SE504373C2 - Smalbandigt integrerat applikationsnät med multifunktionalitet - Google Patents

Description

504 573 10 15 20 25 30 35 40 2 I patentlitteraturen är ett antal dokument kända pà detta omrâde.

WO 94/6 251 visar en nätarkitektur och ett signalerings- protokoll för ett telekommunikationsnät. Nätets noder är sammankopplade med två olika nät: ett kopplingsnät och ett signaleringsnät. Programvaran är också uppdelad i två olika delar: en kopplingsrelaterad del (connection related) och en tjänstrelaterad del (service related).

WO 94/6 236 beskriver ett kommunikationssystem som stödjer personliga telefonnummer. Systemet är uppbyggt kring en "nätplattform" som fungerar som gränssnitt mot olika kommunikationssystem såsom PSTN, mobiltelefonnät, ISDN m.m.

Plattformen uppdateras hela tiden med abonnenternas position.

En abonnent i systemet kan använda samma personliga nummer för trádbunden och trådlös kommunikation samt fax- och personsökningstjänster.

EP,A, 587 259 avser en mjukvaruarkitektur för ett tele- kommunikationssystem. Enligt dokumentet utrustas en växel med "application modules" som var och en löser uppgifter kopplade till ett visst nät (t.ex. ISDN, PSTN, PLMN) men som kan kommunicera med varandra.

WO 94/16 516 visar ett digitalt trådlöst system som erbjuder ett stort utbud av funktioner och som delar pà vissa funktionaliteter med PSTN genom att utnyttja ett standardi- serat gränssnitt (ISDN). Systemet bygger pà en förenklad arkitektur.

Enligt uppfinningen kan ett nytt smalbandigt nät byggas där antalet växlar reduceras och effektiviseras, samt endast ett enda programvarusystem behöver underhållas och vidare- utvecklas. Detta nät stödjer användandet av personligt nummer UPT (Universal Personal Telecommunication service) som är oberoende av accessform, dvs det spelar ingen roll om t.ex. en PSTN-användare, DECT-användare eller GSM-användare nyttjar ett UPT-nummer. Arkitekturen är en publik plattform för att understödja en massiv användning av personligt nummer.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN I nätet enligt uppfinningen delas nätet upp i fyra olika funktionella undernät: Mobilitetsnät, Tjänstnät, Kopplingsnät och Anslutningsnät. Dessa undernät kan utvecklas separat och 10 15 20 25 30 35 40 504 373 3 både bli teknik- och leverantörsoberoende, eftersom de har strikt definierade gränssnitt mellan varandra. Vidare tillåts ingen oönskad trafik mellan undernäten, t.ex. kommer ingen signalering för handover att synas utanför anslutningsnätet.

Nätstrukturen utgör en plattform för att införa person- lig mobilitet kopplad till idag befintliga terminaltyper och nättyper. Den personliga mobiliteten är ej heller kopplad till accessform vilket innebär att nätet kan hantera vilka typer av smalbandiga accessnät som helst.

Terminalmobila funktioner (vistelseuppdatering, handover och personsökning) allokeras till anslutningsnätet och personmobilitetsfunktioner (registrering/avregistrering av användare) till tjänstnätet. Vidare kommer mobilitets- aspekterna i nätet att avskiljas från kopplingsfunktionerna genom en logisk (och fysisk) separering av mobilitetsnätet och kopplingsnätet. Införande av dessa undernät medför också nya typer av signaleringsfunktioner.

Dagens terminaltyper mäste samtidigt kompletteras med modifierade accessprotokoll för att skapa en enhetlig digital accessignalering som stödjer personlig mobilitet. I första hand måste accessprotokollen kompletteras med registrerings/ avregistreringsfunktioner för användaren av terminalen.

Vidare måste man konvertera analoga accessprotokoll (DTMF och NMT-access) till digital form samt därefter emulera de digi- tala accessprotokollen (DSS.l+ och DSS.l+m).

Eftersom accessidan och tjänstesidan av nätet logiskt och fysiskt har separerats kan nätstrukturen även utvecklas till att ta emot bredbandsaccesser genom uppgradering av accessnätet. Denna möjlighet berörs ej närmare i patent- ansökan.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer att beskrivas härefter i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, varav: figur 1 är ett funktionellt schema över uppfinningen med dess logiska undernät, figur 2 är ett schema över relationer mellan adress- entiteter enligt uppfinningen, figur 3 är ett mera detaljerat schema över implemente- ringen av uppfinningen, 504 373 10 15 20 25 30 35 40 4 figur 4 är ett schema över korskopplad anslutning mellan accessnoder och lokalväxlar, figur 5 är ett flödesschema över registrering av användare, figur 6 är ett flödesschema över avregistrering av användare, figur 7 är ett flödesschema över användaroriginerade anrop från mobilterminal, figur 8 är ett flödesschema över användarterminerade anrop mot mobilterminal och figur 9 är ett flödesschema över handover mellan access- nodstyrenheter som tillhör samma accessnod.

DBTALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen avser således en logisk och fysisk nät- struktur för att stödja alla tänkbara tjänster inom olika ISDN, NMT, GSM och DECT. 1 visas den logiska uppdelningen av nätet i undernät, I figur funk- applikationsnät, t.ex. PSTN, tionaliteter och gränssnitt.

Nätstrukturen spänner upp ett tvådimensionellt funk- tionsplan som har fyra kvadranter: Personlig mobilitet, Nättjänster, Terminal Mobilitet samt Accesser. I figur 1 visas hur nätstrukturen ser ut betraktad enligt detta syn- sätt. Nätstrukturen kan vidare delas upp i fyra stycken logiska undernät runt dessa kvadranter pà följande sätt: - Tjänstnätet består av funktionerna personlig mobilitet IN- PLUS och omräknings- och nättjänster. I tjänstnätet ingår UPT-tjänster, tjänster (Intelligent Network), t.ex. tjänster, samt specialtjänster, t.ex. röstbrevlåda. Tjänst- nätet har gränssnitt mot andra operatörers nät samt mot anslutningsnätet. Vidare har man även gränssnitt på nivå 3 (= accessignalering) mot terminalerna.

