ES2206499T3 - Actualizacion de la ubicacion para un servicio de transmision de datos de conmutacion por paquetes en un sistema de comunicaciones movil. - Google Patents

Actualizacion de la ubicacion para un servicio de transmision de datos de conmutacion por paquetes en un sistema de comunicaciones movil.

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ES2206499T3
ES2206499T3 ES95915211T ES95915211T ES2206499T3 ES 2206499 T3 ES2206499 T3 ES 2206499T3 ES 95915211 T ES95915211 T ES 95915211T ES 95915211 T ES95915211 T ES 95915211T ES 2206499 T3 ES2206499 T3 ES 2206499T3
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN METODO Y MONTAJE PARA LA GESTION DE LA LOCALIZACION EN CONEXION CON UNA TRANSMISION DE PAQUETES DE DATOS. EL SISTEMA DE COMUNICACIONES MOVILES COMPRENDE LA GESTION DE LA LOCALIZACION DEDICADA, MANEJO Y LA ACTUALIZACION DE LA LOCALIZACION PARA ESTACIONES MOVILES, UTILIZANDO UN SERVICIO DE PAQUETES ADEMAS DEL MANEJO DE LA LOCALIZACION NORMAL Y CONFIGURACION DEL AREA DE LOCALIZACION. ESTA GESTION DE LOCALIZACION DEL SERVICIO DE PAQUETES TIENE LUGAR CON UNA EXACTITUD DE UNA CELULA O UN GRUPO QUE SE COMPONE DE UNAS POCAS CELULAS. CUANDO UNA ESTACION MOVIL DESEA UTILIZAR EL SERVICIO DE DATOS, INICIA EL ESTABLECIMIENTO DE UNA CONEXION VIRTUAL Y SE REGISTRA EN UNA BASE DE DATOS DEL SERVICIO DE DATOS DEDICADO. AL MISMO TIEMPO, LOS DATOS QUE INDICAN LA CELULA O GRUPO DE CELULAS, EN LOS CUALES LA ESTACION MOVIL ESTA ACTUALMENTE LOCALIZADA, ES ALMACENADO EN LA BASE DE DATOS DEL SERVICIO DE DATOS. CUANDO LA ESTACION MOVIL SE MUEVE DESDE UNA CELULA O GRUPO DE CELULASA OTRO, LOS DATOS DE LA NUEVA LOCALIZACION SE ACTUALIZAN EN LA BASE DE DATOS DEL SERVICIO DE DATOS. TODOS LOS MENSAJES DE LOCALIZACION Y LOS PAQUETES DE DATOS RELATIVOS AL SERVICIO DE DATOS, SON TRANSMITIDOS A TRAVES DE UNA CELULA O GRUPO DE CELULAS DETERMINADO POR LOS DATOS DE LOCALIZACION DEL SERVICIO DE DATOS, QUE RESULTA EN UNA CANTIDAD MAS PEQUEÑA DE SEÑALIZACION EN COMPARACION CON EL CASO EN DONDE LA CONFIGURACION DEL AREA DE LOCALIZACION NORMAL DE LA RED CELULAR ES UTILIZADA. CUANDO LA UTILIZACION DEL SERVICIO DE PAQUETES TERMINA Y LA CONEXION VIRTUAL SE LIBERA, EL REGISTRO DE LA ESTACION MOVIL EN LA BASE DE DATOS DEL SERVICIO DE DATOS, SE ELIMINA Y SOLO LA GESTION DE LOCALIZACION NORMAL DE LA RED DE COMUNICACIONES MOVILES ES REALIZADA SOBRE LA ESTACION MOVIL.

Description

Actualización de la ubicación para un servicio de transmisión de datos de conmutación por paquetes en un sistema de comunicaciones móvil.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método de gestión de la ubicación para la transmisión de datos por paquetes en un sistema de comunicaciones móvil entre una estación móvil y un centro de servicio de datos que establece una interfaz con una red de datos, comprendiendo dicho método el mantenimiento y la actualización de datos de ubicación de la estación móvil en una base de datos de abonados de la red celular según la configuración de áreas de ubicación utilizada en la red celular.
Antecedentes de la invención
En los sistemas celulares de radiocomunicaciones, a los que en el presente documento se hace referencia genéricamente como sistemas de comunicaciones móvil, el área geográfica cubierta por el sistema se divide en áreas de radiocomunicaciones más pequeñas, es decir, células de radiocomunicaciones, para hacer que la utilización de la banda de frecuencias del sistema sea más eficaz. Las estaciones móviles de radiocomunicaciones, es decir, las estaciones móviles, se pueden mover libremente de una célula a otra dentro del área del sistema. Para que las llamadas que terminan en los móviles y la señalización se puedan encaminar hacia la ubicación correcta en una red celular de radiocomunicaciones, la red celular de radiocomunicaciones mantiene los datos de ubicación de estaciones móviles en las bases de datos de abonados de la red celular de radiocomunicaciones.
Típicamente, una red celular de radiocomunicaciones conoce la ubicación de las estaciones móviles con una precisión de la denominada área de ubicación, que consiste en una o más células, es decir, un grupo de células. Los datos de ubicación de una estación móvil en bases de datos de abonados se actualiza únicamente si la estación móvil se mueve de un área de ubicación a otra. Este tipo de actualización de la ubicación basada en un área de ubicación es un compromiso entre la actualización de la ubicación llevada a cabo en cada célula y la actualización de la ubicación basada en la PLMN (Red Móvil Terrestre Pública). La desventaja de la actualización de la ubicación basada en la PLMN es que en el caso de una llamada que termina en un móvil, el mensaje de búsqueda se transmite en todas las células dentro de la PLMN. Además, todos los mensajes de búsqueda se repiten, por ejemplo, tres veces, para aumentar la probabilidad de recepción. Esta forma de proceder consume la banda de frecuencias. En el caso de que la actualización de la ubicación tenga lugar en relación con cada cruce de célula, existe un aumento significativo del número de mensajes de actualización de la ubicación. Esto consume la capacidad del camino de radiocomunicaciones, y también aumenta la necesidad de procesado de datos en centros de conmutación de servicios móviles y controladores de estaciones base.
La actualización de la ubicación y la gestión de la ubicación basadas en áreas de ubicación funcionan de una manera satisfactoria en redes convencionales.
