WO2005022839A1 - Method for establishing a data connection between an ip communication network and an ad hoc communication network via a mobility agent, and corresponding network linking device - Google Patents

Method for establishing a data connection between an ip communication network and an ad hoc communication network via a mobility agent, and corresponding network linking device Download PDF

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WO2005022839A1 PCT/DE2004/001840 DE2004001840W WO2005022839A1 WO 2005022839 A1 WO2005022839 A1 WO 2005022839A1 DE 2004001840 W DE2004001840 W DE 2004001840W WO 2005022839 A1 WO2005022839 A1 WO 2005022839A1
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Abstract

The invention relates to a method for establishing a data connection between an IP communication network and an ad hoc network. According to the inventive method, a first part (D1) of the data connection between an element (N1) of the ad hoc network (AHN) and a mobile network linking device (NVE) associated with the ad hoc network is established by means of an ad hoc communication protocol (AODV). The mobile network linking device then determines whether it is within the sphere of influence of a first access network (ZN1) which mediates access to the IP communication network. The network linking device establishes a second part (D2) of the data connection to the communication network via a mobility agent (FA1) when the network linking device is located in the sphere of influence of the first access network. The invention also relates to a network linking device.

Description

VERFAHREN ZUM AUFBAUEN EINER DATENVERBINDUNG ZWISCHEN EINEM P-BASIERTEN KOMMUNIKATIONSNETZ UND EINEM AD-HOC-NETZ ÜBER EINEN MOILITÄTSAGENTEN, UND ENTSPRECHENDE NETZVERBINDUNGSEINRICHTUNG METHOD FOR ESTABLISHING A DATA CONNECTION BETWEEN A P-BASED COMMUNICATION NETWORK AND AN AD HOC NETWORK VIA A MOILITY AGENT, AND CORRESPONDING NETWORK CONNECTION DEVICE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauen einer Datenverbindung zwischen einem IP-basierten Kommunikationsnetz und einem Ad-hoc-Netz und eine Netzverbindungseinrichtung zum Verbinden eines Ad-hoc-Netzes mit einem IP-basierten Kommunikationsnetz.The invention relates to a method for establishing a data connection between an IP-based communication network and an ad-hoc network and a network connection device for connecting an ad-hoc network to an IP-based communication network.
Es sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 85 302 Tl sog. Ad-hoc-Netze bekannt, deren Elemente (Ad-hoc-Knoten) beispielsweise durch Kommunikationsendgeräte der Nutzer des Netzes gebildet werden. Derartige Kommunikationsendgeräte können beispielsweise Mobiltelefone, tragbare Computer oder mit Mobilfunkschnittstellen ausgerüstete Palmtops sein. Ein Ad-hoc-Netz benötigt keine zusätzlichen Basisstationen oder Vermittlungsstellen, da dieFor example, so-called ad hoc networks are known from German published patent application DE 100 85 302 Tl, the elements (ad hoc nodes) of which are formed, for example, by communication terminals of the users of the network. Such communication terminals can be, for example, mobile telephones, portable computers or palm tops equipped with mobile radio interfaces. An ad hoc network does not require any additional base stations or switching centers because the
Kommunikationsendgeräte der Nutzer des Ad-hoc-Netzes die Funktionen solcher Basisstationen oder Vermittlungsstellen übernehmen. Zur Kommunikation der Ad-hoc-Communication terminals of the users of the ad hoc network take over the functions of such base stations or switching centers. To communicate the ad hoc
Kommunikationsendgeräte bzw. Ad-hoc-Teilnehmer untereinander werden spezielle Ad-hoc-Kommunikationsprotokolle verwendet. Ein Beispiel für ein derartiges Ad-hoc-Special ad hoc communication protocols are used for communication terminals or ad hoc participants. An example of such an ad hoc
Kommunikationsprotokoll ist das Protokoll AODV (Ad hoc On- Demand Distance Vector) . Derartige Ad-hoc- Kommunikationsprotokolle ermöglichen eine automatische Konfiguration der Verbindungen (Routen) zwischen den Ad-hoc-The communication protocol is the AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) protocol. Such ad hoc communication protocols enable automatic configuration of the connections (routes) between the ad hoc
Knoten; sie ermöglichen damit eine IP-basierte Kommunikatikon der Netz-Teilnehmer untereinander. Diese Ad-hoc- Kommunikationsprotokolle bieten jedoch nicht die Möglichkeit, dass die Ad-hoc-Teilnehmer außerhalb der Netzgrenzen über ein Internet mit anderen Kommunikationspartnern Daten austauschen können; eine Anbindung an eine bestehende IP-Infrastruktur externer Datennetze fehlt.Node; they enable IP-based communication between the network participants. However, these ad hoc communication protocols do not offer the possibility that the ad hoc participants can exchange data with other communication partners outside the network boundaries; there is no connection to an existing IP infrastructure for external data networks.
Aus der Druckschrift „Design Issues of Mobile IP Handoffs between General Packet Radio Service (GPRS) Networks and Wireless LAN (WLAN) Systems", Stefan Aust et al . , 07803-7442- 8/02/$17,00©2002IEEE, S. 868 - 872 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, mit dem von einem Teilnehmer zwischen einem Zugangsnetz in Form eines GPRS-Netzes und einem Zugangsnetz in Form eines LAN-Netzes mittels des Kommunikationsprotokolls „Mobile IP" gewechselt werden kann. Dabei werden sog. „Tunheling Functions" und Mobile-IP- Foreign-Agents eingesetzt.From the publication "Design Issues of Mobile IP Handoffs between General Packet Radio Service (GPRS) Networks and Wireless LAN (WLAN) Systems", Stefan Aust et al., 07803-7442- 8/02 / $ 17.00 © 2002IEEE, S. 868-872 a method is also known with which a subscriber can switch between an access network in the form of a GPRS network and an access network in the form of a LAN network by means of the “Mobile IP” communication protocol. So-called "tuning functions" and mobile IP foreign agents are used.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Netzverbindungseinrichtung anzugeben, mit denen Daten zu und von einem sich bewegenden Ad-hoc-Netz übertragen werden können.The invention has for its object to provide a method and a network connection device with which data can be transmitted to and from a moving ad hoc network.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Aufbauen einer Datenverbindung zwischen einem IP- basierten Kommunikationsnetz und einem Ad-hoc-Netz, wobei bei dem Verfahren zwischen einem Element des Ad-hoc- Netzes und einer dem Ad-hoc-Netz zugeordneten mobilen Netzverbindungseinrichtung mittels eines Ad-hoc- Kommunikationsprotokolls ein erster Teil der Datenverbindung aufgebaut wird, von der mobilen Netzverbindungseinrichtung festgestellt wird, ob sie sich im Einflußbereich eines ersten Zugangsnetzes befindet, welches einen Zugang zu dem IP- basierten Kommunikationsnetz vermittelt, von der Netzverbindungseinrichtung über einen Mobilitätsagenten mittels eines Kommunikationsprotokolls des ersten Zugangsnetzes ein zweiter Teil der Datenverbindung zu dem Kommunikationsnetz aufgebaut wird, wenn sich die Netzverbindungseinrichtung im Einflußbereich des ersten Zugangsnetzes befindet, oder von derThis object is achieved according to the invention by a method for establishing a data connection between an IP-based communication network and an ad hoc network, the method between an element of the ad hoc network and a mobile network connection device assigned to the ad hoc network a first part of the data connection is established by means of an ad hoc communication protocol, the mobile network connection device determines whether it is within the sphere of influence of a first access network, which provides access to the IP-based communication network, from the network connection device via a mobility agent by means of a communication protocol of the first access network, a second part of the data connection to the communication network is established if the network connection device is in the sphere of influence of the first access network, or of the
Netzverbindungseinrichtung solange mit dem Aufbau des zweiten Teils der Datenverbindung gewartet wird, bis die Netzverbindungseinrichtung in den Einflußbereich des ersten Zugangsnetzes eintritt.Network connection device is waited until the second part of the data connection is established until the network connection device enters the sphere of influence of the first access network.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die über die Datenverbindung zu übertragenden Daten mittels des Kommunikationsprotokolls transparent über das Zugangsnetz zwischen der Netzverbindungseinrichtung und dem Kommunikationsnetz übertragen werden.In the method according to the invention, the data to be transmitted via the data connection can be transmitted transparently via the access network between the network connection device and the communication network by means of the communication protocol.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ablaufen, dass von der Netzverbindungseinrichtung eine Kennung eines zweiten Zugangsnetzes empfangen wird, wenn die Netzverbindungseinrichtung in einen Einflußbereich des zweiten Zugangsnetzes eintritt; auf den Empfang der Kennung hin wird von der Netzverbindungseinrichtung die über das erste Zugangsnetz aufgebaute Datenverbindung unterbrechungsfrei an das zweite Zugangsnetz übergeben.The method according to the invention can run such that an identifier of a second access network is received by the network connection device when the network connection device enters an area of influence of the second access network; upon receipt of the identifier, the network connection device transfers the data connection established via the first access network to the second access network without interruption.
Bei dem Verfahren kann durch die Netzverbindungseinrichtung die Kennung von einem dem zweiten Zugangsnetz zugeordneten Mobilitätsagenten empfangen werden, wenn die Netzverbindungseinrichtung in den Einflußbereich des zweiten Zugangsnetzes eintritt.In the method, the network connection device can receive the identifier from a mobility agent assigned to the second access network when the network connection device enters the sphere of influence of the second access network.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ablaufen, dass eine Netzverbindungseinrichtung verwendet wird, die mit den sich bewegenden Elementen des Ad-hoc-Netzes örtlich mitbewegt wird.The method according to the invention can run in such a way that a network connection device is used which is compatible with the moving elements of the ad hoc network is moved locally.
Die Elemente des Ad-hoc-Netzes und die Netzverbindungseinrichtung können gemeinsam mit einem Transportmittel transportiert werden.The elements of the ad hoc network and the network connection device can be transported together with a means of transport.
Die obengenannte Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß gelöst durch eine Netzverbindungseinrichtung (Gateway) zum Verbinden eines Ad-hoc-Netzes mit einem IP-basiertenThe above-mentioned object is also achieved according to the invention by a network connection device (gateway) for connecting an ad hoc network to an IP-based one
Kommunikationsnetz mit einer ersten Schnittstelle, mit der mittels eines Ad-hoc-Kommunikationsprotokolls eine Datenverbindung zu einem Element des Ad-hoc-Netzes aufbaubar ist, einer zweiten Schnittstelle (mobile node) , mit der eine Datenverbindung zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz aufbaubar ist, und mit einer Empfangseinheit zum Empfangen von Kennungen von Zugangsnetzen, wobei anhand der empfangenen Kennungen feststellbar ist, ob sich die Netzverbindungseinrichtung im Einflußbereich eines Zugangsnetzes befindet, welches einen Zugang zu dem IP- basierten Kommunikationsnetzes vermittelt.Communication network with a first interface with which a data connection to an element of the ad hoc network can be established by means of an ad hoc communication protocol, a second interface (mobile node) with which a data connection to the IP-based communication network can be established, and with a receiving unit for receiving identifiers from access networks, it being possible to determine on the basis of the received identifiers whether the network connection device is in the sphere of influence of an access network which mediates access to the IP-based communication network.
Die Netzverbindungseinrichtung kann eine Datenleitungseinheit zum Leiten von Datenpaketen zwischen dem Ad-hoc-Netz und dem IP-basierten Kommunikationsnetz aufweisen.The network connection device can have a data line unit for routing data packets between the ad hoc network and the IP-based communication network.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 12 Ausführungsbeispiele von Anordnungen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und beispielhafte Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt . Dabei ist in Figur 1 eine schematische Darstellung einer Kommunikation innerhalb eines Ad-hoc-Netzes ohne Anbindung an eine IP-To further explain the invention, FIGS. 1 to 12 show exemplary embodiments of arrangements for carrying out the method according to the invention and exemplary method steps of the method according to the invention. It is in Figure 1 is a schematic representation of communication within an ad hoc network without connection to an IP
Infrastruktur, in Figur 2 eine schematische Darstellung einer Kommunikation innerhalb eines Ad-hoc-Netzes mit einer Anbindung an eine IP-Infrastructure, in Figure 2 a schematic representation of a communication within an ad hoc network with a connection to an IP
Infrastruktur, in Figur 3 eine Internet-Anbindung eines Ad-hoc-Netzes über ein stationäres Gateway, in Figur 4 eine Anbindung eines ortsveränderlichen mobilen Ad-hoc-Netzes an das Internet über ein mobiles Gateway, in Figur 5 ein Wechsel einer Datenverbindung eines Ad-hoc- Netzes zwischen unterschiedlichen Trägersystemen, in Figur 5a eine Kopplung zweier mobiler Ad-hoc-Netze über zwei Netzverbindungseinrichtungen, in Figur 6 der Aufbau und die zugehörige Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung, in Figur 7 weitere Aspekte der Infrastruktur der mobilenInfrastructure, in FIG. 3 an internet connection of an ad hoc network via a stationary gateway, in FIG. 4 a connection of a mobile ad hoc network that can be moved to the internet via a mobile gateway, in FIG. 5 a change of a data connection of an ad -hoc network between different carrier systems, in Figure 5a a coupling of two mobile ad hoc networks via two network connection devices, in Figure 6 the structure and the associated infrastructure of the mobile network connection device, in Figure 7 further aspects of the mobile infrastructure
Netzverbindungseinrichtung, in Figur 8 eine Einsatzmöglichkeit der mobilen Netzverbindungseinrichtung, in Figur 9 weitere Details der Mobile-IP-Integration und derNetwork connection device, in FIG. 8 an application of the mobile network connection device, in FIG. 9 further details of the mobile IP integration and the
Mobile-IP-Infrastruktur der mobilenMobile IP infrastructure of the mobile
Netzverbindungseinrichtung, in Figur 10 ein AODV-Node der mobilen Netzverbindungseinrichtung, in Figur 11 eine Gesamtübersieht der mobilenNetwork connection device, in Figure 10 an AODV node of the mobile network connection device, in Figure 11 an overall overview of the mobile
Netzverbindungseinrichtung, und in Figur 12 Ergebnisdarstellungen eines Funktionstests derNetwork connection device, and in Figure 12 results of a functional test of
Netzverbindungseinrichtung dargestellt .Network connection device shown.
