ES2237908T3 - Reduccion de la carga de señalizacion en una red de radiocomunicaciones por paquetes. - Google Patents
Reduccion de la carga de señalizacion en una red de radiocomunicaciones por paquetes.Info
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Abstract
La invención se refiere a un nudo de soporte (SGSN) en una red de radiocomunicaciones por paquetes, estando este nudo concebido para aceptar las puestas al día de posiciones de estaciones móviles y las transmisiones de datos hacia y/o desde un abonado móvil. Una primera dirección (IP1), atribuida al nudo de soporte, corresponde a la zona de servicio de este nudo de soporte en la red de radiocomunicaciones por paquetes. Además, una segunda dirección (IP2), atribuida al nudo de soporte (SGSN), pertenecientes al mismo sistema de direcciones que dicha primer dirección (IP1). Se utiliza la segunda dirección (IP2) sensiblemente para transmisiones de datos y la primera dirección (IP1) para señalar transmisiones de datos exteriores. La zona de servicio del nudo de soporte está preferentemente dividida en subzonas, cada una de las cuales tiene tribuida una segunda dirección (IP2). una puesta al día de la posición de un abonado móvil se transite al registrador de posiciones de integración(HLR) únicamente cuando el nudo de soporte (SGSN) que da servicio al abonado móvil cambia, pero no en caso de cambio de subzona. El nudo de soporte es preferentemente modular de manera a tener varios bloques (53) de transmisión de datos, dando cada uno de ellos servicio a una subzona exclusiva y utilizando su segunda dirección exclusiva (IP2, IP2'', IP2").
Description
Reducción de la carga de señalización en una red
de radiocomunicaciones por paquetes.
La presente invención se refiere a una red de
radiocomunicaciones por paquetes del tipo GPRS y más específicamente
a la reducción de la carga de señalización en dicha red cuando una
estación móvil cambia de áreas de encaminamiento.
En el documento
WO-A2-9528063 se da a conocer una
red de radiocomunicaciones por paquetes según la técnica
anterior.
Un Servicio General de Radiocomunicaciones por
Paquetes (GPRS) es un servicio nuevo en el GSM. Es uno de los
aspectos que está siendo normalizado en la fase 2+ del GSM (Sistema
Global para Comunicaciones Móviles) en el ETSI (Instituto Europeo de
Normas de Telecomunicación). El entorno operativo del GPRS consta de
una o más áreas de servicio de subred que están interconectadas por
una red dorsal GPRS. Una subred comprende una serie de nodos de
servicio de datos por paquetes, a los cuales, en la presente
memoria, se les denomina nodos (o agentes) de soporte GPRS y cada
uno de los cuales está conectado a la red móvil GSM de manera que
puede proporcionar un servicio de datos por paquetes para terminales
móviles de datos a través varias estaciones base, es decir, células.
Una red móvil intermedia proporciona una transmisión de datos por
conmutación de circuitos o conmutación de paquetes entre un nodo de
soporte y los terminales móviles de datos. A su vez, diferentes
subredes están conectadas a una red externa de datos, por ejemplo, a
una Red Pública de Datos con Conmutación de Paquetes (PSPDN). De
este modo, el servicio GPRS se puede usar para efectuar una
transmisión de datos por paquetes entre terminales móviles de datos
y redes externas de datos, funcionando la red GSM como una red de
acceso. Una de las características de la red de servicio GPRS es que
funciona de forma casi independiente con respecto a la red GSM. Uno
de los requisitos fijados para el servicio GPRS es que el mismo debe
funcionar junto con diferentes tipos de redes externas PSPDN, tales
como las redes de Internet y X.25. En otras palabras, el servicio
GPRS y la red GSM deberían poder prestar servicio a todos los
usuarios, con independencia del tipo de redes de datos a los que
deseen estar conectados a través de la red GSM. Esto significa que
la red GSM y el servicio GPRS deben soportar y procesar diferentes
métodos de direccionamiento de la red y formatos de paquetes de
datos. El procesado de los paquetes de datos comprende además el
encaminamiento de paquetes en una red de radiocomunicaciones por
paquetes. Adicionalmente, los usuarios deberían poder desplazarse de
forma itinerante desde su red GPRS local a una red GPRS
visitada.
