NO339458B1 - TDD-RLAN trådløst kommunikasjonssystem med RAN IP gateway - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår det trådløse kommunikasjonssystemet, og særlig tidsdelt dupleks - radio lokalnett (TDD-RLAN) kodedelt multippel aksess (CDMA) systemer og slike systemers forbindelse og kommunikasjon med internett.

Trådløse telekommunikasjonssystemer er vel kjent i teknikken. Trådløse systemer krever en tilgjengelig båndbredde, i hvilken de skal arbeide. Vanligvis oppnås tillatelse til mer bruk av en del av det tilgjengelige spektrum for trådløs kommunikasjon for et bestemt geografisk område fra en egnet myndighetsenhet i det fysiske territorium der den trådløse kommunikasjonen skal foretas. For å gjøre effektiv bruk av begrenset spektrum som gjøres tilgjengelig for drift av trådløse kommunikasjonssystemer, har systemer med kodedelt multippel aksess (CDMA) blitt utviklet som innbefatter tidsdelt dupleks (TDD) modi som tilveiebringer et meget fleksibelt rammeverk for tilveie-bringelsen av samtidige trådløse kommunikasjonstjenester. Støttede trådløse kommunikasjonstjenester kan være av en rekke forskjellige typer som blant annet inkluderer tale, telefax og en rekke andre datakommunikasjons tjenester.

US patent 6,115,370 beskriver en metode og et system for implementering av forskjellige protokoller for et tidsdelt dupleks (TDD) kodedelt multippel aksess (CDMA) trådløs lokalt ringsystem.

For å tilveiebringe global tilkoblingsbarhet for CDMA-systemer, har det blitt utviklet standarder, og disse blir nå implementert. I en nåtidig standard som anvender i sivilt omfang er kjent som det globale system for mobil telekommunikasjon (GSM). Dette har blitt etterfulgt av det såkalte andre generasjons mobile radiosystemstandard (2G) og dens revisjoner (2,5G). Hver av disse standardene har hatt som mål å besørge forbedring over tidligere standarder med tilleggsegenskaper og forsterkninger. I januar 1988 ble det enighet hos det Europeiske Telekommunikasjonsstandards Instituttet, Spesial Mobilgruppen (ETSI SMG) om en radioaksessløsning for 3. generasjons radiosystemer som ble kalt de universelle mobile telekommunikasjonssystemer (UMTS). For videre implementering av UMTS-standarden ble 3. generasjons partnerskapsprosjektet (3GPP) dannet i desember 1998. 3GPP fortsetter å arbeide på en felles 3. generasjons mobilradio standard.

En typisk UMTS systemarkitektur i samsvar med nåtidige 3GPP-spesifikasjoner er skildret i figurene 1 og 2. UMTS-nettverksarkitekturen innbefatter et kjernenett (CN) som er sammenkoblet med et UMTS-bakkeradio aksessnett (UTRAN) via et grensesnitt som er kjent som IU, som er definert i detalj i de for tiden offentlig tilgjengelige 3GPP-spesifikasjonsdokumentene.

Dette UTRAN er konfigurert for å tilveiebringe trådløse telekommunikasjonstjenester til brukere gjennom brukerutstyr (UE) via et radio grensesnitt som er kjent som UU. Dette UTRAN har basestasjoner, nå kjent som Node B i 3GPP, som kollektivt tilveiebringer den geografiske dekning for trådløs kommunikasjon med UE. I dette UTRAN er grupper med en eller flere Node B forbundet med en radionett styrer (RNC) via et grensesnitt som er kjent som Iub i 3GPP. Dette UTRAN kan ha flere grupper med node B forbundet ved forskjellige RNC, hvorav to er vist i eksempler som er skildret i Figur 1. Der hvor mer enn en RNC er tilveiebrakt i et UTRAN, utføres mellom-RNC kommunikasjon via et lur grensesnitt.

Et UE vil generelt ha et hjemme-UMTS-nett (HN) hos hvilket det er innmeldt og gjennom hvilke avregninger og andre funksjoner prosesseres. Ved å standardisere Uu-grensesnittet, er slike UE i stand til å kommunisere via forskjellige UMTS-nett som for eksempel betjener forskjellige geografiske områder. I slikt tilfelle er det andre nettet generelt antatt som et fremmed nett (FN).

Under nåtidige 3GPP-spesifikasjoner, tjener kjernenettet til et UEHN og koordinere og prosessere funksjonene med autentisering, autorisering og regnskap (AAA-funksjoner). Når et UE forflytter seg utover sitt hjemme UMTS-nett, tilrettelegger kjernenettet til HN for UE sitt bruk av et fremmed nett ved å være i stand til å koordinere AAA-funksjonene slik at FN vil gi UE tillatelse til å utføre kommunikasjon. Som assistanse for implementering av denne aktiviteten, innbefatter kjernenettet et hjemmelokasjons register (HLR) som følger de UE for hvilke det er HN og en besøker lokasjonsregister (VLR). En hjemmetjeneste server (HSS) tilveiebringes i sammenheng med HLR for å prosessere AAA-funksjonene.

Under gjeldende 3GPP-spesifikasjoner, er kjernenettet, men ikke UTRAN, konfigurert med forbindelsesmuligheter til utenforliggende systemer slik som offentlige land mobilnett (PLMN), det offentlige svitsjede telenett (PSTN), det integrerte tjenestenes digitalnett (ISDN) og sanntids tjenester (RT)-tjenester via et RT-tjeneste grensesnitt. Et kjernenett vil også støtte ikke-sanntids tjenester med internett. Kjernenettets eksterne forbindelsesevne til andre systemer setter brukere i stand til å gjøre bruk av sine UE til å kommunisere via sine hjemme-UMTS-nett, og utover det området som betjenes av dette HN sitt UTRAN. Besøkende UE kan likeledes kommunisere via et besøkt UMTS-nett, og utover det området som ble betjent av det besøkte UMTS sitt UTRAN.

