame 260 Bits.
Nach der Sprachcodierung 202 wird Kanalcodierung 203 in zwei Phasen ausgeführt, wonach zunächst einige (die 50 wichtigsten) der Bits (260 Bits) durch einen Blockcode 203a (= CRC, 3 Bits) geschützt werden und dann werden diese und die zweitwichtigsten Bits (132) außerdem durch einen Convolution-Code 203b (Codierungsverhältnis ½) ((50 + 3 + 132 + 4)·2 = 378) geschützt und einige Bits werden ungeschützt angenommen (78). Wie in 3 dargestellt kommen die Signalisierungs- und logischen Nachrichten direkt von einer Steuereinheit 219, die Blöcke der Mobilstation steuert, an den Blockcodierungsblock 203a und selbstverständlich wird für diese Datennachrichten keine Sprachcodierung ausgeführt. Entsprechend werden die beim Empfang empfangenen Signalisierungs- und logischen Nachrichten aus dem Kanaldecodierungsblock 215 in die Steuereinheit gegeben. Bei der Blockcodierung 203a wird eine Bitsequenz mit dem Ende des Frames, mittels derer Transportfehler beim Empfang erkannt werden können, verbunden und bei der Convolution-Codierung 203b wird die Redundanz des Sprachframes erhöht. Somit werden insgesamt 456 Bits mit einem 20-ms-Frame übertragen.
Diese 456 Bits werden verschachtelt 304 und die Verschachtelung 204 hat ebenfalls zwei Phasen. Zunächst wird die Reihenfolge der Framebits gemischt 204a und die vermischten Bits werden in acht Blöcke gleicher Größe unterteilt. Diese Blöcke werden des weiteren in acht aufeinander folgende TDMA-Frames geteilt 204b, wonach die 456 verschachtelten Bits in acht Zeitfenstern auf dem Funkpfad (57 Bits in jedem) übertragen werden. Zweck der Verschachtelung ist das gleichmäßige Verteilen der Übertragungsfehler, die normalerweise als Bündelstörungen auftreten, über die gesamten übertragenen Daten, wonach Kanaldekodierung effektiver ist. Nach der Entschachtelung wird die Bündelstörung zu einzelnen Fehlerbits, die bei Kanaldecodierung korrigiert werden können. Die nächste Phase in der Übertragungssequenz ist die Datenverschlüsselung 205. Verschlüsselung 205 wird mittels eines Algorithmus umgesetzt, der eines der am besten gehütetsten Geheimnisse des GSM ist. Durch Verschlüsselung wird die nicht autorisierte Auflistung von Anrufen, die in analogen Netzen möglich ist, verhindert.
Von den Verschlüsselungsdaten wird die zu übertragende Signalfolge durch Addieren einer Trainingsperiode, Tailbits und einer Schutzperiode gebildet. Die zu übertragende Signalfolge wird in einen GMSK-Modulator 207 gegeben, der die Signalfolgen für die Übertragung moduliert. Das GMSK-Modulationsverfahren (Minimalphasenlagenmodulation mit Gaußschen Impulsen) ist ein digitales Modulationsverfahren mit Standardamplituden, wobei die Informationen in den Änderungen einer Phase enthalten sind. Ein Überträger 226 mischt die modulierte Signalfolge durch eine oder mehrere Zwischensequenzen für 900 Megahertz und überträgt sie durch eine Antenne auf eine Funkschnittstelle. Der Überträger 226 ist einer der drei Funkfrequenzblöcke 30. Ein Empfänger 228 ist der erste Block auf der Empfangsseite, der die Verarbeitungen des Überträgers 226 umkehrt. Der dritte RF-Block ist ein Sprachgenerator 227 für die Formatierung der Frequenzen. Das GSM-System hat Frequenzen, die bei Verwendung springen, wobei sich die Übertragungs- und Empfangsfrequenzen in jedem TDMA-Frame ändern. Frequenzsprung verbessert die Qualität der Verbindungen, stellt jedoch hohe Anforderungen an den Sprachgenerator 227. Der Sprachgenerator 227 muss in der Lage sein, schnell von einer Frequenz zu einer anderen zu vermitteln; in weniger als einer Millisekunde.
Beim Empfang werden die Übertragungsabläufe umgekehrt. Nach einem RF-Empfänger 28 und einem Demodulator 211 wird eine lineare Detektion durchgeführt 212, beispielsweise durch einen Kanalausgleicher der empfangenen Abtastungen, mit dem Ziel, die übertragene Bitfrequenz herauszufinden. Nach der Detektierung werden Entschlüsselung 213 und Entschachtelung 214 ausgeführt, Kanaldecodierung 215 wird für die detektierten Bits eingesetzt und die Fehlersumme wird durch zyklische Redundanzprüfung (CRC) geprüft. Bei der Kanaldekodierung 215 ist das Ziel, die durch das Übertragen der Signalfolge verursachten Bitfehler zu korrigieren. Der 260 Bit lange Sprachframe enthält nach der Kanaldecodierung 215 die übertragenen Parameter, die Sprache beschreiben, mittels der ein Sprachdecodierer 216 digitale Abtastungen des Sprachsignals bildet. Die Abtastungen werden zur Wiedergabe für einen Sprecher 32 DA-gewandelt 217. Im Überträger/Empfänger ist die Haupteinheit, die die Mobilstation steuert, die Steuereinheit 219, die hauptsächlich die oben beschriebenen Blocks steuert, deren Funktionen koordiniert und die zeitliche Planung steuert.
Das Blockdiagramm in 4 stellt eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für das Verwenden der Dienste eines Mobilkommunikationsnetzes durch ein IP-Zugangsprotokoll dar. Eine Interworking Unit 40 (IWU) wurde mit der Mobilfunkvermittlungsstelle 31 eines Mobilkommunikationssystems verbunden, dessen Schnittstelle für die Mobilfunkvermittlungsstelle einer normalen Schnittstelle eines Basisstation-Controllers BSC entspricht, das heißt die A-Schnittstelle, und für das IP-Netzwerk entspricht sie einer normalen Schnittstelle zwischen dem IP-Netzwerk und einem IP-Endgerät. Die IUW ist ein Netzelement gemäß der vorliegenden Erfindung, welches Mittel umfasst, die für die Kopplung der Funktionalitäten des Mobilkommunikationssystems und des IP-Netzwerks nötig sind. Das Element AP stellt den Verbindungspunkt des IP-Netzwerks dar.
Der Aufbau der Interworking Unit 40 wurde mittels eines Blockdiagramms in 5 dargestellt. Die Interworking Unit 40 umfasst einen ersten funktionalen Block 41, der Mittel zum Emulieren des Basisstation-Controllers des Mobilkommunikationssystems gegenüber der Mobilfunkvermittlungsstelle umfasst. Die IWU umfasst außerdem einen zweiten funktionalen Block 42, der Mittel zum Funktionieren als IP-Host gegenüber dem Internet oder einem entsprechenden Telekommunikationsnetzwerk wie ISDN, AMT und so weiter umfasst. Es gibt einen dritten funktionalen Block 43 zwischen dem ersten und dem zweiten funktionalen Block, der Mittel zum Erstellen eines oder mehrerer virtueller Endgeräte umfasst. Die Erzeugung und Arbeitsweise virtueller Endgeräte wird später detaillierter erörtert.
Mit Bezug auf 4 wird das Local Area Network LAN 32 des Unternehmens über einen IP-Router 33 mit einem öffentlichen IP-Netzwerk verbunden. In einem System gemäß der Erfindung umfasst eine Mobilstation Mittel zum Vermitteln in ein Zugangsnetz; in die 4 dargestellte Mobilstation ist an das LAN 32 gekoppelt, indem zum Beispiel die Mobilstation mit einem PC verbunden wird, der mittels eines Kabels, eine Infrarotverbindung oder ein Funk-Überträger-Empfänger-Paar an ein LAN des Subscribers gekoppelt ist. Die Art und Weise, auf die die Mobilstation an den Netzwerkpunkt gekoppelt ist, ist mit Bezug auf die Erfindung nicht von Bedeutung. Später ist es möglich, dass die Mobilstationen mit ausreichend IP-Funktionalität ausgestattet sind, wodurch kein separates Endgerät benötigt wird. In dem in 4 dargestellten Beispiel vermittelt die Mobilstation zu einem festen Zugangspunkt des Local Area Network. Der Zugangspunkt kann auch ein anderer Zugangspunkt sein, wie beispielsweise der eines Wireless Local Area Network, wie später gezeigt wird.
Mittels ihrer Steuereinheit kann die Mobilstation entscheiden, ob sie in das Zugangsnetz vermittelt, nachdem zum Beispiel festgestellt wurde, dass sie sich im Subscription-Bereich eines drahtlosen Zugangsnetzes befindet. Wenn die Mobilstation über ein Endgerät mit dem Netzwerk verbunden ist, erkennt die Mobilstation das Vermitteln oder Rück-Vermitteln zum Beispiel durch einen Indikator 37B eines Indikationssignals der ausgewählten Ader eines vieladrigen Kabels oder eines Information Access Service (IAS), die für Anlagen in Übereinstimmung mit dem IrDA-Standard gesetzlich festgelegt sind.
