EP1797671A1 - System zum nomadischen datenzugriff von teilnehmerendeinrichtungen, vorrichtungen in diesem system sowie ein verfahren zum datenzugriff - Google Patents

System zum nomadischen datenzugriff von teilnehmerendeinrichtungen, vorrichtungen in diesem system sowie ein verfahren zum datenzugriff

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EP1797671A1
EP1797671A1 EP04786893A EP04786893A EP1797671A1 EP 1797671 A1 EP1797671 A1 EP 1797671A1 EP 04786893 A EP04786893 A EP 04786893A EP 04786893 A EP04786893 A EP 04786893A EP 1797671 A1 EP1797671 A1 EP 1797671A1
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EP
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ssg
server
wimax
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Withdrawn
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EP04786893A
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Christian Marwart
Hans-Jochen Morper
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Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Siemens Corp
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    • H04W88/10—Access point devices adapted for operation in multiple networks, e.g. multi-mode access points
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Definitions

  • Wixed network is usually via landline connections (telephone line Te ⁇ ), with real broadband via DSL at about the same time as the access via WLAN widespread found.
  • WLL-DSL deployment is always planned for nomadic access by all manufacturers of WiMax equipment. This results from the evolution of the standard and thus from the availability of appropriate chipsets. Thus, it remains operators who z. B. want to offer a pure WLAN extension (today's wireless LAN provider, MNO), not spared to deal with the DSL access and its stuntwirkun ⁇ conditions on their networks, as they offer systems at a later date, if full mobility supportive products based on 802.16e are available, at the present time already pure DSL solutions are installed.
  • MNO wireless LAN provider
  • AAA-S Internet Service Providers ISP. The participant often has to pay two fees: the connection and the Internet access.
  • the mobile operator must support DSL access. He is accustomed to support Wi-Fi access either by permanent subscription or temporarily for "FIyBy users" who decide ad hoc (spontaneously, one time only) for this service.
  • the mobile radio operator can handle the situation in an excellent way that subscribers use this service at the most different places at any time.
  • the interaction between the Access Control Server and the Portal Server must be such that the Access Control Server and / or Portal Server behave differently when such a Redirect occurs (or only in such a case).
  • a subscriber is either not shown a portal page (for example, if he has booked a flatrate, there is no reason to continue to "bother" him after authentication via BRAS / AAA), or he becomes one Portal page in which a selection of different services is offered, but not re-authentication is ver ⁇ reached.
  • the Access Control Server and / or Portal Server would have to be informed "in advance" that the incoming Redirect must be specially treated. This would require a coordinated, synchronized dialog between BRAS, SSG and Access Control Server / Portal Server.
  • the operator / integrator combines both components: BRAS and SSG, each with its own components for controlling and connecting to the backend, in the case of Siemens an access control server and a portal server (part of the wireless system) Integration Platform, WIP).
  • a feature of this invention disclosure is now to modify the units Access Control Server and Portal Server so that depending on the access (directly SSG or BRAS / SSG) different behavior bez.
  • the control of an SSG follows: direct access via SSG (WLAN-like access): force an authentication / authorization, eg.
  • SSG WLAN-like access
  • BRAS / SSG control of the SSG, as if a forced authentication / authorization has already been done.
  • services in the SSG
  • are set up which, in the first case, have taken place only after a forced authentication / authorization.
  • only the (no longer necessary) authentication or else authentication and authorization can be suppressed.

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Abstract

Nomadischer, breitbandiger, drahtloser Datenzugriff erfolgt an ausgewählten Zugriffspunkten (Hotspots) durch WLAN Technologie (Wireless LAN). Nomadischer, breitbandiger, drahtgebundener Datenzugriff (Festnetz) erfolgt über bekannte Festnetzanschlüsse. Damit sowohl typische WLAN-Netze um WiMax ähnlich DSL ergänzt werden können, andererseits typische DSL-Netze einen Dienst ähnlich WLAN anbieten können, ist es Aufgabe der Erfindung eine Architektur anzugeben, die es erlaubt, typische Fixed-DSL-Netze und typische WLAN/Mobilfunknetze um jeweilige Funktionen zu ergänzen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, die Komponenten Access Control Server / Portalserver in die Lage zu versetzen, ohne Modifikation der Schlüsselkomponenten SSG und BRAS eine Unterscheidung der erfolgten Zugangsart (SSG oder BRAS/SSG) zu ermöglichen. Dies geschieht dadurch, dass der BRAS bei der Zuteilung der Source-IP-Adresse eine Adresse aus einem bestimmten, nur für diese Zugangsart festgelegten Wertebereich zuweist. Erscheinen IP Pakete mit einer nicht auth/aut. Source-IP-Adresse am SSG, kann dieses aufgrund des Wertebereiches der IP Adresse angewiesen werden, einen Redirect zu einer anderen Instanz einer Instanz, die unautentisierte IP Adressen eines bestimmten Wertebereiches einer für diesen typischen Weiterbehandlung zugänglich macht.

Description

System zum nomadischen Datenzugriff von Teilnehmerendeinrich¬ tungen, Vorrichtungen in diesem System sowie ein Verfahren zum Datenzugriff
Fachgebiet der Erfindung
Unter nomadischem Datenzugriff ist im folgenden der Daten¬ zugriff durch einen Nutzer an einem beliebigen Zugangspunkt zu verstehen. Der Nutzer ist üblicherweise während der Dauer des Datenzugriffs nicht mobil, sollte er sich dennoch bewegen ist eine Aufrechterhaltung seiner Sitzung . (Session) nicht ge¬ währleistet . Nomadischer, breitbandiger, drahtloser (wireless) Daten- zugriff, vor allem im öffentlichen Bereich, erfolgt heute vornehmlich an ausgewählten Zugriffspunkten (Hotspots) durch die sogenannte WLAN Technologie (Wireless LAN) . Hierbei kön¬ nen Teilnehmer derzeit Datenraten von bis zu 54 Mbit/s errei¬ chen. Der Erfolg dieser Technologie ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass der Protokollstack bis auf die unteren
Schichten (Layer) identisch ist mit dem vom gewohnten LAN. Somit war es möglich, den bekannten, drahtgebundenen LAN- Dienst auf elegante Weise "wireless" zu machen: es wurden im wesentlichen: Physikalische Schicht PHY und Medium Access Layer MAC (802.3, CSMA/CD) ersetzt durch 802.11 (CSMA/CA,
OFDM) und ein Anwender konnte die gleichen Dienste wie bisher in gleicher Art und Weise "wireless" ausführen, siehe Figur 1.