Under nåtidige 3GPP-spesifikasjoner tilveiebringer kjernenettet RT-tjenesten ekstern forbindelsesevne via et gateway mobil svitsj esenter (GMSC). Kjernenettet tilveiebringer NRT-tjenester, kjent som generell pakkeradio tjeneste (GPRS), ekstern forbindelsesevne via en gateway GPRS støttenode (GGSN). I denne sammenheng kan en bestemt NRT-tjeneste faktisk fremstå for en bruker som å være en sanntidskommunikasjon på grunn av kommunikasjonshastigheten og assosiert bufring av TDD-datapakker som danner kommunikasjonen. Et eksempel på dette er talekommunikasjon via internett som kan fremstå for brukeren som et normalt telefonanrop som blir utført av et svitsjenett, men som faktisk blir utført ved bruk av en internett propkoll-forbindelse (IP-forbindelse) som leverer pakkedatatj eneste.

Et standard grensesnitt som er kjent som GI blir generelt dannet mellom et CN sitt GGSN og internett. GI-grensesnittet kan bli anvendt ved mobilinternett protokoller slik som mobil-IP-v4 eller mobil-IP-v6, som det er spesifisert av "Internet Engineering Task Force" (IETF).

Under nåtidige 3GPP-spesifikasjoner, for tilveiebringelse av støtte for både RT- og NRT-tjenester fra utenforliggende kilder for radiokoblede UE i et 3GPP-system må UTRAN på riktig måte ha et grensesnitt mot CN som tilsvarer den funksjon som tilveiebringes av Iu-grensesnittet. For å gjøre dette, innbefatter kjernenettet en mobilsentral (MSC) som er koblet til GMSC og en tjenende GPRS supportnode (SGSN) som er koblet til den nevnte GGSN. Begge er koblet med HRL og MSC er vanligvis kombinert med besøkerlokasjonsregisteret (VLR).

Iu-grensesnittet er delt mellom et grensesnitt for linjesvitsjekommunikasjon (Iu-CS) og et grensesnitt for pakket data via pakkesvitsje kommunikasjoner (Iu-PS). Denne MSC er forbundet med de RNC som er ligger til UTRAN via Iu-CS grensesnitt. Den tjenende GPRS-støttenoden (SGSN) er koblet til de RNC som ligger til UTRAN via Iu-PS-grensesnittet for pakkedatatjenester.

HLR/HSS har vanligvis grensesnitt mot CS-siden av kjernenettet, MSC og GMSC via et grensesnitt mest kjent som Gr som støtter AAA-funksjoner gjennom en mobilapplikasjonsdel protokoll (MAP-protokoll). Disse CN-nettets SGSN og GGSN er forbundet ved bruk av grensesnitt mer kjent som Gn og Gp

Felles for 3GPP-systemer og andre systemer som ved bruk av TDD-CDMA telekommunikasjon, slik som enkelte GSM-systemer er den forannevnte deling av forbindelsesevne mellom radionettet og kjernenettet. Radionettet generelt, dvs. UTRAN i 3GPP, kommuniserer via et trådløst grensesnitt med respektive UE og kjernenettet kommuniserer med eksterne systemer via RT- og NRT-tjenesteforbindelsene. De herværende søkere har anerkjent at denne standardiserte arkitekturtypen sannsynligvis er resultatet av prosesseringen av AAA-funksjonene i kjernenettet. Imidlertid har de herværende søkere videre erkjent at selv om AAA-funksjonene skal opprettholdes i kjernenettet, kan oppnås betydelige fordeler og bindinger ved å tilveiebringe direkte tilkoblingsvarighet fra et TDD-CDMA radionett til internett.

De herværende søkere har særlig erkjent at den eksiterende deling av funksjoner hos Iu-grensesnittet som er definert i 3GPP for linjesvitjset (CS) kommunikasjon som ble anvendt med sanntidstjenester (Iu-CS grensesnittet) og som er definert i 3GPP for pakkesvitsje (PS) tjeneste som ble anvendt med ikke-sanntidstjenester (Iu-PS-grensesnittet), setter man enkelt i stand til å tilveiebringe en IP-gateway i UTRAN for å tilrettelegge UTRAN for direkte tilkoblingsbarhet til internett som omgår bruk av et kjernenett for denne funksjon. Følgelig har de herværende søkere dessuten erkjent at ved å tillate direkte tilgang til internett fra UTRAN defineres et radiolokalnett som kan tilveiebringe betydelig fordeler og gevinst for bruk med eller uten et kjernenett.

Ytterligere detaljer ved typisk 3GPP-system illustrert i Figur 3. UTRAN-segmentet i en konvensjonell UMT-arkitektur er delt i to trafikkplan, kjent som C-planet og U-planet. C-planet transporterer styringstrafikk (signalerings) trafikk og U-planet transporterer brukerdata. Over-eter-grensesnittet i UTRAN innebærer to grensesnitt: Uu-grensesnittet mellom UE og node B og Iub-grensesnittet mellom node B og RNC. Som angitt over omtales ryggside grensesnittet mellom RNC og kjernenettet som Iu-grensesnittet, som er delt i Iu-CS for nett-svitsjet forbindelse til MSC, og Iu-PS for pakkesvitsj et forbindelse til SGSN.

Den mest betydelige signaleringsprotokollen på over-eter-segmentet i UTRAN er "Radio Resource Control" (RRC), dvs. radioressursstyring. RRC administrerer allokeringen av forbindelser, radiobærere og fysiske ressurser for eter-grensenittet. I 3GPP transporteres RRC-signalering over UMTS protokoller "Radio Link Control"

(RLC), dvs. radioforbindelsesstyring, og "Medium Access Control" (MAC), dvs.

medium aksesstyring, mellom UE og RNC. Alt i alt er RNC ansvarlig for allokeringen og de-allokeringen av radioressurser og for administrasjonen av nøkkelprosedyrer slik som forbindelsesadministrasjon, oppkalling og avlevering. Over Iub-grensesnittet transporteres vanligvis RRC/RLC/MAC meldingsformidling for transportlag i asynkron overføringsmodus (ATM), ved bruk av protokollen ATM adapterings lagtype 5 (AAL5) over ATM sitt fysiske lag med mellomliggende protokoller slik tom tjenestespesifikk koordineringsfunksjon (SSCF) og tjenestespesifikk forbindelsesorientert protokoll (SSCOP), som blir anvendt over AAL5.