In Figur 1 ist ein Ad-hoc-Netz AHN dargestellt, welches aus einer Mehrzahl von untereinander verbundenen Ad-hoc-Knoten Nl bis N6 besteht. Bei derartigen an sich bekannten Ad-hoc- Netzen werden die Elemente Nl bis N6 des Ad-hoc-Netzes (die sogenannten Ad-hoc-Knoten) beispielsweise durch Kommunikationsendgeräte der Nutzer des Netzes gebildet. Derartige Kommunikationsendgeräte können beispielsweise Mobiltelefone, tragbare Computer oder mitFIG. 1 shows an ad hoc network AHN, which consists of a plurality of interconnected ad hoc nodes N1 to N6. With such ad hoc known per se Networks, the elements Nl to N6 of the ad hoc network (the so-called ad hoc nodes) are formed, for example, by communication terminals of the users of the network. Such communication terminals can be, for example, mobile telephones, portable computers or with
Mobilfunkschnittstellen ausgerüstete Palmtops sein. Das Ad- hoc-Netz benötigt keine zusätzlichen Basisstationen oder Vermittlungsstellen, da die Kommunikationsendgeräte der Nutzer des Ad-hoc-Netzes die Funktionen solcher Basisstationen oder Vermittlungsstellen übernehmen. ZurMobile radio interfaces equipped palmtops. The ad hoc network does not require any additional base stations or switching centers, since the communication terminals of the users of the ad hoc network take over the functions of such base stations or switching centers. to
Kommunikation der Ad-hoc-Kommunikationsendgeräte bzw. Ad-hoc- Teilnehmer untereinander werden spezielle Ad-hoc- Kommunikationsprotokolle verwendet. Ein bekanntes Beispiel für ein derartiges Ad hoc-Kommunikationsprotokoll ist das Protokoll AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) . Derartige Ad hoc-Kommunikationsprotokolle ermöglichen eine automatische Konfiguration der Verbindungen (Routen) zwischen den Ad-hoc- Knoten; sie ermöglichen damit eine IP-basierte Kommunikatikon der Teilnehmer untereinander. Diese Ad hoc- Kommunikationsprotokolle bieten jedoch nicht die Möglichkeit, dass die Ad-hoc-Teilnehmer außerhalb der Netzgrenzen über ein Internet mit anderen Kommunikationspartnern Daten austauschen können; eine Anbindung an eine bestehende IP-Infrastruktur solcher externen Datennetze fehlt hierbei.Special ad hoc communication protocols are used for communication between the ad hoc communication terminals and ad hoc participants. A well-known example of such an ad hoc communication protocol is the AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) protocol. Such ad hoc communication protocols enable automatic configuration of the connections (routes) between the ad hoc nodes; they enable IP-based communication between the participants. However, these ad hoc communication protocols do not offer the possibility for the ad hoc participants to exchange data with other communication partners outside the network boundaries; there is no connection to an existing IP infrastructure of such external data networks.
In Zukunft wird die Anbindung von Ad-hoc-Netzen an externe IP-basierte (IP = Internet Protokoll) Kommunikationsnetze (Internet, Intranet) einen signifikanten Einfluss auf die Verbreitung und Gebrauch solcher infrastrukturlosen Ad-hoc- Netze haben. Durch die Verwendung der bekannten Ad-hoc-In the future, the connection of ad hoc networks to external IP-based (IP = Internet Protocol) communication networks (Internet, Intranet) will have a significant impact on the spread and use of such infrastructural ad hoc networks. By using the well-known ad hoc
Protokollen in Kombination mit Mobilitätsprotokollen, wie z.B. "Mobile-IP" (MIP) , kann eine sehr hohe Mobilität für den einzelnen Nutzer des Ad-hoc-Netzes erreicht werden. Im folgenden wird eine Anordnung und ein Verfahren beschrieben, mit dem nicht nur die Mobilität einzelner Teilnehmer, sondern sogar die Mobilität ganzer Netze (Ad-hoc-Netze, PANs = Personal Area Networks, BANs = Body Area Networks) erreicht werden kann.Protocols in combination with mobility protocols, such as "Mobile IP" (MIP), can achieve very high mobility for the individual user of the ad hoc network. in the The following describes an arrangement and a method with which not only the mobility of individual subscribers, but even the mobility of entire networks (ad hoc networks, PANs = Personal Area Networks, BANs = Body Area Networks) can be achieved.
Bei der Realisierung von Ad-hoc-Netzen ist es wünschenswert, dass neben der Mobilität einzelner Ad-hoc-Teilnehmer auch die Mobilität ganzer Ad-hoc-Teilnehmergruppen gewährleistet wird. Hierbei besteht eine Teilnehmergruppe aus mehrerenWhen implementing ad hoc networks, it is desirable that in addition to the mobility of individual ad hoc participants, the mobility of entire ad hoc participant groups is also guaranteed. A group of participants consists of several
Teilnehmern, die mittels Ad-hoc-Verbindungen ein gesamtes Ad- hoc-Netz bilden. Diese mobilen Ad-hoc-Netze sind als ganzes mobil (anders formuliert: als eine vollständige Einheit mobil) und bestehen aus einer begrenzten Anzahl an Ad-hoc- Teilnehmern. Eine Begrenzung der Teilnehmerzahl ergibt sich dabei lediglich aus der Performance des zugrunde liegenden Ad-hoc-Protokolls .Participants who form an entire ad hoc network using ad hoc connections. These mobile ad hoc networks are mobile as a whole (in other words: as a complete unit mobile) and consist of a limited number of ad hoc participants. The number of participants is limited only by the performance of the underlying ad hoc protocol.
In Figur 2 ist eine Anbindung eines Ad-hoc-Netzes an eine IP- Infrastruktur dargestellt. Die Anbindung des gesamten Ad-hoc- Netzes an die IP-Infrastruktur (IP-Netz, Internet, Intranet) wird hierbei unter dem Aspekt einer vollständigen Mobilitätsunterstützung betrachtet. Es ist für das Ad-hoc- Netz von großer Bedeutung, immer (zu jedem Zeitpunkt) und überall (an jedem Ort) mit der IP-Infrastruktur verbunden zu sein. Daher wird für die permanente Anbindung der IP- Infrastruktur eine Mobilitätsunterstützung zur Verfügung gestellt .A connection of an ad hoc network to an IP infrastructure is shown in FIG. The connection of the entire ad hoc network to the IP infrastructure (IP network, Internet, intranet) is considered here with the aspect of complete mobility support. It is very important for the ad hoc network to be connected to the IP infrastructure at any time and any place. Mobility support is therefore provided for the permanent connection of the IP infrastructure.
Eine solche Mobilitätsunterstützung erlaubt es einem Ad-hoc- Netz zwischen verschiedenen Zugangsnetzen, insbesondere drahtlosen (WLAN) und zellularen Systemen (Mobilfunk) zu wechseln, ohne die Verbindung zur IP-Infrastruktur und damit zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz zu verlieren. Hierbei wird eine nahtlose und unterbrechungsfreie Verbindung sichergestellt, um den mobilen Teilnehmern im Ad-hoc-Netz eine verlustfreie und stabile Internetverbindung zur Verfügung zu stellen. Die Bewegung des gesamten Ad-hoc-Netzes wird also völlig transparent für die Teilnehmer innerhalb des Ad-hoc-Netzes gestaltet. Dadurch kann eine verlustfreie InternetVerbindung für das mobile Ad-hoc-Netz ermöglicht werden. Im Rahmen dieser Erfindung wird die Bezeichnung "Zugangsnetz" nicht nur für ein physisch vorhandenes Netz benutzt, sondern die Bezeichnung "Zugangsnetz" steht auch für eine Benutzung der Datenübertragungsmechanismen dieses Zugangsnetzes. So bezeichnet z.B. die Angabe "GSM/GPRS- Zugangsnetz" die Benutzung der bekannten GSM/GPRS- Datenübertragungsprotokolle inklusive der für die Benutzung der Luftschnittstelle vorgesehenen Protokolle. Ein Zugangsnetz wird oftmals auch als ein "Trägersystem" oder "Trägernetz" bezeichnet.Such mobility support allows an ad hoc network to switch between different access networks, in particular wireless (WLAN) and cellular systems (mobile radio), without the connection to the IP infrastructure and thus to lose to the IP-based communication network. This ensures a seamless and uninterrupted connection in order to provide the mobile subscribers in the ad hoc network with a loss-free and stable internet connection. The movement of the entire ad hoc network is thus made completely transparent to the participants within the ad hoc network. This enables a lossless internet connection for the mobile ad hoc network. In the context of this invention, the term "access network" is not only used for a physically existing network, but the term "access network" also stands for a use of the data transmission mechanisms of this access network. For example, the term "GSM / GPRS access network" denotes the use of the known GSM / GPRS data transmission protocols, including the protocols provided for the use of the air interface. An access network is often also referred to as a "carrier system" or "carrier network".
Ein Beispiel ist die Anwendung von mobilen Ad-hoc-Netzen in Autos und öffentlichen Verkehrsmitteln, wie Shuttle-Bussen und Personenzügen. Hier kann jeweils innerhalb der Fahrzeuge mittels der Ad-hoc-Kommunikationsprotokolle zwischen den Teilnehmern kommuniziert werden und Daten können ohne einen Aufbau einer Infrastruktur ausgetauscht werden. Dies hat denOne example is the use of mobile ad hoc networks in cars and public transport, such as shuttle buses and passenger trains. Here, communication can take place within the vehicles between the participants using the ad hoc communication protocols and data can be exchanged without the need to set up an infrastructure. This has the
Vorteil, dass innerhalb der Fahrzeuge keinerlei Kommunikationsinfrastruktur aufgebaut werden muss; es brauchen lediglich die Kommunikationsendgeräte der Teilnehmer vorhanden zu sein. Nur die Anbindung der Teilnehmer hin zum Internet erfolgt über eine Netzverbindungseinrichtung, ein sog. Gateway. Um die oben geforderte Mobilitätsunterstützung zu gewährleisten, erlaubt das Gateway die hierfür erforderliche Mobilität. Hierzu zählt insbesondere ein Wechsel eines gesamten Ad-hoc-Netzes zwischen verschiedenen drahtlosen Trägersystemen, wie GPRS, UMTS oder WLAN (d.h. ein Weiterreichen der Datenverbindung von einem zum nächsten Trägersystem) . Damit wird erreicht, dass ganze Gruppen von Nutzern mobil an das Internet angebunden werden können.Advantage that no communication infrastructure has to be set up inside the vehicles; only the participants' communication terminals need to be present. Only the connection of the participants to the Internet takes place via a network connection device, a so-called gateway. In order to ensure the mobility support required above, the gateway allows the mobility required for this. This includes in particular a Switching an entire ad hoc network between different wireless carrier systems, such as GPRS, UMTS or WLAN (ie forwarding the data connection from one carrier system to the next). This ensures that entire groups of users can be connected to the Internet on the go.
Die Anbindung eines gesamten Ad-hoc-Netzes an das IP-basierte Kommunikationsnetz (z.B. an das Internet) kann somit über das GPRS/UMTS-Trägersystem mittels einer IP-Verbindung aufgebaut werden oder es kann der InternetZugang über sog. Hot Spots (z.B. WLAN-Systeme) erfolgen.The connection of an entire ad hoc network to the IP-based communication network (e.g. to the Internet) can thus be established via the GPRS / UMTS carrier system using an IP connection, or Internet access can be established via so-called hot spots (e.g. WLAN Systems).
Als Schnittstelle zwischen der IP-Infrastruktur und dem Ad- hoc-Netz wird das Gateway verwendet. Das Gateway ist ein zentraler Punkt für das Ad-hoc-Netz, der die IP-Kommunikation zwischen IP-Netzen und dem Ad-hoc-Netz ermöglicht.The gateway is used as the interface between the IP infrastructure and the ad hoc network. The gateway is a central point for the ad hoc network, which enables IP communication between IP networks and the ad hoc network.