El documento "Packet Data Over GSM Network", página 2 a página 5, de JARI HAMALAINEN et al, ETSI T DOC SMAG 1 23893, septiembre de 1993, da a conocer un sistema que utiliza el sistema estándar de gestión de movilidad GSM. Este sistema se utiliza para tráfico de voz y para datos por paquetes. El documento da a conocer que el establecimiento de la conexión para el servicio de datos por paquetes debería ser diferente con respecto al GSM estándar. El documento introduce el concepto de Agente que se utiliza para formar un canal virtual con la MS. Esto permite que la transmisión de datos se produzca rápidamente.
Las solicitudes de patentes finlandesas 933.894 y 940.314, cuyo solicitante es el mismo que el de la presente solicitud y que están sin publicar a la fecha del registro de la presente solicitud, dan a conocer modos nuevos de transferencia de datos por paquetes entre una estación móvil y un centro de servicio de datos especial. El centro de servicio de paquetes produce una función de interfuncionamiento entre la red celular de radiocomunicaciones y una red de datos independiente. Los paquetes de datos se transmiten entre una estación móvil capaz de transmitir de datos y la unidad de servicio de paquetes utilizando la denominada conexión virtual. En este caso, 1) se establece una conexión por conmutación de circuitos a través de la red celular únicamente durante el periodo de tiempo requerido para transmitir un único paquete o 2) los paquetes se transfieren a través de la red celular de radiocomunicaciones basándose en la dirección de un paquete de datos según el esquema de nodo a nodo absolutamente sin ninguna conexión por conmutación de circuitos utilizando los elementos de red de la red celular como nodos.
En el primer caso, descrito en la solicitud de patente finlandesa 933.894 el centro de servicio de datos informa a una estación móvil, a través de un canal común de búsqueda de enlace descendente, de una transmisión de paquetes de datos entrante, como consecuencia de lo cual la estación móvil inicia el establecimiento de una conexión por conmutación de circuitos en la red utilizando datos de establecimiento de llamada asociados a la conexión virtual. Cuando se ha completado la transmisión de paquetes, la conexión por conmutación de circuitos se libera inmediatamente y se mantiene únicamente la conexión virtual, es decir, los datos de conmutación de la conexión. La información de las transmisiones de datos entrantes tiene lugar en células a través de canales de búsqueda comunes utilizando mensajes de búsqueda. De este modo el número de mensajes de búsqueda referentes a la transmisión de paquetes en células aumenta radicalmente con el número de abonados que utilizan el servicio de paquetes y la cantidad de transmisión de paquetes. Si la gestión de la ubicación de una red celular se basa en áreas de ubicación, a una estación móvil se le informa de una transmisión de datos entrante transmitiendo un mensaje de búsqueda en cada célula del área de ubicación. Como consecuencia de esto, el consumo de la banda de frecuencias aumenta considerablemente. No obstante, si la información de la ubicación se mantiene en la red celular con una precisión de una célula, se evita la transmisión de múltiples mensajes de búsqueda aunque por otro lado, la cantidad de actualización de ubicación en toda la red celular aumenta.
En la transmisión de paquetes sin conexión basada en datagramas, dada a conocer en la solicitud de patente finlandesa 940.314, no existe ningún camino por conmutación de circuitos entre una estación móvil y el centro de servicio de paquetes durante la transmisión de datos. En el camino de radiocomunicaciones, los paquetes de datos se transmiten principalmente utilizando un control de acceso a los medios especializado, derivado del tipo Aloha u otra señalización de establecimiento de llamada acelerada. De este modo, en este otro método también es necesario transmitir mensajes de búsqueda o de paquetes hacia una estación móvil en canales de búsqueda en el caso de una transmisión de paquetes entrante, con lo cual surge un conflicto similar entre la optimización del número de mensajes de búsqueda y la cantidad de actualización de la ubicación.
El objetivo de la presente invención es disponer la gestión de la ubicación referente a la transmisión de paquetes de datos en una red celular de tal manera que resulte ventajosa en relación tanto con el funcionamiento normal de la red como con la transmisión de datos por paquetes.
Dicho objetivo se alcanza por medio de un método de gestión de la ubicación, una disposición para la gestión de la ubicación, y una estación móvil según, las reivindicaciones 1, 11 y 15, respectivamente.
La idea básica de la invención es proporcionar una gestión de la ubicación y una actualización de la ubicación independientes para la transmisión de datos por paquetes además de la configuración normal de gestión de la ubicación y de áreas de ubicación de un sistema de comunicaciones móvil. La configuración normal de la gestión de la ubicación y de las áreas de ubicación de la red se optimiza para el uso normal de la red en relación tanto con la cantidad de actualización de la ubicación como con la señalización de búsqueda. Además, según la invención, se mantienen otros datos de ubicación para estaciones móviles que utilizan el servicio de datos por paquetes. Esta gestión de la ubicación del servicio de datos por paquetes tiene lugar con una precisión de una célula o un grupo consistente en unas pocas células. Cuando una estación móvil desea utilizar el servicio de datos, inicia el establecimiento de una conexión virtual y se registra en una base de datos de servicio de datos especializada. Al mismo tiempo la identidad de la célula o grupo de células dentro del que está situado en ese momento la estación móvil se almacena en la base de datos de servicio de datos. Cuando la estación móvil se mueve de una célula o grupo de células a otra u otro, los datos de ubicación nuevos se actualizan en la base de datos de servicio de datos. Todos los mensajes de búsqueda y paquetes de datos referentes al servicio de datos se transmiten a través de la célula o grupo de células determinados por los datos de ubicación del servicio de datos, lo cual da como resultado una cantidad menor de señalización en comparación con un caso en el que se utilice la configuración normal de áreas de ubicación de la red celular. Cuando finaliza el uso del servicio de paquetes y se libera la conexión virtual, el registro de la estación móvil en la base de datos de servicio de datos se elimina y en la estación móvil se ejecuta únicamente la gestión normal de la ubicación de la red de comunicaciones móviles. Por consiguiente, incluso aunque típicamente la frecuencia de actualización de la ubicación de una única estación móvil aumenta durante el uso del servicio de datos, este aumento de la cantidad de actualización de la ubicación es únicamente temporal y va dirigido simultáneamente a solamente un número pequeño de estaciones móviles, de manera que el aumento resultante de la señalización es relativamente bajo en relación con la red celular completa.