- Anslutningsnätet består av funktioner för accesser och terminalmobilitet. I anslutningsnätet isoleras all terminal- mobilitet vilket medför att funktionerna handover och vistelseuppdatering av terminal är osynliga för det ovan- liggande tjänstnätet. Anslutningsnätet ansluter utrustning på nivå 2 i form av koncentratorer, multiplexrar MUX och olika typer av basstationer BS. Anslutningsnätet har gränssnitt mot tjänstnätet samt terminerar alla radioprotokoll på nivå 3 mot 10 15 20 25 30 35 40 504 373 terminalerna.

- Mobilitetsnätet består av funktioner för personlig och terminalmobilitet. Undernätet hanterar registerings/avregist- reringsfunktioner för personlig och terminalmobilitet samt stödfunktioner för dirigering och personsökning. Mobilitets- nätet består endast av signaleringsvägar, vilka kan vara integrerade med eller vara skilda från kopplingsnätets signaleringsvägar.

- Kopplingsnätet består av funktioner för accesser och nättjänster, dvs funktioner för koppelstyrning och förbin- delsehantering. Samtliga switchar tillhör därför detta nät.

Kopplingsnätet har gränssnitt mot mobilitetsnätet. Här hämtas bl.a. användarnas tjänstprofiler samt autenticeringsdata.

I figur 1 visas sex stycken systembärande gränssnitt i nätstrukturen. Med systembärande avses att dessa gränssnitt ej påverkas av den specifika tekniken eller tjänstinnehållet för en viss realisering av nätstrukturen.

Följande interna systembärande gränssnitt finns: - Gränssnittet accesser-terminalmobilitet: Gränssnittet definieras av protokollet TMAP (Terminal Mobility Application Part). TMAP tillhör anslutningsnätet. Protokollet innehåller funktionerna terminal-roaming, terminalidentitetskontroll (kontroll av "svarta listan") samt handover.

- Gränssnittet accesser-nättjänster: Gränssnittet definieras av protokollet ANAP (Access Node Application Part). ANAP tillhör kopplingsnätet. Protokollet innehåller funktioner för att koppla upp/ned förbindelse mot en viss anslutningspunkt inom accessnätet. ANAP har också i syfte att bära den digitala accessignaleringen (DSS.l+ och DSS.l+m).

- Gränssnittet terminalmobilitet-personlig mobilitet: Gränssnittet definieras av protokollet IMAP (Internal Mobility Application Part). IMAP tillhör mobilitetsnätet.

Protokollet innehåller funktioner för användar- och terminal- registrering/avregistrering samt terminalkompatibilitets- kontroll.

- Gränssnittet nättjänster-personlig mobilitet: Gränssnittet definieras av protokollet PMAP (Personal Mobility Application Part). PMAP tillhör tjänstnätet. Proto- kollet innehåller funktioner för att hämta användardata till lokalväxlar LX/VDB, hantering användarregistrering/avregist- 504 373 10 15 20 25 30 35 40 rering samt autenticering.

Följande externa systembärande gränssnitt finns: - Gränssnittet personlig mobilitet-annat nät. Gräns- snittet definieras av protokollet EMAP (External Mobility Application Part). EMAP tillhör mobilitetsnätet. Protokollet innehåller funktioner för att registrera/avregistrera använ- dare frán andra nät samt att ge/hämta dirigeringsinformation vid koppeluppsättning till/frán annat nät.

- Gränssnittet nättjänster - annat nät. Gränssnittet definieras av protokollet ISUP+. ISUP+ tillhör kopplingsnätet samt anslutningsnätet (används vid handover). ISUP+ följer i stort ISUP (ISDN User Part) men med det viktiga undantaget att dirigering även kan ske pà signalpunktskoder, vilket medför att roamingnummer ej behöver hanteras.

Följande accessgränssnitt finns: - DSS.l+: Digitalt accessprotokoll för icke mobila terminaler. Bygger pà DSS.l för ISDN.

- DSS.l+m: Digitalt accessprotokoll för mobila termina- ler. Innehåller specifika radiofunktioner för radioaccess och handover. Även mobilitetshanteringsfunktioner för vistelse- uppdatering ingår.

Inom nätstrukturen enligt uppfinningen måste flera typer av relationer och adresserbara element kunna hanteras. Detta skall dessutom ske på ett enhetligt sätt mellan olika nät av denna typ. De viktigaste adresserbara komponenterna inom nät- terminal, anslutningpunkt samt nät- strukturen är: användare, element. Denna ansökan avser endast adressering inom ett publikt nät; nummerplaner och adressering inom PTN behandlas ej.

För att kunna hantera en användare som ej är knuten till en viss terminal och dessutom ibland kan ha olika användar- roller (privat, pà jobbet etc) måste någon form av personligt nummer användas. Lämpliga kandidater för personliga nummer är uppbyggda enligt rek. E.212 (GSM IMSI) eller E.168 (UPT- nummer). En användare kan registrera sig pá ett personligt nummer pà tvá olika sätt i nätstrukturen: genom att ett SIM- kort sticks in i terminalen (samt personlig kod) eller manuell registrering av användaren via knappsats. Det första fallet förutsätter intelligenta terminaler av GSM MS-typ medan det senare fallet är tänkt för enklare terminaler av 10 15 20 25 30 35 40 5 0 4 373 7 DTMF-typ. Naturligtvis finns också möjligheten att operatören definierar en semipermanent bindning mellan en viss terminal/ anslutningspunkt och användare. Detta kan vara lämpligt för människor som ej har behov av att röra sig mycket och ej vill byta till en modern terminal.

Nätstrukturen enligt uppfinningen hanterar terminal- mobiliteten helt skilt frán den personliga mobiliteten. Den personliga mobiliteten är knuten till ett personligt nummer medan terminalmobiliteten är knuten en terminalidentitet.

Terminalidentiteten (termId) används till två saker i nät- strukturen: kontroll av terminaltyp samt hantering av handover och vistelseuppdatering. I det första fallet kommer nätet att maska ut terminaltyp ur termïd för att kontrollera huruvida nätet stödjer denna terminaltyp samt om den finns i någon "svart lista". I det andra fallet behövs någon identi- tet för att knyta terminalen till aktuell anslutningpunkt (fast eller mobil). När terminalen rör sig utlöses handover vid samtalsläge eller vistelseuppdatering i viloläge. I båda fallen skall relationen mellan anslutningspunkt och terminal uppdateras. Eftersom dessa funktioner endast berör terminal- mobiliteten förändras inte relationen mellan terminal och användare i nätstrukturen enligt uppfinningen.

