ES2584844T3 - Red de telecomunicaciones que responde a información de localización proporcionada por un servidor - Google Patents

Red de telecomunicaciones que responde a información de localización proporcionada por un servidor Download PDF

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ES2584844T3
ES2584844T3 ES14192408.4T ES14192408T ES2584844T3 ES 2584844 T3 ES2584844 T3 ES 2584844T3 ES 14192408 T ES14192408 T ES 14192408T ES 2584844 T3 ES2584844 T3 ES 2584844T3
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Abstract

Un primer nodo de red configurado para su uso en una red de telecomunicaciones para establecer de forma inalámbrica por parte de un servidor una conexión con un terminal situado en una ubicación dentro de dicha red, estando identificado el terminal por un identificador de terminal dentro de la red de telecomunicaciones, en donde la red de telecomunicaciones contiene el primer nodo de red y un segundo nodo de red, y en donde, el primer nodo de red está configurado para recibir una unidad de datos para el terminal desde el servidor, comprendiendo la unidad de datos el identificador de terminal, el primer nodo de red está configurado para recibir un identificador de localización indicativo de la localización del terminal dentro de la red de telecomunicaciones y para obtener una dirección del segundo nodo de red a partir del identificador de localización y transmitirle una primera petición de conexión al segundo nodo de red así obtenido con el fin de establecer una conexión con el terminal, caracterizado por que el primer nodo de red está configurado para recibir el identificador de localización desde el servidor.

Description

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DESCRIPCION
Red de telecomunicaciones que responde a informacion de localizacion proporcionada por un servidor Campo de la invencion
La invencion pertenece al campo de las telecomunicaciones y, en particular, al campo de las comunicaciones maquina a maquina que utilizan redes de telecomunicaciones.
Antecedentes de la invencion
Las ultimas decadas han mostrado una creciente demanda de capacidad de datos de las redes de telecomunicaciones. Los proveedores de telecomunicaciones han adaptado sus redes para ofrecer servicios ampliados con el fin de satisfacer las demandas de sus clientes.
Un ejemplo de este tipo de servicios esta relacionado con el campo de las comunicaciones maquina a maquina (M2M). Las aplicaciones M2M incluyen tfpicamente cientos o miles de modulos de comunicacion que solo raramente necesitan acceder a una red de telecomunicaciones. Un ejemplo incluye la lectura electronica desde un servidor de, por ejemplo, contadores de consumo de electricidad en los hogares de un gran numero de clientes. Otros ejemplos incluyen sensores, medidores, maquinas de cafe, etc. que pueden estar equipados con modulos de comunicacion que permiten el envfo de informacion de estado a un centro de procesamiento de datos a traves de la red de telecomunicaciones. Estos dispositivos tambien pueden ser controlados desde un servidor. El centro de procesamiento de datos puede, por ejemplo, almacenar los datos y/o proporcionar un plan de trabajo para que el personal de mantenimiento repare una maquina, un medidor, un sensor, etc.
Resumen de la invencion
Las redes actuales (GPRS y UMTS) y las propuestas para las redes futuras (Sistema de Paquetes Evolucionado (EPS)) utilizadas para los servicios inalambricos de telefoma y de datos estan organizadas de forma relativamente ineficiente para las aplicaciones M2M. Estas aplicaciones implican grandes cantidades de terminales, pero estos terminales se caracterizan tfpicamente por una baja movilidad, esto es, los terminales estan tfpicamente emplazados en un lugar o en una celda durante un penodo de tiempo importante.
Con ese fin se divulga una red de telecomunicaciones que esta configurada para establecer, por parte de un servidor, una conexion de forma inalambrica con un terminal situado en una ubicacion dentro de dicha red. Dentro de la red de telecomunicaciones el terminal se identifica mediante un identificador de terminal. La red de telecomunicaciones contiene un primer nodo de red y un segundo nodo de red.
