DE202006000703U1 - Vorrichtung zur Ausfindigmachung von Systemen und Benutzerauswahl - Google Patents

Vorrichtung zur Ausfindigmachung von Systemen und Benutzerauswahl Download PDF

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Abstract

Drahtlose Multimode-Sende/Empfangseinheit (WTRU) in Kommunikation mit einem zellularen Netzwerk, die fähig ist, Informationen bezüglich mindestens eines drahtlosen lokalen Netzwerks WLAN in ihrer Nachbarschaft zu empfangen und zu verarbeiten, zu bestimmen, welche von mehreren möglichen Kommunikationsverbindungen eine bevorzugte Verbindung ist, und die bevorzugte Kommunikationsverbindung herzustellen, die aufweist:
einen Transceiver für ein zellulares Netzwerk für die Kommunikation über eine Kommunikationsverbindung mit dem zellularen Netzwerk und Bereitstellen von zellularen Informationen bezüglich der zellularen Kommunikationsverbindung;
einen Transceiver für ein WLAN für die Kommunikation über eine Kommunikationsverbindung mit einem WLAN und Bereitstellen von WLAN-Informationen bezüglich der Kommunikationsverbindung; und
eine Vorrichtung für einen medienunabhängigen Handover (MIH), welche die zellularen Informationen und die WLAN-Informationen empfängt, um den Handover der WTRU zwischen dem zellularen Netzwerk und dem WLAN zu erleichtern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Kommunikationen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Ausfindigmachen von Netzwerken und die Auswahl in geographischen Gebieten, in denen mehr als ein zellulares und/oder drahtloses IEEE 802-Kommunikationssystem verfügbar ist.
  • Verdrahtete und drahtlose Kommunikationssysteme sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. In den letzten Jahren führte der weitverbreitete Einsatz von verschiedenen Netzwerkarten zu geographischen Bereichen, in denen der Zugang zu mehr als einer Netzwerkart verfügbar ist. Kommunikationsvorrichtungen wurden entwickelt, die zwei oder mehr verschiedene Netzzugangstechnologien in einer einzigen Kommunikationsvorrichtung integrieren. Zum Beispiel gibt es Kommunikationsvorrichtungen, welche die Kommunikationsfähigkeit über mehr als eine Art von drahtlosem Standard, wie etwa IEEE 802.X entsprechende drahtlose lokale Netzwerkstandards (WLAN-Standards) und Standards für zellulare Technologien, wie etwa Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA), das globale System für Mobilkommunikationen (GSM) und den allgemeinen Paketfunkdienst (GPRS), integrieren. Auf die Kommunikation über jeden Standard wird als ein Kommunikationsmodus Bezug genommen, und Vorrichtungen, die über mehr als einen Kommunikationsstandard kommunizieren können, werden Multimode-Vorrichtungen genannt.
  • Vorhandene Systeme, die die Integration von zwei oder mehr Netzzugangstechnologien in eine Vorrichtung unterstützen, stellen jedoch im allgemeinen keine Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Zugangstechnologien bereit. Außerdem stellt eine Kommunikationsvorrichtung, die Multimodefunktionen unterstützt, nicht ohne weiteres die Fähigkeit be reit, zu bestimmen, welche Zugangstechnologien von dem Standort der Vorrichtung aus verfügbar sind, oder die Fähigkeit, die Attraktivität der verschiedenen an dem Standort der Vorrichtung verfügbaren Zugangstechnologien zu bewerten und die beste verfügbare Technologie zu wählen.
  • In einem bekannten Ansatz kann ein Multimode-Mobilteil mehrere Funkmodems einschalten und verfügbare Netzwerke, Frequenzen oder Zellen für jede Funkzugangstechnologie suchen. Zwei oder mehr Funkteile und Modems die Suchfunktionen ausführen zu lassen, verbraucht jedoch eine erhebliche Menge an Leistung und Systemressourcen. Außerdem macht dieser Ansatz nicht die Dienste ausfindig, die auf jedem verfügbaren Netzwerk verfügbar sind, um das bevorzugte Netzwerk auszuwählen.
  • Somit besteht ein Bedarf, ohne die Einschränkungen des bisherigen Stands der Technik ein bevorzugtes Netzwerk aus mehreren verfügbaren Netzwerken zu bewerten und auszuwählen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zur Unterstützung der Mobilitätsabwicklung über verschiedene drahtlose Technologien, indem wirksam für eine drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU) verfügbare Netzwerke ausfindig gemacht werden, die auf diesen Netzwerken verfügbaren Dienste bestimmt werden und abhängig von Parametern, wie den Dienstanforderungen, den verfügbaren Diensten, dem Standort und strategischen Einstellungen die geeignetste verfügbare Funkzugangstechnologie ausgewählt wird.
  • Ein detaillierteres Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung erhalten werden, die beispielhaft gegeben wird und die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, wobei:
  • 1 ein Diagramm einer drahtlosen Sende/Empfangseinheit (WTRU) ist, die sich in einem geogra phischen Bereich befindet, der sowohl von einem WLAN als auch einem zellularen Netzwerk betreut wird;
  • 2 ein Blockschaltbild einer Dualmode-WTRU ist;
  • 3 den Handover einer Kommunikationssitzung zwischen einer Dualmode-WTRU und einem korrespondierenden Knoten (CoN) von einer 3GPP-BS zu einer WLAN-BS zeigt;
  • 4 ein Signalisierungsdiagramm ist, das ein von dem Netzwerk eingeleitetes/von der WTRU gesteuertes Ausfindigmachen von Systemen zeigt;
  • 5 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Ausfindigmachen von integrierten und anderen Diensten aus mehreren verfügbaren Funkzugangstechnologien ist;
  • 5A ein Flußdiagramm ist, welches das Ausfindigmachen eines Systems und den Zugang einer Dualmode-WTRU zeigt;
  • 6 ein Flußdiagramm eines Signalisierungsverfahrens ist, das verwendet wird, wenn das Ausfindigmachen eines Systems fehlschlägt;
  • 7a und 7b ein Flußdiagramm eines Signalisierungsverfahrens sind, das verwendet wird, wenn die Authentifizierung fehlschlägt; und
  • 8a und 8b ein Signalisierungsdiagramm sind, das einen Fehler in der Zusammenarbeit zwischen 802.X und 3GPP beim Systemzugang zeigt.