U-plan-data (som for eksempel tale, pakkedata, linjesvitsjende data) anvender RLC/MAC-lagene for pålitelig overføring over et grensesnitt (mellom UE og RNC). Over Iub-segmentet forekommer denne datastrømmen (brukerdata/RLC/MAC) over UMTS-spesifiserte rammeprotokoller som gir bruk av protokollen ATM adapteringslag type 2 (AAL2) over det kjørende fysiske laget i ATM (AAL2/ATM).

Iu-grensesnittet transporterer protokollen radioaksess nettverksapplikasjons protokollen (RANAP). RAN AP løser forskjellige radioressurs administrasjon- og mobilitetsprosedyrer til aksjon over UTRAN, og var også ansvarlig for administrasjon av etablering/frigivelse av bakkebaserte bærerforbindelser mellom RNC og SGSN/MSC. RANAP transporteres over AAL5/ATM med mellomliggende protokoller for signaleringssystem 7 (SS7) slik som signalleringsforbindelses-styringsdel/meldingsoverføringsdel (SCCP/MTP) ovenpå SSCF og den tjenestespesifiserte forbindelsesorienterte protokollen (SSCOP) som blir anvendt over AAL5. Internett protokollen blir vanligvis anvendt over AAL5/ATM for Iu-PS-grensesnittet slik at en mellomliggende strømstyrings transmisjonsprotokoll (SCTP) så anvendes over IP. Der flere RNC eksisterer i et UTRAN som har et Iur-grensesnitt blir IP også vanligvis anvendt over ATM og mellomliggende protokoller innbefatter SSCP, SCTP og meldingsoverføringsdelen nivå 3 SCCP adapteringslag hos SS7 (M3UA) som har blitt utviklet av IETF.

For U-planet mellom UTRAN og CN flyter vanligvis linjesvitsjet tale/datatrafikk over AAL5/ATM, via Iu-CS grensesnittet, mellom RNC og MSC. Pakkesvitsjede data transporteres over Iu-PS grensesnittet mellom RNC og SGSN ved bruk av GPRS-tunnelleringsprotokollen (GTP) som kjører over brukerdata protokollen for internett protokollen (UDP/IP) over AAL5/ATM.

De herværende søkere har erkjent at denne arkitekturen kan forbedres i sammenheng med tilveiebringelse av direkte IP-tilkoblingsbarhet for UTRAN.

Foreliggende oppfinnelse gir mulighet for et tidsstyrt dupleks radio lokalnett (TDD-RLAN) som innbefatter en gateway for radioaksessnett internett protokoll (RAN IP) som muliggjør forbindelsesevne til det offentlige internett. Systemet kan tjene som et selvstendig system eller være inkorporert i et UMTS som ble anvendt med konvensjonelt kjernenett, særlig for følging og implementering av AAA-funksjoner i kjernen.

Dette RLAN tilveiebringer samtidig trådløse kommunikasjonstjenester for mangfoldet av brukerutstyr (UE) mellom disse UE og/eller internett. Dette RLAN innbefatter minst en basestasjon som har en mottager for å utføre tidsdelt dupleks (TDD) kodedelt multippel aksess (CDMA) trådløs kommunikasjon med de nevnte UE i et valgt geografisk område. Dette RLAN har også minst en styrer som er forbundet med en basestasjonsgruppe, som innbefatter basestasjonen. Styreren styrer basestasjongruppens kommunikasjoner. I en ny radioaksessnett internett protokoll (RAN IP)-gateway (RIP GW) er koblet til styreren. Denne RAN IP gateway har en støttenoder (GGSN) for en gateway generelt pakkeradiotj eneste (GPRS) med aksessruterfunksjoner for forbindelsene med internett.

Dette RLAN kan innbefatte mangfold av basestasjoner som hver har en transceiver som er konfigurert med Uu-grensesnitt for å utføre tidsdelt dupleks (TDD) bredbånds kodedelt multippel aksess (W-CDMA) trådløs kommunikasjon med de nevnte UE i et valgt geografisk område. Dette RLAN kan også innbefatte et mangfold av styrere som hver er koblet til en basestasjon gruppe.

Fortrinnsvis har RAN IP-gatewayen en tjenende GPRS-støttenode (SGSN) som er koblet til en eller flere styrere i RLAN. Fortrinnsvis er styrerne radionettstyrere (RNC) i samsvar med 3GPP-spesifikasjonen. Fortrinnsvis er disse RNC koblet til basestasjonene ved bruk av en stablet, lagdelt protokollforbindelse med et nedre transportlag som er konfigurert til å bruke internett protokoll (IP). Der hvor dette RLAN har flere RNC, er disse RNC fortrinnsvis koblet til hverandre ved bruk av en stablet, lagdelt protokollforbindelse med et nedre transportlag som er konfigurert til å bruke internett protokoll (IP).

Mobilitetsadministrasjons fremgangsmåter som gir bruk av et radiolokalnett (RLAN) beskrives for tilveiebringelse av samtidig trådløse kommunikasjonstjenester for flere UE hvor et assosiert kjernenett (CN) støtter fusjonen som angår autentisering, autorisering og regnskap (AAA) for disse UE. Et RLAN utfører TDD-CDMA trådløs kommunikasjon med disse UE i et RLAN-tjenesteområde. Dette RLAN har en RAN IP-gateway som har en GPRS-forbindelse med internett og som er konfigurert til å kommunisere AAA-funksjonssituasjonen til det assosierte CN.

I en fremgangsmåte etableres en trådløs forbindelse mellom et første UE i RLAN-tjenesteområde og et andre UE som er utenfor dette RLAN-tjensteområde for å utføre en brukerdatakommunikasjon. AAA-funksjoner for denne kommunikasjonen mellom de første og andre UE utføres ved bruk av kjernenettet. GPRS-forbindelsen med internett anvendes for å transportere kommunikasjonens brukerdata mellom de første og andre UE. Fremgangsmåten kan innbefatte og holde løpende den trådløse kommunikasjonen mellom de første og andre UE ettersom den andre UE beveger seg fra utenfor til innenfor hver av RLAN tjenesteområdene, hvor bruken av GPRS-forbindelsen med internett for å transportere brukerdata ikke opprettholdes.

Fremgangsmåten kan videre innbefatte å videreføre den trådløse kommunikasjonen mellom de første og andre UE etter som den første den andre UE beveger seg fra innenfor til utenfor RLAN-tjenesteområdet ved å gjenoppta bruken av GRPS-forbindelsen med internett for transportering av brukerdata.

