FI113328B - Mekanismi roamingin yksinkertaistamiseksi viestintäjärjestelmässä - Google Patents

Description

113328

Mekanismi roamingin yksinkertaistamiseksi viestintäjärjestelmässä

Keksinnön ala

Keksintö liittyy viestintäjärjestelmiin ja erityisesti mekanismeihin roa-5 mingin yksinkertaistamiseksi kahden access-verkon välillä.

Keksinnön tausta

Internet Engineering Task Force on tarjonnut Internetin mobiilisuus-ominaisuuksilla määrittelemällä mobiili-IP (Internet Protocol) -protokolla standardissa RFC2002. Mobiili-IP -protokollalla on määritelmä sekä IPv4:sta 10 (FRC2002) että IPv6:ta (Internet luonnos: Mobiilisuustuki IPv6:ssa) varten.

Mobiili-IP mahdollistaa IP-datapakettien (datagrammien) reitittyä mobiili-isäntiin tai -solmuihin riippumatta siitä, mikä niiden access-piste verkkoon on.

Mobiilisolujen koti-IP-verkko käsittää kotiagentin HA, mikä on eräänlainen reititysyksikkö sijainti-informaation ylläpitämiseksi mobiilisolmulla ja da-15 tapakettien tunneloimiseksi oikeaan kohteeseen, kun mobiilisolmu on kotiverkkonsa ulkopuolella. Toisin sanoin datapaketti, joka on osoitettu mobiilisolmun IP-kotiosoitteeseen, suunnataan kotiagentille HA, joka kapsuloi datapaketin toiseen IP-pakettiin, jossa kohdeosoite on tunnelointipäätepiste, Care-of -osoite COA (Care-of Address).

: 20 Yllämainittu RFC määrittää kaksi erilaista COA-tyyppiä: 1) ulkopuo- • · : ·. Imen agentti -COA, eli verkkosolmuosoite, jossa mobiilisolmu on rekisteröity- • · !·.'·] nyt; ja 2) rinnakkaissijainti -COA, eli väliaikainen paikallinen IP-osoite, jonka • | \ mobiilisolmu saa verkolta. Mobiilisolmu rekisteröi uuden COA:n kotiagentissa ’· HA lähettämällä rekisteröintipyynnön. Kapsulointia kutsutaan tunneloinniksi, ja • II·· 25 tunneli on reitti, jonka kautta kapsuloitu IP-datapaketti kulkee.

Tunnelin yksi pää voi käsittää elementin, pakettikytkentäisen langattoman access-verkon, kuten GPRS (pakettikytkentäinen datapalvelu) -verkon tai WLAN (langaton lähiverkko) -verkon access-solmun. Tunnelin yksi pää voi : käsittää esimerkiksi GPRS-verkon GGSN-solmun (GPRS yhdyskäytävä tu- # . 30 kisolmu). Tämä verkkosolmu dekapseloi datapaketin ja välittää sen edelleen mobiilisolmulle. GGSN-verkon tapauksessa datapakettien reititys edelleen ta-pahtuu kuten kerrotaan seuraavassa käyttäen GPRS-verkkoa.

Kun mobiilisolmu vastaa lähettäjälle, IP-vastauspaketti lähetetään ·;· · edelleen suoraan kumppanille (peer) IP-osoitteen perusteella. Mobiili-IP:n ke- 35 hittyneemmissä versioissa kotiagentti HA voi antaa mobiilisolmun COA:n lähet- 2 113328 tämälle solmulle, joka mahdollistaa suoran tunneloinnin lähteestä COA:n avulla. Lähde voi esimerkiksi pyytää COA:ta kotiagentilta HA ennen kuin se lähettää IP-datapaketin mobiilisolmulle.

Pakettikytkentäisissä langattomissa access-verkoissa, kuten GPRS 5 ja WLAN, tilaajat voivat liikkua verkon alueella ja yhdestä verkosta toiseen aiheuttaen muutoksen niiden access-pisteessä verkkoon. Kuten muut mobiiliverkot, pakettikytkentäiset langattomat verkot vaativat myös jonkin tyyppisen mo-biilisuuden implementoinnin tai sijainninhallinnan, jotta datapaketit voivat reitittyä matkaviestimen tämänhetkiseen access-pisteeseen verkossa. Datapaketit, 10 jotka saapuvat access-verkon ulkopuolelta, kuten Internetistä, saapuvat tavallisesti erityisessä access-solmussa, joka on esimerkiksi yhdyskäytävä tai reititin access-verkon ja ulkopuolisen verkon välillä. Tämä access-solmu siirtää datapaketit edelleen tämänhetkiseen access-pisteeseen käyttäen hyväksi langattoman access-verkon liikkuvuuden hallintaa.