In Figur 3 ist eine Internet-Anbindung eines Ad-hoc-Netzes über ein stationäres Gateway dargestellt. Für den Anschluß eines stationären (im wesentlichen ortsunveränderlichen) Ad- hoc-Netzes ist ein stationäres Gateway ausreichend. Die Erfindung befaßt sich jedoch mit ortsveränderlichen Ad-hoc- Netzen.FIG. 3 shows an internet connection of an ad hoc network via a stationary gateway. A stationary gateway is sufficient to connect a stationary (essentially immobile) ad hoc network. However, the invention is concerned with portable ad hoc networks.
In Figur 4 ist eine Anbindung eines ortsveränderlichen mobilen Ad-hoc-Netzes an das Internet über ein mobiles Gateway überblicksartig dargestellt. Im Folgenden wird beschrieben, wie das Gateway als Schnittstelle zwischen der Kommunikationsinfrastruktur (Internet, Intranet, UMTS, GPRS, WLAN, etc.) und dem mobilen Ad-hoc-Netz die geforderteFIG. 4 shows an overview of the connection of a portable ad hoc mobile network to the Internet via a mobile gateway. The following describes how the gateway as the interface between the communication infrastructure (Internet, intranet, UMTS, GPRS, WLAN, etc.) and the mobile ad-hoc network complied with the requirements
Mobilität gewährleistet. Figur 4 zeigt ein mobiles Gateway in Verbindung mit einem mobilen Ad-hoc-Netz. Durch die Verwendung des mobilen Gateways kann auch das angeschlossene Ad-hoc-Netz mobil realisiert werden. Das Gateway gehört dabei zu dem Ad-hoc-Netz, auch wenn es in den Figuren teilweise als eigenständige Einheit dargestellt ist. Dieses mobile Gateway dient als zentrale Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Ad-hoc-Netz und dem IP-basierten KommunikationsnetzMobility guaranteed. FIG. 4 shows a mobile gateway in connection with a mobile ad hoc network. By using the mobile gateway, the connected one can Mobile ad hoc networks can be implemented. The gateway is part of the ad hoc network, even if it is partially shown as an independent unit in the figures. This mobile gateway serves as the central communication interface between the ad hoc network and the IP-based communication network
(Internet) . Das mobile Gateway und das Ad-hoc-Netz befinden sich z.B. zusammen in einem Fahrzeug (Kfz, Shuttle, Zug) und sind damit mobil .(Internet). The mobile gateway and the ad hoc network are e.g. together in one vehicle (car, shuttle, train) and are therefore mobile.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Lösung zurThe present invention describes a solution for
Unterstützung der geforderten Mobilität eines Ad-hoc-Netzes in Verbindung mit einem mobilen Gateway. Hierbei werden insbesondere folgende Punkte erläutert :Support for the required mobility of an ad hoc network in connection with a mobile gateway. The following points are explained in particular:
1. Wie ist das mobile Gateway aufzubauen, damit es die geforderte Mobilitätsunterstützung ermöglicht?1. How is the mobile gateway to be set up so that it enables the required mobility support?
2. Welche Infrastruktur ist erforderlich, damit das Gateway in Verbindung mit einem Ad-hoc-Netz zwischen unterschiedlichen Zugangsnetzen (Trägersystemen) wechseln kann?2. What infrastructure is required so that the gateway can switch between different access networks (carrier systems) in connection with an ad hoc network?
3. Was passiert mit den bestehenden Internetverbindungen, wenn sich das gesamte Ad-hoc-Netz bewegt?3. What happens to the existing internet connections when the entire ad hoc network is moving?
4. Was passiert bei einer Übergabe zwischen den unterschiedlichen Zugangsnetzen (Trägersystemen) , wie UMTS, GPRS oder WLAN?4. What happens when there is a transfer between the different access networks (carrier systems), such as UMTS, GPRS or WLAN?
5. Wie können die verschiedenen Zugangsnetze (Trägersysteme) eine einheitliche Mobilität gewährleisten?5. How can the different access networks (carrier systems) guarantee uniform mobility?
6. Wie kann eine unterbrechungsfreie Verbindung während und nach einem Zugangssystemswechsel (Trägerwechsel) garantiert werden?6. How can an uninterrupted connection be guaranteed during and after an access system change (carrier change)?
7. Wie können mehrere mobile Ad-hoc-Netze miteinander verbunden werden? 8. Welche Mobilitätsdienste bieten Mobilfunkprovider hierfür an?7. How can several mobile ad hoc networks be connected to each other? 8. Which mobility services do mobile phone providers offer for this?
9. Welche Schwierigkeiten sind bei Nutzung von Zugangsnetzen (Trägersystemen) zu berücksichtigen (NAT, Firewall)? 10. Wie ist das Routing zwischen Internet und Ad-hoc-Netz zu lösen?9. What difficulties have to be considered when using access networks (carrier systems) (NAT, firewall)? 10. How can the routing between the Internet and the ad hoc network be solved?
11. Welche Erweiterungen müssen an den einzelnen Kommunikationseinheiten vorgenommen werden (Internet, Gateway, Endgerät) ?11. What extensions must be made to the individual communication units (Internet, gateway, end device)?
Im folgenden werden diese Fragen beantwortet und der Aufbau des mobilen Gateways mit Mobiliätsunterstützung für ganze Ad- hoc-Netze aufgezeigt.These questions are answered below and the structure of the mobile gateway with mobility support for entire ad hoc networks is shown.
Im folgenden wird das Verfahren zur Bereitstellung von mobilen Ad-hoc-Netzen sowie das mobile Gateway näher beschrieben.The procedure for providing mobile ad hoc networks and the mobile gateway are described in more detail below.
Die Kombination von Mobile-IP-Diensten mit Ad-hoc-Netzen ermöglicht ganzen Netzen einen effizienten Zugang zu externenThe combination of mobile IP services with ad hoc networks enables entire networks to have efficient access to external ones
IP-Kommunikationsnetzen. Hierbei können beliebige Ad-hoc- Protokolle verwendet, um im Nahbereich die Kommunikation zwischen Ad-hoc-Teilnehmern zu ermöglichen.IP communication networks. Any ad-hoc protocols can be used to enable communication between ad-hoc participants at close range.
Die Kommunikation der Ad-hoc-Teilnehmer zum externen IP Netz erfolgt mittels einer Netzverbindungseinrichtung NVE (welche als ein "Mobile IP / Ad hoc Interlaced Gateway" bezeichnet werden kann) , die sowohl das Ad-hoc-Protokoll für die Nahbereichskommunikation unterstützt als auch Mobile-IP- Dienste zur Verfügung stellt, über die eine mobile und unterbrechungsfreie Anbindung an das Internet erfolgt . Die Netzverbindungseinrichtung NVE ist mobil und gewährleistet sowohl die Mobilität einzelner Teilnehmer als auch die Mobilität ganzer Netze.The communication of the ad hoc participants to the external IP network takes place by means of a network connection device NVE (which can be referred to as a "Mobile IP / Ad hoc Interlaced Gateway"), which supports both the ad hoc protocol for short-range communication and mobile -IP- provides services that enable a mobile and uninterrupted connection to the Internet. The network connection device NVE is mobile and guaranteed both the mobility of individual participants and the mobility of entire networks.
In Figur 5 ist ein Wechsel (Roaming) eines Ad-hoc-Netzes zwischen unterschiedlichen TrägersystemenFIG. 5 shows a change (roaming) of an ad hoc network between different carrier systems
(Mobilfunk/zellulare Systeme, drahtlose IP-Netze wie z.B. WLAN und Bluetooth) dargestellt. Dabei ist die allgemeine Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE angegeben. Die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE integriert Mobile IP Dienste (als Mobility Agent) , die "nach innen" für das Ad-hoc-Netz zur Verfügung gestellt werden können. Damit können Ad-hoc-Knoten in ihrer Mobilität unterstützt werden. Desweiteren ist in Figur 5 die Verbindung der mobile Netzverbindungseinrichtung NVE zum Internet wiedergegeben. Diese Verbindung kann sowohl aus einer aktiven WLAN Verbindung oder aus einer Verbindung aus den zellularen Mobilfunknetzen bestehen. Hierzu weist die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE Eigenschaften eines Mobile Nodes auf, der sich zwischen unterschiedlichen Zugangsnetzen frei bewegen kann.(Cellular / cellular systems, wireless IP networks such as WLAN and Bluetooth) are shown. The general infrastructure of the mobile network connection device NVE is specified. The mobile network connection device NVE integrates mobile IP services (as a mobility agent) that can be made available "internally" for the ad hoc network. This enables ad-hoc nodes to be supported in their mobility. Furthermore, the connection of the mobile network connection device NVE to the Internet is shown in FIG. This connection can consist of an active WLAN connection or a connection from the cellular cellular networks. For this purpose, the mobile network connection device NVE has properties of a mobile node that can move freely between different access networks.
In den Figuren 6 und 7 sind der Aufbau und die zugehörige Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE angegeben, welche es ermöglichen, dass sich die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE mobil bewegen kann; damit wird die Mobilität des angeschlossenen Ad-hoc-Netzes AHN ermöglicht .FIGS. 6 and 7 show the structure and the associated infrastructure of the mobile network connection device NVE, which enable the mobile network connection device NVE to move mobile; this enables the mobility of the connected ad hoc network AHN.
Diese Infrastruktur umfaßt einen Home Agent (Heimatagent, HA), der die Verwaltung der globalen IP Adressierung der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE durchführt. Somit ist die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE in der Lage, auch bei einem Netzwechsel IP-Datenpakete zu empfangen oder zu versenden. Ferner besteht die Infrastruktur aus verschiedenen Mobilitätsagenten FA (die auch als Foreign Agents bezeichnet werden), die Mobile- IP-Dienste in den verschiedenen Netzen zur Verfügung stellen.This infrastructure includes a home agent (HA), which manages the global IP addressing of the mobile network connection device NVE. The mobile network connection device NVE is thus able to receive or receive IP data packets even when the network is changed to ship. Furthermore, the infrastructure consists of various mobility agents FA (also referred to as foreign agents) that provide Mobile IP services in the various networks.
In Figur 6 ist dargestellt, wie mittels derFIG. 6 shows how the
Netzverbindungseinrichtung NVE eine Datenverbindung zwischen dem IP-basierten Kommunikationsnetz IN (z.B. dem Internet) und dem Ad-hoc-Netz AHN aufgebaut wird. Unter "Aufbau" der Datenverbindung soll hier das Herstellen und dasNetwork connection device NVE establishes a data connection between the IP-based communication network IN (e.g. the Internet) and the ad-hoc network AHN. Under "Establishing" the data connection here the establishment and the
Aufrechterhalten der Datenverbindung verstanden werden.Maintaining the data connection can be understood.
Die Elemente Nl bis N6 (in Figur 6 ist nur beispielhaft das Element Nl dargestellt) des mobilen Ad-hoc-Netzes und die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE sind gemeinsam in einem Transportmittel (z.B. Zug, Schiff, .Kraftfahrzeug) untergebracht und werden von dem Transportmittel bewegt .The elements Nl to N6 (the element Nl is only shown as an example in FIG. 6) of the mobile ad-hoc network and the mobile network connection device NVE are accommodated together in one means of transport (for example train, ship, motor vehicle) and are moved by the means of transport ,
Zwischen dem Element Nl in Form eines Knotens (also z.B. eines Mobiltelefons eines Ad-hoc-Netz-Nutzers) des Ad-hoc-Between the element Nl in the form of a node (e.g. a mobile phone of an ad hoc network user) of the ad hoc
Netzes AHN und einer dem Ad-hoc-Netz zugeordneten mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE (mobiles Gateway) wird mittels des Ad-hoc-Kommunikationsprotokolls AODV ein erster Teil Dl der Datenverbindung aufgebaut .Network AHN and a mobile network connection device NVE (mobile gateway) assigned to the ad hoc network, a first part D1 of the data connection is established using the ad hoc communication protocol AODV.
Wenn sich die Netzverbindungseinrichtung NVE im Einflußbereich des ersten Zugangsnetzes ZNl befindet, dann ist die Netzverbindungseinrichtung NVE in der Lage, mittels einer Empfangseinheit eine Kennung Kl von einem Mobilitätsagenten (Foreign Agent) FAl des erstenIf the network connection device NVE is in the area of influence of the first access network ZN1, then the network connection device NVE is able to use a receiving unit to identify an identifier Kl from a mobility agent (Foreign Agent) FA1 of the first
Zugangsnetzes ZNl zu empfangen und mittels einer Erkennungseinheit anhand der Kennung festzustellen, dass sich die Netzverbindungseinrichtung NVE im Einflußbereich genau des ersten Zugangsnetzes ZNl befindet (welches einen Zugang zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz IN vermittelt) . Daraufhin wird von der Netzverbindungseinrichtung NVE über den Mobilitätsagenten FAl mittels eines Kommunikationsprotokolls "Mobile-IP" MIP des erstenAccess network ZNl to receive and by means of a recognition unit using the identifier to determine that the network connection device NVE is exactly within the sphere of influence of the first access network ZNl (which provides access to the IP-based communication network IN). The network connection device NVE then uses the mobility agent FA1 to use a "Mobile-IP" communication protocol MIP of the first
Zugangsnetzes ein zweiter Teil D2 der Datenverbindung zu dem Kommunikationsnetz IN aufgebaut.Access network established a second part D2 of the data connection to the communication network IN.