I en annen fremgangsmåte etableres den trådløse forbindelsen mellom de første og andre UE i RLAN-tjenesteområde for å utføre en kommunikasjon av brukerdata. AAA-funksjoner for kommunikasjonen mellom de første og andre UE utføres ved bruk av kjernenett. Den trådløse kommunikasjonen mellom de første og andre UE fortsettes ettersom den første UE eller den andre UE forflytter seg fra innenfor til utenfor RLAN tjenesteområdet ved å gjøre bruk av GPRS forbindelsen med internett for å transportere den fortsatte kommunikasjonens brukerdata.

En ytre mobilitets administrasjonsfremgangsmåte tilveiebringes, hvor det assosierte CN støtter AAA funksjoner for hjemme-UE og RAN IP-gatewayen i GPRS-forbindelse konfigureres til å tunnelere AAA-funksjonsinformasjon gjennom internett til kjernenettet. En trådløs forbindelse etableres mellom et hjemme-UE og et andre UE for å utføre en brukerdatakommunikasjon. AAA-funksjoner for kommunikasjonen utføres ved bruk av kjernenettet ved å anvende GPRS-forbindelsen med internett til å tunnelere AAA-funksjonsinformasjonen gjennom internett til kjernenett.

Denne fremgangsmåten kan anvendes der den trådløse forbindelsen etableres mellom enten dette hjemme-UE eller det andre UE er innenfor eller utenfor RLAN-tjenesteområde. I det tilfellet der en er innenfor og den andre er utenfor RLAN-tjenesteområdet anvendes GPRS-forbindelsen med internett for å transportere kommunikasjonens brukerdata mellom hjemme-UE og det andre UE.

Denne fremgangsmåten kan innbefatte å fortsette den trådløse kommunikasjonen mellom hjemme-UE og det andre UE ettersom et forflytter seg slik at begge er utenfor eller begge er innenfor RLAN-tjenesteområdet, hvor bruken av den nevnte generelle pakkeradio tjenesteforbindelsen (GPRS)-forbindelsen med internett for å transportere brukerdata avsluttes. Fremgangsmåten kan videre innbefatte og fortsette den trådløse kommunikasjonen mellom hjemme-UE og det andre UE ettersom hjemme UE eller det andre UE forflytter seg slik at en er innenfor og den andre er utenfor RLAN-tjenesteområdet ved å gjøre bruk av GPRS-forbindelsen med internett for å transportere brukerdata for den fortsatte kommunikasjon.

I et aspekt ved foreliggende oppfinnelse har dette RLAN som styringsmiddel en eller flere U-plan-tjenere og C-plan-tjenere som er kommet med basestasjoner. U-plan-tjenerne er konfigurert til å styre basesasjonskommuikasjonens brukerdatastrøm. C-plan-tjenerne er konfigurert til å styre signalering for basestasjons kommunikasjon. Fortrinnsvis har RAN IP-gatewayen en SGSN som er koblet med U-plan-tjenerne og minst en C-plan-tjener. Fortrinnsvis er U-plan-tjenerne og C-plan-tj enerne koblet til hverandre, basestasjonene og RAN IP gateway en ved bruk av stablede, lagdelte protokollforbindelsen med et nedre transportlag som er konfigurert til å anvende internett protokoll (IP).

Etter valg kan det tilveiebringes for dette RLAN en tale-gateway, en pulskode modellasjonsport (PCM) port for ekstern forbindelse. Denne tale-gateway er fortrinnsvis koblet til en U-plan -tjener og en C-plan-tjener (eller en RNC når slike RNC blir anvendt) ved bruk av stablede, lagdelte protokollforbindelser med et nedre transportlag konfigurert til å gjøre bruk av internett protokoll (IP).

I et annet aspekt ved oppfinnelsen, har dette RLAN en eller flere radionett styrere (RNC) koblet til basestasjonene og en RAN IP-gateway til hvilken minst en RNC er koblet via Iu-PS grensesnittet ved bruk av en stablet, lagdelt protokollforbindelse med et nedre transportlag som er konfigurert til å gjøre bruk av internett protokoll (IP). Fortrinnsvis er disse RNC koblet til basestasjonene og hverandre ved bruk av stablede, lagdelte protokollforbindelser med et nedre transportlag som er konfigurert til å gjøre bruk av inernett protokoll (IP). Fortrinnsvis har hver basestasjon en transceiver som er konfigurert med et Uu grensesnitt for å utføre tidsdelt dupleks (TDD) bredbånds kodedelt multipell aksess (W-CDMA) trådløs kommunikasjon med aktuelle UE i et valgt geografisk område og RAN IP-gatewayen har en SGSN som er koblet til RNC.

I henhold til et ytterligere aspekt med oppfinnelsen, støtter dette RLAN talekommunikasjon over IP og har en RAN IP-gateway med en GGSN for forbindelsen med internett som videresender komprimerte taledata. Dette RLAN er fortrinnsvis koblet til internett via en internett tjenesteleverandør (ISP) som har en tale-gateway som omformer komprimert taledata og pulskode modulasjons (PCM) signalering (PCM-signalering) ved bruk av en kjent komprimeringsprotokoll som kan være eller ikke være den talekompresjonsdatatypen som ble anvendt av aktuelle UE som utfører trådløs forbindelse med dette RLAN.

Der hvor slike UE anvender en komprimeringsprotokoll og dette RLAN er forbundet med internett via en ISP som har en tale-gateway som omformer komprimerte taledata og PCM-signalering ved bruk av en annen komprimeringsprotokoll, innbefatter dette RLAN en taledataomformer for å omforme mellom komprimerte taledata og de to forskjellige komprimeringsprotokollene. Fortrinnsvis innbefatter RAN IP-gatewayen taledata omformeren som for eksempel er komprimert til å konvertere mellom AMR-komprimerte taledata og G.729 komprimerte taledata. Dette RLAN kan være konfigurert med U-plan-tjenere og C-plan-tjenere eller RNC, men fortrinnsvis anvender alle komponentgrensesnittene minst dette RLAN stablede, lagdelte protokollforbindelser med nedre transportlag konfigurert til å gjøre bruk av internett protokollen (IP).

