DE10046344C2 - Zugangsnetz und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zugangsnetz zur Vermittlung von Datenpaketen zwischen einem Netzwerk und einem Endgerät über ein Funk-Kommunikationsystem sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.

Für den vernetzten Betrieb von Datenendgeräten ist es erfor­ derlich, daß jedem solchen Datenendgerät innerhalb des Netzes eine Adresse zugeteilt ist, die jeweils auf dem Netz übertra­ genen Datenpaketen beigefügt werden kann, um eine korrekte Weiterleitung der Datenpakete im Netz an das vorgesehene Emp­ fänger-Endgerät zu ermöglichen. Das Internet-Protokoll Versi­ on 4 verwendet z. B. für jeden angeschlossenen Rechner eine Adresse, die als eine Folge von durch Punkte getrennten Zah­ len dargestellt werden kann, wobei die Zahlen in einem ge­ staffelten System in ähnlicher Weise wie die Ziffern des von der Deutschen Post verwendeten Postleitzahlensystems den Standort des Rechners beschreiben. Eine solche Struktur er­ möglicht es einem Durchgangsknoten des Netzes, ein weiterzu­ leitendes Datenpaket in der richtigen Richtung weiterzubeför­ dern, ohne daß er dafür die gesamte Struktur des Netzes im Detail kennen muß.

Ein Problem eines solchen Netzes ist, daß es die Mobilität von einzelnen Endgeräten innerhalb des Netzes nicht unter­ stützt. Nimmt man an, daß ein Endgerät z. B. mit der Inter­ net-Protokoll Version 4 Adresse a1.b1.c1.d1 (wobei a1, b1, c1, d1 jeweils natürliche Zahlen kleiner als 255 sind), nicht über seinen zugeordneten Knoten al. b1.c1, sondern an einem anderen Standort, über einen Knoten al. b2.c2 betrieben werden soll, so kann das Endgerät zwar möglicherweise Datenpakete ins Netz einschleusen, die ihr Ziel auch erreichen könnten; eine Antwort des Zielrechners, an den ein solches Datenpaket geschickt wird, wird dieser jedoch an die Zieladresse al. b1.c1.d1 schicken. Da das Endgerät sich an diesem Standort nicht befindet, läuft die Antwort ins Leere; eine Kommunika­ tion kommt nicht zustande.

Um diesem Problem wenigstens teilweise abzuhelfen, sind In­ ternet-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. Die­ ses 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 Ho­ me 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 Mobili­ tät der Endgeräte: es ist möglich, ein Endgerät über eine leitungsgebundene Verbindung oder auch über eine Funkverbin­ dung 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 schlossen ist. Wenn sich das Endgerät in eine Funkzelle einer anderen Station bewegt, die an einen anderen fremden Knoten angeschlossen ist, so muß die Übertragungssitzng unterbrochen werden, um dem Endgerät eine neue Care-of-Adresse an dem an­ deren fremden Knoten zuzuteilen. Erst wenn diese vorhanden ist, können wieder Datenpakete an das Endgerät übertragen werden. Ein echtes Roaming ist mit dieser Technik noch nicht möglich.

Aus McCann, P. J., [u. a.]: An Internet Infrastructure for Cel­ lular CDMA Networks Using Mobile IP. In: IEEE Personal Commu­ nications, August 2000, Seiten 26-32, ist eine Internetinf­ rastruktur für ein CDMA Mobilfunksystem, das Mobile IP ver­ wendet, bekannt. Dabei werden Datenpakete, die für einen mo­ bilen Teilnehmer bestimmt sind, in einem stationären Home A­ gent des heimatlichen Netzwerkes des mobilen Teilnehmers emp­ fangen. Dort werden sie zu einem Foreign Agent getunnelt. Die Information, wo sich der mobile Teilnehmer gerade aufhält, erhält der Home Agent über eine Registrierungsnachricht. Die Registrierungsnachricht sendet der mobile Teilnehmer dem Fo­ reign Agent, zu dem der mobile Teilnehmer eine Verbindung aufbaut. Der Foreign Agent sendet die Registrierungsnachricht weiter zu dem Home Agent. Die für den mobilen Teilnehmer be­ stimmten Datenpakete werden in einem äusseren IP Header mit der aktuellen Care-Off-Adresse des Teilnehmers, die den Auf­ enthaltsort des Teilnehmers wiedergibt, versehen. Dabei wird unter Anderem eine FA-Located Care-Off-Adresse verwendet, die die mit dem zusätzlichen Header versehenen Datenpakete direkt zu einem Foreign Agent (FA) sendet. Dort wird der zusätzliche Header entfernt und das eigentliche Datenpaket direkt zu dem mobilen Teilnehmer gesendet. Dadurch wird die über die Luft­ schnittstelle übertragene Datenmenge reduziert, da der zu­ sätzliche Header über die Luftschnittstelle nicht übertragen wird. Ausserdem wird auf diese Weise Adressraum erhalten, da die Care-Off-Adresse des Foreign Agent für alle Mobilfunk­ teilnehmer, die eine Verbindung zu dem Foreign Agent aufge­ baut haben, gleich ist.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Zugangsnetz zur Vermittlung von Datenpaketen zwischen einem Netzwerk und einem Endgerät über ein Funk-Kommunikationsystem und ein Verfahren zu dessen Betrieb anzugeben, die eine volle Mobilität des Endgeräts einschließlich des Übergangs von einem fremden Knoten zu ei­ nem anderen bei laufender Übertragungssitzung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch das Zugangsnetz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.