El primer nodo de red tal como se define en la reivindicacion 1 esta configurado para recibir una unidad de datos para el terminal procedente del servidor, que puede estar situado dentro o fuera de la red de telecomunicaciones. La unidad de datos contiene el identificador del terminal. El primer nodo de red esta configurado para recibir desde el servidor un identificador de localizacion que indica la localizacion del terminal, y para obtener una direccion del segundo nodo de red a partir del identificador de localizacion. A continuacion se utiliza la direccion obtenida del segundo nodo de red para transmitirle al segundo nodo de red una primera peticion de conexion para establecer una conexion con el terminal.
El segundo nodo de red esta configurado para recibir la primera peticion de conexion desde el primer nodo de red y para transmitir una segunda peticion de conexion para establecer la conexion hacia el terminal.
Ademas, se divulga un metodo para establecer de forma inalambrica, por parte de un servidor, una conexion iniciada por la red con un terminal situado en una ubicacion dentro de una red de telecomunicaciones. Dentro de la red de telecomunicaciones el terminal se identifica mediante un identificador de terminal. En un primer nodo de red se recibe una unidad de datos para el terminal desde el servidor en donde la unidad de datos contiene el identificador del terminal. Asimismo, en el primer nodo de red se recibe un identificador de localizacion desde el servidor que indica la ubicacion del terminal dentro de la red de telecomunicaciones. En el primer nodo de red se obtiene una direccion de un segundo nodo de red a partir del identificador de localizacion. A continuacion, desde el primer nodo de red se transmite una peticion de conexion al segundo nodo de red localizado de este modo.
Aun mas, se divulga un programa de ordenador, un primer nodo de red, un segundo nodo de red y un servidor para ser utilizados en o con la red de telecomunicaciones y/o el metodo en una red de este tipo.
Tradicionalmente, la movilidad de los terminales moviles requiere la utilizacion de procedimientos de gestion de la movilidad, y la conexion a dichos terminales requiere actualizaciones de ubicacion en y peticiones de actualizacion a nodos de red de la red de telecomunicaciones designados tfpicamente como Registro de Localizacion de Usuarios (HLR) y Registro de Localizacion de Visitantes (VLR), como es generalmente conocido por una persona experimentada.
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Como la movilidad de los terminales en el sistema de comunicaciones M2M es relativamente reducida, la ubicacion de los terminales en general es conocida en un servidor que se utiliza habitualmente para transmitir o recibir datos hacia y desde los terminales, respectivamente. Este hecho se utiliza ventajosamente proporcionandole un identificador de localizacion del terminal a un nodo de red que recibe una unidad de datos para este terminal. Este identificador de localizacion hace innecesario solicitarle al HLR la ubicacion de un terminal y/o la direccion de otro nodo de servicio, reduciendose de este modo el flujo de senales, y reduciendose el almacenamiento y las actualizaciones de ubicacion dentro de la red de telecomunicaciones.
Adicionalmente, no es posible localizar al terminal (o la tarjeta SIM del mismo, si la hubiera) fuera de la zona indicada por el identificador de localizacion, haciendo de este modo menos atractiva la sustraccion del terminal o la tarjeta SIM que se han dejado descuidados.
Se debe observar que el identificador de localizacion puede comprender de hecho informacion geografica, informacion de la celda donde el terminal se encuentra situado en la rAn y/o informacion del area de localizacion o del area de encaminamiento. La direccion del segundo nodo de red puede no ser conocida en el servidor, y, en tal caso, debe ser obtenida en el primer nodo de red a partir del identificador de localizacion.
El identificador de localizacion se puede recibir desde el servidor en una unidad de datos, eliminando de este modo la necesidad de una interfaz para el identificador de localizacion entre el servidor y el primer nodo de red.
El identificador de localizacion se puede haber almacenado previamente en el primer nodo de red, esto es, el identificador de localizacion se almacena en el primer nodo de red antes de que se reciba una primera unidad de datos desde el servidor. El identificador de localizacion se puede haber obtenido en el primer nodo de red, por ejemplo, durante una conexion previa y haber sido almacenado. Sin embargo, el identificador de localizacion, tambien se puede obtener en el primer nodo de red desde el servidor independientemente de la unidad de datos. Un modo de realizacion semejante aporta la ventaja de una unidad de datos no modificada y permite cambiar los parametros de localizacion del terminal con independencia de la transmision de unidades de datos al terminal.