En anslutningpunkt kan vara av fast eller mobil typ.

Relationen mellan terminal och anslutningspunkt hanteras helt inom anslutningsnätet i nätstrukturen. En anslutningspunkt för en stationär terminal adresseras med komponentnummer (MUX eller koncentrator) samt ett löpnummer för aktuell tidlucka.

En mobil anslutningspunkt är alltid en cell och adresseras därför med en cellidentitet. Denna cellidentitet kan vara uppbyggd enligt GSM CGI (dvs MCC, MNC, LAC och CI).

Vid koppel som använder personligt nummer måste kopplet dirigeras till rätt växel. Det är lämpligt att nätelementet adresseras med en entydig signalpunktskod (SPC). I GSM används roamingnummer (B-nummer enligt rek. E.164) för att dirigera terminerande koppel; denna princip innebär en hantering av speciella nummerserier. Denna hantering är ej nödvändig enligt uppfinningen eftersom det förutsätts att ISUP+ även klarar adressering med hjälp av en SPC.

I figur 2 visas en bild av relationerna mellan de olika adressentiteterna inom nätstrukturen enligt uppfinningen. 504 373' 10 15 20 25 30 35 40 8 Relationen mellan användaren och signalpunktskoden SPC för mobilitetsnätet avser möjligheten att utifrån ett person- ligt nummer (=userId) härleda en adress till mobilitetsnätet för att registrera en användare eller att begära dirigerings- information vid samtal. Dirigeringsinformationen kommer bl.a. att innehålla en SPC till en växel inom kopplingsnätet. Vid aktivering av tjänster relaterade till en viss användare kommer en relation att uppstå mellan en eller flera tjänst- noder, som adresseras av en SPC.

Relationer mellan userId och termId knyts ihop vid registrering av användaren på så sätt att en termld är obligatorisk vid denna procedur. Termld kommer att var kopplat till ett visst nätelement i anslutningsnätet samt en viss anslutningspunkt inom detta nätelement. En anslutnings- punkt kan vara av stationär typ (connïd) eller radioaccesstyp (cellld).

I figur 3 visas hur uppfinningen kan implementeras. Upp- finningen är i denna realisering endast tänkt för smalbandiga terminaler med maximal datatakt enligt N-ISDN. De grund- läggande teletjänster som understödjs är tal och datakommuni- kation med avseende på de protokollfunktioner som återfinns i DSS.l för N-ISDN. Datakommunikation via nätstrukturen disku- teras ej vidare i denna ansökan. Nätstrukturen understödjer också IN-tjänster via olika tjänstnoder i tjänstnätet.

I figur 3 finns streckade linjer som markerar nätelement som tillhör de olika undernäten. Ett nätelement kan alltså tillhöra flera undernät, vilket skall tolkas som att vissa funktioner i nätelementen tillhör olika undernät. T.ex. så kommer P_HDB att både tillhöra mobilitetsnätet och tjänst- nätet; denna "interferens" löses upp genom att se på vilka operationer som tillhör vilket gränssnitt (EMAP, IMAP eller PMAP). EMAP och IMAP tillhör mobilitetsnätet medan PMAP tillhör tjänstnätet pà grund av att dessa gränssnitt är interna inom respektive undernät.

Nätstrukturen enligt uppfinningen innehåller följande typer av nätelement: databaser, växlar, tjänstnoder samt accessnoder (AN). AN är ett logiskt nätelement som realiseras av en accessnodstyrenhet ANC (Access Node Controller) och accessnät. Accessnätet består av komponenter pà nivà 2 i form av MUX'ar, Samtliga koncentratorer och basstationer (BS). 10 15 20 25 30 35 40 504 373 9 nätelementtyper används av flera undernät.

I kopplingsnätet finns växlar och de delar av anslut- ningsnätet som bildar logiska kanaler för signalering och data mot överliggande växelnivà. Kopplingsnätet har en strikt hierarkisk uppbyggnad med tre olika nivåer: lokalväxlar LX/VDB, förmedlingsväxlar FX samt nätportar GWY. I LX/VDB (lokal växel med besöksregister) finns första kopplingspunkt för en förbindelse, denna går därefter mot FX-nivå och sedan antingen ut ifrån nätet via GWY eller stannar pà FX-nivån.

Här kan förbindelsen direkt kopplas mot annan LX/VDB till- hörande förmedlingsväxeln FX eller gå till en annan FX som i sin tur kopplar förbindelsen mot underställd LX/VDB. Kopp- lingsnätet har gränssnitt mot mobilitetsnätet (PMAP), tjänst- nätet (INAP+), (DSS.1+). Dock tillhör protokoll för radioaccesser ej kopp- annat nät (ISUP+) samt mot terminalerna lingsnätet, utan dessa tillhör anslutningsnätet.

Tjänstnätet är av traditionell typ och består på välkänt IN-maner av tjänstnoder (SDF och SCF). Dessa tjänster "triggas" vid anrop av olika tilläggstjänster i accessproto- kollet (DSS.1+). Samtliga IN tjänster räknas in här dvs omstyrningstjänster, VPN, De flesta IN- tjänster triggas ifrån lokalväxeln LX/VDB via INAP+, men med Ett UPT-nummer kommer att "trigga" röstbrevláda etc. ett undantag: UPT-nummer. operationen sendRoutingInfo från LX/VDB mot P_HDB. P_HDB ses alltså fràn tjänstnätet som en IN-tjänstnod, men man har det specifika protokollet PMAP, och ej INAP+. Tjänstnätet har dessutom gränssnitt mot anslutningsnätet i form av proto- kollet ANAP, genom vilket operationer/parametrar för tjänst- anrop bärs ifrån terminalen.

Mobilitetsnätet innehåller tvá databaser i form av personligt hemmaregister P_HDB (Home Database) och terminal- hemmaregister T_HDB. P_HDB motsvarar ungefär GSM HLR, men med den stora skillnaden att en LX/VDB alltid adresserar nätets egna P_HDB och aldrig direkt ett annat näts P_fiDB. P_HDB kommer t.ex. vid operationen sendroutingïnfo att se om användaren tillhör det egna nätet, och om så ej är fallet skickas sendRoutingInfo vidare mot användarens hemmanät.