Grundgedanke der Erfindung ist, daß die für die Umleitung der Datenpakete an das an einen fremden Knoten angeschlossene Endgerät verwendete zweite Adresse oder Care-of-Adresse nicht mehr direkt dem Endgerät zugeordnet wird, sondern vielmehr einem Prozessor an dem Knoten, der eine für die Funkübertra­ gung der Datenpakete an dieses Endgerät ohnehin benötigte Formatwandlung besorgt. Eine solche Formatwandlung findet zwar auch bei herkömmlichen Zugangsnetzen notwendigerweise statt, doch ist diese herkömmliche Formatwandlung lediglich eine Art "Filter", das von den Datenpaketen auf ihrem Weg zu dem durch die Care-of-Adresse bezeichneten Endgerät zwangs­ läufig durchlaufen wird, ohne die Möglichkeit einer gezielten Adressierung.

Indem erfindungsgemäß der Teil des Knotens, der diese Format­ wandlung durchführt, als ein eigener, selbständig adressier­ barer Prozessor aufgefaßt wird und die Adresse, an die die erste Datenleiteinheit an das Endgerät adressierte Pakete um­ leitet, ist die Möglichkeit eröffnet, einem Endgerät beim Ü­ bergang von einer Zelle eines Funk-Kommunikationssystems in eine andere zeitweilig zwei solche Prozessoren an den jeweils den zwei Zellen entsprechenden Knoten zuzuordnen. Während der Prozessor an der neuen Zelle etabliert und dem Endgerät zuge­ ordnet wird, können für das Endgerät bestimmte Daten weiter­ hin an den Prozessor der alten Zelle adressiert und von die­ sem an das Endgerät weitergeleitet werden; erst wenn der Pro­ zeß der Etablierung eines neuen Prozessors an der neuen Zelle abgeschlossen ist, findet innerhalb des Zugangsnetzes eine Umleitung von für das Endgerät bestimmten Datenpaketen auf den neuen Prozessor statt. Dieser Vorgang ist für das Endge­ rät völlig transparent und bedarf nicht der Steuerung durch das Endgerät.

Auf diese Weise wird ein kostengünstiges Standard-Zugangsnetz geschaffen, das den mobilen Betrieb von Endgeräten erlaubt, ohne dass dafür eine Anpassung der Endgeräte selbst an die Mobilität erforderlich ist. Das Zugangsnetz kann Benutzern bereits existierender Endgeräte auf diese Weise einen echten zusätzlichen Nutzen bieten, ohne daß die Benutzer der Endge­ räte hierfür eigene Investitionen erbringen müssten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Grundsätzlich könnten die Prozessoren als unterscheidbare Schaltungselemente an den Knoten ausgebildet sein. Vorzugs­ weise allerdings sind sie virtuell, d. h. sie sind lediglich definiert durch einen Anteil an den Verarbeitungsressourcen wie etwa Rechenleistung und Speicherkapazität des Knotens und existieren als adressierbare Einheiten nur so lange, wie ih­ nen ein Endgerät zugeordnet ist.