Modos de realizacion adicionales resultan ventajosos en que cierta informacion adicional de localizacion puede estar contenida en, representada por o se puede obtener a partir del identificador de localizacion. La informacion adicional de localizacion puede comprender, ademas, un Area de Localizacion (LA), un Area de Encaminamiento (RA) y/o un identificador de celda. La informacion adicional de localizacion es decisiva para la parte (por ejemplo, una o mas celdas) de la red de telecomunicaciones en la que se transmite la peticion de conexion al iniciarse por parte del segundo nodo de red. Al recibirse la informacion adicional de localizacion en el segundo nodo de red, no es necesario que el segundo nodo de red obtenga esta informacion adicional de localizacion desde ningun otro lugar.
Modos de realizacion adicionales tratan de la situacion en la que los terminales le proporcionan la informacion adicional de localizacion al segundo nodo de red. En estos modos de realizacion, se obtiene la direccion del segundo nodo de servicio a partir del identificador de localizacion recibido desde el servidor, mientras que la informacion mas detallada esta disponible en o se puede recuperar por parte del segundo nodo de red.
De aqrn en adelante se describiran de forma mas detallada los modos de realizacion de la invencion. Se debe apreciar, sin embargo, que no se puede considerar que estos modos de realizacion limiten el alcance de proteccion de la presente invencion.
Breve descripcion de los dibujos
En los dibujos:
la FIG. 1 es una ilustracion esquematica de una red de telecomunicaciones de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion;
las FIG. 2 y 3 son diagramas de tiempo que ilustran de forma esquematica un ejemplo de operacion de la red de telecomunicaciones de la FIG. 1
Descripcion detallada de los dibujos
La FIG. 1 muestra una ilustracion esquematica de una red 1 de telecomunicaciones de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion. La red 1 de telecomunicaciones permite la comunicacion entre un servidor 2 y un terminal 3 a traves de una red 4 de paquetes de datos, en donde el acceso a la red 1 de telecomunicaciones o el terminal son inalambricos.
Dentro de la red de telecomunicaciones de la FIG. 1, se representan conjuntamente tres generaciones de redes de telecomunicaciones por razones de brevedad.
La parte inferior representa una red de telecomunicaciones GPRS o UMTS que comprende un Nodo de Soporte de la Pasarela GPRS (GGSN), un nodo de soporte de servicio GPRS (SGSN) y una Red de Acceso Radio (RAN o UTRAN). Para una red de acceso radio GSM/EDGE (GERAN), la RAN comprende un Controlador de Estacion Base (BSC) conectado a una pluralidad de Estaciones Base Transceptoras (BTS), ninguno de los cuales se muestra. Para
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una red de acceso radio UMTS (UTRAN), la RAN comprende un Controlador de Red Radio (RNC) conectado a una pluralidad de NodosB, que tampoco se muestran. El GGSN esta conectado normalmente a un Registro de Localizacion de Usuarios (HLR).
En la 3GPP TS 23.002 se puede encontrar mas informacion sobre la arquitectura general de una red movil, y en la 3GPP TS 23.060 sobre la red troncal GPRS.
La parte superior de la FIG. 1 representa una red de telecomunicaciones de proxima generacion, indicada comunmente como Evolucion a Largo Plazo (LTE) o Sistema Evolucionado de Paquetes (EPS). Una red semejante comprende una pasarela GW que contiene una P-GW y una S-GW para un operador. La e-UTRAN del EPS comprende Nodos B mejorados (eNodosB) que proporcionan acceso inalambrico para un terminal 3 los cuales estan conectados a la GW a traves de una red 5 de paquetes. La S-GW esta conectada a un Servidor de Abonado Local HSS y a una Entidad de Gestion de la Movilidad MME con fines de senalizacion.
En la 3GPP TS 23.401 se puede encontrar mas informacion sobre la arquitectura general de una red EPS.
Por supuesto, en el contexto de la presente invencion tambien se pueden utilizar arquitecturas distintas de las definidas por el 3GGP.
