-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Bereitstellen und Abrufen
verfügbarer
Netzwerkverbindungstypen in einem Telekommunikationsnetzwerk, insbesondere
für kabellose
Telekommunikationsnetzwerke. Die Erfindung betrifft des Weiteren
einen Server, ein Informationssystem, eine Telekommunikationsvorrichtung
und einen Zugangspunkt.
-
Die
heutigen mobilen und allgemein sämtliche
Funk-Netzwerkvorrichtungen bieten eine Vielzahl von Verbindungstypen
mit einer bestimmten Vielfalt von Medien wie beispielsweise optischen
Schnittstellen und Funkschnittstellen sowie verschiedene standardisierte
Zugriffstechnologien, z. B. Bluetooth, GSM (Global System for Mobile
communications), GPRS (General Packet Radio Services), UMTS (Universal
Mobile Telecommunications System), WiFi (Wireless Fidelity), WiMAX
(Worldwide Interoperability für
Microwave Access) etc.
-
Alle
diese mobilen Vorrichtungen nutzen gemeinsame Merkmale. Innerhalb
von UMTS wählt
beispielsweise die Benutzereinrichtung, in UMTS die Bezeichnung
für ein
Mobiltelefon, ein Public Land Mobile Network (PLMN) und dann eine
Zelle aus, anschließend
führt sie
eine Standortregistrierung durch (siehe 3GPP TS 25.304 "UE procedures in
Idle Mode and Procedures für
Cell Reselection in Connected Mode". In 3GPP TS 23.122 „NAS Functions related to
Mobile Station (MS) in idle mode" sucht
die Mobilstation eine geeignete Zelle des ausgewählten PLMN aus, gibt an, dass
diese Zelle verfügbare
Services zur Verfügung
stellt und stimmt sie auf ihren Steuerkanal ab. Mit einer anderen
Technologie, der WiFi, ANSI/IEEE Std. 802.11, 1999 Edition „Information
technology – Telecommunications
and information exchange between systems – Local and metropolitan area
networks – Specific
requirements – Part
11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer
(PHY) Specifi cations" werden
zwei Scan-Methoden angegeben, das aktive und das passive Scannen.
IEEE 802.11b definiert weitere Details zum Scannen auf Verbindungen,
z. B. Scannen nach 13 möglichen
Kanälen
in Europa, Scannen nach 11 Kanälen
in den USA etc.
-
Die
US-Patentschrift 5,950,130 beschreibt
ein Verfahren zum intelligenten Roaming, wobei eine über Funk
oder über
die physische Schnittstelle in den Speicher einer Mobilstation einprogrammierte
Systemzugriffsliste („System
Access List", SAL)
zur Auswahl eines für
den Service bevorzugten Systems verwendet wird. Beim Einschalten
der Mobilstation scannt diese zunächst das „Home"-Band und anschließend ein zweites Band, falls
im Home-Band kein Steuerkanal gefunden wurde. Wenn die Mobilstation
erkennt, dass sie sich in ihrem Home-System befindet, bleibt sie
auf diesem Band und erhält
den Service vom Home-System. Wenn sich die Mobilstation nicht innerhalb
des Home-Systems befindet, wird die SAL durchsucht, um festzustellen, ob
ein bevorzugtes System im gleichen Bereich wie das aktuelle System
vorliegt. Ist dies nicht der Fall, erhält die Mobilstation den Service
auf dem aktuellen System. Gibt die SAL an, dass im gleichen Bereich
wie das aktuelle System ein bevorzugtes System vorliegt, so gibt
die SAL auch die genauen Bänder
an, in denen ein bevorzugtes System zu finden ist. Die SAL kann
Informationen zu den zu scannenden Kanalblöcken umfassen. Die SAL kann
die für
die jeweiligen bevorzugten Bänder
unterstützten
Funkschnittstellentechnologie angeben, um der Mobilstation beim
Auffinden eines Systems des jeweiligen Technologietyps zu helfen.
-
Für die Zusammenarbeit
zwischen einem kabellosen lokalen Netzwerk („Wireless Local Area Network", WLAN) und UMTS
enthält
der UMTS-Broadcast-Kanal Informationen zur Angabe der Verfügbarkeit
des LAN-Zugriffs.
-
Im
Allgemeinen werden Zugriffsverbindungstypen angewandt, um mit den
verschiedenen Funkzugriffstechnologien beim Scannen nach Zugriffen
und Zugriffstechnologien Schritt zu halten.
