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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verbindungsübergabe
zwischen Netzzugangseinrichtungen, insbesondere zwischen zwei Funk-Kommunikationssystemen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Teilnehmer-Endgerät, welches
Mittel zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
aufweist.
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In
Funk-Kommunikationssystemen, beispielsweise dem europäischen Mobilfunksystem
der zweiten Generation GSM (Global System for Mobile Communications),
werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder
andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen.
Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen
einer Basisstation und Teilnehmer-Endgeräten, wobei die Teilnehmer-Endgeräte Mobilstationen
oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen
Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen,
die in einem für
das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Weiterbildungen basierend
auf dem GSM-System, unter den Begriffen GPRS oder EDGE bekannt,
zur Übertragung
von höheren
Datenraten werden als 2,5te Generation bezeichnet. Funk-Kommunikationssysteme
wie beispielsweise UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
oder andere Systeme der dritten Generation sind im Vergleich zur
zweiten Generation für noch
höhere
Datenraten ausgelegt. Für
die dritte Mobilfunkgeneration sind zwei Modi vorgesehen, wobei ein
Modus einen FDD-Betrieb (frequency division duplex) und der andere
Modus einen TDD-Betrieb (time division duplex) bezeichnet. Diese
Modi finden in unterschiedlichen Frequenzbändern Anwendung, wobei sie
jeweils ein so genanntes CDMA-Teilnehmerseparierungsverfahren (Code
Division Multiple Access) unterstützen.
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Eine
Kombination von bekannten WLAN- (Wireless Local Area Network) Infrastrukturen
und vorangehend beschriebenen zellularen Mobilfunksystemen ermöglicht Nutzern
von mobilen Endgeräten
einen Wechsel von aktiven Verbindungen zwischen diesen drahtlosen
Zugangssystemen. Dies wird durch Mobilitätsprotokolle, wie beispielsweise dem
so genannten Mobile-IPv4 (Internet Protocol version 4) und Mobile-IPv6
(Internet Protocol version 6), unterstützt. Das Mobile Internet Protocol
(MIP) ermöglicht
dabei, dass ein mobiles Endgerät
bei einem Wechsel von einem zu einem anderen drahtlosen System eine
zugeordnete IP-Adresse beibehalten kann und somit unabhängig von
dem System, über das
es aktuell angebunden ist, direkt über diese IP-Adresse ansprechbar
ist. Dieses Protokoll ist unter anderem detailiert in C.E. Perkins „IP Mobility Support", Request for Comments
(Proposed Standard) 2002, Internet Engineering Task Force (IETF), October
1996, beschrieben.
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In
S. Aust, D. Proetel, A. Könsgen,
C. Pampu, C. Görg „Design
Issues of Mobile IP Handoffs between General Packet Radio Service
(GPRS) Networks and Wireless LAN (WLAN) Systems", WPMC 2002, Honolulu, Hawaii (USA),
October 2002, sind prinzipielle Herangehensweisen bei einer Verbindungsweiterschaltung
zwischen derart heterogenen Systemen beschrieben. Insbesondere wird
darin das Problem diskutiert, dass bei einer Verbindungsübergabe
zwischen WLAN- und zellularen Mobilfunk-Systemen nachteilig in Folge
undefinierter Übergaben Datenverluste
und Verbindungsunterbrechungen auftreten können. Derartige Verluste und
Unterbrechungen sind insbesondere auf Situationen zurückzuführen, in
denen sich das mobile Teilnehmer- Endgerät in einem
Randbereich einer WLAN-Abdeckung befindet und eine Übergabe
auf ein zellulares System durchführen
könnte.
In diesem Fall kann jedoch beispielsweise in Folge undefinierter
bzw. unzureichend definierter Schwellwerte bei der mit dem Mobile-IP-Protokoll
gesteuerten Verbindungsübergabe ein
so genannter Ping-Pong-Effekt auftreten, bei dem eine Verbindung
wiederholt zwischen den zwei Zugangssystemen übergeben wird. Der Ping-Pong-Effekt
ist dabei beispielsweise ein Ergebnis der Tatsache, dass so genannte
Mobile Agent Advertisements, die eine Mobilitätserkennung des mobilen Endgerätes unterstützen, im
Randgebiet einer WLAN Abdeckung aufgrund der sich verschlechternden Übertragungsbedingungen
nur noch sporadisch bzw. unregelmäßig von einem mobilen Teilnehmer-Endgerät empfangen
werden können.
