WO2002028031A1

WO2002028031A1 - Zugangsnetz zur vermittlung von datenpaketen zwischen einem netzwerk und einem endgerät über ein funk-kommunikationssystem und verfahren zu dessen betrieb

Info

Publication number: WO2002028031A1
Application number: PCT/DE2001/003508
Authority: WO
Inventors: Bruno Fiter; Hans-Ulrich Flender; Notker Gerlich; Thomas Reim
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2003-03-19
Also published as: DE10046344A1; DE10046344C2; US20040095959A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zugangsnetz zur Vermittlung von Datenpaketen zwischen einem Netzwerk (NW) und einem Endgerät (UE) über ein Funk-Kommunikationssystem und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Das Zugangsnetz (AN) umfasst eine Mehrzahl von Knoten (UPS), die mit jeweils wenigstens einer Funkstation des Funk-Kommunikationssystems verbunden sind und in der Lage sind, vom Netzwerk (NW) herrührende Daten in ein mit der Übertragung im Funk-Kommunikationssystem kompatibles Format umzusetzen. Für das Endgerät (UE) ist eine permanente erste Adresse definiert. An die erste Adresse gerichtete Datenpakete werden an die Adresse eines dem Endgerät (UE) zugeordneten Prozessors (VMH) weitergeleitet, der im Zugangsnetz das Endgerät (UE) emuliert und dessen Bewegung mitverfolgt. Der Prozessor verhält sich gegenüber dem Netzwerk (NW) wie ein mobiles Endgerät, das kompatibel zu einem Mobilitäts-Protokoll (Mobile IP, Cellular IP, IPv6) ist.

Description

geschickt wird, wird dieser jedoch an die Zieladresse al.bl.cl.dl schicken. Da das Endgerät sich an diesem Standort nicht befindet, läuft die Antwort ins Leere; eine Kommunikation kommt nicht zustande.

Um diesem Problem wenigstens teilweise abzuhelfen, sind Internet-Protokolle entwickelt worden, die es Rechnersystemen erlauben, ortsunabhängig Zugang zum Internet zu bekommen. Ein Vertreter ist das Mobile-IP-Protokoll (IETF RFC 2002: IP Mo- bility Support) . In angepaßter Form ist dieses Protokoll auch Bestandteil des Internet-Protokoll Version 6 Standards. Dieses Protokoll sieht vor, daß einem Endgerät, wenn es an einen Knoten angeschlossen wird, der nicht sein Heimatknoten ist, eine zweite Adresse, die sogenannte Care-of-Adresse, zuge- teilt wird. Diese Care-of-Adresse wird an einen sogenannten Home Agent am Heimatknoten des Endgeräts übermittelt. Der Home Agent ist daraufhin in der Lage, für das Endgerät bestimm- te, d.h. mit dessen erster Adresse versehene, Datenpakete am Heimatknoten abzufangen und sie, mit der Care-of-Adresse ver- sehen, getunnelt an das Endgerät weiterzuleiten.

Diese Technik ermöglicht in beschränktem Umfang eine Mobilität der Endgeräte: es ist möglich, ein Endgerät über eine leitungsgebundene Verbindung oder auch über eine Funkverbin- düng an einen fremden Knoten anzuschließen, der nicht sein Heimatknoten ist, und über diesen Knoten Daten zu senden und zu empfangen, solange das Endgerät mit dem fremden Knoten verbunden bleibt. Dabei sendet das Endgerät direkt an einen gewünschten Empfänger, indem es Datenpakete mit dessen Adres- se versieht; an das Endgerät adressierte Datenpakete hingegen legen einen Umweg über den Home Agent zurück.

Wenn die Verbindung eine Funkverbindung in einem zellularen Funk-Kommunikationssystem ist, so ist eine Mobilität des End- geräts sogar bei einer laufenden Übertragungssitzung möglich, allerdings nur innerhalb der Funkzelle einer Station des Funk-Kommunikationssystems, die an den fremden Knoten ange- o CO ) M P>

Cπ o Cπ o Cπ o Cπ tr s: ) \→ P- φ cn N Tl iQ

PJ P» P P- pj: Φ P- rt z O d

P P Qr P d 3 P PJ P> P P

Φ p. φ φ Hi Φ rt i-i 3 LP

P H 3 cn P- P- rt PJ d cn -Q d * PJ rt P-

TJ P φ P- P ι-i d Z φ ι-i ιQ l-i Φ P- Ω rt Qr Ω PJ P o Hl ι-i d tr O tr tJ

N P- P- d P Ω P. ü φ d P P Ω P. Tl tr tr H PJ cn l-i Qr iQ tr P- P- Φ d rt cn Ω d • φ H P- P- tJ Φ