Im Zusammenhang mit dem Vermitteln in das Local Area Network, überträgt die Mobilstation die dynamischen Daten, die sich auf den Zustand der Mobilstation, und die Daten in Verarbeitung über das IP-Netzwerk an die Interworking Unit. Danach schalten sich die herkömmlichen Funkfrequenzteile der Mobilstation ab und die Mobilstation wechselt in die Kommunikation mit der Interworking Unit 40 über das IP-Netzwerk. Mit Bezug auf 3 bedeutet die Anordnung, dass zum Beispiel die Blöcke 233, 201, 202, 216, 217, 219 und 232 beibehalten werden und die restlichen Blöcke abgeschaltet werden, wonach die Mobilstation Sprache überträgt und empfängt, die in Übereinstimmung mit der 13 Kbps GSM-Spezifizierung codiert wurde. Beim Einsatz im GSM-System signalisiert eine Mobilstation 34 mit einer Mobilfunkvermittlungsstelle 31 über einen Basisstation-Controller. Wenn die Mobilstation 34 in den Netzmodus wechselt, wird dieses Signalisieren nicht fortgesetzt und das Signalisieren wird für das anderweitige Ausführen zum Aufrechterhalten der Verbindungen transportiert. Infolgedessen ist die Interworking Unit 40 kein Element, das lediglich Protokollunterhaltungen ausführt; sie enthält auch eine funktionale Einheit 43 zum Aufrechterhalten virtueller Endgeräte.
Beim Wechsel in den IP-Modus überträgt die Mobilstation 34 die dynamischen Daten, die sich auf den Zustand der Mobilstation beziehen, und die Anrufe in Verarbeitung an ein virtuelles Endgerät vMS 35, das in der Interworking Unit 40 eingerichtet ist. Diese Daten werden in einer Zustandsmaschine gehalten, die sich im virtuellen Endgerät befindet. In diesem Zusammenhang bedeutet Zustandsmaschine eine funktionale Einheit, die die genehmigten Änderungen des Zustands in Bezug auf die Arbeitsweise der Mobilstation und die dazugehörigen Nachrichten entsprechend des Protokolls beschreibt. Der von der Zustandsmaschine beschriebene Funktionsteil hält die Daten über mögliche Änderungen des Zustands in Bezug auf den Protokoll-Layer, den momentanen Zustand, die Datenstrukturen in Bezug auf die Änderung des Zustands und so weiter. Somit beschreibt eine Zustandsmaschine in Verbindung mit GSM den Funktionsteil der Mobilstation, der die Funktionsweisen in Bezug auf das GSM Layer 3 Protokoll der Mobilstation (NULL, momentan eingeschaltet, auf eine Basisstation vermittelt usw.) steuert. Darüber hinaus hält diese Zustandsmaschine für die höchste Ebene eine Teilzustandsmaschine für alle Verbindungen der Mobilstation, wobei der Zustand der Verbindung zum Beispiel NULL, Anruf begonnen, Anruf stattfindend, aktiv und so weiter sein kann.
Das in 6 dargestellte vereinfachte Blockdiagramm zeigt eine Umsetzung der Funktionalität der Mobilstation und die Unterteilung ihrer Hierarchie in Verbindung mit der Einrichtung eines virtuellen Endgeräts. Die Interworking Unit 40 wurde mit der Mobilfunkvermittlungsstelle 31 über ein festes Netz des GSM-Systems verbunden, wobei die untere Ebene des Protokollstapels der Mobilfunkvermittlungsstelle 31 und der Interworking Unit 40 ein Transportprotokoll 315, 411 eines festen Netzwerks 50 des GSM-Systems ist. Zusätzlich zu dem oben erwähnten Transportprotokoll 411, umfasst der Block 41 der Interworking Unit Layer 412, die für das Emulieren eines Netzwerkuntersystems benötigt werden. Ein Block 42 der Interworking Unit umfasst Protokolle MAC 421, IP 422 und UDP 423 mit Bezug auf IP-Kommunikation. Entsprechende Protokolle 341, 342, 343 befinden sich im Protokollstapel der Mobilstation 34, die im Netzmodus arbeitet. Der Protokollstapel des virtuellen Endgeräts 43 umfasst die GSM-Funktionseinheit, die von der Zustandsmaschine 431 beschrieben wird, die mindestens eine Funkressource (RR), Mobilitätsmanagement (MM) und Anrufmanagement (CM) umfasst. Darüber befindet sich Protokoll 431 (GSM über IP), das sich auf die Kommunikation zwischen der Interworking Unit und der Mobilstation bezieht, die im Netzmodus arbeitet. Dies wird später detaillierter beschrieben. Ein entsprechendes Protokoll 344 befindet sich in der Mobilstation, die im Netzmodus arbeitet und die auch die notwendigen Anwendungen zum Verarbeiten der Basisdienste (Sprache, Kurznachricht, Fernkopie) eines Mobilkommunikationssystems umfasst.
Normalerweise ist das Warten einer Zustandsmaschine im virtuellen Endgerät 35 eine anwendungsspezifische Lösung, da das virtuelle Endgerät Daten über den Zustand der Verbindung in Richtung sowohl des Mobilkommunikationssystems als auch der Mobilstation 34 warten muss. Auf Basis der im virtuellen Endgerät gewarteten Zustandsdaten kann das Signalisieren des virtuellen Endgeräts in Richtung sowohl des Mobilkommunikationsnetzes als auch der Mobilstation gesteuert werden. Es ist zu beachten, dass auf Grund der Wartung der Zustandsmaschine durch das virtuelle Endgerät das Signalisieren, das in verschiedene Richtungen umgesetzt wird, unabhängig vom Protokoll ist, oder anders ausgedrückt, das Ändern des Protokolls in einer Richtung stört nicht das Funktionieren des virtuellen Endgeräts.
Um das Funktionieren des virtuellen Endgeräts zu aktivieren benötigt die Interworking Unit zusätzlich zu den Zustandsdaten der Mobilstation die Daten, die in einem Subscriber-Identitätsmodul gespeichert sind: die SIM-Karte. Die SIM-Karte ist eine intelligente Karte, auf der Identifizierungsinformationen sowohl über den Subscriber als auch das Endgerät sowie ein Informationsfeld mit verschiedenen Datentypen, die vom GSM-Standard definiert und vom Subscriber bereitgestellt werden, gespeichert wurden. Eine detailliertere Beschreibung der SIM-Karte findet sich auf den Seiten 67-71, 444-492 und 561 des oben erwähnten GSM-Guide von Mouly-Pautet. In Bezug auf die vorliegende Erfindung kann der wichtigste Teil der Daten, den die SIM-Karte enthält, als statische Information aufbewahrt werden, wobei entsprechende Informationen im Speicher der Interworking Unit gespeichert werden können.
Wenn die Interworking Unit die Verwendung der Daten sowohl der Zustandsmaschine als auch der SIM-Karte hat, startet die IWU 40 das virtuelle Endgerät 35, welches das Funktionieren der konkreten Mobilstation 34 gegenüber dem Mobilkommunikationssystem emuliert. Sie empfängt Signale des Mobilkommunikationssystems über den ersten funktionalen Block 41 der Interworking Unit und führt basierend auf den von ihr gewarteten Zustandsdaten Signalisierung gegenüber dem Mobilkommunikationssystem aus. Sie empfängt durch den zweiten funktionalen Block 42 der Interworking Unit die Daten in Übereinstimmung mit der durch das konkrete Endgerät übertragenen Daten, vergleicht die Nachricht mit den von ihr gewarteten Zustandsdaten und erzeugt auf deren Basis ein Signal, das zu der betreffenden Zeit erfordert wird, damit dieses durch das Mobilkommunikationssystem übertragen wird.
Das in 7 dargestellte Ablaufdiagramm, zeigt die Funktionsweise eines virtuellen Endgeräts basierend auf einer Nachricht, die von einem Mobilkommunikationssystem eingegangen ist. Bei Punkt 610 empfängt das virtuelle Endgerät 35 eine Nachricht über den ersten funktionalen Block 41 der Interworking Unit. Bei Punkt 615 vergleicht das virtuelle Endgerät die geprüfte Nachricht mit der Zustandsmaschine, die es wartet, und definiert auf ihrer Basis die Nachricht, die für den Wechsel in den nächsten Zustand erfordert wird. Bei Punkt 620 definiert das virtuelle Endgerät, ob eine Verbindung zur Mobilstation 34, die im Netzmodus arbeitet, zum Erzeugen des nächsten Signals benötigt wird oder ob die erforderten Daten in den Subscriber-Informationen enthalten sind, die in der Interworking Unit gespeichert sind. Ist eine Verbindung zur Mobilstation erforderlich, erzeugt das virtuelle Endgerät die Nachricht, die sich auf die Funktion bezieht (Punkt 630) und sendet sie durch das IP-Netzwerk an die Mobilstation 34 (Punkt 635). Zur gleichen Zeit aktualisiert es den Zustand des betreffenden Prozesses zum Signalisierungszustand, der von ihm gewartet wird (Punkt 640). Ist keine Verbindung mit der Mobilstation 34 erforderlich und schlussfolgert das virtuelle Endgerät, dass es das benötigte Signal selbst verwalten kann, prüft das virtuelle Endgerät, ob die in der Interworking Unit gespeicherten Subscriber-Informationen für die Antwort benötigt werden oder ob die Antwortnachricht direkt auf Basis der Zustandsdaten erzeugt werden kann (Punkt 625). Sind zusätzliche Informationen erforderlich, bezieht das virtuelle Endgerät diese aus der Datenbank der Interworking Unit (Punkt 650) und erzeugt auf deren Basis eine Nachricht zum Übertragen an das Mobilkommunikationssystem (Punkt 655). Sind keine zusätzlichen Informationen erforderlich, erzeugt das virtuelle Endgerät eine Nachricht in Übereinstimmung mit dem Protokoll des Mobilkommunikationssystems, die auf Basis der Zustandsdaten definiert wird (Punkt 655). In Punkt 660 wird die von dem virtuellen Endgerät erzeugte Nachricht an die Mobilfunkvermittlungsstelle über den ersten funktionalen Block 41 der Interworking Unit übertragen. Zur gleichen Zeit aktualisiert das virtuelle Endgerät den Zustand des betreffenden Prozesses in der Zustandsmaschine, die von ihm gewartet wird (Punkt 640).
