Beschreibung
VERFAHREN ZUM AUFBAU EINER PUSH-TO-TALK-KOMMUNIKATIONSVERBINDUNG (POC) IN EINEM AUF GPRS BASIERTEN FUNKKOMMUNIKATIONSSYSTEM
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung in einem Funkkommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Basisstationssystem sowie ein Funkkornmunikations- 10 System mit Mitteln zum Durchführung des erfindungsgemäßen Ver ahrens .
In Funkkommunikationssystemen, beispielsweise dem weltweit installierten Mobilfunksystem der zweiten Generation GSM 15 (Global System for Mobile Communications) , werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich dabei auf eine Verbindung zwischen so genannten Basisstatio- 20 nen und Teilnehmerendgeräten, wobei diese Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen, die in einem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Weiterbildungen basierend auf dem GSM-System, unter 25 den Begriffen GPRS oder EDGE bekannt, zur Übertragung von höheren Datenraten werden als 2,5. Generation bezeichnet. Funk- korrαnunikationssysteme, wie beispielsweise UMTS (Universal Mobile Telecommuni cation System) oder andere Systeme der dritten Generation sind im Vergleich zur zweiten Generation bzw. 30 dessen Weiterebildungen für noch höhere Datenraten ausgelegt. Für die dritte Mobilfunkgeneration sind dabei zwei Modi vorgesehen, wobei ein Modus einen FDD— Betrieb (frequency divi— sion duplex) und der andere Modus einen TDD-Betrieb (time di-
vision duplex) bezeichnet. Diese Modi unterstützen jeweils ein so genanntes CDMA-Teilnehmerseparierungs-verfahren (Code Division Multiple Access) und finden in jeweils unterschiedlichen Frequenzbändern Anwendung.
Neben der aus diesen Systemen bekannten Übertragung von Sprachdaten über verbindungsorientierte, so genannte circuit switched Verbindungen, soll ein unter dem Begriff Push to Talk bekannter Dienst zunächst in den Systemen der zweiten und dritten Generation realisiert werden. Bei diesem Dienst werden IP-Pakete mit Sprachdaten zwischen Teilnehmern übertragen, wobei jeder Teilnehmer, entsprechend, einer bekannten wechselseitigen Kommunikation mit Walkie-Tal3 ies, durch Drücken einer speziellen Taste an seinem Endgerät eine Sendeer- laubnis anfordern kann.
Von Siemens und weiteren Industriepartnern wurden am 25. August 2003 Spezifikationen für ein so genanntes Push to talk over Cellular (PoC) bei der Open Mobile Αlliance (OMA) einge- reicht, die eine Implementierungsvariante dieses Dienstetyps für GSM- und GPRS-Systeme vorschlägt. Hierzu sei auf folgenden Internetlink verwiesen: http : //www . openmobilealliance . org/tech/wg_committees/poc .html
Die vorgeschlagene Implementierung besitzt jedoch beispielsweise den Nachteil, dass der Aufbau einer Verbindung von dem ersten Drücken der Taste aufgrund eines Komrtvunikationswun- sches des Teilnehmers bis zur tatsächlichen Möglichkeit des Sprechens mit den gewünschten weiteren Teilnehmern in der Re— gel mehrere Sekunden in Anspruch nimmt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie Systemkomponenten anzugeben, die einen schnelleren Aufbau von
derartigen Verbindungen ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren, das Basisstationssystem sowie das Funkkommunikationssystem gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhän- gigen Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird von einer Einrichtung in einem Basisstationssystem eines Funk-KommunikationsSystems zumindest eine von einem ersten Teilnehmerendgerät ausgesendete Zugriffs- nachricht empfangen, wobei diese Informationen bezüglich des ersten Teilnehmerendgerätes und/oder zumindest eines adressierten zweiten Teilnehmerendger tes beinhaltet. Von der Einrichtung in dem Basisstationssystem werden nachfolgend die Informationen zu einem AnwendungsServer übertragen wird, und von dem Basisstationssystem Resourcen für eine Daten- übertraung von/zu dem Teilnehmerendgerät zugewiesen. In den zugewiesenen Resourcen werden nach einem Empfang einer Bestätigung über eine Erreichbarkeit des zumindest einen adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes Daten von/zu dem ersten Teilnehmerendgerät in den zugewiesenen Resourcen übertragen.
Vorteilhaft wird durch die Zuweisung von Resourcen bereits bei Empfang eines Verbindungsaufbauwunsches der Zeitraum bis zum endgültigen Verbindungsaufbau vorteilha t verkürzt .
Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung werden die empfangenen Informationen in der Zugriffsnachricht von der Einrichtung in dem Basisstationssystem in ein IP—Paket gewandelt und zu dem AnwendungsServer übertragen. Einer hierauf basierenden zweiten Weiterbildung zufolge wird in dem IP—Paket eine IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes sowie die IP-Adresse des Anwendungsservers übertragen. Weiterhin kann dieses IP-Paket die Rufnummer bzw. IP-Adresse oder Teile der
IP—Adresse des adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes enthalten.
In der erfindungsgemäßen Einrichtung in dem Basisstationssys- tem des FunkkommunikationsSystems erfolgt somit eine Umwandlung bzw. Einfügen von Adressen zur Übertragung über weiteare Systemkomponenten zu dem AnwendungsServer mittels IP-Paketen.
Einer dritten Weiterbildung zufolge wird in der Einrichtung die IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes aus einem dem Teilnehmerendgerät exklusiv zugeordneten Teil sowie einem der Einrichtung zugeordneten Teil zusammen gesetzt. Vorteilhaft wirkt die Einrichtung gegenüber weiteren Systemkomponenten sowie dem AnwendungsServer wie ein Endgerät, wodurch zwischen der Einrichtung und den weiteren Komponenten ein so genannter PDP—Kontext aufgebaut werden kann.
Gemäß einer vierten Weiterbildung der Erfindung erfolgt in dem Anwendungsserver eine Wandlung der Informationen bezüg— lieh des adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes in eine dem zweiten Teilnehmerendgerät exklusiv zugeordnete AdressdLn- formation . Dies erfolgt gemäß einer hierauf basierenden fünften Weiterbildung in der Weise, dass dem ersten Teilnehmer— endgerät eine Anzahl von zweiten Teilnehmerendgeräten zuge— ordnet ist, und diese Zuordnung von dem AnwendungsServer ziαr Ermittlung der Adressinformation des zweiten Teilnehmerendoje— rätes genutzt wird.
Ein erfindungsgemäßes Basisstationssystem sowie ein Funkkom— munikationssyste weisen Komponenten zur Realisierung des er- findungsgemäßen Verfahrens auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen dabei
FIG 1 ein Blockschaltbild mit Systemkomponenten und einem Signalfluss beim Aufbau einer Verbindung, und
FIG 2 das Blockschaltbild gemäß FIG 1 mit einem Signalfluss bei der Bestätigung des Aufbaus der Verbindung.
Anhand der Figuren wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Realisierung des Verfahren in den einzelnen Systemkomponenten beschrieben. Gezeigt ist dabei der Signalfluss beim Aufbau einer Verbindung ausgehend von einem ersten Teilnehmerendgerät UE A zu einem zweiten Teilnehmerendgerät UE B . Das zweite Teilnehmerendgerät UE B steht in diesem Beispiel stellvertretend für gegebenenfalls eine größere Gruppe von adressierten Teilnehmerendgeräten. Es sei angenommen, dass beide Teilnehmerendgeräte UE A und UE B über die gleiche Basisstation BTSC und somit über die gleichen Netzkomponenten angebunden sind. Alle weiteren Ausführungen sind jedoch nicht hierauf beschränkt, vielmehr lassen sich alle Verfahrensschritte ohne Veränderung auf Situationen mit unterschiedlichen Netzkomponenten, d.h. beispielsweise unterschiedlichen Basisstationssystemen, übertragen .
Der erste Teilnehmer teilt dem ersten Teilnehmerendgerät UE A beispielsweise durch das Drücken einer speziellen Taste an dem ersten Teilnehmerendgerät UE A einen Verbindungsauf au- wunsch mit, in der FIG 1 durch den Pfeil und dem Hinweis PTT bezeichnet. Zuvor hat der Teilnehmer einen oder mehrere anzurufende Teilnehmer durch Eingabe von Rufnummern oder Auswahl aus dem internen Telefonbuch des Endgerätes spezifiziert, in dem beschriebenen Beispiel ist dies das zweite Teilnehmerend-
gerät UE B. Nach einer gegebenenfalls erforderlichen Synchronisation des ersten Teilnehmerendgerätes UE A auf die Zeitstruktur der Basisstation BTSC, in dessen Funkversorgungsbereich sich das erste Teilnehmerendgerät UE A befindet, sendet das erste Endgerät UE A eine spezifische Zugriffsnachricht PTT Request über die Funkschnittstelle Air Interface zu der ersten Basisstation BTSC. Diese Zugriffsnachricht ist beispielsweise ein in dem zufallsgesteuerten Zugrif skanal R CH (Random Access Channel) gesendeter dienstspezifischer Funk- block. Die Zugriffsnachricht enthält Informationen bezüglich des ersten UE A und/oder des adressierten zweiten Teilnehmerendger tes UE B zur netzseitigen eindeutigen Identifizierung der betroffenen Teilnehmerendgeräte. Diese Informationen können beispielsweise eine vollständige IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A bzw. Teile davon, sowie die Rufnummer oder IP—Adresse bzw. Teile davon des zweiten Teilnehmerendgerats UE B sein.