O tr i-J PJ rt cn ιQ P ι-i Hi lQ d o Φ rt tr TS : cn H) PJ ι-i Φ tr PJ

PJ tr ιQ φ ι-i ä> Qr P Φ ? d P Φ ts Φ P- cn Φ

Hl rt 3 1 φ O: o rt Q pj: s: O cn s P Φ

Φ So P- Pi J Φ 3 ιQ

Hl PJ P 1 cn i→ rt PJ

PJ Qr α > tr P- • P

C > CO Φ **» <i φ Ω rt P l-i O i-i tr M Qr

Φ o Φ ts ! Φ P- P- s: P- tr ω O: P P Φ

P- P Φ P cn P- 3 Φ cn

P P- Φ φ φ 3 tsi Φ

P- Φ i→ P l→ d cn cn co

P- Qr tr P- ιQ O d ιQ Qr P- Φ α Ω PJ \→ H

P Φ φ φ N PJ tr P Ω P ts Ui Φ rt Φ ιQ tr Q.

Φ R P- φ cn Φ ιp

Qr _^ P « O: Ω P τι ts Φ

P- " P ιQ tr TS o φ Tl P φ O H- P PJ P rt o pj: cn rt P- Φ i^ 3 N P rt s? Φ Φ Ω rt Φ PJ Φ 3

P tr Φ rr rt P PJ o i-i tr cn w P Φ s: rt tr

Φ cn » Φ P PJ P s: P cn rt P- Cd P O PJ φ cn (D: Qr rt i-J PJ P- rt i-J tr φ P Φ Qr d l→ Z P-

Qr P Φ ιQ Hi e φ P

P- P- φ P i-J d

PJ ιQ ts P P- ιQ P-, ts tr

P P- Φ PJ: tr P- ιQ Φ ⁾ φ P rr P P¹ ιQ P

P- cn Φ Φ Φ P) O:

P- P Φ ιQ N 3 H P- rt

Φ Φ φ z P- z P P- cn TJ N PJ si ιQ φ Qr ιQ

Qr co O P- P Φ P- φ rt

P- P- P φ "5 iQ P- cn et Φ φ Φ 3 l→ cn Ω Φ

P J rt 1 tr 1 rr Φ d

1 P

o co t N,- ι→

Cπ o Cπ O Cπ o Cπ

verbunden ist, an eine mit einem zweiten Knoten verbundene Funkstation Datenverluste zu vermeiden, ist vorzugsweise an jedem Prozessor eine zweite Datenleiteinheit vorgesehen, die dazu dient, für das Endgerät bestimmte Datenpakete, die nach dem Abbruch der Kommunikation zwischen dem betreffenden Prozessor und dem Endgerät am Prozessor eintreffen, abzufangen und an die Adresse des neuen, dem Endgerät zugeordneten Prozessors weiterzuleiten.

Wenn dem Endgerät beim Wechsel zu einer neuen Funkstation ein neuer Prozessor mit einer neuen Adresse zugeteilt worden ist, so wird diese zweckmäßigerweise auch an die erste Datenleiteinheit übermittelt, so daß in das Zugangsnetz eingespeiste, für das Endgerät bestimmte Datenpakete -ohne Umweg über die zweite Datenleiteinheit des alten Prozessors- direkt zu dem neuen Prozessor geleitet werden können.

Die dem Prozessor zugeordnete Adresse wird zweckmäßigerweise jeweils anhand eines für das Zugangsnetz spezifischen Präfix und eines für das Endgerät spezifischen Bezeichners gebildet, wobei unter Spezifizität verstanden wird, daß das Präfix bzw. der Bezeichner eine eindeutige Identifizierung des Zugangsnetzes bzw. des Endgeräts unter allen in Frage kommenden Netzen bzw. Endgeräten erlaubt. Eine auf diese Weise gebildete Adresse kann jederzeit „blind¹" vergeben werden, d.h. ohne Ü- berprüfung, ob sie nicht bereits vergeben ist, da sie von Natur aus nur eindeutig sein kann. Als Beezeichner eignet sich insbesondere die International Mobile Subscriber Identity (IMSI) des Endgeräts.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Zugangsnetzes, das mobilen Endge- raten den Zugang zu einem Netzwerk wie etwa dem Internet ermöglicht, Fig. 2 Komponenten des Zugangsnetzes, die zur Übertragung von Datenpaketen aus dem Netzwerk an ein mit dem Zugangsnetz verbundenes Endgerät beitragen, sowie die Schritte der Übertragung eines Datenpakets an das Endgerät;