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en telekommunikasjonsnett med et eller flere radionett for tilveiebringelse av samtidig trådløse kommunikasjonstjenester for et mangfold av UE og et assosiert CN for å støtte AAA-funksjoner for UE for hvilke telekommunikasjonsnettet er et hjemmenettverk. Et eller flere av radionettene er et RLAN med en RAN IP-gateway som har en GGSN konfigurert med et GI-grensesnitt for forbindelsene med internett og er konfigurert til å kommunisere AAA-funksjonsinformasjon til CN. Fortrinnsvis har disse RLAN hver en eller flere basestasjoner som har en transceiver for å utføre TDD-CDMA trådløs kommunikasjon med aktuelle UE i et valgt geografisk område. Fortrinnsvis har disse RLAN styrere koblet til basestasjoner. Fortrinnsvis har disse RLAN RAN IP-gatewayer i en SGSN som er koblet med de respektive styrere.

Dette RLAN kan være konfigurert uten en direkte CN-forbindelse der RAN IP-gatewayen er konfigurert for kommunikasjon av AAA-funksjonsinformasjon med CN ved tunnelering av data gjennom en internett forbindelse. Alternativt har denne RAN IP-gateway en kobling med CN for kommunikasjon av AAA funksjonsinformasjon med CN via en begrenset forbindelse, slik som i en radius/diameter til forbindelsen som støtter MA P eller et konvensjonelt Iu-CS grensesnitt, eller et komplett konvensjonelt lu grensesnitt.

Fortrinnsvis har RAN IP-gatewayene GGSN som er konfigurert for forbindelsene med internett via et GI grensesnitt. For mobilstøtte er GI-grensesnittet fortrinnsvis med mobil-IP-v4 eller mobil-IP-v6.

Andre hensikter og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bli tydeligere for fagkyndige på området fra den følgende detaljerte beskrivelse og vedfølgende tegninger, hvor: Figur 1 er en grafisk illustrasjon av en konvensjonelt UMTS-nett i samsvar med nåtidige 3GPP-spesifikasjoner, Figur 2 er et blokkskjema som viser forskjellige komponenter og grensesnitt fornettet som illustrert i Figur 1, Figur 3 er en skjematisk fremstilling av det konvensjonelle nettet som illustrert i figurene 1 og 2 som angir lagdelte, stablede protokoller for de forskjellig komponent grensesnitt i både signaleringsplan og dataplan, Figur 4 er en grafisk illustrasjon av et UMTS-nett som innbefatter et RLAN med en direkte internett kobling i samsvar med foreliggende oppfinnelsesbeskrivelse, Figur 5 er et blokkskjema som viser forskjellige komponenter for nettet som vist i Figur 4, Figur 6 er et blokkskjema som viser en variant av nettet hvor dette RLAN ikke har noen direkte forbindelse med UMTS-kjernenettet, Figur 7 er en skjematisk illustrasjon av signalleringsdatastrømmen i UMTS-nettet som illustrert i Figur 6, Figur 8 er en grafisk illustrasjon av en andre variant av UMTS-nettet som illustrert i Figur 4 hvor dette RLAN har en første type begrenset forbindelse med UMTS-kjernenettet, Figur 9 er en grafisk illustrasjon av en andre variant av UMTS-nettet som er illustrert i Figur 4 hvor dette RLAN har en andre type forbindelse med UMTS kjernenettet, Figurene 10A og 10B illustrerer to varianter av IP-pakkedatastrøm for de nettverk som er vist i Figurene 4, 8 og 9, hvor mobil-IP-v4 protokollen er implementert hos RLAN, Figurene 1 IA og 1 IB illustrerer to varianter av IP-pakkedatastrøm for de nettverk som er vist i Figurene 4, 8 og 9, hvor protokollen mobil-IP-v6 er implementert av RLAN, Figur 12 et en skjematisk illustrasjon av foretrukne signaleringsplan- og brukerplan grensesnitt i et RLAN som er utført i samsvar med foreliggende oppfinnelsesbeskrivelse. Figur 13 er en skjematisk illustrasjon av et RLAN som har en enkelt radionettstyrer i samsvar med foreliggende oppfinnelsesbeskrivelse, Figur 14 er en skjematisk illustrasjon av et RLAN som har flere radionett styrere utført i samsvar med foreliggende oppfinnelse, Figur 15 er et illustrert skjema for en alternativ konfigurasjon av et RLAN med adskilte tjenerere for brukerdata- og styresignaler og dessuten en valgfri tale gateway som er utført i samsvar med foreliggende oppfinnelses beskrivelse, Figur 16 er et blokkskjema for komponenter i det RLAN som er illustrert i Figur 15. Figur 17 er et skjematisk diagram som illustrerer en foretrukken protokollstabel for kontrollplan grensesnittene til et RLAN som er utført i samsvar med foreliggende oppfinnelses beskrivelse, Figur 18 er et skjematisk diagram som illustrerer en foretrukken protokollstabel for brukerplan grensesnittene til et RLAN utført i samsvar med foreliggende oppfinnelsesbeskrivelse, Figurene 19, 20 og 21 er skjematiske diagrammer som illustrerer tre varianter av grensesnitt protokollstabler i brukerplanet for å støtte talekommunikasjonen mellom et UE som har en trådløs forbindelse med eet RLAN og en ISP som er forbundet med et RLAN som har en tale-gateway, og Figur 22 er en skjematisk fremstilling for illustrasjon av en variant av grensesnitt protokollstabler i kontrollplanet for å støtte talekommunikasjon mellom et UE som har en trådløs forbindelse med et RLAN og en ISP som er koblet til dette RLAN som har en tale-gateway.

I det følgende finnes en oversikt over akronymer som anvendes for beskrivelsen av foreliggende oppfinnelse. I det følgende gis det nærmere beskrivelse av foretrukne legemliggjøringer av foretrukne oppfinnelser.