Detta nät måste vara av samma typ som uppfinningen med en egen P_HDB-funktion. En annan skillnad jämfört med GSM HLR är att P_HDB har en knytning mot databasen personligt besöks- 504 373 10 15 20 25 30 35 40 10 register P_VDB (Visitor Database). Detta sker genom att P_HDB har en termïd kopplad till userld. P_HDB kommer i sin roll av element i mobilitetsnätet att kontrollera terminalkompati- bilitet vid terminerande anrop via PMAP. Här adresseras P_HDB med en termld som erhållits via en associerad userId.

Anslutningsnätet kan innehålla ett antal accessnoder AN.

Dessa ansluter ett generellt accessnät så till vida att inga begränsningar finns på vilken typ av terminal som kan anslutas så länge dessa följer accessignalering för DSS.1+ eller DSS.l+m samt att datatakten ej överstiger 64 kb/s.

Vidare krävs att komponenter på nivå 2 (t.ex. MUX'ar) kan följa det generiska nivå 2-protokollet UAAP mot ANC'n.

Anslutningsnätet ansvarar för all terminalmobilitet i nätet och detta sker genom protokollet TMAP mellan ANC och T_HDB.

Ett intressant specialfall av en accessnod är en telefonväxel PBX. Denna kan anses bestå både av ett accessnät och en ANC.

Detta medför att telefonväxeln då måste emulera protokollen ANAP och TMAP. Telefonväxeln kan då ansluta samma typer av terminaler som en ordinarie AN. Det enda som krävs är att telefonväxeln kan konvertera accessignaleringen från sina terminaler till DSS.l.

I figur 3 finns inget explicit signalnät eller transportnät utritat eftersom dessa är ointressanta för beskrivningen. Signalnätet anges i figur 3 av streckade linjer och transportnätet (=förbindelser) av heldragna linjer. Transportnätet är en funktion från nivå 1-2 och kan därför ej heller visas pà samma plan som övriga funktioner och protokoll som ligger pà nivå 3 (=Network layer) enligt OSI-modellen.

Protokollet ANAP håller funktioner för att koppla upp/ned förbindelse mot en (Access Node Application Part) inne- viss anslutningspunkt inom accessnätet. ANAP har också i syfte att bära den digitala accessignaleringen (DSS.1+).

Protokollet kommer att ha stora likheter med BSSAP i GSM.

Följande obligatoriska operationer ingår i protokollet: : . En 1 I . accessReq ANC LX/VDB Anrop från terminal (bär första access- meddelandet). assignTrafficCh LX ANC Anslut terminal mot 10 15 20 25 30 35 40 45 disconnectReq ANC disconnectCmd LX accessDataReq ANC accessDataInd LX/VDB 11 LX LX/VDB ANC '504 373 krets (CIC).

Begäran om nedkoppling.

Koppla ned förbindelsen.

Transport av signale- ringsdata från ANC.

Transport av signale- ringsdata till ANC.

Protokollet TMAP (Terminal Mobility Application Part) innehåller funktioner för terminalregistrering/avregistre- ring, handover och terminalidentitetskontroll (kontroll av "svarta listan").

Följande obligatoriska operationer ingår i protokollet: Operation termLocUpd ANC getTerminalStatus ANC getPagingData ANC handOverReq ANCold hoEnd ANCnew terminalbetached ANC Sändare Mottagare T_HDB T_HDB T_HDB AnCnew AnCold T_HDB Funktion Terminal har roamat in i nätet, inkl. terminal tillslagen.

Kontrollera om terminalïd är giltig samt om terminalen är stulen etc.

Begäran om sökadresser, t.ex. BsId och Cellld.

Begäran om att byta ANC, t.ex. pà grund av bättre BS pá annan ANC.

ANCnew har tagit över kontrollen av den mobila användaren.

Terminalen fránslagen.

Protokollet PMAP (Personal Mobility Application Part) innehåller funktionerna för registrering/avregistrering av användare, autenticering samt förmedling av användardata.

Följande obligatoriska operationer ingår i protokollet: Hämta autenticerings- En användare (och terminal) har roamat Hämta användarens Operation Sändare Mottagare Funktion getAucData LX/VDB P_flDB data. userLocUpd LX/VDB P_HDB in nätet. getUserData LX/VDB P_HDB tjänstprofil. cancelUser P_HDB LX/VBD Användaren ej längre 504 10 15 20 25 30 35 40 45 373 12 nàbar (roaming till annat nät eller terminal frånslagen).

Protokollet IMAP (Internal Mobility Application Part) innehåller funktioner för användarregistrering/avregist- rering.

Följande obligatoriska operationer ingår i protokollet: C . 5" 1 ll E 1 . userIdValid P_HDB T_flDB Skickas efter lyckad vistelseuppdatering och innehåller referens till användaren. userDereg I_HDB P_fiDB Terminalen är ej nàbar (t.ex. frånslagen), användaren ej längre nàbar. cancelTerminal P_HDB T_BDB Skickas när terminal och användare roamat in till annat nät. chkTermComp P_HDB T_HDB Skickas vid terminerande koppel för att utröna om anropad terminal är kompatibel med anropande terminal (nivå 2- protokoll, hastighet etc.) Det interna gränssnittet ISUP+ bygger pà dagens ISUP (ISDN User Part) men med tillägg av nya parametrar i IAM- meddelandet. Dessa innehåller signalpunktskod för destination samt userld. Dessa parametrar ersätter det gamla B-numret, vilket medför att dirigering sker pà signalpunktskod och ej på B-nummer. Detta innebär också att någon roamingnummer- allokering ej behöver ske inom nätstrukturen enligt upp- finningen.

Gränssnittet INAP+ är ett utökat INAP Part) Dock behöver INAP+ ej inne- hålla några mobilitetsfunktioner.

Gränssnittet UAAP innehåller funktioner för att hantera (IN Application för kommande IN-tjänster. nivån DLC (Data Link Control) mot muxar, basstationer etc.

UAAP kan bygga på standarden V.5, men med tillägg av funk- tioner för att signalera mot basstationer.