Dies Wahl der Architektur/des Funktionssplits ermöglichte die einfache Herstellung so genannter WLAN-Karten, die in jedes Endgerät, das in der Lage ist, drahtgebundenes LAN zu unter¬ stützen, auf einfache Weise (nämlich durch Ziehen der LAN- Karte und Einstecken der WLAN-Karte) integriert werden kann, da typische Betriebssystem-Architekturen agnostisch bezüglich des PHY und MAC sind. Die nächste, logische Erweiterung dieses Dienstes ist der Schritt von der lokalen Schnurlosigkeit zur "Überall- Verfügbarkeit" eines LAN-Services, einer Art zellularem LAN. Das dafür notwendige Luft-Schnittstelle (Air-Interface) , ins- besondere PHY- und MAC-Layer sind vorzugsweise im IEEE Stan¬ dard 802.16 (Air Interface for Fixed Broadband Wireless Ac¬ cess Systems) zu finden. Der Anwendung "zellulares LAN" über 802.16 (WiMAX) könnte ein ähnlich großer Markterfolg beschie¬ den sein, wie der Technik basierend auf 802.11 (WLAN) , vor- ausgesetzt, die gleichen architekturellen Grundsätze werden eingehalten.
Eine Darstellung des WiMAX findet sich in der Druckschrift "IEEE Standard 802.16: A Technical Overview of the Wireless- MAN Air Interface for Broadband Wireless Access"; IEEE Commu- nications Magazine, June 2002, Seite 98 - 107.
Somit erfahren WLAN-Anwender, die eigentlich "schnurlose LAN- Anwender" sind, den Dienst "zellulares LAN" als willkommene Erweiterung der "Service-Area" von "auf Hotspot begrenzt" zu "überall", oder zumindest "regional".
Stand der Technik
Nomadischer, breitbandiger, drahtgebundener Datenzugriff
(Festnetz) erfolgt in der Regel über Festnetzanschlüsse (Te¬ lefonleitung) , wobei echte Breitbandigkeit über DSL ungefähr zur gleichen Zeit wie der Zugriff über WLAN weite Verbreitung fand.
Ebenso, wie WLAN seine Wurzeln im LAN hat, ist der breitban- dige Zugriff über DSL (Digital Subscriber Line) , vor allem die dabei verwendeten Mechanismen, .zurückzuführen auf ein ■ "legacy System" , nämlich den (Schmalband-) Zugriff per Modem. Der klassische Zugriff per Modem über die Telefonleitung, mit dem Ziel, wie auch bei LAN, letztendlich IP-Datenpakete zu versenden, wird gesteuert über eine Verbindungsschicht, einer zwischen PHY/MAC und IP gelagerten Protokollschicht, PPP (Point-to-Point-Protocol) . Aufgabe dieser Schicht ist einer¬ seits, die Stabilität einer Verbindung zu überwachen (eine belegte Telefonleitung kostet Geld, wenn ein Programm ab- stürzt, muss ausgelöst, d. h. die Verbindung muss unterbro¬ chen werden) . Andererseits erfolgt mittels PPP-Mechanismen u. a. eine Teilnehmer Authentisierung und Autorisierung sowie die Zuweisung einer temporären IP-Source Adresse.
Dieser Mechanismus wurde auch im Falle der Breitbandigkeit mittels DSL beibehalten, mit dem Unterschied, dass nun nicht mehr über die Bandbreiten-limitierte (115 kbit/s) , serielle Schnittstelle eines Rechners (RS232, HDLC) mit einem Modem kommuniziert wird, sondern über ein breitbandigeres Inter- face. Das zur Zeit der DSL-Einführung einzige verfügbare breitbandige Interface war ein LAN-Interface (Ethernet) . Des¬ halb wurde das PPP' nun nicht mehr über HDLC (Schmalbandmo-' dem) , sondern über Ethernet transportiert . Der zugehörige RFC 2516 lautet entsprechend PPPoE (PPP over Ethernet) . Verein- facht gesagt, es wurde ein Point-to-Multipoint LAN-Interface nicht bestimmungsgemäß dazu verwendet, einen Point-to-Point Datenservice zu ermöglichen, ohne spezifische LAN Funktionen zu nutzen. Obwohl mittlerweile breitbandigere Schnittstellen an einem Rechner zur Verfügung stehen • (USB, FireWire) , hat sich die Verwendung von PPPoE durchgesetzt, siehe Figur 2.
In vielen Fällen sind nicht alle Telefonleitungen für die Nutzung von DSL geeignet. Deshalb versucht man, nicht ver¬ sorgte Gebiete mittels . einer Funk-Technologie zu erreichen (wireless local loop, WLL) : Teilnehmeranschlüsse im Haus sind weiterhin drahtgebunden, auf dem Dach befindet sich eine ge¬ eignete Antenne, die mit einer entsprechenden Basisstation kommuniziert, die wiederum in ein IP-Netz einspeisen kann.
Mit der Verbreitung des DSL-Dienstes wächst auch das Bedürf¬ nis, diesen Dienst außerhalb des festen Anschlusses nutzen zu können. Außerdem stellt sich aus Betreiber-Sicht die Frage, ob es nicht eine Geschäftsmöglichkeit sein könnte, einen no¬ madischen, wireless DSL Access zu ermöglichen, da eine Ba- sisstations-Infrastruktur für WLL bereits aufgebaut ist. Die Luft-Schnittstelle (Air-Interface) , die für wireless DSL geeignet ist, ist ebenfalls 802.16, WiMAX.