Die dienstspezifische Zugriffsnachricht wird von einer ersten Einrichtung PTT Routing (UL) in der Basisstation BTSC, die diesem Dienst zugeordneten Zugriffsnachrichten PTT Request identifiziert, empfangen, und in Form einer Signalisierungs— nachricht zu einer zweiten Einrichtung PTT Agent (UL) in der zugeordneten Basisstationssteuerung BSC über die Schnitt- stelle, Abis im Falle eines GSM-basierten Systems, zwischen den beiden Netzkomponenten weitergeleitet.
Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) in der Basistations- steuerung BSC empfängt die Zugriffsnachricht und leitet die darin enthaltenen Informationen über Netzkomponenten SGSN
(Serving GPRS Support Node) bzw. GGSN (Gateway GPRS Support Node) des, in diesem Beispiel GSM/GPRS-basierten, Kernnetzes Corenetwork, die eine Schnittstelle zu außerhalb des Funk-
kommmunikationsSystems liegenden Netzen bilden, zu einem im
Internet angeordneten AnwendungsServer PTT application Server.
Die erste und zweite Einrichtung können abweichend von obiger Beschreibung auch als eine einzige Einrichtung realisiert sein, die entweder in der Basis Station oder in der Basisstationssteuerung angeordnet ist.
Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) wirkt gegenüber den
Netzkomponenten SGSN/GGSN und dem AnwendungsServer PTT application Server wie ein Endgerät, d.h. ein generiertes IP—Paket mit Informationen aus der Zugriffsnachricht weist sowohl eine IP—Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A als Absender, als auch eine IP-Adresse des AnwendungsServers PTT application server als Zieladresse auf. Hierdurch kann zwischen der zweiten Einrichtung PTT Agent (UL) und den weiteren Komponenten ein PDP—Kontext (Packet Data Protocol) aufgebaut werden. Der zweiten Einrichtung PTT Agent (UL) wird hierzu von dem Netzwerk unter anderem die IP—Adresse des AnwendungsServers sowie einen festen Teil der IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A mitgeteilt, wobei dieser feste Teil beispielsweise dienstspezifisch definiert ist. Über die Zugriffsnachricht von dem Teilnehmerendger t UE A bekommt die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) weiterhin einen, dem ersten Teilnehmerendgerät für eine Verbindung oder permanent zugewiesenen, variablen Teil der IP-Adresse mitgeteilt. Aus diesen beiden Teilen setzt die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) die vollständige IP-Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A zusammen.
Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) initiiert weiterhin den Aufbau von Funk—Resourcen von/zu dem ersten Teilnehmerendge-
rät UE A, beispielsweise durch Anfordern einer Zuweisung von Resourcen-Einheiten von der Basisstationssteuerung BSC. Hierdurch wird unmittelbar ein bidirektionaler so genannter TBF (Temporary Block Flow) etabliert. TBFs haben die Eigenschaft, dass sie nur für eine begrenzte Zeit aufrechterhalten und automatisch wieder abgebaut werden. Die Zuweisung der Resourcen zu dem ersten Teilnehmerendgerät UE A erfolgt beispielsweise durch die Übertragung einer, in den Figuren nicht eingezeichneten, bekannten Immediate Assignment-Nachricht . Hierdurch wird vorteilhaft eine Zeiteinsparung im Vergleich zu einer Resourcenzuteilung erst nach Empfang einer Bestätigung von adressierten Teilnehmerendgeräten erzielt.
In dem Anwendungsserver PTT application Server wird das von dem SGSN bzw. GGSN über ein TCP/IP-Protocol empfangene IP-Pa- ket dekodiert und analysiert. Aus den darin enthaltenen Informationen bezüglich des adressierten zweiten Teilnehmerendgerätes UE B und einem dem ersten Teilnehmerendgerät UE A zugeordneten Adressverzeichnis mit Teilnehmerendgeräten, mit denen eine PTT-Verbindung aufgebaut werden kann, ermittelt der Anwendungsserver PTT application server die IP-Adresse des zweiten Teilnehmerendgerätes UE B. Für den hier betrachteten Fall eines Verbindungsaufbaus ermittelt der Anwendungsserver aus den In ormationen weiterhin, dass eine neue PTT- Verbindung zu dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B aufgebaut werden soll, und schickt entsprechend eine Aufforderung zum Verbindungsaufbau zu dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B. Dies geschieht nur bei dem ersten Aufbau der PTT-Verbindung, da bei der nachfolgenden Kommunikation zwischen den Endgerä- ten lediglich iP-Pakete mit kodierten Sprachdaten auf den jeweils zugewiesenen Resourcen übertragen werden.