La Figura 1A ilustra una disposición típica en
una red GPRS. La arquitectura de las redes GPRS no está tan
trabajada como la correspondiente a la de las redes GSM. Por esta
razón, todos los términos GPRS deberían entenderse como descriptivos
en lugar de limitativos. Una estación móvil típica que constituye un
terminal móvil de datos consta de una estación móvil MS en una red
móvil y de un ordenador portátil PC conectado a la interfaz de datos
de la MS. La estación móvil puede ser, por ejemplo, la Nokia 2110,
fabricada por Nokia Mobile Phones Ltd., Finlandia. Por medio de una
tarjeta celular de datos de Nokia (Nokia Cellular Datacard)
de tipo PCMCIA, fabricada por Nokia Mobile Phones Ltd., la estación
móvil se puede conectar a cualquier ordenador personal portátil PC
que disponga de una ranura para tarjetas PCMCIA. De este modo, la
tarjeta PCMCIA proporciona al PC un punto de acceso que soporta el
protocolo de la aplicación de telecomunicaciones usada en el PC, tal
como el CCITT X.25 ó el Protocolo de Internet IP. Como alternativa,
la estación móvil puede proporcionar directamente un punto de acceso
que soporte el protocolo usado por la aplicación PC. Además, una
estación móvil 3 y un PC 4 pueden estar integrados para formar una
única unidad, en la cual la aplicación está provista de un punto de
acceso que soporta el protocolo usado por ella. Uno de los ejemplos
de una estación móvil de este tipo con un ordenador integrado es un
Nokia Communicator 9000, fabricado por Nokia Mobile Phones Ltd.,
Finlandia.
Los elementos de red BSC y MSC ya son conocidos a
partir de una red GSM típica. La disposición de la Figura 1A
comprende un Nodo de Soporte de Servicio GPRS (SGSN) independiente.
El nodo de soporte controla ciertas operaciones del servicio de
radiocomunicaciones por paquetes en el lado de la red. Las
operaciones incluyen registro de entrada y salida del sistema por
parte de las estaciones móviles MS, actualizaciones de áreas de
encaminamiento por parte de estaciones móviles MS, y el
encaminamiento de paquetes de datos a destinos correctos. En la
presente solicitud, el término "datos" debería entenderse como
referido en un sentido amplio a cualquier información transmitida
hacia/desde un terminal en un sistema digital de telecomunicaciones.
La información puede comprender voz codificada en formato digital,
comunicación de datos entre ordenadores, datos de telefax, segmentos
cortos de código de programa, etcétera. A la información no incluida
en la transmisión de datos, tal como los datos de abonado y
consultas relacionadas, actualizaciones de áreas de encaminamiento,
etcétera, se le denomina señalización. El nodo SGSN puede estar
ubicado en una estación base BTS, en un controlador de estaciones
base BSC o en un centro de conmutación móvil MSC, o puede ser
independiente con respecto a todos estos elementos. A la interfaz
entre el nodo SGSN y el controlador de estaciones base BSC se le
denomina interfaz GB. A un área gestionada por un controlador de
estaciones base BSC se le denomina Subsistema de Estaciones Base
BSS.
La red móvil intermedia proporciona una
transmisión de datos por conmutación de paquetes entre un nodo de
soporte y equipos terminales móviles de datos. A su vez, diferentes
subredes están conectadas a una red externa de datos, por ejemplo, a
una PSPDN, a través de un nodo de soporte de pasarela GPRS GGSN
específico. De este modo, la transmisión de datos por paquetes entre
terminales móviles de datos y redes externas de datos se consigue
por medio del servicio GPRS, funcionando la red GSM como una red de
acceso. Como alternativa, el nodo pasarela GGSN se puede sustituir
por un encaminador. En lo sucesivo, la expresión "nodo pasarela
GGSN" debe entenderse también como referida a una estructura en
la que la pasarela se ha sustituido por un encaminador.
En la Figura 1A, la red GPRS conectada a la red
GSM comprende una serie de nodos de soporte de servicio GPRS SGSN y
un nodo de soporte de pasarela GPRS GGSN. Los diferentes nodos de
soporte SGSN y GGSN están interconectados a través de una red dorsal
dentro del mismo operador. Debe entenderse que una red GPRS puede
comprender un número cualquiera de nodos de soporte SGSN y nodos
pasarela GGSN.
Cada nodo de soporte SGSN gestiona un servicio de
datos por paquetes en el área de uno o más nodos en una red celular
de radiocomunicaciones por paquetes. Para conseguir esto, cada nodo
de soporte SGSN está conectado a una cierta parte local del sistema
GSM, típicamente a un centro de conmutación de servicios móviles,
aunque en algunas situaciones puede que sea preferible conectarlo
directamente a un subsistema de estaciones base BSS, es decir, a un
controlador de estaciones base BSC o una estación base BTS. Una
estación móvil MS en una célula se comunica con una estación base
BTS a través de una interfaz de radiocomunicaciones y adicionalmente
a través de una red móvil con el nodo de soporte SGSN en el área de
servicio a la que pertenece la célula. En principio, la red móvil
entre el nodo de soporte SGSN y la estación móvil MS únicamente
transmite paquetes entre estos dos elementos. Con este fin, la red
móvil puede ofrecer bien una conexión por conmutación de circuitos o
bien una transmisión de paquetes de datos por conmutación de
paquetes entre una estación móvil MS y un nodo de soporte de
servicio SGSN. Un ejemplo de una conexión por conmutación de
circuitos entre una estación móvil MS y un agente se presenta en el
documento FI934115, publicado como WO95/08900. Un ejemplo de una
transmisión de datos por conmutación de paquetes entre una estación
móvil MS y un agente se presenta en el documento FI940314, publicado
como WO95/20283. No obstante, debería observarse que una red móvil
proporciona únicamente una conexión física entre una estación móvil
MS y un nodo de soporte SGSN, y que su funcionamiento y estructura
exactos no son relevantes para la invención.
