DE60131572T2

DE60131572T2 - Zugriffssystem fur ein zellulares netzwerk

Info

Publication number: DE60131572T2
Application number: DE60131572T
Authority: DE
Inventors: Kalle Ahmavaara
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2021-02-07
Also published as: ATE411712T1; DE60136235D1; US20050101245A1; DE60121626T2; DE60121626D1; ATE333765T1; US7551576B2; WO2002063900A1; WO2002063901A1; EP1360855A1; EP1360855B1; US20040068571A1; DE60131572D1; ES2296733T3; US8144728B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System, um Zugang zu einem zellularen Netzwerk, zum Beispiel zu einem Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Netzwerk, durch ein Zugriffsnetzwerk zu bieten, das nicht dafür ausgelegt ist, als Teil des zellularen Netzwerkes benutzt zu werden.
Hintergrund der Erfindung
Datendienste des Global System for Mobile Communications (GSM) haben eine neue Ära der mobilen Kommunikation eingeführt. Die frühen analogen zellularen Modems waren für den Markt unattraktiv geworden, da sie langsam und unzuverlässig waren. Der Markt für Daten schreitet jetzt voran (mehr Spitzendurchsatz) und bewegt sich nach oben (mehr Verkehr), und die Institute für Standardisierung bemühen sich um höhere Datenraten, aber, was von noch größerer Bedeutung ist, auch in Richtung von Paketdiensten. Damit wird die Attraktivität für Endkunden sicherlich erweitert, weil die Daten effizienter, und damit zu geringeren Kosten, durch das Netzwerk geleitet werden, was auch die Zugriffszeiten verkürzt.
Der allgemeine Trend bei der Anwendung von Daten geht dahin, dass in zunehmendem Maße Datenströme in Bursts erzeugt werden, was zu einer ineffizienten Nutzung einer leitungsgeschalteten Verbindung führt. Außerdem ist der Datenverkehr in Festnetzen enorm angestiegen, nicht zuletzt wegen der Zunahme der Nachfrage nach Internetzzugang, so dass angenommen werden kann, dass sich Mobilnetzwerke ausbreiten und die Ansprüche der Kunden zunehmen werden. Das derzeitige leitungsgeschaltete GSM-Netzwerk basiert auf Schmalband ISDN (Integrated Services Digital Network) Leitungen, so dass sich der Grund für Ratenbeschränkungen vom Zugriffsnetzwerk auf das Kernnetzwerk verlagert.
Das neue General Packet Radio Services (GPRS) Netzwerk bietet den Betreibern die Möglichkeit, paketweise abzurechnen, und die Datenübertragung über Hochgeschwindigkeitsnetzwerke zu unterstützen, die bis zu der achtfachen Zeitschlitz-Funk-Schnittstellen-Kapazität erreichen. GPRS führt zwei neue Knoten in das GSM-Netzwerk ein, einen Dienst-GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN) und einen Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (GGSN). Der SGSN verfolgt den Standort des mobilen Endgerätes innerhalb seines Dienstbereichs und sendet und empfängt Pakete an/von dem mobilen Endgerät, indem er sie an den GGSN weiterreicht oder sie von dort empfängt. Der GGSN konvertiert dann die GSM-Pakete in andere Paketprotokolle (z. B. IP oder X.25) und sendet sie an andere Netzwerke.
Dienste wie Mehrfachzeitschlitzdaten und GPRS sind sehr brauchbar, um Basistechnologien voranzubringen; wenn jedoch die gleichen Ziele mit den existierenden Datendiensten erreicht werden können, dann sollten für die Dienste mit den derzeitigen Netzwerken Prototypen aufgebaut werden. Darum sollte ein Mechanismus für einen standardisierten Mobilzugriff für Festnetzwerkdienste aufgebaut werden, dessen Schwerpunkt die Erhöhung des effektiven Durchsatzes und die fehlende Anfälligkeit für Anrufunterbrechungen ist, so dass die erforderliche Funkzeit reduziert wird. UMTS wird fortschrittliche Informationen direkt an die Leute liefern und ihnen Zugang zu neuen und innovativen Diensten bieten. Es wird dem Massenmarkt mobile personalisierte Kommunikationen anbieten, unabhängig vom Standort, Netzwerk oder Endgerät.
Netzwerkbetreiber besitzen üblicherweise zellulare Funkfrequenzen als lizensierte Bänder. Die sehr hohen Lizenzgebühren führen zu rigiden Lizenzierungsprozeduren, die die Wahrung eines gesunden und nicht diskriminierenden Konkurrenzumfeldes erschweren. Derzeit kann eine streng getrennte Benutzung von Zugangsressourcen beobachtet werden, deren Eigentümer die individuellen Netzwerkbetreiber sind. Darum gilt der Besitz von Frequenzbändern oder -spektrum als ein Schlüsselfaktor für das Geschäft eines Betreibers.
Um einen weiten Bereich bei zunehmender Menge an Netzwerkverkehr abzudecken, sind kleine Zellengrößen erforderlich, was die Netzwerkplanung immer schwieriger macht und zu erhöhten Kosten für Gebietsakquisitionen und Funkzu gangsnetzwerksinvestitionen führt. Darüber hinaus sind riesige und rigide Standardisierungsbemühungen für die Einführung neuer Zugangssysteme notwendig.
Aufgrund der massiven Investitionen in existierende Netzwerke aller Typen und des enormen Kapitalwertes, den die meisten von ihnen immer noch darstellen, werden jedoch Betreiber und Benutzer weiterhin ihre Nutzung dieser Netzwerke bis zum Ende der nutzbaren Lebensdauer wünschen. Fast alle vorhandenen Netzwerke können als Zugangsnetzwerke für IP-basierte Dienste genutzt werden. Deshalb ist die übergreifende Nutzung zwischen UMTS-Endgeräten und anderen Mitgliedern von IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) der Netzwerkfamilie oder sogar von Zugangsnetzwerken, die nicht dem UMTS angehören, eine Schlüsselforderung. Insbesondere sollten UMTS-Betreiber in der Lage sein, gemeinsame Zugangsnetzwerke zu nutzen, die im Besitz anderer Zugangsnetzwerkanbieter sind, während der Nutzer nur mit dem UMTS-Betreiber einen Vertrag hat.
Das Dokument WO-A-9952307 offenbart ein System, das einen flexiblen Funkzugriff in einem UMTS-Netzwerk bereitstellt, das als Zugangsnetzwerk für ein Kernnetzwerk dient.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist darum eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, um Zugang zu einem zellularen Netzwerk zu bieten, mit denen die Zugriffsmöglichkeiten vergrößert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk, wobei das System umfasst: wenigstens ein Zugriffsgerät zum Aufbauen einer Verbindung zu einem zellularen Netzwerk über ein Zugangsnetzwerk, das nicht speziell ausgebildet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks genutzt zu werden, und einen Dienstknoten, speziell ausgestaltet, um als ein Teil des zellularen Netzwerks genutzt zu werden, und angeordnet, um einen Zugangsträger von dem Zugangsnetzwerk in Antwort auf eine von dem zumindest einen Zugriffsgerät empfangene Aufbauanforderung anzufordern.
Weiter wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das Zugang zu einem zellularen Netzwerk bietet, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Aufbauen von Kommunikationsmitteln zwischen einem Endgerät und einem Zugangsnetzwerk, das nicht speziell ausgebildet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks genutzt zu werden; Anzeigen durch das Endgerät an das Zugangsnetzwerk, dass eine Verbindung zu dem zellularen Netzwerk erforderlich ist; Senden einer Anforderung für einen Verbindungsaufbau von dem Zugangsnetzwerk zu dem zellularen Netzwerk; Aufbauen eines Datenübertragungsmittels zwischen dem Zugangsnetzwerk und dem zellularen Netzwerk; Anzeigen gegenüber dem Endgerät, dass eine Kommunikation mit dem zellularen Netzwerk ermöglicht ist, und optionales Modifizieren des Datenübermittlungsmittels zwischen dem Endgerät und dem Zugangsnetzwerk und Signalisieren vom Endgerät an das genannte zellulare Netzwerk über die aufgebauten Datenübertragungsmittel.
Zusätzlich wird die oben genannte Aufgabe mit einem Endgerät zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk gelöst, welches Endgerät umfasst: Protokollmittel höherer Ebenen zum Bereitstellen einer Signalisierungsfunktion zu dem zellularen Netzwerk; Protokollmittel tieferer Ebenen zum Bereitstellen einer Signalisierungsfunktion zu einem Zugangsnetzwerk, das nicht speziell ausgestaltet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks genutzt zu werden; und Anpassungsmittel zum Bereitstellen einer Anpassung zwischen den Protokollmitteln tieferer Ebenen und den Protokollmitteln höherer Ebenen, um eine transparente Verbindung zu dem zellularen Netzwerk durch das Zugangsnetzwerk aufzubauen.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch einen Netzwerkknoten zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk, wobei der Netzwerkknoten umfasst: Protokollmittel höherer Ebenen zur Kommunikation mit einem Endgerät über ein Zugangsnetzwerk, das nicht speziell ausgestaltet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks genutzt zu werden, und Protokollmittel tieferer Ebenen zum Signalisieren mit dem nicht integrierten Zugangsnetzwerk, um einen geeigneten Zugangsträger von dem Zugangsnetzwerk anzufordern; wobei der geeignete Zugangsträger genutzt wird, um eine transparente Verbindung zwischen dem Endgerät und dem Netzwerkknoten durch das Zugangsnetzwerk aufzubauen.
Zusätzlich dazu wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Zugriffsgerät zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk, wobei das Zugriffsgerät umfasst: Protokollmittel höherer Ebenen, die für das zellulare Netzwerk spezifisch sind, zum Empfangen einer Signalisierung von einem Endgerät, die eine Anforderung für eine Verbindung zu dem zellularen Netzwerk anzeigt, und Protokollmittel tieferer Ebenen, die für ein Zugangsnetzwerk spezifisch sind, das nicht speziell ausgestaltet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks genutzt zu werden, wobei die Protokollmittel tieferer Ebenen ausgestaltet sind, um den Aufbau einer Verbindung zu einem Dienstknoten des zellularen Netzwerks über das Zugangsnetzwerk in Antwort auf den Empfang der Signalisierung handzuhaben, und um einen angeforderten Typ eines Zugangskanals zu dem durch den Dienstknoten angeforderten Endgerät aufzubauen.
In der gesamten vorliegenden Anmeldung soll der Ausdruck „Zugangsnetzwerk, das nicht speziell ausgebildet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks genutzt zu werden" jedes unabhängige Zugangsnetzwerk, nicht integrierte Netzwerk und/oder externe Zugangsnetzwerk bezeichnen, das nicht speziell angepasst ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks, auf das zugegriffen werden soll, genutzt zu werden. Das bedeutet beispielsweise, dass die Zugangstechnik des Zugangsnetzwerks nicht spezifisch dazu ausgelegt ist, als ein Teil des zellularen Netzwerks, auf das zugegriffen wird, genutzt zu werden. Das Zugangsnetzwerk kann auf eine Weise auf nicht lizenzierter Technik basieren, dass verschiedene zellurare Betreiber daran teilnehmen, um einen Zugang zu ihren zellularen Netzwerken zu bieten. Das Zugangsnetzwerk kann mit dem zellularen Netzwerk auf hinzufügende Weise verbunden sein, d. h., indem wichtige Eigenschaften des Zugangsnetzwerks bzw. des zellularen Netzwerks erhalten bleiben, wie es durch vorhandene Standards und Spezifikationen definiert ist. Beispielsweise ist ein Zugangsnetzwerk, das in einem unlizenzierten Breitband betrieben wird, üblicherweise in seinen Eigenschaften anders als ein zellulares Netzwerk, das in einem lizenzierten Band betrieben wird. Außerdem können Protokollstandards oder Signalisierungen in einigen oder allen Protokollebenen anders sein.
Dementsprechend wird ein Systemkonzept für ein zellulares Netzwerk bereitgestellt, bei dem unabhängige Zugangsnetzwerke als alternative Funkzugangsmöglichkeiten für das zellulare Netzwerk genutzt werden können, beispielsweise ein UMTS-Netzwerk. Damit kann ein nahtloser Zugriff auf alle Dienste des zellularen Netzwerks über unterschiedliche Funkzugangssysteme bereitgestellt werden. Es kann beispielsweise ein UMTS über ein Breitbandfunksystem aufgebaut werden, das einen nahtlosen Zugang zu allen UMTS-Diensten unterstützt und UMTS-Mobilitätsmanagementprinzipien anwendet.
Das bietet den Nutzern von mobilen Endgeräten die Vorteile, dass ein sehr angenehm zu handhabendes drahtloses Hochgeschwindigkeitssystem für Heim-, Büro- und andere Hot-Spot-Umgebungen aufgebaut werden kann, so dass attraktive öffentliche drahtlose Dienste zu vernünftigen Preisen bereitgestellt werden können. Außerdem kann die gleiche Art von Dienst an jedem Standort benutzt werden, da billige und schnelle Hot-Spot-Systeme dem globalen zellularen Schirm übergeben werden können und den Hot-Spot verlassen können.
Wegen der transparenten Verbindung durch das Zugangsnetzwerk, können die GSM/UMTS-Sicherheitsfunktionen an neue drahtlose Geräte weitergegeben werden. Der Nutzer kann auf sichere Zahlungen und andere vertrauliche Transaktionen vertrauen, die durch den ihm wohlbekannten Betreiber über das neue System bereitgestellt werden, und beginnt dann vielleicht, sich des E-Commerce zu bedienen. Es kann also jeder UMTS-Dienst global über jedes kompatible Zugangsnetzwerk bereitgestellt werden.
Für die Netzwerkbetreiber wird ein einfacher Weg geschaffen, ein wichtiger Internet-Betreiber für drahtlose Dienste zu werden. Es kann insbesondere eine riesige Kapazitätsausweitung ohne bedeutende neue technische Entwicklungen oder Standardisierungsanstrengungen und Lizenzgebühren angeboten werden, für die nur sehr geringe Investitionen und Wartungskosten für zusätzliche Dienstknoten erforderlich sind. Dadurch werden die Zugangskosten für die Netzwerkbetreiber reduziert, da gemeinsame Zugangsnetzwerke von verschiedenen Betreibern gemeinsam genutzt werden können. Außerdem können selbst unterschiedliche Funktechniken für den Zugriff auf die Dienste eingesetzt werden, während die beste Funktechnik für jede Umgebung gewählt werden kann. Der Betreiber kann sich auf das Kerngeschäft mit den besten Gewinnspannen konzentrieren und das Betreiben des Breitbandzugangs anderen Parteien überlassen. Die Rolle des Anbieters von Diensten, die das Rückgrat der Leistungen bie ten, wird dadurch von der Rolle des Zugangsanbieters getrennt, und es können mehrere modulare Systemstrukturen entwickelt werden, bei denen Funkzugangssysteme von den übrigen zellularen Infrastrukturen weiter getrennt sind.
Zusätzlich entsteht ein neuer Geschäftstyp für das Bereitstellen von Zugangsnetzwerken; diese Art von Geschäft wird durch die Eigentümer existierender oder zukünftiger Verteilungs- oder Zugangsnetzwerke wahrgenommen. Zusätzlich werden die Zugriffgeräte zu Verbraucherprodukten und sind nicht Teil einer unsichtbaren Infrastruktur eines Zugangsnetzwerks, da die Zugangsanbieter entsprechende Zugriffgeräte installieren müssen, um die transparente Verbindung durch ihr Zugangs- oder Verteilungsnetzwerk bereitzustellen. Die Netzwerkendgeräte können als spezifische Endgeräte ausgestaltet sein, die genau ihrer Verwendung angepasst sind, oder als zellulare Dualmodus-Endgeräte, die in jeder Umgebung zu verwenden sind.
Damit bietet das neue Zugangssystem einerseits den Betreibern die Möglichkeit, ihr zellulares Dienstangebot neuen Nutzerumgebungen anzubieten, beispielsweise zur Heimnutzung oder für öffentliche Hot-Spots, und erhöht andererseits die für zukünftige zellulare Dienste zur Verfügung stehenden Funkkapazitäten auf dramatische Weise. Das System kann als eine UMTS-Kapazitätserweiterung verwendet werden sowie als eine preiswerte Funkerweiterung mit hoher Bit-Rate, beispielsweise in Wohnhäusern oder Hot-Spots im Innen- oder Außenbereich, wo die Nutzung von preiswerten Diensten mit hohen Bit-Raten und ununterbrochener Erreichbarkeit vom UMTS-Stammnetzwerk erwünscht ist. Damit kann ein nahtloser Zugang zu allen UMTS-Diensten geschaffen werden, und die Zugangsnetzwerke können als alternative oder als zusätzliche Funkzugangstechniken für UMTS eingeführt werden.