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In
dem Internet Draft von S. Aust, N.A. Fikouras, C. Görg, C. Pampu „Policy
Based Mobile IPv6 Handover Decision (POLIMAND)", February 15, 2004, veröffentlicht
unter anderem unter der Internet-Adresse http://www.comnets.uni-bremen.de/~aust/draft-iponair-dna-polimand-01.txt,
wird zur Lösung
des Problems des Ping-Pong-Effektes vorgeschlagen, dass ein mobiles
Teilnehmer-Endgerät
eine Verbindungsübergabe
durchführt,
wenn es zu Störungen
beim Empfang von Advertisements des aktuell versorgenden Systems,
beispielsweise aufgrund von sich verschlechternden Übertragungsbedingungen
auf der Funkschnittstelle zu der aktuell versorgenden Netzzugangseinrichtung,
kommt. Dies erfolgt mittels einer bedingten Unterdrückung der Weitergabe
der auf der physikalischen Schicht (physical layer, layer 1) empfangenen
Advertisements an die übergeordnete
Netzwerkschicht (link layer, layer 2), beispielsweise basierend
auf Messungen der physikalischen Schicht bezüglich einer Übertragungsqualität der aktuellen
Verbindung. Da die die Mobilität des
mobilen Teilnehmer-End gerätes
steuernde Netzwerkschicht aufgrund der Unterdrückung keine Advertisements
mehr empfängt,
initiiert sie unverzüglich eine
Verbindungsübergabe
zu einer alternativen Netzzugangseinrichtung.
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Eine
störungs-
und verlustfreie Mobilität
mobiler Teilnehmer-Endgeräte unterstützende Mechanismen
des Internet Protokolls Version 6 (IPv6) werden in verschiedenen
Schriften dargestellt und definiert. So ist aus S. Deering, R. Hinden „Internet
Protocol, Version 6 (IPv6) Specification", December 1998, RFC2460, RFC.net, eine
vereinfachte Protokollstruktur zur Optimierung von mobilen IP-Diensten bekannt.
Zu diesen zählen
beispielsweise der Austausch von so genannten Binding Updates zu
Correspondent Nodes sowie die so genannte Neighbor Discovery zum
Erlangen von Nachbarinformationen, wie sie aus T. Narten, E. Nordmark,
W. Simpson „Neighbor
Discovery for IP Version 6 (IPv6)", December 1998, RFC2461, RFC.net, bekannt
ist. Weiterhin wird eine automatische IP-Adressautokonfiguration in
S. Thomson, T. Narten „IPv6
Stateless Address Autoconfiguration" December 1998, RFC2462, RFC.net, beschrieben.
Einen Überblick über die
Einführung
von Mobile-IPv6 in vorangehend genannten 2G- und 3G-Systemen gewährt das
White Paper „Introducing
Mobile IPv6 in 2G and 3G mobile networks", Nokia, December 2001, veröffentlicht
unter http://nds2.ir.nokia.com/downloads/aboutnokia/press/pdf/whitepaper_mipv6_1s.pdf.
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Die
in dem IPv6-Protokoll enthaltenen Verfahren sind jedoch allgemein
nicht geeignet, eine hohe Mobilität mobiler Endgeräte, d.h.
beispielsweise eine hohe Geschwindigkeit und einen dadurch verursachten
häufigen
Wechsel der versorgenden Funkzelle bzw. des versorgenden Systems,
zu unterstützen.
Dies liegt beispielsweise an der so genannten Neighbor Unreachabi lity
Detection als Funktion der vorangehend genannten Neighbor Discovery.
Die Neighbor Unreachability Detection basiert auf einer positiven
Bestätigung
des Empfangs von so genannten Solicitation Messages, die von einem
mobilen Endgerät
zu spezifischen benachbarten Knoten gesendet werden, um einen möglichen
Verlust des Pfades zu dem jeweiligen benachbarten Knoten zu ermitteln.
Die für
diese Detektion definierten Algorithmen führen jedoch dazu, dass alte
Routing Einträge nicht
gelöscht
werden und hierdurch ein schnellen Übergang zu einem anderen Zugangsnetz
behindert bzw. verzögert
wird. Weiterhin benötigt
beispielsweise die Address Autoconfiguration Informationen des neuen
Zugangsnetzes, um anschließend
einen so genannten Duplicate-Address-Detection-Algorithmus durchzuführen, der
zu einer eindeutigen Adresskonfiguration führt. Dieser Algorithmus benötigt jedoch
einen vergleichsweise langen Zeitraum, in dem das mobile Endgerät gegebenenfalls
schon nicht mehr von dem vorherigen Zugangsnetz versorgt wird, und
noch nicht von dem neuen Zugangsnetz versorgt werden kann. Durch
die hierdurch bedingten Verzögerungen
kann nachteilig ein Verlust von Datenpaketen bei der Übertragung
von/zu dem mobilen Endgerät
auftreten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und ein Teilnehmer-Endgerät anzugeben,
die eine Beschleunigung einer Verbindungsübergabe zwischen zwei Systemen
ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren sowie das Teilnehmer-Endgerät gemäß den Merkmalen
der unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.