Fig. 3 die Erzeugung eines virtuellen Prozessors an einem Knoten des Zugangsnetzes und

Fig.4 die Verlagerung eines virtuellen Prozessors von einem alten zu einem neuen Knoten des Zugangsnetzes.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt das Zugangsnetz AN eine Mehrzahl von Gateway-Servern GS, die an verschiedenen Orten eines Landes aufgebaut sein können und jeweils eine Schnittstelle zu einem Netzwerk NW, etwa dem Internet besitzen. Die Gateway-Server GS sind in der Funktion voneinander unabhängig; sie sind mehrfach vorhanden, um die Zugangswege zum Netzwerk NW für die einzelnen Endgeräte UE nicht zu lang wer- den zu lassen.

Das Internet ist lediglich ein Beispiel für ein Netzwerk NW, für dessen Zugangsvermittlung das hier beschriebene Zugangsnetz AN anwendbar ist. Eine weitere Anwendung wäre z. B. die Anbindung mobiler Endgeräte UE von Mitarbeitern einer Firma an ein Internet-Protokoll-basiertes firmeneigenes Netzwerk NW.

Das Netzwerk NW unterstützt die Anbindung von Endgeräten UE über ein Funk-Kommunikationssystem, über ein drahtloses LAN, über leitungsgebundene Breitbanddienste wie xDSL (Digital Subscriber Line) , Glasfasernetz oder Breitband-Kabelfernsehen CATV. Im folgenden wird allerdings nur der Aspekt der Anbindung über das Funk-Kommunikationssystem im Detail betrachtet.

Fig. 2 zeigt einige für den Datentransport wichtige Komponenten des Zugangsnetzes AN und veranschaulicht die Schritte der co o M N. P^> ι→ cπ o cπ O Cπ o cπ

P fC P- O J P- N J P Pi Ω Ci co tr P- d <! l→ tsi ≥! Cd P- vq P rt Qr tr Ui S vq i tr α <i CJ φ ?5 O tr P • Hi Φ P i→ S! Ω φ P 3 O P- d Si P- PJ φ Φ Φ Φ Φ TS O: PJ J φ PJ φ tr co P ts 3 Φ ω O tr N Qr vq 3 Ω vq P cn P P P P P P>: vq P V cn tr P Φ co Qr rt φ Qr Φ tu P- cn rt Z i→ φ P- φ tr PJ Qr rt i→ vq φ P- Φ tr P

P- Φ tr J P . l→ Φ Φ Qr P- o P- P IV T! •« P tr cn Cd φ tsi Td Φ P- cn rt rt P- d rt φ cn P- ci cn s i→ P Ui Ω φ Φ o vq P- O P i-J p- J o PJ P Ω P N i-J P

P P 3 P- J l→ φ Qr Ui tr V tr P Φ cn Φ l→ Qr P tr P i→ tr Φ J rt z P- PJ r Cd s: txi PJ 3 i-J α Ui φ P rt P 3 P- P P Ω vq es⁾ l→ 3 Ui Qr IV rt ts P- Φ vq φ tJ Φ d d Ui rt TJ φ Qr t Φ rt PJ i-J Φ tr Φ PJ P. Φ PJ φ N P P d

P- P vq vq P K "_ cn CΛ P- J φ rt Φ rt Φ rt Φ P tr φ ts J P H- Φ Qr Qr P- Φ i-J

O vq P PJ φ 3 Ti P cn P "«• P- cn N Φ P PJ= l→ 3 φ vq rt cn PJ P- cn vq

PJ Φ φ N ts P- & P z φ i-J rt P- Tl Φ 3 J rt Φ J • P- Φ cn φ N rt P P- d vq s: 3 O P- φ P α t?d <! Φ PJ Φ o cn P t cn tr P cn -~. d Cd φ

Φ PJ: Ω 3 cn Φ PJ → Ω P- PJ P φ rt co P H rt P- ι→ φ rt P- P Cd P- P P P-

£ rt tr P p rt H- tr rt rt P- P S rt 3 fe P Cd Ω Ω • Φ P- P- ts tr PJ= P- P

TS o rt P Φ P O cn rt Φ Qr φ vq tr φ Hi H PJ 2| rt PJ tr tr Ω Td \→ φ Ω P- 3 Ω vq φ