ISUP+ används även för dirigera koppel samt ställa upp 10 15 20 25 30 35 40 504 373 13 förbindelser mellan nätelementen i kopplingsnätet. Dessutom används ISUP+ i anslutningsnätet vid handover mellan ANC'er i samma eller olika anslutningsnät. Se figur 2 samt trafik- fallsexempel "Handover mellan ANC'er inom samma AN".

Protokollet EMAP utgör gränssnittet för personmobili- tetsfunktioner mellan nät av uppfinningens typ. EMAP är helt symmetriskt med avseende på operationerna, vilket medför att alla operationer går i båda riktningarna. Till exempel kan P_HDB både ta emot och initiera operationen sendRoutingInfo.

Vidare innebär detta att all dirigeringsinformation för att dirigera koppel (avseende UPT-nummer) fås/begärs av P_HDB. Nätet tillåter ej kommunikation direkt mellan GWY eller LX/VDB och P_flDB i annat nät, vilket tillåts i GSM.

Följande obligatoriska operationer ingår i protokollet: Sändare Mottagare Funktion P_HDB P_HDB Operation Användarens P_fiDB begär att gamla nätet skall stryka sin referens till användaren. cancelLocation Användarens profil skickas till P_HDB från användarens nät. Används vid vistelseuppdatering. setusernara P_HDB P_nDB Begär dirigerings- information till destinationsnätets LX/VDB-växel.

Protokollet DSS.l+ innehåller samtliga funktioner från DSS.l samt funktioner för användarregistrering(terminal- och sendRoutingInfo P_HDB P_HDB personmobilitet). Protokollet är huvudaccessprotokollet för stationära terminaler i nätstrukturen. Protokollet används i första hand av modifierade ISDN-terminaler.

Protokollet DSS.l+m innehåller samtliga funktioner från DSS.l+ med tillägg av funktioner för vistelseuppdatering och användarregistrering. Protokollet är avsett för modifierade DECT-terminaler.

Protokollet 04.08+ innehåller samtliga funktioner från 04.08 samt funktioner för användarregistrering (personlig mobilitet). DSS.l+m är en delmängd av detta protokoll vilket medför att uppdaterade GSM mobiler kan emulera DSS.l+m.

Gränssnittet NMTaccess+ innehåller samma funktioner som DSS.l+, men implementerade enligt NMT-protokollstandard.

Protokollet är avsett för modifierade NMT-900-terminaler. 504 373 10 15 20 25 30 35 40 14 Analog/digitalkonvertering sker i basstationerna. Protokollet understödjs endast pà grund av migrationsskäl.

Protokollet DTMF+ följer vanlig DTMT-signalering men har tillägg för användarregistrering enligt UPT fas 1. Analog/ digitalkonvertering sker i MUX'ar eller koncentratorer (t.ex.

RSS). Protokollet understödjs endast på grund av migrations- skäl.

Samtliga accessnoder AN tillhör anslutningsnätet i nätstrukturen enligt uppfinningen. En AN innehåller olika typer av accessnät samt till dessa dedicerade accessnodstyr- enheter ANC (Access Node Controller), se figur 3. ANC är AN's mest centrala komponent och kontrollerar bl.a. all typ av handover inom accessnätet samt mellan accessnäten. Ett ANC- accessnät omfattar samtliga muxar, koncentratorer samt bas- stationer som finns inom kontrollen för en ANC. En ANC har det systembärande gränssnittet ANAP mot en eller flera lokalväxlar LX/VDB i tjänstnätet.

ANC'n bestämma mot vilken LX/VDB man skall signalera mot, I det senare fallet kan beroende pà t.ex. tillgänglighet och last, vilket skapar ett kapacitetsstarkt och robust system.

I figur 4 visas en korskopplad anslutning mellan access- noder och tvâ lokala växlar. En anslutning är aktiv medan den andra är standby.

ANC'n terminerar DLC (Data Link Control) mot sitt accessnät via protokollet UAAP (User Access Application Part). Vidare kommer funktioner i nivå 3 för handover och vistelseuppdatering gällande terminal-roaming att termineras av ANC'n. Detta medför att accessprotokollen DSS.l+ och DSS.l+m är helt identiska när "återstående" accessignalering transporteras av ANAP mot aktuell LX/VDB i tjänstnätet.

ANC'n kommer vid handover mellan basstationer inom samma accessnät att fungera pá samma sätt som en GSM BSC men dess- utom fungera som en GSM MSC vid handover mellan ANC'er inom samma AN (intra-AN-handover) samt i fallet handover mellan ANC'er tillhörande olika nät (inter-AN-handover). En ANC kommer i de tvà sistnämnda fallen att få samma roll som MSC- Anchor i GSM. ANC's totala kontroll av handover medför att denna funktion helt tillhör anslutningsnätet och ej är synlig i tjänstnätet. ANC använder protokollet TMAP för att hantera handover mellan ANC'er, se figur 2. 10 15 20 25 30 35 40 504 373 15 En ANC har pà grund av dess stora funktionella likhet med GSM BSC naturligtvis möjlighet att implementeras genom att uppdatera en BSC.

Lokalväxeln LX/VDB (Local Exchange - Visitor Data Base) innehåller allmänna funktioner för att sätta upp/riva koppel, styra växlingsfunktioner samt aktivera olika tilläggstjänster via tjänstnoder. Vidare har LX/VDB dedicerade funktioner vid användandet av personligt nummer: - Vid vistelseuppdatering kommer LX/VDB att hämta använ- darens tjänstprofil via nätets P_flDB och på samma sätt imple- mentera ett besöksregister (VDB). Se trafikfallsexempel "Registrering av användare".

- Lokalväxeln LX/VDB kommer vid användaroriginerade koppel att göra förfrågan mot P_HDB efter dirigeringsinforma- tion. Se trafikfallsexempel "Användaroriginerade koppel".

Det personliga hemmaregistret P_HDB (Personal Home Data Base) adresseras vid alla typer av operationer med ett per- sonligt nummer. Detta medför att P_HDB endast har relevans vid UPT-samtal, dvs vid användande av personliga nummer. Vid andra samtal med ordinarie B-nummer (t.ex. E. 163) kan nätet fungera utan stöd av P_HDB-funktionen.