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf die gezeichneten Figuren beschrieben, wobei gleiche Ziffern durchweg gleiche Elemente darstellen.
  • Wenn hier im weiteren darauf Bezug genommen wird, umfaßt der Begriff drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU) ein Benutzergerät (UE), eine Mobilstation (MS), eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen Funkrufempfänger oder jede andere Art von Vorrichtung, die fähig ist, in einer drahtlosen Umgebung zu arbeiten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn hier im weiteren darauf Bezug genommen wird, umfaßt der Begriff Basisstation (BS) einen Node B, eine Standortsteuerung, einen Zugangspunkt (AP) oder jede andere Art von Schnittstellenvorrichtung in einer drahtlosen Umgebung, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Vorrichtung und Verfahren, um die Mobilitätsabwicklung über verschiedene drahtlose Technologien zu unterstützen, indem wirksam Netzwerke ausfindig gemacht werden, die auf den ausfindig gemachten Netzwerken verfügbaren Dienste bestimmt werden und abhängig von Parametern, wie den Dienstanforderungen, den verfügbaren Diensten, dem Standort und strategischen Einstellungen die geeignetste verfügbare Funkzugangstechnologie aus den mehreren verfügbaren Funkzugangstechnologien ausgewählt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht einer Multimode-WTRU, wie etwa einer Dualmode-WTRU, die sowohl ein zellulares Netzwerk als auch ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unterstützt, das Suchen nach WLANs auszuschalten, während der Benutzer mit einem zellularen Netzwerk verbunden ist, wodurch WTRU-Batterieleistung gespart wird. Das zellulare Netzwerk zeigt der Dualmode-WTRU an, wenn ein WLAN in ihrer Nachbarschaft ist und daß sie die Suche nach dem WLAN beginnen sollte. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kennt das zellulare Netzwerk die geographischen Standorte der in ihrem Betreuungsbereich befindlichen WLANs. Das zellulare Netzwerk verfolgt auch die Position der WTRU. Es können verschiedene Verfahren, wie etwa Triangulation und universelle geographische Gebietsbeschreibungen oder Verfahren, die durch das globale Postionierungssystem (GPS) unterstützt werden, verwendet werden, um den Standort der WTRU zu bestimmen. Auf der Basis der Kenntnis der Standorte der WLANs und der Position der WTRU kann das zellulare Netzwerk bestimmen, ob in der Nachbarschaft der WTRU ein WLAN ist. Wenn ja, signalisiert das zellulare Netzwerk der WTRU, daß in ihrer Nachbarschaft ein WLAN ist. Die WTRU beginnt dann die Verfahren zur WLAN-Ausfindigmachung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zellulare Netzwerk ein 3GPP-Netzwerk, und das WLAN ist ein drahtloses IEEE 802.X-Netzwerk. Dieser Ansatz verlängert die Batterielei stung in der WTRU, da diese nicht nach einem WLAN sucht, es sei denn, sie wird von dem zellularen Netzwerk dazu angewiesen, ohne die Wirksamkeit der WLAN-Systemausfindigmachung zu gefährden.
  • 1 zeigt eine Dualmode-WTRU 150, die fähig ist, sowohl mit einem WLAN als auch einem 3GPP-Netzwerk zu kommunizieren. Die WTRU 150 hat sich gerade in den WLAN-Betreuungsbereich 110 bewegt. WLAN-Kommunikationsdienste werden innerhalb des WLAN-Betreuungsbereichs 110 von der WLAN-BS 120 bereitgestellt. Der WLAN-Betreuungsbereich 110 ist von der 3GPP-Zelle 130 umgeben. 3GPP-Kommunikationsdienste werden innerhalb der Zelle 130 von der 3GPP-BS 140 bereitgestellt. Die WTRU 150 führt anfänglich Kommunikationen über eine drahtlose Verbindung mit der 3GPP-BS 140 durch. Wenn sich die WTRU 150 gemäß der vorliegenden Erfindung in den WLAN-Betreuungsbereich 110 bewegt, wird die WTRU 150, wie hier im weiteren diskutiert, darüber unterrichtet, daß ein WLAN verfügbar ist. Die WTRU 150 findet heraus, welche Dienste über die WLAN-BS 120 verfügbar sind. Die WTRU 150 entscheidet dann, ob sie ihre Kommunikationen von der 3GPP-BS 140 an die WLAN-BS 120 übergeben sollte. Wenn ja, leitet sie den Handover ein.
  • 2 ist ein Blockschaltbild der Dualmode-WTRU 150. Die WTRU 150 weist auf: eine 3GPP-Komponente 240, die fähig ist, unter Verwendung von 3GPP-Kommunikationsstandards mit einer 3GPP-BS 140 zu kommunizieren; eine WLAN-Komponente 220, die fähig ist, unter Verwendung von WLAN-Kommunikationsstandards mit einer WLAN-BS 120 zu kommunizieren; und eine medienunabhängige Handover-Komponente (MIHHO-Komponente) 230, die zu einer MIH-Funktion gehört. Die MIH-Funktion erleichtert das Ausfindigmachen von verfügbaren Netzwerken, bestimmt welches unter den mehreren verfügbaren Netzwerken das bevorzugte Netzwerk ist, und erleichtert den Handover von einem Netzwerk zu einem anderen.