Una red dorsal 11 dentro del mismo operador, que
interconecta un SGSN y GGSN del operador se puede implementar, por
ejemplo, por medio de una red de área local. Debería observarse que
una red GPRS del operador también puede implementarse sin ninguna
red dorsal dentro del mismo operador, mediante la implementación de
todas las características, por ejemplo, en un único ordenador,
aunque esta situación no provoca ningún cambio en los principios del
establecimiento de llamadas según la presente invención.
Un nodo de pasarela GPRS GGSN conecta una red
GPRS del operador con redes GPRS de otros operadores y con redes de
datos, tales como una red dorsal 12 entre operadores o una red IP.
Se puede disponer una Función de Interfuncionamiento IWF entre el
nodo de pasarela GGSN y las otras redes, aunque normalmente el GGSN
es al mismo tiempo la IWF. La red dorsal 12 entre operadores es tal
que a través de ella los nodos de pasarela GGSN de operadores
diferentes se pueden comunicar entre sí. La comunicación es
necesaria para soportar la itinerancia GPRS entre las diferentes
redes GPRS.
El nodo de pasarela GGSN se usa también para
almacenar la información de ubicación de las estaciones móviles
GPRS. El GGSN también encamina paquetes de datos que terminan en
móviles (MT). El GGSN contiene además una base de datos que asocia
la dirección de red de la estación móvil en una red IP o una red
X.25 (o simultáneamente en más de una red) al identificador de
estación móvil en una red GPRS. Cuando la estación móvil se desplaza
de forma itinerante de una célula a otra dentro del área de un nodo
de soporte SGSN, es necesaria una actualización del área de
encaminamiento únicamente en el nodo de soporte SGSN, y no es
necesario informar al nodo de pasarela GGSN sobre el cambio de área
de encaminamiento. Cuando la estación móvil se desplaza de forma
itinerante desde una célula de un nodo de soporte SGSN a una célula
de otro SGSN dentro del área del mismo operador o un operador
diferente, también se realiza una actualización en el nodo pasarela
(local) GGSN para almacenar el identificador del nuevo nodo de
soporte visitado y el identificador de la estación móvil.
También se usa un registro de posiciones base HLR
para autenticar abonados en el inicio de una sesión GPRS. Contiene
una definición entre una dirección (direcciones) PDP (Protocolo de
Datos por Paquetes) de abonado y la IMSI (Identidad Internacional de
Abonado Móvil) del abonado. En una red GSM, un abonado se identifica
basándose en la IMSI. En la Figura 1A, el HLR está conectado a
través del SS7 (Sistema de Señalización 7), por ejemplo, con un
centro de conmutación móvil MSC y una red dorsal dentro del mismo
operador. Entre el sistema de señalización SS7 y la red dorsal
dentro del mismo operador puede haber una conexión directa o un nodo
de pasarela SS7. En principio, el HLR puede intercambiar mensajes
por conmutación de paquetes con cualquier nodo GPRS. No obstante, el
método de comunicación del HLR y su conexión con la red GPRS no son
esenciales para la invención.
Cuando se envían datos por paquetes a una
estación móvil, los datos se encaminarán a la red GSM correcta a
través del nodo de pasarela GGSN hacia el nodo de soporte SGSN en el
que se conoce la ubicación de la estación móvil. Si la estación
móvil está en modo de espera, su ubicación se conoce con una
precisión de un Área de Encaminamiento (RA). De forma
correspondiente, si la estación móvil está en modo preparado, su
ubicación se conoce con una precisión de una célula.
La Figura 1B muestra la señalización asociada al
mantenimiento del área de encaminamiento. En aras de una mayor
claridad, la Figura 1B se ha simplificado considerablemente y
muestra solo los mensajes más esenciales. Por ejemplo, las reservas
y liberaciones de recursos, conocidas por una persona experta en la
materia, no se muestran.