Die Verbindung kann zu einem Endgerät aufgebaut werden, das zur Verbindung mit mindestens einem Zugriffgerät gemäß den Zugangsspezifikationen des Zugangsnetzwerks ausgestaltet ist. Außerdem kann das Endgerät so ausgestaltet sein, dass es durch die Verwendung einer Adaptionsebenensignalisierung des genannten zellularen Netzwerks mindestens eines Zugriffgerätes eine Verbindungsanforderung anzeigt, wobei die Adaptionsebenensignalisierung dazu ausgelegt ist, eine Abbildungsfunktionalität zwischen den Protokollen der unteren Ebenen des Zugangsnetzwerks und den Protokollen der oberer Ebenen des zellularen Netzwerks bereitzustellen. Dann bauen das Endgerät und das zellulare Netzwerk eine Sitzung, einen Anruf oder/und einen Funkträger auf oder erneuern sie bzw. ihn. Der Aufbau oder der Wiederaufbau der Sitzung oder des Anrufs können durch eine SM (Session Management) oder SIP (Session Initiation Protocol) Signalisierung erreicht werden, während der Funkträger durch eine RRC (Radio Resource Control) Signalisierung aufgebaut oder wiederaufgebaut werden kann. Insbesondere die Protokollfunktionen höherer Ebenen des Endgeräts können auf UMTS-Protokollfunktionen basieren, die auf den UMTS-Transportkanälen in der UMTS-Protokollarchitektur operieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Dienstknoten um einen Breitbanddienstknoten, der so ausgestaltet ist, dass er den Zugangsträger durch Initiieren einer Trägeraufbauprozedur entsprechend eines zwischen dem Zugangsnetzwerk und dem zellularen Netzwerk spezifizierten Signalisierungsprotokolls anfordert. Der Zugangsträger wird vorzugsweise aus einer vereinbarten Gruppe ausgewählt. Das Endgerät ist so ausgestaltet, dass es einen durch das Zugriffgerät aufgebauten Zugangskanal einem richtigen Transportkanal oder einer weiteren ähnlichen zellularen Netzwerkressource des zellularen Netzwerks zuordnet, indem es eine Transportkanal- oder ähnliche zellulare Ressourcenidentifikation verwendet.
Es ist von Vorteil, wenn ein UDP-Transportmittel zwischen dem Zugriffgerät und dem Dienstknoten aufgebaut wird.
Für die Rechnungslegung kann das mindestens eine Zugriffgerät oder eine andere Netzwerksvorrichtung des Zugangsnetzwerks so ausgestaltet sein, dass sie die Ressourcennutzung durch eine aktive Verbindung zwischen einem Endgerät und einem zellularen Netzwerk überwacht und das Überwachungsergebnis der zentralen Netzwerkvorrichtung oder Gateway-Vorrichtung berichtet, und diese Vorrichtung ist so ausgestaltet, dass sie die Ressourcennutzung entsprechend dem zellularen Ursprungsnetzwerk sortiert und eine Zugriffressourcenabrechnung für den Betreiber des zellularen Ursprungsnetzwerks entsprechend vorbestimmter Regeln für den Aufbau der Zugangsträgertype erhöht und eine entsprechende Kapazität für die Datenübertragung zuordnet.
Der Dienstknoten kann eine Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks wie eine Systeminformation oder Funkrufnachrichten an die Gateway-Vorrichtung verteilen, und die Gateway-Vorrichtung kann dann die Systeminformation an die angeschlossenen Zugriffgeräte verteilen.
Das heißt, für die aufgebaute Verbindung zwischen dem Endgerät und dem zellularen Netzwerk über das nicht-integrierte Zugangsnetzwerk kann der Dienstknoten vorbestimmte Funktionen des zellularen Netzwerks bereitstellen, wozu Funkträgermanagement, Verschlüsselung, IP-Header-Kompression, RLC-Ebenensegmentierung und/oder Sendewiederholung und MAC-Multiplexen gehören. Es kann eine Trennung in Nutzerebenen-Gateway und Steuerebenen-Server vorgesehen sein. Weiter kann der Dienstknoten mit einem SGSN durch eine Standard-Iu-Schnittstelle und/oder mit anderen Dienst- oder Schaltknoten über eine Iur-Signalisierungsschnittstelle zur Unterstützung von nahtlosen Gruppendienstknoten und Gruppenzugangssystem-Überleitungen verbunden sein.
Das Zugangsnetzwerk kann ein Netzwerk, beispielsweise ein Breitband-Funkzugangsnetzwerk, sein, das getrennt von dem Kommunikationssystem ausgestaltet ist, auf dem das zellulare Netzwerk basiert. Es kann für den Zugang zu mehreren zellularen Netzwerken verwendet werden, dabei kann es sich um ein Netzwerk mit UMTS-Infrastruktur handeln. Das Zugangsnetzwerk kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass es eine Funktechnik auf der Basis von Bluetooth (BT), IEEE 802.11a/b, IEEE 802.15 oder BRAN HL2 benutzt. Zusätzlich kann das Zugangsnetzwerk so ausgestaltet sein, dass es zum Aufbau einer Verbindung mit anderen Arten von Netzwerken verwendet wird, die sich von dem zellularen Netzwerk unterscheiden. Es kann alternative Verfahren bereitstellen, die spezifisch für das Zugangsnetzwerk sind, um Protokollfunktionen tieferer Ebenen integrierter Zugangsnetzwerke zu realisieren, die spezifisch für die Nutzung als Teil des zellularen Netzwerks ausgestaltet sind. Das Zugangsnetzwerk kann insbesondere ein Mehrzweckzugangsnetzwerk sein, das so ausgelegt ist, dass es Transportdienste für das zellulare Netzwerk anbietet, und bei dem zellularen Netzwerk kann es sich um ein zugangsunabhängiges Netzwerk handeln, das so ausgestaltet ist, dass es Transportdienste nutzen kann, die von mehreren Arten von Zugangsnetzwerken zur Verfügung gestellt werden.
Das Endgerät kann so ausgestaltet sein, dass es die Signalstärke anderer Zugriffgeräte abtastet und ein Umlenken durchführt, indem ein normaler Verbindungsaufbauvorgang für ein neues Zugriffgerät aufgebaut wird. Hinsichtlich der Datentransportfunktionen des Zugangssystems ist zu sagen, dass die Transportkanaldatenströme des zellularen Netzwerks auf den Transportträgern zwischen dem Zugangsnetzwerk und dem zellularen Netzwerk und auf den Kommunikationskanälen transportiert werden können, die von der Zugriffstechnik des Zugangsnetzwerks zwischen einem Endgerät und dem Zugangsnetzwerk bereitgestellt werden. In integrierten Systemteilen, die spezifisch für die Nutzung als ein Teil des zellularen Netzwerks konstruiert sind, können bei einem Aufbau einer Verbindung über das Zugangsnetzwerk nur überlassene Transportkanäle des zellularen Netzwerks benutzt werden. Dann kann das Zugangsnetzwerk eine Abbildungsfunktion (Mapping Funktion) zum Abbilden der überlassenen Transportkanal-Datenströme des zellularen Netzwerks in die vom Zugangsnetzwerk bereitgestellten Kommunikationskanäle bereitstellen.
Das zellulare Netzwerk kann eine Abbildungsfunktion zum Abbilden einer erwünschten Dienstqualität für die Kommunikationskanaleigenschaften des Zugangsnetzwerks bereitstellen und die abgebildeten Kommunikationskanaleigenschaften dazu verwenden, den Aufbau eines Transportdienstes für einen Datenstrom vom Zugangsnetzwerk anzufordern.
Das Zugriffgerät kann eine angegebene Ablaufplanungsinformation sowie definierte Abbildungsregeln zwischen Zeitreferenzen und seiner internen Uhr zur Ablaufplanung von Rundsendenachrichten des zellularen Netzwerks verwenden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird eine Verknüpfung zwischen einem besonderen Datenstrom des zellularen Netzwerks zwischen dem Endgerät und dem zellularen Netzwerk und einem besonderen Kommunikationskanal zwischen dem Endgerät und dem Zugangsnetzwerk dadurch erzielt, dass eine Bindungsinformation sowohl direkt vom zellularen Netzwerk an das Endgerät als auch vom zellularen Netzwerk über das Zugangsnetzwerk an das Endgerät transferiert wird, nachdem der Datenstrom bzw. der Kommunikationskanal aufgebaut wurden.
Eine für das zellulare Netzwerk spezifische Signalisierung kann über den Aufbauträger durch das Zugangsnetzwerk transparent ausgeführt werden, das ausgestaltet ist, um nur die entsprechende Kapazität zuzuteilen. Vorzugsweise werden Rundsende- und Funkrufkanäle zu einem zugriffspezifischen Kanal gebündelt. Weiterhin kann ein Rundsendekanal mit derselben Adresse oder demselben logischen Ort für eine Gruppe von Zugriffgeräten des Zugangsnetzwerks benutzt werden, und das Endgerät kann so ausgestaltet sein, dass es nur einen Kanal abhört, während es zwischen Zugriffgeräten derselben Gruppe wechselt. Der Rundsendekanal des Zugangsnetzwerks kann angepasst sein, Rundsendeinformation, die vom zellularen Netzwerk stammt, als Rundsendung zu verbreiten. Die Ablaufplanung der Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks durch das Zugangsnetzwerk ist vorzugsweise mit der Ablaufplanung der Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks durch ein integriertes Zugangsnetzwerk kompatibel, das als ein Teil des zellularen Netzwerks ausgestaltet ist. Das Zugangsnetzwerk kann vom zellularen Netzwerk als Rundsendung zu verbreitende Nachrichten empfangen, die zusammen mit einer zum Rundsenden verwendeten Ablaufplanungsinformation verwendet werden. Dann kann die Ablaufplanungsinformation Zeitreferenzen des zellularen Netzwerks anzeigen, zu denen die Rundsendenachricht vom Zugangsnetzwerk gesendet werden soll.
Das Endgerät kann so ausgestaltet sein, dass es seine, dem zellularen Netzwerk spezifische Energiesparmerkmale anwendet, wenn es eine Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks über das Zugangsnetzwerk überwacht, indem es kompatible Übertragungszeiten für Teile der Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks festlegt und seine Empfangsfunktionen nur zu erforderlichen Zeitabschnitten aktiviert.
Ist eine Verbindung aufgebaut, kann eine Gruppe von Funktionen tieferer Ebene des zellularen Netzwerks deaktiviert sein und die entsprechenden Funktionen des Zugangsnetzwerks stattdessen genutzt werden. Eine vom zellularen Netzwerk für den Nutzer des Endgeräts und/oder für das Endgerät selbst genutzte Identität braucht dem Zugangsnetzwerk nicht mitgeteilt zu werden. Das Endgerät kann so ausgestaltet sein, dass es eine neue Verbindung mit dem Zugangsnetzwerk aufbaut, die mit einer vorherigen Verbindung durch das Zugangsnetzwerk nicht verknüpft ist, wenn das Endgerät sich von einer Abdeckung oder einem Abdeckungsbereich eines Zugriffgeräts in die Abdeckung oder den Abdeckungsbereich eines anderen Zugriffgeräts des Zugangsnetzwerks bewegt. Weiterhin kann das Endgerät so ausgestaltet sein, dass es nur dann einen Identifikator des zellularen Netzwerks für das Zugangsnetzwerk informiert, wenn das Endgerät mit dem Zugangsnetzwerk Kontakt aufnimmt, um auf das zellulare Netzwerk zuzugreifen.
Hinsichtlich der Zeitgabefunktion des Zugangsnetzwerks kann eine Zeitgabereferenz, beispielsweise SFNs, der Infrastruktur des zellularen Netzwerks in spezifischen Zeitgabereferenzen des Zugangsnetzwerks abgebildet werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung auf der Basis einer bevorzugten Ausführungsform und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben:
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Netzwerkkonfiguration, die ein Zugangssystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst,
2 zeigt eine Schnittstellenarchitektur einer Luftschnittstelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
3 zeigt eine Schnittstellenarchitektur einer Schnittstelle zwischen einem Zugriffpunkt und einer Gateway-Vorrichtung eines Zugangsnetzwerks,
4 zeigt eine Schnittstellenarchitektur zwischen einem Zugangsnetzwerk und einem Dienstknoten des UMTS-Netzwerks,
5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das Zugangsnetzwerkadressierungen und -verbindungen anzeigt,
6A zeigt Protokollstapel der Luftschnittstelle, die Bezug haben zur Nutzerebene des Funkzugangsnetzwerks,
6B zeigt Protokollstapel der Luftschnittstelle, die Bezug haben zur UMTS Access Stratum User Plane,
6C zeigt Protokollstapel der Luftschnittstelle, die Bezug haben zur UMTS Non-Access Stratum User Plane,
7A zeigt Protokollstapel der Luftschnittstelle, die Bezug haben zur Steuerebene des Funkzugangsnetzwerks,
7B zeigt Protokollstapel der Luftschnittstelle, die Bezug haben zur UMTS Access Stratum Control Plane,
7C zeigt Protokollstapel der Luftschnittstelle, die Bezug haben zur UMTS Non-Access Stratum Control Plane,
8 zeigt eine kombinierte UMTS-HL2-Funkschnittstellen Protokollarchitektur,
9 zeigt Protokollstapel der Schnittstelle zwischen dem Zugriffpunkt und der Gateway-Vorrichtung mit Bezug auf die Steuerebene,
10 zeigt Protokollstapel der Schnittstelle zwischen der Gateway-Vorrichtung und dem Dienstknoten mit Bezug auf die Steuerebene,
11 zeigt ein Signalisierungsdiagramm zur Initialisierung des Zugriffpunktes in Richtung der Gateway-Vorrichtung,
12 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für die Initialisierung der Gateway-Vorrichtung in Richtung des Dienstknotens,
13 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für eine UMTS-Informationsrundsendung über das Zugangssystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform,
14 zeigt ein Zustandsübergangsdiagramm des Zugangssystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform,
15 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen netzwerkunterstützten Zustandsübergang aus einem NULL-Zustand in einen FREI-Zustand (IDLE Zustand),
16 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen Zustandsübergang aus einem FREI-Zustand in einen VERBUNDEN-Zustand (CONNECTED),
17 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen Zustandsübergang aus einem FREI-Modus in den VERBUNDEN-Modus,
18 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen Übergang aus dem NULL-Zustand in den FREI-Zustand und direkt in den VERBUNDEN-Zustand,
19 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen Übergang aus dem VERBUNDEN-Zustand in den FREI-Zustand,
20 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für den Aufbau eines UMTS-Datenstroms,
21 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für eine Freigabe eines UMTS-Datenstroms und
22 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für eine Übergabeprozedur.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nachfolgend wird die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Basis eines drahtlosen, auf UMTS-Basis aufgebauten Breitbandsystems beschrieben, in das unabhängige drahtlose Breitbandzugangsnetzwerke als alternative oder zusätzliche Funkzugangstechnologien für UMTS eingeführt sind. Auf die Weise unterstützt ein solches UMTS über Breitbandfunksystem einen nahtlosen Zugriff auf alle UMTS-Dienste.
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Netzwerkarchitektur gemäß der bevorzugten Ausführungsform, bei der ein Breitbandzugangsanbieternetzwerk (BAN-Anbieternetzwerk) 13 über ein IP (Internet Protokoll) Netzwerk 4 mit einem UMTS-Betreibernetzwerk 14 verbunden ist. Das Zugangssystem ist für UMTS-Funkkapazitätserweiterung in Umgebungen zu verwenden, die für Breitbandfunk geeignet sind. Gemäß 1 umfasst das Zugangssystem ein oder eine Mehrzahl von UMTS-Stammnetzwerken 8, die von einem UMTS-Betreiber betrieben werden, und ein oder eine Mehrzahl von Breitbandzugangsnetzwerken 12 (BAN-Netzwerke), die von unabhängigen Zugangsnetzwerkanbietern betrieben werden. Die BAN-Netzwerke 12 können also als nicht integrierte oder unabhängige oder externe Zugangsnetzwerke betrachtet werden. Das BAN-Netzwerk 12 kann auf einer nicht lizensierten Funktechnik basieren, und deshalb können sich Betreiber zellularer Netzwerke ein gemeinsames BAN teilen. Im Einzelnen um fasst das Zugangssystem eine Iu-Schnittstelle zum UMTS-Stammnetzwerk 8 und eine einfache Schnittstelle I-4 auf IP-Basis zum BAN-Netzwerk 12 (nicht integriertes Zugangsnetzwerk), bei dem nur sehr fundamentale Verbindungsaufbau/freigabe- und Datentransportdienste durch die Schnittstelle I-4 bereitgestellt werden. Das BAN-Netzwerk 12 besteht aus Zugriffspunkten (APs) 2 zum Bereitstellen eines Funkzugriffs durch den Aufbau einer Funkverbindung zu einem mobilen Endgerät (MT) 1. Außerdem dient ein Steuerserver oder eine Gateway-Vorrichtung, als BAN Gateway (BANGW) 3 bezeichnet, als Verteiler und Makler für die Steuersignalisierung zwischen den Zugriffspunkten 2 und dem UMTS-Netzwerk 8. Mit den Zugriffspunkten 2 endet also die Breitbandfunkschnittstelle. Das BANGW 3 ist so ausgestaltet, dass es die interne logische Struktur des BAN-Netzwerks 12 gegenüber externen Netzwerken versteckt. Nutzerebenenverbindungen werden logisch direkt zwischen den Zugriffspunkten 2 und dem UMTS-Netzwerk 8 aufgebaut. Im Allgemeinen können die Zugriffspunkte jeder Art von Zugriffsvorrichtung entsprechen, die einen allgemein ausgerichteten physikalischen Zugriffspunkt und hinter dem Zugriffspunkt einen getrennten physikalischen Knoten enthalten kann, der spezifische Funktionen für zellulare Verbindungen bearbeitet.
