DE102004032715B4

DE102004032715B4 - Kommunikationssystem, Verfahren zum Steuern eines Kommunikationssystems, Steuereinrichtung und Verfahren zum Bereitstellen eines WLAN-Dienstes

Info

Publication number: DE102004032715B4
Application number: DE102004032715A
Authority: DE
Inventors: Hyung-Nam Choi; Mark Beckmann; Achim Luft
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2024-07-07
Also published as: DE102004032715A1

Abstract

Kommunikationssystem mit einem Teilnehmergerät, einem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk, aufweisend
– eine Ermittlungseinrichtung (401), die eingerichtet ist, einen einem Benutzer des Teilnehmergeräts zugeordneten Nutzerprioritätswert zu ermitteln, der eine dem Benutzer in Abhängigkeit von der Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk-Identität des Benutzers zugeordnete Nutzerpriorität spezifiziert und der in einem Speicher des Teilnehmergeräts gespeichert ist;
– eine Steuereinrichtung (402), die eingerichtet ist, auf Basis des Nutzerprioritätswerts zu überprüfen, ob der Benutzer zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist, und auf Basis des Nutzerprioritätswerts für einen von dem Benutzer angefragten WLAN-Dienst Funkressourcen zu allokieren und eine den allokierten Funkressourcen entsprechende Dienstqualität aus einer Mehrzahl von Dienstqualitäten zuzuweisen, die für den WLAN-Dienst gewährleistet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem, ein Verfahren zum Steuern eines Kommunikationssystems, eine Steuereinrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines WLAN-Dienstes.
In Europa werden zur Zeit Arbeiten für die Entwicklung und Standardisierung von Mobilfunksystemen der dritten Generation durchgeführt, von großer Bedeutung ist beispielsweise das Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), das im Rahmen des 3rd Generation Partnership Project (3GPP) entwickelt wird.
Ein aktuelles Thema in den Standardisierungsgremien des 3GPP ist die Anbindung von WLAN-Kommunikationsnetzwerken (Wireless Local Area Networks) an UMTS-Kommunikationssysteme.
Aufgrund der Möglichkeiten, die WLAN-Kommunikationsnetzwerke bieten, besteht ein großes Interesse daran, WLAN-Kommunikationsnetzwerke als Ergänzung von UMTS-Funknetzwerken an sogenannten Hot-Spots zu verwenden, das heißt in kleinen, lokalen Bereichen, wie beispielsweise Flughäfen, Hotels oder ähnlichen mit großer Teilnehmerdichte, das heißt in Bereichen, wo viele Teilnehmer des UMTS-Kommunikationssystems gleichzeitig das UMTS-Kommunikationssystem nutzen wollen.
Für diesen Zweck sind WLAN-Kommunikationsnetzwerke aller WLAN-Technologiestandards geeignet, die mittels Funk den Zugang mit hoher Datenrate zu Breitband-Datennetzen ermöglichen, welche auf TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), ATM (Asynchronous Transfer Modus) oder B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network) basieren, wie beispielsweise dem Internet.
WLAN-Technologiestandards sind beispielsweise IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, Hiperlan/2, Open Air oder SWAP (Shared Wireless Access Protocol), wobei WLAN-Kommunikationsnetzwerke gemäß den IEEE 802.11-Technologiestandards derzeit am weitesten verbreitet sind.
Da WLAN-Kommunikationsnetzwerke in der Zukunft vermutlich an Hot-Spots genutzt werden, ist davon auszugehen, dass es in der Zukunft weltweit eine Vielzahl von öffentlichen und privaten WLAN-Providern, das heißt Anbietern, die WLAN-Kommunikationsnetzwerke zur Kommunikation bereitstellen, geben wird.
Für einen Teilnehmer eines UMTS-Kommunikationssystem, der sich an einem Hot-Spot befindet, wird es dann wichtig sein, dass ihm auf unkomplizierte Weise der Zugang zu einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk in einer WLAN-Funkzelle und die Nutzung von Kommunikationsdiensten mittels des WLAN-Kommunikationsnetzwerks ermöglicht wird.
Voraussetzung für die Nutzung eines WLAN-Kommunikationsnetzwerks durch einen Teilnehmer ist, dass das von dem Teilnehmer verwendete Teilnehmergerät ein Funkmodul gemäß dem WLAN-Technologiestandard aufweist, nach dem das WLAN-Kommunikationsnetzwerk ausgestaltet ist.
Derzeit wird der WLAN-Zugang eines Teilnehmers, das heißt die Berechtigung zur Nutzung eines WLAN-Kommunikationsnetzwerks durch den Teilnehmer, auf Basis des SSID (Service Set Identifier) eines Access-Points, das heißt anschaulich einer WLAN-Basisstation, oder auf Basis der MAC(Medium Access Control)-Adresse des WLAN-Funkmoduls des von dem Teilnehmer verwendeten Teilnehmergerät gesteuert.
Diese beiden unterschiedlichen Mechanismen, mittels welcher die Steuerung des WLAN-Zugangs eines Teilnehmers derzeit durchgeführt werden kann, werden im Folgenden kurz erläutert.
Die erste Möglichkeit ist, dass der WLAN-Zugang des Teilnehmers auf Basis von SSIDs (Service Set Identifiers), die in einer Liste in dem von dem Teilnehmer verwendeten Teilnehmergerät (mobile terminal) eingetragen sind, gesteuert wird. Jeder SSID kann bis zu 32 Zeichen lang sein und bezeichnet die Identität eines Access-Points, das heißt anschaulich einer WLAN-Basisstation. Typischerweise wird der SSID von dem Access-Point, den der SSID bezeichnet, zu allen Teilnehmergeräten, die sich in der von dem Access-Point betriebenen WLAN-Funkzelle befinden, mittels Broadcast (Rundsenden) übertragen. Stimmt der übertragene SSID mit einem der SSIDs in der Liste in dem Teilnehmergerät des Teilnehmers überein, so ist der Teilnehmer in dieser WLAN-Funkzelle zugangsberechtigt und ist somit berechtigt, eine Funkverbindung zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk aufzubauen. Im Allgemeinen ist die SSID eines Access-Points nicht eineindeutig, da sie von dem Provider des WLAN-Kommunikationsnetzwerks beliebig gewählt werden kann.
Bei der zweiten Möglichkeit für die Steuerung des WLAN-Zugangs des Teilnehmers wird die WLAN-Zugangssteuerung auf Basis der MAC-Adresse des von dem Teilnehmer verwendeten Teilnehmergeräts, die eine Länge von 48 bits aufweist, durchgeführt. Ist der Teilnehmer in einer von einem Access-Point betriebenen WLAN-Funkzelle zugangsberechtigt, so ist die MAC-Adresse seines Teilnehmergeräts in der Zugangsliste (Access Control List, ACL) des Access-Points eingetragen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass in der WLAN-Funkzelle nur Teilnehmergeräte eine Funkverbindung aufbauen können, deren MAC-Adressen in der Zugangsliste des Access-Points enthalten sind.
Die Zugangssteuerung mittels Zugangslisten ist bei kleinen Netzen, die nur einen Access-Point aufweisen, problemlos umzusetzen.
Bei großen Netzen, die mehrere Access-Points aufweisen, erfordert diese Zugangssteuerung jedoch erhebliche Administrationsaufgaben, um den Teilnehmern auch einen Wechsel zwischen den von den verschiedenen Access-Points betriebenen WLAN-Funkzellen zu ermöglichen, was als Roaming bezeichnet wird.
WLAN-Kommunikationsnetzwerke sind Shared-Medium-Systeme das heißt, dass alle Teilnehmer, die gleichzeitig ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk in der selben WLAN-Funkzelle nutzen, sich die von dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk in dieser WLAN-Funkzelle bereitgestellten Funkressourcen teilen.
Insbesondere nimmt bei zunehmender Anzahl der Teilnehmer in der WLAN-Funkzelle die verfügbare Bandbreite für jeden Teilnehmer, das heißt die Bandbreite, mit der jeder Teilnehmer Daten mittels des WLAN-Kommunikationsnetzwerks übertragen kann, ab.
Deshalb ist die Sicherstellung der Dienstqualität (Quality of Service, QoS) eines Kommunikationsdienstes, der mittels eines WLAN-Kommunikationsnetzwerks angeboten wird, nicht gewährleistet oder die erreichbare Dienstqualität ist niedrig. Derzeit werden zur zukünftigen Sicherstellung von QoS, insbesondere für zeitlich kritische Anwendungen, im Rahmen des IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) entsprechende Technologien unter der Bezeichnung 802.11e standardisiert.
Gemäß dem Industrie-Technologiestandard IEEE 802.11 sind unterschiedliche WLAN-Standards spezifiziert, die sich hauptsächlich in der spezifizierten Funkübertragungstechnik unterscheiden. Für den Kanalzugriff auf der Ebene der MAC-Protokollschicht sind für alle spezifizierten Funkübertragungstechniken die im Folgenden erläuterten zwei Verfahren spezifiziert.
Das erste Kanal-Zugriffsverfahren ist ein dezentrales Zugriffsverfahren, wird als DCF (Distributed Coordination Function) bezeichnet und basiert auf CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance).
