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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft drahtlose
Kommunikation und insbesondere ein Verfahren und ein System, die
Roaming zwischen verschiedenen drahtlosen Netzwerken erlauben, in
denen eine Vielzahl von Datenpaketen und Steuersignalen durch einen
virtuellen GPRS Unterstützungsknoten
zwischen low- und high-tier drahtlosen Netzwerken geliefert werden.
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Beschreibung
vom Stand der Technik
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Eine Anzahl von drahtlosen Netzwerktechnologien
wurden in den letzten Jahren vorgeschlagen. Neue Funkzugriffstechnologien
und drahtlose Netzwerkstandards wurden ebenfalls entwickelt. Es wird
angenommen, dass viele Standards in der gleichen Umgebung für zukünftige drahtlose
Kommunikationssysteme gleichzeitig vorhanden sein werden. Das Erlauben
von nahtlosem Roaming zwischen verschiedenen Netzwerken wird in
vielen Standardumgebungen immer wichtiger werden. Verschiedene Funkzugriffsnetzwerke
weisen ihre eigenen Eigenschaften auf. High-tier Systeme wie der
allgemeine Paketfunkdienst (GPRS) und ein universelles mobiles Telekommunikationssystem
(UMTS) stellen eine hohe Mobilität
mit geringerer Datenübertragungsbandbreite
bereit. Andererseits stellen low-tier Systeme wie das drahtlose
lokale Netzwerk (drahtloses LAN, WLAN) eine hohe Datenbandbreite,
aber mit einer geringeren Mobilität bereit.
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1 zeigt
zwei verschiedene drahtlose Netzwerke 100 und 200,
die herkömmlich
verbunden sind. Das drahtlose Netzwerk 100 ist hier ein
GPRS Netzwerk, das als ein Beispiel eines high-tier Systems verwendet wird. Das drahtlose
Netzwerk 200 ist ein WLAN, das als ein Beispiel eines low-tier
Systems verwendet wird. Wie in 1 gezeigt,
enthält das
GPRS Netzwerk 100 drei Basisstationsysteme (BSSs) 104a~104c,
drei bedienende GPRS Unterstützungsknoten
(SGSNs) 106a~106c, einen Gateway GPRS Unterstützungsknoten
(GGSN) 108a, einen Domänen-Name
Server (DNS) 110 und einen dynamischen Hostkonfigurationsprotokoll
(DHCP) Server 112. BSSs 104a~104c können drahtlose
Signale in Daten umwandeln. 102a~102c sind Zellen von
BSSs 104a~104c. Die Zellen 102a~102c decken normalerweise
500 Meter bis 30 km ab. SGSNs 106a~106c geben
Datenpakete weiter und regulieren Mobilitäts-Management (GMM) und Session-Management
(SM) und managen verschiedene Routingbereiche (RAs) und Mobilstationen
(MSs). GGSN 108a ist eine Schnittstelle zwischen dem GPRS
Netzwerk 100 und einem externen Netzwerk wie das Internet 300.
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Für
eine enthaltene Erläuterung
des WLAN, wird im Folgenden ein Beispiel gegeben. Wie in 1 gezeigt, enthält der WLAN 200 Zugriffspunkte, deren
Zellen 202a~202i sind, zwei Router 206a und 206b,
einen Gateway 208, einen DNS 210 und einen DHCP
Server 212. Die Zellen 202a~202i decken
normalerweise 100 Meter bis 300 Meter ab. Weil die Reichweite der
Zellen in dem WLAN geringer ist als den Zellen in dem GPRS Netzwerk,
wird der WLAN normalerweise in einem „hot spot" Bereich wie einem Gebäude, einer
Station oder einem Flughafen eingebaut. Ebenso enthält ein „hot spot" Bereich mit eingebautem
WLAN oft verschiedene Zugriffspunkte. Es gibt mehrere Zugänge für Dualmodusvorrichtungen, um
Datenkommunikation in vielen Netzwerken zu ermöglichen. In dem einfachsten
Zugang werden zwei Netzwerke unabhängig verwendet. 2 zeigt dieses Beispiel.
Die Topologie des Netzwerks in 2 ist
die gleiche wie in 1.
Die gestrichelte Linie A in 2 zeigt
den Roamingweg der mobilen Vorrichtung 40, die den GPRS
Standard und WLAN Standard unterstützt. Die mobile Vorrichtung 40 ist
bei Punkt A1 bei dem GPRS Netzwerk 100 angemeldet und beginnt,
durch das Internet 300 auf einen Fern-Host 42 zuzugreifen.
Dann können
Pakete zwischen der mobilen Vorrichtung 40 und dem Fern-Host 42 geliefert
werden. Während
die mobile Vorrichtung detektiert, dass das Signal von dem WLAN 200 stärker wird
als des Vorherigen (GPRS Netzwerk 100) wie bei Punkt A2,
stoppt es den Service von dem GPRS Netzwerk 100 und meldet
sich bei dem neue Netzwerk (WLAN 200) an. In diesem Zugang
werden alle der gegenwärtigen
Verbindungen und aller Service unterbrochen, weil jedes Netzwerk
seine eigene Netzwerkplanung, Routing, IP Adresse und Konfigurationen
aufweist.