P_HDB innehåller tre stycken huvudstrukturer av data: Tjänstprofiler för de användare som anses tillhöra detta nät, dvs har abonnemang tecknat hos denna operatör. I dessa tjänstprofiler ingár vilka tjänster användaren abonnerar pà samt debiteringsinformation.

Information för autenticering av användaren. P_HDB skall också kunna autenticera andra användare än användare till- hörande detta nät.

Dirigeringstabeller med adresser till egna LX/VDB. Dessa används vid utlämnade av dirigeringsinformation samt vistelseannulering.

Dirigeringstabeller med adresser till andra nät av denna typ. Dessa adresser kommer att vara signalpunktskoder för motsvarande funktion till P_HDB i dessa nät.

Följande funktioner utförs/förmedlas av det personliga hemmaregistret P_HDB: 'Det lämnar ut autenticeringsdata så att användaren kan autenticeras vid vistelseuppdatering och/eller användar- originerade anrop. 504 373 10 15 20 25 30 35 40 16 Det lämnar ut tjänstprofil till användare som tillhör detta nät vid vistelseuppdateringsmeddelande från ett annat nät (av samma typ) som användaren roamat in i.

Det begär användarens tjänstprofil från användarens hemmanät (av samma typ) vid vistelseuppdatering, om använda- ren som roamat in tillhör ett annat nät.

Det skickar cancelLocation mot föregående nät (av samma typ) vid vistelseuppdatering.

Det begär dirigeringsinformation från annat nät (av samma typ) vid användaroriginerade anrop, om anropad använ- dare tillhör ett annat nät (av samma typ) Det lämnar dirigeringsinformation vid förfrågan frán annat nät (av samma typ) vid användarterminerade anrop.

P_HDB kan implementeras pá olika sätt: en gemensam T_HDB för hela nätet (GSM-fallet), sektionerade P_HDB pá UPT- nummer, eller en dedicerad per LX/VDB. Detta är oviktigt pà konceptuell nätnivá eftersom protokoll och gränssnitt ej påverkas, däremot blir storleken på dirigeringstabellerna större i de två sistnämnda fallen.

Terminalhemmaregistrets T_HDB största uppgift är att hàlla reda pà i vilket accessnät (= ANC-adress) som en terminal befinner sig samt till vilken användare (userId) denna terminal är ansluten. T_HDB adresseras alltid med en terminalidentitet (terminalld).

Terminalhemmaregistrets T_HDB viktigaste datastrukturer är: Terminalprofiler över de terminaltyper som får roama in i nätet.

Tabell med terminaldata samt roamingdata (BS-adress, MUX-adress etc) till de terminaler som roamat in i nätet. I denna datastruktur ingår även referenser till den userId som är knuten till terminalen.

Dirigeringstabell med adresser till samtliga ANC'er i anslutningsnätet (används vid handover).

Följande funktioner utförs/förmedlas av terminalhemma- registret T_HDB: Det kontrollerar om terminalen är godkänd och ej "svart- listad" samt lagrar referens till terminal vid vistelse- uppdatering.

Det lagrar referens till användare och lämnar referens 10 15 20 25 30 35 40 504 373 17 för aktuell terminal till P_HDB.

Det kontrollerar om terminalerna är kompatibla vid användarterminerade anrop.

Det lämnar ut personsökningsdata vid begäran fràn ANC (terminerande anrop).

T_HDB kan implementeras pà olika sätt: en gemensam T_HDB för hela AN eller en dedicerad per ANC. Detta är oviktigt pà konceptuell nätnivà eftersom protokoll och gränssnitt ej påverkas, däremot blir storleken på dirigeringstabellerna större i det senare fallet.

Förmedlingsväxeln FX har förmedlande kopplingsfunktioner för koppel till/från andra delar av nätet. FX hanterar därför endast signalfunktioner tillhörande ISUP+. FX förmedlar trafik till/från sina underställda lokalväxlar LX/VDB, annan FX eller nätporten GWY.

Nätporten GWY fungerar som "gateway" mot ett annat nät, dvs förmedlar trafik till/fràn det egna nätet. Precis som förmedlingsväxeln FX har den därför förmedlande kopplings- funktioner. I det generella fallet finns det en (l) nätport GWY per annat nät men i det enklaste fallet har man endast en (1) GWY för samtliga andra nät.

TRAFIKFALLSEXEMPEL Trafikfallen förutsätter att det andra nätet är av samma typ samt att ett UPT-nummer används. Vidare behandlas ej nâgra felfall.

Registrering av användare med mobil terminal från annat nätl iisiiLâ 1. En terminal roamar in i nätet genom att en ny nätkod detekteras av mobilen. Mobilen skickar ett vistelseupp- dateringsmeddelande. Meddelandet innehåller terminalld, userId samt ny vistelseomràdesidentitet (Location Area Identitet LAI) 2. ANC får via sin BS vistelseuppdateringsmeddelandet.

ANC kontrollerar via T_HDB huruvida terminaltypen är godkänd för nätet via operationen termLocUpd mot T_HDB. I operationen medföljer LAI, ur vilken T_HDB härleder sökningsdata (dvs ANC-adress och BS-adress). 3. Terminaltypen är OK och en kvittens skickas. 504 373 10 15 20 25 30 35 40 18 4. T_HDB skickar vistelseuppdateringen vidare med hjälp av ANAP-meddelandet accessReq. 5. LX/VDB begär autenticeringsdata av P_HDB (slumptal). 6. Slumptal samt SRES fås av P_HDB. 7 Autenticeringsbegäran skickas mot mobilen. 8. Mobilen svarar med sitt resultat (kalkylerat SRES). 9 Autenticeringen av användaren är OK och vistelseupp- dateringsbegäran av användaren skickas mot egna P_HDB'et. 10. P_HDB upptäcker att användarens hemmanätsidentitet ej är samma som egna nätets. P_HDB adresserar då en diri~ geringstabell med delar av userld och får en adress till hemmanätet (= nätets P_HDB). Operationen userLocUpd utförs mot hemmanätet. 11. Hemmanätet lagrar adress till nya nätets P_HDB och kvitterar därefter operationen med meddelandet userData.