  • 3 ist ein Diagramm, das den Handover einer laufenden Kommunikationssitzung zwischen der Dualmode-WTRU 150 und einem korrespondierenden Knoten (CoN) 300 zeigt. Die Kommunikationssitzung wird anfänglich über die 3GPP-Komponente 240 in der WTRU 150 und der 3GPP-BS 140 durchgeführt. Typischerweise befinden sich zwischen der 3GPP-BS 140 und dem CoN 300 zusätzliche (nicht gezeigte) Netzkomponenten. Ein möglicher alternativer Kommunikationsweg zwischen der WTRU 150 und dem CoN 300 ist gestrichelt gezeigt und weist die WLAN-BS 120 auf. Zusätzliche (nicht gezeigte) Netzkomponenten befinden sich ebenfalls typischerweise zwischen der WLAN-BS 120 und dem CoN 300. In einer bevorzugten Ausführungsform unterhält das 3GPP-Netzwerk eine Datenbank mit Standorten von WLANs, deren Betreuungsbereich sich mit seinem eigenen überlappt, und verfolgt die Position der WTRU 150. Die WLAN-Komponente 220 in der WTRU 150 bleibt ausgeschalten, bis das 3GPP-Netzwerk der WTRU 150 das Vorhandensein eines WLAN in ihrer Nachbarschaft anzeigt. Durch Vergleichen der Position der WTRU 150 mit den letzten bekannten WLAN-Standorten bestimmt das 3GPP-Netzwerk, wenn es in der Nachbarschaft der WTRU 150 ein WLAN gibt. Das 3GPP-Netzwerk sendet dann Informationen bezüglich des verfügbaren WLAN an die WTRU 150. Die Informationen können in einer dedizierten Nachricht, in einem Beacon-Rahmen oder ähnlichem gesendet werden. Die WTRU 150 liest die Systeminformationen und bestimmt, ob der Handover zu dem WLAN wünschenswert ist. Wenn ja, leitet die WTRU 150 Handover-Verfahren ein.
  • Die Informationen, die verwendet werden, um die Position der WTRU 150 zu bestimmen, können Informationen umfassen, die abgeleitet werden aus einer Triangulation, universellen geographischen Gebietsbeschreibungen, Verfahren, die durch das globale Positionierungssystem (GPS) unterstützt werden, und ähnlichen. Außerdem kann das 3GPP-System für Leitweglenkungsbereiche, Ortsbereiche oder Dienstbereiche, die WLAN-Dienste unterstützen, einen spezifischen temporären Teilnehmeridentifikationsnummernraum (TMSI-Raum) zuweisen. Alternativ kann die WTRU die Funkfrequenzsignatur (HF-Signatur) oder Fingerprinting verwenden, um die Verfügbarkeit eines WLAN-Systems zu bestimmen. In diesem Fall baut die WTRU eine Verknüpfung zwischen der 3GPP-Funkfrequenz kanalsignatur eines Kanals, der an einer bestimmten Stelle in dem zellularen Netzwerk angeordnet ist, und einem darunterliegenden drahtlosen Landfunknetz, wie etwa einem WLAN, das von der 3GPP-HF-Kanalabdeckung überlagert ist, auf. Diese Verknüpfung wird verwendet, um der WTRU das Vorhandensein des WLAN-Netzwerks zu markieren, wenn die WTRU das Vorhandensein der HF-Signatur erkennt. Diese Information wird in einer Datenbank in der WTRU gehalten und kann dynamisch aktualisiert werden, sollte die Verknüpfung aktualisiert werden.
  • Nun wird Bezug nehmend auf 4 eine Kommunikationssitzung 40 gezeigt, die zwischen einer Dualmode-WTRU 150 und einem korrespondierenden Knoten (CoN) 300 im Gange ist. Der Benutzerdatenfluß zwischen der WTRU 150 und dem CoN 300 wird über das 3GPP-Netzwerk 44 durchgeführt, welches ein 3GPP-Funkzugangsnetz (RAN) und ein Kernnetz (CN) aufweist. In Schritt 1 sendet das 3GPP-Netzwerk 44 Informationen bezüglich eines verfügbaren IEEE 802.x entsprechenden WLAN 46, welches einen Medienzugangspunkt (MA) und ein Zugangsgateway (GA) aufweist, an die WTRU 150. Die 3GPP-Komponente 240 in der WTRU 150 liest die WLAN-Systeminformationen und bestimmt, ob deren Inhalt für eine Systemneuauswahl zugunsten des WLAN-Systems 46 verwendet werden kann. In Schritt 2 extrahiert die 3GPP-Komponente 240 in der WTRU 150 relevante Systeminformationen über das WLAN 46, die verwendet werden können, um zu entscheiden, ob ein Handover zu einem WLAN-System 46 gewährleistet werden kann, und leitet diese Information an die MIHHO-Komponente 230 in der WTRU 150 weiter. Die Systeminformationen über das WLAN 46 umfassen Informationen, welche die WTRU 150 benötigt, um zu entscheiden, ob ein Handover zu dem WLAN-System 46 gewährleistet werden kann, und die WTRU 150 leitet diese Information an ihre MIHHO-Komponente 230 weiter. Die WTRU 150 sucht dann nach dem WLAN 46 in ihrer Nachbarschaft. Alternativ könnte die WLAN-Komponente 220 in der WTRU 150, wie in Schritt 2 gestrichelt gezeigt, entweder fortlaufend oder, wenn sie durch von der 3GPP-Komponente 240 empfangene Systeminformationen dazu aufgefordert wird, eine regelmäßige Suche durchführen.
  • In Schritt 3 werden relevante Informationen über das WLAN-System 46, die aus den von dem 3GPP-System 44 gesendeten Informationen extrahiert wurden, in einer Nachricht an die MIHHO-Komponente 230 weitergeleitet, die hier als eine Verbindungssysteminformationsnachricht bezeichnet wird. Alternativ werden die während des regelmäßigen Suchens der WTRU 150 gewonnenen Informationen, wie in Schritt 3 gestrichelt gezeigt, in einer Nachricht an die MIHHO-Komponente 230 weitergeleitet, die hier als eine Verbindungserkennungsnachricht bezeichnet wird. Wenn ein WLAN erreichbar ist, erkennt die WTRU 150 die Beacon-Rahmen des WLAN 46. Die Beacon-Rahmen können verwendet werden, um Handover-spezifische Informationen zu ermitteln, wie zum Beispiel, ob vollständig oder teilweise medienunabhängige Handover-Szenarien unterstützt werden (wie z.B. durch einen spezifischen 802.21-Kennungsrundruf auf dem Beacon-Rahmen oder ähnliches angezeigt). Beacon-Rahmen können auch verwendet werden, um andere auf dem WLAN 46 verfügbare Dienste anzuzeigen. Die Handover-spezifischen Informationen können entweder manuell oder dynamisch aktualisiert werden. Als eine Alternative kann die WTRU 150 versuchen, Informationen über das WLAN-System 46 entweder durch ein Probeabfrage/Antwortnachrichtenpaar oder durch Zugriff auf eine Datenbank in dem Kandidatensystem zu ermitteln.