Wenn die Netzverbindungseinrichtung keine Kennung eines Zugangsnetzes empfangen kann, dann stellt sie fest, dass sie sich nicht in dem Einflußbereich eines Zugangsnetzes befindet . In diesem Fall wartet dieIf the network connection device cannot receive an identifier of an access network, then it determines that it is not in the sphere of influence of an access network. In this case, the
Netzverbindungseinrichtung solange mit dem Aufbau des zweitenNetwork connection device as long as the construction of the second
Teils der Datenverbindung, bis die Netzverbindungseinrichtung in den Einflußbereich eines Zugangsnetzes gelangt.Part of the data connection until the network connection device comes into the sphere of influence of an access network.
Die über die Datenverbindung zu übertragenden Daten werden mittels des Kommunikationsprotokolls "Mobile-IP" MIP transparent über das erste Zugangsnetz ZNl zwischen der Netzverbindungseinrichtung NVE und dem Kommunikationsnetz IN übertragen.The data to be transmitted via the data connection are transmitted transparently by means of the "Mobile-IP" MIP communication protocol via the first access network ZN1 between the network connection device NVE and the communication network IN.
Wenn sich die Netzverbindungseinrichtung zusammen mit dem Ad- hoc-Netz weiterbewegt und in einen Einflußbereich des zweiten Zugangsnetzes ZN2 eintritt, dann empfängt dieIf the network connection device moves on together with the ad hoc network and enters an area of influence of the second access network ZN2, then it receives
Netzverbindungseinrichtung eine Kennung K2 des zweiten Zugangsnetzes ZN2. Daraufhin wird die zuvor über das erste Zugangsnetz ZNl aufgebaute Datenverbindung an das zweite Zugangsnetz übergeben, ohne die Datenverbindung zu unterbrechen. Die Datenverbindung verläuft nun von dem Ad- hoc-Netz AHN über die Netzverbindungseinrichtung NVE, den zweiten Foreign Agent FA2 und das zugehörige zweite Zugangsnetz ZN2 zu dem Kommunikationsnetz IN. Der neu verlaufende Teil der Datenverbindung wird in der Figur 6 mittels einer Strich-Punkt-Punkt-Linie dargestellt.Network connection device an identifier K2 of the second access network ZN2. The data connection previously established via the first access network ZN1 is then transferred to the second access network without interrupting the data connection. The data connection now runs from the ad hoc network AHN via the network connection device NVE, the second foreign agent FA2 and the associated second access network ZN2 to the communication network IN. The new one The running part of the data connection is shown in FIG. 6 by means of a dash-dot-dot line.
Die Netzverbindungseinrichtung NVE umfaßt eine erste Schnittstelle (AODV node) , mit der mittels eines Ad-hoc-The network connection device NVE comprises a first interface (AODV node), with which an ad hoc
Kommunikationsprotokolls (AODV) eine Datenverbindung zu den Elementen Nl bis N6 des Ad-hoc-Netzes AHN aufgebaut wird. Die Netzverbindungseinrichtung NVE umfaßt eine zweite Schnittstelle (mobile node) MN, mit der eine Datenverbindung zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz in Form des Internets aufgebaut wird. Weiterhin weist dieCommunication protocol (AODV) a data connection to the elements Nl to N6 of the ad hoc network AHN is established. The network connection device NVE comprises a second interface (mobile node) MN, with which a data connection to the IP-based communication network is established in the form of the Internet. Furthermore, the
Netzverbindungseinrichtung NVE eine Empfangseinheit zum Empfangen von Kennungen von Zugangsnetzen auf, wobei anhand der empfangenen Kennungen feststellbar ist, ob sich die Netzverbindungseinrichtung im Einflußbereich einesNetwork connection device NVE a receiving unit for receiving identifiers from access networks, it being possible to determine on the basis of the received identifiers whether the network connection device is in the sphere of influence of a
Zugangsnetzes befindet, welches einen Zugang zu dem IP- basierten Kommunikationsnetzes vermittelt. Die Empfangseinheit ist in dem Mobile Node der Netzverbindungseinrichtung NVE angeordnet, die Empfangseinheit empfängt die Kennung und stellt anhand derAccess network is located, which mediates access to the IP-based communication network. The receiving unit is arranged in the mobile node of the network connection device NVE, the receiving unit receives the identifier and uses the
Merkmale der Kennung fest, von welchem Zugangsnetz die Kennung gesendet wurde. Weiterhin weist dieCharacteristics of the identifier determines from which access network the identifier was sent. Furthermore, the
Netzverbindungseinrichtung eine Datenleitungseinheit (Router) zum Leiten von Datenpaketen zwischen dem Ad-hoc-Netz und dem IP-basierten Kommunikationsnetz auf.Network connection device on a data line unit (router) for routing data packets between the ad hoc network and the IP-based communication network.
Mittels Figur 7 wird ein Tunnelmechanismus erläutert. Um bei dem Wechsel der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE und somit bei dem Wechsel von ganzen Ad-hoc-Netzen zwischen zellularen Mobilfunksystemen sowie WLAN InfrastrukturenA tunnel mechanism is explained by means of FIG. Um when changing the mobile network connection device NVE and thus when changing whole ad hoc networks between cellular mobile radio systems and WLAN infrastructures
Firewall-Probleme zu vermeiden und eineTo avoid firewall problems and a
Netzwerkadressenübersetzung (Network Address Translation, NAT) durchführen zu können, beinhaltet die in Figur 7 dargestellte Systemarchitektur einen Tunnelmechanismus (durch gestrichelte Verbindungslinien dargestellt) , der Firewall- und NAT-Restriktionen des Mobilfunkoperators aufhebt. Dadurch wird die Anwendung von Mobile-IP-Diensten in Kombination mit Mobilfunknetzen ermöglicht. Durch einen UDP-Tunnel werden dabei notwendige Mobile-IP-Signalisierungsdaten (Registration Request/Reply) übertragen und zwischen der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE und dem Home Agent ausgetauscht .To be able to perform network address translation (NAT) includes the one in FIG. 7 System architecture shown a tunnel mechanism (shown by dashed connecting lines), which removes firewall and NAT restrictions of the mobile operator. This enables the use of Mobile IP services in combination with cellular networks. The necessary mobile IP signaling data (Registration Request / Reply) is transmitted through a UDP tunnel and exchanged between the mobile network connection device NVE and the home agent.
Im folgenden werden weitere Details der Erfindung angeführt:Further details of the invention are set forth below:
1. Network Address Translation (NAT) und Firewall (Ingress1. Network Address Translation (NAT) and Firewall (Ingress
Filtering)Filtering)
Die Network Address Translation (NAT) wird im Internet häufig verwendet. Vielfach wird NAT genutzt, um für ein Netz keine offiziellen IP-Adressen zu verwenden, sondern private IP Adressen, wie sie aus der Druckschrift RFC 1918 bekannt sind. Hierbei benötigt nur ein NAT-Gateway eine offizielle IP- Adresse .Network address translation (NAT) is widely used on the Internet. NAT is often used in order not to use official IP addresses for a network, but rather private IP addresses as known from the RFC 1918 publication. Only a NAT gateway needs an official IP address.
Weiterhin wird das Netz nach außen hin abgesichert. Vielfach wird NAT in Verbindung mit einer Firewall verwendet, um den Zugang aus dem Internet auf einen einzigen Rechner (nämlich den die Firewall realisierenden Rechner) zu beschränken. Hierzu werden die inneren Rechner hinter der Firewall versteckt. Die Firewall lässt nur Verbindungen zu, die von innen nach außen aufgebaut werden. Somit können Pakete an innere Rechner nur versendet werden, wenn der Startpunkt der Kommunikation bei ihnen liegt. Über ein solches Verfahren lässt sich eine Grundsicherheit erzeugen, da die Kommunikation von innen initiiert werden muss . Es gibt mehrere Varianten von NAT. Derzeit wird häufig das Network Address and Port Translation (NAPT) verwendet. Grundsätzlich nimmt jede Art von NAT eine Änderung an den IP- Paketen vor. Es wird mindestens die Source IP-Adresse geändert. NAT ersetzt die Original Source-IP-Adresse eines IP-Paketes durch eine andere IP-Adresse. In der Regel ist diese die IP-Adresse des NAT-Gateways . Bei NAPT wird nicht nur die Zuordnung der IP-Adressen geändert, sondern auch die Zuordung der Ports. Somit ist es möglich, eine offizielle IP- Adresse für viele Rechner zu verwenden.The network is also secured from the outside. NAT is often used in conjunction with a firewall in order to restrict access from the Internet to a single computer (namely the computer implementing the firewall). To do this, the internal computers are hidden behind the firewall. The firewall only allows connections that are established from the inside out. This means that packets can only be sent to internal computers if the starting point for communication is with them. Such a procedure can create basic security, since communication must be initiated from the inside. There are several variants of NAT. Network Address and Port Translation (NAPT) is currently widely used. Basically, every type of NAT changes the IP packets. At least the source IP address is changed. NAT replaces the original source IP address of an IP packet with another IP address. Usually this is the IP address of the NAT gateway. With NAPT, not only the assignment of the IP addresses is changed, but also the assignment of the ports. This makes it possible to use an official IP address for many computers.
Befindet sich nun bei der Erfindung das mobile Gateway im GPRS Netz, so bekommt der Home Agent HA eine Care-of Adresse für das mobile Gateway, z.B. die private IP Adresse 10.227.64.2. Der Home Agent HA versucht nun alle Daten für die Heimatadresse 134.102.158.78 an die Care-of Adresse 10.227.64.2 zu senden. Da sich aber nun die 10.227.64.2 im privaten IP-Netz befindet, sind diese Pakete nicht routbar. Dieser Effekt, der ursprünglich der Absicherung eines Netzes dient, ist für Mobilitätsprotokolle wie Mobile IP eine Hürde.If the mobile gateway is now in the GPRS network in the invention, the home agent HA is given a care-of address for the mobile gateway, e.g. the private IP address 10.227.64.2. The home agent HA now tries to send all data for the home address 134.102.158.78 to the care-of address 10.227.64.2. However, since 10.227.64.2 is now in the private IP network, these packets cannot be routed. This effect, which originally served to secure a network, is a hurdle for mobility protocols such as Mobile IP.
Um den Einfluss von NAT auf Mobile IP zu reduzieren, muss das NAT-Gateway für Mobile IP transparent in das Netz eingebunden werden. Hierzu wird CIPE (Crypto IP Encapsulation) verwendet [3] . CIPE stellt einen Tunnel auf UDP-Basis zur Verfügung.To reduce the influence of NAT on Mobile IP, the NAT gateway for Mobile IP must be transparently integrated into the network. For this purpose, CIPE (Crypto IP Encapsulation) is used [3]. CIPE provides a tunnel based on UDP.
Die Software setzt sich zum Ziel, resistent gegenüber NAT und Firewall zu sein. Dieses wird durch Verwendung eines Protokolls aus der Transportschicht erreicht. IP-IP Tunnel eignen sich nicht zur Überwindung von NAT. Wird jedoch eine Adressierung auf Portebene verwendet, so ist es möglich einThe software aims to be resistant to NAT and firewalls. This is achieved by using a protocol from the transport layer. IP-IP tunnels are not suitable for overcoming NAT. However, if addressing at port level is used, it is possible to use one
NAT-Gateway zu passieren.NAT gateway to pass through.