Eine Möglichkeit der Verwaltung einer Verbindung zwischen der Interworking Unit und der Mobilstation ist das Umwandeln der GSM-Signalisierung in Pakete in Übereinstimmung mit dem IP und das Übertragen der Signalisierung an die Mobilstation im GSM-Format. Wie sich basierend auf 3 erkennen lässt, beinhaltet das Signalisieren zwischen der Mobilstation und der Mobilfunkvermittlungsstelle viel Signalisieren mit Bezug auf die Verwendung einer Funkressource, dessen Übertragung in der Anordnung entsprechend der Erfindung unnötig ist. Demzufolge sollte eine Verbindung über einen IP-Link vorzugsweise durch Vereinfachung des Protokolls während des Netzwerkbetriebs verwaltet werden. Diese Art des Protokolls kann beispielsweise geschaffen werden, indem eine Gruppe von AT-Befehlen ausgewählt wird, die über eine UDP/TCP-Protokoll-Layer transportiert werden, oder indem Verfahren in Übereinstimmung mit der H.323-Protokollfamilie, standardisiert durch die ITU-T, verwendet werden. Zum Aufbau einer Verbindung kann auch ein einfaches, herstellerspezifisches Protokoll definiert werden.
Die Umsetzung des Protokolls kann durch ein Beispiel der Funktionen verdeutlicht werden, die von einander zwischen einer Mobilstation, die im Netzmodus arbeitet, und einer Interworking Unit getrennt sind. Diese beinhalten zum Beispiel die Funktionen 1.1.-1.7, die in der ersten Spalte der Tabelle 1 aufgelistet sind. Die zweite Spalte der Tabelle 1 enthält eine funktionale Beschreibung der Nachrichten, die von einander mittels eines Protokolls entsprechend der Erfindung getrennt sind. Tabelle 1
Wenn ein Subscriber über ein Mobilkommunikationsnetzwerk telefonieren möchte (1.1), stellt eine Mobilstation eine Anfrage für einen Anruf und empfängt die Nachricht für das Telefonieren von einer Interworking Unit, bevor der Datentransfer in Bezug auf den Anruf beginnt. Wenn ein Subscriber einen Anruf empfängt (1.2), empfängt die Mobilstation die Nachricht des eingehenden Anrufs von der Interworking Unit und informiert die Interworking Unit über den Empfang des Anrufs, bevor der Datentransfer in Bezug auf den Anruf beginnt. Wenn entweder der Subscriber oder der andere Teilnehmer den Anruf beenden wollen (1.3), sendet oder empfängt die Mobilstation ein Anfrage zum Beenden des Anrufs. Basierend auf dem Protokoll sollten sowohl die Mobilstation als auch die Interworking Unit in der Lage sein zu unterscheiden, ob es sich um eine Übertragung von Sprache (1.4), eine Kurznachricht (1.5) oder Fernkopiedaten (1.6) handelt. Die Nachricht 1.7 enthält die Zustandsdaten über die Anrufe in Verarbeitung, die transportiert werden, wenn das virtuelle Endgerät in Betrieb genommen wird oder wenn der Betrieb des virtuellen Endgeräts wie oben beschrieben beendet wird. Die oben erwähnte Befehlsgruppe ist eine Möglichkeit der Umsetzung. Das Tätigen eines Anrufs kann zum Beispiel so eingerichtet werden, dass die Mobilstation auf Basis der ersten Sprachpakete identifiziert, dass es sich um einen Anruf handelt; in diesem Fall wird nicht einmal eine separate Anrufphase benötigt. Entsprechend kann die virtuelle Mobilstation automatisch so angepasst werden, dass sie den Anruf beendet, wenn der Empfang des Anrufpakets von der Mobilstation endet. Mit einer einfachen Befehlsgruppe ist es möglich, adäquate Funktionen umzusetzen, mit denen die Mobilstation, die im Netzmodus arbeitet, die Dienste des Mobilkommunikationsnetzes über eine IP-Netzwerkverbindung nutzen kann.
Die oben dargestellte vereinfachte Anordnung verdeutlichte die Funktionsweise sowohl einer Interworking Unit entsprechend der Erfindung als auch eines virtuellen Endgeräts, das darin erstellt wird, ebenso wie ihre Verbindung mit einer Mobilstation, die im Netzmodus arbeitet. Durch das Verbinden des Mobile IP mit der oben dargestellten Anordnung zur Verwendung der Funktionen eines Mobilkommunikationsnetzes durch die Interworking Unit, die in Übereinstimmung mit 8 als IP-Endgerät fungiert, können wir ein System anbieten, das dem Subscriber eine Möglichkeit bietet, die Dienste des eigenen Mobilkommunikationssystems überall dort zu verwenden, wo eine Internetverbindung bereitsteht, unabhängig von der verfügbaren Zugangstechnik.
Das Mobile IP ist ein Protokoll, das momentan standardisiert wird. Für eine detailliertere Beschreibung wird auf die Anleitungen Request For Comments (RFC) 2002 der Internet Engineering Task Force (IETF) verwiesen.
Mobile IP beschreibt den Home Agent (HA) eines Netzwerkelements, das mit dem Heimnetz eines mobilen Subscribers verbunden werden soll. Entfernt sich ein Subscriber vom Heimnetz, verwaltet der HA die Daten der Adresse des Subscribers und leitet die Datenpakete, die dem mobilen Subscriber zugewiesen sind, an die Adresse weiter, unter der der Subscriber zu einem bestimmten Zeitpunkt registriert ist. Auf Grund dessen werden die Datenpakete an die neue Adresse des Subscribers weitergeleitet, ohne dass wegen des Transfers eine signifikante Anzahl verloren geht. Die Verbindung zwischen der Mobilstation, die im IP-Modus arbeitet, und der Interworking Unit kann auf Grund der Mobile IP verwaltet werden, wobei eine virtuelle Mobilstation, die innerhalb der Interworking Unit arbeitet, in der gleichen Zelle zu bleiben scheint wie das Mobilkommunikationsnetz, wenn sie über den Home Agent des Heimnetzes arbeitet.
Das Blockdiagramm in 8 stellt eine Anordnung entsprechend der oben beschriebenen Erfindung dar. Das Mobilkommunikationssystem, das entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Interworking Unit enthält, wurde über die Interworking Unit mit einem IP-Netzwerk verbunden. Verschiedene Zugangsnetze 71,72 und 73, die über die Router 710, 711, 721, 731 des IP-Netzwerks erreicht werden, stellen der Mobilstation des Mobilkommunikationssystems IP-Zugangspunkte 712, 722, 732 bereit. Das IP-Netzwerk wird aus einer großen Anzahl von MAC-Ebenen-Zugangsnetzen gebildet, von denen viele die Mobilität des Subscribers im betreffenden Zugangsnetz unterstützen (beispielsweise 802.11 und WATM). Mobile IP ermöglicht Mobilität zwischen den IP-Zugangsprotokollen wie zum Beispiel zwischen zwei separaten WLANs oder zwischen einem Ethernet und einem WLAN. Ein Mobilkommunikationssystem, zum Beispiel GSM, ermöglicht Mobilität über Mobile IP zwischen Mobilkommunikationsnetzen. Somit erzeugt eine Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung eine erweiterte Funktionalität, die Mobilität zwischen einem Mobilkommunikationsnetz und einem IP-Netz unterstützt, und der Subscriber erhält eine Möglichkeit, vorzugsweise eine flexible und ununterbrochene Verbindung innerhalb eines besonders großen Dienstbereichs aufrechtzuerhalten.
9 stellt einen Aufbau für ein System entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung dar. Das System umfasst eine Mobilstation MS, ein Mobilkommunikationsnetz MOB, beispielsweise Public Land Mobile Network (PLMN), und ein Kommunikationsnetz IP, die alle mit einer Interworking Unit IWU verbunden sind. An der Schnittstelle der IWU und der MS befindet sich ein Basisfunkstationemulaor BTSE. Diese Elemente werden im Folgenden detaillierter erläutert.
Die Mobilstation MS ist ein generischer Endgeräteproduktbestand, der aus einem umfassend ausgestatteten Mobiltelefon besteht, das Dienste eines Mobilkommunikationsnetzes unterstützt. Wenn kein Zugang zu dem Kommunikationsnetz IP verfügbar ist, überträgt die MS Informationen (wie Sprache und Daten) über das MOB auf normale Art und Weise wie in 2 erläutert.