La señalización adicional provocada por la actualización de la ubicación se puede reducir dotando a los paquetes de datos que llegan al centro de servicio de datos desde una estación móvil del identificador de la célula o grupo de células desde los que los transmitió la estación móvil. El centro de servicio de datos compara el identificador de la célula o grupo de células incluidos en el paquete de datos recibido con un identificador anterior almacenado en la base de datos de servicio de datos, y si observa que el identificador ha cambiado, actualiza los datos de ubicación de la estación móvil en la base de datos con el identificador nuevo. Este procedimiento posibilita la reducción significativa o incluso la evitación total de la señalización referente a la actualización de la ubicación durante la transmisión de datos por paquetes. La propia estación móvil o la red de comunicaciones móviles puede insertar el identificador requerido en un paquete de datos antes de que el paquete de datos se transmita hacia el centro de servicio de datos.
En las reivindicaciones dependientes se describen otras formas de realización preferidas de la invención.
Breve descripción de las figuras
A continuación, se describirá la invención por medio de formas de realización ilustrativas preferidas haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales
la Figura 1 ilustra una red de comunicaciones móviles de la invención y su conexión con redes de datos,
la Figura 2 ilustra el procedimiento normal de actualización de la ubicación de una red de comunicaciones móviles,
la Figura 3 ilustra la actualización de la ubicación del servicio de datos según la invención,
la Figura 4 muestra un formato de paquete, utilizado entre un controlador de estaciones base y un centro de gestión de paquetes,
la Figura 5 muestra un formato de paquete, utilizado entre una estación base y un controlador de estaciones base.
Formas de realización preferidas de la invención
La presente invención se puede utilizar en todos los sistemas de comunicaciones móvil digitales en los que se aplica la transmisión de paquetes según la solicitud de patente finlandesa 933.894 ó 940.314, o un tipo similar de transmisión de paquetes. La invención se puede utilizar de forma particularmente ventajosa en el sistema paneuropeo de comunicaciones móviles digitales GSM y en sistemas digitales correspondientes al mismo, tales como el DCS1800 y la PCN. A continuación, se describirán las formas de realización preferidas de la invención implementadas en el sistema GSM, aunque sin limitar la invención al mismo.
En relación con la estructura y el funcionamiento detallados del sistema GSM, se hace referencia a las recomendaciones GSM del ETSI y al libro "The GSM system for Mobile Communications", de M. Mouly y M. Pautet, Palaiseau, Francia, IS-BN:2-9507190-0-7.
La Figura 1 muestra una parte del sistema celular de radiocomunicaciones GSM. En el sistema celular de radiocomunicaciones, el área cubierta por el sistema se divide en células de radiocomunicaciones. Los sistemas de estaciones base BSS están conectados a un centro de conmutación de servicios móviles MSC por medio de enlaces 9 de transmisión digital (mostrándose en la figura solamente dos de estos sistemas en aras de una mayor claridad). Cada sistema de estaciones base BSS comprende un controlador de estaciones base BSC, con el que están conectadas además una o más estaciones base BTS por medio de enlaces 8 de transmisión digital. Típicamente, el área de cobertura de radiocomunicaciones de una estación base BTS forma una célula de radiocomunicaciones. A cada estación base BTS1 a BTS4 se le asigna un número de portadores de radiocomunicaciones. Un señal en el sistema GSM consta de tramas TDMA (Acceso Múltiple por División en el Tiempo), cada una de las cuales contiene preferentemente ocho intervalos de tiempo, mediante los cuales se transfieren canales lógicos. Los canales lógicos incluyen canales de tráfico para el establecimiento de llamadas (voz y datos) con estaciones móviles de radiocomunicaciones MS ubicadas en una célula, y canales de control para la señalización llevada a cabo con las estaciones móviles de radiocomunicaciones MS (estaciones móviles) ubicadas en una célula.
En la forma de realización preferida de la invención mostrada en la Figura 1, un centro de servicio de datos AGENTE 19 está conectado también con el centro de conmutación de servicios móviles MSC 10, siendo el centro de servicio de datos un proceso o un ordenador. Al centro de servicio de datos se le hace referencia normalmente como Agente. El centro de servicio de datos puede ser una Funcionalidad de Interfuncionamiento (IWF) nueva, que está destinada a datos por paquetes, aunque también puede incluir otras funciones de datos además de la IWF. La ubicación del centro de servicio de datos en la red no es esencial en relación con la invención. El centro de servicio de datos puede estar conectado a un centro de conmutación de servicios móviles MSC, un controlador de estaciones base BSC (como el AGENTE 19') o una estación base BTS (como el AGENTE 19' por medio de una línea de trazos 21). El funcionamiento del centro de servicio de datos AGENTE es bastante similar en todas las alternativas. Los paquetes de todas las estaciones móviles dentro de un área especificada se encaminan hacia el centro de servicio de datos, con independencia de la ubicación del centro de servicio de datos. El encaminamiento se puede basar en el Sistema de Señalización 7, ATM, Internet, X.25, y otros. En un caso normal, el centro de servicio de datos AGENTE gestiona todo el tráfico en el siguiente nivel jerárquico más bajo. En el caso de un centro de servicio de datos conectado a un centro de conmutación de servicios móviles MSC el centro de servicio de datos controla estaciones móviles dentro del área de varios controladores de estaciones base BSC conectados a este centro de conmutación de servicios móviles. Un centro de servicio de datos conectado a un controlador de estaciones base BSC controla estaciones móviles dentro del área de un controlador de estaciones base BSC y dentro del área de varias estaciones base BTS conectadas a este controlador de estaciones base. Un centro de servicio de datos conectado a una estación base BTS gestiona el tráfico de paquetes de una estación base BTS. No obstante, es posible que el agente de servicio de datos AGENTE conectado al controlador de estaciones base BSC o la estación base BTS gestione también el tráfico de paquetes de estaciones móviles conectadas a otros controladores de estaciones base. En este caso, entre controladores de estaciones base BSC o las estaciones base BTS se utiliza un protocolo de centralización.