2. Mobile IP Das Mobile IP Protokoll gewährleistet die Mobilität des Mobile Nodes, der für das mobile Gateway verwendet wird. Hierbei bewegt sich der Mobile Node zwischen unterschiedlichen Foreign Agents, die in den unterschiedlichen Zugangsnetzen zur Verfügung stehen. Bei der vorliegenden Erfindung sind die verschiedenen Trägernetze mit jeweils einem Foreign Agent verbunden, über diesen werden die Mobile IP Dienste in Form von gesendeten Agent Advertisements angeboten. Diese Advertisements werden vom Mobile Node empfangen und zur Mobilitätserkennung verwendet. Ein2. Mobile IP The Mobile IP protocol ensures the mobility of the mobile node used for the mobile gateway. Here, the mobile node moves between different foreign agents that are available in the different access networks. In the present invention, the various carrier networks are each connected to a foreign agent, via which the Mobile IP services are offered in the form of sent agent advertisements. These advertisements are received by the mobile node and used for mobility detection. On
Ausbleiben von Advertisements oder der Empfang von neuen Advertisements kann so dem Mobile Node signalisieren, dass es sich von einem Netz hin zu einem anderen Netz bewegt hat. Des Weiteren werden die Advertisements dazu genutzt, um den Foreign Agent in einem fremden Zugangsnetz zu erkennen und eine Signalisierung zwischen dem Foreign Agent und dem Mobile Node aufzu bauen. Dies ist notwendig, um den neuen Standort dem Home Agent mitzuteilen. Der Home Agent merkt sich die neue Zugangsadresse und kann somit den Datenverkehr vom Correspondent Node zum aktuellen FA weiterleiten. Das hier verwendete Mobile IP Protokoll besteht somit aus den drei wichtigen Einheiten:The absence of advertisements or the receipt of new advertisements can signal the mobile node that it has moved from one network to another network. Furthermore, the advertisements are used to identify the foreign agent in a foreign access network and to set up signaling between the foreign agent and the mobile node. This is necessary to inform the home agent of the new location. The home agent remembers the new access address and can thus forward the data traffic from the corresponding node to the current FA. The Mobile IP protocol used here thus consists of the three important units:
a. Home Agent b. Foreign Agent c. Mobile Nodea. Home agent b. Foreign Agent c. Mobile node
Der Mobile Node wird ist die mobile Einheit (Terminal) , dass sich im allgemeinen von einem ersten Netz zu einem zweiten Netz bewegt. Bei dieser Erfindung bewegt sich das mobile Gateway, welches den "Mobile Node" enthält, zwischen dem Foreign Agent des GPRS Netzes und dem WLAN Netz. Der Foreign Agent FAl, FA2 , FA3 bzw. FA4 (der den Tunnelendpunkt des UDP Tunnels darstellt) am Zugang zum GPRS Netz wird genutzt, um NAT- und Firewall-Probleme transparent zu umgehen und um die fehlenden Mobile-IP-Dienste innerhalb von GPRS anzubieten. Hierbei sendet der Foreign Agent die Agent Advertisements (Kontrollnachrichten des Agenten) aus, die vom Gateway empfangen werden können.The mobile node becomes the mobile unit (terminal) that generally moves from a first network to a second network. In this invention, the mobile gateway, which contains the "mobile node", moves between the foreign agent of the GPRS network and the WLAN network. The foreign agent FA1, FA2, FA3 or FA4 (which represents the tunnel end point of the UDP tunnel) at the access to the GPRS network is used to transparently avoid NAT and firewall problems and to avoid the lack of mobile IP services within GPRS offer. The foreign agent sends out the agent advertisements (control messages from the agent) that can be received by the gateway.
Da der Empfang der Agent Advertisements des GPRS Foreign Agents permanent erfolgt, werden diese Advertisements sicher empfangen und tragen wesentlich zur Stabilität der Mobilitätserkennung bei. Bei erneuten Empfang der Agent Advertisements aus dem WLAN wird eine Übergabe von GPRS hin zum WLAN Netz eingeleitet. Diese WLAN Verbindung bleibt so lange bestehen, wie die Advertisements aus dem WLAN Netz empfangen werden können.Since the GPRS Foreign Agent's agent advertisements are received permanently, these advertisements are received securely and make a significant contribution to the stability of mobility detection. When the agent advertisements are received again from the WLAN, a transfer from GPRS to the WLAN network is initiated. This WLAN connection remains as long as the advertisements can be received from the WLAN network.
3. UDP Tunnel3. UDP tunnel
Damit die Datenpakete des mobilen Gateways das NAT-Gateways des Mobilfunkproviders passieren können, muss ein UDPA UDP must be present so that the data packets of the mobile gateway can pass through the NAT gateway of the mobile phone provider
Tunnelmechanismus verwendet werden. Hierbei wird vom Foreign Agent ein CIPE (Crypto IP Encapsulation) Tunnel aufgebaut, durch den alle Pakete des Gateways geroutet werden können. Somit werden die Pakete des Gateways zusätzlich an der Firewall des Mobilfunkproviders vorbeigeleitet. Die Firewall verhindert eine erfolgreiche Mobile IP Kommunikation, da sie das sog. Ingress Filtering verwendet. Das bedeutet, dass IP Pakete nur mit der richtigen Netzadresse das IP-Netz verlassen dürfen. Mobile IP verwendet aber die Heimatadresse des Mobile Nodes als Absenderadresse, welche von der Firelwall blockiert wird.Tunnel mechanism can be used. The Foreign Agent builds a CIPE (Crypto IP Encapsulation) tunnel through which all packets of the gateway can be routed. The packets of the gateway are thus also routed past the firewall of the mobile phone provider. The firewall prevents successful mobile IP communication because it uses so-called ingress filtering. This means that IP packets may only leave the IP network with the correct network address. Mobile IP uses the home address of the mobile node as the sender address, which is blocked by the firelwall.
Die Umleitung der Pakete wird durch sog. Source based routing erreicht. Source based Routing bezeichnet das Routen von Paketen abhängig von der Absender IP-Adresse, hier der IP- Adresse des Gateways. Dadurch ist das Ingress-Filter Problem gelöst .The packet is redirected using so-called source-based routing. Source based routing refers to the routing of Packets depending on the sender's IP address, here the IP address of the gateway. This solves the ingress filter problem.
4. Das mobile Gateway (Mobile Node)4. The mobile gateway (mobile node)
Die Aufgabe des Gateway ist es, mittels Mobile IP eine Verbindung zum Internet herzustellen, um diese Verbindung anderen Teilnehmern innerhalb des Ad-hoc-Netzes zur Verfügung zu stellen. Die Verbindung zu den Ad-hoc-Teilnehmern erfolgt mittels AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) .The gateway's task is to establish a connection to the Internet using Mobile IP in order to make this connection available to other participants within the ad-hoc network. The connection to the ad hoc participants is established using AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector).
Das Gateway wechselt als Beispiel zwischen GPRS und WLAN und hat hierzu vier Netzwerkinterfaces, zwei 10/100 Mbit Interfaces und zwei WLAN-Interfaces . Über eine 10/100 Mbit Verbindung ist das Gateway an den FA sowie an ein internes Netz angeschlossen. Das interne Netz hat die Aufgabe, die Wartung der einzelnen Komponenten sicherzustellen. Es wird die Sun Mobile IP Software [4] verwendet, die als Mobilitätsunterstützung zwischen der Verbindung zum Foreign Agent und der WLAN Verbindung hin zum WLAN Access Point verwendet werden kann. Die zweite WLAN Verbindung schließt das vorhandene Ad-hoc-Netz an.As an example, the gateway switches between GPRS and WLAN and has four network interfaces, two 10/100 Mbit interfaces and two WLAN interfaces. The gateway is connected to the FA and to an internal network via a 10/100 Mbit connection. The internal network has the task of ensuring the maintenance of the individual components. Sun Mobile IP software [4] is used, which can be used as mobility support between the connection to the foreign agent and the WLAN connection to the WLAN access point. The second WLAN connection connects the existing ad hoc network.
Damit die Ad-hoc-Teilnehmer Verbindungen ins Internet aufbauen können, wird am Gatetway das NAPT (Network AddressSo that the ad hoc participants can establish connections to the Internet, the NAPT (Network Address
Port Translation) aktiviert. Dies ist erforderlich, damit die Teilnehmer innerhalb des Ad-hoc-Netzes eine IP Adresse verwenden können, die dann als global routbare IP Adresse mittels NAPT ins Internet geroutet werden kann.Port Translation) activated. This is necessary so that participants can use an IP address within the ad hoc network, which can then be routed to the Internet as a globally routable IP address using NAPT.
5. Die Router Komponente im mobilen Gateway5. The router component in the mobile gateway
Das mobile Gateway besitzt mehrere Schnittstellen in unterschiedliche Netze. Über Mobile IP ist das mobile Gateway mit dem Internet verbunden und über AODV sind die Ad-hoc- Teilnehmer integriert. Zwischen den Netzen (GPRS und WLAN) wird mittels NAPT eine Verbindung hergestellt.The mobile gateway has several interfaces in different networks. The mobile gateway is via Mobile IP connected to the Internet and the ad hoc participants are integrated via AODV. A connection is established between the networks (GPRS and WLAN) using NAPT.
6. Die Ad-hoc-Komponente (AODV-Node) im mobilen Gateway6. The ad hoc component (AODV node) in the mobile gateway
Um die Ad-hoc-Teilnehmer mittels AODV mit Internet Diensten zu versorgen, besitzt das mobile Gateway eine AODV Schnittstelle. Dabei kann z.B. eine AODV-Software der Universität Uppsala (AODV-UU) mit aktiven Internet Gateway Support genutzt werden [5] . Somit ist es den Ad-hoc- Teilnehmern möglich, über das mobile Internet-Gateway Internet-Dienste zu nutzen.The mobile gateway has an AODV interface to provide the ad hoc participants with Internet services using AODV. Here, e.g. AODV software from the University of Uppsala (AODV-UU) with active Internet gateway support can be used [5]. This enables ad hoc participants to use Internet services via the mobile Internet gateway.
Der Internet Gateway Support lässt sich hierbei in drei Teilaspekten betrachten: a. Durch die Vorgabe einer IP-Adresse und eines Subnetzes, sowie der IP-Adresse des mobilen Gateways von außen durch den Teilnehmer wird die Nutzung des mobilen Gateways ermöglicht. b. Durch die Erweiterung der AODV-Nachrichtentypen wird den Nodes im Ad-hoc-Netz die IP-Adresse des mobilen Gateways mitgeteilt . c. Die default-Route des Gateways wird auf das Interface des Ad-hoc-Netzes gelegt. Das mobile Gateway beantwortet einen Route Request (RREQ) an eine IP-Adresse, die sich nicht im Ad-hoc-Netz befindet. Durch die Subnetzmaske des mobilen Gateways wird das Ad-hoc-Netz festgelegt.The Internet Gateway Support can be viewed in three aspects: a. By specifying an IP address and a subnet, as well as the IP address of the mobile gateway from outside by the subscriber, the use of the mobile gateway is made possible. b. By expanding the AODV message types, the nodes in the ad hoc network are informed of the IP address of the mobile gateway. c. The default route of the gateway is placed on the interface of the ad hoc network. The mobile gateway answers a route request (RREQ) to an IP address that is not in the ad hoc network. The ad-hoc network is defined by the subnet mask of the mobile gateway.
7. Der Home Agent HA:7. The Home Agent HA:
Der Home Agent HA verwaltet die Standortinformationen des mobilen Gateways. Auf dem Home Agent HA wird z.B. die SUN-The home agent HA manages the location information of the mobile gateway. On the Home Agent HA e.g. the SUN
Mobile-IP-Software ausgeführt. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Home Agent HA ausschließlich als verwaltende Einheit genutzt. Das Gateway nutzt den Home Agent HA nicht zur Registrierung im Heimatnetz. Somit werden vom Home Agent HA nur die Registration Requests der Foreign Agents empfangen und bestätigt. Um den UDP Tunnel zu nutzen, wird am Home Agent HA der CIPE-Tunnel aktiviert. Das Tunnel-Endstück befindet sich dann auf dem Foreign Agent .Mobile IP software running. In the present invention, the home agent HA is used exclusively as a management unit. The gateway does not use the Home Agent HA Registration in the home network. Thus, only the registration requests of the foreign agents are received and confirmed by the home agent HA. In order to use the UDP tunnel, the CIPE tunnel is activated on the home agent HA. The tunnel end piece is then on the foreign agent.
Ein Vorteil dieser. Erfindung besteht darin, dass ein mobiles Ad-hoc-Netz nicht nur eine Verbindung zum Internet besitzt, sondern sich frei zwischen unterschiedlichen Trägernetzen bewegen kann. Somit sind nicht nur einzelne Teilnehmer in unterschiedlichen Netzen erreichbar, sondern auch ganze mobile Teilnehmergruppen oder mobile Netze.An advantage of this. Invention is that a mobile ad hoc network not only has a connection to the Internet, but can move freely between different carrier networks. This means that not only individual subscribers can be reached in different networks, but also entire mobile subscriber groups or mobile networks.
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist die permanente und unterbrechungsfreie Internet-Verbindung, die die mobileAnother advantage of this invention is the permanent and uninterrupted internet connection that the mobile
Netzverbindungseinrichtung NVE einem angeschlossenen Ad-hoc- Netz zur Verfügung stellt. Dabei tritt keine Mobilitätseinschränkung auf. Hierbei erfolgt die Internet- Verbindung über drahtlose LANs (WLAN, Hot Spots) oder über Mobilfunksysteme (2G, 2.5G, 3G) , wenn keine WLAN- Infrastruktur zur Verfügung steht .Network connection facility NVE provides a connected ad hoc network. There is no mobility restriction. The Internet connection is made via wireless LANs (WLAN, hot spots) or via mobile radio systems (2G, 2.5G, 3G) if no WLAN infrastructure is available.