Das zweite Kanal-Zugriffsverfahren ist ein zentrales Zugriffsverfahren, wird als PCF (Point Coordination Function) bezeichnet und basiert auf einem sogenannten Polling, das heißt auf einer Abfrage der Teilnehmergeräte, wie es weiter unten erläutert wird.
Die beiden Kanal-Zugriffsverfahren sind in [1] beschrieben.
Wie oben erwähnt, greifen in einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk alle das WLAN-Kommunikationsnetzwerk gleichzeitig nutzende Teilnehmergeräte gemeinsam auf den von dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk bereitgestellten Funkkanal zu, das heißt anschaulich, dass sich die Teilnehmergeräte die von dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk bereitgestellten Funkressourcen teilen.
Das DCF und das CSMA/CA, auf dem das DCF wie erwähnt basiert, dienen dazu, Kollisionen, die bei einem zeitgleichen Zugriff unterschiedlicher Teilnehmergeräte auf den Funkkanal entstehen, zu vermeiden, können jedoch nicht vollständig verhindert werden.
Im Folgenden wird ein auf CSMA/CA basierendes Kanal-Zugriffsverfahren mit Bezug auf 5 erläutert.
5 illustriert ein übliches Kanal-Zugriffsverfahren bei einem WLAN.
Nach rechts ist in 5 die Zeit aufgetragen.
Es wird im Folgenden angenommen, dass ein erstes Teilnehmergerät und ein zweites Teilnehmergerät Daten zu einem Access-Point senden wollen.
In Schritt 501 überprüft das sendebereite erste Teilnehmergerät vor dem Senden, ob der Funkkanal frei ist.
Ist der Funkkanal für die Dauer eines ersten DIFS (DCF Interframe Space) 502 frei, so sendet das erste Teilnehmergerät Daten mittels eines ersten Datenrahmens 503.
In Schritt 504 überprüft das zweite Teilnehmergerät, ob der Funkkanal frei ist, und stellt fest, dass der Funkkanal belegt ist. Daher stellt das zweite Teilnehmergerät seinen Sendeversuch zurück und wartet bis der Funkkanal wieder für die Dauer eines zweiten DIFS 505 frei ist.
Nachdem der Funkkanal für die Dauer des zweiten DIFS 505 frei ist wartet das zweite Teilnehmergerät zusätzlich noch eine zufällige Zeitspanne (Backoff-Time) innerhalb eines Wettbewerbsfensters (Contention Window) 506 und überwacht währenddessen den Funkkanal. Das Wettbewerbsfenster 506 ist in mehrere Zeitschlitze 507 aufgeteilt und das zweite Teilnehmergerät, das senden möchte, wählt zufällig einen der Zeitschlitze 507 aus, in dem es beginnt zu senden, wenn es möglicht ist.
Wenn kein anderes Teilnehmergerät innerhalb des Wettbewerbsfensters 506 vor dem von dem zweiten Teilnehmergerät ausgewählten Zeitschlitz mit der Übertragung beginnt, sendet das zweite Teilnehmergerät Daten mittels eines zweiten Datenrahmens 508.
Hierbei kann es zu einer Kollision kommen, wenn andere Teilnehmergeräte zufällig den selben Zeitschlitz ausgewählt haben, wie das zweite Teilnehmergerät.
Wird der Funkkanal während des Wettbewerbsfensters 506 von einem anderen Teilnehmergerät belegt, so stoppt das zweite Teilnehmergerät seinen Backoff-Timer, das heißt seine Backoff-Time-Zähleinheit. Der Backoff-Timer des zweiten Teilnehmergeräts wird bei einem erneuten Sendeversuch des zweiten Teilnehmergeräts neu gestartet, die Backoff-Time, die das zweite Teilnehmergerät abwartet, ist jetzt jedoch gegenüber der vorherigen Backoff-Time um die Länge eines Zeitschlitzes verkürzt.
Auf diese Weise erhöht sich die Priorität des zweiten Teilnehmergeräts, das bisher nicht übertragungsberechtigt war, und das zweite Teilnehmergerät erhält mit einer aufgrund der verkürzten Backoff-Time erhöhten Wahrscheinlichkeit in den folgenden Wettbewerbsfenstern die Möglichkeit, Daten zu übertragen.
Bei einer Variante des mit Bezug auf 5 beschriebenen Verfahrens wird ein RTS/CTS(Request to Send/Clear to Send)-Handshake-Verfahren verwendet, um mögliche Kollisionen aufgrund des so genannten Hidden-Node-Problems aufzulösen.
Das Hidden-Node-Problem tritt auf, wenn sich beispielsweise ein zweites Teilnehmergerät außerhalb der Funkreichweite eines ersten Teilnehmergeräts befindet und somit das zweite Teilnehmergerät nicht feststellen kann, ob das erste Teilnehmergerät einen Datenrahmen sendet.
Bei den RTS/CTS-Handshake-Verfahren sendet das erste Teilnehmergerät nach Ablauf eines DIFS, bei dem der Funkkanal frei ist, eine Sendeanforderung (Request to Send, RTS) mittels einer entsprechenden Nachricht zu dem Access-Point, der die WLAN-Funkzelle betreibt, in der sich das erste Teilnehmergerät und das zweite Teilnehmergerät befinden.
Wenn das erste Teilnehmergerät eine Sendebereitschaft (Clear to Send, CTS) mittels einer entsprechenden Nachricht von dem Access-Point empfängt, so kann es mit der Übertragung eines Datenrahmens beginnen. Ist die Übertragung des Datenrahmens erfolgreich durchgeführt worden, sendet der Access-Point eine Nachricht mit einer positiven Bestätigung an das erste Teilnehmergerät.
Die Sendebereitschaftsnachricht wird auch von dem zweiten Teilnehmergerät empfangen, das daraufhin seine Sendeversuche unterbricht.
Ein gewisser Grad von QoS kann mittels des DCF-Verfahrens sichergestellt werden, sodass für bestimmte Teilnehmer und für bestimmte Kommunikationsdienste minimale Bandbreiten oder maximale Verzögerungszeiten garantiert werden können.
Dies gelingt einerseits durch die Variation der zufälligen Backoff-Time innerhalb des Wettbewerbsfensters in Abhängigkeit von dem jeweiligen Teilnehmer bzw. Kommunikationsdienst. Mittels einer kürzeren Backoff-Time kann eine höhere Priorität realisiert werden, mittels einer längeren Backoff-Time kann eine niedrigere Priorität für ein Teilnehmergerät realisiert werden. Auf diese Weise sind höher priorisierte Teilnehmergeräte in der Lage, Datenpakete zu einem früheren Zeitpunkt mittels des WLAN-Kommunikationsnetzwerks zu übertragen als niedrig priorisierte Teilnehmergeräte.
Andererseits besteht die Möglichkeit, bei Verwendung eines RTS/CTS-Handshake-Verfahrens in Abhängigkeit von dem jeweiligen Teilnehmer bzw. Kommunikationsdienst mittels der Sendebereitschaftsnachricht dem Teilnehmergerät, dem der Zugriff auf den Funkkanal erteilt wird, Informationen zu signalisieren, die spezifizieren, wie lang das Teilnehmergerät senden darf, das heißt, wie lange das Teilnehmergerät den Funkkanal im Rahmen des mittels der Sendebereitschaftsnachricht erteilten Zugriffs verwenden darf.
Der Hauptnachteil eines auf CSMA/CA basierenden Kanal-Zugriffssteuerungsverfahrens ist, dass aufgrund der vielen Wartezeiten, insbesondere aufgrund des Wettbewerbsfensters, und der möglichen Kollisionen die verfügbare Bandbreite des Funkkanals, das heißt die von dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk bereitgestellten Funkressourcen, ineffizient genutzt werden.
Dieser Nachteil wird bei dem Kanal-Zugriffsverfahren PCF vermieden.
Bei PCF wird der Zugriff von Teilnehmergeräten auf den Funkkanal zentral von einer Einheit im WLAN-Kommunikationsnetzwerk gesteuert, typischerweise von einem Access-Point.
Dabei leitet der Access-Point eine erste Phase des Verfahrens ein, indem er ein Signal an alle Teilnehmergeräte in der von ihm betriebenen WLAN-Funkzelle sendet, mittels welchen die Teilnehmergeräte abgefragt werden, ob sie Zugriff auf den Funkkanal für eine Datenübertragung benötigen. Dies wird als Polling bezeichnet. In dem Fall, dass ein Teilnehmergerät Zugriff auf den Funkkanal für eine Datenübertragung benötigt, sendet es eine Bedarfsanmeldung an den Access-Point. Der Access-Point empfängt und sammelt die Bedarfsanmeldungen und sendet in einer zweiten Phase des Verfahrens an die Teilnehmergeräte, die eine Bedarfsanmeldung an den Access-Point übertragen haben, jeweils eine Sendeaufforderungsnachricht in einer bestimmten Reihenfolge.
Auf diese Weise werden der Wettbewerb der Teilnehmergeräte um die Funkressourcen untereinander und Kollisionen vermieden.
Da der Access-Point die volle Kontrolle über den Zugriff auf den Funkkanal hat, kann durch eine entsprechende Zuteilung von Senderechten durch den Access-Point in Abhängigkeit von bestimmten Teilnehmern oder Kommunikationsdiensten ein gewisser Grad von QoS unterstützt werden.
Gemäß dem Technologiestandard IEEE 802.11 ist die Verwendung von DCF vorgeschrieben, die Verwendung von PCF ist optional.
Die Verwendung von PCF erfordert insbesondere die Implementierung von DCF.
In einem UMTS-Funknetzwerk werden zentral in einem HLR (Home Location Register) Informationen über alle Teilnehmer gespeichert, die einem PLMN (Public Land Mobil Network) zugeordnet sind. Dies sind beispielsweise:

– die International Mobile Subscriber Identity (IMSI),
– eine oder mehrere Mobile Station International ISDN Numbers (MSISDNs),
– Lokalisierungsinformationen, die die Abrechnung und das Routing von Gesprächen ermöglichen und
– Serviceeinschränkungen, wie beispielsweise Einschränkungen bezüglich Roaming.

Diese Teilnehmerinformationen im HLR sind beispielsweise beim Kommunikationsverbindungsaufbau und zur Diensteführung erforderlich.
Aus Druckschrift [2] ist ein Kommunikationssystem mit einem Kommunikationsnetzwerk bekannt, bei dem eine maximale Dienstqualität an ein Teilnehmergerät gesendet wird. Auf diese Weise werden wiederholte Anfragen nach möglichen Dienstqualitäten vermieden. Dem Benutzer des Teilnehmergeräts ist ein Dienstqualitätsprofil zugeordnet.
Druckschrift [3] offenbart ein Polling-Verfahren für Teilnehmergeräte, bei dem eine Polling-Liste unter Verwendung von Polling-Faktoren, die den Teilnehmergeräten zugeordnet sind und den Prioritäten der Teilnehmergeräten entsprechen, erstellt wird. Beispielsweise werden Teilnehmergeräte mit hoher Priorität oft in die Polling-Liste eingetragen und werden dementsprechend oft abgefragt.
Druckschrift [4] beschreibt eine Netzwerk-Architektur zur Verknüpfung eines GSM-Mobilfunknetzwerks mit einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, dass im HLR (Home Location Register) des Mobilfunknetzwerks ein Bitmuster gespeichert ist, das anzeigt, ob ein Benutzer für einen WLAN-Dienst angemeldet ist. Ferner kann im Endgerät eine Liste mit WLAN-Kommunikationsnetzwerken gespeichert sein.
In Druckschrift [5] ist ein Verfahren zur Zugriffs-Autorisation für ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk beschrieben, bei dem basierend auf einem Geräte-Identifikator und einem Benutzer-Identifikator Zugriffs-Privilegien eines Benutzers bestimmt werden und basierend auf diesen Zugriffs-Privilegien eine Kommunikationssitzung autorisiert wird.
Druckschrift [6] offenbart ein Verfahren zur Zugriffssteuerung eines Teilnehmers zu einem Netzwerk, bei dem der Zugriff des Teilnehmers in Abhängigkeit eines Vergleichs des Zugriffs, der einem Teilnehmer bereitgestellt werden soll und einem gespeicherten Teilnehmerprofil gesteuert wird.
Druckschrift [7] beschreibt ein Verfahren, bei dem ein Endgerät ein Frequenzspektrum scannt und mindestens ein potentielles Funkzugangsnetzwerk identifiziert und einen Scanbericht an ein Netzwerk versendet und das Netzwerk entscheidet, welches der identifizierten Netzwerke für einen angeforderten Dienst geeignet ist.
In Druckschrift [8] ist eine Netzwerkarchitektur mit einem drahtlosen WAN(Wide Area Network)-Netzwerk und einem drahtlosen LAN-Netzwerk beschrieben, wobei ein Gateway vorgesehen ist, das mit beiden Netzwerken gekoppelt ist und den Zugriff auf die Netzwerke durch mobile Kommunikationsendgeräte ermöglicht.
Druckschrift [9] beschreibt ein Mobilfunk-Kommunikationssystem, bei dem in einem Endgerät eine Liste von für den entsprechenden Teilnehmer zugänglichen Kommunikationsnetzwerken und/oder eine Liste von für den Teilnehmer nicht zugänglichen Kommunikationsnetzwerken gespeichert ist.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, die Zugangssteuerung und die benutzerspezifische und/oder dienstspezifische Vergabe von Funkressourcen in einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk effizient zu steuern.
Die Aufgabe wird durch ein Kommunikationssystem, ein Verfahren zum Steuern eines Kommunikationssystems, eine Steuereinrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines WLAN-Dienstes mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Es wird ein Kommunikationssystem mit einem Teilnehmergerät, einem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt, welches Kommunikationssystem aufweist: eine Ermittlungseinrichtung, die eingerichtet ist, einen einem Benutzer des Teilnehmergeräts zugeordneten Nutzerprioritätswert zu ermitteln, der eine dem Benutzer in Abhängigkeit von der Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk-Identität des Benutzers zugeordnete Nutzerpriorität spezifiziert und der in einem Speicher des Teilnehmergeräts gespeichert ist; eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, auf Basis des Nutzerprioritätswerts zu überprüfen, ob der Benutzer zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist, und/oder auf Basis des Nutzerprioritätswerts für einen von dem Benutzer angefragten WLAN-Dienst Funkressourcen zu allokieren und eine den allokierten Funkressourcen entsprechende Dienstqualität aus einer Mehrzahl von Dienstqualitäten zuzuweisen, die für den WLAN-Dienst gewährleistet wird.
Ferner werden ein Verfahren zum Steuern eines Kommunikationssystems, eine Steuereinrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines WLAN-Dienstes gemäß dem oben beschriebenen Kommunikationssystem bereitgestellt.
Eine der Erfindung zu Grunde liegende Idee kann anschaulich darin gesehen werden, dass die Nutzerprioritäten eines Benutzers, die sich aus seiner Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk-Identität, beispielsweise aus der zwischen dem Benutzer und dem Betreiber des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks vereinbarten Nutzungsbedingungen, und dem Benutzer von dem Betreiber des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks zugeordneten Prioritäten ergeben, dazu verwendet werden, den Zugang des Benutzers zu einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zu steuern und zu entscheiden, welche Funkressourcen für einen von dem Benutzer in dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk angefragten Kommunikationsdienst bereitgestellt werden und damit insbesondere, welche Dienstqualität für den Kommunikationsdienst gewährleistet und dem Benutzer garantiert wird.
Insbesondere kann die Steuereinrichtung auf Basis des Nutzerprioritätswerts und somit auf Basis der Nutzerpriorität des Benutzers entscheiden, ob dem Benutzer der Kommunikationsdienst zur Verfügung gestellt wird, indem sie Funkressourcen für den Kommunikationsdienst bereitstellt oder nicht.
Mittels der Erfindung wird es den Benutzern des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks ermöglicht, auf Basis ihrer Subscription in dem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk, das heißt auf Basis der Nutzungsbedingungen, die sie mit dem Anbieter des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks vereinbart haben, an das Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk angeschlossene WLAN-Kommunikationsnetzwerke mit einer entsprechenden Nutzerpriorität zu nutzen.
Die Anbieter von WLAN-Kommunikationsnetzwerken können auf diese Weise den Zugang von Benutzern und die Vergabe von Funkressourcen, das heißt die Bereitstellung von Funkressourcen für die Benutzer, effizient steuern.
Anschaulich spezifiziert der Nutzerprioritätswert eine von dem Betreiber des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks an den Benutzer vergebene Nutzerpriorität.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung, die im Zusammenhang mit dem bereitgestellten Kommunikationssystem beschrieben sind, gelten sinngemäß auch für das bereitgestellte Verfahren zum Steuern eines Kommunikationssystems, die bereitgestellte Steuereinrichtung und das bereitgestellte Verfahren zum Bereitstellen eines WLAN-Dienstes.
In einer Ausführungsform weist das Teilnehmergerät eine erste Übermittlungseinrichtung zum Übermitteln des Nutzerprioritätswerts an die Ermittlungseinrichtung auf.
Es ist ferner bevorzugt, dass das Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk einen zweiten Speicher zum Speichern des Nutzerprioritätswerts aufweist und eine zweite Übermittlungseinrichtung zum Übermitteln des Nutzerprioritätswerts an die Ermittlungseinrichtung aufweist.
Beispielsweise ist der Nutzerprioritätswert in dem Home Location Register (HLR) des Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerks gespeichert, das gemäß UMTS ausgestaltet ist.
Vorzugsweise ist die durch den Nutzerprioritätswert spezifizierte Nutzerpriorität die höchste der dem Benutzer in dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugeordneten Nutzerprioritäten, das heißt, die Nutzerpriorität mit dem Nutzerprioritätswert, auf dessen Basis für den WLAN-Dienst die Funkressourcen bereitgestellt werden, die maximal für den WLAN-Dienst bereitgestellt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung eine Vergleichseinheit aufweist, die eingerichtet ist, durch Vergleichen des Nutzerprioritätswerts und der Nummer mindestens einer zugelassenen Nutzerpriorität zu überprüfen, ob der Benutzer zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist.
In einer Ausführungsform weist das WLAN-Kommunikationsnetzwerk eine dritte Übermittlungseinrichtung zum Übermitteln der Nummer mindestens einer zugelassenen Nutzerprioriät an das Teilnehmergerät auf und die Steuereinrichtung weist eine Steuereinheit auf, die in dem Teilnehmergerät angeordnet ist, und die eingerichtet ist, auf Basis des Nutzerprioritätswerts und der übertragenen Nummer mindestens einer zugelassenen Nutzerpriorität zu überprüfen, ob das Teilnehmergerät zugangsberechtigt ist.
Anschaulich ist es somit möglich, dass ein Teilnehmergerät selbst überprüft, ob es, das heißt sein Benutzer, zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist. Auf diese Weise können beispielsweise häufige Anfragen an das WLAN-Kommunikationsnetzwerk nach einem Zugang von Teilnehmergeräten, die nicht zugangsberechtigt sind, vermieden werden.
Es ist bevorzugt, dass das Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk gemäß dem UMTS-Standard oder dem GSM-Standard ausgestaltet ist.
Es ist ferner bevorzugt, dass das WLAN-Kommunikationsnetzwerk gemäß einem IEEE 802.11-Standard, dem Hiperlan/2-Standard, dem Open-Air-Standard oder dem SWAP(Shared Wireless Access Protocol)-Standard ausgestaltet ist.
Vorzugsweise sind das Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und das WLAN-Kommunikationsnetzwerk mittels einer Interworking-Einheit gekoppelt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