PJ P- rt P P- . P P P Φ d tr P- P rt • Φ Qr P- •_^ l→ i→ o l→ cn tr vq tr φ cn ιv c! Ω N rt φ vq φ TJ P P P P rt PJ P P P Qr « l→ rt φ rt Φ Hi Cn P

Φ Cd PJ tr Φ P α Φ cn PJ p>: P- N Qr Φ P t? P Φ P Q- J P. Qr vq • P Φ rt pj: ö rt * cn rt PJ P Φ rt P- l→ cn V rt Φ J Φ P TS 3 Φ cn φ l→ cn P- l→ φ P- p^j: cn rt J

Φ P- P P- « Φ φ φ φ Φ P tr P P PJ rt cn P φ σ P- P rt rt PJ rt

P- α vq cn tu P cn P- rt P l→ Φ cn PI - P- tr φ Cd cn Qr <l P- P P i Φ

PJ Φ PJ φ Ω Φ Φ U Φ rt P- rt cn P Φ PJ P- P φ J o Φ φ N vq Cd P tr P rt P tr d cn P- P Φ 3 Φ PJ P- < S d rt IV P l→ P P. P P P cn cn Φ Cd d Φ • Ti

N φ l→ d Φ rt P d P- o P- ≥! P Φ o rt tr φ vq vq φ co P vq i-J PJ d P- P « P- rt ω cn < tsi rt cn φ i-J rt S! vq P s Φ P Φ φ P- Φ cn φ O IV

Hi PJ J P φ N Φ φ O d cn N P cn P- P α cn d Tl φ O 3 φ J N PJ o SD φ P P P α vq TS d P- i P- P- P- Φ φ Φ i PJ: P rt P Qr PJ P- P P 3 rt

P d ;v rt rt P d vq Φ PJ P rt P P Φ P Φ rt i-J α cn P rt Φ φ Ω P d vq Qr Q. φ cn vq Φ Φ rr co PJ P P Φ PJ o 3 P 1 P- PJ o cn i→ tr Φ Ω • Φ P P

Φ P- rt t cn N O P vq Ω d Qr rt P- Q rt tsi rt Cn i→ cn tr P Φ PJ d P- Hi P- Φ vq vq P- cn " cn Φ Φ Q PJ P. PJ Φ d Φ Cd Φ rt TJ ω α P. rt d

Φ Φ vq e- Ω P • Φ P Φ Ω P i-J PJ cn d rt φ P vq P d φ P- PJ Φ P- d tJ P- φ P tr cn p- P Φ P tr rt P Φ P- TS PJ tr P- Z P P P P- PJ Φ

P rt P i→ tu cn rt φ tr" Φ P- Ω Z P PJ P P- φ PJ Φ IV IV ts vq cn &> P-

P- "*_* Φ φ P- <! P- Φ rt P- N P PJ PJ s: φ tr J φ i vq Φ Hi cn P rt PJ PJ φ Q rt i-J

P P- tr o φ P- 3 P- • vq l→ PJ cn vq ^<< P Φ cn co P- Qr Φ P 3 co Φ Qr

3 PJ rt P P cn 3 P- [→, Φ Φ i * φ rt P P tsi φ P H- rt- P d PJ 3

P- P cn Φ PJ P TJ üj P > t i cn Q H Φ tsi Qr d e vq _" CO Φ PJ: P cn P- rt O rt σ cn Cd rt PJ d cn o d Ω -S P Φ rt d φ vq Φ Ω l→ rt P- rt

Qr vq Φ Φ P IV Tl IV P- i-J cn P- cn s! vq tr rt P N vq rt PJ rt Z tr l→ Cd

Φ PJ φ Z o P- P- P P- Φ P J vq P φ PJ l→ V Φ P Φ PJ -> P z P P- rt J P- P P-

P- cn P Φ rt P vq O vq rt Ω φ P- P cn P φ J P Φ cn P vq o Φ Φ N ^• — d P- P- Φ

P PJ P P- φ Φ rt • TJ tr tr **« P- vq d P P P- vq d ω tr P d Ö> φ vq 3 φ Cd P Qr 3 3 P Φ Φ P- Hi φ TJ P cn cn d Φ Ω ^ cn P P Φ P Φ tr Φ φ