Des Weiteren wird durch die Anbindung der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE über Mobilfunksysteme eine sehr hohe Mobiliat für ein mobiles Ad-hoc-Netz zur Verfügung gestellt. Bei vorhandener WLAN-Infrastruktur, die auch eine höhere Bandbreite zur Datenübertragung ermöglicht, kann ein Wechsel von einem Mobilfunksystem auf ein WLAN System erfolgen. Dieser Wechsel (sog. Roaming) wird von der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE durchgeführt und wird nahtlos unterstützt (sog. Seamless Roaming) . Durch die Verwendung der mobile Netzverbindungseinrichtung NVE kann sich ein ganzes Ad-hoc-Netz zwischen unterschiedlichen Kommunikationsnetzen bewegen, wobei diese Bewegung völlig transparent für das Ad-hoc-Netz erfolgt. Das Ad-hoc-Netz kann seine IP-Konfiguration beibehalten und es sind keine Interaktionen durch die einzelnen Ad-hoc-Nutzer erforderlich. Die erforderliche Mobilität wird hierbei von den Mobile- IP-Diensten vollständig zur Verfügung gestellt.Furthermore, the connection of the mobile network connection device NVE via mobile radio systems provides a very high degree of mobility for a mobile ad hoc network. With existing WLAN infrastructure, which also allows a higher bandwidth for data transmission, a switch from a mobile radio system to a WLAN system can take place. This change (so-called roaming) is carried out by the mobile network connection device NVE and is seamlessly supported (so-called seamless roaming). Through the use of the mobile network connection device NVE, an entire ad hoc network can move between different communication networks, this movement taking place completely transparently for the ad hoc network. The ad hoc network can maintain its IP configuration and no interaction by the individual ad hoc users is required. The required mobility is fully provided by the Mobile IP services.
Des Weiteren können derzeitige sowie zukünftige Zugangsnetze (Trägersysteme) zur mobilen Anbindung eines Ad-hoc-Netzes an das Internet verwendet werden, da das hier beschriebenen Verfahren vollständig transparent in die Netze integriert werden kann bzw. die verwendeten Trägernetze transparent gegenüber Mobile-IP erscheinen. Somit ist eine Realisation von NAT und Firewalls problemlos möglich; fehlende Mobile-IP- Dienste können einfach mittels zusätzlichen Foreign Agents FA zur Verfügung gestellt werden.Furthermore, current and future access networks (carrier systems) can be used for the mobile connection of an ad hoc network to the Internet, since the method described here can be integrated into the networks in a completely transparent manner or the carrier networks used appear transparent to Mobile IP. This means that NAT and firewalls can be implemented without any problems; Missing mobile IP services can easily be made available by means of additional foreign agents FA.
Die vorliegende Erfindung wird am Beispiel von IPv4-basiertenThe present invention is based on the example of IPv4-based
Netzen beschrieben. Vorteilhaft lassen sich jedoch auch IPv6- basierte Netze verwenden, die ohne Foreign Agents arbeiten. Auch in IPv6-basierten Netzen kann der Mobile Node dazu verwendet werden, ein mobiles Gateway für die mobile Anbindung von mobilen Ad-hoc-Netzen an das Internet zu nutzen. Somit ist diese Erfindung für vollständige mobile Ad- hoc-Netze sowohl auf Basis von IPv4 als auch auf Basis von IPv6 anwendbar.Networks described. However, IPv6-based networks that work without foreign agents can also be used advantageously. The mobile node can also be used in IPv6-based networks to use a mobile gateway for the mobile connection of mobile ad hoc networks to the Internet. Thus, this invention can be used for complete mobile ad hoc networks both on the basis of IPv4 and on the basis of IPv6.
Zusätzlich können die aus der IPv6 und MIPv6 (Mobile IP v6) bekannten vorteilhaften Maßnahmen zur Mobilitätsunterstützung genutz werden, welche auch für das mobile Gateway anwendbar sind, wie z.B. "Binding Updates" am Home Agent HA und Correspondent Node CN und Effizienz der Routenfindung.In addition, the advantageous measures for mobility support known from IPv6 and MIPv6 (Mobile IP v6) can be used, which can also be used for the mobile gateway are, such as "binding updates" on the home agent HA and correspondent node CN and the efficiency of route determination.
Weitere Vorteile der Nutzung des mobilen Gateways sind:Other advantages of using the mobile gateway are:
1. Breitbandige und mobile Internet-Anbindung von Ad-hoc- Netzen in Personenzügen mit hohen Geschwindigkeiten (300 km/h) . Hierdurch kann eine Internet-Anbindung in Personenzügen mit Ad-hoc-Endgeräten bereitgestellt werden. Hierbei kann die Anbindung mit IEEE802.Ha/b/h bzw. HiperLAN/2 erfolgen.1. Broadband and mobile Internet connection of ad hoc networks in passenger trains at high speeds (300 km / h). In this way, an Internet connection in passenger trains with ad hoc end devices can be provided. The connection can be made with IEEE802.Ha / b / h or HiperLAN / 2.
2. Nutzen von WLAN Hot Spots in Gebieten, wo keine oder nur geringe Abdeckung durch zellulare Systeme gewährleistet ist.2. Use of WLAN hot spots in areas where there is little or no coverage by cellular systems.
3. Stabile Verbindungen des mobilen Ad-hoc-Netzes mit hohen Netto-Datendurchsatz und schnellen Übergaben zwischen den3. Stable connections of the mobile ad hoc network with high net data throughput and fast transfers between the
Trägersystemen.Carrier systems.
4. Schneller Verbindungsaufbau nach einem Funkloch.4. Fast connection establishment after a radio hole.
5. Kombination mit Broadcast-Diensten, wie DVB-T und DAB, sowie Rückkanäle.5. Combination with broadcast services such as DVB-T and DAB, as well as return channels.
Im folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele z.T. detailliert angegeben.In the following, further exemplary embodiments are partially described. specified in detail.
In Figur 8 wird der Einsatz der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Die Anbindung des Ad-hoc-Netzes an das Internet erfolgt über die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE (Mobile IP Ad hoc Interlaced Gateway) . Die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE erlaubt hierbei eine mobile Unterstützung des Ad-hoc-Netzes, da es sich zusammen mit dem Ad-hoc-Netz bewegt (z.B. innerhalb eines Fahrzeuges befindet) . Die Anbindung an das Internet erfolgt mittels einer WLAN- und/oder GPRS-Verbindung. Die Anbindung des Ad-hoc-Netzes an die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE erfolgt mittels des Ad-hoc- Protokolls AODV.FIG. 8 shows the use of the mobile network connection device NVE. The ad hoc network is connected to the Internet via the mobile network connection device NVE (Mobile IP Ad hoc Interlaced Gateway). The mobile network connection device NVE allows mobile support of the ad hoc network, since it moves together with the ad hoc network (for example, it is located inside a vehicle). The connection to the Internet is made using a WLAN and / or GPRS connection. The connection of the ad hoc network to the mobile Network connection device NVE is carried out using the ad hoc protocol AODV.
Somit umfaßt die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE drei wesentlichen Komponenten:The mobile network connection device NVE thus comprises three essential components:
1. Mobile Node (Mobile IP Anbindung an das Internet)1. Mobile Node (Mobile IP connection to the Internet)
2. AODV-Node (Anbindung des Ad-hoc-Netzes mit AODV)2. AODV node (connection of the ad hoc network with AODV)
3. Router (Router Funktionalität/ Schnittstelle zwischen Mobile IP und Ad-hoc-Netzen) Im folgenden werden die drei Komponenten näher beschrieben.3. Router (router functionality / interface between Mobile IP and ad hoc networks) The three components are described in more detail below.
1. Mobile Node (Mobile IP Anbindung an das Internet) Aus der Figur 8 ist ersichtlich, dass die Anbindung der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE an das Internet über eine Mobile-IP-Infrastruktur erfolgt. Damit werden Übergaben zwischen unterschiedlichen Datenzugangssystemen und drahtlosen Kommunikationsinfrastrukturen ermöglicht.1. Mobile Node (Mobile IP connection to the Internet) From FIG. 8 it can be seen that the connection of the mobile network connection device NVE to the Internet takes place via a Mobile IP infrastructure. This enables transfers between different data access systems and wireless communication infrastructures.
In Figur 9 sind weitere Details der Mobile-IP-Integration und der Mobile-IP-Infrastruktur der mobilenFIG. 9 shows further details of the mobile IP integration and the mobile IP infrastructure of the mobile
Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Insbesondere ist eine Übersicht über die Systemarchitektur für den Mobile IP Teil dargestellt. Entsprechend Figur 8 besteht die Mobile- IP-Infrastruktur aus einem Home Agent (HA) , einem Correspondent Node (CN) , einem Foreign Agent (FA) und demNetwork connection device NVE shown. In particular, an overview of the system architecture for the Mobile IP part is shown. According to FIG. 8, the mobile IP infrastructure consists of a home agent (HA), a correspondent node (CN), a foreign agent (FA) and the
Mobile Node (NM) . Die Hauptaufgabe des Home Agents HA ist es, die aktuelle IP Adresse des Mobile Nodes aus dem Zugangsnetz global zu verwalten. Damit wird erreicht, dass der Mobile Node immer global und über das Internet zu erreichen ist bzw. dass dieser Daten über das Internet empfangen und senden kann. Dies gilt auch nach einem Wechsel des Zugangsnetzes, z.B. von WLAN nach GPRS und von GPRS nach WLAN. Der Home Agent HA kann bei einem Internet Service Provider (ISP) oder auch bei einem Mobilfunk-Operator angeordnet sein.Mobile node (NM). The main task of the Home Agent HA is to globally manage the current IP address of the mobile node from the access network. This ensures that the mobile node can always be reached globally and via the Internet or that it can receive and send data via the Internet. This also applies after changing the access network, e.g. from WLAN to GPRS and from GPRS to WLAN. The home agent HA can be arranged with an Internet service provider (ISP) or with a mobile operator.
Der Home Agent kann mehrere sogenannte Mobile- IP-Bindings (aktuelle Adresse des MN) verwalten. Der Home Agent besitzt somit die Funktionalität eines Proxy-Servers und kann somit sehr effizient realisiert werden.The home agent can manage several so-called mobile IP bindings (current address of the MN). The home agent thus has the functionality of a proxy server and can therefore be implemented very efficiently.
Der Foreign Agent FA bildet die Verbindungsstelle zwischen dem Home Agent und dem Mobile Node. Der Foreign Agent FA befindet sich hierbei als Schnittstelle in dem Fremdnetz und bietet die Mobile IP Dienste für mobile Terminals an, die auf Mobile-IP basieren und MIP-Dienste nutzen können. Hierzu sendet der Foreign Agent FA sogenannte Advertisements aus, die von dem Mobile Node MN empfangen werden können. Somit ist es möglich, eine Mobile IP Verbindung zwischen dem Foreign Agent FA und dem Mobile Node MN aufzubauen, nachdem der Mobile Node MN sein Zugangsnetz gewechselt hat. Hierbei wird das Binding zwischen dem Mobile Node MN und dem Home Agent HA ausgetauscht . Der Foreign Agent FA befindet sich in dem WLAN Netz unmittelbar am WLAN Access Point, wobei die Mobile IP Advertisements als Broadcast gesendet werden. In Mobilfunknetzen kann der Foreign Agent FA sich an verschiedenen Stellen der Infrastruktur befinden, so z.B. am Serving GPRS Support Node SGSN oder am Gateway GPRS Support Node GGSN.The foreign agent FA forms the connection point between the home agent and the mobile node. The foreign agent FA is located here as an interface in the foreign network and offers the mobile IP services for mobile terminals which are based on mobile IP and can use MIP services. For this purpose, the foreign agent FA sends out so-called advertisements, which can be received by the mobile node MN. It is thus possible to establish a mobile IP connection between the foreign agent FA and the mobile node MN after the mobile node MN has changed its access network. The binding is exchanged between the mobile node MN and the home agent HA. The foreign agent FA is located in the WLAN network directly at the WLAN access point, the Mobile IP advertisements being broadcast. In mobile networks, the foreign agent FA can be located at various points in the infrastructure, e.g. on the Serving GPRS Support Node SGSN or on the Gateway GPRS Support Node GGSN.
Da derzeit Mobile IP Dienste von den Mobilfunkanbietern nicht oder nicht frei zugänglich angeboten werden, wurde für diese Erfindung ein ausgelagerter Foreign Agent gewählt, der sich unmittelbar in Reichweite des Mobile Nodes befindet. Somit ist der Aufbau unabhängig von der Infrastruktur des Mobilfunk-Operators und ermöglicht die transparente Verwendung von GPRS Zugangsdiensten zur Unterstützung des mobilen Gateways für Ad-hoc-Netze .Since mobile IP services are currently not available or not freely accessible by the mobile radio providers, an outsourced foreign agent was chosen for this invention, which is directly within the range of the mobile node. The structure is therefore independent of the infrastructure of the mobile operator and enables transparent Use of GPRS access services to support the mobile gateway for ad hoc networks.
2. Anbindung des Ad-hoc-Netzes Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Anbindung des mobilen Gateways (mobile Netzverbindungseinrichtung NVE) an das Ad- hoc-Netz. Im allgemeinen besitzen bisher bekannte Ad-hoc- Netze keinen Zugang über Gateways zu einer Kommunikations- Infrastruktur, da Ad-hoc-Netze infrastrukturlose Datennetze darstellen. Ohne einen Zugang zu einer Infrastruktur ist aber nur ein Datenaustausch innerhalb von Ad-hoc-Netzen möglich. Mit einer Anbindung von Ad-hoc-Netzen über ein Gateway hin zum Internet wird ein globaler Austausch von Daten auch mit anderen Nutzern möglich. Ein weiterer Schritt ist ein mobiles Gateway, das zusammen mit dem Ad-hoc-Netz in einem Fahrzeug untergebracht werden kann und somit einen einzigen Zugangspunkt für alle Ad-hoc-Teilnehmer in einem Ad-hoc-Netz hin zum Internet zur Verfügung stellen kann.2. Connection of the ad hoc network Another important aspect is the connection of the mobile gateway (mobile network connection facility NVE) to the ad hoc network. In general, previously known ad hoc networks do not have access to a communication infrastructure via gateways, since ad hoc networks represent infrastructure-free data networks. Without access to an infrastructure, however, only data exchange within ad hoc networks is possible. With the connection of ad hoc networks via a gateway to the Internet, a global exchange of data is also possible with other users. Another step is a mobile gateway, which can be accommodated in a vehicle together with the ad hoc network and can thus provide a single access point for all ad hoc participants in an ad hoc network to the Internet.