En tanto que la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas es aplicable generalmente a este tipo de redes, a continuacion se proporcionara una descripcion mas detallada para una red GPRS/UMTS.
Para una red de este tipo, el SGSN normalmente controla la conexion entre la red 1 de telecomunicaciones y el terminal 3. Se debe apreciar que la red 1 de telecomunicaciones comprende generalmente una pluralidad de SGSN, en donde cada uno de los SGSN se encuentra conectado habitualmente a varios BSC/RNC con el fin de proporcionar un servicio por paquetes a los terminales 3 a traves de varias estaciones base/NodosB. Cada SGSN comprende normalmente un Registro de Localizacion de Visitantes (VLR), el cual no se muestra en la FIG. 1.
El GGSN esta conectado a la red 4 de datos de paquetes, por ejemplo, Internet, una red corporativa o una red de otro operador. Por el otro lado, el GGSN esta conectado a una pluralidad de SGSN.
El GGSN esta configurado para recibir una unidad de datos para el terminal 3 desde el servidor 2 a traves de la red 4. La unidad de datos contiene un identificador de terminal, como por ejemplo una direccion IP, del terminal 3. El GGSN contiene normalmente el IMSI del terminal 3 y selecciona el IMSI del terminal 3 sobre la base de la direccion IP recibida desde el servidor 2.
Normalmente, el terminal 3 no esta inmovil, y la red 1 ha de averiguar la ubicacion actual del terminal 3. Encontrar la ubicacion actual del terminal 3 implica generalmente una pluralidad de pasos, como es conocido por la persona experimentada en la tecnica, que incluyen una peticion al HLR para que comunique cual es el SGSN responsable actual del Area de Localizacion o del Area de Encaminamiento en la RAN/UTRAN en la que el terminal 3 se encuentra situado actualmente, y realice la busqueda. Dichos procedimientos se describen en la 3GPP TS 23.060 y en la 3GPP 29.060. La localizacion para establecer la conexion se describe, por ejemplo, en la 3GPP 25.413.
La presente divulgacion se basa en el concepto de que para las aplicaciones M2M, la localizacion de un terminal 3 puede no ser conocida todavfa dentro de la red 1 de telecomunicaciones, pero generalmente lo sera para el servidor
2, puesto que la organizacion que opera el servidor 2 desplegara generalmente los terminales 3 sobre el terreno, o al menos habra indicado donde deben desplegarse los terminales 3 dentro de la red 1 de telecomunicaciones.
Este concepto se puede utilizar ventajosamente informando desde el servidor 2 a la red 1 de telecomunicaciones de (una indicacion de) la ubicacion del/de los terminal(es) 3, de tal forma que se pueda realizar una conexion iniciada por la red al terminal 3 sin necesidad de acceder a un HLR. Esto ahorra una cantidad considerable de recursos dentro de la red, incluyendo la capacidad de almacenamiento en el HLR (no es necesario almacenar o actualizar las localizaciones de los terminales), asf como el ancho de banda (no son necesarias las consultas al ni las respuestas del HLR).
(Las indicaciones de) las localizaciones pueden incluir el SGSN a traves del cual se puede conectar con el terminal
3, los identificadores de celda de la rAn/UTRAN, las Areas de Localizacion, las Areas de Encaminamiento, las coordenadas geograficas y/o las direcciones postales.
Para informar desde el servidor 2 a la red 1 de telecomunicaciones, en particular al GGSN de la misma, de (la indicacion de) la localizacion de un terminal 3 se han contemplado diversas alternativas.
En una primera alternativa se incluye en la (primera) unidad de datos que se recibe en el GGSN un identificador de localizacion que indica la ubicacion del terminal 3 dentro de la red 1 de telecomunicaciones.
En una segunda alternativa, el identificador de localizacion se puede haber almacenado con antelacion en el GGSN antes de que este reciba una primera unidad de datos desde el servidor 2. El identificador de localizacion se puede haber obtenido en el GGSN, por ejemplo, durante una conexion previa y haber sido almacenado despues de terminar la conexion.