-
Im
vorliegenden Dokument bezeichnet der Begriff „Verbindungstyp" jede Art von Standard
für Zugriffstechnologie,
unabhängig
von der Bandbreite, dem Medium, d. h. Funk-, Infrarot- oder optischer Übertragung, der
Codierung, der Technologie etc. Der Begriff „Zugangspunkt" bezeichnet jede
Art von Zugangseinheit, die eine Netzwerkverbindung bietet, beispielsweise
eine Basisstation, einen Knoten B, einen WiFi-Zugangsknoten, einen
Bluetooth-Knoten etc.
-
In
Zukunft müssen
die Mobilvorrichtungen mit einer wachsenden Anzahl verfügbarer Zugriffstypen Schritt
halten. Die heutigen Mobilvorrichtungen unterstützen sogar eine Vielfalt von
Zugriffstechnologien. Bei der Anwendung der oben beispielhaft beschriebenen
derzeitigen Scan-Lösung
muss die Mobilvorrichtung beispielsweise den mit diesen verschiedenen
Funktechnologien verfügbaren
Senderbereich scannen. Dieses Scannen der einzelnen Funkschnittstellen
ist zeit- und energieaufwändig,
was zu einer Verringerung der verfügbaren Bereitschaftsdauer und
der Sprechdauer akkubetriebener Mobiltelefone führt.
-
Eine
Mobileinheit, ein Server und ein Verfahren zum Bereitstellen von
Informationen ist in der United States Patentschrift
US2004/0185850 beschrieben. Hier
ermöglicht
eine Mobileinheit die Kommunikation mithilfe einer Vielzahl von
Kommunikations-Subsystemen. Ein Abschnitt zur Ermittlung der Nutzbarkeit
ermittelt die Nutzbarkeit der Vielzahl von Kommunikations-Subsystemen
am momentanen Standort der Mobileinheit entsprechend der Stärke des
elektrischen Feldes eines Wireless LAN und der Stärke des
elektrischen Feldes eines Mobileinheit- Telefonnetzes. Ein Abschnitt zur Auswahl
eines Kommunikations-Subsystems
wählt ein Kommunikations-Subsystem
aus, wobei der momentane Standort mit höchster Genauigkeit hinsichtlich
der als nutzbar erkannten Kommunikations-Subsysteme ermittelt werden
kann.
-
Das
Problem ist ein schnelles und effektives Abrufen der verfügbaren Zugriffstechnologien
an einem bestimmten Standort.
-
Dieses
Problem wird gelöst
durch ein Verfahren zum Abrufen verfügbarer Netzwerkverbindungstypen, die
innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks an einem bestimmten
Standort verfügbar
sind und die durch Zugangspunkte über eine Telekommunikationsnetzwerkvorrichtung
bereitgestellt werden, wobei ein Zugangspunkt einem Informationssystem
Informationen über
seinen Senderbereich und seinen Verbindungstyp bereitstellt; die
verfügbaren
Netzwerkverbindungstypen an einem bestimmten Standort werden in
einem Informationssystem gespeichert, die Telekommunikations-Netzwerkvorrichtung
richtet mindestens eine Verbindung zu diesem Informationssystem
ein und fragt auf verfügbare
Netzwerkverbindungstypen mit diesem bestimmten Standort ab.
-
Darüber hinaus
wird das Problem gelöst
durch ein Verfahren zur Bereitstellung verfügbarer Netzwerkverbindungstypen
innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks an einem bestimmten
Standort mithilfe von Zugangspunkten, wobei ein Zugangspunkt seinen
Standort und seinen bereitgestellten Verbindungstyp in einem Informationssystem
bereitstellt zum Abrufen verfügbarer
Netzwerkverbindungstypen für
einen bestimmten Standort.
-
Darüber hinaus
wird das Problem gelöst
durch ein Informationssystem, das einen Server umfasst mit Mitteln
zum Speichern verfügbarer
Netzwerkverbindungstypen pro Standort und zum Abrufen und Bereitstellen
verfügbarer
Netzwerkverbindungstypen innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks
entsprechend den oben beschriebenen Verfahren.
-
Ein
Zugangspunkt mit Mitteln zum Bereitstellen seines Standorts in entsprechender
Weise löst
das Problem und stellt seinen Verbindungstyp einem Informationssystem
zur Verfügung
zum Abrufen der verfügbaren
Netzwerkverbindungstypen für
einen bestimmten Standort.
-
Außerdem wird
das Problem gelöst
durch eine Telekommunikationsvorrichtung mit Mitteln zum Abrufen
verfügbarer
Netzwerkverbindungstypen, die innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks
an einem bestimmten Standort verfügbar sind.