10 ist ein Blockdiagramm, das die Module einer Mobilstation MS darstellt. Eine Zentrale Verarbeitungseinheit 401 steuert die Blöcke, die für die verschiedenen Funktionen der Mobilstation verantwortlich sind: ein Speicher (MEM) 402, ein Funkfrequenzblock (RF) 403, eine Benutzerschnittstelle (UI) 404 und eine Schnittstelleneinheit (IU) 405. Die Arbeitsanweisungen des Mikroprozessors, das heißt Programm und die Basismenüs der Mobilstation, wurden im Vorfeld in der Mobilstation, das heißt während der Herstellung, im Speicher 402 gespeichert. In Übereinstimmung mit seinem Programm verwendet der Mikroprozessor den RF-Block 403 zum Übertragen und Empfangen von Nachrichten auf dem Funkweg und kommuniziert mit dem Nutzer über die UI 404. Die Schnittstelleneinheit 405 ist der Link zu einer Datenverarbeitungseinheit und sie wird von der CPU 401 gesteuert. Die Datenverarbeitungseinheit kann ein integrierter Datenprozessor oder eine externe Datenverarbeitungsanlage sein.
11 stellt die Funktionsweisen einer Mobilstation MS entsprechend der Erfindung dar, dargestellt durch Layer 1 bis 3 des 7-OSI-Bezugsmodells. Layer sind Datenkommunikationsprotokolle, deren Aufgabe es ist, eine Verbindung zwischen 2 kommunizierenden Geräten bereitzustellen, und sie sind dem Fachmann bekannt. Die dargestellten Layer sind physischer Layer (Layer 1) 51, Datenlink-Layer (Layer 2) 52 und Netzwerk-Layer (Layer 3) 53. Netzwerk-Layer 53 der Mobilstation MS bietet Anrufsteuermanagement 531 (einschließlich zusätzlicher Dienste 532 und Kurznachrichtendienste 533). Dieser Layer bietet außerdem Mobilmanagement 534 und Funkressourcenmanagement 535. Außerdem umfasst er einen MUX 536, der auf einen zweiten Bereich des Layers 2 „vermittelt", um Dienste des Datenlinks (FBUS Crtl 523) und des physischen Layers (FBUS 522) anzufordern, wenn die Mobilstation MS mit dem Kommunikationsnetz über die IWU verbunden ist. Auf jeden Fall fordert das Netz die Dienste des Datenlink-Layers 52 (Datenlink 521 und Steuerung 522) und des physischen Layers 51 des ersten Bereichs an, um der Mobilstation MS zu ermöglichen, ihre Messungen über das umgebende GSM-Netzwerk (benachbarte BTSs) durchzuführen und zu berichten und somit die GSM-Anforderungen zu erfüllen.
Mit beispielsweise einem Serialkabel, jeder RF-Schnittstelle oder Infrarotverbindung und mit der passenden Software auf einem PC ermöglicht die MS über den zweiten Bereich eine Verbindung mit dem mobilen Kommunikationsnetzwerk und anderen Telefoneinheiten innerhalb des Kommunikationsnetzwerks IP. Das Kommunikationssystem kann eines von verschiedenen sein wie beispielsweise ein Datenkommunikationsnetz, Internet, Intranet, LAN, WAN, ATM-Paketnetzwerk.
Wie zuvor erwähnt, fungiert die IWU als Gateway zwischen den Systemeinheiten. Eine Ausführungsform der IWU wird in 12 dargestellt, die das Konzept des Kabellosen Internetbüros (WIO – Wireless Internet Office) darstellt. WIO ermöglicht es einem MS 63 Subscriber, Kommunikationsnetze 62 wie beispielsweise private Intranets zum Tragen von Diensten des Mobilfunknetzes 61 innerhalb des Abdeckungsbereichs zu verwenden. Im WIO umfasst die IWU verschiedene Netzwerkelemente, einschließlich eines Intranet-Mobile-Cluster GSM/IP Gateways 601, eines Intranet-Location-Registers (ILR) 602, eines WIO-Gatekeepers 603 und eines WIO-A-Gateways 604.
Informationen wie Daten und/oder Sprache können von der Mobilstation 63 zum IP Local Area Network 62 über zwei Router übertragen werden, von denen jede einen BTS-Emulator BTSE enthält. In einem ersten Modus ist die Mobilstation 63 mit dem Local Area Network 62 über eine persönliche Basiseinheit 64 (PBU) verbunden, die selbst einen BTS-Emulator BTSE umfasst.
In einem zweiten Modus bildet die Mobilstation 63 den Teil eines Mobilclusters. In diesem Fall werden die Informationen an das Local Area Network über einen GSM BTS 65, der für dieses Cluster bestimmt ist, und einen IMC GSM/IP Gateway 601 übertragen. Der BTS überträgt das Signal über die A-bis-Schnittstelle und der IMC-Gateway 601 führt eine Protokollumwandlung von GSM in H.323 durch, so dass das Signal über das IP Local Area Network übertragen werden kann. (Wie aus dieser Figur hervorgeht verwendet die drahtlose Intranet-Büroarchitektur das H.323-Protokoll für das Signalisieren und Datenverbindungen innerhalb der Interworking Unit.)
Die Basiszugangsschnittstellen für das Mobilfunknetz sind die Luftschnittstelle, die A-Schnittstelle, das MAP-Protokoll, die ISUP/TUP-Schnittstelle und die DSS.1-Schnittstelle.
Die A-Schnittstelle ist eine Schnittstelle zur Mobilfunkvermittlungsstelle und die MAP-Schnittstelle ist eine Schnittstelle zu HLR/VLR. Die ISUP/TUP-Schnittstelle verbindet Vermittlungsstellen, während sich die DSS.1-Schnittstelle zwischen BSX und Vermittlungsstelle befindet. Die Luftschnittstelle, die mobile Endgeräte mit dem Netz verbindet, kann eine beliebige RF-Schnittstelle oder eine Infrarotverbindung sein. Zu möglichen RF- Schnittstellen zählen beispielsweise Schwachstrom-RF (LPRF), 802.11, Wireless LAN (WLAN), WATM und HIPERLAN. Die Luftschnittstelle kann auch durch eine physische Verbindung ersetzt werden (zum Beispiel RS-232 Serialkabel oder Universal Serial BUS (USB)). Das GSM-Netz betrachtet sein neues Zugangsnetz als eine BSS-Einheit. Neue Netzeinheiten werden dem Zugangsnetz zum Modifizieren/Demodifizieren der Mobilfunksignalisierung hinzugefügt. Aufgabe des Systemaufbaus ist das Erfüllen der ITU-T-Empfehlung H.323 und deren Verbesserung mit Mobilitätserweiterungen.
Das WIO-A-Gateway 604 erscheint für die MSC 611 wie ein Basisstation-Controller.
Ein Beispiel einer allgemeinen WIO-Netzarchitektur wird in 13 gezeigt. Einem Local Area Network 71 wird ein Internet-Mobile-Cluster IMC 72, eine LPRF-Zelle 74 und eine Festnetzverbindung 75 bereitgestellt. Das IMC umfasst mehrere Mobilstationen, ein BTS (privates GSM BTS) ein Server in Form eines IMC GSM/IP Gateways. Die BTS-Schnittstelle zwischen dem BTS und IMC/IP Gateway ist eine GSM A-bis-Schnittstelle. Der IMC GSM/IP Gateway ist für Signalisierungsumwandlungen zwischen den GSM und H.323-Protokollen verantwortlich. Die Schwachstrom-RF-Zelle 74 umfasst eine persönliche Basiseinheit mit einer virtuellen BTS und einem Schwachstrom-Sende-Empfangsgerät sowie zugehörige Mobilstationen mit entsprechenden Schwachstrom-Sende-Empfangsgeräten. Die PBU ist direkt mit dem WIO-Netz verbunden. Die PBU stellt Umwandlungen zwischen GSM und H.323-Protokollen bereit, damit die Mobilstationen Zugang zum GSM-Netz erhalten. Diese Umwandlungen können als Brücke zwischen Mobiltelefon- und H.323-Funktionen, die WIO-Standortmanagement und Mobilitätsfunktionen unterstützten, betrachtet werden. Die Festnetzverbindung umfasst ein Festnetzendgerät 751, das mit der persönlichen Basiseinheit 752 festverdrahtet ist, die wiederum mit dem Local Area Network festverdrahtet ist.
Außerdem ist mit dem Local Area Network ein WIO-Gatekeeper 76 verbunden, der für die Verbindungen der Mobilstationen in das Netz hinein und heraus verantwortlich ist. Er kann beispielsweise einen Anruf vom Server an ein externes System wie PSTN weiterleiten oder eine Verbindung zum IP-Netzwerk 87 bereitstellen. Außerdem ist das Local Area Network mit einem A-Intranet-Gateway 791 und einem Intranet-Standortregister 792 versehen.
In dieser Ausführungsform besteht die Hauptfunktion des Intranet-Standortregisters im Speichern von Mobilitätsmanagementinformationen und Anrufstatistiken der Subscriber, die im Wireless-Intranet-Office-System konfiguriert sind. Das Roaming von Gästen wird von einer Mobilfunkvermittlungsstelle gesteuert. Von Gästen werden lediglich temporäre Informationen im Intranet-Standortregister gespeichert. Das ILR hat eine MAP-Schnittstelle zum Heimstandortnetz des Mobilfunksystemnetzes (hier nicht gezeigt).
Der A-Intranet-Gateway 791 in dieser Ausführungsform führt an der A-Schnittstelle Protokollumwandlungen in das und von dem IP-Protokoll durch und stellt Verknüpfungen zwischen dem Standortbereich des Mobilfunknetzes und des Intranetzes her. Er ist eine Vorgangs- und Managementsoftwareeinheit, die als administrativer Server-Gateway für entsprechende Agenten in Intranet-Mobile-Clustern fungiert. Der A-Intranet-Gateway arbeitet als Firewall zwischen dem öffentlichen Telekommunikationsnetz und den privaten Intranetlösungen.