En la etapa 1-1, una estación
móvil MS se registra en la red y envía a dicha red un mensaje de
Actualización de Area de Encaminamiento, el cual se retransmite
hacia un nodo SGSN_{1}. En la etapa 1-2, el
SGSN_{1} retransmite el mensaje hacia el registro de posiciones
base HLR. En las etapas 1-3 y 1-4 se
envían confirmaciones de recepción correspondientes al nodo
SGSN_{1} y a la estación móvil MS. En la línea de trazos
horizontal de la Figura 1B, la estación móvil MS se mueve desde el
área del nodo SGSN_{1} al área de un nodo SGSN_{2}. Las etapas
1-5 a 1-8 se corresponden con las
etapas 1-1 a 1-4 excepto que esta
vez el mensaje de actualización del área de encaminamiento pasa a
través del nodo SGSN_{2}. Además, en la etapa 1-9,
el registro de posiciones base HLR envía una cancelación de área de
encaminamiento al nodo SGSN_{1} el cual elimina de su registro los
datos sobre la estación móvil MS. En la Figura 1B se considera que
la estación móvil MS se desplaza de forma itinerante dentro del área
de su red local. Si la estación móvil MS se desplazase de forma
itinerante en una red visitada (por ejemplo, red 1), la
actualización del área de encaminamiento se debería encaminar
adicionalmente a través de los nodos de pasarela GGSN hacia la red
local (de forma similar a la red 2).
Uno de los problemas que aparece con la
disposición mencionada de la técnica anterior es la elevada carga de
señalización generada por un lado entre el nodo de soporte SGSN y el
nodo de pasarela GGSN y por otro lado entre el nodo de soporte SGSN
y el registro de posiciones base HLR. Particularmente, se genera una
gran cantidad de carga de señalización cuando el nodo de soporte
SGSN dispone de un área de servicio pequeña. En tal caso, una
estación móvil itinerante provoca mucha señalización en la red
(actualizaciones de área de encaminamiento). Cada vez que una
estación móvil MS se mueve desde el área de un nodo de soporte
antiguo (por ejemplo, SGSN_{1}) al área de un nodo de soporte
nuevo (por ejemplo, SGSN_{2}), envía un mensaje de actualización
de área de encaminamiento a la red. Esto genera una señalización
entre el nodo de pasarela GGSN y ambos nodos de soporte SGSN. El
problema en el peor de los casos se produce cuando la estación móvil
se desplaza de forma itinerante dentro del área de otra red
diferente a su red local, ya que la información sobre un cambio en
las áreas de encaminamiento se debe retransmitir hasta al final
hacia la red local de la estación móvil.
Además, las recomendaciones GPRS de la técnica
anterior sugieren que en el registro de posiciones base HLR de la
red se debe mantener siempre información sobre la ubicación de una
estación móvil MS. Es evidente que una actualización continua de la
ubicación de todas las estaciones móviles en la red en un elemento
de red (registro de posiciones base) provoca una carga excesiva en
dicho elemento de red.
De este modo, un objetivo de la invención es
proporcionar un método y un aparato para implementar el método con
vistas a resolver los problemas anteriores relacionados con la alta
carga de señalización y la carga sobre el registro de posiciones
base HLR. Los objetivos de la invención se alcanzan a través de un
método y una disposición, caracterizados por los aspectos dados a
conocer en las reivindicaciones independientes. Las formas de
realización preferidas de la invención se dan a conocer en las
reivindicaciones dependientes.
En primer lugar, la invención se basa en la
observación de que, por medio de la tecnología convencional, resulta
difícil implementar un nodo SGSN capaz de tratar con un número
elevado de mensajes dentro de un área extensa. En otras palabras, la
tecnología convencional proporciona una escalabilidad deficiente
para un nodo SGSN.
La invención se basa también en la
complementación de la funcionalidad del nodo de soporte SGSN de la
siguiente manera. Un nodo de soporte según una forma de realización
preferida de la invención posee una pluralidad de direcciones IP
destinadas a la transmisión de datos y para tratar con áreas de
encaminamiento determinadas. Un nodo de soporte de la invención
necesita (de la misma manera que un nodo de soporte convencional)
únicamente una dirección SS7 y una dirección IP de control (en lo
sucesivo también IP1). Las funciones de control interno de un nodo
de soporte de la invención gestionan la movilidad de estaciones
móviles y mantienen información sobre qué dirección IP de
transmisión de datos está prestando servicio a cada estación móvil
en cada momento específico. La información sobre un cambio de las
direcciones IP dentro del área del mismo nodo de soporte se
retransmite hacia el nodo de pasarela GGSN, aunque no hacia el
registro de posiciones base HLR. La información sobre el movimiento
de una estación móvil se retransmite hacia el registro de posiciones
base únicamente en el caso de que el nodo de soporte que presta
servicio a la estación móvil cambie.