  • In Schritt 4 bestimmt die MIHHO-Komponente 230 in der WTRU 150 auf der Basis verfügbarer Informationen (z.B. explizite Anzeige, HF-Signatur, geographischem Standort, manuellem oder automatischem Suchen, spezifischer TMSI-Zuweisung oder ähnlichem), daß ein oder mehrere WLAN-Netzwerke für die Neuauswahl geeignet sein könnten. In Schritt 5 berechnet die MIHHO-Komponente 230 eine Liste mit möglichen Kandidaten für die Handover-Auswahl. In Schritt 6 bewertet die MIHHO-Komponente 230 Kandidaten auf der Basis verschiedener Kriterien, wie etwa dem Systembetreiber und bekannten Fähigkeiten des WLAN 46, wie etwa der Dienstqualität (QoS), der Datenübertragungsgeschwindigkeit und ähnlichem. Die MIHHO-Komponente 230 bestimmt den bevorzugten Kandidaten für den Handover und löst durch Senden einer Nachricht, die hier als MIH-Umschaltnachricht bezeichnet wird, den WLAN-Systemzugang zu der Medienzugriffssteuerungsschicht (MAC-Schicht) aus, um den Handover betreffende Aktionen anzufordern.
  • 5 ist ein Flußdiagramm, welches das Ausfindigmachen integrierter und anderer Dienste unter mehreren verfügbaren Funkzugangstechnologien zeigt, wobei die MIHHO-Komponente 230 in der WTRU 150 über WLAN-Beacons Systeminformationen empfängt. Die WTRU 150 führt die Suchverfahren aus, um WLAN-Netzwerke zu finden, Schritt 510. Das Suchen kann entweder aktiv oder passiv sein und kann dazu führen, daß mehr als ein WLAN ausfindig gemacht wird. Wenn WLAN-Beacon-Rahmen erkannt werden, bestimmt die WTRU 150, ob MIH-Handover-Informationen unterstützt werden, Schritt 520. Wenn ja, liest die WTRU 150 deren Inhalt, Schritt 530. MIH-spezifische Informationen werden von einer MIH-Funktion, die sich in dem WLAN-Zugangsnetz (AN) befindet, entweder manuell oder dynamisch festgelegt und aktualisiert. Alle in einem Beacon-Rahmen gefundene MIH-Informationen (z.B. Systembetreiberkennung, W-APN, Nachbarkarten und Systemfähigkeiten) werden durch eine Nachricht, die hier als eine Verbindungssysteminformationsnachricht bezeichnet wird, an die MIHHO-Komponente 230 der WTRU weitergegeben, Schritt 540. Die Informationen werden verarbeitet, und die WTRU 150 bestimmt, daß das WLAN-System ein geeigneter Kandidat für den Systemzugang ist, Schritt 550. Die MIH-Funktion bewertet dieses WLAN im Vergleich zu anderen Zugangstechnologien (ANs) und bestimmt, daß es das bevorzugte AN ist, Schritt 560. Die MIH-Funktion löst durch eine MIH-Umschaltnachricht an die MAC-Schicht die Authentifizierung und Verbindung bei/mit dem bevorzugten AN (d.h. dem ausfindig gemachten WLAN) aus, Schritt 570. Auf dem ausgewählten WLAN-System werden WLAN-spezifische Authentifizierungs- und Verbindungsverfahren ausgeführt, Schritt 580. Die Authentifizierung kann über das erweiterbare Authentifizierungsprotokoll über LAN (EAPOL) durchgeführt wer den. Es sollte bemerkt werden, daß die WTRU neben dem Suchen nach einem WLAN, wenn sie von einem 3GPP-Netzwerk dazu aufgefordert wird, suchen kann, wenn sie eingeschaltet wird.
  • Während der WLAN-Authentifizierung stellt die WTRU 150 dem WLAN eine Netzwerkzugangskennung (NAI) bereit. Auf der Basis der NAI kann ein Zugangsgateway (AG) die Authentifizierung über das erweiterbare Authentifizierungsprotokoll und die Schlüsselverständigung (EAP-AKA-Authentifizierung) auslösen und Authentifizierungsnachrichten an einen 3GPP-Server für die Authentifizierung, Zulassung und Abrechnung (AAA) weitergeben. Das AG kann AAA-Nachrichten auch an andere Server leitweglenken, um Dienste bereitzustellen. Das AG kann die NAI verwenden, um zu bestimmen, ob die WTRU 150 ein bestimmtes Dienstniveau, z.B. Basis- oder Vorzugsdienst, benötigt. Die NAI kann auch verwendet werden, um Nachrichten an bestimmte Ports leitwegzulenken, die Spezialdienste, wie etwa für diesen bestimmten Benutzer oder diese Benutzerklasse verfügbare Netzwerkfähigkeiten, bereitstellen.
  • Das AG kann auf der Basis der NAI, die das Authentifizierungsverfahren ausgelöst hat, oder auf der Basis des Authentifizierungsverfahrens selbst auch das von der WTRU benötigte Dienstniveau bestimmen. Selbst wenn Authentifizierungsverfahren für einen hochwertigen Dienst fehlschlagen, kann das AG bestimmen, daß die WTRU Grunddienste empfangen kann. Wenn das AG nicht in der Lage ist, die Authentifizierungsanforderung leitwegzulenken, kann es der WTRU antworten, indem es verfügbare AAA-Server angibt, wo eine Authentifizierungsanforderung leitweggelenkt werden könnte. Wenn die WTRU bestimmt, daß keiner von ihnen geeignet ist, kann sie entscheiden, in die Suchphase zurückzukehren.