Somit gibt es eine weitere Teilnehmergruppe, die aus einem anderen Umfeld heraus das Bedürfnis entwickelt, WiMAX Dienste zu nutzen.
Nutzer von öffentlichen, drahtlosen Breitbanddiensten haben zwei unterschiedliche Dienste-Erfahrungen und entsprechende Anforderungen an die Diensteausprägung: Wireless LAN Teilnehmer möchten den WiMax Dienst analog zu ihrem WLAN Dienst ausgestaltet wissen, d. h. Authentisierung, Vergebührung etc. erfolgen analog zu WLAN, in der Regel ange¬ boten von einem Mobilfunk-Betreiber unter Zuhilfenahme einer bereits existierenden oder neuen Mobilfunk-Subskription (IMSI, MSISDN) . DSL-Teilnehmer sind typischerweise Festnetzkunden mit einer an die Teilnehmer-Anschlussnummer gekoppelten Subskription.
Beide Betreiber-Typen, Mobilfunkbetreiber einerseits, sowie Festnetzbetreiber/Citycarrier andererseits, sehen nun die Möglichkeit, ihren eigenen Kunden neue, erweiterte Dienste anbieten zu können, aber auch neue Kundengruppen des jeweils anderen Betreibers zu akquirieren, sowie die Gefahr Kunden an die jeweils anderen Betreiber zu verlieren.
Es ist somit davon auszugehen, dass beide Ausprägungen eines
WiMax-Dienstes, mobile.DSL und Cellular. LAN koexistieren wer¬ den und damit Lösungen für beide ausgestaltet werden müssen.
Zudem ist bei allen Herstellern von WiMax-Equipment der WLL- DSL Einsatz immer vor dem nomadischen Access geplant. Dies resultiert aus der Evolution des Standards und damit aus der Verfügbarkeit entsprechender Chipsets. Somit bleibt es Betreibern, die z. B. eine reine WLAN- Extension anbieten möchten (heutige WLAN-Änbieter, MNO) , nicht erspart, sich mit dem DSL Access und seinen Rückwirkun¬ gen auf ihre Netze auseinanderzusetzen, da sie erst zu einem späteren Zeitpunkt Systeme anbieten, wenn die volle Mobilität unterstützenden Produkte basierend auf 802.16e verfügbar sind, zum heutigen Zeitpunkt bereits reine DSL Lösungen in¬ stalliert sind.
Damit sowohl typische WLAN-Netze um WiMax ähnlich DSL ergänzt werden können, andererseits typische DSL-Netze einen Dienst ähnlich WLAN anbieten können, ist es Aufgabe der Erfindung eine Architektur anzugeben, die es erlaubt, typische Fixed- DSL-Netze und typische WLAN/MobiIfunknetze um jeweilige Funk¬ tionen zu ergänzen. Dabei sollen die jeweiligen Netzausprä¬ gungen erhalten und typische, funktionelle Bausteine beibe¬ halten werden.
Obwohl dieses Problem in zukünftigen Netzen an Brisanz gewin¬ nen wird, ist es aufgrund der erst jetzt neu entstandenen, durch neue technische Merkmale erst möglich gemachten Einsatzfälle, vollkommen neu, so dass keine Lösung bekannt ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Figur 1 Evolution des LAN Figur 2 Evolution des Festnetz-Datenanschlusses Figur 3 typische DSL-Architektur Figur 4 typische WLAN Architektur Figur 5 WiFi/WiMax/DSL Architektur Figur 6 WiMax-Basisstation , . • Figur 7 Adress-sensitiver Access Control Server Es folgt eine kurze Darstellung der Architektur und Mechanis¬ men heutiger Systeme:
a) Festnetz / DSL
Figur 3 beschreibt die für die Beschreibung der Lösung not¬ wendigen Architekturbausteine:
Ein Teilnehmer, repräsentiert durch ein Notebook (PC) , möchte einen Dienst eines Diensteanbieters im Internet, repräsen¬ tiert durch einen Applikations- Server (AS) , aufrufen. Hierzu bedient er sich beispielsweise eines Browsers und ruft mit¬ tels eines geeigneten Übertragungsprotokolls, wie http, die Informationen (URL) des Dienstes/Diensteanbieters auf, 1. Die http-Nachrichten werden über TCP/IP an die Zieladresse des Servers geschickt. Die IP Pakete werden in einem PPP Rah¬ men über Ethernet an das DSL-Modem (zu Hause) geschickt, 41, dort wird auf die entsprechende DSL-Übertragungstechnik umge¬ setzt und an eine DSL-terminierende Einheit (DSLAM, DSL Ac- cess Multiplexer) , z. B. in der OrtsVermittlung, gesendet,
42. Hier wird auf z. B. ATM Transport umgesetzt und die PPP- Frames werden an einen BRAS (Broadband Remote Access Server) geschickt, 43. Es ist Aufgabe des BRAS, festzustellen, ob ein Teilnehmer be- reits authentisiert ist, und ihm den Zugang zum Internet zu ermöglichen, beispielsweise ihm eine IP-Adresse zuzuweisen. Im Ausführungsbeispiel würde der Teilnehmer zuerst aufgefor¬ dert, seine Authentisierungsparameter (etwa Username und Passwort) einzugeben. Im Anschluss daran würden- diese an ei- nen AAA Server mittels des RADIUS Protokolls gesendet, dort überprüft und im Gut-Fall eine entsprechende Nachricht zurück gegeben, 44.
Im Anschluss weist der BRAS dem Teilnehmergerät eine temporä¬ re IP-Adresse zu und ermöglicht den Zugriff auf das Internet, im Beispiel zur entsprechenden Adresse URL bzw. , zur über DNS (Domain Name Server) ermittelten zugehörigen IP-Adresse des Applikations-Servers die vom Terminal ausgesendeten Datenpa- kete zustellen bzw. von dort empfangene IP-Pakete an das No¬ tebook übermitteln.