Una aplicación de la invención es tal que las
direcciones IP de transmisión de datos gestionan un número
determinado de conexiones activas pero están vinculadas a un área
determinada. En este caso, ni siquiera se necesita la actualización
de la ubicación para el nodo de pasarela en la actualización de un
área de encaminamiento interna del nodo de soporte. Por otro lado,
la estructura del nodo de soporte y la distribución de las tareas
entre las diferentes partes siguen siendo las mismas en esta
interpretación.
Una de las ventajas de la invención es la
reducción significativa en la necesidad de señalización y la carga
sobre el registro de posiciones base HLR. Otra de las ventajas es
que un nodo de soporte se puede transformar a escala de forma muy
satisfactoria, es decir, su capacidad se puede incrementar
flexiblemente incrementando los bloques, o módulos, que prestan
servicio a la transmisión de datos. A cada módulo de transmisión de
datos se le proporciona una dirección IP especializada (en lo
sucesivo también IP2, IP2', IP2'', etcétera) para la transmisión de
datos. Una buena escalabilidad proporciona nuevamente la ventaja de
que la planificación de la red resulta flexible ya que con el
aumento del tráfico no es necesario cambiar (por ejemplo,
incrementar los nodos de soporte) la arquitectura de la red, aunque
la capacidad de los nodos de soporte existentes se puede incrementar
de forma flexible.
Algunas de las ventajas de la invención, tales
como una buena escalabilidad, se consiguen simplemente mediante una
implementación modular de un nodo de soporte. En otras palabras, las
partes que prestan servicio a la transmisión de datos constituyen un
módulo independiente y el nodo de soporte comprende, ya en el
momento de la instalación, las capacidades mecánica, eléctrica y de
software para una instalación de múltiples módulos. Los cambios
necesarios en otros elementos de red son mínimos o no es necesario
ningún cambio en absoluto.
A continuación, se describirá la invención en
relación con formas de realización preferidas, haciendo referencia a
los dibujos adjuntos, en los cuales
la Figura 1A muestra la arquitectura de una red
por paquetes de la técnica anterior;
la Figura 1B muestra, en un nivel general, la
actualización del área de encaminamiento de la técnica anterior;
la Figura 2 muestra la señalización relacionada
con el mantenimiento del área de encaminamiento según una forma de
realización de la invención cuando el nodo de soporte que presta
servicio a una estación móvil cambia;
la Figura 3 muestra la señalización interna en un
nodo de soporte cuando el área de encaminamiento de una estación
móvil y el módulo de transmisión de datos que presta servicio a la
estación móvil cambian dentro del mismo nodo de soporte;
la Figura 4 muestra un procedimiento de
activación de contexto PDP iniciado a través de un nodo de pasarela,
iniciado por dicho nodo de pasarela cuando este ha recibido un
paquete de datos dirigido a una estación móvil; y
la Figura 5 es un diagrama de bloques que muestra
una implementación preferida de un nodo de soporte de la
invención.
La Figura 2 muestra una actualización de área de
encaminamiento entre dos nodos de soporte SGSN según la invención.
En la Figura 2, GTP se refiere a servicios de transmisión de datos y
MAP a servicios de señalización. En relación con la Figura 5 se
describen más detalladamente otros bloques internos del nodo de
soporte. En la etapa 2-0, una estación móvil MS
envía una solicitud de actualización de área de encaminamiento a un
nodo de soporte SGSN nuevo. El nodo SGSN tiene a su disposición una
lista de pares de áreas de encaminamiento que indican la correlación
entre las direcciones IP de dicho nodo SGSN específico y otros nodos
SGSN y las áreas de encaminamiento. El SGSN tiene conocimiento de
las áreas de encaminamiento de sus propios módulos de transmisión de
datos de forma específica para cada dirección IP. El SGSN puede ver
los pares de direcciones IP y áreas de encaminamiento de otros nodos
SGSN de dos maneras: el SGSN ve las áreas de encaminamiento de otros
nodos SGSN bien asociadas a sus direcciones IP de control o bien
combinadas directamente con las direcciones IP de los módulos de
transmisión de datos. La Figura 2 muestra la señalización que usa
este último modo. La ventaja de este modo es que los datos se
encaminan directamente a la dirección correcta. Los mensajes
asociados a la creación, adaptación y eliminación de túneles se
deben enviar a través de una dirección IP de transmisión de datos.
El nodo de soporte nuevo deduce la dirección IP del nodo de soporte
antiguo basándose en la identidad del área de encaminamiento antigua
enviada por la estación móvil (mensaje 2-0).
En la etapa 2-1, el SGSN nuevo
envía al nodo SGSN antiguo un mensaje SOLICITUD DE CONTEXTO SGSN
requiriéndole que envíe los datos del contexto PDP. Esta operación
se lleva a cabo en la etapa 2-2. En la etapa
2-3, el SGSN nuevo envía al nodo de pasarela GGSN
tantos mensajes de SOLICITUD DE ACTUALIZACIÓN DE CONTEXTO PDP como
conexiones activas asociadas a dicha estación móvil. Este número se
indica por medio de n. Como parámetros, los mensajes incluyen por lo
menos TID (Identidad de Túnel), QoS (Calidad de Servicio) e IP2.