Das BAN-Netzwerk 12 ist mit einem neuen logischen UMTS-Netzwerkelement oder Dienstknoten verbunden, der Breitbanddienstknoten (Broadband Service Node BSN) 5 genannt wird und dem UMTS-Netzwerk 8 hinzugefügt wird, um eine Schnittstellenfunktion für das BAN-Netzwerk 12 zu bieten. Die Funktion des BSN 5 entspricht einem bedienenden bzw. Serving RNC (Radio Network Controller) des UMTS-Netzwerks 8. Der BSN 5 ist jedoch möglicherweise nicht dazu ausgestaltet, die BAN-Funkressourcen zu verwalten, und die konventionelle Iub-Schnittstelle wird durch die oben erwähnte einfache Schnittstelle I-4 in Richtung des BAN-Netzwerks 12 ersetzt. Die Funktionen des BSN 5 umfassen Funkträgermanagement, UMTS-Verschlüsselung, UMTS IP-Headerunterdrückung, UMTS RLC (Radio Link Control) Ebenensegmentierung und Rückübertragung, eine Möglichkeit zur UMTS MAC (Medium Access Control) Bündelung.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich aufgrund der nicht lizensierten Funktechnologie mehrere UMTS-Netzwerke das BAN-Netzwerk 12 teilen können.
In der Praxis kann der BSN 5 in getrennte Nutzerebenen-Gateway- und gesteuerte Ebenenserverfunktionen aufgeteilt sein. Der BSN 5 ist mit einem SGSN 6 eines GPRS-Kernnetzwerks über eine Standard-Iu-Schnittstelle verbunden und kann mit anderen BSNs und RNCs durch Iur-Signalisierungsschnittstellen für die Unterstützung von nahtlosen Inner-BSN- und Inter-Zugangssystemübergaben verbunden sein. Außerdem umfasst das GPRS-Netzwerk des UMTS-Netzwerks 8 einen GGSN 7, der eine Gateway-Funktion zum Internet 10 oder anderen externen Netzwerken 11, beispielsweise Firmennetzwerken (CN) oder Multimedianetzwerken auf IP-Basis (IM), bereitstellt. Zusätzlich ist ein Heimkundenserver (HSS) 9 als Kundendatenbasis zum Speichern von kundenspezifischen Informationen bereitgestellt. Die Funktion des HSS 9 entspricht der Funktion des Home Location Register (HLR) einer leitungsgebundenen Netzwerkumgebung.
Das mobile Endgerät 1 ist so ausgestaltet, dass es eine zugriffspezifische Verknüpfung mit einem der Zugriffpunkte 2 aufbaut. Insbesondere kann der Aufbau von zugriffspezifischen Verbindungen wie BRAN DLC (BRAN Data Link Control) Nutzerverbindungen für UMTS-Datenströme von dem mobilen Endgerät 1 ausgelöst werden. Weiter können bestehende UMTS-Datenströme in zugriffspezifischen Kanälen des BAN-Netzwerks 12 abgebildet werden, z. B. BRAN DLC Nutzerverbindungen. Das mobile Endgerät 1 kann eine betriebsbereite zugriffspezifische Luftschnittstelle bereitstellen, wie sie beispielsweise in ETSI BRAN HL2 (HIPERLAN 2) definiert ist. Um diese Funktionen ausführen zu können, kann das mobile Endgerät 1 eine Protokollfunktion einer betriebsbereiten zugriffspezifischen UMTS-Konvergenzebene (UMTS CL) enthalten sowie eine UMTS C-Ebenenfunktionalität zum Betreiben einer vereinfachten Version des UMTS-RRC (Radio Resource Control) Protokolls hauptsächlich für die Träger- und Mobilitätsmanagement und UMTS Protokolle höherer Ebene wie Mobilitätsmanagement (MM) und Sitzungsmanagement (SM). Weiterhin umfasst das mobile Endgerät 1 eine UMTS U-Ebenenfunktionalität zum Betreiben von UMTS PDCP (Packet Data Convergence Protocol) und RLC (Radio Link Control) Protokollen. Das mobile Endgerät 1 stellt also UMTS Protokolle höherer Ebene mit C-Ebenen- und U-Ebenenfunktionalität und Breitband Funkprotokolle mit C- und U-Ebenenfunktionalitäten bereit. Dadurch können Steuer- und Nutzersignalisierungen zum UMTS-Netzwerk 8 und ebenfalls zum BAN-Netzwerk 12 bereitgestellt werden.
Die Zugriffpunkte 2 sind ausgestaltet, um Systeminformationen eines zellularen Netzwerks (z. B. des UMTS-Netzwerks 8) über die BAN-Zugriffschnittstelle gemäß eines Adaptionsebenenprotokolls, beispielsweise einer zugriffspezifischen UMTS Konvergenzebene, als Rundzusendung zu verbreiten und als Kunde mit dem BANGW 3 durch ein Signalisierungsprotokoll oder eine Signalisierungsanwendung zu kommunizieren. Im Folgenden wird dieses Signalisierungsprotokoll oder diese Signalisierungsanwendung als Zugangsnetzwerksteuerprotokoll (ANCP) bezeichnet, und es ist erforderlich, dass es Signalisierungsnachrichten zwischen dem nicht integrierten Zugangsnetzwerk (z. B. dem BAN-Netzwerk 12) und dem zellularen Netzwerk (z. B. dem UMTS-Netzwerk 8) austauschen kann. Dieses Signalisieren betrifft den Aufbau und die Freigabe von Verbindungen für individuelle Endgeräte oder Nutzereinrichtungen, das Aufbauen und die Freigabe von Datenströmen zwischen den Endgeräten oder Nutzereinrichtungen und dem UMTS-Netzwerk 8 sowie die Verteilung von Rundsendeinformationen für Endgeräte im Frei-Modus. Diese Art von Protokoll wird auf einem Signalisierungsmittel oder Signalisierungsträger befördert, der auf SCTP, UDP, TCP oder ähnlichen Transportmitteln basieren kann, oder der Signalisierungsparameteraustausch kann sogar durch einen SNMP-Nachrichtentransfer realisiert werden, wie er für das vorliegende Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Es ist erforderlich, dass das Adaptionsebenenprotokoll eine Abbildungsfunktionalität (Mapping Funktionalität) zwischen den tieferen Protokollebenen des BAN-Netzwerks 12 und den höheren Protokollebenen des UMTS-Netzwerk 8 bereitstellt. Die Abbildungsfunktionalität ist so angepasst, dass sie die BAN-spezifischen Protokolle als Protokolle erscheinen lässt, die die Protokolle vom UMTS-Netzwerk 8 durch diese BAN-spezifischen Protokolle ersetzen. Das Adaptionsebenenprotokoll endet im mobilen Endgerät 1 und in den Zugriffpunkten 2. Zu den Funktionen des Adaptionsebenenprotokolls gehört die Ablaufplanung für die UMTS-Netzwerk-Rundsendeinformationen über die BAN Zugriffschnittstelle gemäß der Ablaufplanungsinformation, die dem BAN-Netzwerk 12 vom UMTS-Netzwerk 8 zur Verfügung gestellt wird, und das Abbilden von Zugriffschnittstellendatenströmen in den Datenströmen zwischen dem BAN-Netzwerk 12 und dem UMTS-Netzwerk 8. Während der Aufbauphase für Verbindung und Datenstrom wird dieses Protokoll dazu verwendet, um UMTS netzwerkrelevante Informationen zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem mobilen Endgerät 1 auszutauschen und ein Mittel für einen erfolgreichen Aufbau eines Kommunikations- oder Datentransfermittels zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem UMTS-Netzwerk 8 bereitzustellen.
Weiterhin sind die Zugriffpunkte 2 ausgestaltet, um zugriffspezifische Kanäle wie BRAN DLC Nutzerverbindungen in BAN Transportträgern des BAN-Netzwerks 12 abzubilden. Zusätzlich betätigen die Zugriffpunkte 2 zugangsspezifische Luftschnittstellen gemäß den BAN-Netzwerkspezifikationen und ebenfalls das Adaptionsebenenprotokoll (z. B. zugangsspezifisches UMTS Konvergenzebenenprotokoll). Zusätzlich dazu können in den Zugriffpunkten 2 Abrechnungsfunktionen zum Sammeln von Abrechnungsinformationen (Menge der Bytes, in Anspruch. genommene Zeit) aktiver Verbindungen vorgesehen sein. Auf die Weise stellen die Zugriffpunkte 2 eine Abbildungsfunktion zwischen Funkkanälen und BAN Transportträgern und eine Sicherheitsverknüpfung mit dem BAN Gateway 3 bereit.
Das BAN Gateway 3 kommuniziert als ein Kunde mit BSN 5 und nutzt dabei das ANCP, das für die BAN Signalisierungsverbindungsmanagement zur Verfügung gestellt wird. Andererseits kommuniziert das BAN Gateway 3 als Server mit den Zugriffpunkten 2 und nutzt dazu das ANCP. Das BAN Gateway 3 ist also dazu ausgestaltet, Datenflüsse zwischen internen und externen Transportträgern mit Bezug auf das BAN-Netzwerk 12 abzubilden. Dadurch kann eine Sicherheitsverknüpfung zwischen dem BAN Gateway 3 und jedem Zugriffpunkt und dem BSN 5 aufgebaut werden. Zusätzlich kann das BAN Gateway 3 als Signalisierungs-Stellvertreter und Verteiler zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem BSN 5 agieren, während die logische Struktur des BAN-Netzwerks 12 gegenüber dem BSN 5 versteckt ist. Zusätzlich kann das BAN Gateway 3 dazu ausgestaltet sein, Stammsysteminformationen und Funkrufverteilungsfunktion für die Zugriffpunkte 2 bereitzustellen. Die Schnittstelle zwischen dem BAN Gateway 3 und den Zugriffpunkten 2 wird als Schnittstelle I-3 bezeichnet. Weiterhin wird die Schnittstelle zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem mobilen Endgerät 1 als Schnittstelle I-2 bezeichnet.
Das BSN 5 ist ausgestaltet, um eine Funktion zum Aufrechterhalten der UMTS Verbindung mit einem mobilen Endgerät zu bieten, indem es ein eingeschränktes oder reduziertes UMTS RRC Protokoll ablaufen lässt, und eine Funktion zum Aufrechterhalten von UMTS Datenflüssen mit dem mobilen Endgerät 1, indem es UMTS PDCP und eingeschränkte oder reduzierte RLC Protokolle ablaufen lässt. Im Besonderen kommuniziert der BSN 5 als Server mit dem BAN Gateway 3 durch Nutzung des ANCP und kommuniziert mit dem SGSN 6 über die Nutzung einer Signalisierung, die für die UMTS Iu-Schnittstelle definiert ist. Auf die Weise stellt der BSN 5 eine Datentransportfunktion zu und von dem BAN-Netzwerk 12 bereit. Während die UMTS Signalisierung zum mobilen Endgerät 1 hin verwaltet wird, wird eine Sicherheitsverknüpfung mit dem BAN Gateway 3 aufgebaut, eine Verbindung und eine Trägermanagement hin zum BAN-Netzwerk 12 mit dem ANCP bereitgestellt und die übliche UMTS Schnittstelle dem SGSN 6 zur Verfügung gestellt.
2 zeigt eine Schnittstellenarchitektur der Schnittstelle I-2 zwischen dem mobilen Endgerät 1 und den Zugriffpunkten 2. In 2 ist eine Situation dargestellt, wo zwei mobile Endgeräte 1 mit einem der Zugriffpunkte 2 und dem BSN 5 verbunden sind. Die Schnittstelle I-2 ist eine Luftschnittstelle, die aus zwei Teilen besteht, einem UMTS Teil und einem zugriffspezifischen Teil. Der UMTS Teil endet im BSN 5 und der zugriffspezifische Teil endet im entsprechenden Zugriffpunkt 2. Ein Zugriffpunkt 2 kann mit einem oder mehreren mobilen Endgeräten 1 kommunizieren, während das mobile Endgerät 1 zu einer Zeit nur mit einem Zugriffpunkt 2 kommuniziert.
Der zugriffspezifische Teil der Schnittstelle I-2 stimmt mit den tieferen Ebenen der Breitbandfunktechnologie überein, z. B. BRAN HL2 PHY (Physical layer) und DLC oder äquivalenten Ebenen von BT oder WLAN (Wireless Local Area Network) Zugrifftechnologien. Im UMTS Teil sind die höheren Ebenen für UMTS 12 (z. B. MAC, RLC, PDCP) und L3 (RRC, MM, SM) definiert, während für die Nutzung von UMTS Protokollen über die Zugriffsysteme bestimmte Restriktionen eingeführt sein können. Der UMTS-spezifische Teil ist für die Zugriffpunkte 2 transparent. Die Luftschnittstelle I-2 und die Zugriffpunkte 2 sind ausgestaltet, um Übertragung und Ablaufplanung von UMTS Systeminformations-Rundsendenachrichten zu transportieren. Wie aus der 2 entnommen werden kann, kann damit eine Signalisierung auf tieferer Ebene zwischen den mobilen Endgeräten 1 und einem der Zugriffpunkte 2 aufgebaut und eine Signalisierung auf höherer Ebene zwischen den mobilen Endgeräten 1 und dem BSN 5 über das BAN-Netzwerk 12 aufgebaut werden.
3 zeigt eine Schnittstellenarchitektur der Schnittstelle I-3 zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem BAN Gateway 3. Das GAN Gateway 3 ist eine zentralisierte Steuerentität im BAN-Netzwerk 12. Die Funktionen des BAN Gateway 3 beziehen sich mehr auf die Transportnetzwerkebene als auf die Funknetzwerkebene. Auf der Funknetzwerkebene liegt die Funktion des BAN Gateway 3 in der Verteilung der Rundsendeinformation an die richtigen Zugriffpunkte und in der Durchführung der Initialisierung individueller Zugriffpunkte. Das BAN Gateway 3 kann mit einem oder mehreren Zugriffpunkten verbunden sein, während jeder Zugriffpunkt nur mit einem BAN Gateway 3 verbunden sein kann. Die Schnittstelle I-3 ist eine BAN-interne Schnittstelle und basiert auf IP-Transportfunktionen. Die Zugriffpunkte 2 und das BAN Gateway 3 kommunizieren miteinander über ein spezifisches Anwendungsebenenprotokoll des Zugriffsystems, das als ANCP bezeichnet wird und das in ETSI 3GPP Spezifikation TS 25.301 „Radio Interface Protocol Architecture" definiert ist. Das ANCP stellt gemeinsame Prozeduren bereit, die nicht spezifisch für ein besonderes mobiles Endgerät gelten, und zugeordnete Prozeduren, die spezifisch für ein besonderes mobiles Endgerät vorhanden sind. Allgemein gesagt, kann das ANCP jedes Signalisierungsprotokoll sein, das zwischen einem Zugangsnetzwerk (z. B. dem BAN-Netzwerk 12) und einem zellularen Netzwerk (z. B. dem UMTS-Netzwerk 8) erforderlich ist. Dann wird dieses Signalisierungsprotokoll oder diese Signalisierungsanwendung auf einen Signalisierungsträger gelegt, bei dem es sich zum Beispiel um SCTP (Stream Control Protocol), TCP oder UDP, SNMP (Simple Network Management Protocol) oder um einen anderen geeigneten Signalisierungsträger handeln kann, der in der Lage ist, Signalisierungsnachrichten zwischen zwei Netzwerken zu tragen. Für gemeinsame ANCP Prozeduren wird ein ANCP-Link zwischen einem der Zugriffpunkte 2 und dem BAN Gateway 3 hergestellt. Das gemeinsame ANCP wird dazu benutzt, UMTS Rundsendungen und Funkrufinformationen an die Zugriffpunkte 2 zu liefern. Eine zugeordnete ANCP Verbindung wird dynamisch von den Zugriffpunkten 2 für jedes mobile Endgerät aufgebaut, das auf das Netzwerk über einen anerkannten Zugriffpunkt 2 zugreift. Jede zugeordnete ANCP-Verbindung ist so ausgestaltet, dass sie ihren eigenen Signalisierungsprotokoll-Link nutzt, der von anderen durch die Transportadresse, z. B. UDP (User Datagram Protocol), unterschieden ist. Die zugeordnete ANCP Verbindung wird für den Aufbau und die Freigabe der Nutzerebenentransportträger zwischen einem der Zugriffpunkte 2 und dem BAN Gateway 3 genutzt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Nutzerebene zum Transportieren von UMTS Datenströmen zwischen dem Zugriffpunkt 2 und dem UMTS-Netzwerk nicht logisch über das GAN Gateway 3 geleitet bzw. geroutet wird, wie es nachfolgend unter Hinweis auf die Schnittstelle I-4 beschrieben wird.