Typische Betreiber von DSL-terminierenden Einheiten DSLAM und/oder BRAS sind lokale Festnetz-Betreiber. Typische
Betreiber von Authentisierungs-Servern AAA-S sind Internet Service Provider ISP. Der Teilnehmer muss oftmals zwei Gebüh¬ ren bezahlen: die des Anschlusses und die des Internet- Zugangs.
Typische Hersteller von DSL-terminierenden Einheiten DSLAM und entsprechenden Modems sind Telco-Ausrüster, typische Her¬ steller von BRAS sind Hersteller von Internet Equipment.
b) Mobilfunk / WLAN
Figur 4a beschreibt eine typische WLAN Architektur, wie sie bei einigen Mobilfunkbetreibern installiert ist. Wesentliche Bestandteile sind ein WLAN-Access Point, AP, der z. B. über
Ethernet an einen Access Zone Router, AZR, angeschlossen ist. Der Access Zone Router verfügt u. a. über die Funktion DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) , die in LAN Netzen IP- Adressen auf Anfrage an Endgeräte vergibt. Diese Funktion ist für (W)LAN Netze wesentlich, da es hier keine Zuweisung ä Ia PPP wie z. B. im Falle DSL gibt. Der Teilnehmer IP - Verkehr wird an ein sog. Service Selection Gateway, SSG, weitergelei¬ tet. Die Aufgabe des SSG besteht darin, Source-IP-Adressen abhängig Dienste einzurichten, erlaubte Ziel-IP-Adressen festzulegen und entsprechende Vergebührungsinformation zu er¬ zeugen (RADIUS messages) zu erzeugen.
Die Steuerung des SSG, z. B. die Einrichtung der Dienste auf ad hoc Basis, erfolgt über einen Access Control Server. Dem SSG unbekannte (weil noch nicht administrierte) IP Adressen werden unter Einbeziehung des Access Control Servers mit Hil¬ fe eines Portal Servers authentisiert und autorisiert. Im obigen Beispiel, siehe Figur 4b, findet ein Teilnehmer, PC, an einem WLAN-Hotspot Zugang zu einem WLAN AP. Der Teil¬ nehmer möchte den Dienst eines Diensteanbieters im Internet nutzen und wählt mittels eines Zugangsprotokolls, http, die entsprechende URL.
Der WLAN Zugangspunkt, AP, ist topologisch (und den aller¬ meisten existierenden Implementierungen) als Bridge ausges¬ taltet . Eine Bridge vermittelt Datenpakete anhand der MAC Ad¬ resse (Schicht 2) und überträgt alle auf dem Ethernet laufen- den Protokolle. Für die beteiligten Stationen arbeitet eine Bridge in der Regel transparent .
Da der Teilnehmer noch über keine IP-Adresse verfügt, bekommt er eine lokal gültige, temporäre IP Adresse z. B. mittels ei- nes auf Basis eines AZR realisierten DHCP zugewiesen. Mit dieser Source IP-Adresse versucht der Teilnehmer den Applica- tion-Server zu adressieren, bzw. über DNS die entsprechende Ziel-IP -Adresse zu ermitteln und zu kontaktieren. Dabei er¬ kennt das SSG, dass für die Source IP-Adresse noch kein Ser- vice eingerichtet ist, d. h. der Teilnehmer darf zu diesem
Zeitpunk noch gar keinen Dienst nutzen. Deshalb wird der HTTP Request, unter Umständen in mehreren Schritten, über Einbe¬ ziehung eines Zugangskontrolle Server, Access Control Server, an einen Portal Server geleitet. Der Teilnehmer bekommt nun an Stelle der gewünschten Internet-Seite eine Portalseite an¬ gezeigt, in der er aufgefordert wird, sich zu authentisieren. Hierzu gibt der Teilnehmer seine Credentials ein (Username, Passwort) sowie den gewünschten Dienst (z. B. eine Stunde In¬ ternet, mit Vergebührung auf das GSM-Konto) . Der Portal- Server kontaktiert nun (u. U. indirekt über Access Control
Server und SSG) einen RADIUS Server, wo eine Validierung die¬ ser Parameter erfolgt. Im Erfolgsfall wird über den Access Control Server am SSG. ein dem Authentisierungs- /Autorisierungsergebnis entsprechender Dienst eingerichtet, der Teilnehmer darf nun z. B. Internet Access durchführen, das SSG hebt die "Umleitung" zum Portal Server auf, der Teil¬ nehmer bekommt nun die gewünschte Internet Seite angezeigt. Zugleich kann nun vom SSG (über den Access Control Server) eine Vergebührung angereizt werden.
Üblicherweise sind die Zugangsstrecken vom/zum Hotspot mit¬ tels Firewall / VPN gesichert.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Lösung für die oben angeführten Problemkreise anzugeben. Es ist Aufgabe der Er¬ findung eine Architektur anzugeben, die es erlaubt, typische Fixed-DSL-Netze und typische WLAN/MobiIfunknetze um jeweilige Funktionen zu ergänzen, und ein Verfahren anzugeben, welches die gestellte Aufgabe löst.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System gemäß dem Anspruch 1, einer der Vorrichtungen gemäß den Patentansprüchen 7 und 11 sowie dem Verfahren gemäß Patentanspruch 13.
Weitergehende Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Lösung des Problems werden Verfahren eingeführt, die es erlauben, die unterschiedlichen Zugriffsmethoden (PPP oder natives Ethernet) mit den jeweils vorherrschenden, genau an¬ dersartigen Verfahren, in Einklang zu bringen.
Neue WiFi/WiMax/DSL System-Architektur:
Figur 5 zeigt die Architektur, die einen WiMax Dienst sowohl basierend auf nativem Ethernet Access (WLAN-like) als auch DSL-Access (PPPoE) ermöglicht.