Esta última es la dirección IP que usa dicha estación móvil
específica para la transmisión de datos. En la etapa
2-4, el GGSN responde enviando n confirmaciones de
recepción. En las etapas 2-5 y 2-6,
el SGSN antiguo (cuya memoria contiene datos dirigidos a la estación
móvil MS) envía los datos dirigidos a la estación móvil hacia el
nodo SGSN nuevo. (Las etapas 2-5 y
2-6 también pueden tener lugar de forma simultánea o
intercaladas con las etapas 2-3 y
2-4). En la 2-7, el SGSN nuevo envía
al registro de posiciones base HLR un mensaje de actualización de
área de encaminamiento ACTUALIZACIÓN DE UBICACIÓN GPRS, cuyos
parámetros incluyen la IMSI de la estación móvil, la dirección del
nodo SGSN en el sistema SS7 y la dirección IP1 del nodo SGSN, es
decir, la dirección IP a través de la cual tiene lugar la
señalización con dicha estación móvil. En la etapa
2-8, el HLR cancela los datos de abonado sobre la
estación móvil del nodo SGSN antiguo. La etapa 2-9
es una confirmación de recepción correspondiente. En la etapa
2-10, el HLR envía datos de abonado sobre la
estación móvil en un mensaje INSERCIÓN DE DATOS DE ABONADO. Las
etapas 2-11 a 2-15 son
notificaciones de aceptación y confirmaciones de recepción de
mensajes enviados previamente.
La Figura 3 muestra una actualización de área de
encaminamiento dentro del área de un nodo SGSN de la invención
cuando la dirección IP2 que presta servicio a una estación móvil
cambia. En la etapa 3-1, la dirección IP del módulo
de transmisión de datos nuevo se actualiza en el nodo GGSN para cada
contexto PDP activo. En la etapa 3-3, el módulo
nuevo de transmisión de datos informa de que está preparado para
recibir paquetes del módulo de transmisión de datos antiguo. La
transmisión de datos tiene lugar en la etapa 3-4.
Finalmente, en las etapas 3-7 y 3-8,
se establecen enlaces de transmisión de datos de abonado con el
módulo de transmisión de datos nuevo y se liberan los mismos del
módulo antiguo. Una diferencia esencial entre las Figuras 2 y 3 es
que, en el caso de la Figura 3, no se retransmite una actualización
de área de encaminamiento hacia el registro de posiciones base HLR
cuando el área de encaminamiento cambia dentro del área del mismo
nodo SGSN.
La Figura 4 muestra un procedimiento de
activación de contexto PDP iniciado a través del nodo de pasarela
GGSN. En este caso, la memoria del nodo de pasarela comprende datos
dirigidos a una estación móvil, aunque no posee ningún contexto PDP
activo asociado a la estación móvil. En la etapa
4-1, el GGSN consulta el registro de posiciones base
en relación con datos de encaminamiento, los cuales son devueltos
por el registro de posiciones base en la etapa 4-2.
En la etapa 4-3, el GGSN informa al nodo de soporte
SGSN de que hay datos entrando en la estación móvil y pide al nodo
de soporte que active el contexto PDP. En la etapa
4-5, el SGSN pide a la estación móvil que envíe una
solicitud de activación de contexto PDP, lo cual es realizado por la
estación móvil en la etapa 4-6. En la etapa
4-7, el nodo de soporte SGSN pide al nodo de
pasarela GGSN que cree en su memoria un contexto PDP para dicha
estación móvil, siendo confirmada la recepción de esta petición por
el GGSN en la etapa 4-8. En la etapa
4-9, el SGSN informa a la estación móvil sobre la
aceptación de la activación del contexto.
La Figura 5 muestra el diagrama de bloques de un
nodo SGSN según una forma de realización preferida de la invención.
El nodo SGSN comprende tres bloques principales: servicios de
señalización SS7 (para la pasarela SS7) 51, servicios 52 de registro
SGSN y servicios 53 de capa de transporte/transmisión de datos. En
conjunto, los bloques 51 y 52 se corresponden con el bloque GTP/IP1
en el diagrama de señalización, correspondiéndose el bloque 53 con
el bloque GTP/IP2. La división entre los bloques 51 y 52 no es
esencial para la invención; pueden estar en el mismo bloque, es
decir, módulo. Por el contrario, es esencial que pueda haber más de
un bloque 53 de señalización/transmisión de datos. En otras
palabras, el nodo de soporte comprende por lo menos las interfaces,
o capacidades, mecánica, eléctrica y de software para soportar una
pluralidad de bloques, es decir, módulos 53, presentando cada módulo
53 su dirección IP especializada. Esto significa que cuando el
tráfico aumenta, la capacidad de la transmisión de datos del nodo de
soporte se puede aumentar fácilmente.