1 zeigt ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt ein Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine Mobilfunk-Zellstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt ein Nachrichtenflussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 illustriert ein übliches Kanal-Zugriffsverfahren bei einem WLAN.
6 zeigt ein Teilnehmergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 100 ist ein drahtloses lokales Kommunikationsnetz, bei dem Teilnehmergeräte 101, 102 mittels Funkschnittstellen 103, 104, mittels Access-Points 105, 106 und mittels eines Routers 107 mit einem Breitband-Datennetz, in diesem Beispiel mit dem Internet 108, gekoppelt sind.
Die Access-Points 105, 106 betreiben jeweils eine WLAN-Funkzelle und stellen jeweils für alle sich in der jeweiligen WLAN-Funkzelle befindenden Teilnehmergeräte 101, 102 Funkressourcen bereit. Die WLAN-Funkzellen können einen Radius von bis zu 100 Meter aufweisen.
Mittels eines WLAN-Kommunikationsnetzwerks kann ein zellulares Funknetz aufgebaut werden, in dem bei Bewegung eines Teilnehmergeräts von einer ersten Funkzelle in eine zweite Funkzelle eine bestehende Datenverbindung von dem die erste Funkzelle betreibenden Access-Point zu dem die zweite Funkzelle betreibenden Access-Point übergeben werden kann (Roaming).
Die maximal erreichbaren Datenraten sind abhängig von der bei dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 100 verwendeten WLAN-Funktechnologie und können bis zu 54 Mbit/s betragen.
2 zeigt ein Kommunikationssystem 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Kommunikationssystem 200 weist ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 und ein UMTS-Funknetzwerk 202 auf. Das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 weist wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben Access-Points 203, 204 sowie einen Router 205 auf.
Der Router 205 des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 ist ferner mit einem AAAL (Authentication Authorization Accounting Local) 206 des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 gekoppelt.
Das UMTS-Funknetzwerk 202 weist UMTS-Basisstationen (NodeBs) 207, 208 auf, die mittels eines RNC (Radio Network Controller) 209 mit einem SGSN (Serving GPRS Support Node, GPRS: General Packet Radio Service) 210 gekoppelt sind.
Der SGSN 210 ist mit einem HLR (Home Location Register) 211 sowie mit einem GGSN (Gateway GPRS Support Node) 212 gekoppelt.
Mittels des Routers 205 ist das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 mit dem Internet 213 gekoppelt und das UMTS-Funknetzwerk 202 ist mittels des GGSN 212 mit dem Internet 213 gekoppelt.
Die UMTS-Basisstationen 207, 208 betreiben UMTS-Funkzellen und ein Benutzer, der ein Teilnehmergerät 214 in einer UMTS-Funkzelle verwendet, kann mittels des UMTS-Funknetzwerks 202 mit dem Internet 213 und mit anderen Benutzern des UMTS-Funknetzwerks 202 Daten austauschen.
Ferner weist das Teilnehmergerät 214 ein WLAN-Funkmodul auf, mittels welchem das Teilnehmergerät 214, wenn es sich in einer von den Access-Points 203, 204 betriebenen WLAN-Funkzelle befindet, mittels des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 Daten mit dem Internet 213 und anderen Benutzern des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 austauschen kann.
Ferner können zwischen dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 und dem UMTS-Funknetzwerk 202 Daten ausgetauscht werden. Beispielsweise kann ein Benutzer, der ein Teilnehmergerät in einer UMTS-Funkzelle betreibt mittels einer Kommunikationsverbindung zu dem UMTS-Funknetzwerk 202 und mittels des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 mit einem Benutzer, der ein Teilnehmergerät in einer WLAN-Funkzelle verwendet, kommunizieren.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kommunikation zwischen dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 und dem UMTS-Funknetzwerk 202 mittels einer Interworking-Einheit (IWU) 215 realisiert. Für die Kommunikation zwischen WLAN-Kommunikationsnetzwerken und UMTS-Funknetzen werden in den Standardisierungsgremien des 3GPP verschiedene Netzwerkarchitekturen diskutiert.
Bei dem dargestellten Kommunikationssystem 200 ist eine anschaulich "lockere" Anbindung realisiert, bei der das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 und das UMTS-Funknetzwerk 202 eigenständige Systeme sind und mittels der IWU 215 miteinander gekoppelt sind.
Mittels der IWU 215 werden Signalisierungsdaten von dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 zu dem UMTS-Funknetzwerk 202 und umgekehrt übertragen.
Die Kommunikation zwischen dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 und dem UMTS-Funknetzwerk 202 auf Basis der IWU 215 ist von Vorteil, da bei Anbindung eines WLAN-Kommunikationsnetzwerks an ein UMTS-Funknetzwerk, das heißt beim Ermöglichen der Kommunikation zwischen einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk und einem UMTS-Funknetzwerk, auf Basis einer IWU nur wenige Veränderungen des UMTS-Funknetzwerks und des WLAN-Kommunikationsnetzwerks erforderlich sind. Insbesondere sind nur wenige Veränderungen der Netzwerkarchitekturen und der Protokollarchitekturen des WLAN-Kommunikationsnetzwerks und des UMTS-Funknetzwerks erforderlich.
Das WLAN-Funkmodul des Teilnehmergeräts 214 kann als WLAN-Funkeinheit, die in dem Teilnehmergerät 214 integriert ist, oder als WLAN-PC-Karte, die in eine Schnittstelle des Teilnehmergeräts 214, beispielsweise in eine PCMCIA-Schnittstelle, eingeführt wird, realisiert sein.
Das Teilnehmergerät 214 ist beispielsweise ausgestaltet, wie im Folgenden mit Bezug auf 6 beschrieben.
6 zeigt ein Teilnehmergerät 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß dem UMTS-Standard ist es vorgesehen, dass für einen (Mobilfunk-)Teilnehmer ein Universal Subscriber Identity Module (USIM) 601 zur Inbetriebnahme seines Mobiltelefons 602 in einem UMTS-Funknetz erforderlich ist.
Das USIM 601 ist eine logische Einheit, die auf der physikalischen Chipkarte UICC (Universal Integrated Circuit Card) 603 implementiert ist.
Gemäß dem UMTS-Standard besteht das Teilnehmergerät (User Equipment, UE) 600 somit aus dem Mobiltelefon (Mobile Equipment, ME) 602 und der UICC 603.
Mittels des USIM 601 sind alle wichtigen Daten des das Teilnehmergerät 600 verwendenden Teilnehmers gespeichert, die zur Identifizierung und zum Nachweis der Zugangsberechtigung des Teilnehmers dienen und mittels welcher die Verschlüsselung und Entschlüsselung der Nutzdaten des Teilnehmers zum Schutz gegen Abhören und Verfälschen gewährleistet werden.
Diese Daten werden auf dem USIM 601 in Form von Elementary Files (EF) gespeichert. Beispielsweise wird die IMSI (International Mobile Subscriber Identity) des Teilnehmers in der Elementary File mit der Bezeichnung EF_IMSI und die Schlüssel zur Verschlüsselung und Entschlüsselung der Nutzdaten des Teilnehmers in der Elementary File mit der Bezeichnung EF_Keys gespeichert.
3 zeigt eine Mobilfunk-Zellstruktur 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Mobilfunk-Zellstruktur 300 ist ein Beispiel für eine geographische Verteilung von Funkzellen, die mittels des Kommunikationssystems 200 betrieben werden.
Eine erste Funkzelle 301 wird beispielsweise mittels einer Basisstation 207, 208 des UMTS-Funknetzwerks 202 betrieben.
In der ersten Funkzelle 301 befinden sich eine zweite Funkzelle 302, eine dritte Funkzelle 303 und eine vierte Funkzelle 304.
Die zweite Funkzelle 302, die dritte Funkzelle 303 und die vierte Funkzelle 304 dienen zur Versorgung von Hot-Spots in der ersten Funkzelle 301 und sind WLAN-Funkzellen, das heißt, dass sie von Access-Points 203, 204 des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 betrieben werden.
In der ersten Funkzelle 301 befindet sich ferner eine fünfte Funkzelle 305, die ebenfalls eine UMTS-Funkzelle ist, das heißt, dass sie von einer Basisstation 207, 208 des Funknetzwerks 202 betrieben wird.
Im Folgenden wird die Zugangssteuerung des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 am Beispiel des Teilnehmergeräts 214 und des Benutzers der Teilnehmergeräts 214, die sich in einer WLAN-Funkzelle, die von einem Access-Point 203, 204 des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 betrieben wird, befinden, erläutert.
An den Benutzer werden von dem Betreiber des UMTS-Funknetzwerks 202 keine, eine oder mehrere WLAN-Nutzerprioritäten vergeben. Die Vergabe von WLAN-Nutzerprioritäten basiert darauf, ob der Benutzer neben dem UMTS-Funknetzwerk 202 auch das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 zur Kommunikation nutzen will sowie auf der Subscription des Benutzers des UMTS-Funknetzwerk 202, das heißt auf den Nutzungsbedingungen, die der Benutzer mit dem Betreiber des UMTS-Funknetzwerks 202 vereinbart hat, beispielsweise mit einem entsprechenden Vertrag.
Nutzerprioritätswerte, die die vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten spezifizieren, in diesem Beispiel Nummern der vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten, werden auf der USIM des Teilnehmergeräts 214 in der Elementary File mit der Bezeichnung EF_WUP (WLAN User Priority) und/oder in dem HLR 211 gespeichert.
Es kann eine beliebige Anzahl N universeller WLAN-Nutzerprioritäten definiert werden, die vorzugsweise aufsteigend angeordnet sind, so dass die WLAN-Nutzerpriorität mit der Nummer Null die niedrigste Priorität und die WLAN-Nutzerpriorität mit der Nummer N-1 die höchste Priorität der WLAN-Nutzerprioritäten ist. Die Definition der (WLAN-Nutzer-)Prioritäten kann aufgrund der Vielzahl von möglichen Anwendungen des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 202 auf verschiedene Weisen erfolgen, beispielsweise auf Basis des Typs des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201, das heißt, ob das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 privat oder öffentlich angeboten wird, des Anwendungsbereichs, beispielsweise ob das WLAN-Kommunikationsnetzwerk im Bereich eines Hotels, eines Flughafens, eines Coffeeshops usw. genutzt wird, und des Anwendungslandes, beispielsweise, ob sich das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 im Heimatland des Benutzers oder im Ausland befindet.