4 zeigt die Architektur der Schnittstelle I-4. Diese Schnittstelle verbindet individuelle BAN-Netzwerke mit UMTS-Netzwerken. Es wird also angenommen, dass diese Schnittstelle sich zwischen zwei legalen Entitäten befindet, dem BAN Anbieter und dem UMTS Betreiber. Ein BAN-Netzwerk kann mit mehreren BSNs in Netzwerken von einem oder mehreren Betreibern verbunden sein, und der BSN 5 kann mit einem oder mehreren BAN-Netzwerken verbunden sein, die von einem oder mehreren BAN Anbietern zur Verfügung gestellt werden. Wie in 4 angezeigt, führt die Route der Nutzerebene zum Transportieren von UMTS Datenströmen direkt zwischen die Zugriffpunkten 2 und den entsprechenden BSNs 5 der beiden UMTS-Netzwerke (s. Strichpunktlinien in 4).
Um den Zugang zu UMTS Diensten über das BAN-Netzwerk 12 zu unterstützen, muss der UMTS Betreiber entsprechende BSN Knoten im UMTS-Netzwerk 8 installieren. Wird eine Dienstleistung in einem gegebenen Bereich mit einem BAN Anbieter vereinbart, dann muss eine sichere Kommunikation zwischen den GAN Gateways der BAN Anbieter und den BSNs der UMTS Betreiber aufgebaut werden. Dazu ist es erforderlich, dass die IP-Adressen der Parteien entsprechend den Netzwerkelementen konfiguriert sind oder andere entsprechende Ausgestaltungen durchgeführt werden, mit deren Hilfe das BAN-Netzwerk 12 die Adresse (z. B. IP-Adresse) des BSN 5 finden kann. Zusätzlich sind eine Konfiguration eines UMTS Betreibernetzwerkcodes (z. B. PLMN ID) für das BAN Gateway 3 und eine Vereinbarung über das Verfahren und den Algorithmus erforderlich, die zur Authentifizierung von zwischen dem BAN Gateway 3 und dem BSN 5 auszutauschenden Steuernachrichten notwendig sind. Der BAN Anbieter muss sicherstellen, dass eine ähnliche Sicherheit und Verbindungsmöglichkeit ebenfalls innerhalb des BAN-Netzwerks 12 bereitgestellt wird, d. h., zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem BAN Gateway 3.
Weiterhin muss eine Vereinbarung hinsichtlich der anzubietenden Dienste und ihrer Abrechnung getroffen werden. Beispielsweise kann der BAN Anbieter dem UMTS Betreiber die Transportträger in Rechnung stellen, die zur Weiterleitung von UMTS Datenströmen zwischen Nutzerendgeräten und dem UMTS-Netzwerk der Betreiber für solche Nutzer verwendet werden, die mit dem UMTS-Netzwerk 8 über das BAN-Netzwerk 12 verbunden sind. Um dieses zu erreichen, sollten UMTS Betreiber und BAN Anbieter vorher vereinbaren, welche Art von zugriffspezifischen Transportmitteln das BAN-Netzwerk 12 bereitstellen soll, um UMTS Datenströme hin zum UMTS-Netzwerk 8 zu ermöglichen. Die Zugriffpunkte 2 im BAN-Netzwerk 12 sind so ausgestaltet, dass sie bestimmte Luftschnittstellenstandards mit bestimmten Versionen unterstützen. Der UMTS Betreiber kann die Abbildungsregeln zwischen UMTS QoS (Quality of Service) und den QoS definieren, wie sie durch die Luftschnittstellenstandards (Schnittstelle I-2) definiert sind, die innerhalb des BAN-Netzwerks 12 angewendet werden. Wenn eine Transportfunktion für neue UMTS Datenströme aufgebaut wird, sollten die abgebildeten Parameter dem BAN-Netzwerk 12 vom UMTS-Netzwerk 8 zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich zu einer Gruppe möglicher Transportträgerarten sollten auch die Abrechnungsregeln für jeden dieser Träger vereinbart werden.
Wenn ein neuer UMTS Funkträger hergestellt werden muss, fordert der BSN 5 im UMTS-Netzwerk 8 den Aufbau eines geeigneten Transportträgers aus der vereinbarten Gruppe oder entscheidet, den neuen UMTS Funkträger mit einem der bereits existierenden Transportträger über UMTS-spezifische Mittel zu multiplexen. Wird ein neuer Transportträger erforderlich, gibt der BSN 5 einen Befehl an das BAN-Netzwerk 12 heraus, um diese Art von Transportträger aufzubauen, indem die abgebildeten Luftschnittstellen QoS-Parameter für den gewünschten zugriffspezifischen Kanal an das BAN-Netzwerk in einer UMTS DATA STREAM SETUP (UDS SETUP) Nachricht vom ANCP ausgegeben werden. Die UDS SETUP Nachricht gibt dem BAN-Netzwerk 12 genau an, welche Charakteristiken der erforderliche BAN Luftschnittstellen-Funk-Link haben soll. Nachdem der Träger aufgebaut wurde, können sowohl der Zugriffpunkt 2 als auch der BSN 5 damit beginnen, Abrechnungsinformationen entsprechend den für den hergestellten Transportträgertyp vereinbarten Abrechnungsprinzipien zu sammeln. Der Zugriffpunkt 2 sammelt diese Abrechnungsinformationen und sendet sie gelegentlich an einen in einem BAN-Netzwerk 12 bereitgestellten Abrechnungsserver. Der BAN Anbieter gibt eine Abrechnung an den UMTS Betreiber entsprechend der von ihnen vereinbarten Abrechnungsweise aus. Der BAN Anbieter kennt die Nutzeridentitäten nicht, so dass eine nutzerspezifische finanzielle Belastung nicht möglich ist und aufgrund der Vertraulichkeit der Nutzeridentitätsinformation nicht einmal erwünscht ist. Insbesondere die Zugriffpunkte 2 oder eine andere Vorrichtung im BAN-Netzwerk 12 überwachen die Nutzung der BAN Ressource durch jede aktive Verbindung zwischen mobilen Endgeräten und einem spezifischen zellularen Netzwerk (z. B. dem UMTS-Netzwerk 8) über das BAN-Netzwerk 12. Diese Vorrichtung berichtet über die Nutzung der Ressource oder erstattet Abrechnungsinformationen an eine zentrale Vorrichtung im BAN-Netzwerk 12, beispielsweise anhand eines AAA-Protokolls (Accounting, Authentication and Authorization Protocol). Diese zentrale Vorrichtung sammelt die Ressourcennutzungen und sortiert sie nach dem zellularen Ursprungsnetzwerk. Diese Abrechnungsinformationen werden dann für die Belastung jedes Betreibers der zellularen Netzwerke für die BAN Nutzung verwendet.
Der UMTS Betreiber des UMTS-Netzwerks 8 sollte die Abrechnungsinformationen der individuellen Nutzer für ihre BAN-Nutzung sammeln. Das könnte so durchgeführt werden, wie es normalerweise bei UMTS geschieht, dass vom SGSN 6 CDRs an ein Abrechnungszentrum des UMTS-Netzwerks 8 ausgegeben werden. Ebenso kann der UMTS Betreiber Informationen zum Überprüfen der Abrechnung des BAN Anbieters sammeln. Diese Funktion kann im BSN 5 untergebracht sein.
5 zeigt ein schematisches Diagramm, das BAN Adressierung und Verbindungen anzeigt. In dem in 5 dargestellten Fall ist kein mobiles Endgerät mit einem ersten Zugriffpunkt AP1 verknüpft, und zwei mobile Endgeräte MT1 und MT2 sind mit einem zweiten Zugriffpunkt AP2 verknüpft. Insbesondere nutzt ein erstes mobiles Endgerät MT1 zwei Transportträger (angezeigt durch durchgezogene Linien) über das BAN-Netzwerk 12, während das zweite mobile Endgerät MT2 nur einen Transportträger nutzt. Die gepunkteten Linien zeigen allgemeine BAN Verbindungsmanagementlinks an und die gestrichelten Linien zeigen zugeordnete BAN Verbindungsmanagementlinks an. Wie 5 zu entnehmen ist, sind die BAN-Netzwerkknoten permanent mit sogenannten allgemeinen BAN Verbindungsmanagementlinks (CBCML) miteinander verbunden. Zusätzlich wird für jedes zu einer Zeit verknüpfte mobile Endgerät ein zugeordnetes BAN Verbindungsmanagementlink (DBCML) zwischen dem jeweiligen Zugriffpunkt und dem BAN Gateway 3 sowie zwischen dem BAN Gateway 3 und dem BSN 5 bereitgestellt. Es wird also für jeden zwischen einem mobilen Endgerät und dem BSN 5 hergestellten Transportträger eine Nutzerebenenverbindung zwischen dem Zugriffpunkt und dem BSN 5 aufgebaut.
Innerhalb des BAN-Netzwerks 12 solle jeder Zugriffpunkt und jedes BAN Gateway eine IP-Adresse haben. Die innerhalb des BAN-Netzwerks 12 benutzte IP-Adresse kann eine private Adresse sein. Jeder Zugriffpunkt muss die IP-Adresse des BAN Gateways kennen, mit dem er verbunden ist. Andererseits muss das BAN Gateway 3 die IP-Adressen jedes Zugriffpunktes kennen, mit dem es verbunden ist. BAN Gateway 3 und BSN 5 müssen einander mit einer IP-Adresse adressieren können. BSN 5 und BAN Gateway 3 sind also zumindest über eine öffentliche IP-Adresse zu erreichen, die im Agentenknoten bekannt ist. Sollten Zugriffpunkte private Adressen haben, werden Nutzerebenenverbindungen über einen Netzwerkadressenübersetzer geleitet bzw. geroutet, der durch das BAN Gateway 3 dynamisch gesteuert werden muss.
Im Allgemeinen endet die Steuerebene im BAN Gateway 3, während die Nutzerebenenverbindungen direkt zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem BSN 5 gerouted werden können. Die Schnittstelle I-3 ist also nur eine Steuerschnittstelle, die die Zugriffpunkte 2 mit dem BAN Gateway 3 verbindet, und die Schnittstelle I-4 ist eine kombinierte Nutzer- und Steuerebenenschnittstelle, die das BAN Gateway 3 mit dem BSN 5 verbindet.
Zwischen jedem der Zugriffpunkte 2 und dem BAN Gateway 3 und zwischen jedem BAN Gateway 3 und BSN 5 besteht ein semi-permanenter allgemeiner BAN Verbindungsmanagementlink (CBCML). Die Links zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem BAN Gateway 3 und die Verbindung zwischen dem BAN Gateway 3 und dem BSN 5 sind voneinander unabhängig. Ein allgemeiner BAN Verbindungsmanagementlink wird hergestellt, wenn der Agentenknoten in das Netzwerk installiert wird und wird beim Zurückstellen des Agentenknotens erneut aufgebaut. Die gemeinsame Steuerverbindung benutzt die Signalisierungsprotokoll-Transportfunktion auf den zugeordneten UDP Transportverbindungen über IP.
Der spezifische CBCML wird also zwischen diesen Knoten anhand der Quellen- und Ziel-IP-Adressen und der Quellen- und Ziel-UDP-Port-Nummern identifiziert. Insbesondere wird der CBCML für den Austausch der Knoteninitialisierungsnachrichten beim Aufbau oder Zurückstellen genutzt und, um UMTS Systeminformationen und Funkrufnachrichten zu verteilen. Das BAN Gateway 3 ist für die Verteilung von solchen Systeminformationen und Funkrufnachrichten über die Schnittstelle I-3 auf der Basis von in der Schnittstelle I-4 ausgeführten Prozeduren verantwortlich.
Für jedes mobile Endgerät, das mit einem der Zugriffpunkte 2 im BAN-Netzwerk 12 verknüpft ist, wird zwischen dem Zugriffpunkt 2 und dem BAN Gateway 3 sowie zwischen dem BAN Gateway 3 und dem BSN 5 ein zugeordneter BAN Verbindungsmanagementlink (DBCML) aufgebaut. Dieser DBCML ist dem allgemeinen BAN Verbindungsmanagementlink ähnlich, ist jedoch einem mobilen Endgerät spezifisch zugeordnet. Ein DBCML wird dazu verwendet, sich selbst für ein neues mobiles Endgerät zu initialisieren, Transportträger für UMTS Datenströme aufzubauen und freizugeben und sich selbst freizugeben. Das BAN Gateway 3 ist für die korrekte Abbildung zwischen den DBCMLs der Schnittstelle I-3 und der Schnittstelle I-4 verantwortlich, indem eine richtige IP-Adressen- und UDP-Port-Nummer-Abbildung durchgeführt wird.
Für jeden über das BAN-Netzwerk 12 übertragenen UMTS Datenstrom wird eine Nutzerebenenverbindung aufgebaut. Es wird bemerkt, dass ein UMTS Datenstrom Informationen enthalten kann, die zu einem oder zu mehreren UMTS Funkträgern gehören. Alle Daten, die zwischen dem BSN 5 und dem mobilen Endgerät 1 ausgetauscht werden, d. h. sowohl Daten der UMTS Nutzerebene als auch der UMTS Steuerebene, werden in diesen Nutzerebenentransportträgern durch das BAN-Netzwerk 12 übertragen. Wie bereits erwähnt, wird die Nutzerebenenverbindung direkt zwischen dem jeweils zuständigen der Zugriffpunkte 2 und dem BSN 5 hergestellt, wenn die möglicherweise vorhandene Netzwerkebenenausrüstung wie Network Access Protocol Trailer (NAT) außer Acht gelassen wird.
Die Nutzerebene nutzt eine UDP- über IP-Transportfunktion und wird so über die Quellen- und Ziel-IP-Adresse einer Netzwerkebene identifiziert, und die UDP- Port-Nummern an der Transportebene identifizieren diesen spezifischen Nutzerebenentransportträger. Die UDP-Port-Nummern werden aus dem dynamischen Bereich der Port-Nummern ausgewählt. Insbesondere werden Nutzerebenenverbindungen zum Transfer individueller UMTS Trägerdatagramme (UMTS MAC-UDPs) zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem BAN Gateway 3 und zwischen dem BAN Gateway 3 und dem BSN 5 genutzt. Dann wird im BSN 5 ein Transportkanal in einem Nutzerebenentransportträger abgebildet. Im Zugriffpunkt 2 wird der Nutzerebenentransportträger weiter in einer logischen Verbindung über die Schnittstelle I-2 abgebildet, und schließlich wird die logische Verbindung am mobilen Endgerät 1 zurück im UMTS Transportkanal abgebildet. Das BAN Gateway 3 ist verantwortlich für die Netzwerkadressenübersetzung und die Port-Abbildung der BAN Verbindungsmanagementlinks der Steuerebene sowie für die Verwaltung der möglichen Abbildung zwischen privaten und öffentlichen Adressen über die Nutzerebenentransportträger.