WLAN Access erfolgt bezüglich der Kontroll- (Control) und Vergebührungsfunktionen so wie in Figur 4 beschrieben. DSL Access kann, wenn er z. B. von einem Festnetzbetreiber für seine Festnetz-DSL-Kunden angeboten wird, analog zu Figur 3 erfolgen, wenn man den DSLAM ersetzt durch die WiMAx Basis¬ station und das DSL-Modem ersetzt durch ein WiMax Modem.
Damit alleine kann ein Mobilfunkbetreiber seinen WLAN-Kunden WLAN-ähnliches WiMax anbieten, ein DSL-Betreiber kann seinen DSL-Kunden Nomadischen DSL-Access anbieten, nicht aber WLAN- Kunden adressieren.
Dies ist eine für beide Betreiber unbefriedigende Situation: Der Mobilfunkbetreiber muss DSL-Access unterstützen. Er ist gewohnt, WLAN-Access entweder per permanenter Subskription oder temporär für "FIyBy User", die sich ad hoc (spontan, je¬ weils einmalig) für diesen Dienst entscheiden, zu unterstüt¬ zen. Der Mobilfunkbetreiber kann hervorragend mit der Situa- tion umgehen, dass Teilnehmer zu jeder Zeit an unterschied¬ lichsten Orten diesen Dienst nutzen.
Der DSL-Betreiber ist gewohnt, DSL Dienste an eine feste Teilnehmeranschlussleitung zu koppeln. Für nomadischen Ac- cess, z. B. ein Teilnehmer kann an irgendeinem DSLAM "auftau¬ chen" (was ja im Falle einer WiMax Basisstation der Fall wä¬ re) , ist seine bisherige Infrastruktur nicht ausgelegt.
In Figur 5 ist eine Wimax-Basisstation ausgelegt als "DSLAM" für den Fall eines PPPoE basierten Access und als Wireless Bridge für den Fall des nativen Ethernet Access. Im ersten Fall werden Teilnehmer-Pakete' an einen Fern- Zugangsserver Broadband Remote Access Server, BRAS geleitet, im letzteren Fall an ein Zugangskontrollinstanz Service Se- lection Gateway, SSG (über einen Access Zone Router) .
Die Behandlung des' zweiten Falles, nämlich ein nativer Ether¬ net Teilnehmer (WLAN-like) bekommt WiMax Access über eine Wi¬ Max Basisstation, ist im Wesentlichen analog zum Fall eines normalen WLAN Access zu behandeln. Schwieriger zu behandeln ist der Fall, bei welchem sich PPPoE DSL-User nomadisch verhalten. Am einfachsten zu behandeln ist der Fall, wenn sich ein Teil¬ nehmer per (beispielsweise fester) Subskription, in das Netz einwählen kann, und über BRAS/AAA authentisiert und nach Zeit oder Volumen vergebührt wird. Dies ist das gewohnte DSL- Verhalten, für nomadischen Access aber vollkommen ungenügend:
Nomadische Teilnehmer haben oftmals keine feste Subskrip¬ tion, der Wunsch diesen Dienst zu nutzen, entsteht oft spontan, - die Nutzung soll dann oft nicht mit monatlichen Festkosten verbunden sein.
Der Access soll - seitens des Netzbetreibers - unter¬ schiedlich vergebührt werden können, je nach Attraktivität des Zugangsortes fallen unterschied- liehe Gebühren an, so kann die Nutzung an bestimmten Or¬ ten, wie am Flughafen, teurer als anderswo sein. Nomadische Teilnehmer erwarten viel flexiblere Tarifsyste¬ me, oft gebündelt mit anderen Leistungen: sie möchten ad hoc wählen können zwischen 1 Stunde Inter- net Access für 5 Euro oder 15 Minuten für 2 Euro;
Netzbetreiber möchten z. B. die Flexibilität, "angefange¬ ne" EinmalZugänge bei nicht vollständigem Verbrauch ver¬ fallen zu lassen oder weiter benutzbar zu halten; der Ac¬ cess soll gekoppelt werden können an Zusatzleistungen z. B. den Kauf einer Fahrkarte.
Weiterhin sollen auch weit mehr Dienste als der pure In¬ ternet Zugang angeboten und unterschiedlich vergebührt werden können, dies wiederum ortsabhängig. So ist zum Bei¬ spiel der Zugriff auf die Abflugzeiten am Flughafen gebüh- renfrei, der Internet-Zugriff normal gebührenpflichtig, der Zugriff auf Emails ein besonders hoch vergebührter Premium-Dienst.
All diese Funktionen können mit traditionellen DSL Backende nicht zufrieden stellend gelöst werden, wohl aber mit Kompo¬ nenten eines WLAN Backende. Es wäre nun wünschenswert, die Komponenten eines WLAN Backends (SSG, Access Control Server, Portal Server) so mit vorhandenen Komponenten eines DSL- Backends (BRAS, AAA) zu verknüpfen, dass keine zusätzlichen Entwicklungen, sondern allenfalls Änderungen in der Konfigu¬ ration notwendig werden.
Hierzu sind jedoch spezielle, bisher noch nicht angewendete Verfahren notwendig.
Um den obigen Anforderungen gerecht zu werden, d. h. um Fle- xibilität bezüglich der Dienste und der Vergebührung zu be¬ kommen, werden PPPoE Teilnehmer zunächst über BRAS/AAA au- thentisiert . Danach wird der IP-Datenstrom (Payload) dem SSG zugeführt. Hier schlagen nun - aus Sicht des SSG - Datenpake¬ te mit unauthentisierten IP-Source-Adressen auf. Das Stan- dardverhalten des SSG ist nun eine Umleitung / Redirect zu einem Portal Server, in der Regel unter Einbeziehung eines Zugangskontroll-Server.
Im Standard-WLAN-Fall würde nun eine Portalseite geöffnet, die den Teilnehmer zur Eingabe seiner Teilnehmer-Kennung (Na- me und Passwort) und zur Selektion des gewünschten Dienstes auffordert. Da der Teilnehmer aber bereits durch den BRAS au- thentisiert und ggf. auch autorisiert wurde, ist dieses Ver¬ halten (zumindest der erste Teil, die Aufforderung zur Einga¬ be der Teilnehmer-Zugangsdaten) nicht sinnvoll.