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Gemäß der Erfindung
wird von einem Teilnehmer-Endgerät
basierend auf zumindest einem bestimmten Qualitätsparameter eine Anfrage, beispielsweise
entsprechend den bekannten Router- bzw. Neighbor Solicitations, zu der
aktuell versorgenden Netzzugangseinrichtung und/oder zu zumindest einer
zweiten Netzzugangseinrichtung, zu der eine Übergabe durchgeführt werden
könnte,
gesendet. Abhängig
von entsprechenden Nachrichten, beispielsweise den als Reaktion
auf die Solicitations gesendeten bekannten Advertisements, initiiert
das Teilnehmer-Endgerät
eine Verbindungsübergabe
zu einer zweiten Netzzugangseinrichtung.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
vorteilhaft, dass ein Teilnehmer-Endgerät aufgrund der Ermittlung des
zumindest einen Qualitätsparameters
frühzeitig
eine auszuführende
Verbindungsübergabe
erkennt, um auf Basis dieser Erkenntnis geeignete Mechanismen zum
Aufbau einer Verbindung zu einem neuen System einzusetzen. Durch
den Aufbau einer Verbindung zu der neuen Netzzugangseinrichtung
und der gleichzeitig noch bestehenden Verbindung zu der aktuell
versorgenden Netzzugangseinrichtung kann somit eine im Idealfall
nahtlose Verbindungsübergabe
mit einer dadurch bedingten deutlich verringerten Gefahr eines Verlustes
von Daten auf der Verbindung durchgeführt werden. Im Vergleich zu
den vorangehend beschriebenen und als rein reaktiv zu bezeichenden
Algorithmen, die lediglich auf Basis der Information, dass eine
aktuell versorgende Netzzugangseinrichtung nicht mehr erreichbar
ist, Verfahren zum Aufbau einer neuen Verbindung zu einer anderen
Netzzugangseinrichtung anstoßen,
führt das
erfindungsgemäße Verfahren
proaktiv bereits Schritte zum Aufbau einer neuen Verbindung auf,
wenn die aktuelle Verbindung noch nicht abgebrochen ist, jedoch
Hinweise auf einen zukünftigen
Abbruch vorliegen.
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Diese
proaktiv durchgeführten
Schritte umfassen dabei insbesondere eine beschleunigte Neukonfiguration
einer Zugangsad resse der Netzzugangseinrichtung, über die
die Verbindung nachfolgend anstelle der aktuell versorgenden Netzzugangseinrichtung
geführt
werden soll. Diese beschleunigte Neukonfiguration kann mittels verschiedener
alternativer oder sich ergänzender
Verfahren erreicht werden.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausgestaltung werden von dem Teilnehmer-Endgerät Anfragen
in Form von so genanten Router Solicitations und/oder Neighbor Solicitations
zu den Netzzugangseinrichtungen gesendet. Das Senden von Router
Solicitations bewirkt dabei, dass die aktuelle Netzzugangseinrichtung,
ergänzend
zu periodischen Aussendungen von Advertisements, jeweils ein Advertisement
zu dem Teilnehmer-Endgerät
zurücksendet,
die dem empfangenden Teilnehmer-Endgerät eine Verfügbarkeit der Netzzugangseinrichtung
angibt. Derartige Advertisements enthalten beispielsweise Informationen
zu verschiedenen Verbindungs- und Internet-Parametern, sowie zur
Adresskonfiguration. Nach Empfang eines oder mehrerer derartiger
Advertisements kann das Teilnehmer-Endgerät wiederum einen oder mehrere
Qualitätsparameter
bestimmen, auf dessen Basis Prozeduren für eine Verbindungsübergabe
angeregt werden oder nicht.
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Das
Aussenden von Neighbor Solicitations dient hingegen beispielsweise
der Ermittlung von Verbindungsschicht-Adressen von benachbarten, diese
Solicitations empfangenden Netzzugangseinrichtungen, bzw. zur Prüfung, ob
die bei vorherigen Anfragen rückgemeldeten
Adressen bzw. die zugehörigen
Netzzugangseinrichtungen weiterhin von dem Teilnehmer-Endgerät erreichbar
sind. Auf derartige Anfragen antworten die diese empfangenden Netzzugangseinrichtungen
mit so genannten Neighbor Advertisements. Durch Empfang und Auswertung
von Neighbor Advertisements einer oder mehrerer benachbarter Netzzu gangseinrichtungen
können somit
von dem Teilnehmer-Endgerät
neue und für eine Übergabe
der Verbindung geeignete Netzzugangseinrichtungen ermittelt werden.