El propósito del centro de servicio de datos AGENTE es proporcionar servicios perfeccionados sin sobrecargar la capacidad del centro de conmutación de servicios móviles MSC o el controlador de estaciones base BSC. La transmisión de paquetes hacia y desde el centro de servicio de datos se lleva a cabo de una forma transparente. El centro de conmutación de servicios móviles MSC y el controlador de estaciones base BSC encaminan los datos por paquetes sin gestionarlos de forma adicional. Los paquetes se abren y gestionan solamente en el centro de servicio de datos.
Todos los paquetes de datos que llegan desde las estaciones móviles MS ubicadas en el área de servicio del centro de servicio de datos AGENTE 11 se transmiten hacia el mismo. Además, una base de datos DB 22 está conectada al centro de servicio de datos 19 para llevar a cabo la gestión de la ubicación de las estaciones móviles MS que utilizan el servicio de datos, tal como se describirá de forma más detallada posteriormente. Una alternativa a la base de datos DB independiente 22 es una base de datos correspondiente combinada con los registros normales de un sistema de comunicaciones móvil, por ejemplo, VLR y HLR en una red GSM. De este modo el AGENTE 19 está provisto de un enlace con dicho registro. En la forma de realización preferida de la invención mostrada en la Figura 1, el centro de servicio de datos AGENTE 19 está conectado por medio de un encaminador convencional 18 con redes de datos externas, tales como una WAN (Red de Área Extensa). De este modo el centro de servicio AGENTE 19 o AGENTE 19' proporciona una interfaz entre el centro de conmutación de servicios móviles MSC 10, o de forma correspondiente el controlador de estaciones base BSC o la estación base BTS, y redes externas tales como una WAN.
Se puede establecer una conexión virtual según la solicitud de patente finlandesa 933.894 a través de la red de comunicaciones móviles entre una estación móvil MS utilizando el servicio de datos y el centro de servicio de datos, estableciéndose de este modo una conexión por conmutación de circuitos entre la estación móvil MS y el centro de servicio AGENTE 19 únicamente durante el periodo de tiempo requerido para transmitir un paquete de datos. Con la utilización de este procedimiento, el funcionamiento y la estructura de la red de comunicaciones móviles con respecto a la transmisión de datos por paquetes se producen según la solicitud de patente finlandesa 933.894.
En una segunda forma de realización de la invención, tiene lugar una transmisión de datos por paquetes entre el centro de servicio AGENTE 19 y estaciones base BTS a través de la red de comunicaciones móviles, sin una conexión por conmutación de circuitos, según el esquema de nodo a nodo por medio de la dirección contenida en un paquete de datos tal como se da a conocer en la solicitud de patente finlandesa 940.314, que se incorpora en el presente documento a título de referencia. En el camino de radiocomunicaciones, los paquetes de datos se transmiten en un canal de radiocomunicaciones especializado utilizando un tipo nuevo de control de acceso a los medios, derivado del tipo Aloha u otra señalización de establecimiento de llamada acelerada. Un ejemplo de este tipo de control de acceso a los medios adecuado para la transmisión de datos por paquetes se da a conocer en las solicitudes de patentes finlandesas 923.667, 923.668 y 923.669.
No obstante, debería indicarse que la gestión de la ubicación de la presente invención es altamente independiente del procedimiento de transmisión de datos por paquetes utilizado en la red de comunicaciones móviles, excepto que se debería conectar una conexión virtual con la transmisión de datos por paquetes, requiriendo esta conexión virtual la búsqueda de una estación móvil en canales de búsqueda comunes en el camino de radiocomunicaciones.
A continuación, se describirá la presente invención utilizando como ejemplo un método de transferencia basado en datagramas en una red GSM, estando en concordancia este método con la solicitud de patente finlandesa 940.314, es decir, no existe ningún camino por conmutación de circuitos establecido entre una estación móvil MS y el centro de servicio de paquetes AGENTE 19 durante la transmisión de datos.
En la red de comunicaciones móviles de la invención, en bases de datos de abonados se mantienen datos sobre la ubicación de la estación móvil MS, según la configuración de áreas de ubicación determinada en la red, de manera que se permite el encaminamiento de llamadas entrantes hacia la estación móvil por medio de procedimientos de red normales, o la búsqueda de la estación móvil por alguna otra razón. Esta gestión de la ubicación y actualización de la ubicación normales de la red de comunicaciones móviles se refiere también a aquellas estaciones móviles MS que están utilizando en ese momento el servicio de datos provisto de la gestión de la ubicación especializada según la invención. Típicamente, un red celular conoce la ubicación de las estaciones móviles MS con una precisión de un área mayor consistente en varias células, haciéndose referencia generalmente a este área como área de ubicación.
La actualización de ubicación normal de una red celular se ilustra en la Figura 2, que muestra dos áreas de ubicación LA1 y LA2 con las células C1 a C6 y C7 a C13, respectivamente. Las estaciones base de la red celular emiten constantemente información sobre ellas mismas y sobre sus vecinas, por ejemplo, identificadores de área de ubicación LAI, identificadores de estación base BSI, identificadores de tipo de estación base BSTI, etcétera. Una estación móvil MS registrada en una célula conoce a qué área de ubicación pertenece la estación base BTS basándose en el identificador de área de ubicación emitido por la estación base BTS. Si la estación MS observa que el identificador de área de ubicación LAI cambia cuando cambia la estación base BTS, es decir, que cambia el área de ubicación LA, la estación MS inicia una actualización de la ubicación transmitiendo a la red celular de radiocomunicaciones una solicitud de actualización de la ubicación. En la Figura 2, el cambio de área de ubicación y la actualización de la ubicación tienen lugar en la ruta A-B en los puntos I, II y III. Si el área de ubicación no cambia, la estación MS no realiza ninguna actualización de la ubicación. Este es el caso que se produce, por ejemplo, en la transición de la célula C2 a la célula C3 dentro del área de ubicación LA1.
La actualización de la ubicación provoca la actualización de la información de abonado de la estación MS en la base de datos de abonado de la red celular de radiocomunicaciones. Por ejemplo, en el sistema de comunicaciones móvil ilustrado en la Figura 1, la información de área de ubicación de una estación móvil MS se almacena en un registro de ubicación de visitantes VLR, del cual hay típicamente uno para cada centro de conmutación de servicios móviles MSC. Además, la red de comunicaciones móviles comprende un registro de abonados centralizado, un registro de ubicación local HLR, que tiene conocimiento del VLR dentro de cuya área está ubicada la estación MS. Cuando por alguna razón se debe buscar la estación móvil MS, la información de área de ubicación correspondiente se recupera del registro de ubicación de visitantes VLR, y la estación móvil MS se busca en cada célula del área de ubicación en cuestión.