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3 zeigt
einen anderen Zugang, der einen mobiles IP einführt, um ununterbrochenen IP
Service während
des Roamings zu unterstützen.
Die Topologie des Netzwerks in 3 ist
beinahe die gleiche wie in 2.
Der Unterschied ist, dass mobile IP Vorrichtungen 46a und 46b in 3 zugefügt sind. Dieser Zugang stellt
einen ununterbrochenen IP Service bereit. Dieser Zugang erfordert
jedoch das Einbauen mobiler IP Vorrichtungen 46a und 46b wie
Homeagenten und Fremdagenten in beiden Netzwerken. Weil die mobile
Vorrichtung 40 eine Rückkehrregistrierung
(an das GPRS Netzwerk 100) erfordert, wird Paketlaufzeit
und -verlust ebenfalls ein Problem während der Zeitdauer von Handovern
sein. Dieser Zugang leidet zudem unter Triangle Routing zwischen dem
GPRS Netzwerk 100 und dem WLAN 200, wenn mobile
IP Vorrichtungen nicht die Wegoptimierung (unter Bezugnahme auf
die gestrichelte Line C in 3)
unterstützen.
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Ein weiterer Zugang ist es, low-tier
Systeme als ein lokales Funkzugriffsnetzwerk unter einem high-tier
System dienen zu lassen. Um eine low-tier Basisstation mit einem
high-tier Kernnetzwerk zu verbinden, ist ein Emulator notwendig. 4 zeigt eine Verbindung
einer WLAN Basisstation zu einem GPRS System. Wie in 4 gezeigt, enthält das GPRS
System drei Basisstationsysteme (BSSs) 104a~104c,
drei bedienende GPRS Unterstützungsknoten
(SGSNs) 106a~105c, einen Gateway GPRS Unterstützungsknoten
(GGSN) 108a, einen Domänen-Name
Server (DNS) 110, Zugriffspunkte, deren Zellen 402a~402i sind,
einen BSS Emulator 404 und einen SGSN Emulator 406.
Jede WLAN Basisstation (Zugriffspunkt) kann als eine GPRS Basisstation durch
den BSS Emulator 404 oder ein SGSN durch den SGSN Emulator 406 angesehen
werden. Der Vorteil dieses Zugangs ist, dass kein mobiler IP erforderlich
ist. Alles Paketrouting und -weiterleiten werden durch das GPRS
Kernnetzwerk verarbeitet. Paketverlust und -laufzeit werden beträchtlich
reduziert. Diesem Zugang mangelt es jedoch an Flexibilität, weil
die zwei Netzwerke fest verbunden sind. Die Betreiber der zwei Netzwerke
müssen
die gleichen sein, um große
Informationsmengen auszutauschen. Ein anderer Nachteil dieses Zugangs
ist, dass der GGSN der einzige Punktzugriff auf das Internet sein
wird. Pakete durch zwei Netzwerke müssen zuerst dem GGSN folgen,
wobei ein Engpass erzeugt wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, die Roaming
zwischen verschiedenen drahtlosen Netzwerken erlauben. Durch einen
virtuellen GPRS Unterstützungsknoten
werden eine Vielzahl von Datenpaketen und Steuersignalen zwischen
low- und high-tier drahtlosen Netzwerken geliefert, um ein nahtloses
Roaming zwischen zwei verschiedenen drahtlosen Netzwerken für eine mobile
Vorrichtung bereitzustellen, sodass die zwei Netzwerke unabhängig betrieben
werden können.
Ebenso durchqueren Pakete zum Roaming den Knoten ohne durch den mobilen
IP durch das Internet verarbeitet zu werden. Die Auslegung reduziert
Paketverlust und -Laufzeit.
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Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein
Verfahren bereit, das Roaming zwischen verschiedenen drahtlosen
Netzwerken erlaubt. Die Erfindung offenbart eine mobile Vorrichtung,
die low- und high-tier drahtlose Netzwerkstandards unterstützt, die
angepasst ist, zwischen einem low- und high-tier drahtlosen Netzwerk
mit geringerer Bandbreite, aber mehr Mobilität als das low-tier drahtlose Netzwerk
durch einen virtuellen GPRS Unterstützungsknoten zu roamen, wobei
eine Vielzahl von Datenpaketen und Steuersignalen zwischen low-
und high-tier Netzwerken geliefert werden.
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Zudem stellt die vorliegende Erfindung
ebenfalls ein System bereit, das Roaming zwischen verschiedenen
drahtlosen Netzwerken erlaubt. Das System enthält low- und high-tier Netzwerke,
eine mobile Vorrichtung und einen virtuellen GPRS Unterstützungsknoten.