  • Das AG kann den Zugang zu Grunddiensten (z.B. Internetdienst) oder den Zugang zu einem Portal, das die WTRU 150 mit weiteren Informationen versorgen kann, gewähren. Das AG kann auch entscheiden, die Adresse eines voreingestellten Paketdaten-Gateway (PDG) bereitzustellen. Wenn dies der Fall ist, kann die WTRU entscheiden, sich mit dem voreingestellten PDG zu verbinden. Dieses Verfahren kann automatisch sein, oder es kann auf Konfigurationsparametern in dem AG und/oder der WTRU basieren. Alternativ kann der Zugang verweigert werden.
  • Gemäß der Erfindung werden Informationen über Systemfähigkeiten von der MAC-Schicht unter Verwendung einer Verbindungssysteminformationsnachricht an die MIH-Funktion in der WTRU 150 weitergegeben. Die MIH-Funktion kann bestimmen, daß ein oder mehrere Werte bezüglich eines verfügbaren WLAN innerhalb der Systeminformationsparameter eine notwendige Bedingung für den Systemzugang nicht erfüllen. Z.B ist der Systembetreiber gesperrt, ein benötigter Dienst ist nicht verfügbar, oder die Dienstqualität (QoS) ist unzureichend. Wenn die MIH-Funktion bestimmt, daß die von dem Informationsdienst bereitgestellten Parameter interne konfigurierte Anforderungen nicht erfüllen, dann befiehlt die MIH-Funktion der MAC-Schicht unter Verwendung einer MIH-Suchnachricht, in die Suchphase zurückzukehren.
  • 5A ist ein Signalisierungsdiagramm, das die Systemausfindigmachung und den Zugang durch eine Dualmode-WTRU 150 zeigt. In Schritt 1 führt die WTRU 150 beim Einschalten oder der Systemneuauswahl Suchverfahren (aktiv oder passiv) durch, um ein WLAN-Netzwerk zu finden. Wenn Beacon-Rahmen erkannt werden, identifiziert die WTRU 150 zuerst, ob MIH-Informationen unterstützt werden, und wenn ja, liest die WTRU 150 deren Inhalt. MIH-spezifische Informationen werden entweder manuell oder dynamisch von einer MIHHO-Komponente 500 des Zugangsnetzes festgelegt. Jede in einem Beacon-Rahmen gefundene MIH-Information (z.B. Systembetreiberkennung, W-APN, Nachbarkarten und Systemfähigkeiten) wird durch eine Verbindungssysteminformationsnachricht an die MIHHO-Komponente 230 der WTRU weitergegeben.
  • In Schritt 2 werden die Informationen verarbeitet, und die WTRU 150 bestimmt, daß ein WLAN-System 46 ein geeigneter Kandidat für den Systemzugang ist. Als ein Ergebnis befiehlt die MIHHO-Komponente 230 mit einer Nachricht an die MAC-Schicht, die hier als eine MIH-Umschaltnachricht bezeichnet wird, die WLAN-Authentifizierung und Verbindung.
  • In Schritt 3 werden WLAN-spezifische Authentifizierungs- und Verbindungsverfahren für das gewählte WLAN-System ausgeführt. Die MIHHO-Komponente 230 informiert die 3GPP-Seite, daß der Handover bevorsteht.
  • In Schritt 4 löst die WLAN-Zugangsgateway- (AG-) MIHHO-Komponente 500 die WLAN-3GPP-Authentifizierung und Zulassung unter Verwendung des EAP-AKA-Protokolls aus. Die 3GPP-Komponente 240 der WTRU verwendet ihre zugewiesene Netzwerkzugangskennung (NAI), um dem WLAN-AG 46 ihren zugehörigen 3GPP-AAA-Server anzuzeigen. Die erfolgreiche Leitweglenkung führt zum Aufbau eines IPsec-Tunnels, der die EAP-AKA-Nachrichten befördert.
  • In Schritt 5 erhält die WTRU 150 nach erfolgreicher Authentifizierung und Zulassung eine lokale IP-Adresse von dem lokalen DHCP-Server.
  • 6 ist ein Flußdiagramm, das die Signalisierung zeigt, die verwendet wird, wenn das Ausfindigmachen von Systemen fehlschlägt. Wie hier bereits beschrieben, werden in einem Beacon-Rahmen gefundene Informationen (z.B. Systembetreiberkennung, W-APN, Nachbarkarten und Systemfähigkeiten) durch eine Verbindungssysteminformationsnachricht an die WTRU-MIHHO-Komponente 230 weitergegeben. Die MIHHO-Komponente 230 bestimmt, daß ein oder mehrere Werte, die in den Systeminformationsparametern bereitgestellt werden, die notwendige Bedingung für den Systemzugang nicht erfüllen, z.B. ist der Systembetreiber gesperrt, die QoS ist unzureichend, oder es wird in dem Satz möglicher Nachbarn, der in der Nachricht bereitgestellt wird, ein besserer Kandidat identifiziert, Schritt 610. Die MIH-Funktion befiehlt der MAC-Schicht, in die Suchphase zurückzukehren, Schritt 620.
  • 7a7b sind ein Flußdiagramm, das die Signalisierung zeigt, die verwendet wird, wenn die Systemauthentifizierung fehlschlägt. Bezug nehmend auf 7a hat die MIH-Funktion festgestellt, daß die Kommunikation über ein ausfindig gemachtes WLAN wünschenswert ist, Schritt 710. Die WTRU-MIH-Funktion löst Authentifizierungsverfahren aus, indem sie eine MIH-Umschaltnachricht an die MAC-Schicht sen det, Schritt 720. Die Authentifizierungsverfahren können die Verwendung von Datensicherheit auf Festnetzniveau (WEP) umfassen. Es ist zu beachten, daß die WTRU einen spezifischen voreingestellten WEP-Schlüssel verwenden kann, um zu bestimmen, ob der Benutzer eine weitere EAP-AKA-Authentifizierung benötigt, die ihm den Zugang zu speziellen Diensten (z.B. dem 3GPP-Internet-Multimediadienst (IMS)) erlaubt. Das AG kann den voreingestellten Schlüssel verwenden, um zu entscheiden, ob die EAPOL-Authentifizierung fortgesetzt werden soll, oder ob der einfache Internetzugang gewährt werden kann.