-
Mit
anderen Worten, das Problem wird gelöst durch die Zusammenarbeit,
d. h. das Abrufen einer Liste verfügbarer Zugriffstechnologien,
d. h. der verfügbaren
Verbindungstypen für
einen bestimmten geografischen Standort oder eine bestimmte Position über ein
von der Technologie unabhängiges
System, das durch eine verteilte Datenbank realisiert werden kann.
-
Eine
mobile Zugriffsvorrichtung erfordert mindestens eine Verbindung
eines ersten anfänglichen
Typs, z. B. GPRS, zum Informationssystem. Die Positionsinformationen
der Mobilvorrichtung werden dem Informationssystem zur Verfügung gestellt.
Diese Informationen können
vom GPS (Global Positioning System) dargestellt werden oder als
Attribut der anfänglichen
Verbindung, z. B. als Zellennummer des GPRS-Netzwerks. Das Informationssystem
ruft potenzielle Zugriffstechnologien ab, d. h. Verbindungstypen,
die von anderen (verfügbaren)
Zugangspunk ten, die die angegebene Position abdecken, bereitgestellt
wurden.
-
Jeder
Zugangspunkt, beispielsweise eine Basisstation, ein Knoten B, ein
Mobil-Relais etc., kann die Datenbank des Informationssystems mit
seinem Standort, seinem Senderbereich und/oder den abgedeckten Standorten,
den unterstützten
Zugriffstechnologien und optional weiteren Parametern über die
Zugriffstechnologien aktualisieren. Diese Aktualisierungen werden
einheitlich als (potenzielle) Verbindungstypen behandelt.
-
Zusätzliche
Parameter können
beispielsweise Informationen über
verwendete Frequenzen, Kanäle, Verteilungs-Codes,
Kennungen für
Broadcast-Kanäle
etc. umfassen.
-
Die
Form einer Abfrage ist eventuell nicht strikt auf den Standort bzw.
die Position bezogen, sondern kann allgemeiner gehalten sein, d.
h. sie kann alle Verbindungstypen innerhalb eines bestimmten Bereichs
finden, z. B. einen benachbarten Standort, oder sie kann alle Verbindungstypen
finden, bei denen ein Schnittbereich mit dem momentanen (anfänglichen)
Zugangspunkt besteht.
-
Die
Antwort kann eine Liste von potenziell an diesem Standort verfügbaren Funkzugriffstechnologien umfassen
sowie optional die oben beschriebenen zusätzlichen Parameter.
-
Diese
Informationen können
für das
Mobilitätsmanagement
und für
Entscheidungen bei der Übergabe genutzt
werden.
-
Bevorzugt
werden effiziente verteilte Datenbanken als Informationssysteme
zum Speichern der Informationen zum Verbindungs typ pro Standort
verwendet. Die Datenbankstruktur (bzw. das Schema) zeigt die physische
Anordnung (Standortanordnung) bevorzugt homomorph an.
-
In
einer speziellen Umsetzung dieser Erfindung kann das Domain-Name-System
(DNS) als Datenbank verwendet werden, wobei die geografische Position
oder sogar der Senderbereich als Domain-Name präsentiert wird. Ein Endgerät oder Netzwerkelement
kann die verfügbaren
Zugangspunkte nach Domain-Namen kennzeichnen entsprechend der (angegebenen)
geografischen Position.
-
Dementsprechend
ist es eine Aufgabe und ein Vorteil der vorliegenden Erfindung,
den Scan-Aufwand zum Ermitteln aller möglichen Zugriffstechnologien,
d. h. das Durchsuchen aller Frequenzen, das Ausprobieren verschiedener
Parameter-Sets etc., was einen hohen Zeit- und Energieaufwand mit
sich bringt, zu vermeiden.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das effiziente Abrufen
durch Unterteilen der gesamten Informationen zur globalen Abdeckung – eines
großen
Informationsbereichs – in
kleine lokale Teile mit Informationen zur näheren Umgebung. Die somit erzielte
Skalierbarkeit und die Gesamtleistung des Systems kann bei Verwendung
verteilter Datenbanken sogar noch verbessert werden. Mindestens
eine Verbindung zum Netzwerk ist zur Nutzung der Datenbank erforderlich.
Eine solche Verbindung kann sogar standardisiert werden, um sämtliche
Scan-Vorgänge
zu umgehen.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Einförmigkeit
des Ansatzes, d. h. seine Eignung für die Vielfalt der bekannten
kabellosen Zugriffsnetzwerktypen. Sie gilt für alle Arten von kabellosen
Verbindungstechnologien und -typen.