Um im Falle des Wechsels des Endgeräts von einer Funkstation eines Funk-Kommunikationsnetzes, die mit einem ersten Knoten 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 Pro­ zessor und dem Endgerät am Prozessor eintreffen, abzufangen und an die Adresse des neuen, dem Endgerät zugeordneten Pro­ zessors 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 Datenleit­ einheit 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 Zugangs­ netzes bzw. des Endgeräts unter allen in Frage kommenden Net­ zen bzw. Endgeräten erlaubt. Eine auf diese Weise gebildete Adresse kann jederzeit "blind vergeben werden, d. h. ohne Ü­ berprüfung, ob sie nicht bereits vergeben ist, da sie von Na­ tur 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 räten den Zugang zu einem Netzwerk wie etwa dem In­ ternet 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 ei­ nem 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 Schnitt­ stelle zu einem Netzwerk NW, etwa dem Internet besitzen. Die Gateway-Server GS sind in der Funktion voneinander unabhän­ gig; 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 Zugangs­ netz 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 Anbin­ dung über das Funk-Kommunikationssystem im Detail betrachtet.

Fig. 2 zeigt einige für den Datentransport wichtige Komponen­ ten des Zugangsnetzes AN und veranschaulicht die Schritte der Übertragung eines Datenpakets an ein mit dem Zugangsnetz AN verbundenes Endgerät UE.

Dabei wird zunächst angenommen, daß das Endgerät eine Adresse besitzt, die ihm fest zugeordnet ist und die einem ein Daten­ paket an das Endgerät UE sendenden Gerät außerhalb des Zu­ gangsnetzes (nicht in der Figur dargestellt) bekannt ist. Eine Möglichkeit, diese Adresse auch dynamisch zu vergeben wird später dargestellt. Diese Adresse kann, wie eingangs angege­ ben, als eine Folge von durch Punkte getrennten Zahlen in der Form a1.b1.c1.d1 dargestellt werden, wobei z. B. die ers­ ten Zahlen a1, b1 dieser Adresse das Zugangsnetz AN bezeich­ nen, in dem sich das Endgerät UE befindet, und die nachfol­ genden Zahlen c1, d1 einen Knoten des Zugangsnetzes AN bzw. das Endgerät UE innerhalb des Zugangsnetzes AN kennzeichnen.

Ein solcherart adressiertes Datenpaket erreicht, vom Netzwerk NW, hier dem Internet, kommend, einen Internet-Gateway GW des Zugangsnetzes AN. Am Internet-Gateway GW kann, wenn erforder­ lich, eine Formatanpassung der durchgeschleusten Datenpakete vom Format des Internet NW in das des Zugangsnetzes NW oder umgekehrt stattfinden. Mit dem Gateway GW sind direkt oder indirekt eine Mehrzahl von Knoten, als User Plane Server UPS bezeichnet, verbunden, die in der Lage sind, Daten mit ange­ schlossenen Endgeräten auszutauschen. Ausgehend vom Gateway GW wird das Datenpaket entsprechend den nachfolgenden Zahlen c1, d1 seiner Adresse im Zugangsnetz NW in Richtung auf einen Knoten UPS weitergeleitet, der der im Paket enthaltenen Ad­ resse entspricht. Dieser Vorgang ist in Fig. 2 durch einen Pfeil 1 symbolisiert. Dieser sog. Heimatknoten befindet sich z. B. am Heimatort eines Benutzers des Endgerätes UE, so daß immer dann, wenn der Benutzer sich von seinem Heimatort aus an das Zugangsnetz anschließt, für ihn bestimmte Datenpakete ohne Umweg zum richtigen Knoten geleitet werden. Auf dem Weg dorthin erreicht das Datenpaket einen sogenannten Home Agent HA des Endgeräts UE, der dazu dient, an das Endgerät UE ad­ ressierte Datenpakete abzufangen und mit einer zweiten Adres­ se, der sogenannten Care-of-Adresse, versehen wieder auszu­ senden, wenn das Endgerät UE sich nicht am Heimatknoten, son­ dern einem anderen Knoten des Zugangsnetzes AN befindet.

Das Weitersenden (Pfeil 2) kann durch einen einfachen Aus­ tausch 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 Da­ tenpaket 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 zu­ rückgelegten Weg rückzuverfolgen und evtl. fehlerhaft über­ mittelte Pakete auszusondern.

Die Care-of-Adresse, mit der der Home Agent HA die abgefange­ nen 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 angeschlos­ sene Endgerät UE, das sich nur zeitweilig im Bereich des Kno­ tens 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 Zugangs­ netz ein.