P P P Φ 3 PJ: P M P Ω o P α l→ P- P rt •_^ rt tr _ P Φ P- rt p- Φ P φ P tsi

P- rt P rt ffi rf rt tr l→ Qr PJ PJ φ φ 1 rt φ rt Φ P Φ IV tr P- PJ= d

N vq Φ • Φ φ Φ tr Qr tr rt vq rt P rt P s: Q •_^ IV rt ISI N P vq P J PJ P rt vq

Z φ P P- co Φ e PJ d φ φ φ P- N Φ J Φ N P- « PJ vq i→ Φ PJ φ P > α 3 Hi P ^•→ s P o P P Φ ö P rt < ts Φ Φ Jϊ- tS! P φ P if 3 φ P

P- PJ: M e J J cj P- Ω rt vq Qr 3 cn ro co J P φ O P cn 2j tu J vq tr rt- P- vq rt rt O Hl rt rt Cd P tr Φ φ 3 Φ IV rt Z 3 N P • tr cn Φ Qr φ P cn

Φ 3 Φ O _^ Qr P PJ e O P- P rt 55 Φ Φ PJ Φ Jjd PJ tr → P P- Φ P- Φ P t α Φ Qr i-J P Φ Φ Φ d J rt < S! i-J P • ≥; P- _ Ω Φ P- φ PJ cn Ui P Φ

H Φ TS rt cn rt P- P Hi N rt φ O TS Hl Φ Ω tr N P- P P z rt rt

3 PJ o P PJ Φ J P Qr O PJ O Q rt tr if Hi Φ φ vq p- • tsi Ό N

Qr PJ vq I PJ Ui Φ > φ tr Z l-J Φ P- V P S! tS! P isi o P- P- φ P d PJ P

P P- Φ 2! Φ d Qr P- P Qr P- \→ PJ q q P Φ Φ P- Z Φ s: l→ Ω φ e vq Qr Cd 1 rt Φ φ 1 P φ rt cn PJ Ω 1 P Φ • φ TJ P rt Φ ^; P- φ J 1 tr P Φ H- Φ cn _\ co et vq Φ &> tr φ P 1 CΛ Φ Φ P • 1 cn l P P cn

1 P 1 ! cn V 1 Φ 1 φ

se, der sogenannten Care-of-Adresse, versehen wieder auszu^¬ senden, wenn das Endgerät UE sich nicht am Heimatknoten, sondern einem anderen Knoten des Zugangsnetzes AN befindet.

Das Weitersenden (Pfeil 2) kann durch einen einfachen Austausch der ersten gegen die zweite Adresse erfolgen. Da dies aber zu einer Verletzung der Integrität führen würde, wird allerdings bevorzugt, daß der Home Agent ein abgefangenes Datenpaket an die Care-of-Adresse tunnelt, d. h. in ein oder mehrere neue Datenpakete in solcher Art „verpackt", daß die erste Adresse erhalten bleibt und als Teil der Nutzlast in einem neuen Datenpaket weitergeleitet wird. Dadurch ist es dem Empfänger der Daten möglich, den von einem Datenpaket zurückgelegten Weg rückzuverfolgen und evtl. fehlerhaft über- mittelte Pakete auszusondern.

Die Care-of-Adresse, mit der der Home Agent HA die abgefangenen Pakete versieht, ist nicht etwa die Adresse eines an ei- nen der Knoten UPS angeschlossenen Endgerätes, sondern die eines virtuellen Prozessors, der an dem betreffenden Knoten

UPS angesiedelt ist und hier auch als Virtual Mobile Host VMH bezeichnet wird.

Ein Knoten UPS kann eine Vielzahl solcher virtueller Prozes- soren VMH besitzen, einen für jedes an den Knoten angeschlossene Endgerät UE, das sich nur zeitweilig im Bereich des Knotens aufhält, d.h. dessen fest zugeordnete Adresse nicht die des Knotens ist. Der virtuelle Prozessor VMH emuliert das Endgerät UE, d.h. er beantwortet vom Zugangsnetz kommende, für das Endgerät UE bestimmte Datenpakete in der Weise, wie das Netz es von einem an Stelle des virtuellen Prozessors VMH an der gleichen Stelle angesiedelten Endgerät erwartet, und er speist von dem Endgerät UE empfangene Daten ins Zugangsnetz ein.

Ein solcher virtueller Prozessor umfaßt im Prinzip nicht mehr als einen Anteil an der Speicherkapazität des Knotens UPS, in der Fig. als Puffer B, einen Anteil an der Verarbeitungskapazität des Knotens und eine Adresse, unter der er Datenpakete empfangen und im Puffer B Zwischenspeichern kann.