Für CBCML und DBCML werden an der Schnittstelle I-3 und der Schnittstelle I-4 getrennte Signalisierungsprotokollverbindungen benutzt. Die Signalisierungsprotokollverbindungen werden durch Agentenknoten initialisiert, d. h. durch einen Zugriffpunkt in der Schnittstelle I-3 und das BAN Gateway 3 in der Schnittstelle I-4, wenn der Agentenknoten initialisiert wird. Die erste Signalisierungsprotokollnachricht, die die ANCP Initialisierungsnachricht enthält, wird an die dem Managementknoten bekannte IP-Adresse mit dem bekannten UDP-Port des Signalisierungsprotokolls als UDP-Zielport gesendet. Der Agentenknoten soll einen freien UDP-Port aus dem dynamischen Bereich an seiner Quellenadresse benutzen. Der Agentenknoten kann auch eine geeignete IP-Adresse als seine Quellen-IP-Adressen auswählen. Der Managementknoten erwidert auf die Initialisierungsnachricht mit einer Nachricht, die eine ausgewählte IP-Adresse und UDP-Port-Nummer aus dem dynamischen Bereich als Quellenadresse sowie die angezeigte IP-Adresse des Agenten und den UDP-Quellen-Port als die Zieladresse enthält. Nach dem Austausch dieser Nachrichten werden die ausgewählten UDP-Port-Nummern in nachfolgenden Kommunikationen über die aufgebaute Signalisierungsprotokollverbindung benutzt. Die Signalisierungsprotokollverbindung kann lokal freigegeben werden, nachdem ANCP-Ebenen Freigabenachrichten erfolgreich ausgetauscht wurden.
Da der BSN 5 die Struktur des BAN-Netzwerks 12 nicht kennt, sieht er nur das BAN Gateway 3. Die Verwaltung des BAN wird darum vollständig innerhalb des BAN-Netzwerks 12 durchgeführt.
6A bis 6C zeigen Protokollstapel der Nutzerebene der Luftschnittstelle I-2. Dabei zeigt 6A die Protokollstapel der BAN Nutzerebene an dem mobilen Endgerät 1 und den Zugriffpunkten 2. Wie der 6A entnommen werden kann, enthält das mobile Endgerät 1 oder die Nutzerausrüstung (UE) Protokollfunktionen höherer Ebene (UMTS CL und Packet CL) zum Aufbauen der direkten Nutzerebenenverbindung zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem BSN 5. Zusätzlich sind Protokollfunktionen tieferer Ebene vorgesehen (BRN DLC und BRAN L1), um die Steuerebenenverbindung zum BAN-Netzwerk 12 herzustellen. Das Gleiche gilt für die Protokollstapel der Zugriffpunkte 2.
6B zeigt die Protokollstapel der UMTS Access Stratum Nutzerebene zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem BSN 5. Ein Stratum definiert eine Zusammenfassung von Protokollen, die sich auf einen Aspekt der Dienste beziehen, die durch eine oder mehrere Gruppen physikalischer Entitäten auf höchster Ebene bereitgestellt werden. Das Zugangsstratum ist eine funktionelle Zusammenfassung, die aus den Teilen in der Infrastruktur und in der Nutzerausrüstung und den Protokollen zwischen diesen Teilen besteht, die für die Zugangstechnik spezifisch sind, d. h., für die Art, in der diese spezifischen physikalischen Medien zwischen der Nutzerausrüstung und der Infrastruktur benutzt werden, um Informationen zu tragen. Das Zugangsstratum stellt Dienste bereit, die sich auf die Sendung von Daten über die Funkschnittstelle und die Verwaltung der Funkschnittstelle gegenüber den anderen Teilen des UMTS-Netzwerks 8 beziehen. Wie 6B entnommen werden kann, wird die Nutzerebenenverbindung zwischen dem mobilen Endgerät oder der Nutzerausrüstung und dem BSN 5 direkt über die Luft-Protokollebenen UMTS RLC und UMTS MAC hergestellt. In den tieferen Protokollebenen stellen die Zugriffpunkte 2 eine Anpassungs- oder Abbildungsfunktion zum Abbilden der tieferen Ebenen der BRAN Nutzerebene in den UDP/IP- bzw. L2 + L1 Protokollfunktionen bereit. Im BAN Gateway 3 wird eine zusätzliche Adressen- und Portabbildung durch NAT durchgeführt, um die Verbindung mit der tieferen Ebene bereitzustellen.
6C zeigt die Protokollstapel für die UMTS Non Access Stratum Nutzerebene, die UMTS Nutzerebene mit zugangslosem Stratum, zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem GGSN 7. In diesem Fall wird eine Verbindung über das BAN-Netzwerk 12, den SGSN 6 und den GGSN 7 des UMTS-Netzwerks 8 zu einem externen Netzwerk wie dem Internet 10 hergestellt. Die UMTS Zugangsstratum Nutzerebene, die in 6D dargestellt ist, wird benutzt, um den Ruf an den BSN 5 zu routen. Auf der Basis der höheren UMTS PDCP Ebene in dem BSN 5 wird eine Abbildung in den GPRS Protokollebenen GTP-u (GPRS Tunneling Protocol), Iu-FP-(Frame Protocol) und Iu-Transportträgern erzielt. Am SGSN 6 werden die Iu-FP-Ebene und die Iu-Transportträgerebene im Transportträger des externen Netzwerks abgebildet.
7A bis 7C zeigen Protokollstapel der Steuerebene der Schnittstelle I-2. Wie der 7A zu entnehmen ist, enthalten das mobile Endgerät 1 und die Zugriffpunkte 2 eine zusätzliche tiefere Ebene BRAN MAC, die für die Medienmultiplex/-demultiplexfunktion der Steuerebene erforderlich ist.
Weiter stellt die in 7B dargestellte UMTS Zugangsstratum-Steuerebene eine zusätzliche höhere Ebene UMTS RRC für die Funkressourcensteuerfunktion am mobilen Endgerät 1 und BSN 5 bereit. Im Falle der UMTS Steuerebene mit zugangslosem Stratum nach 7C werden zusätzliche UMTS Funktionen zum Mobilitätsmanagement (MM) und Sicherheitsmanagement (SM) auf höherer Ebene in einer zusätzlichen höheren Protokollebene am mobilen Endgerät 1 und dem SGSN 6 bereitgestellt. Weiter ist der BSN 5 so ausgestaltet, dass er die Protokollebenen der UMTS Zugangstratum-Steuerebene in einer Ebene Radio-Access-Network-Application-Part (RANAP) und einem Iu-Signalisierungsträger abbildet, die für die entsprechende Steuersignalisierung erforderlich sind.
8 zeigt eine kombinierte UMTS-HL2 Funkschnittstellenprotokollarchitektur, wie sie der BSN 5, Zugriffpunkte 2 und das mobile Endgerät 1 für die Schnittstellenfunktion zwischen dem UMTS-Netzwerk 8 und dem BAN-Netzwerk 12 bereitstellt. Das gemäß ETSI standardisierte Broadband Radio Access Network (BRAN) bezeichnet eine Anzahl von Technologien, die für die Implementierung von Breitband-Funkzugangsnetzwerken geeignet sind. Von diesen Technologien ist eine Technik als HIPERLAN 2 (HL2) bekannt. Diese drahtlosen Zugangs netzwerke haben den Zweck, unterschiedliche Kernnetzwerke zu unterstützen, einschließlich der auf IP basierenden Netzwerke. Die kombinierte UMTS-HL2 Funkschnittstellenprotokollarchitektur umfasst eine BRAN HL2 Ebene 101, eine BRAN HL2 DLC Ebene 102, eine BRAN HL2 Konvergenzebene 103, eine UMTS L2/MAC Ebene 104, eine UMTS L2/RLC Ebene 105, eine UMTS L3 RLC Ebene 106 und eine L2/PDCP Ebene 107.
Im Vergleich zu der normalen UMTS/UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) Protokollarchitektur, wie sie in der ETSI 3GPP Spezifikation TS 25.323 definiert ist, können die folgenden Unterschiede zu den UMTS-Teilen definiert werden. In der in 8 dargestellten Architektur wird nur die paketgeschaltete Domäne unterstützt, d. h. alle Funkträger benutzen PDCP-Protokolldienste, wie sie in der ETSI 3GPP Spezifikation TS 25.323 „Packet Data Convergence Protocol (PDCP)" definiert sind. Weiter kann nur ein zugeordneter Transportkanal (DCH) der UMTS Architektur benutzt werden. Zusätzlich werden UMTS CCCH Nachrichten in einem DCH Transportkanal abgebildet.
Die UMTS Funkruf- und Systeminformation-Rundsendenachrichten werden nicht über RLC- und MAC-Protokolle gesendet, stattdessen wird die Information des Inhalts solcher Nachrichten und zusätzliche, notwendige Ablaufplanungsinformation auf der Netzwerkseite direkt durch die RRC-Funktion 106 an die BRAN HL2 UMTS Konvergenzebene 103 über die Rundsendesteuerung SAP (Service Access Point) geliefert. Im mobilen Endgerät 1 oder der Nutzerausrüstung (UE) werden die Systeminformation und die Funkrufnachrichten durch die RRC-Funktion 106 direkt von der BRAN HL2 UMTS Konvergenzebene 103 über die Rundsendesteuerung SAP empfangen. Insbesondere umfasst die BRAN HL2 Konvergenzebene 103 einen gemeinsamen Teil 1031, durch den eine DLC Nutzer-SAP-Signalisierung zu einer U-Ebene 1033 des BRAN HL2 UMTS SSCS (Service Specific Convergence Sublager) geroutet wird. Weiter wird die DLC Steuerungs-SAP-Signalisierung zu einem DC 1034 geroutet, der direkt zum UMTS L3 RRC 106 geroutet wird. Von der U-Ebene 1033 wird die Rundsendesignalisierung über eine BC-Ebene 1035 zum UMTS L3 RRC 106 geroutet. Im Gegensatz dazu wird die TL Nutzer-SAP-Signalisierung von der U-Ebene 1033 über die UMTS L2/MAC-Ebene 104 zu entsprechenden RLC-Funktionen 1051 der UMTS L2/RLC-Ebene 105 geroutet. Dann werden die logischen Kanäle ent weder zur UMTS L3 RRC-Funktion 106 oder zu entsprechenden PDCP-Funktionen 1071 der L2/PDCP-Ebene 107 geroutet, basierend auf der Multiplex/Demultiplex-Funktion, die in der MAC-Ebene 104 zum Trennen/Kombinieren der Steuer- und Nutzerebenensignalisierung bereitgestellt ist.
Die UMTS SSCS-Ebene 1032 ist auf dem gemeinsamen Teil 1031 und der DLC-Ebene 102 angeordnet. Sie stellt ein Mittel dar, um den UMTS MAC-Rahmen über die Funkschnittstelle I-1 des BAN-Netzwerks 12 zu nutzen und zu erhalten. Sie verwaltet auch UMTS Rundsendedaten über die Funkschnittstelle, beispielsweise Systeminformationen und Funkrufnachrichten. In der Schnittstelle zwischen den höheren Ebenen und der UMTS SSCS 1032 werden UMTS Steuer- und Nutzerdaten als UMTS Datenströme übertragen. In der UMTS SSCS 1032 wird jeder UMTS Datenstrom in einer anderen HL2 DLC Nutzerverbindung (DUC) des BAN-Netzwerks 12 abgebildet. Darum werden die im BAN-Netzwerk 12 verwendeten DUC IDs in UMTS Datenstrom-IDs abgebildet. Zusätzlich wird eine Verbindungssteuerung zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem mobilen Endgerät 1 in der UMTS SSCS 1032 entsprechend Anforderungen von höheren Ebenen des mobilen Endgerätes 1 oder externen Netzwerken durchgeführt. Während des Verbindungssteuerungsprozesses wird eine HL2 MAC ID in einer UMTS Verbindungs-ID abgebildet. Aufbau und Freigabe von UMTS Datenströmen wird ebenfalls in der UMTS SSCS 1032 durchgeführt.
Die Rundsendeprozedur von UMTS Rundsendedaten wird innerhalb der entsprechenden UMTS SSCS-Funktion der Zugriffpunkte 2 durchgeführt. Die UMTS Rundsendedaten werden von externen Netzwerken empfangen und in der UMTS SSCS in einen UMTS Datenstrom entsprechend der vom externen Netzwerk empfangenen Ablaufplanungsinformation konvertiert. Dann wird der UMTS Datenstrom über die Schnittstelle I-2 als Rundsendung ausgesendet. Die UMTS SSCS 1032 ist auch dafür zuständig, UMTS Systemrahmen in HL2-Rahmen des BAN-Netzwerks 12 abzubilden.
Um alle UMTS SSCS-Funktionen auszuführen, ist die UMTS SSCS 1032 in die U-Ebene (User plane: Nutzerebene) 1033, die BC-Ebene (Broadcast Control plane: Rundsendesteuerebene) 1035 und die DC-Ebene (Dedicated Control plane: Zugeteilte Steuerebene) 1034 unterteilt. Es wird bemerkt, dass der Gemein same Teil 1031 für die DC-Ebene 1034 transparent ist. Die Prozeduren der U-Ebene 1033 bieten die Möglichkeit, UMTS SSCS SDUs (Service Data Units) zwischen der UMTS SSCS der Zugriffpunkte 2 und einer oder mehreren UMTS SSCS mobiler Endgeräte, die mit den Zugriffpunkte 2 über das BAN-Netzwerk 12 verknüpft sind, zu übermitteln. Um das zu erreichen, umfasst die U-Ebene 1033 eine Übermittlungsfunktion zum Transferieren von UMTS Steuer- und Nutzerdaten von/zu höheren Ebenen und BC-Ebene 1035 und von/zu tieferen Ebenen, und Abbildungsfunktionen zum Abbilden von UMTS Verbindungen und UMTS Datenströmen von höheren Ebenen in die HL2-Verbindungen bzw. HL2 DLC-Verbindungen der tieferen Ebenen, und zwar auf der Basis ihrer entsprechenden ID.
Die BC-Ebene 1035 bearbeitet UMTS Rundsendedaten auf der Basis von asymmetrischen Prozeduren, die im mobilen Endgerät 1 und den Zugriffpunkten 2 aufgrund ihrer Rundsendeempfangs- bzw. Rundsendeausgabenatur unterschiedlich sind.
Schließlich ist die DC-Ebene 1034 für den Aufbau, die Verwaltung und die Freigabe von UMTS Datenströmen verantwortlich. Dazu gehört die Anzeige der UMTS SSCS-Initialisierung und das Auslösen von Prozeduren zur UMTS CL Rundsendeanbindung (join), zum UMTS Verbindungsaufbau, zur UMTS Verbindungsfreigabe, zum UMTS Datenstromaufbau und zur UMTS Datenstromfreigabe.
9 zeigt Protokollstapel für die Schnittstelle I-3 zwischen den Zugriffpunkten 2 und dem BAN Gateway 3. In beiden Netzwerkelementen umfassen die Protokollebenen eine ANCP-Ebene auf einer Signalisierungsprotokollebene (z. B. SMNP, wie in 9 angezeigt) auf einer UDP/IP-Ebene auf L2 + L1 Ebenen.
Auf ähnliche Weise, angezeigt in 10, umfasst der Protokollstapel der Schnittstelle I-4 zwischen dem BAN Gateway 3 und dem BSN 5 die ANCP-Ebene auf der Signalisierungsprotokollebene (z. B. SNMP, wie in 10 gegeben) auf der UDP/IP-Ebene auf der L2 + L1 Ebene.
11 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für eine Initialisierung eines Zugriffpunktes 2 hin zum BAN Gateway 3, wobei ein installierter oder zurückgestellter Zugriffpunkt mit dem BAN Gateway 3 verbunden wird. Dieses Signalisierungsbeispiel zeigt die erforderliche Signalisierung bei der Installation eines neuen AP im BAN-Netzwerk 12 oder bei einer erforderlichen Rückstellung eines vorhandenen AP. Der Zugriffpunkt weist eine Sicherheitsverknüpfung mit dem angeschlossenen BAN Gateway 3 auf. Es wird darum vorausgesetzt, dass die Sicherheitsverknüpfungsinformation im Zugriffpunkt vorkonfiguriert ist.
Nach dem Aufbau und der Rückstellung soll jeder Zugriffpunkt einen gemeinsamen BAN Verbindungsmanagementlink (Connection Management Link) zu seinem zugeordneten BAN Gateway 3 herstellen. Diese Signalisierungsverbindung wird auf dem Signalisierungsprotokoll auf dem UDP/IP Transportprotokoll betrieben.
Der Zugriffpunkt stellt die Verbindung her, indem er eine ANCP INITIALIZATION Nachricht an das BAN Gateway 3 sendet.
Die Initialisierungsnachricht kann beispielsweise eine Liste der unterstützten zugangspezifischen Luftschnittstellen-Protokollversionen enthalten, eine Liste von unterstützten ANCP Versionen und einen AP-Knoten Identifikator. Der Empfang von INITIALIZATION wird vom BAN Gateway 3 mit einer INITIALIZATION ACK Nachricht bestätigt, die eine ID der ausgewählten ANCP Protokollversion und einen BAN Gateway Knotenidentifikator enthält.