-
Diese
und viele weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
sind für
den Fachmann aus den Zeichnungen und den folgenden Beschreibungen
ersichtlich, wobei gilt:
-
1 ist
eine schematische Darstellung einer Zugriffsnetzwerkumgebung, die
Zugriffsknoten und eine Telekommunikationsvorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt.
-
2 zeigt
eine schematische Darstellung der gemäß dem Verfahren der Erfindung
im Informationssystem gespeicherten Informationen.
-
3 zeigt
eine schematische Darstellung der relevanten Informationen für die Telekommunikationsvorrichtung
gemäß der Erfindung.
-
4 zeigt
die Zusammenarbeit gemäß dem Verfahren
zur Bereitstellung der verfügbaren
Netzwerkverbindungstypen innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks
gemäß der Erfindung.
-
5 zeigt
die Zusammenarbeit gemäß dem Verfahren
zum Abrufen der verfügbaren
Netzwerkverbindungstypen innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks
gemäß der Erfindung.
-
Für den Fachmann
ist klar, dass die folgende Beschreibung der vorliegenden Erfindung
lediglich als Illustration zu verstehen ist und in keiner Weise
eine Einschränkung
der Erfindung darstellt. Weitere Ausführungsformen der Erfindung
erschließen
sich dem Fachmann aus der Untersuchung der enthaltenen Beschreibungen.
-
1 zeigt
eine schematische Darstellung eines (Funk-)Zugriffsnetzwerks mit
den fünf
Zugangsknoten N1, ..., N5 zweier Typen, jeweils als Quadrate dargestellt.
Jeder Zugangsknoten N1, ..., N5 zeigt der Einfachheit halber einen
entsprechenden elliptischen Senderbereich C1, ..., C5, der als gestrichelte
Ellipse und als mit seinem Zugangsknoten verbunden dargestellt ist.
Die Figur zeigt außerdem
eine Telekommunikationsvorrichtung M, z. B. eine Mobilvorrichtung.
Die Mobilvorrichtung liegt innerhalb des Senderbereichs eines bestimmten
Subsets der Zugangsknoten, insbesondere von N5, N2 und N3. Sie liegt
außerhalb
des Senderbereichs von N1 und N4.
-
Wenn
sich die Mobilvorrichtung innerhalb des Senderbereichs eines Zugangsknotens
befindet, kann sie mit diesem Zugangsknoten eine Verbindung aufbauen.
Zur Erkennung eines erreichbaren Zugangsknotens muss dieser Zugangsknoten
einen Senderbereich aufweisen, der die Position der Mobilvorrichtung überlappt bzw.
abdeckt.
-
Gemäß dem Stand
der Technik wird dieser Schritt durch Scannen der Kommunikationsmedien
auf bestimmte Signale erzielt.
-
2 zeigt
eine Darstellung der in 1 gezeigten Informationen zum
Senderbereich. Der Einfachheit halber wurde für den Senderbereich ein zweidimensionales
kartesisches Koordinatensystem zugrunde gelegt. Jedes beliebige
(gleichförmige)
Koordinatensystem, das die physische Topologie des Zugangspunkt-Senderbereichs
widerspiegelt, kann zu diesem Zweck verwendet werden. Das gezeigte
Koordinatensystem umfasst zwei Achsen, die Längsachse LO und die Querachse
(Breite) LA. Für
das Arbeitsprinzip spielt es keine Rolle, ob das UTM-Gitter (Universal
Transverse Mercator) die intuitive grafische Position darstellt
oder nicht.
-
Die
Figur zeigt eine diskrete Darstellung des Senderbereichs. Jeder
der Senderbereiche C1, ..., C5 versorgt ein Set von Feldern. Das
Feld, in dem sich die Mobilvorrichtung M befindet, ist durch ein
Quadrat in Fettschrift dargestellt. Die relevante Information für das Abrufverfahren
ist, dass dieses Feld von C3, C2 und C5 versorgt wird.
-
Eine
einfache Form des Informationssystems gemäß der Erfindung kann durch
das folgende Schema einer relationalen Datenbank umgesetzt werden:
-
Senderbereich (Länge, Breite, Verbindungstyp)
-
Die
Längs-
und Querachse bilden ein kartesisches Koordinatensystem, d. h. eine
einfache Topologie (aus einer Kombination von Gittern). Der Verbindungstyp
kann dagegen komplexer sein und beispielsweise Informationen zu
Technologie, Frequenzen, Kalibrierung, Bandbreite, Dienstgüte, Zugangsknoten-Kennungen, Übergabesteuerung
etc. umfassen.
-
In 2 sind
z. B. zwei Arten von Zugangsknoten durch unterschiedliche Formen
dargestellt, etwa Rechtecke für
UMTS und Rauten für
Bluetooth.