Das high-tier drahtlose Netzwerk weist eine geringere Bandbreite,
aber mehr Mobilität
als das low-tier drahtlose Netzwerk auf. Die mobile Vorrichtung
unterstützt
low- und high-tier drahtlose Netzwerkstandards. Eine Vielzahl von
Datenpaketen und Steuersignalen werden bei dem virtuellen GPRS Unterstützungsknoten
zwischen low- und high-tier drahtlosen Netzwerken geliefert, wenn
die mobile Vorrichtung zwischen den low- und high-tier drahtlosen
Netzwerken roamt.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung wird auf eine detaillierte Beschreibung Bezug
genommen, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu
lesen ist, in denen:
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1 zeigt
zwei verschiedene drahtlose Netzwerke, die gemäß dem Stand der Technik verbunden
sind;
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2 zeigt
ein Beispiel des einfachsten Zugangs, das Roaming zwischen den in 1 gezeigten Netzwerken erlaubt;
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3 zeigte
einen weiteren Zugang, der mobile IP in die in 1 gezeigten Netzwerke einführt;
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4 zeigt
einen weiteren Zugang, der WLAN Basisstationen mit einem GPRS System
verbindet;
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5 zeigt
eine Gesamtarchitektur, in der zwei verschiedene drahtlose Netzwerke
mit dem Internet gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung verbunden sind;
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6 zeigt
die Verfahren zum Roaming von dem GPRS Netzwerk zu dem WLAN gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt
Verfahren, in denen sich die mobile Vorrichtung von einer WLAN Basisstation
zu einer anderen nach den Verfahren in 6 bewegt;
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8a zeigt
Verfahren, in denen sich die mobile Vorrichtung von dem WLAN zu
dem GPRS Netzwerk bewegt und zu dem ursprünglichen Routingbereich (RA)
nach den Verfahren in 6 zurückkehrt;
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8b zeigt
Verfahren, in denen sich die mobile Vorrichtung von dem WLAN zu
dem GPRS Netzwerk bewegt und zu einem neuen Routingbereich nach
den Verfahren in 6 zurückkehrt;
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9 zeigt
eine Gesamtarchitektur, in der zwei verschiedene drahtlose Netzwerke
mit dem Internet gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung verbunden sind;
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10a zeigt
die Verfahren zum Roaming von dem WLAN zu dem GPRS Netzwerk gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ; 10b zeigt
die Verfahren zum Roaming von dem WLAN zu dem GPRS Netzwerk, das
nicht den VGSN unterstützt,
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 zeigt
Verfahren, in denen sich die mobile Vorrichtung von einem RA zu
einem anderen RA nach den Verfahren in 10a bewegt; und
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12 zeigt
Verfahren für
einen neuen Host, der eine Verbindung mit der mobilen Vorrichtung nach
den Verfahren in 10a initialisiert.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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5 zeigt
eine Gesamtarchitektur, in der zwei verschiedene drahtlose Netzwerke 500 und 600 mit
dem Internet 700 gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung verbunden sind. Das drahtlose Netzwerk 500 ist
hier ein GPRS Netzwerk, das als ein Beispiel eines high-tier Systems
verwendet wird. Das drahtlose Netzwerk 600 ist ein WLAN,
das als ein Beispiel eines low-tier Systems verwendet wird.
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Für
eine enthaltene Erläuterung
eines GPRS Netzwerks ist im Folgenden ein Beispiel gegeben. Wie
in 5 gezeigt, enthält das GPRS
Netzwerk 500 drei Basisstationsysteme (BSSs) 504a~504c, drei
bedienende GPRS Unterstützungsknoten (SGSNs) 506a~506c,
einen Gateway GPRS Unterstützungsknoten
(GGSN) 508a und einen Domänen-Name Server (DNS) 510.
BSSs 504a~504c können drahtlose Signale in Daten
umwandeln. 502a~502c sind Zellen von BSSs 504a~504c.
Die Zellen 502a~502c decken normalerweise 500
Meter bis 30 km ab. SGSNs 506a~506c geben Datenpakete
weiter und regulieren Mobilitäts-Management (GMM)
und Session-Management (SM) und managen verschiedene Routingbereiche
(RAs) und Mobilstationen (MSs). GGSN 508a ist eine Schnittstelle zwischen
dem GPRS Netzwerk 500 und einem externen Netzwerk wie das
Internet 700.
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Im Folgenden ist ein Beispiel für eine enthaltene
Erläuterung
des WLAN gegeben. Wie in 5 gezeigt,
enthält
der WLAN 60 Zugriffspunkte AP1~AP2, deren Zellen 602a~602i sind,
zwei Router 606a und 606b, einen Gateway 608,
einen DNS 610 und einen DHCP Server 612. Die Zellen 602a~602i decken
normalerweise 100 Meter bis 300 Meter ab.