Das Intranet-Mobile-Cluster simuliert BSC in einer lokalen Umgebung. Es besteht aus einem Mindestmaß an BTS-Funktionalität mit einem reduzierten physischen Aufbau. Das Intranet-Mobile-Cluster ist ein BTS- und ein BTS-Treibersoftwarepaket für Windows NT einschließlich Frequenzanpassung, einem O&M-Agent-Softwarepaket und einer GSM/IP-Telefoniegatewayeinheit. Das Intranet-Mobile-Cluster bietet Interagieren mit Datendiensten und Fax als einen direkten Zugang zum IP-Netzwerk und kann lokale Anrufumleitungsfähigkeiten innerhalb seiner Funkabdeckung bieten.
Aufgabe des GSM/IP-Telefonie-Gateways ist es, die Eigenschaften eines Endgerätes für Internettelefonie in transparenter Art und Weise an eine Intranet-Mobilstation zu spiegeln und umgekehrt. Der GSM/IP-Telefonie-Gateway bietet angemessene Formatübertragung von Signalisierung und Sprache, das heißt Audioformatübertragungen zwischen GSM 06.10, 06.20, 06.60, J-STD-007 und G.711, G.723, und Transformation von Kommunikationsvorgängen. Das Gateway führt Anrufeinrichtung und -Freischaltung sowohl auf Seiten der Internettelefonie als auch des Wireless-Intranet-Office durch.
Der MS-IP (WIO) Gatekeeper 76,603 bietet Mobilitäts- und Anrufmanagementdienste sowie bestimmte Funkressourcen-Managementfunktionen.
Der MS-IP-Gatekeeper stellt folgende Dienste bereit:
Registrierungssteuerung – Der MS-IP-Gatekeeper authentifiziert alle Netzeinheiten bereit, die Zugang zum System haben, das heißt die Intranet-Mobilstationen, Intranet-Mobile-Cluster, A-Intranet-Gateways, IP-Telefonie-Gateways, Intranet-Standortregister, H.323-Terminals. Im Fall der Intranet-Mobilstation basieren Authentifizierung und Registrierung auf einem automatischen Gatekeeper-Discovery-Vorgang. In anderen Fällen basieren sie auf einem manuellen Gatekeeper-Registrierungsverfahren.
Verbindungsverschlüsselung – Teil des Gatekeeper-Authentifizierungsvorgangs ist der Verbindungsverschlüsselungsdienst. Er stellt dem Gatekeeper und anderen Einheiten im System Schlüsselverteilung, Identifizierung und Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsdienste bereit. Der Dienst hat die Möglichkeit, Verschlüsselungs-, Zerlegungs-, Schlüsselverteilungs- und Signaturalgorithmen unabhängig auszuwählen. Schlüsselverteilung basiert auf Schlüsselkryptografie und Nachrichtenverschlüsselung basiert auf geheimer Schlüsselkryptografie.
Adressenumwandlung – Der MS-IP-Gatekeeper führt E.164 an Transportadressenzuweisung und -umwandlung durch. Das findet mittels Verzeichnisdienst im Intranet-Standortregister statt, das während den Mobilitätsmanagementvorgängen aktualisiert wird, das heißt während TMSI-Neuverteilung, Authentifizierung, Identifizierung, IMSI-Trennung, Abbruch und Standortaktualisierung.
Anrufsteuerungssignalisierung – Der MS-IP-Gatekeeper kann konfiguriert werden, Anrufsteuerungssignalisierung an das Netz des Mobilfunksystems oder die lokale Anrufmanagementeinheit innerhalb des Gatekeepers weiterzuleiten.
Anrufmanagement – Der MS-IP-Gatekeeper wartet außerdem eine Liste eingehender Anrufe und sammelt Anrufstatistiken. Diese Informationen werden vom Gatekeeper im Intranet-Standortregister gespeichert und können zum Beispiel für Zwecke der Rechnungsstellung verwendet werden.
Mobilfunkvorgänge – Der MS-IP-Gatekeeper muss außerdem Signalisierungs- und Ressourcenmanagementvorgänge (BSSMAP-Ressourcen), die in der GSM-Empfehlung 08.08 festgelegt sind handhaben.
Zustandssteuerung – Damit der MS-IP-Gatekeeper bestimmen kann, ob die registrierte Einheit abgeschaltet ist oder sich in einem Fehlermodus befindet, verwendet der MS-IP-Gatekeeper eine Zustandsabfrage, um die Einheit in einem bestimmten Abstand abzufragen.
Die MS-IP-Gatekeeper-Einheit dieser Ausführungsform kann ein Softwarepaket für ein Betriebssystem sein, das zum Beispiel die ITUT H.323-Gatekeeper-Spezifizierungen erfüllt, erweitert um bestimmte Mobilitätsmanagementfähigkeiten entsprechend GSM 04.08.
Eine bevorzugte Ausführungsform für eine persönliche Basiseinheit (PBU) 74 ist eine PC-Kartenart der Funkkarte für einen Desktop-PC mit einer Software, die drahtlosen Zugang zum IP-Netzwerk ermöglicht. Sie bietet LPRF kabellosen und drahtlosen LAN-Dual-Mode-Zugang – auf einem 2,4-GHz-Band – der ein nicht lizenziertes Funkspektrum ausnutzt. Im kabellosen, „nicht lizenzierten" Modus werden die unteren Layer durch neue ersetzt, doch die Signalisierung darüber bleibt Mobilfunksignalisierung. Sie ermöglicht außerdem intelligentes Roaming der Endgeräte zwischen verschiedenen Funkfrequenzbändern, das heißt zwischen Mobilfunk- und nicht lizenzierten Bändern, wie später beschrieben wird.
Wieder Bezug nehmend auf 9 ist der BTSE das Element in der Schnittstelle zwischen der MS und der IWU. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist der BTSE eine PBU. Die PBU und die MS sind durch eine Funkfrequenz(vorzugsweise LPRF) oder Infrarotverbindung verbunden. Sie können auch indirekt verbunden sein, beispielsweise über eine Verbindungsvorrichtung wie eine Mobilstationgabel, einen Desk-Stand oder ein Ladegerät.
14 stellt die Architektur einer persönlichen Basiseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die PBU umfasst einen Telefontreiber, der die physischen und Datenverbindungs-Layer 81 und 82 (FBUS 811 und FBUS Ctrl 821) umsetzt. Der Netzwerk-Layer 83 der PBU umfasst eine PBU-Steuerung/IMC-Kernsteuerung 832 und eine H.323-Protokolleinheit, die Protokollumwandlung zwischen GSM und H.323 bieten. Die Umwandlungen werden für Signalisierungsnachrichten des GSM-Layers 3 benötigt, während Sprache komplett GSM-codiert in diesem Intranet-Büronetz übertragen wird. Die PBU umfasst daneben eine TCP/IP-Einheit 821 und einen Adaptertreiber für das Local Area Network 823 für die Kopplung mit dem Local Area Network. Die PBU-Steuerung 832 umfasst einen virtuellen BTS 834, das heißt einen Basisstationemulator BTSE für die Kommunikation mit dem Netzwerk-Layer 53 (s. 5) der Mobilstation MS.
Wenn sich die Mobilstation außerhalb der drahtlosen Intranet-Büroumgebung befindet, arbeitet sie als normales GSM-Telefon. Der MUX 536 koppelt die Funkressourcenmanagementeinheit 533 nicht mit dem zweiten Bereich 523, 512. Stimme und Signalisierung werden über den Data-Link-Layer 52 und den physischen Layer 51 über den ersten (GSM-) Bereich zur Mobilfunk-Luftschnittstelle übertragen. Ebenso wird, wenn sich die Mobilstation MS innerhalb des drahtlosen Intranet-Büros befindet, jedoch den Teil eines Intranet-Mobile-Clusters bildet, der gleiche Pfad an die Mobilfunk-Luftschnittstelle gegeben und Informationen und Signalisierung werden an den GSM BTS dieses Clusters übertragen. Ist die Mobilstation MS jedoch mit einer PBU verbunden (zum Beispiel durch ein RF 232 Serialkabel oder eine RF-Schnittstelle), werden Informationen wie Stimme, Daten, Fax, SMS und so weiter über das Local Area Network übertragen.
15 zeigt eine Art des Verbindens der Mobilstation MS mit einem Endgerät TE gemäß der Erfindung, die die PBU bilden. In dieser Ausführungsform werden Verbindungen mittels einer Verbindungsvorrichtung 100 durchgeführt. Es versteht sich, dass jedes zuvor erwähnte Verbindungsverfahren ebenfalls möglich ist. Die Verbindungsvorrichtung 90 in diesem Beispiel kann eine Gabel wie beispielsweise ein Desktop-Stand oder ein Desktop-Ladegerät sein. Hier wird die Verbindungsvorrichtung beispielhaft an Hand eines Ladegerätes beschrieben, das als intelligentes Ladegerät 90 bezeichnet wird. Das intelligente Ladegerät 90 ist trennbar mit der Endgerätvorrichtung TE über ein stromführendes Kabel 91 und eine Schnittstelleneinheit 92 verbunden. Unter Verwendung der selben Schnittstelleneinheit 91 und des stromführenden Kabels 93 ist das intelligente Ladegerät 90 außerdem trennbar mit der Mobilstation MS verbunden, wenn die Mobilstation MS auf dem intelligenten Ladegerät 90 installiert wurde. Stromführende Kabel 91 und 93 bilden einen Bus für die Kommunikation zwischen der Endgerätvorrichtung TE und der Mobilstation MS über das intelligente Ladergerät 90. Die durch die stromführenden Kabel 91 und 93 dargestellten Verbindungen können auch auf andere Art und Weise umgesetzt werden, beispielsweise durch Infrarotverbindung oder elektrische Verbinder oder die Verbindungsvorrichtung kann in der Endgerätvorrichtung TE integriert sein. Die Endgerätvorrichtung TE kann zum Beispiel ein PC sein, bekannt aus der Büroumgebung, oder eine Workstation sein, die unter anderem einen Prozessor 95, einen Speicher 96 und eine Netzwerkschnittstelleneinheit 97 (NI, Netzwerkschnittstelle) zum Verbinden der Endgerätvorrichtung mit dem Local Area Network umfassen.