15 Esimerkiksi GPRS-verkon arkkitehtuuri käsittää eri GPRS-yhdys- käytäväsolmuja, kuten GGSN:n ja SGSN:n (GPRS:n palveleva yhdyskäytä-väsolmu). Solmut on kytketty toisiinsa operaattorien sisäisellä runkoverkolla, joka on implementoitu lähiverkon, kuten IP-verkon avulla. Datapaketit tunneloidaan solmujen välillä GPRS-tunnelointiprotokollan GTP avulla. SGSN-solmun 20 perustehtävät sisältävät uusien matkaviestimien MS havainnoimisen peltoalueella, uusien terminaalien MS rekisteröintiprosessin hallinnan yhdessä GPRS-rekisterien kanssa, datapakettien lähettämisen MS:ltä ja MS:lle ja matkavies-j> : tinten MS sijaintien nauhoittamisen sen alueella. GGSN-solmun päätehtävä on keskinäinen vaikutus ulkopuolisten verkkojen kanssa. GGSN yhdistää operaat-25 torin GPRS-verkon ulkopuolisiin järjestelmiin, kuten toisiin GPRS-verkkoihin ja dataverkkoihin, kuten IP-verkkoon (Internet). GGSN sisältää GPRS-tilaajan .·· *. PDP-osoiteen (Pakettidataprotokolla) ja reititysinformaatiota, eli SGSN-osoittei- • · ta. Reititysinformaatiota käytetään datapakettien GTP-tunnelointiin, jotka datapaketin saapuvat ulkopuolisesta verkosta MS:n tämänhetkiseen access-pistee-·;; 30 seen eli palvelevaan SGSN-solmuun. Päästäkseen GPRS-verkkoon MS tekee *·· : ensiksi olemuksensa tunnetuksi GPRS-liityntätoimenpiteillä. Näissä toimenpi- :· j teissä muodostetaan looginen linkki SGSN:n ja MS:n välillä perustamalla sinne . liikkuvuudenhallintakonteksti (MM). Lisäksi, GPRS-datan vastaanottoa ja lähe- / _ tystä varten, MS:n täytyy pyytää PDP-aktivointitoimenpiteitä. Tämä tekee MS:n ’· ; 35 tunnetuksi vastaavalle GGSN:lle. Tarkemmin, yksi tai useampi PDP-konteksti : · luodaan MS:ssä, GGSN:ssä ja SGSN:ssä eri datasiirtoparametrien, kuten 3 113328 PDP-tyypin (esimerkiksi IP), PDP-osoitteen (esimerkiksi IP-osoite) ja palvelun laadun QoS:n määrittämiseksi. Toisin sanoin PDP-konteksti eri GPRS-soImu-jen välillä määrittää GTP-tunnelin, joka tunneli on GGSN:n ja SGSN:n välillä. Yksi GTP-tunneli voi sisältää yhden tai useamman PDP-kontekstin.

5 PDP-kontekstin aktivointi voidaan myös määrittää toimenpiteenä, jossa palveleva GPRS operointisolmu (SGSN) yhdessä yhdyskäytävä-GPRS operointisolmun (GGSN) kanssa, jota GPRS-tilaaja käyttää, muodostaa PDP-kontekstin reititystarkoituksia varten. Muutamia tärkeitä tehtäviä PDP-kontekstin aktivoinnin aikana ovat access-pistenimen (APN) valinta ja tarkistus ja QoS- 10 neuvottelu.

Yksi tekniikan tasoon liittyvistä haitoista, kun mobiilisolmu roamaa kahden access-verkon välillä on, se että mobiili-IP-protokolla vaatii mobiilisol-mun kotiagentin osoitteen ollakseen manuaalisesti määritelty. Tämä puolestaan voi hidastaa roaming-prosessia.

15 Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän toteuttava laitteisto siten, että yllä mainittu ongelma saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmällä ja järjestelmällä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edul- 20 liset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

; Keksintö perustuu siihen, että jaetaan kotiagentin osoite mobiilisol- • mulle PDP-aktivointitoimenpiteiden aikana.

»· * » : v. Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän etuna on lyhyempi : vasteaika, kun roamaaminen aloitetaan.

• « · ♦ · 25 Kuvioiden lyhyt selostus t · · • Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 kuvaa lohkokaaviota keksinnön ja sen edullisten suoritus-: muotojen mukaisesti; ja 30 Kuvio 2 kuvaa signalointia keksinnön edullisen suoritusmuodon mu kaisesti.

> »

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuvio 1 näyttää lohkokaavion keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen mukaisesti käsittäen yksinkertaisuuden vuoksi vain kaksi pakettikyt 4 113328 kentäistä langatonta access-verkkoa eli GPRS-verkon GPRS ja VVLAN-verkon WLAN. Vain ne verkkoelementit näytetään, jotka ovat relevantteja keksinnölle ja edullisille suoritusmuodoille.