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Ein neuer logischer Knoten, der virtueller GPRS
Unterstützungsknoten
(VGSN) 84 genannt wird, ist in 5 dargestellt. Die logische Entität kann entweder
als ein separater Knoten implementiert werden oder mit einem Gateway
in WLAN oder SGSN oder GGSN Knoten integriert sein. Zwei drahtlose
Netzwerke werden getrennt gemanagt, d. h. die zwei Netzwerke können von
zwei verschiedenen Betreibern betrieben werden. Nur ein VGSN 84 ist
zwischen zwei Systeme eingeführt,
wenn zwei Netzwerke einen nahtlosen Roamingservice bereitstellen müssen. Die
Situation ist für
einen „hot
spot" Bereich wie
Flughäfen
und Stationen völlig
normal.
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Die mobile Vorrichtung 80 kann
ein Mobiltelefon oder PDA sein. Die gestrichelte Linie B in 5 zeigt den Roamingweg der
mobilen Vorrichtung 80, die den GPRS Standard und den WLAN
Standard unterstützt.
Die mobile Vorrichtung 80 meldet sich bei dem GPRS Netzwerk 500 bei
Punkt B1 an und beginnt, auf einen Fern-Host 82 durch das
Internet 700 zuzugreifen. Dann können Pakete zwischen der mobilen
Vorrichtung 80 und dem Fern-Host 82 geliefert werden.
Wenn die mobile Vorrichtung 80 detektiert, dass das Signal
von dem WLAN 600 stärker
wird als des Vorherigen (GPRS Netzwerk 500) wie bei Punkt B2,
kann sie zu dem WLAN 600 handovern, um mit einer höheren Geschwindigkeit
zuzugreifen, wenn die zwei Netzwerke 500 und 600 eine
Roaming-Übereinkunft
aufweisen. Unter der Voraussetzung, dass die IP Adresse, die der
mobilen Vorrichtung 80 (oder Mobilstation (MS)) zugewiesen
ist, sich nicht während
der ganzen Datenservicezeitdauer in den verschiedenen Netzwerken ändert, wenn
sich die mobile Vorrichtung 80 zu dem WLAN 600 bewegt,
werden die Eingangspakete, die ursprünglich von dem GPRS Netzwerk 500 an
die mobile Vorrichtung 80 sind, durch den VGSN 84 an
den WLAN 600 gesendet und enden bei der mobilen Vorrichtung 80.
Die Ausgangspakete der mobilen Vorrichtung 80 können dem WLAN 600 direkt
folgen. Die detaillierten Verfahren werden in Verbindung mit 6~8 beschrieben.
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6 zeigt
die Verfahren zum Roaming von dem GPRS Netzwerk mit dem WLAN gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung: Schritt S61 bis S63 sind normale GPRS
Anmelde- bzw. Attach- und Paketdatenprotokoll (PDP) Kontextaktivierungsverfahren.
Gemäß den GPRS
Spezifikationen errichtet das GPRS Anmelde- bzw. Attach-Verfahren
ein Mobilitätsmanagementkontext
bei dem SGSN 506a, um den Ort der mobilen Vorrichtung 80 zu
identifizieren (S61-1 und S61-2). Wenn Datenpakete zwischen der
mobilen Vorrichtung 80 und dem Host 82 geliefert
werden, wird ein PDP Kontext aktiviert. Das PDP Kontextaktivierungsverfahren errichtet
Routinginformationen in dem SGSN 506a und dem GGSN 508a,
um einen korrekten Routingpfad zwischen der mobilen Vorrichtung 80 und
dem Host 82 durch das GPRS Netzwerk 500 aufrecht
zu erhalten. Der PDP Inhalt enthält
Qos Profile, Zugriffsinformationen und eine IP Adresse des GGSN 508a. Der
PDP Inhalt wird abgelöst,
wenn die mobile Vorrichtung 80 aufhört, durch das GPRS Netzwerk 500 bedient
zu werden. Das Wahlverfahren für
GGSNs wird bei dem PDP Kontextaktivierungsverfahren erreicht. Bei
anderen Tätigkeiten,
wenn die mobile Vorrichtung 80 die PDP Kontextanfrage empfängt, wählt ein
Betreiber des GPRS Systems einen GGSN für die mobile Vorrichtung gemäß einem
Zugriffspunktnamen (APN) der mobilen Vorrichtung oder anderen Auswahlwegen.
Die Bedienungsbeziehung zwischen dem gewählten GGSN und der mobilen
Vorrichtung 80 besteht, bis der PDP Inhalt deaktiviert
wird. Nach dem Aufbauen der Verbindung können Datenpakete zwischen der
mobilen Vorrichtung 80 und dem Host 82 geliefert
werden (S63).
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Bei Schritt S64 stellt die mobile
Vorrichtung 80 fest, dass der WLAN 600 verfügbar ist
und initialisiert ein Handover auf einen Zugriffspunkt AP1 des WLAN 600,
um mit höherer
Geschwindigkeit zuzugreifen. Schritt S64 führt Handover-Verfahren durch.