Det henvises til Figur 4, der det er vist et modifisert nettverk for det universelle mobil telekommunikasjonssystemet (UMTS) som har et radiolokalnett (RLAN) med en direkte internett forbindelse. Som vist i Figur 5, gjør dette RLAN bruk av basestasjoner for å kommunisere via et trådløst radiogrensesnitt med forskjellige typer brukerutstyr (UE). Fortrinnsvis er basestasjonen av den type som er spesifisert i 3GPP som node B. En radiostyrer er koblet til basestasjonen for å styre det trådløse grensesnitt. Fortrinnsvis er radiostyreren en radionettstyrer (RNC) som er utført i samsvar med 3GPP-spesifikasjonen. Forskjellige kombinasjoner av node B og RNC kan benyttes som anvendt i et konvensjonelt 3GPP UTRAN. Samlet definerer de genografiske områdene for den trådløse kommunikasjon som ble utført ved dette RLAN sine basestasjoner dette RLAN sitt tjenestedekningsområde.

Til forskjell fra et konvensjonelt UTRAN innbefatter foreliggende oppfinnelsens RLAN en radioaksess internettprotokoll gateway (RAN IP) gateway som tilveiebringer forbindelsesevnen for dette RLAN utenfor dets tjenestedekningsområde, dvs. det geografiske området som ble betjent av den trådløse kommunikasjonen med dens basestasjoner. Som illustrert i Figurene 4 og 5 har denne RAN IP-gateway en direkte internett forbindelse og kan ha den standardiserte direkte-UMTS-nettverksforbindelsen gjennom et Iu-grensesnitt med et assosiert kjernenett. Alternativt, som illustrert i Figur 6, kan direktegrensesnittet mellom et assosiert kjernenett og RAN IP-gatewayen bli utelatt slik at RAN IP-gatewayen kan ha kun en direkteforbindelse med internett. I slikt tilfelle, som illustrert i Figur 7, kan foreliggende oppfinnelses RLAN fremdeles danne en del av UMTS ved hjelp av tunnelering av styrings- og AAA-funksjonsinformasjon til kjernenett som tjener som dets hjemme-CN.

Figurene 8 og 9 illustrerer to adskilte versjoner av et RLAN som er utført i samsvar med foreliggende oppfinnelses beskrivelse, hvor RAN IP-gatewayen konfigurert med en styringssignalport for etablering av en begrenset direkteforbindelse med dens hjemme-UMTS-kjernenett. Særlig transporterer den begrensede tilkoblingsbarheten informasjon som er nødvendig for å tilveiebringe AAA-funksjonsstøtte for CN.

RNA IP-gatewayen styresignalport kan bli konfigurert som illustrert i Figur 8, for å tilveiebringe styresignaldata som gir bruk av radius/diameter-basert aksess i hvilke tilfeller kjernenettet innbefatter en samvirkningsenhet (IWU) som spesifisert i 3GPP som omformes av AAA-funksjonsinformasjon til konvensjonell mobilapplikasjonsdel (MAP) signallering (MAP-signallering) for koblingen med kjernenettets HSS/HLR. Alternativt, som illustrert i Figur 9, kan RAN IP-gatewayen styringssignalport være konfigurert som et delsett av et standardisert Gr-grensesnitt som støtter MAP-signallisering som kan bli anvendt direkte av kjernettets HSS/HLR.

Fortrinnsvis gjør RAN IP-gatewayen bruk av et standardisert GI-grensesnitt med internett og kan bli utnyttet som et selvstendig system uten noen assosiasjon med et kjernett i et UMTS. Imidlertid, for å støtte mobilitetsadministrasjon med vandig og overleveringstjenester tilgjengelige for abonnent-UE i dette RLAN, er en AAA-funksjonsforbindelse et kjernenett, slik som ved hjelp av de alternativer som illustrert i Figurene 7, 8 og 9 ønskelig. I slike tilfeller støttes en mobil-IP-protokoll i tillegg til en standardisert GI-grensesenitt mellom dette RLAN til RAN IP-gateway og internett. Foretrukne eksempler på slike mobil-IP-protokoller er mobil-IP-v4-protokollen og mobil-IP-v6-protokollen som spesifisert av IETF. Figur 10A illustrerer IP-pakkedataflyt for en kommunikasjon mellom et første UE med en trådløs forbindelse med RLAN og et andre UE som er utenfor det trådløst tjenesteområdet for dette RLAN hvor mobil-IP-v4 er implementert på GI-grensesnittet mellom RAN IP-gatewayen og internett. I dette tilfellet sendes brukerdata fra det første UE i IP-pakkeformat fra dett RAN IP-gateway gjennom internett til den adressen som er levert av det andre UE. Kommunikasjonen for det andre UE er rettet til det første UE sin hjemmeadresse som vedlikeholdes hos kjernenettet ettersom i dette eksempelet, det første UE har kjernenettet som sin hjemme-CN. Dette CN mottar IP-datapakkene fra det andre UE og som videreformidler CN i IP-pakkene til beliggenheten for det første

UE som vedlikeholdes i CN sitt HRL som videreformidlingsadressen (FA) for det første

UE.

I dette eksempelet, ettersom det første UE er "hjemme", tunnelerer CN IP-pakkene gjennom internett til RAN IP-gatewayen for kommunikasjon til den første UE. I det tilfellet da det første UE forflytter seg utenfor RLAN, i dets lokalisering ble registrert hos kjernenettet og datapakkene som er rettet til den adressen hvor det første UE for tiden befinner seg blir anvendt av kjernenettet for å dirigere IP-pakkedataene til det første UE sin nåværende posisjon.

Figur 10B illustrerer en alternativ løsning hvor mobil-IP-v4 er implementert på GI-grensesnittet ved bruk med reversvei tunnelering slik at RLAN styrer IP-pakkene i det første UE sine brukerdata til hjemme-CN hvor de videresendes til det andre UE på konvensjonell måte.

Når RLAN har forbindelsesmuligheter som gir bruk av et Gl-grensesnitt som implementerer mobil-IP-v6, vil IP-datapakke utvekslingen mellom det første UE og det andre UE romme bindingsoppdateringer som illustrert i Figur 1 IA, som vil reflektere enhver omdirigering av IP-pakkene som er nødvendig for overlevering. Figur 1 IB illustrerer en alternativ løsning som ved bruk at et Gl-grensesnitt som implementerer mobil-IP-v6 som innbefatter tunnelering mellom RLAN og hjemme-CN. I dette tilfellet følger dette CN direkte beliggenhetsinformasjonen for det første UE og det andre UE kan kommunisere med det første UE's hjemme-CN for enhver type konvensjonelt måte.