Um die Anbindung des mobilen Gateways an ein Ad-hoc-Netz zu realisieren, benötigt die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE die Implementierung eines Ad-hoc-Protokolls . Dies kann ein sogenanntes proaktives oder reaktives Ad-hoc-Protokoll sein. Beispiele hierfür sind die Ad-hoc-Protokolle AODV, DSR, DSDV, Tora usw. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das "Ad hoc On Demand Distance Vector Routing" -Protokoll (kurz AODV) gewählt. Die Implementierung dieses Protokolls in die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE ermöglicht die Anbindung von AODV-basierten Ad-hoc-Netzen. Die Anbindung der mobile Netzverbindungseinrichtung NVE an ein bestehendesIn order to implement the connection of the mobile gateway to an ad hoc network, the mobile network connection device NVE requires the implementation of an ad hoc protocol. This can be a so-called proactive or reactive ad hoc protocol. Examples of this are the ad hoc protocols AODV, DSR, DSDV, Tora etc. In this exemplary embodiment of the invention, the "Ad hoc On Demand Distance Vector Routing" protocol (AODV for short) is selected. The implementation of this protocol in the mobile network connection device NVE enables the connection of AODV-based ad hoc networks. The connection of the mobile network connection device NVE to an existing one
AODV-nutzendes Ad-hoc-Netz ist in Figur 9 wiedergegeben. In Figur 10 ist der AODV-Node der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Es wird die Anbindung von 4 AODV-Ad-hoc-Nodes Nl bis N4 an die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE aufgezeigt. Die AODV Nodes besitzen eine AODV Implementierung zur Kommunikation zwischen den Ad-hoc-Nodes. Die Ad-hoc-Nodes, die sich in Funkreichweite der mobile Netzverbindungseinrichtung NVE befinden, können eine Verbindung (Route oder Pfad) zu der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE aufbauen und besitzen somit einen Pfad, der über die mobileAn ad hoc network using AODV is shown in FIG. FIG. 10 shows the AODV node of the mobile network connection device NVE. The connection of 4 AODV ad hoc nodes N1 to N4 to the mobile network connection device NVE is shown. The AODV nodes have an AODV implementation for communication between the ad hoc nodes. The ad hoc nodes, which are in the radio range of the mobile network connection device NVE, can establish a connection (route or path) to the mobile network connection device NVE and thus have a path which is via the mobile
Netzverbindungseinrichtung NVE zum Internet führt. Diese Ad- hoc-Nodes können wiederum ihre Verbindung zu der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE und zum Internet den anderen Ad-hoc-Nodes zur Verfügung stellen, die sich in Funkreichweite zu diesen Ad-hoc-Nodes befinden.Network connection device NVE leads to the Internet. These ad hoc nodes can in turn make their connection to the mobile network connection device NVE and to the Internet available to the other ad hoc nodes that are within radio range of these ad hoc nodes.
Des Weiteren wird in Figur 10 dargestellt, das die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE zur Routenfindung zum Internet ein sogenanntes "Gateway Support" unterstützt. Dies ermöglicht es, dass die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE als "default Gateway" für die Ad-hoc-Nodes eingesetzt werden kann. Hierbei führen die einzelnen Ad-hoc-Nodes eine sog. "Route Discovery" durch, um das mobile Gateway zu finden. Bei der Routenfindung wird die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE als default Gateway von den Ad-hoc-Nodes erkannt und kann somit als Zugangspunkt zum Internet verwendet werden.Furthermore, FIG. 10 shows that the mobile network connection device NVE supports a so-called "gateway support" for route determination to the Internet. This enables the mobile network connection device NVE to be used as the "default gateway" for the ad hoc nodes. The individual ad hoc nodes carry out a so-called "route discovery" in order to find the mobile gateway. During route determination, the mobile network connection device NVE is recognized as the default gateway by the ad hoc nodes and can therefore be used as an access point to the Internet.
3. Router Funktionalität (Schnittstelle zwischen Mobile-IP und Ad-hoc-Netzen) In Fig. 11 ist eine Gesamtübersicht der mobilen3. Router functionality (interface between mobile IP and ad hoc networks) In Fig. 11 is an overall overview of the mobile
Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Hierbei handelt es sich um die Gesamtintegration des Zugangs zur Mobile IP Infrastruktur und des Ad-hoc-Teils . Die Kommunikation zwischen Mobile IP und Ad hoc zur Bereitstellung der Internet-Anbindung von mobilen Ad-hoc- Netzen erfolgt zwischen Mobile IP und AODV direkt auf IP Ebene. Es werden die grundlegenden Funktionalitäten eines Routers verwendet . Hierbei handelt es sich in erster Linie um eine IP Schnittstelle zur Routenverwaltung und Austausch von IP-Informationen. Der gleichzeitige Zugriff von Mobile IP und AODV auf Routinginformationen wird hierbei durch einen Einsatz von Routingtabellen ermöglicht.Network connection device NVE shown. This is the total integration of access to the mobile IP infrastructure and the ad hoc part. Communication between Mobile IP and Ad hoc to provide the Internet connection of mobile ad hoc networks takes place between Mobile IP and AODV directly at the IP level. The basic functionalities of a router are used. This is primarily an IP interface for route management and exchange of IP information. The simultaneous access of routing information from Mobile IP and AODV is made possible by using routing tables.
In einer beispielhaften Implementierung kann als Mobile-IP- Implementierung die Implementierung von SUN Mircosystems verwendet werden. Zum Aufbau des UDP-Tunnels wird CIPE in der Version 1.5.4 eingesetzt. Der Home Agent HA verfügt über zwei Netzwerkkarten. Eine Netzwerkkarte mit der IP-AdresseIn an exemplary implementation, the implementation of SUN micro systems can be used as the mobile IP implementation. Version 1.5.4 of CIPE is used to set up the UDP tunnel. The Home Agent HA has two network cards. A network card with the IP address
134.102.158.73 ist an einen Access Point AP angeschlossen. Das dazugehörige Netz 134.102.158.72/248 ist das Heimatnetz des Mobile Nodes MN. Die zweite Netzwerkkarte hat die IP- Adresse 134.102.158.70 aus dem Netz 134.102.158.64/248.134.102.158.73 is connected to an access point AP. The associated network 134.102.158.72/248 is the home network of the mobile node MN. The second network card has the IP address 134.102.158.70 from the network 134.102.158.64/248.
Der Mobile Node verfügt über zwei 10/100 Mbit Netzwerkkarten und über zwei WLAN-Karten. Beide 10/100 MBit Netzwerkkarten sind mit dem FA verbunden. Eine Netzwerkkarte, mit der Heimat IP-Adresse 134.102.158.77, wird für Mobile IP genutzt. Die zweite Netzwerkkarte wird für Wartungszwecke am ForeignThe Mobile Node has two 10/100 Mbit network cards and two WLAN cards. Both 10/100 MBit network cards are connected to the FA. A network card with the home IP address 134.102.158.77 is used for Mobile IP. The second network card is used for maintenance purposes on the Foreign
AgentFA genutzt. Somit ist es möglich, mit nur einem Monitor beide Einheiten (FA und MN) zu warten. Die zwei WLAN-Karten werden für die Nutzung von Mobile IP und AODV benötigt. Mit der IP-Adresse 134.102.158.77 wird eine der beiden Karten für die Nutzung von Mobile IP benötigt. Die zweite Karte hat die IP-Adresse 10.0.0.254/8. Dieses Interface wird für AODV genutzt . Der Foreign Agent FA ist ein modifiziertes Igel-System (solid State machine) . Es verfügt über zwei Netzwerkkarten und ein an die serielles Schnittstelle angeschlossenes Mobiltelefon. Die beiden Netwerkkarten sind, wie oben beschrieben, mit dem Mobile Node MN verbunden. Über die Netzwerkkarte ethO werden die Advertisements der Mobile IP Software an den Mobile Node gesendet. Die zweite Netzwerkkarte wird für Wartungszwecke genutzt. Ein weiterer FA wird im WLAN Netz eingesetzt.AgentFA used. It is therefore possible to service both units (FA and MN) with just one monitor. The two WLAN cards are required to use Mobile IP and AODV. With the IP address 134.102.158.77 one of the two cards is required to use Mobile IP. The second card has the IP address 10.0.0.254/8. This interface is used for AODV. The Foreign Agent FA is a modified hedgehog system (solid state machine). It has two network cards and a mobile phone connected to the serial interface. As described above, the two network cards are connected to the mobile node MN. The mobile IP software advertisements are sent to the mobile node via the ethO network card. The second network card is used for maintenance purposes. Another FA is used in the WLAN network.
In Figur 12 ist ein Ergebnis eines Funktionstests derFIG. 12 shows a result of a functional test of the
Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Hierbei ist ein Ad-hoc-Node an die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE angeschlossen, um die Routingfunktionalität zwischen Internet, Netzverbindungseinrichtung NVE und einem Ad-hoc- Node des Ad-hoc-netzes zu testen. In diesem Test wechselt die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE zwischen einer WLAN Verbindung und GPRS, wobei die Verbindung zwischen der Netzverbindungseinrichtung NVE und dem Ad-hoc-Node bestehen bleibt und somit eine permanente Verbindung des Ad-hoc-Nodes zum Internet ermöglicht wird. Zudem wurde eine Optimierung eines "Active Route Timeout"-Parameters der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE durchgeführt, um Pfadverluste und hohe Verzögerungszeiten zu minimieren, die als Kurve (dünne Linie) zu erkennen sind. Mittels einer Active Route Timeout von 6 Sekunden konnte ein optimaler Verlauf der Verzögerungszeit erreicht werden (mittels dicker Linie dargestellte Kurve) . Die dick dargestellte Kurve zeigt ein harmonischen Verlauf der RTT (Round Trip Time) beim Wechsel von WLAN (geringe RTT) zu GPRS (hohe RTT) und zurück. Zudem sind die Routen während der Nutzung der WLAN oder GPRSNetwork connection device NVE shown. An ad hoc node is connected to the mobile network connection device NVE in order to test the routing functionality between the Internet, network connection device NVE and an ad hoc node of the ad hoc network. In this test, the mobile network connection device NVE alternates between a WLAN connection and GPRS, the connection between the network connection device NVE and the ad hoc node being maintained, thus permitting a permanent connection of the ad hoc node to the Internet. In addition, an "Active Route Timeout" parameter of the mobile network connection device NVE was optimized in order to minimize path losses and high delay times, which can be recognized as a curve (thin line). With an active route timeout of 6 seconds, an optimal course of the delay time could be achieved (curve shown with a thick line). The curve shown in bold shows a harmonious course of the RTT (Round Trip Time) when changing from WLAN (low RTT) to GPRS (high RTT) and back. In addition, the routes are while using the WLAN or GPRS
Verbindung stabiler und besser geeignet für die Anbindung von Ad-hoc-Netzen an eine Kommunikations-Infrastruktur. Die Active Route Timeout ist ein Bestandteil der Parameterdefinition des AODV Routing Protokolls und ist im Protokoll mit 3 Sekunden definiert.Connection more stable and more suitable for connecting ad hoc networks to a communication infrastructure. The Active Route Timeout is part of the Parameter definition of the AODV routing protocol and is defined in the protocol with 3 seconds.
Weiterhin sollen folgende Punkte als wichtig und vorteilhaft genannt werden :The following points should also be mentioned as important and advantageous:
1. Das Gateway dient zur Mobilitätsunterstützung ganzer Ad- hoc-Netze. Hierzu besteht das Gateway aus einem Mobile Node, der sich zwischen den unterschiedlichen Trägernetzen (Zugangsnetzen) mittels Mobile IP frei bewegen kann. Das Gateway besteht somit aus dem Mobile Node zur1. The gateway is used to support the mobility of entire ad hoc networks. For this purpose, the gateway consists of a mobile node that can move freely between the different carrier networks (access networks) using Mobile IP. The gateway thus consists of the mobile node
Mobilitätsunterstützung, einer Routingeinheit und einem Ad- hoc-Protokoll-Node zur Integration eines Ad-hoc-Protokolls .Mobility support, a routing unit and an ad hoc protocol node for the integration of an ad hoc protocol.