Hemmanätet initierar sedan operationen cancelLocation, se ovan. 12. UserData skickas vidare mot LX/VDB i form av opera- tionen setUserData. 13. LX/VDB kvitterar operationen. 14. Operationen userIdValid utförs mot T_HDB för att bekräfta en lyckad vistelseuppdatering. Operationen inne- håller userId. 15. T_HDB skriver in userld i dataarean för denna terminal. Därefter kvitteras operationen mot P_HDB. 16. UserLocUpd fràn LX/VDB kvitteras. 17. Locationüpd meddelandet fràn mobilen kvitteras och därefter är hela proceduren avslutad. .n V Vi 1. Hemmanätet för användaren skickar cancelLocation mot gamla nätet. 2. P_HDB initierar operationen cancelüser mot LX/VDB, varvid användaren stryks ur VDB. 3. LX/VDB kvitterar operationen. 4. P_HDB initierar operationen cancelTerminal mot T_HDB.

T_HDB stryker referens till terminalen. 5. T_HDB kvitterar operationen. 6. P_HDB kvitterar operationen cancelLocation. 10 15 20 25 30 35 40 504 373 19 Användaroriainerade anroo fràn mobil terminal. figur 7 1. Användaren skickar en servicerequest mot ANC. Med- delandet innehåller begärd tjänst (= vanligt tal) samt userId och terminalld. Begärd service är vanligt tal. 2. ANC initierar operationen chkTermStatus mot T_HDB. 3. T_HDB kontrollerar att terminalen har roamat in samt att userïd är densamma som tidigare och kvitterar därefter operationen. 4. Anropet transporteras vidare mot LX/VDB med hjälp av meddelandet accessReq. 5. LX/VDB kvitterar begäran, svaret bärs mot mobilen via ANC av meddelandet accessDataInd. 6. Mobilen skickar nu setUp meddelandet med den anropa- des UPT-nummer (=userId) mot LX/VDB via ANC. SetUp bärs av ANAP-meddelandet accessDataReq. 7. LX/VDB ser att ett UPT-nummer har använts och utför då operationen sendRoutingInfo mot P_HDB. UPT-numret fungerar alltså som en IN-trigger. 8. P_HDB begär information om aktuell terminaltyp som användaren utnyttjar via operationen getTermStatus mot T_HDB. 9. Svar skickas från T_HDB mot P_HDB. P_HDB utför där- efter en analys av UPT-numret och finner att användaren tillhör ett annat nät. Analysen lämnar också som utdata adress till användarens nät. 10. P_HDB utför operationen sendRoutingInfo mot den anropades hemmanät (=P_flDB-funktionen i detta nät).

Terminaltypsinformation samt den anropades userId medföljer som data. 11. Hemmanätet svarar med dirigeringsinformation (=roamingnummer till LX/VDB i hemmanätet samt aktuell ANC- adress för användaren). 12. Dirigeringsinformationen skickas vidare mot LX/VDB.

P_HDB har därefter kvitterat begäran om dirigeringsinforma- tion fràn LX/VDB. 13. LX/VDB skickar dirigeringsinformationen vidare med hjälp av ISUP+meddelandet IAM mot överordnad FX. Roaming- numret till LX/VDB används som GT (Global Title) för IAM. 14. FX skickar efter ny dirigeringsanalys IAM vidare mot överliggande GWY. 15. GWY skickar IAM vidare mot det andra nätverket. 504 373 10 15 20 25 30 35 40 20 16. Hemmanätverket gör logiska kontroller med avseende pà userId och ansluten terminaltyp (se ovan) och svarar därefter med ACM mot GWY. 17-23. Uppkoppling mellan A-användare och B-användare sker pss som i GSM. Nedkoppling följer också GSM-proce- durerna. mv" . 1. SendRoutingInfo operationen mottages i P_flDB fràn ett annat nät. Userïd och terminalTyp medföljer som data. 2. P_HDB checkar att A-användarens terminal är kompa- tibel med anropad användares terminal genom operationen chkTermComp mot P_HDB. 3. P_VDB checkar A-användarens terminaldata mot den anropade användarens terminaldata och kvitterar därefter operationen (med ett OK). 4. För att snabba upp uppkopplingen kan P_HDB valfritt förbereda LX/VDB pà detta med hjälp av operationen waitForCall, som innehåller anropad användares userld. waitForCall behöver ej kvitteras eftersom uppkoppling även fungerar utan denna operation. 5. Operationen sendRoutingInfo kvitteras av P_HDB.

Information om roamingnummer till aktuell LX/VDB samt ANC- adress medföljer. 6. GWY tar emot IAM från det andra nätet och sänder det vidare mot aktuell FX. FX'en skickar IAM vidare mot aktuell LX/VDB. 7. LX/VDB initierar sökning mot mobilen via ANAP- meddelandet pagingReq mot ANC'n. 8. ANC begär sökdata (ANC-adress och cellId) för anropad användare via operationen getPagingData mot T_HDB. 9 Sökdata returneras av T_HDB. 10. ANC initierar sökning mot mobilen via meddelandet pagingCmd. ll. Sökning utförs mot en eller flera BS'ar och vid (första) kvittens fràn mobilen skickas detta vidare mot ANC'n. 12. ANC kvitterar sökningsbegäran från LX/VDB. 13-23. Uppkoppling sker pá samma sätt som i GSM- terminerade anrop. 10 15 20 25 30 35 40 504 373 21 Handover mellan accessnodstvrenheter ANC tillhörande samma gççgssngd AN, fiigg; 2 1. Aktuell BS detekterar dålig upplänk och informerar ANC om detta. ANC får en lista över nya cellkandidater. ANC väljer en (t.ex. den första i listan) som tillhör en annan ANC. ANC upptäcker via analys att denna cellId tillhör en annan ANC. ANC utför därefter operationen getAncAdress mot T_HDB för att få ANC-adressen (= signalpunktskod) till den nya ANC. 2. T_HDB översätter ANC-nummer till ANC-adress. T_HDB svarar pá operationen och skickar med ANC-adressen. 3. Den gamla ANC utför operationen handoverReq mot nya ANC med hjälp av ANC-adressen. Data om cellId och radio- parametrar medföljer. 4. Nya ANC'n allokerar radioresurser samt fysisk krets och därefter kvitteras handOverReq. Inget handovernummer lämnas ut (som i GSM) eftersom en signalpunktskod till nya ANC'n redan lämnats ut av T_HDB. 5. Gamla ANC begär koppeluppsättning mot nya ANC via IAM-meddelandet. 6. Koppeluppsättning är klar fram till BS'ens icke radiobaserade delar. ANC skickar nu ACM mot gamla ANC'n. 7. Gamla ANC meddelar mobilen de nya radioparametrarna och mobilen byter till den nya cellen (tillhörande nya ANC'n). 8. Mobilen meddelar nya ANC'n att denna har accessat nya cellen genom meddelandet handOverComp. 9. Nya ANC'n meddelar att mobilen nu finns inom nya accessnätet genom att initiera operationen hoEnd mot gamla ANC'n. kopplet mot gamla BS'en. Om trepartsbrygga har använts ANC friställer nu alla resurser associerade med friställs även denna. 10. Slutligen sätter T_HDB's nya ANC-adress för denna terminal, via meddelandet setTermAdress fràn nya ANC'n.