-
3 zeigt
die lokale relevante Informationszuordnung (MAP), d. h. den Teil
der Informationen, die für das
Feld X relevant sind, in dem sich die Mobilvorrichtung M befindet.
-
Ein
entsprechender Datenbankausschnitt könnte wie folgt aussehen:
| Länge | Breite | Verbindungstyp |
| X.x | Y.y | WiFi,
N2 |
| X.x | Y.y | WiMAX,
N5 |
| X.x | Y.y | WiMAX,
N3 |
-
4 zeigt
die Zusammenarbeit gemäß dem Verfahren
zur Bereitstellung verfügbarer
Netzwerkverbindungstypen innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks
gemäß der Erfindung,
d. h. wie die Informationen in die Datenbank gelangen. Natürlich handelt
es sich dabei entweder um feste Informationen, die beispielsweise über einen
Netzplan bereitgestellt werden, oder die Informationen werden von
den Zugangsknoten dynamisch bereitgestellt, beispielsweise wenn
diese online gehen. Der Wartungsaufwand wird dadurch erheblich verringert,
und die Konsistenz des Informationssystems wird verbessert. Darüber hinaus
werden dadurch mobile Zugangspunkte ermöglicht. Wann immer sich Informationen
zum Zugangspunkt ändern,
beispielsweise der Senderbereich durch Ortswechsel oder Ausfälle, muss
der Zugangspunkt eine Aktualisierung bzw. Wartung des Informationssystems
durchführen,
damit die Datenbank konsistent und fehlerfrei bleibt.
-
Die
Figur zeigt die drei Zugangsknoten N2, N3 und N5 der Umgebung im
Mittelpunkt und einen Datenbank-Server RIS, der die lokale relevante
Informationszuordnung (MAP) speichert. Jeder der Zugangsknoten stellt
in einem ersten Schritt 0, 0' und
0'' Informationen zu
seinem Senderbereich und seinem Verbindungstyp zur Verfügung.
-
5 zeigt
die Zusammenarbeit gemäß dem Verfahren
zum Abrufen der verfügbaren
Verbindungstypen innerhalb eines Telekommunikationsnetzwerks gemäß der Erfindung.
Die Mobilvorrichtung M fordert in einem ersten Schritt das Abrufen über einen
ersten Zugangsknoten N5 an, beispielsweise durch Bereitstellen seiner
Position X. Dieser Zugangsknoten leitet die Anfrage an das Informationssystem
RIS bzw. konkret an einen zuständigen
Server des Informationssystems weiter (2). Dieser Server,
d. h. das Informationssystem RIS, antwortet (3 oder 4) über den
Zugangsknoten N5 mit den Verbindungstypen, die an der Position X
für die Mobilvorrichtung
zur Verfügung
stehen.
-
Danach
hat die Mobilvorrichtung Informationen über alle verfügbaren Verbindungstypen – ohne dass hierzu
ein Scannen erforderlich war.
-
In
einer speziellen Implementierung dieser Erfindung kann das Domain
Name System (DNS) als Datenbank verwendet werden. Die geografische
Position des Senderbereichs, die beispielsweise über GPS abgerufen wurde, kann
in einen Domain Name oder in ein Set von Domain-Namen umgewandelt
werden.
-
Ein
mögliches
Beispiel einer solchen Umwandlung wäre:
UMT Position North
49°0'1''/East
9°12'2'' umwandeln
in N.49.0.1.E.9.12.2 oder in N.1.0.49.E.2.12.9, um durch Angabe
der signifikanten Ziffern vor den weniger signifikanten Ziffern
die Kennungssuche zu unterstützen.
-
Ebenso
können
zwei Punkte Rechtecke im Senderbereich kennzeichnen.
-
Ein
Endgerät
kann anschließend
mit diesem Domain-Namen eine Abfrage durchführen und das Rechteck angeben,
das die dargestellte geografische Position des Endgeräts umfasst.
Der Domain-Name-Server kann anschließend eine Liste von Ressourcen- Datensätzen mit
den verfügbaren
(Funk-)Technologien für
den angegebenen geografischen Standort zurückgeben.
-
Jeder
Datensatz kann unterschiedliche Informationsfelder wie Funktechnologie,
die verwendeten Frequenzbänder
und/oder Kanäle,
den Namen des Netzbetreibers und weitere Informationen enthalten.
Das DNS-System kann entweder manuell oder automatisch ausgefüllt werden,
wobei z. B. jeder Zugangspunkt die Daten in das DNS-System einträgt.