A través del bloque 51 el nodo SGSN tiene una
interfaz SS7 común con el registro de posiciones base HLR y los
centros de conmutación móviles MSC/VLR. El bloque 51 es responsable
de la ejecución de los protocolos mostrados en la Figura 5. Estos
protocolos son conocidos para una persona experta en la materia a
partir de las recomendaciones ITU-T.
El bloque 52 comprende servicios 54 de registro
de abonado y una base 55 de datos de visitantes. Esta última se usa
para almacenar datos de abonado, datos del Contexto PDP activo y las
direcciones IP2 que prestan servicio a la estación móvil (identidad
del bloque 53).
El bloque 53 implementa los servicios de la capa
de transporte/transmisión de datos del nodo SGSN. En el ejemplo de
la Figura 5, el bloque 53 implementa las siguientes tareas o
protocolos:
GMM = Gestión de Movilidad GPRS
SM = Gestor de Sesión
GSMS = Servicio de Mensajes Cortos GPRS
LLC = Control de Enlace Lógico, capa de enlace
del modelo OSI
BSSGP = Protocolo GPRS BSS
GTP = Protocolo de Túneles GPRS
SNDCP = Protocolo de Convergencia Dependiente de
la Subred
UDP/IP = Protocolo de Datagrama de
Usuario/Protocolo de Internet
L1 = Capa 1, interfaz de la 1ª capa de un modelo
OSI con, por ejemplo, una red de área local
NS/FR = Servicios de Red/Retransmisión de Tramas
para retransmitir paquetes de datos a otros elementos de red.
Los tres primeros protocolos juntos forman los
protocolos de la capa RIL-3 (Capa de Interfaz de
Radiocomunicaciones 3) entre una estación móvil y un nodo de soporte
SGSN. Todas estas tareas y protocolos son conocidos de por sí a
partir de la red GPRS y el nodo SGSN convencionales. La novedad es
la generación de un nodo SGSN en el cual cuando el tráfico aumenta
se pueden duplicar bloques o módulos 53 destinados a la transmisión
de datos, de manera que cada bloque de transmisión de datos tiene
una dirección IP especializada para la transmisión de datos (IP2,
IP2', etcétera).
La Figura 5 muestra la estructura interna del
nodo de soporte SGSN de la invención. Puede verse el efecto de la
invención sobre la arquitectura de la red en que el nodo de soporte
de la invención es capaz de prestar servicio a un área geográfica
significativamente mayor que un nodo de soporte convencional. En la
Figura 1A, por ejemplo, un SGSN según la invención podría realizar
las tareas de los nodos SGSN_{1} y SGSN_{2} de tal manera que
ambos nodos de soporte convencionales serían sustituidos por un
módulo 53 de transmisión de datos del nodo de soporte según la
invención. Las normas no definen el número de sistemas de estaciones
base que se pueden asociar a un nodo de soporte. Esto depende
principalmente de la capacidad del nodo de soporte, la cual, por
medio de la invención, se puede mejorar significativamente. En la
Figura 1A, el SGSN_{3} presta servicio a tres controladores de
estaciones base BSC.
La invención se ha descrito a título de ejemplo
en la red GSM/GPRS, aunque, no obstante, no queda limitada a la
misma. El nodo de soporte de la invención puede ser un nodo SGSN de
una red GPRS, aunque puede ser igualmente lo que se conoce como nodo
PDAN (Nodo de Acceso de Datos por Paquetes) de un sistema móvil de
tercera generación.