Dies geschieht vorteilhaft bereits während einer bestehenden Verbindung
zu einer aktuell versorgenden Netzzugangseinrichtung, und nicht,
wie nach dem Stand der Technik, erst nach Abbruch der Verbindung.
Die in Advertisements enthaltenen Informationen werden in dem Teilnehmer-Endgerät für eine Neukonfiguration
der Zugangsadresse genutzt.
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Allgemein
werden die vorangehend genannten Solicitations und Advertisements
als Internet Control Message Protocol (ICMP) Pakettypen bezeichnet.
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Einer
weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung zufolge prüft das Teilnehmer-Endgerät mögliche Verbindungen
zu benachbarten Netzzugangseinrichtungen, um eine für die Weiterführung der
Verbindung geeignete auszuwählen.
Hierzu wird beispielsweise die so genannte Neighbor Unreachability
Detection (NUD) von dem Teilnehmer-Endgerät genutzt. Diese Neighbor Unreachability
Detection stellt ein wichtiges Kriterium dar, um im Kontext der Erfindung
zu einem möglichst
frühen
Zeitpunkt auf die Konfiguration der Zugangsdaten Einfluss zu nehmen.
Neben einer Überprüfung der
aktuell bestehenden Verbindung kann im Rahmen der NUD zudem eine
aktuelle Routingtabelle überprüft und aktualisiert werden.
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Neben
weiteren Funktionen dient die Neighbor Unreachability Detection
somit der Ermittlung, ob eine Nachbar-Netzzugangseinrichtung weiterhin
verfügbar
ist oder nicht. Im Anschluss an eine so genannte Adress-Auflösung (engl.
Address Resolution), d.h. einer jeweiligen Ermittlung der Verbindungsschicht-Adresse
benachbarter Netzzugangseinrichtungen, sendet das Teilnehmer-Endgerät Anfragen
in Form von Neighbor Solicitations unter jeweiliger Adressierung,
d.h. entsprechend einem so genannten unicast, zu den ermittelten
benachbarten Netzzugangseinrichtungen. Die adressierten und die
Anfragen empfangenden Netzzugangseinrichtungen senden wiederum Neighbor
Advertisements zu dem Teilnehmer-Endgerät zurück.
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Sollte
eine adressierte Netzzugangseinrichtung kein Neighbor Advertisement
zurücksenden bzw.
das Teilnehmer-Endgerät
diese Nachricht nicht mehr empfangen, was beispielsweise bedingt
durch ein Verlassen des Versorgungsbereiches dieser Netzzugangseinrichtung
auftreten kann, so wird die entsprechende Netzzugangseinrichtung
bzw. deren Adresse aus der Routingtabelle in dem Teilnehmer-Endgerät gelöscht und
nachfolgend nicht weiter für
eine mögliche
Verbindungsübergabe
berücksichtigt.
Im Gegenzug kann das Teilnehmer-Endgerät durch Aussenden von vorangehend
beschriebenen Neighbor Solicitations und Empfangen von entsprechenden
Neighbor Advertisements eine alternative benachbarte Netzzugangseinrichtungen
in die Routingtabelle aufnehmen, und gemäß vorangehender Beschreibung
periodisch oder beispielsweise gesteuert durch Veränderungen
der Verbindung zu der aktuell versorgenden Netzzugangseinrichtung
die Verbindungsqualität
zu dieser prüfen.
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Gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann, beispielsweise entsprechend dem einleitend erwähnten Mechanismus
Policy Based Mobile IPv6 Handover Decision (POLIMAND), abhängig von
bestimmten Qualitätsparametern
beim Empfangen von Nachrichten der aktuell versorgenden und/oder
benachbarter Netzzugangseinrichtungen eine Weitergabe von Nachrichten,
beispielsweise Advertisements, an eine übergeordnete Netzwerkschicht
unterdrückt werden.
Ergänzend
zu diesem Mechanismus können gemäß der Erfin dung
nicht nur die periodisch von der aktuell versorgenden Netzzugangseinrichtung
gesendeten Nachrichten, sondern auch aufgrund von expliziten Anfragen,
beispielsweise Solicitations, empfangende Nachrichten der aktuell
versorgenden und/oder benachbarter Netzzugangseinrichtungen nach
den gleichen Kriterien unterdrückt
oder weitergegeben werden.
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Sollte
somit eine Nachricht von dem Teilnehmer-Endgerät zwar empfangen worden sein,
jedoch den Anforderungen an die Übertragungsqualität nicht genügen, so
wird die Weitergabe der Nachricht an übergeordnete Schichten unterdrückt und
in Folge dessen in den übergeordneten
Schichten, beispielsweise der Netzwerkschicht, in der das Mobile-IP
realisiert ist, die Verbindung als ungültig erklärt und entsprechend aus der
Routingtabelle gelöscht.