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Bei Schritt S65 ersucht die mobile
Vorrichtung 80 die VGSN Adresse, um folgende Verfahren durchzuführen. Ein
Beispiel, um die VGSN Adresse in der WLAN Umgebung zu lösen ist,
die Verwendung von einem DHCP (dynamisches Hostkonfigurationsprotokoll).
Bei Schritt S65-1 wird ein Signal gesendet, um die VGSN 84 Adresse
in dem WLAN 600 zu erfragen. Bei Schritt S65-2 antwortet
VGSN 84 der mobilen Vorrichtung 84 mit seiner
IP Adresse und die mobile Vorrichtung 80 empfängt sie.
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Nachdem die mobile Vorrichtung 80 die
IP Adresse vom VGSN 84 erhalten hat, sendet die mobile
Vorrichtung 80 ein Routingbereich-Update (RA Update) an
den VGSN 84 unter Verwendung der IP Adresse, die ursprünglich in
dem GPRS Netzwerk 500 verwendet wird (S66).
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Bei Schritt S67 sendet der VGSN 84 eine Standard-Update
PDP Kontextanfrage an den GGSN 508a, um den GGSN 508a zu
ersuchen, seine SGSN Adresse-in-Gebrauch zu ändern. Bei diesem Punkt simuliert
der VGSN 84 einen SGSN in dem GPRS Netzwerk 500.
Wenn GGSN 508a die PDP Kontextanfrage von dem VGSN 84 empfängt, detektiert
er, dass sich die mobile Vorrichtung 80 zu der WLAN Umgebung
bewegt. Der VGSN 84 ersetzt den ursprünglichen SGSN 506a zeitweise.
Pakete für
die mobile Vorrichtung 80 werden zu dem VGSN 84 anstelle
des ursprünglichen
SGSN 506a geleitet.
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Weil sich die mobile Vorrichtung 80 zu
dem GPRS Netzwerk 500 zurück bewegen kann, können in
dem ursprünglichen
SGSN 506a gespeicherte Daten nicht gelöscht werden, auch wenn sie
sich zeitweise zu dem WLAN 600 bewegt. Der GGSN 508a sendet
einen neuen Paketdatenprotokoll/Mobilitätsmanagementkontextbereitschaftbefehl
an den ursprünglichen
SGSN 506a. Die Benachrichtigung ersucht den ursprünglichen
SGSN 506a, den PDP Kontext zu halten, bis die mobile Vorrichtung 80 zu
dem GPRS Netzwerk zurückkehrt
oder getrennt wird.
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Nach dem gesamten Roamingverfahren sendet
die mobile Vorrichtung 80 Pakete unter Verwendung der IP
Adresse aus, die ursprünglich
in dem GPRS Netzwerk 500 verwendet wird. Pakete von der mobilen
Vorrichtung 80 zu dem Host 82 des Internets 700 können durch
den Zugriffspunkt AP1 des WLAN 600 gesendet werden, wenn
der Gateway 608 des WLAN 600 nicht diese GPRS
IP Adressen durchfiltert (S69-1). Wenn der Gateway 608 des
WLAN 600 Durch- bzw. Ingressfiltern auf eine Nicht-WLAN-Adresse
anwendet, werden Pakete an den VGSN 84 zu dem Internet 700 geleitet.
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Pakete von dem Host 82 an
die mobile Vorrichtung 80 werden an den GGSN 508a des
GPRS Netzwerks 500 basierend auf IP Routing weitergeleitet.
Der GGSN 508a detektiert dann, dass sich die mobile Vorrichtung 80 zu
dem VGSN 84 bewegt und tunnelt Pakete zu dem VGSN 84.
Schließlich
werden die Pakete von dem VGSN 84 zu dem Zugriffspunkt AP1
(S69-2) geliefert.
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Nach einem GPRS Handover zur WLAN
Umgebung kann sich die Vorrichtung zu einer anderen WLAN Zelle bewegen
oder zu dem GPRS Netzwerk zurückkehren.
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7 zeigt
Verfahren, in denen sich die mobile Vorrichtung 80 von
einer WLAN Basisstation zu einer anderen bewegt. Nach Schritt S69-2
bewegt sich die mobile Vorrichtung 80 von der Zelle 602a des Zugriffspunkts
AP1 zu der Zelle 602b des Zugriffspunkts AP2. Deshalb findet
bei Schritt 71 ein Handover-Verfahren für die mobile Vorrichtung 80 von
dem Zugriffspunkt AP1 zu dem Zugriffspunkt AP2 statt. Die mobile
Vorrichtung sendet die Pakete unter Verwendung der IP Adresse aus,
die ursprünglich
in dem GPRS Netzwerk 500 verwendet wird. Pakete von der mobilen
Vorrichtung 80 an den Host 82 des Internets 700 können durch
den Zugriffspunkt AP2 des WLAN 600 gesendet werden (S72-1).