Según la invención, se mantiene otra información de ubicación para las estaciones móviles MS que están utilizando el servicio de datos por paquetes, por ejemplo, en la base 22 de datos de servicio de datos ubicada en relación con el centro 19 de servicio de datos, o como parte de la base de datos de abonado normal. Si el sistema comprende varios servicios de datos, es posible mantener información de área de ubicación especializada para cada servicio si así se requiere. No obstante, la actualización de la ubicación normal en una red de comunicaciones móviles descrita en relación con la Figura 2 se realiza simultáneamente en la estación móvil MS que utiliza el servicio de datos. En la forma de realización preferida de la invención, la gestión de la ubicación del servicio de datos se basa en la actualización de la ubicación que tiene lugar en relación con cada cruce. Esto se ilustra en la Figura 3. Como alternativa, la gestión de la ubicación del servicio de datos puede utilizar "áreas de ubicación", las cuales incluyen varias células.
Haciendo referencia a la Figura 3, cuando la estación móvil que utiliza el servicio de datos se desplaza por la ruta que va desde la ubicación A a la ubicación B tal como se muestra en la Figura 2, ejecuta las actualizaciones de ubicación I-VII mostradas en la Figura 3 en la base 22 de datos del centro de servicio de datos durante cada cruce de célula además de ejecutar las actualizaciones de ubicación normales de la Figura 2. Cuando hacia la estación móvil MS se transmiten paquetes de datos o mensajes de búsqueda referentes a la transmisión de datos por paquetes en la dirección de enlace descendente (transmisiones que terminan en la estación móvil MS), los mismos se transmiten únicamente en la célula indicada por los datos de ubicación contenidos en la base 22 de datos en lugar de todo el área de ubicación LA1 o LA2. Si la estación móvil MS no está utilizando el servicio de datos por paquetes, sobre la misma se ejecuta únicamente la actualización de ubicación normal según la Figura 2 en la ruta A-B.
A continuación, se describirá más detalladamente de principio a fin la actualización de la ubicación de la invención. La estación móvil MS que desea utilizar el método basado en datagramas en una red de comunicaciones móviles se registra en aquel centro de servicio de datos AGENTE 19 que presta servicio al área dentro de la que está ubicada la estación móvil en ese momento específico. El centro 19 de servicio registra la estación móvil MS en su base 22 de datos como un cliente ubicado dentro del área de servicio del centro de servicio. En el momento del registro, el centro de servicio de datos AGENTE 19 asigna a la estación móvil un identificador de estación móvil. Este identificador es exclusivo dentro de todo el área de servicio del centro de servicio. El identificador de estación móvil se utiliza en cada paquete que sale de y que termina en una estación móvil para identificar la estación móvil transmisora y, de forma correspondiente, la receptora. En la dirección de terminación en la estación móvil, este identificador se puede utilizar en el canal de llamada común para identificar el destino de un paquete. En la fase de registro, existe también un intercambio de claves de cifrado que se utilizan en los paquetes transmitidos subsiguientemente. Durante la conexión virtual establecida de esta manera, la estación móvil MS puede utilizar el método de transferencia basada en datagramas.
La información de actualización de la ubicación se transmite hacia el centro de servicio AGENTE 19 cada vez que la estación móvil MS cruza el límite entre dos células. En la forma de realización preferida de la invención, la información de la ubicación en la base 22 de datos del servicio de datos se basa en la precisión de una célula, es decir, el área geográfica más pequeña posible. Esta es una manera de reducir el número de paquetes transmitidos de forma innecesaria hacia las células. La estación móvil MS se registra en la dirección del centro de servicio AGENTE 19 transmitiendo un paquete de control de actualización de la ubicación. En este paquete, la estación móvil MS transmite su identificador, y el campo de control indica al centro 19 de servicio un paquete de control entrante. El elemento retransmisor de la red de comunicaciones móviles, tal como un controlador de estaciones base BSC, añade al paquete de control de actualización de la ubicación el identificador de la célula desde la que se recibió el paquete, y transmite el paquete adicionalmente hacia el centro de servicio AGENTE 19. El AGENTE 19 utiliza este identificador de célula de cara a la actualización de la ubicación comparándolo con los datos de ubicación actuales de la estación móvil MS en la base 22 de datos y actualizando los datos de ubicación de la estación móvil MS en la base 22 de datos si el identificador recibido y el identificador almacenado son diferentes entre sí. La estación móvil MS reconoce la necesidad de un cruce de célula monitorizando el portador de radiodifusión de la célula. En los sistemas celulares actuales, tales como el GSM, existe un canal común para transmitir información de control a las estaciones móviles. Monitorizando este canal, la estación móvil MS puede tomar una decisión en relación con la necesidad de un cruce de célula.
En los sistemas celulares actuales, las funciones de traspaso son llevadas a cabo principalmente por la infraestructura de la red. Se ha conseguido un ligero grado de descentralización permitiendo que las estaciones móviles midan la calidad de un canal y transmitan informes de medición hacia la infraestructura de la red.
La estación móvil MS que utiliza el servicio de datos por paquetes monitoriza los canales de control de la red de comunicaciones móviles y toma una decisión independiente sobre la actualización de la ubicación. En la toma de decisiones se utiliza un algoritmo especialmente destinado a la actualización de la ubicación del servicio de datos. Este algoritmo se puede basar, por ejemplo, en el nivel de una señal recibida por la estación móvil, la calidad de una señal (por ejemplo, el índice de errores de bit), otros criterios correspondientes o combinaciones diferentes de los mencionados. Para evitar actualizaciones de la ubicación de un lado a otro entre dos células en su área limítrofe, los criterios utilizados en la toma de decisiones se determinan de tal manera que existe una histéresis en las áreas limítrofes de las células durante la actualización de la ubicación, es decir, los criterios de actualización de la ubicación de una célula a otra son diferentes en una dirección con respecto a la dirección opuesta. Como alternativa la actualización de la ubicación se puede llevar a cabo cada vez que la estación móvil MS ejecuta un cruce o traspaso de célula en la red de comunicaciones móviles según los procedimientos normales de la red de comunicaciones móviles.