Kuvio 1 näyttää seuraavat elementit: mobiilitilaajasolmun MN (mo-5 biilisolmu), joka ajaa mobiili-IP -protokollaa, solmun viitaten elementtiin kuten matkaviestin tai tietokone, joka on kykenevä muuttamaan access-pistettään verkkoon. Toisin sanoin mobiilisolmu MN voi olla mikä tahansa laite, joka tukee mobiili-IP -protokollaa, joka on kykenevä roamaamaan eri IP-verkkojen tai IP-aliverkkojen välillä. MN voi olla esimerkiksi kaksitoiminen GPRS/WLAN -termi-10 naali.

GPRS- ja WLAN-verkot ovat langattomia access-verkkoja (palveleva access-verkko). Palveleva access-verkko on access-verkko, johon MN elementti on linkittynyt tietyllä hetkellä.

Kotiverkko HN on MN:n kotiverkko. Kun MN sijaitsee HN:ssä, se voi 15 toimia ilman mobiili-IP:n apua. Toisaalta vierailtu verkko VN voidaan määritellä miksi tahansa muuksi verkoksi kuin kotiverkoksi.

Kotiagentti HA voi olla reititin kotiverkossa, joka reititin vastaanottaa IP-paketteja MN:n sijaan kun MN ei ole kotiverkossa. HA tietää MN:n sijainnin ja on siten kykenevä lähettämään paketteja, jotka se on vastaanottanut 20 MN:ään. Kuviossa 1 HA näytetään GGSN-elementin yhteydessä, muta HA voi myös sijaita esimerkiksi riippumattomasti ja/tai toisessa verkossa kuin kotiver-: kossa.

: Vierailuagentti FA voidaan määritellä reitittimenä vieraillussa ver- ( | « * :v. kossa, joka jakaa väliaikaisen osoitteen MN:ää varten, jota kutsutaan Care-of 25 -osoitteeksi, COA. Osoite on allokoitu vastaavan verkon osoiteavaruudesta. ‘ j FA on määritelty vain IPv4:ssa. Siten, mikäli ei ole olemassa FA:ta vieraillussa ,,,* verkossa MN hankkii COA:n jollain muulla menetelmällä, esimerkiksi DHCP- ···' protokollalla (dynaaminen isäntäkonfiguraatioprotokolla). Seuraavaksi MN il moittaa COA-osoitteensa kotiagentille. Kotiagentti tunneloi eli siirtää sanomat ;;· 30 kapsulointipisteestä dekapsulointipisteeseen, vastaanottamansa paketit COA:lle. Lopulta MN:llä on yhteys vastaavaan solmuun CN, joka on isäntätie-!,: tokone, esimerkiksi WWW-palvelin (World Wide Web).

Kuviossa 1 GPRS-verkko on määritetty MN:n kotiverkoksi ja WLAN-verkko on vierailtu verkko. GPRS-verkko voi olla myös vierailtu verkko, mikäli •: 35 HA sijaitsee toisessa verkossa kuin GPRS-verkossa. Keksinnölle on oleellista, : että GPRS-kotiverkko on tietoinen MN:n kotiagentin osoitteesta. MN:n koti- 5 113328 agentin osoite voi olla tallennettuna tietokannassa (esimerkiksi HLR:ssä, kotirekisterissä), joka sijaitsee GPRS-verkossa tai jossain muussa verkossa.

Kuten yllä on kuvattu, MN voi olla kaksitoimiterminaali esimerkiksi GPRS/WLAN -terminaali. MN vastaanottaa informaatiota kotiagenttinsa osoit-5 teestä, kun GPRS-yhteys aktivoidaan ensimmäisen kerran. Yhteyttä kutsutaan PDP-kontekstiksi. Seuraavaksi MN voi muodostaa mobiili-IP -istuntoja palvelimen CN kanssa Internetissä. WLAN-verkossa FA antaa väliaikaisen osoitteen, kun MN roamaa WLAN-verkkoon.

Mobiili-IP -istunto MN:n ja palvelimen välillä säilyy, kun MN roamaa 10 GPRS-verkosta WLAN-verkkoon ja päinvastoin, mikäli kotiagentti tietää uuden mobiilisolmun osoitteen (COA) uusissa vierailluissa verkoissa. Mobiili-IP -proseduurien mukaisesti MN ilmoittaa uuden COA:n kotiagentille HA. Siksi MN:n täytyy tietää kotiagentin osoite. Yllä kuvattu toiminnallisuus eli kotiagentin osoitteen automaattinen hallinta varmistaa, että MN.IIä on aina HA:n osoite.