Således tillhandahåller uppfinningen en nätarkitektur, som bàde består av logiska och fysiska aspekter, och kan användas till att effektivisera dagens smalbandsnät samt vrida dessa mot en gemensam UPT-arkitektur. Den stora för- delen är framförallt samordningsvinster mellan dagens NMT- 10 15 20 25 30 35 40 504 373 22 GSM-, PSTN- och ISDN-nät, både när det gäller beläggnings- graden (färre växlar med högre genomsnittslast) samt hanteringsmässiga fördelar (ett nät med ett källsystem).

Eftersom uppfinningen är en nätarkitektur så innebär detta också att den är teknik- och leverantörsoberoende vilket medför att nätet kan byggas billigare än om man valde en viss leverantör med en viss teknik. Vidare kan nätet innehålla heterogen teknik, t.ex. i anslutningsnätet och kopplingsnätet. Detta är en stor fördel eftersom hela nätet ej behöver "rivas" vid teknikuppgraderingar i vissa delar av nätet, t.ex. anslutningsnätet. Det är fullt möjligt att idag implementera uppfinningen i befintlig teknik för att undvika kostsamma nyinvesteringar, likväl som annan (bättre) teknik kan användas pá grund av kapacitetsskäl.

Eftersom ett generellt anslutningsnät ingår som en av hörnstenarna i förslaget innebär detta att även alternativa accesser sàsom DECT och CATV-nätet kan hanteras utan att tjänstnätet påverkas, eftersom tjänstnätet är definierat att vara accessoberoende. Även bredbandsaccesser i form av TCP/IP LAN kan anslutas, men detta behandlas ej inom denna patent- ansökan.

Uppfinningen är endast begränsad av patentkraven nedan.

Accessnät Utrustning pà nivà 2 (MUX, konc. etc.) mellan terminal och ANC.

AN Access Node ANAP Access Node Application Part. Protokoll mellan LX/VDB och AN.

ANC Access Node Controller.

DECT Digital European Cordless Telecommunication.

Avser accessprotokoll för sladdlösa tele- foner av andra generationen.

DSS.l N-ISDN accessprotokoll.

DSS.1+ Uppfinningens accessprotokoll för stationära terminaler. Innehåller DSS.l plus registre- ring/avregistrering av användare.

DSS.1+m Uppfinningens accessprotokoll för mobila terminaler. Innehåller DSS.1+ samt mobili- tetshantering och radioresursfunktioner, som t.ex. vistelseuppdatering och handover.

EMAP External Mobility Application Part.

Protokoll mellan P_HDB i olika nät av uppfinningens typ. 10 15 20 25 FX GWY IMAP INAP INAP+ ISUP ISUP+ LX/VDB NIAPN Psx PMAP P_HDB TMAP T_HDB 504 373 23 Förmedlande växel.

Nätportsväxel mot andra nät av uppfinningens typ.

Internal Mobility Application Part.

Protokoll mellan P_HDB och T_HDB.

IN Application Part. Protokoll mellan IN- noder.

Förbättrad IN, dock utan mobilitets- funktioner i NIAPN.

ISDN User Part. Protokoll mellan nätelement i ISDN för koppeluppsättning.

Uppfinningens nâtprotokoll för koppelupp- sättning. Dirigering tillåts även på SPC, för övrigt identiskt med ISUP.

Local Exchange and Visitor Data Base.

Narrowband Intergrated Application Network, dvs ett nät i enlighet med föreliggande uppfinning.

Public Branch Exchange.

Personal Mobility Application Part.

Protokoll mellan LX/VDB och P_HDB.

Personal user - Home Data Base.

Terminal Mobility Application Part.

Protokoll mellan ANC och T_HDB samt mellan olika ANC'er (handover) Terminal - Home Data Base.

Claims (7)

N U 20 25 504 373 24 PATENTKRAV

1. Smalbandigt integrerat applikationsnät för tele- kommunikation, kännetecknat av att det innefattar funk- tionella undernät för att hantera olika funktioner med att det innefattar ett ett kopplingsnät och ett definierade gränssnitt däremellan, mobilitetsnät, ett tjänstnät, anslutningsnät, vilka är teknikoberoende, att tjänstnätet innefattar funktionerna personlig mobilitet och nättjänster samt gränssnitt (PMAP) däremellan.

2. Nät enligt krav 1, kännetecknat av att mobilitetsnätet innefattar funktioner för person- och terminalmobilitet samt gränssnitt (IMAP) däremellan.

3. Nät enligt något av kraven 1-2, kännetecknat av att kopplingsnätet innefattar funktioner för accesser och nät- (ANAP)

4. Nät enligt något av kraven 1-3, kånnetecknat av att tjänster samt gränssnitt däremellan. anslutningsnätet innefattar funktioner för accesser och (TMAP)

5. Nät enligt något av föregående krav, kännetecknat av terminalmobilitet samt gränssnitt däremellan. att det innefattar gränssnitt mot annat nät avseende personmobilitet (EMAP) och nättjänster (ISUP+) samt accessgränssnitt mot mobila (DSS.1+m) och icke mobila (DSS.1+) terminaler.

6. Nät enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det innefattar komponenterna användare, terminal, anslut- ningspunkt och nätelement, var och en med en adresserbar identitet.

7. Nät enligt krav 6, kännetecknat av att en användare kan ha ett personligt nummer med en specifik identitet (userld) som utnyttjas för att tillhandahålla personlig mobilitet.