Claims (7)
1. Método de mantenimiento de la ubicación de un
abonado móvil (MS/PC) en una red de radiocomunicaciones por paquetes
que comprende por lo menos uno de cada uno de los siguientes
elementos de red: un nodo de soporte (SGSN), un registro de
posiciones base (HLR) y un centro de conmutación móvil
(MSC/VLR);
en el que el método comprende las siguientes
etapas:
se mantienen datos de abonado permanentes sobre
un abonado móvil en el registro de posiciones base y datos
pertenecientes a cada conexión activa en el nodo de soporte que
presta servicio al abonado móvil en cada momento específico;
se define para cada nodo de soporte una primera
dirección (IP1) para la señalización asociada a una actualización de
la ubicación del abonado móvil, en la que la primera dirección se
corresponde con el área total a la que presta servicio dicho nodo de
soporte;
se transfiere información sobre una actualización
de la ubicación de un abonado móvil desde el nodo de soporte al
registro de posiciones base cuando el nodo de soporte que presta
servicio al abonado móvil cambia;
se define para el nodo de soporte por lo menos
una segunda dirección (IP2) la cual es una dirección en el mismo
sistema de direcciones que dicha primera dirección (IP1), en el que
la segunda dirección (IP2) se usa sustancialmente para la
transmisión de datos hacia o desde un abonado móvil y la primera
dirección (IP1) se usa sustancialmente para la señalización que no
forma parte de la transmisión de datos;
se divide el área al que presta servicio el nodo
de soporte (SGSN) en subáreas, para cada una de las cuales se define
una segunda dirección independiente (IP2, IP2', IP2''); y
se informa de la actualización de la ubicación de
un abonado móvil (MS/PC) al registro de posiciones base (HLR)
únicamente cuando el nodo de soporte (SGSN) que presta servicio al
abonado móvil cambia, aunque no cuando cambia la subárea del abonado
móvil.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se informa de la actualización de la
ubicación de un abonado móvil (MS/PC) a un nodo de pasarela (GGSN)
cuando la subárea de la estación móvil y, junto con ella, la segunda
dirección (IP2, IP2', IP2'') cambian.
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha segunda dirección (IP2) se
corresponde también con el área total a la que presta servicio dicho
nodo de soporte.
4. Nodo de soporte (SGSN) en una red de
radiocomunicaciones por paquetes, estando adaptado el nodo para
prestar servicio a un abonado móvil (MS/PC) en un sistema de
telecomunicaciones que comprende un registro de posiciones base
(HLR) y por lo menos un centro de conmutación móvil y un registro de
posiciones de visitantes (MSC/
VLR),
VLR),
en el que el nodo de soporte está adaptado para
soportar actualizaciones de ubicaciones de estaciones móviles y
transmisión de datos hacia y/o desde el abonado móvil;
al nodo de soporte se le proporciona por lo menos
una primera dirección (IP1) correspondiente al área a la que presta
servicio el nodo de soporte en la red de radiocomunicaciones por
paquetes;
el nodo de soporte (SGSN) tiene por lo menos una
segunda dirección (IP2) la cual es una dirección en el mismo sistema
de direcciones que dicha primera dirección (IP1);
la segunda dirección (IP2) se usa sustancialmente
para la transmisión de datos y la primera dirección (IP1) se usa
sustancialmente para la señalización que no forma parte de la
transmisión de datos; en el que el nodo de soporte está adaptado
además para soportar una disposición en la que:
- el área a la que presta servicio el nodo de soporte (SGSN) se divide en subáreas, para cada una de las cuales se define una segunda dirección independiente (IP2, IP2', IP2'');
- se informa de una actualización de ubicación de abonado móvil (MS/PC) al registro de posiciones base (HLR) únicamente cuando el nodo de soporte (SGSN) que presta servicio al abonado móvil cambia, pero no cuando cambia la subárea del abonado móvil.
5. Nodo de soporte según la reivindicación 4,
caracterizado porque está adaptado para informar de una
actualización de ubicación de abonado móvil (MS/PC) a un nodo de
pasarela (GGSN) cuando la subárea de la estación móvil y, junto con
ella, la segunda dirección (IP2, IP2', IP2'') cambian.
6. Nodo de soporte según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque comprende
un bloque (51) de señalización para la conexión
con un registro de posiciones base de la red y/o centros de
conmutación móviles (MSC/VLR), preferentemente a través del sistema
de señalización SS7;
un bloque (53) de transmisión de datos para
retransmitir paquetes de datos hacia y desde un abonado móvil;
un bloque (52) de registro para almacenar datos
de abonado y de contexto y para mantener ubicaciones de abonados
móviles junto con los bloques (51) de señalización y los bloques
(53) de transmisión de datos; en el que
se define una primera dirección (IP1) para el
bloque (51) de señalización y se define una segunda dirección (IP2)
para el bloque (53) de transmisión de datos.
7. Nodo de soporte según la reivindicación 6,
caracterizado porque está adaptado para
soportar una pluralidad de bloques (53, 53',
53'') de transmisión de datos instalados en el mismo, prestando
servicio cada uno de ellos a un área predeterminada en la red de
radiocomunicaciones por paquetes y presentando cada uno de ellos una
segunda dirección definida independiente (IP2, IP2', IP2'');
monitorizar ubicaciones de abonado móvil (MS/PC)
y señalar el más adecuado de los bloques (53, 53', 53'') de
transmisión de datos comprendidos por el nodo de soporte para
prestar servicio al abonado móvil; e
informar al registro de posiciones base (HLR) de
una actualización de ubicación de abonado móvil (MS/PC) únicamente
cuando el nodo de soporte (SGSN) que presta servicio al abonado
móvil cambia, pero no cuando cambia el bloque (53, 53', 53'') de
transmisión de datos en el mismo nodo de soporte.
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