Si una estación móvil tiene datos a transmitir cuando está cruzando el límite de una célula, la estación móvil transmite un paquete de información normal después de que se haya establecido la conexión con la célula nueva. Los paquetes de datos transmitidos entre la estación móvil MS y el centro de servicio de paquetes AGENTE 19 consisten en un identificador de estación móvil MS ID, un posible campo de información de control CONTROL, y un campo de datos DATOS, tal como se ilustra en la Figura 5. Si el centro de servicio de datos está conectado con un centro de conmutación de servicios móviles MSC, como el centro de servicio de datos AGENTE 19, el sistema de estaciones base, habitualmente el controlador de estaciones base BSC, añade al paquete de datos, tal como el mostrado en la Figura 5, recibido desde la estación móvil MS el identificador de célula de la célula desde la que se recibió el paquete de datos, y reenvía el paquete de datos resultante, tal como el mostrado en la Figura 4, hacia el centro de servicio de datos AGENTE 19. De forma correspondiente, cuando el centro de servicio de datos, tal como el AGENTE 19', está conectado con un controlador de estaciones base, el controlador de estaciones base proporciona al paquete de datos a transmitir hacia el centro de servicio de datos el identificador de célula CÉLULA ID de la célula desde la que se recibió el paquete. Si el centro de servicio de paquetes está conectado directamente a una estación base BTS, como el AGENTE 19 mediante la línea 21 de trazos, la situación puede ser ligeramente diferente. En este caso, la estación móvil MS proporciona al paquete de datos un identificador de célula CÉLULA ID y transmite el paquete de datos según la Figura 4. A la estación móvil se le informa sobre en qué estación está registrada por medio de la información del sistema transmitida en canales de control de enlace descendente comunes.
Cuando el centro de servicio de datos AGENTE 19 recibe el paquete de datos según la Figura 4, compara la información de célula CÉLULA ID contenida en el paquete de datos con los datos de ubicación de la estación móvil MS almacenados en la base 22 de datos de servicio de datos, siendo además estos datos de ubicación un identificador de célula CÉLULA ID. Si el identificador de célula recibido es diferente, el centro de servicio de datos actualiza los datos de ubicación de la estación móvil MS en la base 22 de datos con este identificador de célula nuevo. Con este método de actualización basado en el identificador de célula en un paquete de datos, es posible evitar la transmisión de mensajes de control de actualización independientes y de este modo ahorrar banda de frecuencia en la interfaz de radiocomunicaciones así como la capacidad de procesado de datos requerida por el centro de servicio de datos AGENTE 19.
Como aspecto adicional, la invención puede comprender una confirmación de recepción de actualización de ubicación transmitida por el centro de servicio de datos AGENTE 19. Si la estación móvil MS no recibe la confirmación de recepción, repite la actualización de la ubicación. Por medio del procedimiento de confirmación de recepción, es posible evitar la posibilidad de que la actualización de la ubicación ejecutada por la estación móvil MS sea ignorada por el centro 19 de servicio de datos, por ejemplo, debido a un error de transmisión, en cuyo caso los paquetes subsiguientes destinados a la estación móvil serían transmitidos hacia una célula errónea según los datos de ubicación anteriores. La pérdida de paquetes de datos durante la actualización de la ubicación y el cruce de células se puede prevenir adicionalmente de tal manera que la estación móvil MS transmita un mensaje hacia el centro 19 de servicio al comienzo de un cruce, indicando dicho mensaje que la estación móvil no está preparada para recibir paquetes de datos. Cuando se ha ejecutado el cruce de célula, la estación móvil MS indica al centro 19 de servicio por medio de otro mensaje que la transmisión de paquetes puede continuar. Evidentemente, este procedimiento se utiliza únicamente si el cruce de célula se realiza dentro del área del mismo centro 19 de servicio. Después del cruce de célula, la estación móvil MS también puede indicar qué paquete de datos se ha recibido en último lugar, con lo cual el centro 19 de servicio puede continuar la transmisión con el paquete de datos correcto. No obstante, si así se requiere, es posible omitir el procedimiento de confirmación de recepción en el caso descrito anteriormente, en el que la actualización de la ubicación se transmite con el paquete de datos. En este caso, el protocolo de nivel superior relacionado con la transmisión de paquetes gestiona la retransmisión de un paquete de datos en cualquier caso si es que se pierde por alguna razón. Por esta razón si el centro de servicio de datos AGENTE 19 no recibe una confirmación de recepción de algún paquete de datos o un grupo de paquetes de datos, una razón de esto puede ser la información de ubicación errónea de la estación móvil. Después de haber realizado un número predeterminado de intentos de transmisión no exitosos hacia la célula indicada por los datos de ubicación en la base 22 de datos, el centro 19 de servicio de datos puede transmitir el paquete de datos dentro de un área mayor, tal como el área de ubicación completa, y esperar nuevamente una confirmación de recepción. En el mensaje de confirmación de recepción transmitido por la estación móvil MS, el identificador de estación móvil MS ID y el identificador de célula CÉLULA ID indican al centro de servicio de datos la ubicación actual de la estación móvil. El centro de servicio de datos AGENTE 19 actualiza esta ubicación nueva en la base 22 de datos y continúa transmitiendo los paquetes destinados a la estación móvil solamente hacia la célula indicada por estos datos de ubicación.
Si no hay más datos a transmitir la conexión virtual puede ser terminada por la estación móvil. De este modo la estación móvil transmite un paquete de terminación de canal virtual hacia el centro 19 de servicio de datos, como consecuencia de lo cual se elimina toda la información referente a esta estación móvil en la base 22 de datos del servicio de datos.
En el caso de que la estación móvil MS se mueva hacia el área de otro centro de servicio de datos AGENTE 19, la conexión virtual con el centro de servicio de datos actual termina, y se establece inmediatamente la conexión virtual nueva con el centro de servicio de datos nuevo.