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Vorteilhaft
wird hierdurch erreicht, dass in der Routingtabelle nur Adressen
solcher alternativen Netzzugangseinrichtungen geführt werden,
zu denen eine Verbindungsübergabe
bezüglich
zumindest der Erfüllung
von vorgegebenen Qualitätsparametern möglich erscheint.
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Ein
erfindungsgemäßes Teilnehmer-Endgerät weist
Mittel auf, in denen das beschriebene Verfahren sowie dessen Weiterbildungen
verwirklicht werden können.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen dabei
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1 beispielhafte
Mobile-IP-basierte Verbindungsübergaben
zwischen unterschiedlichen Zugangsnetzen,
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2 ein
Schichtenmodell mit einer beispielhaften Integration von POLIMAND,
und
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3 eine
Steuerung der Unterdrückung von
Nachrichten durch POLIMAND.
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Die 1 zeigt
beispielhaft eine Situation einer Verbindungsübergabe zwischen zwei Funk-Kommunikationssystemen,
beispielhaft zwischen jeweiligen Netzzugangseinrichtungen eines
so genannten WLAN-Systems sowie eines zellularen Mobilfunksystems,
ohne jedoch hierauf beschränkt
zu sein. In dem Beispiel der 1 hält sich
ein Teilnehmer-Endgerät MN
(Mobile Node) in einer Funkzelle ZAP eines so genannten Access Points
AP des WLAN-Systems auf, und wird von dem Access Point AP in einer
bestehenden ersten Verbindung V1 mit Daten d eines so genannten
Korresondenz-Knotens (CN – Correspondent
Node) als Datenquelle versorgt. Entsprechend kann das Teilnehmer-Endgerät MN die
erste Verbindung V1 zur Übertragung
von Daten zu dem Korrespondenz-Knoten über den Access Point AP senden,
wobei diese Übertragungsrichtung
nicht dargestellt wurde. Unabhängig
von der Übertragung
von Daten d sendet der Access Point AP in periodischen Abständen so
genannte Advertisements adv, die dem Teilnehmer-Endgerät MN eine
Präsenz
des Access Points AP anzeigen, sowie weitere Verbindungs- und Internet-Parameter zu dem
Teilnehmer-Endgerät
MN signalisieren. Der Access Point AP ist gegebenenfalls über weitere,
nicht dargestellte Komponenten des WLAN-Systems mit dem Internet
verbunden. Als Protokoll wird das Internet Protokoll Version 6 IPv6 verwendet.
Die Übertragungen
von/zu dem Teilnehmer-Endgerät
MN werden durch Pfeile angegeben, wobei Übertragungen zu dem Teilnehmer-Endgerät MN als
Abwärtsrichtung
DL (Downlink), und von dem Teilnehmer-Endgerät MN als Aufwärtsrichtung
UL (Uplink) bezeichnet werden.
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Das
Teilnehmer-Endgerät
MN befindet sich ferner beispielhaft in einer Funkzelle ZNB einer
Basisstation NB (Node B) eines zellularen Mobilfunksystems, beispielsweise
eines UMTS-Systems. Bedingt durch eine Bewegung des Teilnehmers
sei angenommen, dass sich das Teilnehmer-Endgerät MN aus dem Versorgungsbereich
des Access Points AP heraus und in Richtung der Funkzelle ZNB der
Basisstation NB bewegt, die ebenfalls über gegebenenfalls weitere
Komponenten des Mobilfunksystems mit dem Internet verbunden ist.
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Mittels
nachfolgend näher
beschriebener Mechanismen werden in dem Teilnehmer-Endgerät MN Prozeduren
zur Vorbereitung einer Übergabe
der aktiven ersten Verbindung V1 zu einer alternativen Netzzugangseinrichtung
durchgeführt,
ohne jedoch bereits die bestehende erste Verbindung V1 auszulösen. Hierzu
werden zunächst
im Rahmen der so genannten Neighbor Discovery des IPv6 von dem Teilnehmer-Endgerät MN Neighbor
Solicitations sol ausgesendet, um Informationen über benachbarte und für eine Verbindungsübergabe
geeignete Netzzugangseinrichtungen zu bekommen. Die Neighbor Discovery
kann zusätzlich
hierzu beispielsweise periodisch von dem Teilnehmer-Endgerät MN durchgeführt werden,
um bei einer bestehenden Verbindung laufend mögliche alternative Netzzugangseinrichtungen
zu erfassen, oder zwecks eines Verbindungsaufbaus eine geeignete
Netzzugangseinrichtung auszuwählen.