Der virtuelle Prozessor VMH leitet empfangene Datenpakete ü- ber eine Funkverbindung (Pfeil 5) an das ihm zugeordnete Endgerät UE weiter. Hierfür verfügt er über eine Funkschnittstelle RADIO, die an eine Basisstation eines Mobilfunk- KommunikationsSystems, z. B. eines UMTS-oder GPRS-Systems, angeschlossen ist und einen oder mehrere von dieser Basisstation betriebene Paketdatenkanäle nutzt. Da dieses Mobilfunk- Kommunikationssystem an sich nicht Gegenstand der Erfindung ist, ist es in der Fig. 1 nicht eigens dargestellt und wird auch nicht im Detail beschrieben.

Der in der Fig. 2 als Teil des Zugangsnetzes AN dargestellte, dem Endgerät UE zugeordnete Home Agent kann sich auch im Internet NW oder einem beliebigen, daran angeschlossenen Teilnetz befinden, ohne daß dies am Ablauf der Beförderung von Datenpaketen etwas Wesentliches ändert. Falls der Home Agent außerhalb des Zugangsnetzes angeordnet ist, so hat dies lediglich zur Folge, daß für das Endgerät UE bestimmte Datenpakete bereits zu dem Zeitpunkt, an dem sie den Gateway GW durchlaufen, an den dem Endgerät UE zugeordneten virtuellen Prozessor VMH umadressiert sind.

Fig. 3 veranschaulicht die Erzeugung eines virtuellen Prozessors VMH. Auf eine über die Funkschnittstelle RADIO empfangene Anforderung des Endgerätes UE (Pfeil 11) tritt der Knoten UPS in Kontakt mit einer Verwaltungseinheit CU des Zugangsnetzes AN (Pfeil 12) und veranlaßt diese, dem Endgerät zunächst eine erste, permanente Adresse zuzuteilen. Diese Adresse wird z. B. mit der vom IPvβ bekannten Technik der „sta- teless address autoconfiguration" erzeugt, und zwar setzt sie sich zusammen aus einem Netzwerk-Präfix, welches das Zugangsnetz AN bezeichnet, und der im Rahmen der Anforderung an den Knoten übermittelten IMSI (International Mobile Subscriber Identity) des Endgeräts als Suffix. Da die IMSI jedes Endgerät weltweit eindeutig kennzeichnet, ist eine solche Adresse in jedem Falle ausreichend, um das Empfängerendgerät, für das ein Paket bestimmt ist, eindeutig zu bezeichnen. Diese Adresse wird von der Mobilitätsverwaltung des Zugangsnetzes so lange verwendet wie das Endgerät in das Mobilfunk- Kommunikationsnetz eingebucht ist, über das der Funk- Datenverkehr zwischen Zugangsnetz AN und Endgerät UE abgewickelt wird.

Da einem Endgerät bei einer Einbuchung jedes Mal die gleiche permanente Adresse zugeteilt wird, kann diese Adresse auch außerhalb des Zugangsnetzes als Adresse dieses Endgerätes verwendet werden.

Die Verwaltungseinheit CU veranlaßt ferner (Pfeil 13) den Knoten UPS, der mit ihr in Kontakt getreten ist, einen virtuellen Prozessor VMH einzurichten, dem diese permanente Adresse als seine Adresse zugeteilt wird. Der neu eingerichtete virtuelle Prozessor meldet sich beim Home Agent HA des Endgerätes UE (Pfeil 14) und teilt diesem seine Bereitschaft zum Empfang von Daten mit, so daß dieser für das Endgerät UE bestimmte Datenpakete durchläßt.

Im Detail sind eine Vielzahl von Ausgestaltungen der Einrichtung eines virtuellen Prozessors denkbar. Wenn man annimmt, daß die permanente Adresse eines Endgerätes UE im Zugangsnetz AN nur Netzpräfix und IMSI umfaßt, so muß am Gateway eine Liste geführt werden, die zu jeder permanenten Adresse einen- Knoten angibt, an den die Datenpakete weitergeleitet werden müssen, um das Endgerät (wenn es an den Knoten angeschlossen ist) oder wenigstens einen Home Agent zu erreichen, der das Paket umadressiert, wenn das Endgerät nicht an diesen Knoten angeschlossen ist. Wenn die permanente Adresse zusätzlich ei- ne Angabe über den Heimatknoten enthält, ist eine solche Liste verzichtbar. Bei der obigen Beschreibung der Fig. 3 wurde davon ausgegangen, daß die das Endgerät UE eine außerhalb des Zugangsnetzes AN bekannte, permanente Adresse besitzt, deren Netzpräfix das des Zugangsnetzes AN ist. Denkbar ist auch, das Zugangsnetz AN für Endgeräte UE zu nutzen, deren permanente Adresse den Präfix eines anderen Netzes hat. In einem solchen Fall über^¬ gibt das Endgerät UE mit der Anforderung (Pfeil 11) an den Knoten UPS seine permanente Adresse. Der Knoten UPS erkennt, daß diese Adresse außerhalb des Zugangsnetzes AN liegt und sendet nach Zuteilung eines virtuellen Prozessors VMH an das Heimatnetz des Endgerätes UE eine Aufforderung, dem Endgerät UE im Heimatnetz einen Home Agent HA zuzuteilen, der die Umleitung von Datenpaketen an die von der Verwaltungseinheit CU vergebene Adresse des virtuellen Prozessors VMH besorgt.