Der Prozessor 95 handhabt die Steuerung in der Endgerätvorrichtung TE zum Aufbauen einer Verbindung mit der Mobilstation MS und nach der aufgebauten Verbindung. Diese Steuervorgänge können als Anwendungssoftware 98 umgesetzt werden, die von dem Prozessor ausgeführt wird. Die Schnittstelle 92 des intelligenten Ladegerätes 90 beinhaltet außerdem Mittel zum Anpassen der Ladespannung von Netzanschluss PWR zu Batterie 413 der Mobilstation MS über das stromführende Kabel 100. Wenn die Verbindungsvorrichtung 90 keine eigene Energiequelle hat, kann sie Strom von der Endgerätvorrichtung TE erhalten und and die Mobilstation übertragen.
Wenn die Mobilstation MS mit einer Endgerätvorrichtung TE auf eine für die Erfindung charakteristische Art verbunden ist, beispielsweise unter Verwendung eines Verbindungskabels oder von Infrarot oder jeder beliebigen RF-Verbindung, arbeitet die MS in einem anderen Modus. Das Umschalten zwischen den zwei Modi wird sowohl von der Endgerätvorrichtung TE als auch der Mobilstation MS erkannt und, abhängig von dem verwendeten Umschaltverfahren, kann das Umschalten durch verschiedene Verfahren erkannt werden. Wird beispielsweise ein mehradriges Verbindungskabel verwendet, kann einer der Adern das Kennzeichnungssignal zugewiesen werden. Wird zum Beispiel das Kennzeichnungssignal in der Endgerätvorrichtung TE mit Arbeitsspannung (beispielsweise + 5 V) verbunden, erkennt die Mobilstation MS das Umschalten in der Mobilstation MS durch Überwachung der Spannungsebene des Kennzeichnungssignals, indem sie beispielsweise einen Ebenendetektor verwendet. Der Ebenendetektor überträgt die Information an den Prozessor 401, der das System steuert, und durch den gesteuert die Mobilstation MS und die Endgerätvorrichtung TE dazu übergehen, die verkabelte Informationsübertragungsverbindung zu verwenden. Auf entsprechende Weise kann die Endgerätvorrichtung TE das Verbinden mit der Mobilstation MS erkennen, indem ein Kennzeichnungssignal gleicher Art überwacht wird, dessen Signalebene ein Programm, das in der Endgerätvorrichtung TE installiert ist, in der Schnittstelleneinheit 99 in bestimmten, vorgegebenen Intervallen abfragt. Da das Computerprogramm, das im Prozessor 95 und im Speicher 96 ausgeführt wird, im Hintergrund laufen kann, hat es keine entscheidende Auswirkung auf die anderen Vorgänge der Endgerätvorrichtung TE. Wenn das Kabel zwischen der Mobilstation MS und der Endgerätvorrichtung TE getrennt wird, erkennt der Prozessor der Endgerätvorrichtung TE die Trennung von der Schnittstelleneinheit 99 und dem Prozessor 401 der Mobilstation MS von der Schnittstelleneinheit 411 mittels des Detektors. Die Verbindung kann auch manuell von der Benutzerschnittstelle der Endgerätvorrichtung TE oder von der Benutzerschnittstelle der Mobilstation MS aus ausgeschaltet werden.
Wenn die Verbindung zwischen der Mobilstation MS und der Endgerätvorrichtung TE mittels einer drahtlosen Verbindung umgesetzt wird, gibt es ebenfalls mehrere Möglichkeiten, das Trennen der Verbindung zu erkennen. Wird ein normales IrDA (Infrared Data Association) Protokoll verwendet, wird das Trennen beispielsweise mittels eines Detektors auf Basis des IAS (Information Access Service) Dienstes erkannt, der für Vorrichtungen gemäß dem IrDA-Standard obligatorisch ist. IAS-Dienst ist ein Handshake-Vorgang zwischen einer Vorrichtung (in dieser Anwendung die Mobilstation MS) und einem Server (in dieser Anwendung die Endgerätvorrichtung TE), in der eine Vorrichtung einen Server nach den verfügbaren Diensten fragen kann. Die wichtigste bei dem Handshake übertragene Information ist die LSAP ID (Link Service Access Point), die den Verbindungspunkt definiert, bei dem der benötigte Dienst verfügbar ist. Diese Information wird für die erfolgreiche Kontaktaufnahme benötigt. Wird eine Infrarotverbindung verwendet, dann wird das Trennen der Verbindung mittels Infrarot-Sende-Empfangsgeräten erkannt. Wird die Verbindung mittels Schwachstrom-Sende-Empfangseinheiten aufgebaut, die auf Basis von Funkfrequenz arbeiten, dann findet das Aufbauen und Trennen einer Verbindung entsprechend gleicher Prinzipien statt.
Wird die Verbindung zwischen dem Mobilendgerät MS und der Endgerätvorrichtung TE mittels eines intelligenten Ladegeräts aufgebaut, überwacht der Prozessor 95 (der die Anwendungssoftware 98 ausführt) der Endgerätvorrichtung TE den Aufbau der Verbindung. Der Prozessor 95 prüft periodisch, ob die Mobilstation MS im intelligenten Ladegerät 90 installiert wurde oder nicht. Alternativ kann das Erkennen des Aufbaus einer Verbindung von der Mobilstation MS ausgeführt werden. In beiden Alternativen kann das einfach durch beispielsweise Überwachung der Spannung eines Pins eines Verbinders wie oben in Verbindung mit der Ausführungsform ohne eine separate Verbindungsvorrichtung 90 beschrieben. Nachdem die Verbindung aufgebaut wurde, sendet die Mobilstation MS eine Informationsnachricht an die Endgerätvorrichtung TE, in der die über die Verbindung mit dem intelligenten Ladegerät 90 informiert. Die Endgerätvorrichtung TE kann den Empfang der Nachricht bestätigen.
In diesen Fällen fordert der MUX 536 den Dienst der Layer 1 und 2 des zweiten (LAN-) Bereichs an und Layer 3 der Mobilstation MS kommuniziert mit dem BTS-Emulator BTSE 834 der PBU. Das heißt, die Informationen (zum Beispiel Sprache) und die Signalisierungsnachricht des GSM-Layers 3 werden auf den zweiten Bereich der Schnittstelle umgeleitet. Wenn die Mobilstation MS und die PBU verbunden sind, ist die Feldstärke des BTSE 914 stärker als die anderer BTSs im GSM-Netz. Demzufolge erfolgt die Übergabe an den BTSE 834. Danach wird die Übergabesignalisierung, die sich auf diesen BTSE 834 bezieht, von dem MUX über den zweiten Bereich gehandhabt. Nachdem die Übergabe stattgefunden hat, handhabt der MUX alle Nachrichten und leitet sie an die neue Host-Zelle über die RS-232-Schnittstelle und usw. weiter und „redet" mit den anderen BTSs (wie herkömmlicherweise in GSM) über den ersten Bereich. Allgemeiner Sendetraffic wird von der Mobilstation MS ebenfalls erkannt, zum Beispiel von den Layern 1 und 2 zu dem MUX und von dort durch die Mobilstation-/PBU-Schnittstelle an den BTSE 834.
Die Parameter in der BTSE 834 innerhalb des IMC-Kerns sind so eingestellt, dass das Endgerät gezwungen wird, mit seiner virtuellen GSM-Zelle verbunden zu bleiben. Das vermeidet mögliche Übergaben an eine andere GSM-Zelle, die die Mobilstation eventuell wahrnimmt.
Die Arbeitsweise des MUX kann auch folgendermaßen erläutert werden. Wenn die Mobilstation in den Netzmodus wechselt, kommuniziert der MUX mit dem neuen BTS auf ähnliche Weise wie mit anderen BTSs, mit denen er verbunden ist. In dieser Phase erkennt die Mobilstation, dass die Feldstärke des neuen BTS, die sich auf diese neue Schnittstelle bezieht, stärker ist als die Feldstärke anderer BTSs und nimmt demzufolge eine Übergabe an diesen BTS vor. Nach der Übergabe wird die Signalisierung, die sich auf den neuen BTS bezieht, von dem MUX durch die neue Schnittstelle gehandhabt, und „redet" über die GSM-Funkverbindung mit den anderen BTSs. Allgemeiner Sendetraffic wird auch an die neue Mobilstation gesendet, zum Beispiel von der niedrigeren Stufe an den MUX und von dort durch die neue Schnittstelle an den virtuellen BTS.