Ergänzend
zu Neighbor Solicitations sol können
von dem Teilnehmer-Endgerät
MN auch Router Solicitations zu dem aktuell versorgenden Access Point
AP gesendet werden, um ergänzend
zu dessen periodischem Aussenden von Advertisements eine aktuelle
Erreichbarkeit zu prüfen
und zu bewerten.
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In
dem Beispiel der 1 wird weiterhin angenommen,
dass die Basisstation NB die Neighbor Solicitations sol des Teilnehmer-Endgerätes MN empfängt und
die Möglichkeit
einer Versorgung des Teilnehmer-Endgerätes MN feststellt. In diesem
Fall sendet die Basisstation NB zumindest ein Neighbor Advertisement
adv unter Einschluss von Informationen bezüglich einer Adresse aNB, beispielsweise
einer Verbindungsschicht-Adresse (Link Layer Address), zu dem Teilnehmer-Endgerät MN zurück.
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Diese
von der Basisstation NB empfangenen Adressinformationen werden,
sofern aus dem Advertisement ermittelte Qualitätsparameter vorgegebenen Bedingungen
entsprechen, von dem Teilnehmer-Endgerät MN in eine so genannte Routingtabelle eingetragen.
Anschließend
werden die Adressinformationen von dem Teilnehmer-Endgerät MN im
Rahmen der Neighbor Unreachability Detection verwendet, um mittels
direkt an die Basisstation NB adressierte Solicitations von dieser
Advertisements anzufordern. Entsprechende Schritte führt das
Teilnehmer-Endgerät
MN mit weiteren, für
eine Verbindungsübergabe
ebenfalls geeigneten Netzzugangseinrichtungen, durch, die auf ausgesendete
Neighbor Solicitations des Teilnehmer-Endgerätes MN mit einem Advertisement
antworten.
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Die
Erfassung von Adressinformationen benachbarter Netzzugangseinrichtungen
sowie deren Prüfung
dienen einer rechtzeitigen Neukonfiguration der Zugangsadresse,
beispielsweise der IPv6-Adresse der Netzzugangseinrichtung, über die
nach Aufbau einer zweiten Verbindung V2 Daten d nahezu unmittelbar
nach Auslösen
der ersten Verbindung V1 zu der zuvor versorgenden Netzzugangseinrichtung übertragen
werden können.
In dem Beispiel der 1 würde das Teilnehmer-Endgerät MN nach Feststellung,
dass die Basisstation NB für
die Übergabe
der ersten Verbindung V1 geeignet ist und ein Abbruch der ersten
Verbindung V1 zu dem Access Point AP aufgrund sich verschlechternder Übertragungsverhältnisse
auf der Funkschnittstelle droht, die Zugangsadresse der Basisstation
NB als für
eine neue zweite Verbindung V2 zu verwendende Adresse neu konfigurieren,
und diese nach Auslösen
der ersten Verbindung V1 zu dem Access Point AP nutzen. Entgegen
dem einleitend beschriebenen Stand der Technik erfolgt die zeitaufwändige Neukonfiguration
der Zugangsadresse somit noch während
die erste Verbindung V1 zu der aktuell versorgenden Netzzugangseinrichtung
besteht. Vorteilhaft wird hierdurch eine Unterbrechung der Datenübertragung verkürzt bzw.
sogar eine nahtlose Verbindungsübergabe
erzielt, wenn die bestehende Verbindung erst nach Abschluss der
Adress-Neukonfiguration ausgelöst
wird. Der Zeitpunkt der Verbindungsübergabe kann dabei vorteilhaft
unabhängig
von beispielsweise dem IPv6-Protokoll gewählt werden. Insbesondere kann
durch die vergleichweise frühe
Neukonfiguration der Zugangsadresse zudem vorteilhaft eine hohe
Mobilität
des Teilnehmer-Endgerätes
MN, verbunden mit einer vergleichweise häufigen Notwendigkeit einer
Verbindungsübergabe,
unterstützt
werden.
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Bezugnehmend
auf 2 und 3 wird nachfolgend eine Realisierung
des POLIMAND-basierten Verfahrens in einem Teilnehmer-Endgerät beschrieben.
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Die 2 zeigt
beispielhaft ein bekanntes OSI-Schichtenmodell, wie es in der Telekommunikationstechnik
zur Definition unterschiedlicher Schichten verwendet wird. Auf einer
untersten Schicht, der so genannten physikalischen Schicht Physical
Layer, auch Schicht 1 genannt, erfolgt eine Übertragung von Signalen über ein Übertragungsmedium,
beispielsweise ist hierunter die Funkschnittsstelle zu verstehen.