Im Fall N = 8 können die WLAN-Nutzerprioritäten beispielsweise gemäß Tabelle 1 definiert sein.

Nummer	Netztyp	Anwendungbereich	Anwendungsland
0	Öffentlich	Alle	Heimatland
1	Privat	Alle	Heimatland
2	Öffentlich	Coffee-Shop	Ländergruppe 1
3	Privat	Hotel + Flughafen	Ländergruppe 1
4	Privat	Alle	Ländergruppe 2
5	Öffentlich	Alle	Weltweit
6	Privat	Alle	Weltweit
7	Alle	Alle	Weltweit

Tabelle 1

Dabei bedeutet beispielsweise die WLAN-Nutzerpriorität mit der Nummer 2 anschaulich, dass der Benutzer, wenn er die WLAN-Nutzerpriorität mit der Nummer 2 hat, berechtigt ist, alle öffentlichen WLAN-Kommunikationsnetzwerke im Anwendungsbereich eines Coffeeshops in allen Ländern der Ländergruppe 1 die in geeigneter Weise definiert ist, zu nutzen (siehe Zeile 4 von Tabelle 1).
Die Vergabe der WLAN-Nutzerprioritäten in Abhängigkeit der Subscription des Teilnehmers durch den Betreiber des UMTS-Funknetzwerks 202 ist beispielsweise gemäß Tabelle 2 ausgestaltet.