Pakete von dem Host 82 an die mobile Vorrichtung 80 werden
an den GGSN 508a des GPRS Netzwerks 500 basierend
auf IP Routing geleitet. Der GGSN 508a detektiert dann, dass
sich die mobile Vorrichtung 80 zu dem VGSN 84 bewegt
und tunnelt Pakete zu dem VGSN 84. Schließlich werden
die Pakete von dem VGSN 84 zu dem Zugriffspunkt AP2 geliefert
(S72-2).
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8a zeigt
Verfahren, in denen sich die mobile Vorrichtung 80 von
dem WLAN Netzwerk zu dem GPRS Netzwerk bewegt und zu dem ursprünglichen
Routingberech (RA) zurückkehrt.
Nach Schritt S69-2 bewegt sich die mobile Vorrichtung 80 von
der Zelle 602a des Zugriffpunkts AP1 zu dem GPRS Netzwerk 500 und
kehrt zu dem ursprünglichen
RA zurück,
der durch den SGSN 506a gesteuert wird.
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Weil der PDP Kontext in dem SGSN 506a gepuffert
bzw. zwischengespeichert wird, dass sich die mobile Vorrichtung 80 zuerst
aus dem WLAN 600 bewegt, schließen die Handover-Verfahren den alten SGSN 506a ein.
Deshalb finden bei Schritt 81 Handover-Verfahren für die mobile
Vorrichtung 80 von dem Zugriffspunkt AP1 zu dem SGSN 506a statt.
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Die mobile Vorrichtung 80 beginnt
dann ein normales RA-Update-Verfahren (S82). Sie aktualisiert nur
den SGSN in Gebrauch in dem GGSN 508a. Pakete, die von
dem Host 82 an die mobile Vorrichtung 80 gehen,
werden zuerst zu dem GGSN 508a geliefert. Die Pakete, die
von dem GGSN 508a geliefert werden, werden an den SGSN
anstelle des VGSN 82 geleitet (S83).
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8b zeigt
Verfahren, in denen sich die mobile Vorrichtung 80 von
dem WLAN Netzwerk zu dem GPRS Netzwerk bewegt und zu einem neuen Routingbereich
(RA) zurückkehrt.
Nach Schritt S69-2 bewegt sich die mobile Vorrichtung 80 von
der Zelle 602a des Zugriffspunkts AP1 zu dem GPRS Netzwerk 500 und
kehrt zu einem neuen RA zurück,
der durch einen neuen SGSN 506b gesteuert wird. Bei Schritt
85 findet deshalb ein Handover-Verfahren für die mobile Vorrichtung 80 von
dem Zugriffspunkt AP1 zu dem SGSN 506b statt. Die mobile
Vorrichtung 80 beginnt dann ein normales RA Update-Verfahren (S86),
wobei nur der SGSN in Gebrauch in dem GGSN 508a aktualisiert
wird. Pakete werden dann zwischen der mobilen Vorrichtung 80 und
dem Host 82 unter Verwendung der ursprünglichen IP Adresse geliefert,
die in dem GPRS Netzwerk 500 verwendet wird (S87).
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9 zeigt
eine Gesamtarchitektur, in der zwei verschiedene drahtlose Netzwerke
mit dem Internet gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung verbunden sind. Die Topologie des Netzwerks in 9 ist fast die gleiche wie
in 5. Der Unterschied
ist, dass die gestrichelte Linie C in 9 den Roamingweg
der mobilen Vorrichtung 80 zeigt, die den GPRS und WLAN
Standard unterstützt.
Die mobile Vorrichtung 80 meldet sich bei Punkt C1 bei
dem WLAN 600 an und beginnt, durch das Internet 700 auf
einen Fern-Host 82 zuzugreifen. Dann können Pakete zwischen der mobilen
Vorrichtung 80 und dem Fern-Host 82 geliefert
werden. Wenn die mobile Vorrichtung 80 detektiert, dass
das Signal von dem GPRS Netzwerk 500 stärker wird als des Vorherigen (WLAN 600)
wie bei Punkt C2, kann sie zu dem GPRS Netzwerk 500 handovern,
wenn die zwei Netzwerke 500 und 600 eine Roaming-Übereinkunft
haben. Wir setzen voraus, dass die IP Adresse, die der mobilen Vorrichtung 80 (oder
Mobilstation (MS)) zugewiesen ist, sich nicht während der ganzen Datenservicezeitdauer
in den verschiedenen Netzwerken ändert.
Wenn sich die mobile Vorrichtung 80 zu dem GPRS Netzwerk 500 bewegt,
werden die Eingangspakete, die ursprünglich von dem WLAN 600 für die mobile
Vorrichtung 80 sind, durch den VGSN 84 zu dem
GPRS Netzwerk 500 gesendet und enden bei der mobilen Vorrichtung 80.
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Die Ausgangspakete der mobilen Vorrichtung 80 können dem
GPRS Netzwerk 500 direkt folgen. Die detaillierten Verfahren
werden in Verbindung mit 10~11 beschrieben.
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10a zeigt
die Verfahren zum Roaming von dem WLAN zu dem GPRS Netzwerk gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung .
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Bei Schritt S91 meldet sich die mobile
Vorrichtung 80 bei dem WLAN 600 an und, beginnt,
auf einen Fern-Host 82 durch das Internet 700 und
den Zugriffspunkt AP 1 des WLAN 600 zuzugreifen.
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Bei Schritt S92 detektiert die mobile
Vorrichtung 80, dass das Signal, das von dem GPRS Netzwerk 500 empfangen
wird, stärker
ist als des WLAN 600 und initiiert einen Handover zu dem
GPRS Netzwerk. Schritt S92 führt
Handover-Verfahren durch.
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Wenn sich die mobile Vorrichtung 80 bereits bei
dem GPRS Netzerk 500 angemeldet hat und in dem gleichen
RA ist, kann sie den Service beginnen und direkt in Schritt S95
eintreten. Wenn die mobile Vorrichtung 80 das erste Mal
direkt bei dem GPRS Netzwerk 500 angemeldet ist, führt sie
normale GPRS Anmelde- bzw. Attach- und Paketdatenprotokoll (PDP)
Kontextaktivierungs-Verfahren durch (Schritt von S93 bis S94) und
kann dann den Service beginnen.
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Gemäß den GPRS Spezifikationen
errichtet das GPRS-Anmelde- bzw. Attachverfahren ein Mobilitätsmanagementkontext
bei dem SGSN 506a, um den Ort der mobilen Vorrichtung 80 zu
identifizieren (S93-1 und S93-2). Wenn Datenpakete zwischen der mobilen
Vorrichtung 80 und dem Host 82 geliefert werden,
wird ein PDP Kontext aktiviert.
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In dem Anmelde- bzw. Attachverfahren
verwendet die mobile Vorrichtung 80 den VGSN 84 als ihr
Zugriffspunktnetzwerk (APN), um eine Initialisierung einer WLAN
IP Adresse zu ersuchen, die in dem WLAN 600 von dem SGSN 506a verwendet
wird. Während
des PDP Kontextaktivierungsverfahrens verwendet die mobile Vorrichtung 80 die
WLAN IP Adresse, um den PDP Kontext zu ersuchen (S94-1). Wenn der
VGSN 84 detektiert, dass der IP eine WLAN IP Adresse ist
und das Sicherungsverfahren durchlaufen ist, antwortet er der mobilen Vorrichtung 80 mit
der gleichen WLAN IP Adresse (S94-2). Die mobile Vorrichtung 80 kann
die gleiche IP Adresse verwenden, die in dem WLAN 600 verwendet
wird.
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Bei Schritt S95 simuliert der VGSN 84 den GGSN
in dem GPRS Netzwerk 500. Der SGSN 506a sendet
Pakete an den VGSN 84 und der VGSN 84 sendet Pakete
an den SGSN 506a. Sowohl Eingangs- als auch Ausgangspakete
folgen dem gleichen Pfad. Die Pakete von dem Host 82 des
Internets 700 an die mobile Vorrichtung 80 erreichen
zuerst den WLAN 600. Durch den Gateway 608 des
WLAN 660 werden die Pakete an den VGSN 84 gesendet. Die
von dem VGSN 84 empfangenen Pakete werden dann durch den
SGSN 506a zu der mobilen Vorrichtung 80 gesendet.
Ebenso erreichen die Pakete von der mobilen Vorrichtung 80 an
den Host 82 des Internets 700 zuerst das GPRS 500.
Durch den SGSN 506a werden die Pakete an den VGSN 84 gesendet. Die
von dem VGSN 84 empfangenen Pakete werden zu dem Host 82 des
Internets 700 durch den Gateway 608 des WLAN 600 gesendet.
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l0b zeigt
die Verfahren zum Roaming von dem WLAN zu dem GPRS Netzwerk, die
nicht den VGSN unterstützen,
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Unter Berücksichtigung der mobilen Vorrichtung,
die von dem WLAN zu dem GPRS Netzwerk roamt, die nicht den VGSN
unterstützen,
antwortet nach dem vorstehenden Schritt S94-1, der GGSN 508a auf
die PDP Kontextanfrage der mobilen Vorrichtung 80 mit einer
neuen GPRS IP Adresse (S104). In diesem Fall kann die mobile Vorrichtung 80 nicht
die gleiche WLAN IP Adresse erhalten und muss die neue GPRS 1P Adresse
verwenden, um auf das Internet 700 zuzugreifen und Pakete
mit dessen Host 82 auszutauschen (S 105).
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11 zeigt
Verfahren, in denen sich die mobile Vorrichtung von einem RA zu
einem anderen RA nach den Verfahren in 10a bewegt. Nach Schritt S95 bewegt sich
die mobile Vorrichtung 80 von dem RA zu dem neuen RA. Die
mobile Vorrichtung 80 bewegt sich von dem RA zu einem neuen
RA in zwei Situationen. In der ersten Situation werden der neue
RA und der ursprüngliche
RA durch den gleichen SGSN gesteuert. In dieser Situation initiiert die
mobile Vorrichtung ein Standard RA Update Verfahren. Sie führt keine
zusätzliche Änderung
in den Routingpfad ein. Das Verfahren in dieser Situation ist deshalb
nicht in 11 gezeigt.