Die Struktur der physikalischen Schicht ist abhängig von dem jeweils genutzten
Funkstandard, beispielsweise gemäß den genannten
Standards WLAN bzw. 802.11, GSM/GPRS, UMTS etc., definiert.
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Auf
einer übergeordneten
Schicht, der so genannten Verbindungsschicht Data Link Layer, erfolgt eine
Steuerung der Verbindung. Zu dieser Steuerung gehört auch
eine Analyse bzw. ein Bestimmen von aktuellen Übertragungseigenschaften bzw.
Qualitätsparametern
der physikalischen Schicht Physical Layer, um Verbindungsparameter
entsprechend diesen aktuellen Übertragungseigenschaften
anzupassen. Übertragungseigenschaften
können
beispielsweise in Form eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses
(engl. SNR – Signal
to Noise Ratio), einer Signalstärke,
einer Rauschleistung, einer Bandbreite, einer Verzögerung (engl.
Latency) oder einer Bit- bzw. Rahmenfehlerrate bzw. weiterer Dienstqualitätsparameter
(engl. QoS – Quality
of Service) des empfangenen Signals bestimmt werden.
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Ausgehend
von dem Beispiel der 1 können bei einem WLAN-System die bekannten
Parameter Quality Link, Quality Level (Qualitätswert) und/oder Noise Level
(Rauschwert) zur Beurteilung der aktuellen Übertragungsparameter verwendet werden,
wobei der Parameter Quality Link eine Kombination der beiden anderen
Parameter darstellt, und somit Informationen über eine aktuelle Signalstärke und
Rauschleistung enthält.
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Insbesondere
im Hinblick auf eine Anwendung in unterschiedlichen Systemen ist
die Verwendung einheitlicher Parameter vorteilhaft. Dies kann auch
in Form einer Kombination mehrerer oben genannter Parameter zur
Definition eines optimalen Entscheidungskriteriums zur Steuerung
einer Verbindungsübergabe
erfolgen. Insbesondere gilt dies für zukünftige so genannte Generic-Link-Layer-Standards
(GLL) zu, in denen unterschiedliche Zugangssysteme einheitliche
Netzwerkparameter verwendet werden.
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Um
eine Verbindungsübergabe
zwischen Netzzugangseinrichtungen, die unterschiedliche Übertragungsstandards
unterstützen,
zu ermöglichen,
ist es sinnvoll, einen in den unterstützten Netzen, beispielsweise
Netzen basierend auf den angegebenen Standards WLAN, GSM/GPRS, UMTS
oder rein IP-basiert All IP, bestimmbaren Qualitätsparameter auszuwählen. In
dem nachfolgend beschriebenen Beispiel wird als ein derartiger Qualitätsparameter ein
Signal-zu-Stör/Rausch-Verhältnis genutzt.
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Der
Verbindungsschicht Data Link Layer übergeordnet ist eine als POLIMAND
(Policy based Mobile IP Handoff Decision) bezeichnete Zwischenschicht.
Diese Zwischenschicht entscheidet, wie nachfolgend noch ausführlicher
erläutert
wird, in Abhängigkeit
von auf der Verbindungsschicht bestimmten Qualitätsparametern entsprechend vorangehender
Beschreibung, ob auf der physikalischen Schicht Physical Layer empfangene
Nachrichten zu einer Netzwerkschicht Network Layer weitergegeben
werden oder nicht.
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Auf
der Netzwerkschicht Network Layer, auch als Schicht 3 bezeichnet,
wiederum erfolgt die Steuerung der Verbindungsübergabe basierend auf dem Mobile
Internet Protokoll MIP nach bekannten Mechanismen. Alternativ zu
dem genannten Mobile-IP können
in gleicher Weise weitere Ausführungen des
Standards, beispielsweise das so genannte Hierarchical Mobile IP
(HMIP) oder das so genannte Fast Mobile IP (FHMIP), eingesetzt werden.
Der Netzwerkschicht Network Layer sind weitere Schichten Layer entsprechend
dem OSI-Schichtenmodell übergeordnet,
die jedoch inhaltlich nicht betrachtet werden.
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In
der 3 ist beispielhaft ein Ablaufdiagramm der Funktionsweise
der POLIMAND-Zwischenschicht in Verbindung mit den beschriebenen darüber und
darunter liegenden Schichten bei einer Implementierung in einem
Teilnehmer-Endgerät MNN
in der beschriebenen Situation der 1 dargestellt.