Auf diese Weise werden nach Einrichtung des virtuellen Prozessors und des Home Agents für das Endgerät UE bestimmte Datenpakete korrekt an dieses umgeleitet, egal an welchen Knoten des Zugangsnetzes AN es angeschlossen ist.

Wenn das Endgerät UE sich von einer Zelle des Mobilfunk- Kommunikationssystems in eine andere bewegt, so hat dies zur Folge, daß für das Endgerät bestimmte Datenpakete über einen anderen Knoten UPS des Zugangsnetzes AN geleitet werden müs- sen. Die damit zusammenhängenden Vorgänge werden mit Bezug auf Fig. 4 erläutert.

Wenn auf der Ebene des Mobilfunk-Kommunikationssystems ein Handover von einer über den Knoten UPS versorgten Zelle zu einer durch einen zweiten Knoten UPS" versorgten vorbereitet wird, so nimmt der neue Knoten UPS' in der gleichen Weise wie oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben Kontakt mit der Verwaltungseinheit CU auf (Pfeil 22), um dem Endgerät UE am Knoten UPS" einen virtuellen Prozessor VMH' mit einer Adresse zutei- len zu lassen (Pfeil 23) . Der neue virtuelle Prozessor VMH' sendet eine Nachricht (Pfeil 24) an den Home Agent HA des Endgeräts UE, in der er letzterem die dem neuen virtuellen Prozessor VMH' zugewiesene Adresse meldet und ihn veranlaßt, an das Endgerät UE adres- sierte Pakete von nun an an den neuen virtuellen Prozessor VMH' umzuleiten.

Eine weitere Nachricht (Pfeil 25) , die der neue virtuelle Prozessor VMH' an eine Mobilitätsverwaltungseinheit MAF des alten Knotens UPS schickt, veranlaßt diese, auf den Puffer B zuzugreifen und darin befindliche, noch nicht vom alten Prozessor VMH an das Endgerät übertragene Datenpakete sowie vor allem solche Datenpakete, die vor der Umschaltung des Home Agent HA auf den' neuen virtuellen Prozessor VMH' an den alten VMH im Zugangsnetz AN unterwegs waren und nach und nach den Puffer B erreichen, an den neuen virtuellen Prozessor VMH' ^• umzuadressieren und erneut auszusenden (Pfeil 27) .

Zeitgleich mit der Nachricht an die Mobilitätsverwaltungsein- heit MAF des alten Knotens UPS sendet die Verwaltungseinheit CU einen Befehl (Pfeil 26) an den alten Knoten UPS, der diesen veranlaßt, den alten virtuellen Prozessor VMH aufzuheben.

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Datenfluß zum Endgerät UE auch dann unterbrechungsfrei weitergeht, wenn das Endgerät von einer Zelle des Mobilfunk-Kommunikationssystems in eine andere übergeht. Die Steuerungsvorgänge - Erzeugung eines virtuellen Prozessors, Vergabe einer Adresse an diesen und Umleitung der Datenpakete an diese neue Adresse - die zur Aufrechterhaltung des Datenstroms erforderlich sind, spielen sich vollständig innerhalb des Zugangsnetzes AN ohne aktive Beteiligung des Endgeräts ab. Die Weiterleitung der Datenpakete im Zugangsnetz ist somit für das Endgerät völlig transparent, d. .h eine Anpassung der Endgeräte ist nicht erfor- derlich, um die vorliegende Erfindung zu nutzen.