Ein solcher virtueller Prozessor umfaßt im Prinzip nicht mehr als einen Anteil an der Speicherkapazität des Knotens UPS, in der Figur als Puffer B, einen Anteil an der Verarbeitungskapa­ zität 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 End­ gerät UE weiter. Hierfür verfügt er über eine Funkschnitt­ stelle RADIO, die an eine Basisstation eines Mobilfunk- Kommunikationssystems, z. B. eines UMTS- oder GPRS-Systems, angeschlossen ist und einen oder mehrere von dieser Basissta­ tion 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 In­ ternet NW oder einem beliebigen, daran angeschlossenen Teil­ netz 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 le­ diglich zur Folge, daß für das Endgerät UE bestimmte Datenpa­ kete 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 Prozes­ sors VMH. Auf eine über die Funkschnittstelle RADIO empfange­ ne Anforderung des Endgerätes UE (Pfeil 11) tritt der Knoten UPS in Kontakt mit einer Verwaltungseinheit CU des Zugangs­ netzes AN (Pfeil 12) und veranlaßt diese, dem Endgerät zu­ nächst eine erste, permanente Adresse zuzuteilen. Diese Ad­ resse wird z. B. mit der vom IPv6 bekannten Technik der "sta­ teless address autoconfiguration" erzeugt, und zwar setzt sie sich zusammen aus einem Netzwerk-Präfix, welches das Zugangs­ netz 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 Endge­ rät weltweit eindeutig kennzeichnet, ist eine solche Adresse in jedem Falle ausreichend, um das Empfängerendgerät, für das ein Paket bestimmt ist, eindeutig zu bezeichnen. Diese Adres­ se 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 abgewi­ ckelt 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 virtu­ ellen Prozessor VMH einzurichten, dem diese permanente Adres­ se als seine Adresse zugeteilt wird. Der neu eingerichtete virtuelle Prozessor meldet sich beim Home Agent HA des Endge­ rätes UE (Pfeil 14) und teilt diesem seine Bereitschaft zum Empfang von Daten mit, so daß dieser für das Endgerät UE be­ stimmte Datenpakete durchläßt.

Im Detail sind eine Vielzahl von Ausgestaltungen der Einrich­ tung 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 Lis­ te verzichtbar.

Bei der obigen Beschreibung der Fig. 3 wurde davon ausgegan­ gen, 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 Um­ leitung von Datenpaketen an die von der Verwaltungseinheit CU vergebene Adresse des virtuellen Prozessors VMH besorgt.

Auf diese Weise werden nach Einrichtung des virtuellen Pro­ zessors und des Home Agents für das Endgerät UE bestimmte Da­ tenpakete korrekt an dieses umgeleitet, egal an welchen Kno­ ten 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 Verwal­ tungseinheit 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 Pro­ zessor 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 die­ sen 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 Datenpa­ kete im Zugangsnetz ist somit für das Endgerät völlig trans­ parent, d. h. eine Anpassung der Endgeräte ist nicht erfor­ derlich, um die vorliegende Erfindung zu nutzen.

Claims (11)

1. Zugangsnetz zur Vermittlung von Datenpaketen zwischen ei­ nem Netzwerk (NW) und einem Endgerät (UE) über ein Funk- Kommunikationsystem, wobei das Zugangsnetz (AN) eine Mehr­ zahl 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 Da­ tenpakete mit einer zweiten Adresse,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die zweite Adresse die Adresse eines an einem der Knoten (UPS) angesiedelten, dem Endgerät (UE) eindeutig 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, wobei der Knoten eine Vielzahl von Prozessoren aufweist, einen für jedes dem Knoten zugeordnete Endgerät.

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

3. Zugangsnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, 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 drit­ ten Adresse zu kennzeichnen.

4. Zugangsnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es auf Internet-Protokoll basie­ rendes Netz, insbesondere ein Mobile-IP-Netz oder ein IPv6-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 Zu­ gangsnetz (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 ange­ schlossenen ersten Funkstation an das Endgerät (UE) gesen­ det werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Adresse einem an dem Knoten (UPS) angesiedelten, dem Endgerät (UE) eindeu­ tig zugeordneten ersten Prozessor (VMH) entspricht, der die Formatumwandlung der Daten durchführt, wobei der Kno­ ten eine Vielzahl von Prozessoren aufweist, einen für je­ des dem Knoten zugeordnete Endgerät.

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) abgefan­ genen 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 (UPS') 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 Da­ tenleiteinheit (HA) mit der ersten Adresse abgefangene Pa­ kete 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 ge­ kennzeichnet, daß die erste Adresse durch Kombinieren ei­ nes 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.