Para optimizar el consumo de energía de una estación móvil, la búsqueda normal de la red de comunicaciones móviles se puede combinar con la búsqueda de datos por paquetes. La búsqueda de datos por paquetes es una forma rápida de distribuir los paquetes de datos dirigidos a una estación móvil. Cuando la estación móvil no está esperando tráfico de paquetes, puede entrar en un modo de ahorro de energía. En este estado, dicha estación móvil escucha el canal de búsqueda con menos frecuencia que en el estado de funcionamiento normal. Debido a la estructura lógica de los canales es posible transmitir intervalos de tiempo de búsqueda con menos frecuencia, con lo cual no es necesario que la estación móvil monitorice mensajes de búsqueda con tanta frecuencia como en el estado normal. Por otro lado, la búsqueda de datos por paquetes se puede combinar con la búsqueda de llamadas de la red de comunicaciones móviles. De este modo la estación móvil escucha únicamente el canal de búsqueda normal y recibe los paquetes de datos y llamadas dirigidos a la misma.
El tamaño de los grupos de células utilizados en la actualización de la ubicación del servicio de datos puede ser diferente para diferentes servicios de datos por paquetes. Por ejemplo, con servicios en los que el número de transmisiones y recepciones en una unidad de tiempo es alto, la actualización puede tener lugar dentro del área de una célula o unas pocas células. Con servicios en los que el número de transmisiones y recepciones en una unidad de tiempo es bajo, en la actualización de la ubicación se puede utilizar un grupo mayor de células. El tamaño del área utilizado en la actualización de la ubicación también puede variar según las estaciones móviles, por ejemplo, una estación móvil 1 puede tener una estructura de áreas de actualización diferente a una estación móvil 2.
Las figuras y la descripción relacionada con las mismas solamente pretenden ilustrar la presente invención. En cuanto a sus detalles, el método y la disposición de gestión de la ubicación pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (18)

1. Método de gestión de la ubicación que comprende el mantenimiento y la actualización de unos primeros datos de ubicación de una estación móvil (MS) en una base de datos de abonados (VLR) de una red celular según la configuración de áreas de ubicación utilizada en la red celular, caracterizado porque el método de gestión de la ubicación proporciona una gestión de la ubicación y una actualización de la ubicación independientes para la transmisión de datos por paquetes en el sistema de comunicaciones móvil entre la estación móvil (MS) y un centro de servicio de datos (AGENTE) que establece una interfaz con una red de datos (WAN), comprendiendo además el método
el registro de la estación móvil (MS) como abonado en una base de datos (DB) de usuario de un servicio de datos al comienzo de una conexión virtual,
el mantenimiento y la actualización de unos segundos datos de ubicación de la estación móvil en una base de datos (DB) de usuario de dicho servicio de datos con una precisión de una célula o grupo de células durante una conexión virtual,
la actualización de los segundos datos de ubicación en dicha base de datos de usuario de dicho servicio de datos basándose en información de células contenida en paquetes de datos o paquetes de control de actualización de la ubicación recibidos desde la estación móvil a través de la conexión virtual, siendo insertada dicha información de células, por parte de la estación móvil o la red celular, en dichos paquetes de datos o dichos paquetes de control de actualización de la ubicación,
la transmisión de paquetes de datos y mensajes hacia la estación móvil (MS) únicamente a través de la célula o grupo de células indicados por los datos de ubicación contenidos en dicha base de datos (DB) de usuario de dicho servicio de datos.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por las siguientes etapas
transmisión de un paquete de control de actualización de la ubicación desde la estación móvil (MS) hacia el centro de servicio de datos (AGENTE) a través de la conexión virtual cada vez que la estación móvil cruza el límite entre dos células o grupos de células, conteniendo dicho mensaje de actualización de la ubicación el identificador de una célula o grupo de células nuevos, y
actualización de los segundos datos de ubicación de la estación móvil (MS) en dicha base de datos (DB) de usuario de dicho servicio de datos con el identificador contenido en dicho mensaje de actualización de la ubicación.
3. Método según la reivindicación 1, caracterizado por las siguientes etapas
transmisión de un paquete de control de actualización de la ubicación dirigido al centro de servicio de datos (AGENTE) desde la estación móvil (MS) a través de la conexión virtual cada vez que la estación móvil (MS) cruza el límite entre dos células o grupos de células,
adición al paquete de control de actualización de la ubicación en la estación base (BTS), el controlador de estaciones base (BSC) o el centro de conmutación de servicios móviles (MSC) del sistema de comunicaciones móvil, del identificador de la célula o grupo de células desde los que se recibió el mensaje de actualización de la ubicación,
transmisión del paquete de control de actualización de la ubicación provisto de dicho identificador hacia el centro de servicio de datos (AGENTE) a través de la conexión virtual, y
actualización de los segundos datos de ubicación de la estación móvil (MS) en dicha base de datos (DB) de usuario de dicho servicio de datos con el identificador contenido en dicho paquete de control de actualización de la ubicación.
4. Método según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado por las siguientes etapas
transmisión de una confirmación de recepción desde el centro de servicio de datos (AGENTE) hacia la estación móvil (MS) cuando los segundos datos de ubicación de la estación móvil (MS) en dicha base de datos (DB) de usuario de dicho servicio de datos se actualizan con el identificador contenido en dicho paquete de control de actualización de la ubicación.
5. Método según la reivindicación 1, caracterizado por las siguientes etapas
transmisión de un paquete de datos desde la estación móvil (MS) hacia el centro de servicio de datos (AGENTE) a través de la conexión virtual inmediatamente después de moverse a una célula o grupo de células nuevos,
adición al paquete de datos en la estación base, el controlador de estaciones base (BSC) o el centro de conmutación de servicios móviles (MSC) del sistema de comunicaciones móvil, del identificador de la célula o grupo de células desde los que se recibió el paquete de datos,
transmisión del paquete de datos provisto de dicho identificador hacia el centro de servicio de datos a través de la conexión virtual,
observación en el centro de servicio (AGENTE) de que el identificador de la célula o grupo de células contenido en el paquete de datos recibido es diferente a los segundos datos de ubicación de la estación móvil (MS) en dicha base de datos (DB) de usuario del servicio de datos, y
actualización de los segundos datos de ubicación de la estación móvil en dicha base de datos (DB) de usuario del servicio de datos con el identificador nuevo contenido en el paquete de datos recibido.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque después de un cruce de célula, la estación móvil (MS) informa al centro de servicio sobre qué paquete de datos ha recibido en último lugar antes del cruce, y porque el centro de servicio (AGENTE) continúa la transmisión a partir del paquete de datos subsiguiente a este paquete de datos del que se ha informado.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
en el comienzo de un cruce de célula, la estación móvil (MS) transmite un mensaje hacia el centro de servicio (AGENTE), indicando dicho mensaje que la estación móvil (MS) no está preparada para recibir paquetes de datos, y
después del cruce de célula, la estación móvil (MS) transmite un mensaje hacia el centro de servicio (AGENTE), indicando dicho mensaje que la transmisión de paquetes de datos puede continuar.