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Das
Teilnehmer-Endgerät
MN empfängt über die
Funkschnittstelle gesendete Signale eines Access Points AP sowie
Signale einer benachbarten Basisstation NB, wobei das Empfangsignal
auch Nachrichten, beispielsweise Advertisements, beinhalten. Der
Signalfluss der Advertisements ist durch eine gestrichelte Linie
dargestellt. Aus einer Messung des Empfangssignals wird ein Messsignal
als eine Eingangsgröße für einen
anschließenden
Vergleich mit einem Schwellwert bestimmt. Wie vorangehend beschrieben,
stellt das Messsignal beispielhaft ein Signal-zu-Stör/Rausch-Verhältnis als
Qualitätsparameter
dar, welches Aufschluss über
die aktuelle Signalqualität
gibt. Wird die gemessene Signalqualität schlechter, so ist eine Verbindungsübergabe
von dem aktuelle versorgenden Access Point AP zu einer alternativen
Netzzugangseinrichtung erforderlich. Besitzt das Empfangssignal
hingegen eine ausreichende Signalqualität, so ist zunächst keine
Verbindungsübergabe
erforderlich.
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Der
bestimmte Qualitätsparameter
als Messsignal wird mit einem Schwellwert verglichen. Der Schwellwert
wird dabei beispielsweise abhängig
von dem jeweiligen Übertragungsstandard
definiert, um individuellen Unterschieden der verschiedenen Übertragungsverfahren
Rechnung zu tragen. Die Schwellwerte können beispielsweise von dem
jeweils aktuell versorgenden System definiert und zu dem Teilnehmer-Endgerät nach oder
während
eines Verbindungsaufbaus übertragen,
sowie in dem Teilnehmer-Endgerät
gespeichert werden.
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In
dem dargestellten Beispiel wird der Qualitätsparameter mit einem definierten
Schwellwert verglichen, der einen unteren Wert eines für eine Verbindung
ausreichenden Signal-zu-Stör/Rausch-Verhältnisses
darstellt. Bei Erreichen oder Unterschreiten dieses Schwellwertes
sollte entsprechend vorangehender Beschreibung eine Verbindungsübergabe
zu einer Netzzugangseinrichtung mit günstigeren Übertragungseigenschaften durchgeführt werden.
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Neben
einem unteren Schwellwert für
eine Verbindungsübergabe
zu einer anderen Netzzugangseinrichtung, beispielsweise zu der Basisstation NB,
ist weiterhin ein oberer Schwellwert definiert, bei dessen Erreichen
oder Überschreitung
eine Verbindungsübergabe
von dem anderen System wieder zurück zu dem ursprünglichen
System durchgeführt würde. Durch
diese zwei Schwellwerte wird eine Hysterese definiert, die den vorangehend
beschriebenen Ping-Pong-Effekt vermeidet, sowie beispielsweise zusätzlich dafür sorgt,
dass eine Verbindung für
einen möglichst
langen Zeitraum über
den WLAN-Access Point geführt
wird, da dieser eine deutlich höhere Übertragungskapazität als beispielsweise
die Basisstation NB zur Verfügung
stellen kann.
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Erreicht
oder Unterschreitet der bestimmte Qualitätsparameter bei dem Vergleich
den definierten Schwellwert, so wird nachfolgend die Weitergabe der
empfangenen Advertisements an die Netzwerkschicht Network Layer
bzw. dem Mobile-IP MIP unterdrückt
bzw. blockiert. Es werden demnach nur die weiteren Empfangssignale
ohne Nachrichten der übergeordneten
Schicht übergeben
(die gestrichelte Linie endet hier). Eine Implementierung dieser
Unterdrückung
bzw. Blockierung kann beispielsweise mittels eines Systemskriptes
erfolgen. Ein entsprechendes Vorgehen würde bei Überschreiten des oberen Schwellwertes
verwirklicht werden.
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Durch
die Unterdrückung
bzw. Blockierung von Advertisements wird den für die Mobilität und die Verbindungsübergabe
zuständigen
Mobile-IP-Mechanismen bereits zu einem frühen Zeitpunkt suggeriert, dass
sich die Übertragungseigenschaften
verschlechtert haben und daher eine Verbindungsübergabe zu einem weiteren System
erforderlich ist. Hierdurch wird das Ziel einer definierteren und
beschleunigten Verbindungsübergabe
erreicht, wodurch vorteilhaft ein Verlust an Datenpaketen aufgrund
von Verbindungsübergaben
minimiert wird. Zudem dient es vorteilhaft dazu, dass von alternativen
Netzzugangseinrichtungen auf Anforderung durch das Teilnehmer-Endgerät gesendete
Advertisements unterdrückt
und damit eine Aufnahme dieser Einrichtungen in die Routingtabelle
des Teilnehmer-Endgerätes verhindert
werden kann, wenn die Übertragungseigenschaften
für eine
Verbindungsübergabe
nicht ausreichend sind.