Subscription WLAN-Nutzerpriorität

Prepaid 0

Economy 1 + 2

Business 7

Tabelle 2
Beispielsweise bedeutet Zeile 4 von Tabelle 2 anschaulich, dass ein Benutzer, der unter Business-Nutzungsbedingungen das WLAN-Funknetzwerk 201 nutzt, die WLAN-Nutzerpriorität 7 hat.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 die Zugangssteuerung des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
4 zeigt ein Nachrichtenflussdiagramm 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der in dem Nachrichtenflussdiagramm 400 dargestellte Nachrichtenfluss findet zwischen einem Teilnehmergerät 401, einem Access-Point 402, einem IWU 403 und einem HLR 404 statt, die wie mit Bezug auf 2 angeordnet und ausgestaltet sind.
Das Nachrichtenflussdiagramm 400 illustriert den Nachrichtenfluss bei der Zugangssteuerung des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201, die auf Basis der wie oben erläutert definierten WLAN-Nutzerprioritäten und unter Berücksichtigung der Auslastung des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 und/oder der Kundenorientierung erfolgt.
Wie oben erwähnt, wird vorausgesetzt, dass die an den Benutzer des Teilnehmergeräts 401 vergebenden WLAN-Nutzerprioritäten in der USIM des Teilnehmergeräts 401 gespeichert sind.
In Schritt 405 informiert der Access-Point 402 mittels Broadcast (Rundsenden) das Teilnehmergerät 401, welche WLAN-Nutzerprioritäten in der von dem Access-Point 402 betriebenen WLAN-Funkzelle aktuell zugelassen sind, das heißt, welche WLAN-Nutzerprioritäten an einen Benutzer vergeben sein müssen, damit der Benutzer in der WLAN-Funkzelle zugangsberechtigt ist.
In einer Ausführungsform überträgt dazu der Access-Point 402 die Nummern aller in der WLAN-Funkzelle zugelassenen WLAN-Nutzerprioritäten mittels Broadcast, sodass das Teilnehmergerät 401 durch Feststellen, ob eine der Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten mit einer der von dem Access-Point 402 übertragenen Nummern von WLAN-Nutzerprioritäten übereinstimmt, feststellen kann, ob der Benutzer in der WLAN-Funkzelle zugangsberechtigt ist.
In einer anderen Ausführungsform überträgt der Access-Point 402 mittels Broadcast nur die Nummer einer WLAN-Nutzerpriorität, um Anzuzeigen, welche WLAN-Nutzerprioritäten momentan in der WLAN-Funkzelle zugelassen sind.
In diesem Fall sind alle WLAN-Nutzerprioritäten zugelassen, deren Nummer, größer oder gleich der übertragenen Nummer ist.
Nach erfolgtem Schritt 405 ist somit dem Teilnehmergerät 401 bekannt, ob es in der von dem Access-Point 402 betriebenen WLAN-Funkzelle zugangsberechtigt ist.
Somit ist die Zugangssteuerung zu der WLAN-Funkzelle durchgeführt. Im Folgenden wird vorausgesetzt, dass der Benutzer des Teilnehmergeräts 401 in der WLAN-Funkzelle zugangsberechtigt ist und sich erfolgreich bei dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 angemeldet, authentifiziert und einen Kommunikationsdienst angefragt hat.
Im Folgenden wird erläutert, wie der Access-Point 402 gemäß einem Ausführungsbeispiel für den von dem Benutzer des Teilnehmergeräts 401 angefragten Kommunikationsdienst Funkressourcen auf Basis der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten und mit Berücksichtigung der momentanen Netzauslastung und/oder Kundenorientierung allokiert und somit dem angefragten Kommunikationsdienst eine den allokierten Funkressourcen entsprechende QoS zuweist, die für den Kommunikationsdienst gewährleistet wird.
Um dies durchzuführen, müssen dem Access-Point 402 die an den Benutzer des Teilnehmergeräts 401 vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten bekannt sein.
Im Folgenden werden zwei Fälle unterschieden.
Im ersten Fall sind die Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten in dem HLR 404 gespeichert und der Access-Point 402 kann mittels der IWU 403 auf diese zugreifen. In diesem Fall werden die Schritte 406, 407, 408 und 409 durchgeführt.
Im zweiten Fall ist es dem Access-Point 402 nicht möglich, mittels der IWU 403 auf die in dem HLR 404 gespeicherten Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten zuzugreifen. In diesem Fall werden die Schritte 410 und 411 durchgeführt.
Im ersten Fall und im zweiten Fall wird anschließend der Schritt 412 durchgeführt.
Im ersten Fall sendet der Access-Point 402 in Schritt 406 eine erste Nachricht an die IWU 403, welche die erste Nachricht in Schritt 407 an den HLR 404 weiterleitet.
Die erste Nachricht enthält eine Anfrage nach den Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten.
Der HLR 404 beantwortet diese Anfrage in Schritt 409, indem er eine zweite Nachricht an die IWU 403 sendet, welche die zweite Nachricht in Schritt 408 an den Access-Point 402 weiterleitet.
Falls an den Benutzer mehrere WLAN-Nutzerprioritäten vergeben wurden, bestehen wie oben die beiden Möglichkeiten, dass die zweite Nachricht eine vollständige Angabe der Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten enthält oder nur die Nummer der WLAN-Nutzerpriorität mit der höchsten Nummer, die an den Benutzer vergeben wurde, enthält.
In Schritt 412 allokiert der Access-Point 402 basierend auf der mittels der zweiten Nachricht gesendeten Information über die an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten sowie basierend auf dem verwendeten Kanal-Zugriffsverfahren, beispielsweise DCF und/oder PCF für den von dem Benutzer angefragten Kommunikationsdienst Funkressourcen, soweit dies in dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 möglich ist.
Ist beispielsweise eine WLAN-Nutzerpriorität mit einer hohen Nummer an den Benutzer vergeben worden, so werden für einen von dem Benutzer angefragten Kommunikationsdienst Funkressourcen so allokiert, dass eine hohe Dienstqualität erreicht werden kann.
Ferner signalisiert der Access-Point 402 dem Teilnehmergerät 401 mittels einer dritten Nachricht die den für den Kommunikationsdienst allokierten Funkressourcen entsprechende, dem Kommunikationsdienst zugewiesene QoS, beispielsweise die für den Kommunikationsdienst garantierte minimale Bandbreite und/oder maximale Verzögerungszeit.
Im zweiten Fall findet auf Ebene der Applikationsschicht zwischen dem Access-Point 402 und dem Teilnehmergerät 401 ein dedizierter Austausch von Nachrichten statt.
In Schritt 410 sendet der Access-Point 402 eine vierte Nachricht an das Teilnehmergerät 401, mittels welcher er eine Anfrage nach den Werten der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten sendet.
In Schritt 411 beantwortet das Teilnehmergerät 401 diese Anfrage mittels einer fünften Nachricht.
Wie oben können dabei die Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten vollständig angegeben sein oder die fünfte Nachricht enthält nur die Nummer der WLAN- Nutzerpriorität mit der höchsten Nummer, die an den Benutzer vergeben wurde.
Anschließend wird der Schritt 412 durchgeführt, wie er oben bereits beschrieben wurde.
In einer anderen Ausführungsform wird auch die Zugangssteuerung mittels eines Nachrichtenaustauschs zwischen dem Access-Point 402 und dem Teilnehmergerät 401 durchgeführt.