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In der zweiten Situation werden der
neue RA und der ursprüngliche
RA durch zwei SGSNs gesteuert, wobei ein Update des gegenwärtigen SGSN 506a in
Gebrauch in dem VGSN 84 erforderlich ist. Bei Schritt 5111
findet ein Handover zwischen der mobilen Vorrichtung 80 und
dem SGSN 506b statt. Die mobile Vorrichtung 80 sendet
dann eine Standard RA Update Benachrichtigung an den SGSN 506a und
beginnt, ein normales Inter RA Update Verfahren (Schritte S112-1
bis S112-4). Weil der VGSN 84 hier den GGSN in dem GPRS
Netzwerk 500 simuliert, muss der GGSN 84 die neue
SGSN Adresse aktualisieren. Dann werden Pakete zwischen der mobilen Vorrichtung 80 und
dem Host 82 unter Verwendung der ursprünglichen IP Adresse geliefert,
die in dem GPRS Netzwerk 500 verwendet wird (S113).
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12 zeigt
Verfahren, in denen ein neuer Host eine Verbindung mit der mobilen
Vorrichtung nach den Verfahren in 10a initialisiert.
Für einen WLAN
Benutzer wie die mobile Vorrichtung 80, die in dem GPRS
Netzwerk 500 angeordnet ist, initialisiert ein neuer Host 86 in
dem Internet 700 einen Zugriff auf die mobile Vorrichtung 80 durch
ihre GPRS Adresse. Die Pakete von dem neuen Host 86 an
die mobile Vorrichtung 80 werden zuerst von dem GGSN gehandhabt
werden. Weil der ursprüngliche
PDP Kontext, der in dem SGSN 506a aufrecht erhalten wird
und der VGSN 84 zum WLAN Roaming mit Ausnahme des GPRS
Service sind, muss ein neuer PDP zugewiesen werden, um die neue
GPRS Verbindung handzuhaben. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung
verwendet getrennte PDP Kontexte, um sowohl eine WLAN Adresse im
WLAN zum GPRS Roaming Service als auch eine GPRS Adresse für einen
GPRS Service handzuhaben.
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Nach den Verfahren in 12 empfängt der VGSN 84 eine
Anfrage von dem Host 86 (S121-1). Der VGSN 84 ersucht
dann die mobile Vorrichtung 80, einen neuen PDP Kontext
zu aktivieren (S121-2). Während
des PDP Kontext Aktivierungsverfahrens verwendet die mobile Vorrichtung 80 den
GGSN 508a als sein Zugriffspunktnetzwerk (APN), um den SGSN 506a zu
informieren. Nachdem der SGSN 506a die Anfrage empfangen
hat, sendet der SGSN 506a ihn an den VGSN 84 (S122-1).
Nachdem der VGSN 84 die Anfrage empfangen hat, sendet der VGSN 84 eine
Antwort, die eine neue GPRS Adresse enthält, an die mobile Vorrichtung 84.
(S122-2).
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Der Vorteil des Verfahrens und des
Systems der vorliegenden Erfindung, die Roaming zwischen verschiedenen
drahtlosen Netzwerken durch einen virtuellen GPRS Unterstützungsknoten erlauben
ist, dass durch den virtuellen GPRS Untertsützungsknoten eine Vielzahl
von Datenpaketen und Steuersignalen zwischen low-tier und high-tier
drahtlosen Netzwerken geliefert werden, um ein nahtloses Roaming zwischen
zwei verschiedenen drahtlosen Netzwerken fiir eine mobile Vorrichtung
bereitzustellen, sodass die zwei Netzwerke unabhängig betrieben werden können. Ebenso
folgen Pakete zum Roaming von Benutzern dem Knoten, ohne durch mobile
IP durch das Internet verarbeitet zu werden. Die Auslegung reduziert
Paketverlustund -Laufzeit.
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Das high-tier drahtlose Netzwerk
der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das in den Ausführungsformen
veranschaulichte GPRS Netzwerk eingeschränkt. Das high-tier drahtlose
Netzwerk kann ein universelles mobiles Telekommunikationssystem (UMPTS)
Netzwerk oder ein anderes 3G Netzwerk mit geringerer Bandbreite,
aber mehr Mobilität
als das low-tier Netzwerk sein.
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Während
die Erfindung beispielhaft und mittels bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die
offenbarten Ausführungsformen
eingeschränkt ist.
Es ist im Gegenteil beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche
Anordnungen (die dem Fachmann klar ein werden) abzudecken. Deshalb sollte
dem Schutzumfang der anhängenden
Ansprüche
die breiteste Interpretation zugestanden werden, um alle derartigen
Modifikation und ähnliche
Anordnungen einzuschließen.