Wie zuvor erläutert muss die Mobilstation MS, wenn sie in den Netzwerkmodus wechselt, nicht länger beispielsweise jegliches RR-spezifisches Signalisieren durchführen und das Signalisieren zum Aufrechterhalten der Verbindungen kann anderswo durchgeführt werden. Um dies zu unterstützten, überträgt die Mobilstation, wenn sie in den IP-Modus wechselt, die dynamischen Daten in Bezug auf den Zustand der Mobilstation und die Anrufe in Verarbeitung an ein virtuelles Endgerät vMS, welches sich in der PBU befindet.
Diese Daten werden in einer Zustandsmaschine verwaltet, die sich in dem virtuellen Endgerät befindet. In diesem Zusammenhang bedeutet Zustandsmaschine eine funktionale Einheit, die die genehmigten Änderungen des Zustands in Bezug auf die Arbeitsweise der Mobilstation und die dazugehörigen Nachrichten entsprechend des Protokolls beschreibt. Der von der Zustandsmaschine beschriebene Funktionsteil hält die Daten über mögliche Änderungen des Zustands in Bezug auf die Protokollschicht, den momentanen Zustand, die Datenstrukturen in Bezug auf die Änderung des Zustands und so weiter. Somit beschreibt eine Zustandsmaschine in Verbindung mit GSM den Funktionsteil der Mobilstation, der die Funktionsweisen in Bezug auf das GSM Layer 3 Protokoll der Mobilstation (NULL, momentan eingeschaltet, auf eine Basisstation umgeschaltet usw.) steuert. Darüber hinaus hält diese Zustandsmaschine der höchsten Ebene eine Teilzustandsmaschine für alle Verbindungen der Mobilstation, wobei der Zustand der Verbindung zum Beispiel NULL, Anruf begonnen, Anruf stattfindend, aktiv und so weiter sein kann.
Der Protokollstapel des virtuellen Endgeräts vMS in der PBU, dargestellt in 16, umfasst die GSM-Funktionseinheit, die von der Zustandsmaschine 105 beschrieben wird, die mindestens eine Funkressource (RR), Mobilitätsmanagement (MM) und Anrufmanagement (CM) umfasst, das heißt Funktionen in Bezug auf den Protokoll-Layer 3 (s. 53) in 11. Darüber hinaus gibt es ein zusätzliches Protokoll 106, das sich auf die Kommunikation zwischen der PBU und der Mobilstation bezieht, die im Netzwerkmodus arbeitet. Dies wird später detaillierter beschrieben.
Wenn die PBU Verwendung für die Daten der Zustandsmaschine hat, startet die PBU das virtuelle Endgerät vMS, das die Funktionsweise der konkreten Mobilstation MS gegenüber dem Mobilkommunikationssystem emuliert. Sie empfängt Signale von dem Mobilkommunikationsnetz und führt basierend auf den von ihr gepflegten Zustandsdaten Signalisierung gegenüber dem Mobilkommunikationssystem aus, entweder unabhängig oder entsprechend den Informationen, die sie von der Mobilstation im Netzwerkmodus anfordert. Es sollte beachtet werden, dass, da die Zustandsmaschine während des Netzwerkmodus' von dem virtuellen Endgerät gewartet wird, die in verschiedene Richtungen auszuführende Signalisierung unabhängig ist, was bedeutet, dass Änderung des Protokolls in eine beliebige Richtung die Funktionsweise des virtuellen Endgeräts nicht unterbricht.
Das virtuelle Endgerät kann wie im Ablaufdiagramm der 7 dargestellt funktionieren.
Wenn die Verbindung zum IP erstellt und das virtuelle Endgerät eingerichtet ist, unterscheidet sich die Verwendung der Mobilstation im Netzwerkmodus sehr von der ursprünglichen. Eine gute Lösung ist eine Multimodus-Endgerätvorrichtung, die ihren Betrieb entsprechend dem Betriebsmodus anpassen kann. Eine andere bevorzugte Lösung ist die Verwendung der einfacheren Konfiguration, die für den Betrieb im Netzwerkmodus benötigt wird, indem das Weiterleiten der Informationen an eine andere Endgerätvorrichtung unterstützt wird, welche für die aktuellen Bedingungen des Subscribers passender ist. Eine bevorzugte Möglichkeit ist die Verwendung einer Funkfrequenz-Sende-Empfangsvorrichtung mit Schwachstrom 102 des Stands der Technik in der PBU (s. 11) zum Senden und Empfangen von Informationen an und von einem externen Benutzerendgerät (UT) 103 mit den zuvor beschriebenen vereinfachten Befehlen. Ein solches Benutzerendgerät könnte so gewählt werden, dass es den aktuellen Anforderungen des Benutzers entspricht, und könnte zum Beispiel eine Kombination virtueller Endgeräte, ein kabelloses Headset und eine Armbandbenutzeroberfläche umfassen wie in 17 dargestellt.
In 17 werden Dienste des Mobilkommunikationsnetzes MOB über ein Kommunikationsnetz IP verwendet, auf das mit einem PC als eine Endgerätevorrichtung zugegriffen wird. Die Endgerätevorrichtung fungiert als eine PBU und ist daher mit einem LPRF-Server versehen. Der Benutzer hat ein kabelloses Headset WH, das über eine Luftschnittstelle mittels eines LPRF-Remote-Control-Protocol verbunden ist, und eine Armbanduhrbenutzeroberfläche WUI, die auf ähnliche Weise über die Luftschnittstelle mittels eines LPRF-Remote-User-Interface-Protocol verbunden ist. Wenn ein Benutzer das Büro betritt, während er sein herkömmliches Mobilstation-Headset trägt, zeigt das Telefon an, dass LPRF-LAN-Zugang verfügbar ist. Wenn es der Benutzer wünscht, kann er/sie zum Beispiel das Headset in ein intelligentes Ladegerät wie zuvor beschrieben einstecken und somit den „headsetlosen Betrieb" aktivieren, indem er lediglich die Armband-UI und ein kabelloses Headset verwendet. In diesem Betrieb ist das herkömmliche Endgerät inaktiv und das virtuelle Endgerät fungiert als eine Mobilstation gegenüber dem Mobilkommunikationsnetz. Der Traffic zwischen dem leichten Endgerät und dem virtuellen Endgerät wird über eine LPRF-Verbindung ausgeführt, die den speziellen Protokoll-Layer wie zuvor beschrieben verwendet. Im Büro kann er/sie sich im Abdeckungsbereich des LPRF bewegen und GSM-Dienste ohne das Headset verwenden. Beim Verlassen des Büros kann er/sie den normalen Mobilfunkbetrieb durch Mitnehmen seines/ihres Headsets beginnen und sogar den gerade stattfindenden Anruf fortsetzen. Somit unterstützt die Erfindung eine umfassende tragbare Kommunikationsvorrichtung in der Büroumgebung, wobei der Benutzer als gleicher Mobilsubscriber identifiziert wird wie außerhalb des Büros mit dem Headset. Die Telefonnummern, Benutzereinstellungen, personalisierten Funktionen und so weiter bleiben in beiden Betriebsmodi erhalten.
Die Umsetzung und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden mit Hilfe von Beispielen dargelegt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Details der oben dargelegten Ausführungsformen beschränkt ist und dass die Erfindung auch in anderer Form umgesetzt werden kann, ohne von den Eigenschaften der Erfindung abzuweichen. Die oben dargelegten Ausführungsformen sollten als anschauend und nicht als begrenzend angesehen werden. Somit werden die Möglichkeiten der Umsetzung und Verwendung der Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche begrenzt. Demzufolge gehören die verschiedenen Möglichkeiten der Umsetzung der Erfindung wie von den Ansprüchen beschrieben, einschließlich der äquivalenten Umsetzungen, ebenfalls zum Umfang der Erfindung.

Claims

System zum Übertragen von Information zwischen einer Mobilstation (MS) und einem Mobilkommunikationsnetz (MOB), das System umfassend: die Mobilstation (MS); das Mobilkommunikationsnetz (MOB); ein Kommunikationsnetz (IP) zum Verbinden der Mobilstation und des Mobilkommunikationsnetzes miteinander; wobei das Kommunikationsnetz (IP) zum Umfassen eines Mobilstationsemulators (vMS, 43) angeordnet ist, wenn die Mobilstation (MS) mit dem Kommunikationsnetz (IP) gekoppelt ist; der Emulator umfassend: Mittel zum Empfangen von Anrufübertragungsinformation von der Mobilstation (MS) und zum Weiterleiten derselben über ein _ Kommunikationsnetz (IP) an das Mobilkommunikationsnetz (MOB) auf Kopplung der Mobilstation mit dem Kommunikationsnetz hin; und Mittel zum Erhalten der zu benutzenden Anrufübertragungsinformation, während die Mobilstation (MS) mit dem Kommunikationsnetz gekoppelt verbleibt und zu einem Zugangsprotokoll (IP) des Kommunikationsnetzes schaltet.
System nach Anspruch 1, wobei der Mobilstationsemulator in einer Interworking Unit (IWU) des Kommunikationsnetzes (IP) gebildet ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsnetz (IP) ein Schnittstellengerät zum Verbinden mit der Mobilstation umfasst und der Mobilstationsemulator in der Schnittstelleneinheit gebildet ist.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Benutzerendgerät (UT), und wobei das Mobilkommunikationsnetz (MOB) Mittel zum Kommunizieren mit dem Benutzerendgerät (UT) umfasst.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Basisfunkstationsemulaor (BTSE) zum Verbinden der Mobilstation (MS) und des Kommunikationsnetzes (IP) miteinander; wobei die Mobilstation (MS) zum Übertragen von Anrufstatusdaten bezüglich einer Kommunikation zwischen der Mobilstation (MS) und dem Mobilkommunikationsnetz (MOB) an den Basisfunkstationsemulator (BTSE) als Reaktion darauf, dass die Mobilstation beginnt, mit dem Basisfunkstationsemulator (BTSE) zu kommunizieren, angeordnet ist; und der Basisfunkstationsemulator (BTSE) zum Übertragen von Anrufstatusdaten bezüglich einer Kommunikation zwischen der Mobilstation und dem Mobilkommunikationsnetz an die Mobilstation (MS) als Reaktion darauf, dass die Mobilstation dazu übergeht, die Kommunikation mit dem Basisfunkstationsemulator (BTSE) zu beenden, angeordnet ist.