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la estación móvil (MS) entra en un modo de ahorro de energía cuando no está esperando paquetes de datos, y
en el modo de ahorro de energía, la estación móvil (MS) monitoriza el canal de búsqueda con menos frecuencia que en el estado de funcionamiento normal.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la estación móvil (MS) monitoriza únicamente un canal de búsqueda de llamada normal y recibe los paquetes de datos y llamadas dirigidos a la misma.
10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el número de las células de dicho grupo de células, determinando dicho número la precisión de actualización de la ubicación, es específico de la estación móvil, específico del servicio de datos y/o depende de la cantidad de tráfico de paquetes de datos dirigido hacia la estación móvil (MS).
11. Disposición para la gestión de la ubicación en un sistema de comunicaciones móvil, que comprende
una estación móvil (MS),
un centro de conmutación de servicios móviles (MSC),
por lo menos una base de datos de abonado (HLR, VLR1), en la que se mantienen y actualizan unos primeros datos de ubicación de la estación móvil según la gestión de la ubicación y la configuración de las áreas de ubicación del sistema de comunicaciones móvil,
un primer mecanismo de actualización de la ubicación para actualizar los primeros datos de ubicación de la estación móvil en la base de datos de abonado, que por lo menos es una,
un centro de servicio de datos (AGENTE), que establece una conexión de datos desde la red de comunicaciones móviles hacia una red de datos (WAN), y
medios para establecer una conexión virtual de datos por paquetes a través de la red de comunicaciones móviles entre la estación móvil y el centro de servicio de datos,
caracterizada porque la disposición comprende
una base de datos (DB) de usuario de un servicio de datos, en la que una estación móvil (MS) se registra en el comienzo de una conexión virtual de datos por paquetes y en la que se mantienen los segundos datos de ubicación de la estación móvil, de forma independiente con respecto al mantenimiento de los primeros datos de ubicación en la base de datos de abonado, durante la conexión virtual de datos por paquetes con una precisión de una célula o grupo de células, y
un segundo mecanismo de actualización de la ubicación, independiente con respecto al primer mecanismo, para actualizar los segundos datos de ubicación de la estación móvil en la base de datos de usuario del servicio de datos, estando adaptado dicho segundo mecanismo para actualizar los segundos datos de ubicación basándose en información de células contenida en paquetes de datos o paquetes de control de actualización de la ubicación recibidos desde la estación móvil a través de la conexión virtual, estando adaptada la estación móvil o la red celular para insertar dicha información de células en dichos paquetes de datos o dichos paquetes de control de actualización de la ubicación.
12. Disposición según la reivindicación 11, caracterizada porque
la red de comunicaciones móviles comprende medios que añaden al paquete de datos recibido desde la estación móvil, en la estación base (BTS), el controlador de estaciones base (BSC) o el centro de conmutación de servicios móviles (MSC) del sistema de comunicaciones móvil, el identificador (CÉLULA ID) de la célula o grupo de células desde los que se recibió el paquete de datos, y transmiten el paquete de datos provisto de dicho identificador hacia el centro de servicio de datos (AGENTE) a través de la conexión virtual, y
el centro de servicio de datos (AGENTE) comprende medios que, en respuesta a la diferencia del identificador de la célula o grupo de células contenidos en el paquete de datos recibido con respecto a los segundos datos de ubicación de la estación móvil en dicha base de datos (DB) de usuario del servicio de datos, actualizan los segundos datos de ubicación de la estación móvil en la base de datos (DB) de usuario del servicio de datos con el identificador nuevo contenido en el paquete de datos recibido.
13. Disposición según la reivindicación 11 ó 12, caracterizada porque
el centro de servicio de datos (AGENTE) comprende medios para transmitir una confirmación de recepción hacia la estación móvil (MS) cuando se actualizan los datos de ubicación de la estación móvil en dicha base de datos (DB) de usuario de dicho servicio de datos.
14. Disposición según la reivindicación 11, 12 ó 13, caracterizada porque el centro de servicio de datos (AGENTE) está conectado con una estación base (BTS), un controlador de estaciones base (BSC) o un centro de conmutación de servicios móviles (MSC) de la red de comunicaciones móviles.
15. Estación móvil para la comunicación de datos por paquetes en un sistema de comunicaciones móvil que comprende medios para enviar mensajes de actualización de la ubicación según la gestión de la ubicación y la configuración de áreas de ubicación normales del sistema de comunicaciones móvil para actualizar los primeros datos de ubicación de la estación móvil en por lo menos una base de datos de abonado, medios para el establecimiento de una conexión virtual entre la estación móvil (MS) y el sistema y caracterizada por medios, que se pueden hacer funcionar durante una conexión virtual, para transmitir un paquete de control de actualización de la ubicación que identifica la estación móvil (MS) cuando la estación base de servicio (BTS) de la estación móvil cambia durante la conexión virtual de datos, de manera que se actualizan los segundos datos de ubicación mantenidos, de forma independiente con respecto al mantenimiento de los primeros datos de ubicación en la base de datos de abonado, en una base de datos (DB) de usuario de un servicio de datos.
16. Estación móvil según la reivindicación 15, en la que dicha estación móvil (MS) está dispuesta de manera que determina cuándo cambia la estación base de servicio de la estación móvil monitorizando un canal del sistema de comunicaciones móvil.
17. Estación móvil según la reivindicación 16, en la que la determinación de un cambio en la estación base de servicio (BTS) tiene histéresis.
18. Estación móvil según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en la que dicha estación móvil (MS) está dispuesta de manera que retransmite el paquete de control de actualización de la ubicación en ausencia de una confirmación de recepción desde el sistema.
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