Det vises nå til Figur 12, hvor det er vist konstruksjonen av foretrukne grensesnitt mellom komponentene i følgende oppfinnelses RLAN. UE-grensesnittet mellom dette RLAN via basestasjonen, node B, er fortrinnsvis et standardisert Uu-grensesnitt for kobling til aktuelle UE som spesifisert av 3GPP. Et Iub-grensesnitt mellom h ver node B og RNC er fortrinnsvis implementert både i kontrollplanet som en dagdelt stablet protokoll med internettprotokollen (IP) som transportlager. På tilsvarende måte er fortrinnsvis i det minste et delsett av et Iu-PS grensesnitt tilveiebrakt mellom et RNC og RAN IP-gatewayen som er en lagdelt stablet protokoll med IP som transportlager.

I et konvesjonelt UMTS hvor SS7 er implementert over ATM vil MTP3/SSCF/SSCOP-lagene hjelpe SCCP, somer det øverste laget i SS7-stabelen, for tilkobling på en underliggende ATM-stabel. I den foretrukne IP-løsningen som ble anvendt i sammenheng med den foreliggende oppfinnelse hjelper M3UA/SCTP-stabelen SCCP til å koble seg på IP. Hovedsakelig erstatter M3UA/SCTP-stabelen i den foretrukne IP- baserte konfigurasjonen en MTP3/SSCF/SSCOP-lagene som anvendes i den konvensjonelle løsningen med SS7-over-ATM. Nærmere detaljer ved disse standardiserte protokollstabel arkitekturene er definert i IETF-standardene (internett-standarder). Bruken av IP i stedet for ATS muliggjør kostnadsreduksjoner og PICO-celler for kontor og anleggsavdelinger.

Der dette RLAN har flere RNC kan disse RNC anordnes med grensesnitt via et Iur-grensesnitt som har lagdelte stablede protokoller for både signaleringsplanet og brukerplanet ved bruk av et IP-transportlag. Hver RNC er forbundet med en eller flere node B som i sin tur betjener flere UE innenfor respektive geografiske områder som kan overlappe hverandre for å muliggjøre intra-RLAN tjenesteområdeoverleveringer.

Overlevering av en UE-kommunikasjon med en node B innenfor dette RLAN til en annen node B innenfor dette RLAN, dvs. intra-RLAN overlevering, utføres på konvensjonell måte slik det er angitt i 3GPP for intra-UTRAN-overlevering. Imidlertid, når et UE kommuniserer via en node B tilhørende dette RLAN forflytter seg utenfor dette RLANs tjenesteområde, implementeres overlevering via RAN IP-gatewayen ved utnyttelse av IP-pakketjeneste, fortrinnsvis implementert med mobil-IP-v4 eller mobil-IP-v6 som drøftet over.

Figur 13 illustrerer delkomponentene i et foretrukket RLAN i samsvar med foreliggende oppfinnelse. RNC kan være delt i standardiserte styrings- og betjenings radionettverkssystemer (C-RNS og S-RNS) som er forbundet ved hjelp av et internt Iur-grensesnitt. I en slik konfigurasjon er S-RNS-funksjonene koblet til en SGSN-delkomponent i RAN IP-gatewayen som støtter et delsett av SGSN standardfuksj onene, nemmelig GPRS mobilitetsadministrasjon (GMM), sesjonsadministrasjon (SM) og kortmeldingstjenesten (SMS). SGSN-delkomponent grensesnittene med en GGSN-delkomponent som har et delsett av GGSN standardfuksjonene innbefatter en aksessruter og gateway funksjonsstøtte for SGNS-delkomponentfunksjonene og Gl-grensesnitt med mobil-IP for ekstern forbindelsesevne til internett. Grensesnittet mellom SGSN-delkomponenten og GGSN-delkomponentene er fortrinnsvis via et modifisert Gn/Gp-grensesnitt, som er et delsett av det standardiserte Gn/Gp-grensesnittet for en CN's SGNS og GGSN.

Som valgmulighet har denne RAN IP-gatewayen en AAA-funksjonskommunikasjons delkomponent som også er koblet til SGSN-delkomponenten og som tilveiebringer port for begrenset ekstern tilkoblingsmulighet til et assosiert CN. Porten støtter enten et Gr- grensesnitt eller et radius/diameter-grensesnitt som drøftet over i sammenheng med

Figurene 8 og 9.

Som vist i Figur 14 kan det være tilveiebrakt flere RNC til dette RLAN som er koblet med SGSN-delkomponenten ved hjelp av et Iu-PS-grensesnitt som innbefatter tilstrekkelig forbindelsesevne til å støtte SGSN-delkomponentenes funksjoner. I de tilfelle det er tilveiebrakt flere RNC er de fortrinnsvis koblet ved hjelp av et standardisert Iur-grensesnitt som gjør anvendelse av et IP-transportlag.

Bruken av IP for dette RLAN sine forskjellige komponenters transportlag ligger greit til rette for å implementere RNC-funksjonene i adskilte datamaskintjenere for på uavhengig vis å prosessere kommunikasjonens brukerdata og signalering som illustrert i Figur 15. Med henvisning til Figur 16 foreligger et komponentdiagram hvor radiostyringsmiddelet er delt mellom U-plantjenere og C-plantjenere. I tillegg til de grunnleggende RLAN-komponentene er en valgfri tale-gateway også illustrert i

Figurene 15 og 16.

Hver node B i dette RLAN har en forbindelse som gir bruk av et IP-transportlag med en U-plantjener som transporterer brukerdata. Hver node B i dette RLAN har også en adskilt forbindelse med en C-plantjener via et standardisert Iub-signalstyrings grensesnitt med et IP-transportlag. Både U-plantj eneren og C-plantjeneren er koblet til IP-gatewayen ved bruk av lagdelte stablede protokoller som fortrinnsvis har IP som transportlag.

For konfigurasjoner med flere C-plantjenere kan hver av disse være koblet til hverandre via et standardisert Iur-grensesnitt, men det kreves kun en koblet direkte til den nevnte RIP GW. Denne tillater deling av ressurser for kontrollsignalprosessering som er nyttig når et RLAN-område blir travlere opptatt enn andre områder for å spre ut signalprosesseringen mellom C-plantjenerne. Flere C-plantjenere og U-plantjenere kan være koblet i et maskenett for å dele både C-planressurser og U-planressurser via stablede lagdelte protokoller som fortrinnsvis har et IP-transportlag.