System nach Anspruch 5, wobei der Basisfunkstationsemulator (BTSE) in Reaktion darauf, dass die Mobilstation (MS) damit beginnt, auf den Basisfunkstationsemulator (BTSE) zuzugreifen, zum Aufbauen eines virtuellen Endgeräts (vMS) angeordnet ist, das auf der Grundlage der empfangenen Mobilstationsanrufstatusdaten damit beginnt, den Betrieb der Mobilstation (MS) zum Mobilkommunikationsnetz (MOB) hin zu emulieren.
System nach Anspruch 5, wobei der Basisfunkstationsemulator eine Personal Base Unit (PBU) ist und die Mobilstation (MS) mit dem Basisfunkstationsemulator (BTSE) über eine Niederleistungsradiofrequenzverbindung (LPRF-Verbindung) kommuniziert.
System nach Anspruch 5, wobei die Mobilstation (MS) mit dem Basisfunkstationsemulator (BTSE; TE) über Drahtverbindung (90, 91, 93) verbunden ist, die ferner eine Gabel (90) für die Mobilstation und einen Niederleistungsradiofrequenztransceiver (97) zur Niederleistungsradiofrequenzverbindung eines weiteren Benutzerendgeräts (UT) umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei das Benutzerendgerät eine Armbandbenutzeroberfläche und ein Audio-Headset umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei das Mobilkommunikationsnetz ferner folgendes umfasst: eine Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC); Basisstationssysteme (BSS), die mit der Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) verbunden sind; und wobei mehrere Mobilstationen (MS) zum Aufbauen einer ersten Kommunikationsverbindung und zum Kommunizieren mit der Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) über ein Basisstationssystem (BSS) unter Benutzung von Funkkommunikation durch Benutzen eines spezifizierten Signalisierungsprotokolls (GSM) in der ersten Kommunikationsverbindung angeordnet sind, wobei eine Mobilstation (MS, 219) zum Erhalten von Anrufstatusdaten während der ersten Kommunikationsverbindung bezüglich ihrer Kommunikation mit der Mobilfunkvermittlungsstelle angeordnet wurde, und das Mobilkommunikationsnetz folgendes umfasst: ein Datenübertragungsnetz (IP), wobei die Daten zu ihrer Beförderung in einem spezifizierten Datennetzprotokollformat angeordnet wurden, Mittel (AP, 33) zum Verbinden der Mobilstation (MS) zur Kommunikation mit dem Datenübertragungsnetz (IP) zum Aufbauen einer zweiten Kommunikationsverbindung, die durch das Datenübertragungsnetz implementiert ist, mit der Mobilfunkvermittlungsstelle, Mittel (219) zum Schalten der Kommunikationsverbindung zwischen der ersten und zweiten Kommunikationsverbindung, eine Interworking Unit (IWU), die zwischen der Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) und dem Datenübertragungsnetz (IP) zum Übertragen der Anrufe der Mobilstation zwischen der Mobilstation (MS) und der Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) während der zweiten Kommunikationsverbindung verbunden wurde und die zum Erhalten von Anrufstatusdaten während der zweiten Kommunikationsverbindung bezüglich der Kommunikation der Mobilstation mit der Mobilfunkvermittlungsstelle angeordnet wurde, und die Mobilstation (MS) zum Übertragen der Anrufstatusdaten an die Interworking Unit (IWU) angeordnet wurde und die Interworking Unit (IWU) zum Empfangen der Anrufstatusdaten von der Mobilstation (MS) angeordnet wurde, wenn die Kommunikationsverbindung von der zweiten zur ersten Kommunikationsverbindung schaltet, und die Interworking Unit (IWU) zum Übertragen der Anrufstatusdaten an die Mobilstation (MS) angeordnet wurde und die Mobilstation (MS) zum Empfangen der Anrufstatusdaten von der Interworking Unit (IWU) angeordnet wurde, wenn die Kommunikationsverbindung von der zweiten zur ersten Kommunikationsverbindung schaltet.
System nach Anspruch 10, wobei die Interworking Unit (IWU) in Reaktion auf den Empfang der Anrufstatusdaten zum Aufbauen eines mobilstationsspezifischen, virtuellen Endgeräts (35) geeignet ist.
System nach Anspruch 10, wobei das Datenübertragungsnetz ein Netz ist, das das Internet Protocol als Datenübertragungsformat benutzt.
System nach Anspruch 10, wobei das Schalten der Kommunikationsverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsverbindung während des Anrufs ausgeführt ist.
System nach Anspruch 10, wobei eine Datenübertragung zwischen der Mobilstation, die die IP-Verbindung aufgebaut hat, und der Interworking Unit über ein herstellerspezifisches Protokoll implementiert ist, welches in der Kommunikation gemäß dem IP beinhaltet ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Mobilstation in Reaktion auf das Trennen von dem IP-Netz zum Schalten des Mobilkommunikationsnetzes durch Ausführen des Aktualisierens der Stelle geeignet ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Mobilstationsstatusdaten die Information zum Betriebszustand der Mobilstation zumindest hinsichtlich der folgenden Funktionalitäten umfasst: Funkressource, Mobilitätsmanagement und Anrufmanagement (RR, MM, CM).
Mobilstationsemulator zum Verbinden einer Mobilstation (MS) und eines Mobilkommunikationsnetzes (MOB) miteinander, der Emulator umfassend: Mittel zum Empfangen von Anrufübertragungsinformation von der Mobilstation (MS) und zum Weiterleiten derselben über ein Kommunikationsnetz (IP) an das Mobilkommunikationsnetz (MOB) auf Kopplung der Mobilstation mit dem Kommunikationsnetz hin; und Mittel zum Erhalten der zu benutzenden Anrufübertragungsinformation, während die Mobilstation (MS) mit dem Kommunikationsnetz gekoppelt verbleibt und zu einem Zugangsprotokoll (IP) des Kommunikationsnetzes schaltet.
Mobilstationsemulator nach Anspruch 17, ferner umfassend Mittel zum Übertragen der Anrufübertragungsinformation an die Mobilstation, wenn sie sich zur Entkopplung von dem Kommunikationsnetz vorbereitet.
Mobilstationsemulator nach Anspruch 17, ferner umfassend: Mittel zum Empfangen von Anrufstatusinformation von der Mobilstation auf das Koppeln der Mobilstation an das Kommunikationsnetz hin; und Mittel zum Erhalten der Anrufstatusinformation, während die Mobilstation an das Kommunikationsnetz gekoppelt verbleibt.
Mobilstation, umfassend: Mittel zum Verbinden eines Mobilstationsemulators (IWU; vMS) zu einer Verbindung mit einem Mobilkommunikationsnetz (MOB); Mittel zum Übertragen von Anrufübertragungsinformation an den Emulator zum Erhalten und ferneren Weiterleiten der Information über ein Kommunikationsnetz (IP) an das Mobilkommunikationsnetz auf das Koppeln der Mobilstation an das Kommunikationsnetz hin.
Mobilstation nach Anspruch 20, ferner umfassend: Mittel zum Empfangen von Anrufstatusinformation bezüglich der Kommunikation zwischen der Mobilstation und dem Mobilkommunikationssystem von dem Mobilstationsemulator beim Eintritt von dem Kommunikationsnetz in das Mobilkommunikationssystem.
Verfahren zum Übertragen von Information zwischen einer Mobilstation (MS) und einem Mobilkommunikationsnetz (MOB), wobei ein Kommunikationsnetz (IP) zwischen der Mobilstation und dem Mobilkommunikationsnetz verbunden wird, das Verfahren umfassend: Aufbauen einer Verbindung von der Mobilstation (MS) zu einem Mobilstationsemulator (IWU; vMS), die durch das Kommunikationsnetz (IP) gebildet ist; Übertragen von Anrufübertragungsinformation von der Mobilstation (MS) an den Mobilstationsemulator (IWU; vMS) und Weiterleiten der Anrufübertragungsinformation über das Kommunikationsnetz (IP) an das Mobilkommunikationsnetz (MOB) auf Koppeln der Mobilstation an das Kommunikationsnetz hin; und Erhalten der Anrufübertragungsinformation in dem Mobilstationsemulator (IWO; vMS), während die Mobilstation (MS) an das Kommunikationsnetz (IP) gekoppelt verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend: Übertragen von Anrufstatusinformation von der Mobilstation an den Mobilstationsemulator, wenn sich die Kommunikationsverbindung von zwischen der Mobilstation und dem Mobilkommunikationsnetz auf zwischen der Mobilstation und dem Kommunikationsnetz ändert.
Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend: Übertragen von Anrufstatusinformation vom Mobilstationsemulator an die Mobilstation, wenn sich die Kommunikationsverbindung von zwischen der Mobilstation und dem Kommunikationsnetz auf zwischen der Mobilstation und dem Mobilkommunikationsnetz ändert.