15 Kuvio 2 kuvaa signalointia access-verkon GPRS HA-elementin osoitteen konfiguroimiseksi access-verkon GPRS access-pisteen GGSN kautta mobiilitilaajasolmulle (MN) keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti. Vaiheessa 2-2 MN aloittaa PDP-kontekstiaktivointiproseduurin. Tämä tapahtuu esimerkiksi lähettämällä Aktivoi-PDP-konteksti -sanoma. Tämä sanoma voi 20 käsittää mobiilisolmun MN tunnisteen, esimerkiksi tilaajan IMSI-numeron (International Mobile Subscriber Identity).

Vaiheessa 2-4 GGSN huomaa IMSI-numeron perusteella, että lä-·.· · hettävä puoli on operaattorin oma asiakas. Seuraavaksi GGSN pyytää tieto- kannasta kotiagentin HA osoitetta, joka on määritetty tilaajalle. Vaiheessa 2-6 25 kotiagentin HA osoite identifioidaan tietokannassa perustuen ainakin osittain • · IMSI-tunnisteeseen ja palautetaan tietokannasta DB access-pisteeseen .·*·. GGSN. Vaiheessa 2-8 PDP-kontekstiaktivointivastaus -sanoma, joka sisältää * · kotiagentin osoitteen lähetetään MN:lle. Vaihtoehtoisesti tämä voidaan lähettää eri sanomassa. Lopuksi vaiheessa 2-10 MN tallentaa kotiagentin osoitteen. ·;;; 30 Kun MN myöhemmin roamaa toiseen langattomaan verkkoon, sille on annettu '··>' COA-osoite vieraillusta verkosta. MN voi nyt käyttää kotiagentin tallennettua :·· osoitetta informoidakseen kotiagenttia uudesta COA:sta mobiili-IP -proseduu- rien mukaisesti.

,* . Keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen yhtenä etuna on, että * 35 ne ratkaisevat mobiili-IP -protokollan ongelman, joka vaatii mobiilisolmun koti- * ’ agentin osoitteen määrittelyn manuaalisesti. Keksintö ja sen edulliset suori- 113328 6 tusmuodot vähentävät siten manuaalisten asetusten lukumäärää terminaalilai-tetta varten ja lieventävät mobiili-IP -mobiilisuutta GPRS-verkon ja toisen verkon, kuten WLAN-verkon välillä. Keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen avulla mobiili-IP -sovelluksia ei tarvitse aloittaa uudelleen, kun roamataan yh-5 destä verkosta toiseen.

Mikäli mobiilisolmu aloittaa toimintansa WLAN-verkossa, kotiagentin osoite on tuntematon. Kun roamataan VVLAN-verkosta GPRS-verkkoon, aktiivisia mobiili-IP-istuntoja ei voida säilyttää. Kuitenkin tämä voidaan ratkaista tarjoamalla WLAN:in autentikointisignalointi määritelmillä kotiagentin osoitteen 10 lähetystä (transmittance) varten.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

r 1 I · i • > · * » · 9 * 1 * » 1 > 9 · 1

Claims (4)

7 113328 Patenttivaatim ukset

1. Menetelmä mobiilisolmun mobiili-IP -tyyppiseksi roamaamiseksi pakettimuotoisen kotiverkon ja vieraillun verkon välillä, tunnettu siitä, että säilytetään mobiilisolmun mobiili-IP:n kotiagentin (HA) osoite yhdes-5 sä muun tilaajadatan kanssa kotiverkon tietokannassa, aloitetaan pakettidataprotokollakontekstiaktivointi kotiverkossa mo-biilisolmulla, lähetetään kotiagentin osoite mobiilisolmulle pakettidataprotokolla-kontekstiaktivoinnin aikana, ja 10 tallennetaan kotiagentin osoite mobiilisolmussa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mobiilisolmu käyttää kotiagentin tallennettua osoitetta informoidakseen care-of -osoitteen kotiagenttia, joka on osoitettu mobiilisolmulle vieraillussa verkossa, kun mobiilisolmu roamaa vieraillussa verkossa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vierailtu verkko on langaton lähiverkko (WLAN) tai Bluetooth-verkko.

4. Pakettimuotoinen matkaviestinverkko, joka tukee mobiili-IP:tä käsittäen tilaajatietokannan tilaajatietojen tallentamiseksi, tunnettu siitä, että tilaajatietokanta tallentaa mobiilisolmun mobiili-IP:n kotiagentin (HA) 20 osoitteen yhdessä muun mobiilisolmuun liittyvän tilaajadatan kanssa, verkko on järjestetty lähettämään kotiagentin osoite mobiilisolmulle :.: pakettidataprotokollakontekstiaktivoinnin aikana mobiilisolmua varten, j; : mobiilisolmu on järjestetty tallentamaan kotiagentin osoite käytettä- väksi seuraavaksi mobiili-IP -rekisteröintiprosessissa kun roamataan toiseen 25 langattomaan verkkoon. • · • t « • · « I » · » » i t • ♦ » · · » M·** • · 113328