Der hvor den valgfrie tale-gatewayen blir eksternt tilkoblingsevne via en PCM-krets er tilveiebrakt er U-plantjeneren og C-plantjeneren koblet til tale-gatewayen via en stablet lagdelerprotokoll som fortrinnsvis har et IP-gransportlag. C-plantjeneren er da koblet til U-plantjeneren via en media-gateway styringsprotokoll-gateway (Megaco) over en IP- transportlag. Megaco er en kontrollplanprotokoll som setter opp bærerforbindelser mellom tale-gateway elementer som en del av anropsetableringen.

Det vises nå til Figurene 17 og 18, som viser henholdsvis foretrukne C-plan-protokollstabler og U-plan-protokollstabler som er implementert mellom de nevnte node B, RNC (over U- og C-plantjenere) og RAN IP-gateway i dette RLAN. I hver tegning er det også vist den foretrukne over-eteren-protokollstabelen som er implementert vai Uu-grensesnittet med nevnte UE.

Dette RLAN kan være konfigurert med talestøtte over dets eksterne IP-forbindelse. I et slikt tilfelle er RIP-gatewayen koblet via en internett tjenesteleverandør (ISP) som i sin tur har en PCM-tale-gateway. PCM-tale-gatewayen omformer talekompresjonsdata til en pulskode modulasjonsformat (PCM-format) for ekstern talekommunikasjon.

Talekodere (vokodere) er tilveiebrakt som gir bruk av koder/dekoder (CODEC) for komprimering av taledata. To vanlige vokoderformattyper er AMR-vokoderformater og G.729-komprimeringsformat. Figurene 19 og 21 viser foretrukne U-planprotokollstabler som er implementert der tale-gatewayen til den ISP som dette RLAN er forbundet med anvender den samme talekomprimerings grensesnittypen som UE. AMR-vokoderformatet blir illustrert i Figur 19, mens G.729-vokoderformatet blir illustrert i Figur 21. Tale- og IP blir ganske enkelt overført som vanlig pakkedata over i IP-grensesnittet uten endring.

Der UE benytter en annen talekomprimeringsprotokoll enn den som anvendes av tale-gatewayen hos den nevnte ISP, tilveiebringes en omformer i RNC eller RAN IP-gatewayen. Figur 20 viser foretrukne U-planprotokollstabler hvor UE gjør bruk av en AMR-vokoder og ISP tale-gatewayen gjør bruk av en G.729-vokoder. Fortrinnsvis innbefatter RAN IP-gatewayen (RIP GW) AMR/G.729-omformeren. I det tilfellet som er illustrert i Figur 20, omformer omformeren AMR-komprimerte data som er mottatt fra node B til G.729-formatkomprimerte taleformat for utgivelsen av RIP GW. Der RLAN gjør bruk av adskilte U-plantjenere og C-plantjenere transporteres de komprimerte taledata av en U-plantjener og omformerne kan befinne seg i U-plantjenerne eller IP-gatewayen.

Det henvises så til Figur 22 der det vises en foretrukken kontrollplan protokollstabel arkitektur for å støtte tale som gjør bruk av standardisert H.323-format for en sesjonsinitiert protokoll (H.323/SIP) over TCP/UDP som blir transportert ved hjelp av IP. Styringssignaleringen er hovedsakelig den samme uansett taledata komprimeringstype som blir brukt i U-stedet.

Claims (15)

1. Gatewayanordning,karakterisert vedat den omfatter: et første grensesnitt, og et andre grensesnitt for å forbinde gatewayanordningen til internettet, hvori gatewayanordningen mottar brukerutstyrdata, UE-data, via det første grensesnittet, ruter UE-dataen i IP-formaterte pakker gjennom det andre grensesnittet direkte til internettet mens et kjernenettverk omgås, og ruter autentiserings-, autoriserings- og avregningsinformasjon, AAA-informasjon, til kjernenettverket via internettet.

2. Gatewayanordningen i følge krav 1, hvori gatewayanordningen tunnellerer AAA-informasjonen til kjernenettverket via internettet.

3. Gatewayanordningen i følge krav 1, hvori det første grensesnittet mottar UE-dataen i et trådløst format.

4. Gatewayanordningen i følge krav 3, hvori det trådløse formatet er et 3-djegenerasjonspartnerskapsprosjekts, 3GPP, trådløst format.

5. Gatewayanordningen i følge krav 1, hvori IP-gatewayen er lokalisert fjernt fra kj ernenettverket.

6. Gatewayanordningen i følge krav 1, hvori gatewayanordningen inkluderer ikkesanntidsfunksjoner, NRT-funksjoner.

7. Gatewayanordningen i følge krav 1, hvori gatewayanordningen omfatter en sendermottaker som mottar UE-dataen i et trådløst format.

8. Gatewayanordningen i følge krav 7, hvori det trådløse formatet er et 3-djegenerasjonspartnerskapsprosjekts, 3GPP, trådløst format.

9. Gatewayanordningen i følge krav 1, hvori gatewayanordningen leder en valgt IP-formatert pakke til kjernenettverket.

10. Gatewayanordning,karakterisert vedat den omfatter: middel for å rute brukerutstyrdata, UE-data, i IP-formatterte pakker direkte til internettet mens et kjernenettverk omgås, og middel for å rute autentiserings-, autoriserings- og avregningsinformasjon, AAA-informasjon, til kjernenettverket via internettet.

11. Gatewayanordningen i følge krav 10, videre omfattende å motta UE-dataen i et trådløst format.

12. Gatewayanordningen i følge krav 11, hvori det trådløse formatet er et 3-djegenerasjonspartnerskapsprosjekts, 3GPP, trådløst format.

13. Gatewayanordningen i følge krav 11, hvori middelet for rutingen av AAA-informasjonen videre omfatter middel for tunnellering av AAA-informasjonen til kjernenettverket via internettet.

14. Gatewayanordningen i følge krav 10, hvori gatewayanordningen inkluderer ikkesanntidsfunksjoner, NRT-funksjoner.

15. Gatewayanordningen i følge krav 10, hvori gatewayanordningen er lokalisert fjernt fra kj ernenettverket.