  • Wenn die Authentifizierung fehlschlägt, wird der Systemzugang verweigert, Schritt 730. Dies kann passieren, wenn z.B. die WEP-Authentifizierung fehlschlägt, oder wenn die bereitgestellte NAI sich auf keinen 3GPP-Server auflösen läßt. Die WTRU kann dann in die Suchphase zurückkehren, Schritt 740. Wenn die NAI nicht aufgelöst werden kann, kann das AG die WTRU alternativ für die weitere Verarbeitung zu einem lokalen Server leiten, um z.B. Grunddienste bereitzustellen. Die AG-MAC kann die MIH-Funktion mit Informationen bezüglich des Schlüssels versorgen, der für das WEP-Verfahren verwendet wurde. Die MIH-Funktion kann dann z.B. auf der Basis des während der WEP-Authentifizierung verwendeten voreingestellten Schlüssels bestimmen, ob weitere Authentifizierungsverfahren gerechtfertigt sind, Schritt 750. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß WEP nicht als ein gesichertes Authentifizierungsverfahren betrachtet wird. Hier wird es eher verwendet, um Benutzer zu identifizieren, die eine weitere Authentifizierung benötigen.
  • Wenn weitere Authentifizierungsverfahren gerechtfertigt sind, löst die MIH-Funktion z.B. unter Verwendung von EAPOL-Authentifizierungsverfahren einen zellularen Authentifizierungsversuch aus, Schritt 760. Die AAA-AG-Komponente kann z.B. unter Verwendung eines IPsec-Tunnels als ein Authentifikator zwischen der anfragenden WTRU und dem AAA-Authentifizierungsserver wirken. Das AG verwendet die während des anfänglichen Nachrichtenaustausches bereitgestellte NAI, um den AAA-Server zu bestimmen, der das Authentifizierungsverfahren ausführen kann. Wenn das AG nicht in der Lage ist, die Authentifizierungsanforderung leitwegzulenken, schlägt der zellulare EAOPOL-Authentifizierungsversuch fehl, Schritt 770. Das AG kann durch Anzeigen der verfügbaren AAA-Server antworten, wo die Anforderung leitweggelenkt werden kann. Wenn die WTRU bestimmt, das keiner von ihnen geeignet ist, kann sie sich entscheiden, in die Suchphase zurückzukehren, Schritt 780. Wenn das AG unter Verwendung der von der WTRU bereitgestellten NAI einen geeigneten Authentifizierungsserver finden kann, kann die WTRU die Authentifizierung bei diesem Server versuchen, Schritt 715. In diesem Fall kann das AG Authentifizierungsnachrichten zwischen der WTRU und dem Authentifizierungsserver weiterleiten, Schritt 725.
  • Bezug nehmend auf 7b kann die WTRU dann an dem zellularen Authentifizierungsverfahren scheitern, Schritt 735. Wenn das so ist, kann jeglicher Zugang verweigert werden, und die WTRU kann dann in die Suchphase zurückkehren, Schritt 736. Oder lediglich der Zugang zu besonderen Diensten, wie etwa 3GPP-Diensten kann verweigert werden, und Grunddienste können bereitgestellt werden, Schritt 737.
  • Der zellulare AAA-Server kann die WTRU jedoch erfolgreich authentifizieren, Schritt 745. Wenn das so ist, fährt die WTRU fort, um z.B. über das dynamische Hoststeuerungsprotokoll (DHCP) oder das Adreßauflösungsprotokoll (ARP) eine lokale IP-Adresse zu bekommen, Schritt 755. Unter Verwendung der Netzwerkkennung und der Betreiberkennung eines WLAN-Zugangspunktnamens (W-APN) baut die WTRU einen vollständig qualifizierten Domänennamen (FQDN) auf. Die WTRU fragt dann die IP-Adreßauflösung ab, um Zugang zu einem Paketdaten-Gateway (PDG) zu erhalten, Schritt 765. Die WTRU versucht, auf der Basis des FQDN, z.B. eines W-APN oder der Kennung eines öffentlichen Landfunknetzes (PLMN), eine PDG-Adresse zu erhalten. Wenn der Domänennamenserver (DNS) den FQDN auf keine PDG-IP-Adresse auflöst, kann die WTRU innerhalb des vorhandenen WLAN-Netzwerks auf kein PDG zugreifen, Schritt 775. Die WTRU kann sich dann entscheiden, in die Suchphase zurückzukehren, Schritt 776, oder sich lediglich mit lokalen WLAN-Diensten zufrieden geben, Schritt 777.
  • Wenn der DNS jedoch eine gültige PDG-IP-Adresse zurück liefert, baut die WTRU einen Tunnel zu dem PDG, z.B. einen L2TP-Tunnel, auf, Schritt 785. Die WTRU horcht dann auf Agentenbekanntmachungsnachrichten von dem PDG, Schritt 713. Wenn keine Agentenbekanntmachungsnachrichten empfangen werden, sendet die WTRU einen Agentenabruf, Schritt 723. Wenn jedoch von dem PDG Agentenbekanntmachungsnachrichten empfangen werden, ist die WTRU in der Lage, ihre Care-of-Adresse (CoA) direkt aus diesen Nachrichten, ohne die Notwendigkeit sie speziell durch eine Agentenabfrage anzufordern, zu erhalten, Schritt 714.
  • Wenn auf die Agentenabfrage keine Antwort empfangen wird, z.B. wenn das MIP nicht unterstützt wird, kann die WTRU für den transparenten Zugang zu dem Internet für ISP-Dienste ihre lokale IP-Adresse verwenden, oder sie kann die Aktivierung eines Paketdatenprotokollkontextes (PDP-Kontext) anfordern, Schritt 733. WTRU-PDG-Tunnel-IP-Verkehr kann über den PDG-Tunnel direkt von der WTRU zum Internet leitweggelenkt werden. Dieses Szenario stellt keine nahtlose Mobilität über die PDG-Domäne hinaus bereit. Wenn jedoch eine Antwort auf eine Agentenabfrage empfangen wird, dann ist die WTRU in der Lage, ihre CoA in ihrem Heimatagenten zu aktualisieren, Schritt 724. Alle für diese WTRU bestimmten Nachrichten werden von dem Heimatagenten an die neue CoA umgeleitet.