Der Austausch dieser beiden Nachrichten initialisiert den Gemeinsamen BAN Verbindungsmanagementlink (Common BAN Connection Management Link: CBCML) zwischen dem Zugriffpunkt und dem BAN Gateway. Die Transportadressen für den CBCML werden während des Initialisierungsvorgangs zugewiesen, indem die Quellen-IP-Adresse und die Quellen-UDP-Port-ID für den CBCML sowohl in der INITIALIZATION als auch in der INITALIZATION ACK Nachricht auf die erwünschten Werte eingestellt werden.
Zusätzlich zur Anzeige der Rückstellung wird der Gemeinsame BAN Verbindungsmanagementlink (CBCML) zur Verteilung von UMTS Rundsendeinformati ons- und Funkrufnachrichten vom BAN Gateway 3 an die Zugriffpunkte 2 genutzt.
12 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für eine Initialisierung des BAN Gateway 3 hin zum BSN 5. Dieses Signalisierungsbeispiel zeigt, wie das BAN Gateway 3 mit dem BSN 5 verbunden ist. Ein BAN Gateway kann mit mehreren BSNs desselben Betreibers sowie mit BSNs in den Netzwerken mehrerer Betreiber verbunden sein.
Ähnlich den Zugriffpunkten 2 hat jedes BAN Gateway eine Sicherheitsverknüpfung mit den UMTS Betreiber BSNs, mit denen es verbunden ist. Es wird angenommen, dass die Sicherheitsverknüpfung manuell hergestellt wird.
Nach dem Aufbau und der Rückstellung stellt das BAN Gateway 3 einen Gemeinsamen BAN Verbindungsmanagementlink mit seinen zugeordneten BSNs auf. Der Aufbau wird auf ähnliche Weise durchgeführt wie für die AP-Initialisierungsprozedur im Zusammenhang mit 11 beschrieben.
13 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für eine UMTS Informationsrundsendung über das BAN-Netzwerk 12. UMTS Informationsrundsendungen werden dazu verwendet, UMTS-spezifische Informationen über die zugangsspezifische Funkschnittstelle I-2 zu verbreiten. UMTS Informationen bestehen aus UMTS Systeminformations- und Funkrufnachrichten.
Diese Signalisierungssequenz besteht aus zwei Teilen, einer Systeminformationsverteilung an und innerhalb des BAN-Netzwerks 20 und einer Systeminformationsrundsendung über die Luft. Die Verteilung der Systeminformationen innerhalb des Netzwerks nutzt den aufgebauten Gemeinsamen BAN Verbindungsmanagementlink (CBCML).
Der BSN 5 und das BAN Gateway 3 sind verantwortlich für die Systeminformationsverteilung zu den Zugriffpunkten 2. Der BSN 5 sendet die UMTS Systeminformationen an das BAN Gateway 3, das dann die Informationen an alle angeschlossenen Zugriffpunkte verteilt. Das BAN Gateway 3 kann Systeminformatio nen von einer Mehrzahl von BSNs aus unterschiedlichen UMTS oder anderen zellularen Netzwerken empfangen.
Der Zugriffpunkt ist dann für eine periodische UMTS Systeminformationsrundsendung über die Breitband-Luftschnittstelle I-2 verantwortlich, wie es in den zugangsspezifischen UMTS Konvergenzebenen spezifiziert ist.
14 zeigt ein Zustandsübergangsdiagramm des mobilen Endgeräts 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform. Das mobile Endgerät 1 kann drei Zustände annehmen: NULL, FREI und VERBUNDEN (NULL, IDLE, CONNECTED). Diese Zustände beschreiben den Verbindungszustand zwischen der Mobilstation 1 und dem UMTS-Netzwerk 8 und nicht den Zustand der UMTS Protokolle.
Im NULL-Zustand hört die Mobilstation 1 die UMTS Rundsendeinformation nicht und kann deshalb auch nicht von dem Vorhandensein der UMTS Abdeckung wissen und kann keine Verbindung mit dem UMTS-Netzwerk aufnehmen. Die Mobilstation 1 geht in den FREI-Modus über (s. Pfeil A in 14), wenn sie eingeschaltet wird und mit dem Abhören der UMTS Rundsendeinformationen vom abonnierten UMTS-Netzwerk beginnt. Die Mobilstation 1 tritt in diesen Zustand ein, nachdem sie entweder das UMTS Rundsendesignal durch Suchen der zugangsspezifischen Frequenzen gefunden hat oder indem sie die UMTS Rundsendekanalinformationen vom nächsten Zugriffpunkt erfragt hat.
Wenn das mobile Endgerät 1 Kontakt zum UMTS-Netzwerk 8 benötigt, geht es in den Zustand VERBUNDEN über (s. Pfeil B). Dieser Zustand tritt ein, nachdem das mobile Endgerät 1 mit dem nächsten Zugriffpunkt verknüpft ist, den Zugriffpunkt über die abonnierte PLMN-ID informiert hat, und nachdem das BAN-Netzwerk 12 Nachrichten mit dem UMTS-Netzwerk 8 unter Nutzung von zugeteilten Transportkanälen, die mit den aufgebauten Transportträgern verknüpft sind, gesendet hat.
Das mobile Endgerät 1 tritt aus dem Zustand VERBUNDEN in den Zustand FREI ein (s. Pfeil C), wenn der letzte Transportträger für UMTS Daten freigegeben und das mobile Endgerät 1 vom Zugriffpunkt abgetrennt ist. Es wird bemerkt, dass die UMTS Verbindung logisch immer noch zwischen dem mobilen Endgerät und dem UMTS-Netzwerk 8, z. B. im RRC-Zustand URA-Verbunden, existieren kann.
Das mobile Endgerät 1 kehrt in den NULL-Zustand zurück (s. Pfeil D), wenn es keine UMTS Rundsendeinformationen empfangen kann. Das kann daran liegen, dass es sich aus dem Abdeckungsbereich des BAN-Netzwerks 12 entfernt oder dass die Stromzufuhr abgeschaltet wird.
15 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen netzwerkassistierten Zustandsübergang aus dem NULL-Zustand in den FREI-Zustand. Dieser Zustandsübergang kann ohne jede Signalisierung geschehen, wenn das mobile Endgerät 1 in der Lage ist, UMTS Systeminformationen zu empfangen oder zu finden, die von dem zugeordneten Zugriffpunkt selbst verbreitet werden. Das ist möglich, da die UMTS Rundsendung von allen Zugriffpunkten innerhalb eines Zugangsnetzwerks in demselben Kanal gesendet werden sollte, oder wenn das mobile Endgerät 1 selbst den UMTS Rundsendestrom findet, indem die Zugrifffrequenzen abgetastet werden.
Wenn das mobile Endgerät 1 nicht in der Lage ist, selbst die UMTS Rundsendeinformationen vom nächsten Zugriffpunkt zu finden, der eine Verbindungsmöglichkeit mit dem UMTS-Netzwerk 8 unterstützt, sollte die folgende Signalisierung ausgeführt werden, um das BAN-Netzwerk 12 aufzufordern, den Ort der UMTS Rundsendeinformationen des abonnierten UMTS-Netzwerks 8 anzuzeigen.
Im Allgemeinen stellt das mobile Endgerät 1 ein Kommunikations- oder Datenübertragungsmittel zwischen sich selbst und einem ausgewählten der Zugriffpunkte 2 her. Dann fragt das mobile Endgerät 1 nach Informationen über das Vorhandensein oder den Ort von Informationen eines zellularen Rundsendenetzwerks. Insbesondere kann das mobile Endgerät 1 dem ausgewählten Zugriffpunkt einen Indikator (z. B. PLMN-ID) angeben, der angibt, von welchem zellularen Netzwerk es die Rundsendedaten zu empfangen wünscht. Als Antwort darauf gibt das BAN-Netzwerk 12 dem mobilen Endgerät 1 die Adresse oder ähnliche Ortsinformationen über ein Rundsendesignal eines zellularen Netzwerks an. In dem Fall, wo das mobile Endgerät 1 das gewünschte zellulare Netzwerk angegeben hat, kann das BAN-Netzwerk 12 einen Zeiger zu der Rundsendein formation angeben, die speziell von dem erwünschten zellularen Netzwerk kommt. Ist das Kommunikationsmittel nicht mehr erforderlich, kann es freigegeben werden.
Im Folgenden wird die oben angegebene allgemeine Prozedur unter Hinweis auf 15 für den Fall der BRAN HL2 Protokollsignalisierung detaillierter beschrieben. Das mobile Endgerät 1 initiiert den Zustandsübergang durch Verknüpfung mit den nächsten Zugriffpunkt. Der Aufbau von zugangsspezifischer Verschlüsselung oder Authentifikation ist nicht notwendig. Nach dem Verhandeln der zugangspezifischen Möglichkeiten, bittet das mobile Endgerät 1 um den Ort der UMTS Rundsendeinformation, indem es eine UMTS-BROADCAST-JOIN RLC Nachricht an den Zugriffpunkt sendet. Diese Nachricht gibt die PLMN-ID des UMTS-Netzwerks 8 an, dessen Rundsendeinformation das Endgerät zu empfangen wünscht.
Der Zugriffpunkt antwortet mit einer UMTS_BROADCAST_JOIN_ACK Nachricht, die die MAC-ID enthält sowie die Ablaufplanungsinformation der Rundsendeinformationen des angewählten Netzwerks, beispielsweise des UMTS-Netzwerks 8.
Nach dieser Signalisierungsprozedur kann das mobile Endgerät 1 die UMTS Rundsendeinformationen vom angezeigten Ort finden, und die Verknüpfung mit dem Zugriffpunkt kann entfernt werden, da es nicht notwendig ist, eine Verbindung zum UMTS-Netzwerk 8 herzustellen.
16 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen Übergang aus dem FREI-Zustand in den VERBUNDEN-Zustand. Dieser Zustandsübergang tritt auf, wenn das mobile Endgerät 1 mit dem UMTS-Netzwerk 8 Kontakt aufnehmen muss. Das kann der Fall sein, wenn beispielsweise das mobile Endgerät 1 eine Funkrufnachricht erhält oder das mobile Endgerät 1 aus Gründen der Mobilität Kontakt mit dem UMTS-Netzwerk 8 braucht.
Im Allgemeinen stellt das mobile Endgerät 1 ein Kommunikations- oder Datenübertragungsmittel zwischen sich und einem ausgewählten der Zugriffpunkte 2 her. Dann gibt das mobile Endgerät 1 dem BAN-Netzwerk 12 ein zellulares Netzwerk (z. B. das UMTS-Netzwerk 8) an, mit dem es eine Verbindung wünscht. Im Besonderen kann das mobile Endgerät 1 der entsprechenden Nachricht das zellulare Netzwerk betreffende Informationen hinzufügen. Als Antwort darauf gibt das BAN-Netzwerk 12 dem angegebenen zellularen Netzwerk das Vorhandensein eines neuen mobilen Endgeräts an, das eine Kommunikation mit dem zellularen Netzwerk wünscht. Wurde eine netzwerkspezifische Information vom mobilen Endgerät 1 empfangen, wird sie in dieser Anzeige oder Nachricht an das zellulare Netzwerk weitergeleitet. Danach initiiert das gewünschte zellulare Netzwerk den Aufbau eines Kommunikations- oder Datenübertragungsmittels zwischen sich selbst und dem mobilen Endgerät 1, indem es den Aufbau eines Transportträgers zwischen sich und dem BAN-Netzwerk 12 anfordert oder anzeigt. Das gewünschte zellulare Netzwerk kann BAN-spezifische Parameter enthalten, um die Auswahl eines geeigneten Zugangkanals durch das BAN-Netzwerk 12 für diese Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem gewünschten zellularen Netzwerk zu erleichtern. Zusätzlich kann das gewünschte zellulare Netzwerk eine für das zellulare Netzwerk spezifische Information an diese Nachricht anfügen. Das BAN-Netzwerk 12 stellt dann zugangsspezifische Kommunikations- oder Datenübertragungsmittel zwischen sich und dem mobilen Endgerät 1 her und bereitet Mittel vor, um den hergestellten Transportträger im hergestellten zugangspezifischen Kommunikationsmittel abzubilden. Wurde eine für das zellulare Netzwerk spezifische Information vom gewünschten zellularen Netzwerk empfangen, wird sie während des Aufbaus der zugangspezifischen Kommunikationsmittel an das mobile Endgerät weitergeleitet. Schließlich beendet das BAN-Netzwerk 12 den Aufbau des Kommunikationsmittels mit der Anzeige des vollständigen Aufbaus des Zugangkanals zum mobilen Endgerät 1 und des vollständigen Aufbaus des Transportträgers zum gewünschten zellularen Netzwerk.
Im Folgenden wird die oben besprochene allgemeine Prozedur unter Hinweis auf 16 für den Fall der BRAN HL2 Protokollsignalisierung detaillierter beschrieben. Das mobile Endgerät 1 initiiert den Zustandsübergang durch Verknüpfung mit dem nächsten Zugriffpunkt. Nach der Verknüpfung sendet das mobile Endgerät 1 eine RLC_INFO Nachricht an den Zugriffpunkt. Diese Nachricht gibt die PLMN-ID des UMTS-Netzwerks an, mit dem die Verbindung hergestellt werden soll.
Der Zugriffpunkt sendet eine Nachricht CONNECTION SETUP (Verbindungsaufbau) zum angegebenen Netzwerk. Für diesen Zweck wird die vorkonfigurierte Transportadresse für die angegebene PLMN-ID verwendet. Wenn der BSN 5 die Verbindungsaufbaunachricht empfängt, initialisiert er die Herstellung eines ersten Transportträgers für die UMTS Datenströme. Dieser Transportträger trägt mindestens die ursprünglichen UMTS Signalisierungsträger zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem BSN 5.
Der BSN 5 initialisiert den Aufbau des Transportträgers, indem er eine UMTS DATA STREAM SETUP (Datenstromaufbau) Nachricht an die als Quellenadresse in der Verbindungsaufbaunachricht angegebene Transportadresse sendet. Die Nachricht UDS DATA STREAM (Datenstrom) enthält beispielsweise die ID für den herzustellenden UDS, die zugangsspezifischen QoS-Parameter für den Luftschnittstellenlink für diesen UDS, die gewünschte Transportzieladresse für UDS-Datagramme, die vom BAN-Netzwerk 12 zum BSN 5 gesendet werden sollen, die dem mobilen Endgerät 1 weiterzuleitende Bindungsinformation zusammen mit der zugangsspezifischen Luftschnittstellen-Kanalherstellung.
Der Zugriffpunkt baut den zugangspezifischen Link zum mobilen Endgerät 1 auf, wozu er die angegebenen QoS-Parameter verwendet. Nach der erfolgreichen Herstellung des Link, antwortet der Zugriffpunkt dem BSN 5 mit einer UDS SETUP COMPLETE (UDS Aufbau vollständig) Nachricht, die die gewünschte Transportzieladresse für die vom UMTS-Netzwerk 8 zum Zugriffpunkt zu sendenden UDS-Datagramme enthält.
Nach dieser Signalisierungsprozedur ist ein Austausch von UMTS Nachrichten über Transportkanäle, die in den hergestellten Transportträger abgebildet wurden, möglich. Das mobile Endgerät 1 kennt die erlaubten Transportkanäle und ihre Abbildung in den hergestellten Transportträgern aus der Bindungsinformation, die dem mobilen Endgerät 1 zusammen mit der Herstellung des Transportträgers zugeleitet wurde.
17 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen Übergang aus dem NULL-Zustand in den FREI-Zustand und direkt in dem VERBUNDEN-Zustand. Diese Signalisierungssequenz wird verwendet, wenn das mobile Endgerät 1 eine Ver bindung zum UMTS-Netzwerk 8 herstellen möchte, jedoch selbst nicht die erforderliche UMTS Rundsendeinformation finden kann. In dieser Situation muss das mobile Endgerät 1 zuerst das Netzwerk bitten, den Ort der UMTS Rundsendeinformation anzugeben, um dann, wenn der Übergang in den FREI-Zustand beendet ist, direkt in den VERBUNDEN-Zustand überzugehen, indem eine Verbindung zum UMTS-Netzwerk hergestellt wird.
Diese Zustandsübergangssequenz beginnt auf ähnliche Weise wie der normale Übergang vom NULL-Zustand in den FREI-Zustand mit Netzwerkassistenz. Ist die UMTS Rundsendeinformation gefunden worden, dann gibt das mobile Endgerät 1 in diesem Fall die Verknüpfung mit dem Zugriffpunkt nicht frei, sondern fordert den Zugriffpunkt auf, das mobile Endgerät 1 mit dem UMTS-Netzwerk 8 zu verbinden, indem es eine RLC INFO Nachricht ausgibt. Diese Nachricht enthält die angemeldete (subscribed) PLMN-ID.
Nach dieser Phase gleicht die Signalisierung der im Übergang vom FREI-Zustand in den VERBUNDEN-Zustand nach 16 verwendeten Signalisierung. Es erfolgt darum keine weitere Beschreibung.