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No obstante, el identificador de localizacion tambien puede ser obtenido por el GGSN desde el servidor 2 por separado de la unidad de datos. Esta alternativa proporciona la ventaja de una unidad de datos no modificada y permite cambiar los parametros de localizacion del terminal 3 independientemente de la transmision de unidades de datos al terminal 3.
Como se ha mencionado mas arriba, el identificador de localizacion tal como es proporcionado por el servidor 2 puede contener un identificador del SGSN a traves del cual se puede establecer una conexion con el terminal 3. Sin duda, para conectarse finalmente con el terminal 3 se necesita mas informacion de la ubicacion del terminal 3 dentro de la red 1 de telecomunicaciones, en particular en la RAN/UTRAN del mismo. Dicha informacion adicional puede comprender uno o mas identificadores de celda de las celdas de la RAN/UTRAN el las que se encuentra situado el terminal 3, un area de localizacion o un area de encaminamiento.
Para obtener la informacion adicional de localizacion dentro de la red de telecomunicaciones, en particular el SGSN de la misma, se han contemplado diversas alternativas.
En primer lugar, la informacion adicional de localizacion puede haber sido incluida ya en el identificador de localizacion de la unidad de datos recibida en el GGSN y haber sido enviada al SGSN. Se debe apreciar que el SGSN apropiado se puede identificar a partir del identificador de localizacion tal como fue recibido por el GGSN. La informacion adicional de localizacion tambien puede haber sido almacenada con antelacion en el GGSN y haber sido transferida al SGSN al recibirse una unidad de datos en el GGSN. Cuando el SGSN recibe la informacion adicional de localizacion, el SGSN puede iniciar directamente la busqueda, esto es, una peticion de conexion, del terminal 3 en la parte de la RAN identificada por la informacion adicional de localizacion.
En segundo lugar, la informacion adicional de localizacion puede ser recibida desde el propio terminal 3. La informacion adicional de localizacion se almacena entonces en o es recuperable por el SGSN al recibirse una peticion de conexion desde el GGSN. Una vez mas, cuando el SGSN se activa de esta forma, el SGSN puede iniciar la busqueda, esto es, una peticion de conexion, del terminal 3 en la parte de la RAN identificada por la informacion adicional de localizacion.
Se debe observar que los datos pueden ser o bien transferidos a traves del SGSN o bien evitar el SGSN y ser transferidos directamente al RNC. Para las redes GPRS la senalizacion siempre involucra al SGSN. En los parrafos anteriores el RNC puede reemplazar la funcion del SGSN en caso de que los datos no pasen por el SGSN.
En el caso de una red EPS, la funcion del GGSN la lleva a cabo la GW, y el eNodoB u otra S-GW (en caso de que este implicado otro operador, por ejemplo, en la itinerancia) constituyen un segundo nodo de red.
Se debe apreciar que, aunque la presente descripcion se refiere a las comunicaciones de conmutacion de paquetes, la invencion se aplica igualmente a las comunicaciones de conmutacion de circuitos. Esto requiere una modificacion del procedimiento descrito en la 3GPP TS 23.018 tal como se describe a continuacion para las comunicaciones de conmutacion de paquetes.
Las FIG. 2 y 3 son diagramas de tiempo para una red 1 de telecomunicaciones GPRS que ilustran de forma esquematica un ejemplo de flujo de senales entre los diversos componentes de la red 1 de telecomunicaciones, el servidor 2 y el terminal 3. La FIG. 2 ilustra un procedimiento de activacion del contexto PDP solicitado por la red, que se inicia cuando el paquete de datos DP llega al GGSN. El paquete de datos incluye un identificador de terminal, por ejemplo, una direccion IP y un identificador de localizacion, LI. El GGSN tiene informacion, el IMSI, que esta relacionado con una determinada direccion IP.
Normalmente, el IMSI se utiliza para solicitarle informacion de encaminamiento al HLR. El HLR devuelve la direccion del SGSN a traves de la cual se puede conectar con el terminal.
Puesto que el paquete de datos DP desde el servidor 2 incluye un identificador de localizacion, este paso puede ser omitido.