Claims

Patentansprüche

1. Zugangsnetz zur Vermittlung von Datenpaketen zwischen ei^¬ nem Netzwerk (NW) und einem Endgerät (UE) über ein Funk- Kommunikationsystem, wobei das Zugangsnetz (AN) eine Mehrzahl von Knoten (UPS) umfaßt, die mit jeweils wenigstens einer Funkstation des Funk-Kommunikationssystems verbunden sind und in der Lage sind, vom Netzwerk (NW) herrührende Daten in ein mit der Übertragung im Funk- Kommunikationssystem kompatibles Format umzusetzen, wobei für das Endgerät (UE) eine erste Adresse definiert ist, mit einer ersten Datenleiteinheit (HA) zum Abfangen von im

Zugangsnetz (AN) zirkulierenden, mit der ersten Adresse gekennzeichneten Datenpaketen und zum Kennzeichnen der Datenpakete mit einer zweiten Adresse, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die zweite Adresse die Adresse eines an einem der Knoten (UPS) angesiedelten, dem Endgerät (UE) zugeordneten Prozessors (VMH) ist, der die Formatumwandlung der Daten zwischen dem vom Zugangsnetz verwendeten und dem mit der Übertragung im Funk- Kommunikationssystem kompatiblen Format durchführt.

2. Zugangsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (VMH) virtuell ist.

3. Zugangsnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Prozessor (VMH) eine zweite Datenleiteinheit

(MAF) zugeordnet ist, die in der Lage ist, an den Prozes- sor adressierte Datenpakete abzufangen und mit einer dritten Adresse zu kennzeichnen.

4. Zugangsnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es auf Internet-Protokoll basie- rendes Netz, insbesondere ein Mobile-IP-Netz oder ein IPvβ-Netz oder ein CIP-Netz (Cellular IP) ist.

5. Verfahren zur Vermittlung von Datenpaketen zwischen einem Netzwerk (NW) und einem Endgerät (UE) über über ein Zugangsnetz (AN) , das eine Mehrzahl von Knoten (UPS) umfaßt, die mit jeweils wenigstens einer Funkstation eines Funk- KommunikationsSystems verbunden sind, wobei für das Endgerät (UE) eine erste Adresse definiert wird, wobei mit der ersten Adresse gekennzeichnete Pakete von einer Datenleiteinheit (HA) des Zugangsnetzes (AN) abge- fangen werden, mit einer zweiten Adresse versehen werden und an einen Knoten (UPS) weitergeleitet werden, wo eine Umsetzung der Pakete aus einem vom Zugangsnetz verwendeten Format in ein mit der Übertragung im Funk- Kommunikationssystem kompatibles Format erfolgt, und wobei die umgesetzten Pakete von einer an den Knoten angeschlossenen ersten Funkstation an das Endgerät (UE) gesendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Adresse einem an dem Knoten (UPS) angesiedelten, dem Endgerät (UE) zugeord- neten ersten Prozessor (VMH) entspricht, der die Formatumwandlung der Daten durchführt .

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenn das Endgerät sich aus einer der ersten Funkstation zugeordneten geographischen Region in die einer zweiten

Funkstation begeben hat, die im Zugangsnetz (AN) abgefangenen Pakete mit einer dritten Adresse gekennzeichnet und an einen mit der zweiten Funkstation verbundenen Knoten (UPS') weitergeleitet werden, wobei die dritte Adresse ei- nem an dem zweiten Knoten (UPS') angesiedelten Prozessor (VMH') entspricht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der am zweiten Knoten (UPS') angesiedelte Prozessor (VMH') ein virtueller Prozessor ist, der anläßlich des Übergangs des Endgeräts (UE) in die geographische Region der zweiten Funkstation am zweiten Knoten (UPS¹) erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang des Endgeräts (UE) in die Region der zweiten Funkstation die dritte Adresse vergeben und an die Datenleiteinheit (HA) übermittelt wird, woraufhin die Datenleiteinheit (HA) mit der ersten Adresse abgefangene Pakete mit der dritten Adresse kennzeichnet.

9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeich- net, daß beim Übergang des Endgeräts (UE) in die Region der zweiten Funkstation die dritte Adresse vergeben und an den Knoten (UPS) des ersten Prozessors (VMH) übermittelt wird, woraufhin der erste Prozessor (VMH) deaktiviert und an ihn adressierte Pakete in diesem Knoten (UPS) mit der dritten Adresse gekennzeichnet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Adresse durch Kombinieren eines für das Endgerät spezifischen. Bezeichners mit einem für das Zugangsnetz spezifischen Präfix erzeugt wird.'

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezeichner die IMSI des Endgeräts ist.