2. Es wird ein Tunnelmechanismus verwendet, um das Wechseln zwischen den Trägernetzen transparent zu gestalten. Dieser Tunnel ist ein UDP-Tunnel und ermöglicht die Verwendung von Trägernetzen (wie z.B. GPRS-Trägernetzen), die als zellulare Netze keine oder nur begrenzte Mobiliätsunterstützung erlauben. Hierbei wird zwischen zwei unterschiedlichen Eigenschaften der Trägernetze unterschieden: a. Erschwerte Nutzung der TrägerSysteme in Folge von NAT (Network Address Translation) und Firewall (ingress filtering) .2. A tunnel mechanism is used to make switching between the carrier networks transparent. This tunnel is a UDP tunnel and enables the use of carrier networks (such as GPRS carrier networks) which, as cellular networks, allow no or only limited mobility support. A distinction is made between two different properties of the carrier networks: a. Difficult to use carrier systems due to NAT (Network Address Translation) and firewall (ingress filtering).
Der IP-Tunnel ermöglicht, dass diese Netze getunnelt werden können und somit die Mobile-IP-Einheiten untereinander die notwendigen Signalisierungsdaten austauschen können. Hierbei handelt es sich nicht um den IP-Tunnel des Mobile-IP- Protokolls, sondern um einen zusätzlichen UDP-Tunnel, der eine transparente Verbindung zwischen Home-Agent und Foreign- Agent aufbaut und ein vorhandenes Trägersystem tunnelt . Innerhalb dieses Tunnels wird dann der Tunnel des Home Agents zum "Encapsulieren" der Signalisierungsdaten zum Foreign Agent aufgebaut (Mobile IP Tunnel) . Mit diesem Tunnel ist es möglich, dass NAT und Firewall völlig transparent für das Mobile IP Protokoll erscheinen. b. Fehlende Mobilitätsunterstützung durch fehlende Mobile-IP- Dienste innerhalb der Trägernetze. Durch das Ausbleiben von "Agent Advertisements" zurThe IP tunnel enables these networks to be tunneled and thus the Mobile IP units to exchange the necessary signaling data with one another. This is not the IP tunnel of the Mobile IP protocol, but an additional UDP tunnel that establishes a transparent connection between home agent and foreign agent and tunnels an existing carrier system. The tunnel of the home agent for "encapsulating" the signaling data to the foreign agent is then set up within this tunnel (mobile IP tunnel). It is with this tunnel possible that NAT and firewall appear completely transparent to the Mobile IP protocol. b. Lack of mobility support due to a lack of Mobile IP services within the carrier networks. Due to the lack of "Agent Advertisements" for
Mobilitätserkennung und Registrierung fehlt die Möglichkeit, solche Trägersysteme für Mobile-IP zu nutzen. Mittels des UDP-Tunnels in Kombination mit einem Foreign Agent FA kann völlig unabhängig vom Trägersystem ein eigener Mobile-IP- Dienst aufgebaut werden, wobei das vorliegende Trägersystem als Kommunikationsmedium verwendet werden kann.Mobility detection and registration lack the possibility to use such carrier systems for Mobile IP. By means of the UDP tunnel in combination with a foreign agent FA, a separate Mobile IP service can be set up completely independently of the carrier system, it being possible for the present carrier system to be used as a communication medium.
3. Die hier verwendeten Foreign-Agents dienen zum einen als Endpunkt des beschriebenen UDP Tunnels, damit die Trägersysteme transparent für Mobile IP verwendet werden können. Außerdem werden die Foreign-Agents dazu verwendet, um die Stabilität der Wechsel zwischen den Trägernetzen zu erhöhen, da die "Agent Advertisements" unabhängig vom Trägersystem bereitgestellt werden können. Dies trägt insbesondere zu einer erfolgreichen Mobilitätserkennung (Bewegungserfassung) durch das mobile Gateway bei.3. The foreign agents used here serve on the one hand as the end point of the UDP tunnel described, so that the carrier systems can be used transparently for Mobile IP. In addition, the foreign agents are used to increase the stability of the changes between the carrier networks, since the "agent advertisements" can be provided independently of the carrier system. This contributes in particular to successful mobility detection (motion detection) by the mobile gateway.
4. Der Einsatz von Foreign-Agents erlaubt es, eine nahezu unbegrenzte Anzahl von unterschiedlichen Trägersystemen für den Zugang zum Internet zu verwenden. Dabei kann entweder ein Wechsel zwischen einzelnen Trägersystemen durchgeführt werden oder eine parallele Nutzung von solchen Trägersystemen, um z.B. die Bandbreite der Internetanbindung zu erhöhen. Diese freie Skalierbarkeit der Internetverbindung wird als besonders vorteilhaft angesehen.4. The use of foreign agents allows an almost unlimited number of different carrier systems to be used to access the Internet. Either a change between individual carrier systems can be carried out or a parallel use of such carrier systems to e.g. increase the bandwidth of the internet connection. This free scalability of the internet connection is considered to be particularly advantageous.
5. Verbindung von mobilen Ad-hoc-Netzen untereinander über eine mobile InternetVerbindung durch den Einsatz von mobilen Gateways .5. Connection of mobile ad hoc networks with each other via a mobile Internet connection through the use of mobile gateways.
Hierzu können die oben beschriebenen Techniken verwendet werden, um eine Vielzahl an mobilen Ad-hoc-Netzen miteinander zu verbinden. Eine Skalierbarkeit ist auch hier geben, d.h. dass bestimmte Ad-hoc-Netze zu einem Ad-hoc-Subnetz zusammengefasst werden können.To this end, the techniques described above can be used to connect a variety of mobile ad hoc networks connect to. There is also scalability here, ie certain ad hoc networks can be combined to form an ad hoc subnet.
Als besonders vorteilhaft wird erachtet, dass derzeitige und zukünftige drahtlose und zellulare Trägersysteme völlig transparent zur mobilen Anbindung von Ad-hoc-Netzen an das Internet verwendet werden können. Die mobileIt is considered particularly advantageous that current and future wireless and cellular carrier systems can be used completely transparently for the mobile connection of ad hoc networks to the Internet. The mobile
Netzverbindungseinrichtung NVE enthält einen Mobile Node, der zwischen den verschiedenen Trägersystemen wechseln kann. Network connection device NVE contains a mobile node that can switch between the different carrier systems.
Verwendete Abkürzungen: HA Home Agent CN Correspondent Node FA Mobilitätsagent (Foreign Agent, Mobility Agent) MN Mobile NodeAbbreviations used: HA Home Agent CN Correspondent Node FA Mobility Agent (Foreign Agent, Mobility Agent) MN Mobile Node
MIP Mobile IP (Kommunikationsprotokoll) NVE Netzverbindungseinrichtung = Mobile IP / Ad hoc Interlaced Gateway N1-N4 Mobile Ad hoc Knoten, Elemente des Ad-hoc-Netzes NAT Network Address Translation AP Access Point MIP Mobile IP (communication protocol) NVE network connection device = Mobile IP / Ad hoc Interlaced Gateway N1-N4 Mobile ad hoc nodes, elements of the ad hoc network NAT Network Address Translation AP Access Point

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Aufbauen einer Datenverbindung zwischen einem IP-basierten Kommunikationsnetz und einem Ad-hoc-Netz, wobei bei dem Verfahren zwischen einem Element (Nl) des Ad-hoc-Netzes (AHN) und einer dem Ad-hoc-Netz zugeordneten mobilen Netzverbindungseinrichtung (NVE) mittels eines Ad-hoc- Kommunikationsprotokolls (AODV) ein erster Teil (Dl) der Datenverbindung aufgebaut wird,1. A method for establishing a data connection between an IP-based communication network and an ad hoc network, the method between an element (Nl) of the ad hoc network (AHN) and a mobile assigned to the ad hoc network Network connection device (NVE) a first part (DI) of the data connection is established by means of an ad hoc communication protocol (AODV),
- von der mobilen Netzverbindungseinrichtung festgestellt wird, ob sie sich im Einflußbereich eines ersten Zugangsnetzes (ZNl) befindet, welches einen Zugang zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz (IN) vermittelt, - von der Netzverbindungseinrichtung (NVE) über einen Mobilitätsagenten (FAl) ein zweiter Teil (D2) der Datenverbindung zu dem Kommunikationsnetz (IN) aufgebaut wird, wenn sich die Netzverbindungseinrichtung im Einflußbereich des ersten Zugangsnetzes befindet, oder - von der Netzverbindungseinrichtung solange mit dem Aufbau des zweiten Teils der Datenverbindung gewartet wird, bis die Netzverbindungseinrichtung in den Einflußbereich des ersten Zugangsnetzes eintritt.- The mobile network connection device determines whether it is in the sphere of influence of a first access network (ZNl), which provides access to the IP-based communication network (IN), - From the network connection device (NVE) via a mobility agent (FAl), a second one Part (D2) of the data connection to the communication network (IN) is established when the network connection device is in the area of influence of the first access network, or - the network connection device waits until the second part of the data connection is established until the network connection device is in the area of influence of the first access network occurs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die über die Datenverbindung zu übertragenden Daten mittels mittels eines Kommunikationsprotokolls (MIP) des ersten Zugangsnetzes transparent über das Zugangsnetz (Znl) zwischen der Netzverbindungseinrichtung (NVE) und dem Kommunikationsnetz (IN) übertragen werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the data to be transmitted via the data connection are transmitted by means of a communication protocol (MIP) of the first access network transparently via the access network (Znl) between the network connection device (NVE) and the communication network (IN).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- von der Netzverbindungseinrichtung (NVE) eine Kennung (K2) eines zweiten Zugangsnetzes (ZN2) empfangen wird, wenn die Netzverbindungseinrichtung in einen Einflußbereich des zweiten Zugangsnetzes eintritt, auf den Empfang der Kennung (K2) hin von der Netzverbindungseinrichtung (NVE) die über das erste Zugangsnetz (ZNl) aufgebaute Datenverbindung unterbrechungsfrei an das zweite Zugangsnetz (ZN2) übergeben wird.- From the network connection device (NVE) an identifier (K2) of a second access network (ZN2) is received when the network connection device enters an area of influence of the second access network upon receipt of the identifier (K2) by the network connection device (NVE) via the first access network (ZNl) established data connection is passed to the second access network (ZN2) without interruption.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - durch die Netzverbindungseinrichtung (NVE) die Kennung (K2) von einem dem zweiten Zugangsnetz zugeordneten Mobilitätsagenten (FA2) empfangen wird, wenn die Netzverbindungseinrichtung (NVE) in den Einflußbereich des zweiten Zugangsnetzes (ZN2) eintritt.4. The method according to claim 3, characterized in that - by the network connection device (NVE) the identifier (K2) is received by a mobility agent (FA2) assigned to the second access network when the network connection device (NVE) is in the sphere of influence of the second access network (ZN2) entry.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Netzverbindungseinrichtung (NVE) verwendet wird, die mit den sich bewegenden Elementen (N1,N2 , ... ,N6) des Ad- hoc-Netzes (AHN) örtlich mitbewegt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a network connection device (NVE) is used, which is moved locally with the moving elements (N1, N2, ..., N6) of the ad hoc network (AHN).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass6. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- die Elemente (N1,N2, ... ,N6) des Ad-hoc-Netzes (AHN) und die Netzverbindungseinrichtung (NVE) gemeinsam mit einem Transportmittel transportiert werden. - The elements (N1, N2, ..., N6) of the ad hoc network (AHN) and the network connection device (NVE) are transported together with a means of transport.
7. Netzverbindungseinrichtung (NVE) zum Verbinden eines Ad- hoc-Netzes mit einem IP-basierten Kommunikationsnetz mit7. Network connection device (NVE) for connecting an ad hoc network to an IP-based communication network
- einer ersten Schnittstelle (AODV node) , mit der mittels eines Ad-hoc-Kommunikationsprotokolls (AODV) eine Datenverbindung zu einem Element (Nl) des Ad-hoc-Netzes (AHN) aufbaubar ist, einer zweiten Schnittstelle (mobile node MN) , mit der eine Datenverbindung zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz (IN) aufbaubar ist, und mit - einer Empfangseinheit (MN) zum Empfangen von Kennungen (K1,K2) von Zugangsnetzen (ZN1,ZN2), wobei anhand der empfangenen Kennungen (Kl) feststellbar ist, ob sich die Netzverbindungseinrichtung im Einflußbereich eines Zugangsnetzes (ZNl) befindet, welches einen Zugang zu dem IP-basierten Kommunikationsnetzes (IN) vermittelt.a first interface (AODV node), with which a data connection to an element (Nl) of the ad hoc network (AHN) can be set up by means of an ad hoc communication protocol (AODV), a second interface (mobile node MN), with which a data connection to the IP-based communication network (IN) can be set up, and with - a receiving unit (MN) for receiving identifiers (K1, K2) from access networks (ZN1, ZN2), which can be determined on the basis of the received identifiers (Kl) is whether the network connection device is in the sphere of influence of an access network (ZNl), which provides access to the IP-based communication network (IN).
8. Netzverbindungseinrichtung (NVE) nach Anspruch 7, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Datenleitungseinheit zum Leiten von Datenpaketen zwischen dem Ad-hoc-Netz (AHN) und dem IP-basierten Kommunikationsnetz (IN) . 8. Network connection device (NVE) according to claim 7, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a data line unit for routing data packets between the ad hoc network (AHN) and the IP-based communication network (IN).
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