Al recibir el paquete de datos DP, el GGSN determina si tiene que iniciarse el procedimiento de activacion del contexto PDP solicitado por la red. El GGSN almacena los paquetes de datos subsiguientes recibidos para la misma direccion.
El GGSN obtiene la direccion del SGSN apropiado a partir del identificador de localizacion en el paquete de datos DP y le envfa un mensaje de peticion de notificacion PDU al SGSN obtenido de este modo, conteniendo dicha peticion el IMSI, el tipo de PDP, la Direccion PDP y el APN. La peticion tambien puede contener un elemento de informacion adicional que contiene informacion adicional de la localizacion, por ejemplo, un identificador de celda, un area de encaminamiento, un area de localizacion, etc., que puede ser utilizada por el SGSN para iniciar el procedimiento de busqueda que se describe a continuacion haciendo referencia a la FIG. 3.
El SGSN le devuelve al GGSN un mensaje de respuesta de notificacion PDU con el fin de confirmar que le solicitara al terminal 3 que active el contexto PDP indicado mediante la Direccion PDP.
En un siguiente paso, el SGSN le envfa al terminal 3 un mensaje de peticion de activacion del contexto PDP a traves de la RAN y el contexto PDP se activa.
Ahora que el contexto PDP ha sido activado, el paquete de datos DP puede ser transferido al SGSN.
Los siguientes pasos ejecutan un procedimiento de peticion de servicio iniciado por la red desde el SGSN al terminal 5 3. Existen varias alternativas, pero en general, el SGSN inicia un mensaje de busqueda en la parte identificada de la
RAN. Como se ha descrito mas arriba, la informacion adicional para transmitir este mensaje de busqueda a partir de una parte de la RAN se puede obtener en el SGSN de varias formas.
La FIG. 3 es un diagrama de tiempo que ilustra un procedimiento de peticion de servicio iniciado por la red para una red 1 de telecomunicaciones GPRS.
10 En un primer paso se recibe en el SGSN el paquete de datos DP, contenido en un paquete adicional.
El SGSN le envfa al RNC de la RAN un mensaje de busqueda. El RNC busca al terminal 3 mediante el envfo de un mensaje de busqueda al terminal 3 que solicita una conexion RRC al RNC. Se establece la conexion RRC y a continuacion se transmite una peticion de servicio desde el terminal 3 al SGSN. El SGSN puede entonces ejecutar los procedimientos de seguridad, si es necesario.
15 Por ultimo, se establece una portadora de radio y se ejecuta un procedimiento de modificacion del contexto PDP iniciado por el SGSN para entregar la unidad de datos DP en el terminal 3.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un primer nodo de red configurado para su uso en una red de telecomunicaciones para establecer de forma inalambrica por parte de un servidor una conexion con un terminal situado en una ubicacion dentro de dicha red, estando identificado el terminal por un identificador de terminal dentro de la red de telecomunicaciones, en donde la
    5 red de telecomunicaciones contiene el primer nodo de red y un segundo nodo de red, y en donde,
    el primer nodo de red esta configurado para recibir una unidad de datos para el terminal desde el servidor, comprendiendo la unidad de datos el identificador de terminal,
    el primer nodo de red esta configurado para recibir un identificador de localizacion indicativo de la localizacion del terminal dentro de la red de telecomunicaciones y para obtener una direccion del segundo nodo de red a partir del 10 identificador de localizacion y transmitirle una primera peticion de conexion al segundo nodo de red asf obtenido con el fin de establecer una conexion con el terminal, caracterizado por que
    el primer nodo de red esta configurado para recibir el identificador de localizacion desde el servidor.
  2. 2. El primer nodo de red de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la unidad de datos comprende el identificador de localizacion.
    15 3. El primer nodo de red de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde el primer nodo de red esta configurado
    para almacenar el identificador de localizacion y para recuperar el identificador de localizacion en respuesta a la recepcion de la unidad de datos desde el servidor.
  3. 4. El primer nodo de red de acuerdo con la reivindicacion 3, en donde el primer nodo de red comprende una interfaz de senalizacion para el servidor, y en donde la interfaz de senalizacion esta configurada para recibir el 20 identificador de localizacion del terminal por separado de la unidad de datos.
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