In dieser Ausführungsform sendet der Access-Point 402 statt des in Schritt 405 durchgeführten Broadcasts mittels einer sechsten Nachricht eine Anfrage nach den Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten. Mittels einer siebten Nachricht antwortet das Teilnehmergerät 401 auf diese Anfrage. Die siebte Anfrage enthält eine vollständige Angabe der Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten oder die Nummer der WLAN-Nutzerpriorität mit dem höchsten Wert, die an den Benutzer vergeben wurde.
Enthält die siebte Nachricht die vollständige Angabe der Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten so überprüft der Access-Point 402, ob einer der übertragenen Nummern der Nummer einer momentan in der WLAN-Funkzelle zugelassenen WLAN-Nutzerpriorität entspricht. Ist dies der Fall, so ist der Benutzer zugangsberechtigt, ist dies nicht der Fall, so ist der Benutzer nicht zugangsberechtigt.
Enthält die siebte Nachricht nur die Nummer der WLAN-Nutzerpriorität mit der höchsten Nummer, die an den Benutzer vergeben wurde, so überprüft der Access-Point 402, ob die übertragene Nummer größer oder gleich der Nummer einer momentan in der WLAN-Funkzelle zugelassenen WLAN- Nutzerpriorität ist. Ist dies der Fall, so ist der Benutzer zugangsberechtigt, ist dies nicht der Fall, so ist der Benutzer nicht zugangsberechtigt.
Mittels einer achten Nachricht signalisiert der Access-Point 402 das Ergebnis der Überprüfung, ob der Benutzer zugangsberechtigt ist, an das Teilnehmergerät 401.
Zum besseren Verständnis wird im Folgenden ein Beispiel erläutert.
In dem folgenden Beispiel wird angenommen, dass N = 8 WLAN-Nutzerprioritäten gemäß Tabelle 1 definiert sind, wobei 0 die Nummer der niedrigsten WLAN-Nutzerpriorität ist und 7 die Nummer der höchsten WLAN-Nutzerpriorität ist, das heißt, dass eine WLAN-Nutzerpriorität mit einer höheren Nummer als der einer anderen WLAN-Nutzerpriorität eine höhere WLAN-Nutzerpriorität als die andere WLAN-Nutzerpriorität ist.
Die hierarchische Anordnung der WLAN-Nutzerprioritäten, das heißt, die Bestimmung, welche WLAN-Nutzerprioritäten höher als andere WLAN-Nutzerprioritäten sind, kann von dem Betreiber des UMTS-Funknetzwerks 202 und/oder von dem Betreiber des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 vorgenommen werden.
Anschaulich werden einem Benutzer mit einer höheren Nutzerpriorität mehr Funkressourcen in dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 bereitgestellt als einem Benutzer mit einer niedrigen Nutzerpriorität.
Es wird angenommen, dass der Benutzer des Teilnehmergeräts 401 ein Teilnehmer des UMTS-Funknetzwerks 202 ist, der mit seinem Teilnehmergerät 401, das ein UMTS-Teilnehmergerät ist und mit einem WLAN-Funkmodul ausgerüstet ist, das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 nutzen möchte. Das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 ist in diesem Beispiel gemäß dem IEEE 802.11-Technologiestandard ausgestaltet.
Es wird ferner angenommen, dass der Teilnehmer unter den Nutzungsbedingungen "Economy" das UMTS-Funknetzwerk 202 nutzt, beispielsweise hat er einen Vertrag über ein entsprechendes Tarifpaket mit dem Betreiber des UMTS-Funknetzwerks 202 abgeschlossen. Entsprechend den Economy-Nutzungsbedingungen und gemäß Tabelle 1 wurden an den Benutzer die WLAN-Nutzerprioritäten mit den Nummern 1 und 2 vergeben. Die Nummern dieser WLAN-Nutzerprioritäten sind auf der USIM in der Elementarg File EF_WUP in dem Teilnehmergerät 401 und/oder in dem HLR 211 des UMTS-Funknetzwerks 202 gespeichert.
Nun sei ferner angenommen, dass der Benutzer sich an einem Hot-Spot befindet, beispielsweise an einem Flughafen und dort mittels des Teilnehmergeräts 401 im Internet 213 surfen möchte. An dem Hot-Spot sei eine hierarchische Mobilfunk-Zellstruktur, wie sie in 3 gezeigt ist, vorhanden. Der Hot-Spot befinde sich dabei in der zweiten Funkzelle 302, die wie oben erwähnt eine WLAN-Funkzelle ist. Das die zweite Funkzelle 302 betreibende WLAN-Kommunikationsnetzwerk sei das in 2 dargestellte WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 und wie oben erläutert an das UMTS-Funknetzwerk 202 angebunden.
Der Access-Point, der die zweite Funkzelle 302 betreibt, sei der in 4 dargestellte Access-Point 402 des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201. Das WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 dient anschaulich zur Ergänzung der UMTS-Netzabdeckung des UMTS-Funknetzwerks 202 und ist, wie oben erwähnt, gemäß dem IEEE 802.11-Technologiestandard ausgestaltet.
Entsprechend Schritt 405 des in 4 dargestellten Nachrichtenflussdiagramms 400 überträgt der Access-Point 402 mittels Broadcast den Wert 1, womit angezeigt wird, dass alle WLAN-Nutzerprioritäten mit Nummern größer gleich 1 in der zweiten Funkzelle 302 momentan zugelassen sind. Insbesondere ist der Benutzer, da an ihn die Nutzerprioritäten mit den Werten 1 und 2 vergeben wurden, in der zweiten Funkzelle 302 zugangsberechtigt und meldet sich bei dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 an, worauf eine Authentifizierungsprozedur durchgeführt wird.
Nach der Anmeldung an dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk 201 sendet der Benutzer ferner mittels der Teilnehmergeräts 401 eine Anfrage nach einem Kommunikationsdienst an den Access-Point 402.
Nach erfolgreicher Authentifizierung des Teilnehmers allokiert der Access-Point 402 für den von dem Benutzer angefragten Kommunikationsdienst in der zweiten Funkzelle 302 Funkressourcen auf Basis der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten unter Berücksichtigung der momentan als schwach angenommenen Netzauslastung des WLAN-Kommunikationsnetzwerks 201 in der zweiten Funkzelle 302. Dazu ist es erforderlich, dass dem Access-Point 402 die an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten bekannt sind. In diesem Beispiel wird angenommen, dass der Access-Point 402 mittels der IWU 403 auf die in dem HLR 404 gespeicherten Nummern der an den Benutzer vergebenen WLAN-Nutzerprioritäten zugreifen kann.
Entsprechend den Schritten 406 bis 409 des Nachrichtenflussdiagramms 400 findet ein Nachrichtenaustausch zwischen dem Access-Point 402, der IWU 403 und dem HLR 404 statt.
Die in Schritt 409 an den Access-Point 402 übertragene zweite Nachricht enthält in diesem Beispiel den Wert 2, da dies die Nummer der WLAN-Nutzerpriorität mit der höchsten Nummer ist, die an den Benutzer vergeben wurde. Auf Basis der übertragenen Nummer und unter Berücksichtigung der momentan schwachen Netzauslastung allokiert der Access-Point 402 für den vom Benutzer angefragten Kommunikationsdienst Funkressourcen die einer QoS des angefragten Kommunikationsdienstes entsprechen, die einer Mindestbandbreite von 64 kbps entspricht.
Entsprechend 412 signalisiert der Access-Point 402 dem Teilnehmergerät 401 die dem angefragten Kommunikationsdienst zugewiesene QoS mittels einer dritten Nachricht.
In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:

[1] ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications
[2] EP 1067739 A1
[3] EP 1117211 A2
[4] Ala-Laurila, J., et al.: Wireless LAN Access Network Architecture for Mobile Operators. In: IEEE Communications Magazine, Nov. 2001, Vol. 39, S. 82–89
[5] WO 02/09458 A2
[6] WO 01/93523 A2
[7] EP 1 257 141 A1
[8] US 2002/0191575 A1
[9] DE 103 08 012 A1

Claims

Kommunikationssystem mit einem Teilnehmergerät, einem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk, aufweisend – eine Ermittlungseinrichtung (401), die eingerichtet ist, einen einem Benutzer des Teilnehmergeräts zugeordneten Nutzerprioritätswert zu ermitteln, der eine dem Benutzer in Abhängigkeit von der Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk-Identität des Benutzers zugeordnete Nutzerpriorität spezifiziert und der in einem Speicher des Teilnehmergeräts gespeichert ist; – eine Steuereinrichtung (402), die eingerichtet ist, auf Basis des Nutzerprioritätswerts zu überprüfen, ob der Benutzer zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist, und auf Basis des Nutzerprioritätswerts für einen von dem Benutzer angefragten WLAN-Dienst Funkressourcen zu allokieren und eine den allokierten Funkressourcen entsprechende Dienstqualität aus einer Mehrzahl von Dienstqualitäten zuzuweisen, die für den WLAN-Dienst gewährleistet wird.
Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Teilnehmergerät (401) eine erste Übermittlungseinrichtung zum Übermitteln des Nutzerprioritätswerts an die Ermittlungseinrichtung aufweist.
Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk einen zweiten Speicher (404) zum Speichern des Nutzerprioritätswerts aufweist und eine zweite Übermittlungseinrichtung (404) zum Übermitteln des Nutzerprioritätswerts an die Ermittlungseinrichtung aufweist.
Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Benutzer mehrere Nutzerprioritäten in dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugeordnet sind und die durch den Nutzerprioritätswert spezifizierte Nutzerpriorität die höchste der dem Benutzer in dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugeordneten Nutzerprioritäten ist.
Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (402) eine Vergleichseinheit aufweist, die eingerichtet ist, durch Vergleichen des Nutzerprioritätswerts und der Nummer mindestens einer zugelassenen Nutzerpriorität zu überprüfen, ob der Benutzer zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist.
Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das WLAN-Kommunikationsnetzwerk eine dritte Übermittlungseinrichtung zum Übermitteln der Nummer mindestens einer zugelassenen Nutzerprioriät an das Teilnehmergerät (401) aufweist und eine Steuereinheit aufweist, die in dem Teilnehmergerät (401) angeordnet ist, und die eingerichtet ist, auf Basis des Nutzerprioritätswerts und der übertragenen Nummer mindestens einer zugelassenen Nutzerpriorität zu überprüfen, ob das Teilnehmergerät (401) zugangsberechtigt ist.
Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk gemäß dem UMTS-Standard oder dem GSM-Standard ausgestaltet ist.
Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das WLAN-Kommunikationsnetzwerk gemäß einem IEEE 802.11-Standard, dem Hiperlan/2-Standard, dem Open-Air-Standard oder dem SWAP-Standard ausgestaltet ist.
Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und das WLAN-Kommunikationsnetzwerk mittels einer Interworking-Einheit gekoppelt sind.
Verfahren zum Steuern eines Kommunikationssystems mit einem Teilnehmergerät (401), einem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und einem WLAN-Kommunikationsnetzwerk, wobei gemäß dem Verfahren – ein einem Benutzer des Teilnehmergeräts (401) zugeordneter Nutzerprioritätswert ermittelt wird, der eine dem Benutzer in Abhängigkeit von der Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk-Identität des Benutzers zugeordnete Nutzerpriorität spezifiziert und der in einem Speicher des Teilnehmergeräts gespeichert ist; und – auf Basis des Nutzerprioritätswerts überprüft wird, ob der Benutzer zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist, und auf Basis des Nutzerprioritätswerts für einen von dem Benutzer angefragten WLAN-Dienst Funkressourcen allokiert werden, und eine den allokierten Funkressourcen entsprechende Dienstqualität aus einer Mehrzahl von Dienstqualitäten zugewiesen wird, die für den WLAN-Dienst gewährleistet wird.
Steuereinrichtung (402) eines Kommunikationssystems, welches Kommunikationssystem ein Teilnehmergerät (401), ein Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk aufweist, welche Steuereinrichtung (402) eine Steuereinheit aufweist, die eingerichtet ist, auf Basis eines Nutzerprioritätswerts, der eine dem Benutzer in Abhängigkeit von der Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk- Identität des Benutzers zugeordnete Nutzerpriorität spezifiziert und der in einem Speicher des Teilnehmergeräts gespeichert ist, zu überprüfen, ob der Benutzer zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist, und auf Basis des Nutzerprioritätswerts für einen von dem Benutzer angefragten WLAN-Dienst Funkressourcen zu allokieren und eine den allokierten Funkressourcen entsprechende Dienstqualität aus einer Mehrzahl von Dienstqualitäten zuzuweisen, die für den WLAN-Dienst gewährleistet wird.
Verfahren zum Bereitstellen eines WLAN-Dienstes bei einem Kommunikationssystem, welches Kommunikationssystem ein Teilnehmergerät (401), ein Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk aufweist, wobei gemäß dem Verfahren auf Basis eines Nutzerprioritätswerts, der eine dem Benutzer in Abhängigkeit von der Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk-Identität des Benutzers zugeordnete Nutzerpriorität spezifiziert und der in einem Speicher des Teilnehmergeräts gespeichert ist, überprüft wird, ob der Benutzer zu dem WLAN-Kommunikationsnetzwerk zugangsberechtigt ist, und auf Basis des Nutzerprioritätswerts für einen von dem Benutzer angefragten WLAN-Dienst Funkressourcen allokiert werden, und eine den allokierten Funkressourcen entsprechende Dienstqualität aus einer Mehrzahl von Dienstqualitäten zugewiesen wird, die für den WLAN-Dienst gewährleistet wird.