Das Zusammenspiel Access Control Server / Portal Server müss¬ te von einer Art sein, dass Access Control Server und / oder Portal Server beim Eintreffen eines solchen (oder auch nur bei einem solchen) Redirects ein anderes Verhalten zeigen. Einem solchen Teilnehmer wird entweder keine Portalseite an¬ gezeigt (z. B. , wenn er eine Flatrate gebucht hat, gibt es keinen Grund, ihn nach der Authentisierung per BRAS/AAA wei¬ terhin zu "belästigen") , oder es wird ihm eine Portalseite angezeigt, in der eine Auswahl unterschiedlicher Dienste an- geboten wird, nicht aber eine- erneute Authentisierung ver¬ langt wird. Hierzu müssten Access Control Server und / oder Portal Server "vorab" darüber informiert sein, dass der einkommende Redi- rect speziell behandelt werden muss. Dies würde einen koordi¬ nierten, synchronisierten Dialog zwischen BRAS, SSG und Ac- cess Control Server / Portal Server erfordern.
In der derzeitigen Situation ist dies nicht möglich:
BRAS und SSG sind in den häufigsten Fällen Konkurrenzpro¬ dukte unterschiedlicher Hersteller, ein Interworking ist nicht vorstellbar, es bestehen besonders hohe Anforderungen an Performance und Reliabilität, die Entwicklungs-Aufwände sind sehr hoch.
In existierenden Fest- und MobiIfunknetzen werden vom Opera¬ tor/Integrator beide Komponenten: BRAS und SSG jeweils er¬ gänzt um eigene Komponenten zur Steuerung und Anbindung an das Backend, im Falle Siemens um einen Access Control Server und einen Portal Server (Bestandteil der Wireless Integration Platform, WIP) .
Ein Merkmal dieser Erfindungsmeldung besteht nun darin, die Einheiten Access Control Server und Portal Server so zu modi¬ fizieren, dass abhängig vom Zugang (direkt SSG oder BRAS/SSG) unterschiedliches Verhalten bez. der Steuerung eines SSG er¬ folgt : direkter Zugang über SSG (WLAN-Like Access) : Erzwingen ei¬ ner Authentisierung/Autorisierung, z. B. durch eine Por¬ talseite - Zugang über BRAS/SSG: Steuerung des SSG, so, als ob eine erzwungene Authentisierung/Autorisierung bereits erfolgt ist. Das bedeutet, es werden (im SSG) Dienste eingerich¬ tet, die im ersten Fall erst nach einer erzwungenen Au- thentisierung /Autorisierung erfolgt sind. Wahlweise kön- nen nur die (nicht mehr notwendige) Authentisierung oder aber Authentisierung und Autorisierung unterdrückt werden. Ein weiteres, wesentliches Merkmal besteht darin, die Kompo¬ nenten Access Control Server ./ Portalserver in die Lage zu versetzen, ohne Modifikation der Schlüsselkomponenten SSG und BRAS eine Unterscheidung der erfolgten Zugangsart (SSG oder BRAS/SSG) zu ermöglichen. Dies geschieht in besonders vor¬ teilhafter Weise dadurch, dass der BRAS bei der Zuteilung der Source-IP-Adresse eine Adresse aus einem bestimmten, nur für diese Zugangsart festgelegten Wertebereich zuweist. Erscheinen nun IP Pakete mit einer nicht auth/aut. Source-IP- Adresse am SSG, kann dieses nun, aufgrund des Wertebereiches der IP Adresse, per Administration vom Access Control Server, angewiesen werden, einen Redirect zu einer anderen Instanz (z.B. auf dem Access Control Server) , z. B. einer Instanz, die unauthentisierte IP Adressen eines bestimmten Werteberei- ches einer für diesen typischen Weiterbehandlung zugänglich macht .
Der hier verwendete Begriff SSG (Service Selection Gateway) beschreibt eine Funktion, bei welcher eingehende IP- Datenströme anhand ihrer IP- oder MAC-Adressen unterschied¬ lich geleitet werden, abhängig von eingestellten Regeln, z. B. für allen nicht-autentisierten IP-Verkehr erfolgt ein Re¬ direct auf eine Authentisierungsinstanz, bei authentisiertem Verkehr werden Premium-User in Leitungen mit hoher Bandbreite weitergeleitet, Datenpakete von Economy-Usern werden in schmalbandigere Datenkanäle weitergeführt
Bei bestimmten Herstellern gibt es eine Produktbezeichnung SSG, bestehend aus einem Router mit Software-Aufsätzen, die die oben beschrieben Funktionen beinhalten, darüber hinaus aber einen weiteren Funktionsumfang besitzen.
Die Erfindung deckt folgende Aspekte ab:
Ein System, bestehend aus einer Zugangskontrollinstanz (SSG) , einer diese steuernde Einheit (Access Control Server) , einem Portalserver, Authentiserungs / Autorisierungsinstanzen (AAA) , einem Remote Access Server (BRAS) , Netzzugangseinrich¬ tungen (WiMax Basisstationen) sowie Teilnehmerendeinrichtun¬ gen (notebook, PC) sowie Teilnehmerzugangseinrichtungen (Wi- MAx-Modem, WLAN-Karte) , die sich dadurch vom Stand der Tech- nik unterscheiden, dass
- die Netzzugangseinrichtung (WiMax Basisstation) Verkehr un¬ terschiedlicher Zugangsart (PPPoE, native Ethernet) an un¬ terschiedliche Netzinstanzen vermittelt (SSG, BRAS) - Punkt-zu-Punkt orientierter Datenzugang (PPPoE) zuerst über einen BRAS geführt, dort eine Authentisierung / Autorisie¬ rung erfolgt, und danach der Datenstrom über eine Zugangs- kontrollinstanz (SSG) geführt wird
- Punkt-zu-Mehrpunkt orientierter Datenzugang (Natives Ether- net, WLAN) direkt an eine Zugangskontrollinstanz (SSG) ge¬ führt wird
- der BRAS bei der Zuweisung der vorübergehenden, die Teil¬ nehmerstation (notebook) eindeutig im gesamten IP Netz i- dentifizierbar machenden Kennung (temporäre Source IP Ad- resse) , Kennungen aus einem festgelegten Wertebereich ver¬ gibt, die im Gesamtsystem als nur für diese Zugangsart gül¬ tig festgelegt wurden
- die ZugangskontrollInstanz (SSG) bei der Evaluierung der Zugangsberechtigung für eine Kennung zu einem Dienst abhän- gig vom Wertebereich der Kennung unterschiedliche Steuerin¬ stanzen adressiert
- unterschiedliche Steuerinstanzen (Access Control Server) unterschiedliche Zugangskontrollverfahren anreizen (Portal- Server) .