18 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen Übergang aus dem VERBUNDEN-Zustand in den FREI-Zustand. Dieser Übergang tritt auf, wenn die physikalische Verbindung zwischen dem UMTS-Netzwerk 8 und dem mobilen Endgerät 1 freigegeben wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die logische Verbindung, die durch das UMTS RRC-Protokoll realisiert wird, weiterhin vorhanden sein kann, beispielsweise im RRC-Zustand URA-Verbunden.
Im Normalfall wird dieser Zustandsübergang durch den BSN 5 initiiert, wenn für die weitere Aufrechterhaltung der physikalischen Verbindung zum mobilen Endgerät 1 keine Notwendigkeit mehr besteht. Das kann beispielsweise vorkommen, wenn die RRC-Verbindung freigegeben wird, nachdem an einen anderen Zugriffpunkt oder ein anderes Funksystem übergeben wurde oder wenn beispielsweise der RRC-Zustand sich zu URA-Verbunden verändert. Die Verbindungsfreigabe kann auch durch einen Funkschnittstellenstau des BAN-Netzwerks 12 ausgelöst werden oder aufgrund des Verlustes der Funkverbindung zum BAN-Netzwerk 12. In diesem Fall beginnt ein BAN Knoten (entweder der Zugriffpunkt oder das BAN Gateway 3) die Signalisierungssequenz, indem er eine CONNECTION RELEASE REQUEST (Verbindungsfreigabeanforderung) Nachricht zum BSN 5 sendet, wonach der BSN 5 die Verbindungsfreigabe wie oben beschrieben initiiert.
Der BSN 5 initiiert den Zustandsübergang durch Ausgabe einer CONNECTION RELEASE (Verbindungsfreigabe) Nachricht. Empfängt der Zugriffpunkt diese Nachricht, trennt er das mobile Endgerät 1 ab und gibt alle Informationen, die sich auf die freigegebene Verbindung beziehen, frei. Das mobile Endgerät 1 gibt ebenfalls alle sich auf die vorher zugeordneten Transportträger beziehenden Informationen frei. Der Zugriffpunkt antwortet dem BSN 5 mit einer CONNECTION RELEASE COMPLETE (Verbindungsfreigabe erfolgt) Nachricht.
19 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen UMTS Datenstromaufbauvorgang. Diese Signalisierungssequenz wird vom BSN 5 initiiert, wenn ein Transportträger für einen neuen UMTS Datenstrom hergestellt werden muss, um UMTS Funkträger zu tragen. Es wird darauf hingewiesen, dass mehrere UMTS Funkträger durch das UMTS MAC-Protokoll innerhalb eines Transportträgers gebündelt werden können und dementsprechend normalerweise nicht für jeden neuen UMTS Funkträger ein neuer Transportträger erforderlich ist.
Im Allgemeinen können das betreffende zellulare Netzwerk (z. B. UMTS-Netzwerk 8) und das mobile Endgerät 1 eine für das zellulare Netzwerk spezifische Signalisierung austauschen, die erforderlich ist, um neue Datenströme zwischen sich aufzubauen. Das zellulare Netzwerk initiiert die Herstellung eines Kommunikations- oder Datenübertragungsmittels zwischen sich und dem mobilen Endgerät 1 durch Anforderung/Anzeige eines Aufbaus eines Transportträgers zwischen sich und dem BAN-Netzwerk 12. Das zellulare Netzwerk kann BAN-spezifische Parameter hinzufügen, um die Auswahl eines geeigneten Zugangskanals durch das BAN-Netzwerk 12 für diese Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem zellularen Netzwerk zu erleichtern. Das zellulare Netzwerk kann ebenfalls eine für das zellulare Netzwerk spezifische Information an diese Nachricht anfügen. Das BAN-Netzwerk 12 stellt dann zugangsspezifische Kommunikationsmittel zwischen sich und dem mobilen Endgerät 1 her und bereitet Mittel vor, um die hergestellten Transportträger im aufgebauten zugangsspezifischen Kommunikationsmittel abzubilden. Wurde von dem zellularen Netzwerk eine für das zellulare Netzwerk spezifische Information empfangen, wird sie während der Herstellung des zugangsspezifischen Kommunikationsmittels an das mobile Endgerät 1 weitergeleitet. Danach vervollständigt das BAN-Netzwerk 12 die Herstellung des Kommunikationsmittels, indem es die Beendigung des Aufbaus des Zugangskanals zum mobilen Endgerät 1 sowie die Beendigung des Aufbaus des Transportträgers zum zellularen Netzwerk anzeigt. Das zellulare Netzwerk und das mobile Endgerät 1 können dann eine für das zellulare Netzwerk spezifische Signalisierung austauschen, um neue Datenströme zwischen sich aufzubauen.
Im Folgenden wird die oben allgemein besprochene Prozedur unter Hinweis auf 19 für den Fall der BRAN HL2-Protokollsignalisierung detaillierter beschrieben. Anfangs wird eine RRC RADIO BEARER SETUP (Funkträgeraufbau) Nachricht (oder eine andere RRC Nachricht mit ähnlicher Funkträgeraufbaufunktion) an das mobile Endgerät 1 gesendet, und eine ANCP UDS SETUP (Aufbau) Nachricht wird zum BAN Gateway 3 gesendet. Das BAN Gateway 3 initiiert dann einen entsprechenden UDS-Aufbau zum Zugriffpunkt. Die UDS SETUP Nachricht enthält beispielsweise die ID für den herzustellenden UDS, die zugangsspezifischen QoS-Parameter für den Luftschnittstellenlink für diesen UDS, die gewünschte Transportzieladresse für vom BAN-Netzwerk 12 an den BSN 5 zu sendende UDS-Datagramme, die dem mobilen Endgerät 1 zuzusendende Bindungsinformation zusammen mit dem zugriffspezifischen Luftschnittstellen-Kanalaufbau.
Der Zugriffpunkt baut den zugriffspezifischen Link zum mobilen Endgerät 1 bei Verwendung der angegebenen QoS-Parameter auf. Nach dem erfolgreichen Aufbau des Links reagiert der Zugriffpunkt gegenüber dem BSN 5 mit einer UDS SETUP COMPLETE (UDS Aufbau vollständig) Nachricht, die die erwünschte Transportzieladresse für die UDS Datagramme enthält, die vom UMTS-Netzwerk 8 zum Zugriffpunkt gesendet werden sollen.
Nach dieser Signalisierungsprozedur ist der Austausch von UMTS Nachrichten über die in den hergestellten Transportträger abgebildeten Transportträger möglich. Das mobile Endgerät 1 kennt die erlaubten Transportkanäle und ihre Abbildung in den hergestellten Transportträgern aus der Bindungsinformation, die dem mobilen Endgerät 1 zusammen mit den hergestellten Transportträgern weitergeleitet worden ist.
20 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen UMTS Datenstrom-Freigabevorgang. Diese Signalisierungssequenz wird zur Freigabe von einem oder mehreren Nutzerebenentransportträgern verwendet. Die Freigabe eines spezifischen UDS wird normalerweise durch den BSN 5 initiiert und wird dazu benutzt, um einen oder mehrere Nutzerebenentransportträger freizugeben. Es ist auch möglich, dass das BAN-Netzwerk 12 die Freigabe individueller UDSs auslöst, beispielsweise aufgrund eines Staus in der Luftschnittstelle oder im Netzwerk oder wegen des Verlustes einer den spezifischen UDS betreffenden Funkverbindung. In einem solchen Fall sendet ein BAN Knoten (Zugriffpunkt oder BAN Gateway) eine UDS RELEASE REQUEST (UDS Freigabeanforderung) Nachricht zum BSN 5.
Die Freigabe wird durch den BSN 5 initiiert, indem er eine UDS Freigabenachricht sendet. Diese Nachricht enthält die Liste der freizugebenden UDSs. Empfängt der Zugriffpunkt die Nachricht, dann gibt er die zugehörigen Luftschnittstellenlinks zum mobilen Endgerät 1 frei. Wenn die Luftschnittstellenlinks freigegeben sind, bestätigt der Zugriffpunkt die Ausführung des Vorgangs gegenüber dem BSN 5, indem er dem BSN 5 eine UDS RELEASE COMPLETE (UDS Freigabe vollständig) Nachricht sendet.
21 zeigt ein Signalisierungsdiagramm für einen Übergabevorgang zwischen unterschiedlichen Zugangspunkten.
Im Allgemeinen kommuniziert das BAN-Netzwerk 12 über einen ersten der Zugangspunkte 2. Das mobile Endgerät 1 initialisiert die Herstellung einer Verbindung zum zellularen Netzwerk (z. B. zum UMTS-Netzwerk 8) über einen zweiten der Zugriffpunkte 2. Dann wird die Verbindung zwischen dem zellularen Netzwerk und dem mobilen Endgerät 1 über den zweiten Zugriffpunkt hergestellt. Das mobile Endgerät 1 gibt seine Identität und seinen neuen Anschlusspunkt dem zellularen Netzwerk bekannt, indem es eine dem zellularen Netzwerk spezifische Nachricht vom mobilen Endgerät 1 an das zellulare Netzwerk über den zweiten Zugriffpunkt übermittelt. Als Reaktion darauf unternimmt das zellulare Netzwerk die erforderlichen Schritte, um die Verbindung, die vorher über den ersten Zugriffpunkt geroutet war, jetzt über den zweiten Zugriffpunkt umzurouten.
Die Übergabe wird also verwirklicht durch einfaches Aufgeben des alten Zugriffpunktes, Verknüpfen mit einem neuen Zugriffpunkt und Anzeigen des neuen Verbindungspunktes für das zellulare Netzwerk (z. B. dem BSN 5 des UMTS-Netzwerks 8) über den neuen Zugriffpunkt. Der BSN 5 leitet dann alle existierenden Transportträger zum neuen Zugriffpunkt um. Aus der Sicht des BAN-Netzwerks 12 handelt es sich bei dieser Prozedur um einen neuen Verbindungsaufbau und aus der Sicht des UMTS-Netzwerks 8 um eine Wiederherstellung der alten UMTS RRC-Verbindung.
Das BAN-Netzwerk 12 führt also keine Übergaben aus. Aus der Sicht des BAN-Netzwerks gibt in dem System keine Übergabe. Die Übergabe wird durch das mobile Endgerät 1 so durchgeführt, dass es während einer Kommunikation vorzugsweise die Signalstärke anderer Zugriffpunkte oder Zugriffvorrichtungen abtastet und vorzugsweise die Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks von starken möglichen Zugriffvorrichtungen liest. Dann gibt es die alte Zugriffvorrichtung einfach auf und beginnt einen normalen Verbindungsaufbauvorgang zu einer ausgewählten neuen Zugriffvorrichtung. Die neue Verbindung über die neue Zugriffvorrichtung wird auf normale Weise aufgebaut, und wenn die Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem zellularen Netzwerk existiert, signalisiert das mobile Endgerät 1 durch eine Nachricht, dass es seinen Anknüpfungspunkt zum zellularen Netzwerk dahingehend geändert hat, dass er jetzt über die neue Zugriffvorrichtung leitet.
Im Folgenden wird die oben allgemein beschriebene Prozedur unter Hinweis auf 21 für den Fall der BRAN HL2-Protokollsignalisierung detaillierter beschrieben. Wenn das mobile Endgerät 1 feststellt, dass ein stärkerer Zugriffpunkt als der derzeitige vorhanden wäre, initiiert es eine Übergabeprozedur. Um das zu erreichen, gibt das mobile Endgerät 1 zuerst die Verbindung zum alten Zugriffpunkt auf. In dieser Phase wird auch die Nutzerebenenverbindung zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem UMTS-Netzwerk 8 unterbrochen.
Das mobile Endgerät 1 stellt eine Verknüpfung mit dem neuen Zugriffpunkt her. Der Verknüpfungsaufbau wird genau so wie für eine neue UMTS Signalisierungsverbindung durchgeführt. Wenn die UMTS Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät 1 und dem BSN 5 aufgebaut ist, initialisiert der BSN 5 automatisch den Aufbau des ersten Transportträgers für das verknüpfte mobile Endgerät 1, ebenfalls auf ähnliche Weise wie in der UMTS Aufbauprozedur für die Signalisierungsverbindung.
Ist der erste Transportträger hergestellt, übermittelt das mobile Endgerät 1 auf für das BAN-Netzwerk 12 transparente Weise eine UMTS UTRAN RRC-Verbindungswiederaufbau-Anforderungsnachricht an den BSN 5. Der BSN 5 erkennt oder identifiziert das mobile Endgerät 1 aus der empfangenen RRC-Nachricht. Die RRC-Nachricht kann aufgrund des Vorhandenseins des Integritätsschutzes in der Nachricht auch durch den BSN 5 authentifiziert werden. Nachdem er die Identität des mobilen Endgerätes 1 erfolgreich erkannt hat, schaltet der BSN 5 den unterbrochenen Datenfluss vom alten Zugriffpunkt zum neuen Zugriffpunkt um. Wenn für das mobile Endgerät 1 über den alten Zugriffpunkt mehr als ein Transportträger existierte, dann werden ähnliche Transportträger auch für den neuen Zugriffpunkt aufgebaut. Ist der neue Zugriffpunkt mit einem anderen BSN verbunden als der alte Zugriffpunkt (oder wenn die Übergabe von einem anderen Funksystem aus erfolgt), dann wird eine SRNS Relocation zwischen dem alten und dem neuen BSN durchgeführt, wie sie in UMTD definiert ist.
Danach wird eine RRC-Nachricht RRC Verbindungswiederherstellung an das mobile Endgerät 1 zurückgesendet, die durch eine Nachricht bestätigt, dass die RRC-Verbindungswiederherstellung erfolgt ist. Diese Nachrichten sind für das BAN-Netzwerk 12 transparent.
Es wird darauf hingewiesen, dass dann die Ausführung von SRNS Relocation (über Standardschnittstellen Iu und Iur) Übergaben zwischen BSN, von UTRAN zu BAN und GERAN zu BAN ermöglicht. Normale UTRAN und GERAN Intersystemübergaben werden für BAN an UTRAN und BAN zu GERAN benutzt.
Zusammenfassend heißt das, dass die vorliegende Erfindung sich auf ein Verfahren und ein System bezieht, um Zugang zu einem zellularen Netzwerk bereitzustellen, bei dem ein Endgerät mit einer Zugriffvorrichtung gemäß den Zugangsspezifikationen eines Breitbandzugangsnetzwerks verbunden ist, das nicht spezifisch dazu ausgelegt ist, als ein Teil des zellularen Netzwerks genutzt zu werden. Das Endgerät zeigt der Zugriffvorrichtung an, dass es mit dem zellularen Netzwerk verbunden werden möchte, und es wird eine Sitzung oder an Anruf und ein Funkträger zwischen dem Endgerät und dem zellularen Netzwerk aufgebaut. Um das zu erreichen, fordert ein in dem zellularen Netzwerk vorhandener Dienstknoten einen geeigneten Zugangsträger von dem Zugangsnetzwerk an und die Zugriffvorrichtung baut einen entsprechenden Zugangskanal zum Endgerät auf. Das Endgerät verknüpft dann den Zugangskanal zum korrekten Funkträger, indem es eine entsprechende Identifizierung verwendet. Dadurch können Dienstfunktionen des zellularen Netzwerk, z. B. UMTS Dienste, über jedes Zugangsnetzwerk verbreitet werden, und existierende Breitband- oder Hochgeschwindigkeits-Zugangsnetzwerke können in den neuen Strukturen des zellularen Netzwerks implementiert werden. Damit kann den Netzwerkbetreibern von zellularen Netzwerken eine sehr große Kapazitätsausweitung ohne jede Standardisierungsanstrengung oder Lizenzgebühr zu sehr geringen Investitionen und Wartungskosten angeboten werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf jedes Zugangssystem angewendet werden, bei dem ein Endgerät mit einem zellularen Netzwerk über ein Zugangsnetzwerk verbunden werden soll. Die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform dient nur der Darstellung der vorliegenden Erfindung. Die bevorzugte Ausführungsform kann also innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

System zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk (8), wobei das System umfasst: a) wenigstens ein Zugriffsgerät (2) zum Aufbauen einer Verbindung zu dem zellularen Netzwerk (8) über ein Zugangsnetzwerk (12), das nicht speziell ausgebildet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks (8) genutzt zu werden; und b) einen Dienstknoten (5) speziell ausgestaltet, um als ein Teil des zellularen Netzwerks (8) genutzt zu werden, und angeordnet, um einen Zugangsträger von dem Zugangsnetzwerk (12) in Antwort auf eine von dem zumindest einen Zugriffsgerät (2) empfangene Aufbauanforderung anzufordern.