  • 8A und 8B weisen ein Signalisierungsdiagramm auf, das einen Systemzugangsfehler in der Zusammenarbeit zwischen 802.x und 3GPP zeigt. In Schritt 1 führt die WTRU 150 beim Einschalten oder bei der Systemneuauswahl die Suchverfahren (aktiv oder passiv) durch, um ein WLAN zu finden. Wenn Beacon-Rahmen erkannt werden, identifiziert die WTRU 150 zuerst, ob MIH-Informationen unterstützt werden, und wenn ja, liest die WTRU 150 deren Inhalt. MIH-spezifische Informationen werden durch die AG-MIHHO-Komponente 500 ent weder manuell (durch ein Verwaltungssystem) oder dynamisch festgelegt und aktualisiert.
  • In Schritt 2 werden alle in einem Beacon-Rahmen gefundenen MIH-Informationen (z.B. Systembetreiberkennung, W-APN, Nachbarkarten und Systemfähigkeiten) durch eine Verbindungssysteminformationsnachricht an die MIHHO-Komponente 230 der WTRU weitergegeben. Die MIHHO-Komponente 230 bestimmt, daß ein oder mehrere in den Systeminformationsparametern bereitgestellte Werte die notwendige Bedingung für einen Systemzugang nicht erfüllen. Zum Beispiel kann der Systembetreiber gesperrt sein, die QoS ist unzureichend, oder es wird in einem Satz möglicher Nachbarn, der in der Nachricht bereitgestellt wird, ein besserer Kandidat identifiziert. Dieses Szenario stellt den ersten Fehlerfall dar. Dies ist in 8A mit einer eingekreisten "1" dargestellt.
  • Wenn die MIHHO-Komponente 230 in Schritt 3 bestimmt, daß die von dem Informationsdienst bereitgestellten Parameter die intern konfigurierten Anforderungen nicht erfüllen, dann befiehlt die MIHHO-Komponente 230 der MAC-Schicht mit einer MIH-Suchnachricht in die Suchphase zurückzukehren.
  • Wenn die MIHHO-Komponente 230 statt dessen in Schritt 4 bestimmt, daß intern konfigurierte Anforderungen erfüllt sind, löst die MIHHO-Komponente 230 mit einer MIH-Umschaltnachricht an ihre MAC-Schicht die WEP-Authentifizierung aus. Es ist zu beachten, daß die WTRU 150 einen spezifischen voreingestellten WEP-Schlüssel verwenden könnte, um zu bestimmen, ob der Benutzer eine weitere EAP-AKA-Authentifizierung benötigt, die ihm den Zugang zu speziellen Diensten (z.B. dem 3GPP-Internet-Multimediadienst (IMS)) erlaubt. Das AG könnte den voreingestellten Schlüssel verwenden, um zu entscheiden, ob es mit der EAPOL-Authentifizierung fortfahren soll, oder ob der einfache Internetzugang gewährt werden kann.
  • In Schritt 5 wird die WTRU 150 gemäß den aktuellen 802.11-WEP-Verfahren authentifiziert.
  • Wenn in Schritt 6 die WEP-Authentifizierung fehlschlägt, wird der Systemzugang verweigert. Die WTRU 150 kann dann in die Suchphase zurückkehren. Dieses Szenario stellt den zweiten Fehlerfall dar, der in 8A mit einer eingekreisten "2" dargestellt ist.
  • Anstatt, daß die WTRU 150 in die Suchphase zurückkehrt, wenn die WEP-Authentifizierung fehlschlägt, kann die AG-MAC 800 die AG-MIHHO-Komponente 500 in Schritt 7 mit Informationen bezüglich des Schlüssels versorgen, der für das WEP-Verfahren verwendet wurde. Dies ermöglicht der MIH-Funktion, z.B. basierend auf dem während der WEP-Authentifizierung verwendeten voreingestellten Schlüssel zu bestimmen, ob weitere Authentifizierungsverfahren, z.B. auf der Basis der bereitgestellten NAI, gerechtfertigt sind. Es ist zu beachten, daß WEP nicht als ein gesichertes Authentifizierungsverfahren betrachtet wird. In diesem Zusammenhang wird es in erster Linie verwendet, um bestimmte Benutzer zu identifizieren, die eine weitere Authentifizierung benötigen. Wenn die bereitgestellte NAI sich auf keinen 3GPP-Server auflösen läßt, könnte das AG 46 den Zugang ablehnen oder die WTRU 150 für eine weitere Verarbeitung an einen lokalen Server leiten, um z.B. Grunddienste bereitzustellen. Dies ist in 8A mit einer eingekreisten "3" dargestellt.
  • In Schritt 8 verwendet die AG-MIHHO-Komponente 500 eine Nachricht, die hier als MIH_SYSCAP-Nachricht bezeichnet wird, um EAPOL-Authentifizierungsverfahren auszulösen.
  • In Schritt 9 führt das AG 46 EAPOL-Verfahren durch. Die AG-AAA-Komponente 800 wirkt als ein Authentifikator zwischen dem Anfragenden (WTRU 150) und dem Authentifizierungsserver 810 (AAA). Das AG 46 verwendet die während des anfänglichen Nachrichtenaustausches bereitgestellte NAI, um den AAA-Server 810 zu bestimmen, der das Authentifizierungsverfahren ausführen soll. Wenn das AG 46 nicht in der Lage ist, die Authentifizierungsanforderung leitwegzulenken, antwortet es durch Anzeigen der verfügbaren AAA-Server, wo die Anforderung leitweggelenkt werden kann. Wenn die WTRU 150 bestimmt, das keiner von ihnen geeignet ist, könnte sie sich entscheiden, in die Suchphase zurückzukehren. Dies ist in 8B mit einer eingekreisten "4" dargestellt.