Die Aufforderung zum Verbindungsaufbau wird von der zweiten
Einrichtung PTT Agent (DL) detektiert, in eine Verfügbarkeits-Bestätigungs-Nachricht availability confirmation gewandelt und mittels des so genannten LAPD-Protokolls über die Abis-Schnittstelle zu der Basis Station BTSC. Diese Nachricht wird dann in Form beispielsweise der oben bereits genannten Immediate Assignment—Nachricht oder Paging Request-Nachricht in dem Paging-Kanal (PCH) gemäß bekannten Paging-Verfahren in der Funkzelle der Basisstation BTSC ausgesendet und von dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B empfangen. In der Nachricht kann gegebenenfalls noch signalisiert werden, ob eine Bestä- tigungssignalisierung durch das zweite Teilnehmerendgerät UE B erfolgen soll oder nicht. In dem dargestellten Fall wird das zweite Teilnehmerendgerät UE B aufgefordert, eine Bestä- tigung zu signalisieren, welches bezugnehmend auf FIG 2 nachfolgend beschrieben wird.
Parallel zu der Aussendung der Verfügbarkeits-Bestätigungs- Nachricht availability confirmation wird von der zweiten Ein- richtung PTT Agent (DL) eine Zuweisung von Resourcen-Einhei- ten durch die Basisstationssteuerung BSC initiiert. In gleicher Weise wie oben beschrieben wird hierdurch unmittelbar ein bidirektionaler TBF (Temporary Block Flow) von/zu dem zweiten Teilnehmerendgerät UE B etabliert. Dieser TBF kann dazu genutzt werden, die Verfügbarkeits—Bestätigungs-Nachricht availability confirmation zu übertragen.
In dem Beispiel der FIG 2 reagiert das zweite Teilnehmerendgerät UE B auf die empfangene Aufforderung zum Verbindungs- aufbau mit der Aussendung einer spezifischen Signalisierungs- nachricht Syncl-PTT zur Bestätigung, dass sie den Verbindungsaufbauwunsch empfangen hat. Dies kann automatisch ohne erforderliche Einwirkung durch den Teilnehmer oder erst nach
Drücken einer speziellen Taste durch den Teilnehmer erfolgen.
Die Signalisierungsnachricht Syncl-PTT kann beispielsweise eine Nachricht sein, wie sie auch bei der Signalisierung eines Verbindungsaufbauwunsches verwendet wird, jedoch sollte diese vorteilhaft dem Dienst exklusiv zugeordnet sein, um die Detektion in der Basisstation BTSC zu erleichtern. Im Falle des so genannten TDD-LCR-Modus des UMTS-Standards kann dies beispielsweise eine spezifische Syncl-Synchronisationssequenz sein. Die erste Einrichtung PTT Routing (UL) in der Basissta- tion BTSC detektiert die Signalisierungsnachricht und leitet eine Bestätigung der Verfügbarkeit availability ack zu der zweiten Einrichtung PTT Agent (UL) in der Basisstationssteuerung BSC über die Abis-Schnittstelle weiter.
Die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) empfängt die Bestätigung availability ack und leitet sie anschließend zum Anwendungsserver PTT application server weiter. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dies derart verwirklicht, dass die zweite Einrichtung PTT Agent (UL) nur eine Verfügbarkeits- Bestätigungs—Nachricht availability confirmation zur Zeit in einer Funkzelle bearbeitet, wodurch die von dem Teilnehmerendgerät empfangene Bestätigung eindeutig mit der Nachricht korreliert werden kann. Jedoch ist bei einer eindeutigen Un- terscheidbarkeit der Teilnehmerendgeräte auch eine zeitglei- ehe Verarbeitung von Nachrichten mehrerer Teilnehmerendgeräte denkbar.
Nach Empfang der Bestätigung sendet der Anwendungsserver PTT application server eine Mitteilung zu der IP-Adresse bzw. der zusammengesetzten Adresse des ersten Teilnehmerendgerätes UE A. Von der zweiten Einrichtung PTT Agent (DL) wird das IP—Paket mit der Bestätigungsmitteilung detektiert und in der zugewiesenen Resource in Abwärtsrichtung in Form einer kompri-
mierten Mitteilung PTT compressed Notification zu dem ersten
Teilnehmerendgerät UE A übertragen. Die Mitteilung der Verfügbarkeit des zweiten Teilnehmers wird dem ersten Teilnehmer dann gegebenenfalls optisch oder akustisch angezeigt.
Über die für beide Teilnehmerendgeräte UE A und UE B etablierten TBFs kann anschließend ein Austausch von Sprachdaten in IP-Paketen in dem Dienst erfolgen.