Eine Vorrichtung (WiMax Basisstation) , die einer Teilnehmer¬ endeinrichtung (notebook) den Zugang zu Datennetzen über eine Teilnehmerzugangseinrichtung (WiMax Modem, WLAN-Karte) ermög¬ licht, dadurch unterschiedlich vom Stand der Technik, dass
- die Zugangseinrichtung (WiMax-Basisstation) in der Lage ist, Punkt-zu-Punkt orientierten Datenverkehr (PPPoE) von Punkt-zu-Mehrpunkt orientiertem Datenverkehr (natives E- thernet, WLAN) zu unterscheiden
- die Zugangseinrichtung (WiMax Basisstation) für Punkt-zu¬ Punkt orientiertem Datenverkehr (PPPoE) den Verkehr über eine festgelegte Route (BRAS) führt und somit topologisch als Breitband Zugangseinrichtung (DSLAM) ausgeprägt ist
- die Zugangseinrichtung (WiMax-Basisstation) für Punkt-zu- Mehrpunkt orientierten Datenverkehr (natives Ethernet, WLAN) den Datenstrom auf eine andere, festgelegte Route führt (SSG) , und somit topologisch als Schicht 2-Vermittler (Bridge) oder Schicht 3 Vermittler (Router) ausgeprägt ist
Die Vorrichtung kann ausgeprägt sein für drahtgebundenen und drahtlosen Zugang.
Eine Vorrichtung zur Steuerung (Access Control Server) einer
Zugangskontrollinstanz (SSG) , dadurch ausgezeichnet, dass es über mehrere Kontrollinstanzen (mit Portal / ohne Portal, mit /ohne Authentisierung) verfügt, die abhängig vom Wertebe¬ reich der temporären Teilnehmerendgerätekennungen (Source IP Adressen) von der Zugangskontrollinstanz (SSG) angesprochen werden. Die Vorrichtung kann in einer Ausprägung zusammen mit einem Portal Server existieren.
Ein Verfahren, zur Steuerung von Punkt-zu-Punkt orientiertem Datenverkehr (PPPoE) und Punkt-zu-Mehrpunkt orientiertem Da- tenverkehr (natives Ethernet, WLAN) in einem Daten vermit¬ telnden System, das dadurch ausgezeichnet ist, dass
Punkt-zu-Punkt orientierter Datenverkehr (PPPoE) mit temporä- ren Endgerätezugangskennungen (IP-Adressen) eines Werteberei¬ ches versehen wird, Punkt-zu-Mehrpunkt orientierter Datenver- kehr (natives Ethernet, WLAN) mit Kennungen eines anderen Wertebereiches versehen wird, innerhalb des Systems anhand der vergebenen Kennung Datenpa¬ kete, die einer Punkt-zu-Punkt Verbindung entstammen, unter- schieden werden können von Datenpaketen, die einer Punkt-zu- Mehrpunkt Verbindung entstammen.
Dies ist besondere deshalb vorteilhaft, da nach erfolgter Zu¬ gangskontrolle kein "Wissen" im Netz ist, auf welche Art der Zugang erfolgte, dies aber für weitere Funktionen (Autorisie- rung, Vergebührung) notwendig ist.
Ein solches System erlaubt es Mobilfunkbetreibern, ein WiMax- System aufzubauen, das nomadischen Access für DSL-Teilnehmer erlaubt, wobei die Flexibilität der Dienste-Einrichtung und Vergebührung bisheriger nomadischer Dienste (WLAN) in vollem Umfang genutzt werden kann. Der Mobilfunkbetreiber gewinnt dadurch einen Marktvorteil, da er zeitlich mit DSL-Betreibern den Dienst ausrollen kann.
Weiterhin bietet das System Festnetz-Betreibern, Citynetz- Betreibern und ISP die Möglichkeit, DSL-Zugang in nomadischer (mobiler) Form zu ermöglichen, bei gleichzeitiger Berücksich¬ tigung von zukünftigen WLAN-ähnlichen Mobilitätsszenarien. Er kann seiner starren, einfachen Dienstelandschaft den Zugang zur vollen Dienstelandschaft ä Ia Mobilfunk hinzufügen.
In allen Netzen können die vorhandenen, teuren, carrier-grade Netzelemente (SSG, BRAS) unmodifiziert weiter verwendet wer¬ den. Die Kosten für die Backend-Integration reduzieren sich dadurch erheblich.
WiMax Basisstation
Figur 6 zeigt eine WiMax-Basisstation, die eingehenden Teil¬ nehmerverkehr unterschiedlich vermittelt: Verkehr, bei welchem IP-Pakete direkt auf der Transport¬ schicht ankommen (z. B. Ethernet) werden zu einem SSG vermit¬ telt (Bridge oder Router) , IP-Pakete, die in einem PPP Rahmen übermittelt werden, werden zum BRAS gesendet.