  • Obwohl die Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen in bestimmten Kombinationen beschrieben werden, kann jedes Merkmal oder Element allein (ohne die anderen Merkmale und Elemente der bevorzugten Ausführungsformen) oder in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Claims (22)

  1. Drahtlose Multimode-Sende/Empfangseinheit (WTRU) in Kommunikation mit einem zellularen Netzwerk, die fähig ist, Informationen bezüglich mindestens eines drahtlosen lokalen Netzwerks WLAN in ihrer Nachbarschaft zu empfangen und zu verarbeiten, zu bestimmen, welche von mehreren möglichen Kommunikationsverbindungen eine bevorzugte Verbindung ist, und die bevorzugte Kommunikationsverbindung herzustellen, die aufweist: einen Transceiver für ein zellulares Netzwerk für die Kommunikation über eine Kommunikationsverbindung mit dem zellularen Netzwerk und Bereitstellen von zellularen Informationen bezüglich der zellularen Kommunikationsverbindung; einen Transceiver für ein WLAN für die Kommunikation über eine Kommunikationsverbindung mit einem WLAN und Bereitstellen von WLAN-Informationen bezüglich der Kommunikationsverbindung; und eine Vorrichtung für einen medienunabhängigen Handover (MIH), welche die zellularen Informationen und die WLAN-Informationen empfängt, um den Handover der WTRU zwischen dem zellularen Netzwerk und dem WLAN zu erleichtern.
  2. WTRU nach Anspruch 1, wobei die zellularen Informationen MIH-Informationen bezüglich des zellularen Netzwerks und die WLAN-Informationen MIH-Informationen bezüglich des WLAN sind, die MIH-Vorrichtung ferner derart konfiguriert ist, daß sie MIH-Informationen für jedes von mehreren identifizierten Netzwerken erhält, wobei die MIH-Informationen eine Netzwerkkennung, einen Netzwerkstandort, eine Systembetreiberkennung, eine Systemfähigkeit, einen Dienstqualitätsparameter (QoS-Parameter) und eine Funkzugangsart umfassen.
  3. WTRU nach Anspruch 1 oder 2, wobei die MIH-Informationen ferner eine Datenübertragungsgeschwindigkeit jedes Netzwerks umfassen.
  4. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die MIH-Informationen ferner eine Netzwerkstrategieeinstellung jedes Netzwerks umfassen.
  5. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die MIH-Informationen über einen Beacon-Rahmen empfangen werden.
  6. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die MIH-Informationen über einen dedizierten Rahmen empfangen werden.
  7. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die MIH-Informationen über einen Rundrufkanal empfangen werden.
  8. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das zellulare Netzwerk ein Codemultiplex-Vielfachzugriffsystem (CDMA-System), ein globales System für Mobilkommunikation (GMS-System), ein allgemeines Paketfunkdienstssystem (GPRS) oder ein 3GPP entsprechendes System ist, und das WLAN ein IEEE 802.X-entsprechendes System ist.
  9. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner einen globalen Positionierungssystem-Empfänger (GPS-Empfänger) aufweist, der dem zellularen Netzwerk Informationen bezüglich der Position der WTRU bereitstellt.
  10. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die MIH-Vorrichtung ferner derart konfiguriert ist, daß sie das WLAN betreffende Informationen erhält durch die von dem zellularen Netzwerk empfangenen Nachrichten, welche Informationen bezüglich des WLAN enthalten, und/oder durch ein Probeanfrage/Antwortnachrichtenpaar mit dem WLAN und/oder durch den Zugriff auf eine Datenbank in dem WLAN und daß sie die WLAN-Informationen daraus extrahiert.
  11. WTRU nach Anspruch 10, wobei die MIH-Vorrichtung derart konfiguriert ist, daß sie das Suchen nach dem WLAN einleitet, wenn die von der MIH-Vorrichtung bestimmte bevorzugte Kommunikationsverbindung eine Kommunikationsverbindung mit dem WLAN ist.
  12. WTRU nach Anspruch 11, wobei das Suchen aktiv oder passiv ist.
  13. WTRU nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Suchen regelmäßig durchgeführt wird, bis die WTRU das WLAN erkennt.
  14. WTRU nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei mehrere verfügbare WLANs in der Nachbarschaft der WTRU erkannt werden, mit denen die WTRU eine Kommunikationsverbindung aufbauen kann, und die MIH-Vorrichtung derart konfiguriert ist, daß sie ein bevorzugtes WLAN bestimmt, mit dem eine Kommunikationsverbindung aufgebaut werden soll.
  15. WTRU nach Anspruch 14, wobei die MIH-Vorrichtung derart konfiguriert ist, daß sie das bevorzugte WLAN bestimmt, indem sie WLAN-Informationen bewertet, die den Systembetreiber und/oder die Dienstqualität (QoS) und/oder die Datenübertragungsgeschwindigkeit umfassen.
  16. Basisstation (BS) für ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN), die aufweist: eine medienunabhängige Handover-Vorrichtung (MIH-Vorrichtung), die derart konfiguriert ist, daß sie MIH-Informationen bezüglich des WLRN bereitstellt; und einen Transceiver zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung mit einem zellularen Netzwerk und Senden der MIH-Informationen an das zellulare Netzwerk.
  17. BS nach Anspruch 16, wobei die MIH-Informationen eine Netzwerkkennung, einen Netzwerkstandort, eine Systembetreiberkennung, eine Systemfähigkeit, einen Dienstqualitätsparameter (QoS-Parameter) und eine Funkzugangsart aufweisen.
  18. BS nach Anspruch 16 oder 17, wobei die MIH-Informationen eine Datenübertragungsgeschwindigkeit aufweisen.
  19. BS nach Anspruch 16 , 17 oder 18 , wobei die MIH-Informationen eine Netzwerkstrategieeinstellung aufweisen.
  20. BS nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Transceiver derart konfiguriert ist, daß er MIH-Informationen über einen Beacon-Rahmen sendet.
  21. BS nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Transceiver derart konfiguriert ist, daß er MIH-Informationen über einen dedizierten Rahmen sendet.
  22. BS nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Transceiver derart konfiguriert ist, daß er MIH-Informationen über einen Rundrufkanal sendet.
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