System nach Anspruch 1, wobei die Verbindung zu einem Endgerät (1) aufgebaut ist, das ausgestaltet ist, um zumindest ein Zugriffsgerät (2) gemäß den Zugangsspezifikationen des Zugangsnetzwerks (12) zu verbinden.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zugangsnetzwerk ein Funkzugangsnetzwerk oder ein Breitbandfunkzugangsnetzwerk (12) ist, das in einem nicht-lizenzierten Frequenzband betrieben wird.
System nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Endgerät (1) ausgestaltet ist, um eine Verbindungsanforderung dem zumindest einen Zugriffsgerät (2) durch Nutzung einer Anpassungsebenensignalisierung des zellularen Netzwerks (8) anzuzeigen, wobei die Anpassungsebenensignalisierung angepasst ist, um eine Abbildungsfunktionalität (Mapping-Funktionalität) zwischen den Protokollen tieferer Ebene des Zugangsnetzwerks (12) und den Protokollen höherer Ebene des zellularen Netzwerks (8) bereitzustellen.
System nach Anspruch 4, wobei die Anpassungsebenensignalisierung eine UMTS-Umwandlungsebenensignalisierung ist.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Endgerät (1) und das zellulare Netzwerk (8) ausgestaltet sind, um eine Sitzung oder ein Gespräch und einen Funkträger zu bilden.
System nach Anspruch 6, wobei die Sitzung oder das Gespräch durch eine SM- oder SIP-Signalisierung aufgebaut wird und der Funkträger durch eine RRC-Signalisierung aufgebaut wird.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dienstknoten ein Breitbanddienstknoten (5) ist, der ausgestaltet ist, um von dem Zugangsträger durch Initiieren einer Trägeraufbauprozedur gemäß einem zwischen dem Zugangsnetzwerk (12) und dem zellularen Netzwerk (8) spezifizierten Signalisierungsprotokoll anzufordern.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Endgerät (1) ausgestaltet ist, um einen durch das Zugriffsgerät (2) aufgebauten Zugangskanal mit einem richtigen Transportkanal oder einer anderen ähnlichen zellularen Netzwerkressource des zellularen Netzwerks (8) durch Nutzen eines Transportkanals oder einer ähnlichen zellularen Ressourcenidentifikation zu verknüpfen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zugangsträger aus einer vereinbarten Gruppe ausgewählt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein UDP-Transportmittel zwischen dem Zugriffsgerät (2) und dem Dienstknoten (5) aufgebaut wird.
System nach Anspruch 11, wobei das zumindest eine Zugriffsgerät (2) oder ein anderes Netzwerkgerät des Zugangsnetzwerks (12) ausgestaltet ist, um eine Ressourcennutzung durch eine aktive Verbindung zwischen einem Endgerät und einem zellularen Netzwerk zu überwachen und das Überwa chungsergebnis einem zentralisierten Netzwerkgerät (3) zu berichten, das ausgestaltet ist, um die Ressourcennutzung gemäß dem zellularen Ursprungsnetzwerk zu sortieren und eine Zugriffsressourcenabrechnungsrechnung des Betreibers des zellularen Ursprungsnetzwerks gemäß für den Aufbauzugangskanaltyp vereinbarter vorbestimmter Regeln zu erhöhen, und der Datenübertragung eine entsprechende Kapazität zuzuteilen.
System nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Dienstknoten (5) ausgestaltet ist, um eine Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks (8) an ein zentralisierten Netzwerkgerät (3) zu verteilen, und das zentralisierte Netzwerkgerät (3) ausgestaltet ist, um die Rundsendeinformation an verbundene Zugriffsgeräte zu verteilen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dienstknoten (5) vorbestimmte Funktionen des zellularen Netzwerks (8) bereitstellt, welche Funkträgerverwaltung, Verschlüsselung, IP-Header-Kompression, RLC-Ebenen-Segmentierung und/oder Sendewiederholung und MAC-Multiplexen umfasst.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dienstknoten (5) in einzelne Nutzerebenen-Gateways und Kontrollebenen-Server aufgeteilt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dienstknoten (5) mit einem SGSN (6) durch eine Standard-Iu-Schnittstelle und/oder mit anderen Dienst- oder Schaltknoten durch eine Iur-Signalisierungsschnittstelle zum Unterstützen nahtloser Zwischendienstknoten und Zwischenzugangssystemumbuchungen verbunden ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zugangsnetzwerk (12) ein Netzwerk ist, das getrennt von dem Kommunikationssystem angeordnet ist, auf dem das zellulare Netzwerk (8) basiert.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zugangsnetzwerk (12) ausgestaltet ist, um zum Zugreifen auf verschiedene zellulare Netzwerke (8) genutzt zu werden.
System nach Anspruch 18, wobei das zellulare Netzwerk (8) ein UMTS-Infrastrukturnetzwerk ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zugangsnetzwerk (12) ausgestaltet ist, um Bluetooth-, IEEE 802.11a/b-, IEEE 802.15- oder BRAN HL2-basierte Funktechnologie zu nutzen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zugangsnetzwerk (12) ausgestaltet ist, um zum Aufbauen einer Verbindung zu anderen Netzwerktypen, die sich von dem zellularen Netzwerk (8) unterscheiden, genutzt zu werden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zugangsnetzwerk engeordnet ist, um für das Zugangsnetzwerk (12) spezifische alternative Verfahren bereitzustellen, um dadurch Protokollfunktionen tieferer Ebenen von integrierten Zugangsnetzwerken zu realisieren, die spezifisch ausgestaltet sind, um als ein Teil des zellularen Netzwerks (8) genutzt zu werden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zugangsnetzwerk (12) ein Mehrzweckzugangsnetzwerk ist, das angepasst ist, um Transportdienste für das zellulare Netzwerk (8) anzubieten, und das zellulare Netzwerk (8) ein zugriffsunabhängiges Netzwerk ist, das ausgestaltet ist, um von verschiedenen Zugangsnetzwerktypen bereitgestellte Transportdienste verwenden zu können.
System nach Anspruch 2, wobei das Endgerät (1) ausgestaltet ist, um die Signalstärke anderer Zugriffsgeräte zu scannen und eine Umbuchung durch Starten einer normalen Verbindungsaufbauprozedur zu einem neuen Zugriffsgerät auszuführen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Transportkanaldatenströme des zellularen Netzwerks (8) auf Transportträgern zwischen dem Zugangsnetzwerk (12) und dem zellularen Netzwerk (8) und auf den Kommunikationskanälen, die durch die Zugriffstechnologie des Zugangsnetzwerks (12) bereitgestellt sind, zwischen einem Endgerät (1) und dem Zugangsnetzwerk (12) transportiert werden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nur überlassene Transportkanäle des zellularen Netzwerks (8) in integrierten Systemteilen genutzt werden, die besonders ausgestaltet sind, um als ein Teil des zellularen Netzwerks (8) genutzt zu werden, wenn eine Verbindung über das Zugangsnetzwerk (12) aufgebaut ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zugangsnetzwerk (12) ausgestaltet ist, um bestimmte Transportkanaldatenströme des zellularen Netzwerks (8) auf die durch das Zugangsnetzwerk (12) bereitgestellten Kommunikationskanäle abzubilden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zellulare Netzwerk (8) ausgestaltet ist, um eine gewünschte Dienstqualität auf die Kommunikationskanalcharakteristiken des Zugangsnetzwerks (12) abzubilden, und die abgebildeten Kommunikationskanalcharakteristiken zu nutzen, um einen Transportdienst von dem Zugangsnetzwerk (12) für einen aufzubauenden Datenstrom anzufordern.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zugriffsgerät (2) eine angezeigte Ablaufplanungsinformation und definierte Abbildungsregeln zwischen Zeitreferenzen und seiner internen Uhr zum Planen von Rundsendemeldungen des zellularen Netzwerks (8) nutzt.
Verfahren zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk (8), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Aufbauen von Kommunikationsmitteln zwischen einem Endgerät (1) und einem nicht-integrierten Zugangsnetzwerk (12), das nicht speziell ausgebildet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks (8) genutzt zu werden; b) Anzeigen durch das Endgerät (1) an das Zugangsnetzwerk (12), dass eine Verbindung zu dem zellularen Netzwerk (8) erforderlich ist; c) Senden einer Anforderung für einen Verbindungsaufbau von dem nicht-integrierten Zugangsnetzwerk zu dem zellularen Netzwerk (8); d) Aufbauen eines Datenübertragungsmittels zwischen dem Zugangsnetzwerk (12) und dem zellularen Netzwerk (8); e) Anzeigen gegenüber dem Endgerät (1), dass eine Kommunikation mit dem zellularen Netzwerk (8) ermöglicht ist, und optionales Modifizieren des Kommunikationsmittels zwischen dem Endgerät (1) und dem nicht-integrierten Zugangsnetzwerk (12) basierend auf einer von dem zellularen Netzwerk (8) empfangenen Information; und f) Nutzen des aufgebauten Datenübertragungsmittels zum Austauschen einer Signalisierung zwischen dem Endgerät (1) und dem zellularen Netzwerk (8).
Verfahren nach Anspruch 30, wobei eine Verknüpfung zwischen einem besonderen Datenstrom des zellularen Netzwerks (8) zwischen dem Endgerät (1) und dem zellularen Netzwerk (8) und einem besonderen Kommunikationskanal zwischen dem Endgerät (1) und dem Zugangsnetzwerk (12) durch Übertragen einer Bindungsinformation sowohl direkt von dem zellularen Netzwerk (8) zu dem Endgerät (1) als auch von dem zellularen Netzwerk (8) über das Zugangsnetzwerk (12) zu dem Endgerät (1) durch Aufbauen des Datenstroms bzw. Kommunikationskanals erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, wobei eine für das zellulare Netzwerk (8) spezifische Signalisierung über den Aufbauträger transparent durch das Zugangsnetzwerk (12) ausgeführt wird, das ausgestaltet ist, um nur die entsprechende Kapazität zuzuteilen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, wobei Rundsende- und Funkrufkanäle zu einem zugriffsspezifischen Kanal gebündelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, wobei ein Rundsendekanal mit derselben Adresse oder demselben logischen Standort für eine Gruppe von Zugriffsgeräten des Zugangsnetzwerks (12) genutzt wird, und wobei das Endgerät (1) ausgestaltet ist, um nur einen Kanal während des Wechselns zwischen den Zugriffsgeräten derselben Gruppe abzuhören.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, wobei eine Gruppe von Funktionen tieferer Ebenen des zellularen Netzwerks (8) gesperrt ist, und stattdessen die entsprechenden Funktionen des Zugangsnetzwerks (12) genutzt werden, wenn die Verbindung aufgebaut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 35, wobei die durch das zellulare Netzwerk (8) verwendete Identität für den Nutzer des Endgerätes und/oder für das Endgerät (1) selbst nicht dem Zugangsnetzwerk (12) mitgeteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, wobei eine Zeitsteuerungsreferenz der Infrastruktur des zellularen Netzwerks (8) auf spezifische Zeitsteuerungsreferenzen des Zugangsnetzwerks (12) abgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Zeitsteuerungsreferenz des zellularen Netzwerks (8) ein SFN ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 38, wobei ein Rundsendekanal des Zugangsnetzwerks (12) angepasst ist, um von dem zellularen Netzwerk (8) stammende Rundsendeinformation rundzusenden.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Ablaufplanung der Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks (8) durch das Zugangsnetzwerk (12) kompatibel zu der Ablaufplanung der Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks (8) durch ein integriertes Zugangsnetzwerk wird.
Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, wobei das Zugangsnetzwerk (12) von dem zellularen Netzwerk (8) Nachrichten empfängt, die gemeinsam mit einer zum Rundsenden genutzten Ablaufplanungsinformation rundzusenden sind.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei die Ablaufplanungsinformation Zeitreferenzen des zellularen Netzwerks (8) anzeigt, zu denen die Rundsendenachricht durch das Zugangsnetzwerk (12) gesendet werden soll.
Endgerät zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk (8), wobei das Endgerät (1) umfasst: a) Protokollmittel höherer Ebenen zum Bereitstellen einer Signalisierungsfunktion zu dem zellularen Netzwerk (8); b) Protokollmittel tieferer Ebenen zum Bereitstellen einer Signalisierungsfunktion zu einem Zugangsnetzwerk (12), das nicht speziell ausgestaltet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks (8) genutzt zu werden; und c) Anpassungsmittel zum Bereitstellen einer Anpassung zwischen den Protokollmitteln tieferer Ebenen und den Protokollmitteln höherer Ebenen, um eine transparente Verbindung zu dem zellularen Netzwerk (8) durch das Zugangsnetzwerk (12) aufzubauen.
Endgerät nach Anspruch 43, wobei die Protokollmittel höherer Ebenen Protokollfunktionen höherer Ebenen des zellularen Netzwerks (8) bereitstellen, und die Protokollmittel tieferer Ebenen dem Zugangsnetzwerk (12) spezifische Protokollfunktionen tieferer Ebenen bereitstellen.
Endgerät nach Anspruch 43 oder 44, wobei die Protokollfunktionen höherer Ebenen auf UMTS-Protokollfunktionen basieren, die auf den UMTS-Transportkanälen in der UMTS-Protokollarchitektur betrieben werden.
Endgerät nach einem der Ansprüche 43 bis 45, wobei das Endgerät (1) ausgestaltet ist, um eine neue Verbindung mit dem Zugangsnetzwerk (12) aufzubauen, die nicht mit einer vorherigen Verbindung durch das Zugangsnetzwerk (12) verknüpft ist, wenn sich das Endgerät (1) von der Abdeckung eines Zugriffsgerätes in die Abdeckung eines anderen Zugriffsgerätes des Zugangsnetzwerks (12) bewegt.
Endgerät nach einem der Ansprüche 43 bis 46, wobei das Endgerät (1) ausgestaltet ist, um dem Zugangsnetzwerk (12) nur einen Identifikator des zellularen Netzwerks (8) mitzuteilen, wenn das Endgerät (1) das Zugangsnetzwerk (12) zum Zugreifen auf das zellulare Netzwerk (8) kontaktiert.
Endgerät nach einem der Ansprüche 43 bis 47, wobei das Endgerät (1) ausgestaltet ist, um seine für das zellulare Netzwerk (8) spezifischen Energiesparmerkmale zu nutzen, wenn eine Rundsendeinformation des zellularen Netzwerks (8) über das Zugangsnetzwerk (12) überwacht wird, durch Bestimmen von kompatiblen Übertragungszeiten für Teile von Rundsendesysteminformationen des zellularen Netzwerks (8) und durch Aktivieren seiner Empfängerfunktionen nur zu erforderlichen Zeitpunkten.
Netzwerkknoten zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk (8), wobei der Netzwerknoten (5) umfasst: a) Protokollmittel höherer Ebenen zur Kommunikation mit einem Endgerät über ein Zugangsnetzwerk (12), das nicht speziell ausgestaltet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks (8) genutzt zu werden; und b) Protokollmittel tieferer Ebenen zum Signalisieren mit dem Zugangsnetzwerk (12), um einen geeigneten Zugangsträger von dem Zugangsnetzwerk (12) anzufordern; c) wobei der geeignete Zugangsträger genutzt wird, um eine transparente Verbindung zwischen dem Endgerät (1) und dem Netzwerkknoten (5) durch das Zugangsnetzwerk (12) aufzubauen.
Netzwerkknoten nach Anspruch 49, wobei der Netzwerkknoten ein Breitbanddienstknoten (5) und das Zugangsnetzwerk ein Breitbandfunkzugangsnetzwerk (12) ist.
Zugriffsgerät zum Bereitstellen eines Zugangs zu einem zellularen Netzwerk (8), wobei das Zugriffsgerät (2) umfasst: a) Protokollmittel höherer Ebenen, die für das zellulare Netzwerk (8) spezifisch sind, zum Empfangen einer Signalisierung von einem Endgerät (1), die eine Anforderung für eine Verbindung zu dem zellularen Netzwerk (8) anzeigt; und b) Protokollmittel tieferer Ebenen, die für ein Zugangsnetzwerk (12) spezifisch sind, das nicht speziell ausgestaltet ist, um als ein Teil des zellularen Netzwerks (8) genutzt zu werden, wobei die Protokollmittel tieferer Ebenen ausgestaltet sind, um den Aufbau einer Verbindung zu einem Dienstknoten (5) des zellularen Netzwerks (8) über das Zugangsnetzwerk (12) in Antwort auf den Empfang der Signalisierung handzuhaben, und um einen angeforderten Typ eines Zugangskanals zu dem durch den Dienstknoten (5) angeforderten Endgerät (1) aufzubauen.
Zugriffsgerät nach Anspruch 51, wobei das Zugriffsgerät ein Zugriffsknoten (2) und das Zugangsnetzwerk ein Breitbandfunkzugangsnetzwerk (12) ist.