Adress-sensitiver Access Control Server
Figur 7 beschreibt die Funktionsweise eines Access Control Servers. Per Administration steuert (Redirect) das SSG unter¬ schiedliche Instanzen an. Für (ursprünglichen) PPPoE Access wird keine Authentisierung erzwungen, für nativen Ethernet Access erfolgt Authentisierung über ein Portal.

Claims

Patentansprüche
1. System zum nomadischen Datenzugriff von Teilnehmerendein¬ richtungen (PCl, PC2) über Teilnehmerzugangseinrichtungen (WiMAx-Modem) , bestehend aus einer Zugangskontrollinstanz (SSG) , einer die Zugangskontrollinstanz steuernde Einheit (Access
Control Server) , einem Portalserver (Portal Server) , mindestens einer Authentiserungs/Autorisierungsinstanz (AAA Server) , einem Fern-ZugangsServer (BRAS) , mindestens einer Netzzugangseinrichtung (WiMax BS) dadurch gekennzeichnet dass die NetzZugangseinrichtung (WiMax BS) Verkehr mindestens ei¬ ner ersten Zugangsart (PPPoE) und einer zweiten Zugangsart (native Ethernet) an unterschiedliche Netzinstanzen vermit¬ telt (SSG, BRAS) . . .
2. System nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die NetzZugangseinrichtung (WiMax BS) einen Punkt-zu-Punkt orientierter Datenzugang (PPPoE) zuerst über den Fern- Zugangsserver (BRAS) führt, im Fern-Zugangsserver (BRAS) eine Authentisierung / Autori¬ sierung durchgeführt wird, und danach der Datenstrom zur Zu¬ gangskontrollinstanz (SSG) geführt wird
3. System nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzzugangseinrichtung (WiMax BS) einen Punkt-zu- Mehrpunkt orientierter Datenzugang (Natives Ethernet, WLAN) direkt an eine Zugangskontrollinstanz (SSG) durchschaltet.
4. System nach einem der vorherigen Patenansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die die Zugangskontrollinstanz steuernde Einheit (Access Control Server) , bei der Zuweisung der vorübergehenden, die Teilnehmerendeinrichtung (PCl, PC2) eindeutig im gesamten IP Netz identifizierbar machenden Kennung (temporäre Source IP Adresse) , einen Wert aus einem festgelegten Wertebereich ver¬ gibt, die im Gesamtsystem als nur für diese Zugangsart gültig festgelegt wurden.
5. System nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangskontrollinstanz (SSG) bei der Evaluierung der Zu¬ gangsberechtigung für eine Kennung zu einem Dienst abhängig vom Wertebereich der Kennung unterschiedliche Steuerinstanzen adressiert .
6. System nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Portal Server (Portal Server) unterschiedliche Zugangskon- trollverfahren angereizt werden abhängig von der adressierten Steuerinstanz (erzwinge Authentisierung, richte Dienst ein) .
7. Zugangseinrichtung (WiMax BS) , zur Ermöglichung des Zu¬ gangs einer Teilnehmerendeinrichtung (PC) zu Datennetzen über eine Teilnehmerzugangseinrichtung (WiMax Modem) , dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangseinrichtung in der Lage ist, Punkt-zu-Punkt orien¬ tierten Datenverkehr (PPPoE) von Punkt-zu-Mehrpunkt orien¬ tiertem Datenverkehr (natives Ethernet, WLAN) zu unterschei¬ den.
8. Zugangseinrichtung (WiMax-BS) gemäß Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangseinrichtung (WiMax BS) für Punkt-zu-Punkt orien¬ tiertem Datenverkehr (PPPoE) den Verkehr über eine erste festgelegte Route zu einem Fern-ZugangsServer (BRAS) führt und damit als Breitband Zugangseinrichtung (DSLAM) ausgeprägt ist.
9. Zugangseinrichtung (WiMax-BS) gemäß Patentanspruch 7 oder
8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangseinrichtung für Punkt-zu-Mehrpunkt orientierten
Datenverkehr (natives Ethernet, WLAM) den Datenstrom auf eine zweite, festgelegte Route zu einer Zugangskontrollinstanz (SSG) führt, und damit als Schicht 2-Vermittler (Bridge) oder Schicht 3 Vermittler (Router) ausgeprägt ist
10. Zugangseinrichtung gemäß einem der Patentansprüche 7 bis 9, ausgeprägt für drahtgebundenen oder drahtlosen Zugang.
11. Eine Vorrichtung (Access Control Server) zur Steuerung einer Zugangskontrollinstanz (SSG) , dadurch gekennzeichnet, dass es über mehrere Kontrollinstanzen Zugang zum PortalServer o- der zur Authentiserungs/Autorisierungsinstanz (Portal Server, AAA Server) verfügt, die abhängig vom Wertebereich der tempo¬ rären Teilnehmerendgerätekennungen (Source IP Adressen) von der Zugangskontrollinstanz (SSG) angesprochen werden.
12. Eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Kombination mit einem Portal Server existiert.
13. Verfahren zur Steuerung von Punkt-zu-Punkt orientiertem Datenverkehr (PPPoE) und Punkt-zu-Mehrpunkt orientiertem Da- tenverkehr (natives Ethernet, WLAN) in einem Daten vermit¬ telnden System, dadurch gekennzeichnet, dass
Punkt-zu-Punkt orientierter Datenverkehr (PPPoE) mit temporä¬ ren Endgerätezugangskennungen (IP-Adressen) eines ersten Wer- tebereiches versehen wird, Punkt-zu-Mehrpunkt orientierter Datenverkehr (natives Ethernet, WLAN) mit Kennungen eines zweiten Wertebereiches versehen wird.
14. Verfahren gemäß Patentanspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Systems anhand der vergebenen Kennung Datenpa- kete, die einer Punkt-zu-Punkt Verbindung entstammen, unter¬ schieden werden können von Datenpaketen, die einer Punkt-zu- Mehrpunkt Verbindung entstammen und gemäß der Art des Daten¬ verkehrs weiterbehandelt (erzwinge Authentisierung, richte Dienst ein) .
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