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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das, was in der US-Patentanmeldung
mit der Seriennummer [SAMS01-00296] mit dem Titel „SYSTEM AND
METHOD FOR PERFORMING HANDOFFS OF MOBILE STATION-TO-MOBILE STATION PACKET
DATA CALLS IN A WIRELESS NETWORK" offenbart
ist und gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht
wurde. Der Gegenstand, der in der Patentanmeldung mit der Seriennummer [SAMS0100296]
offenbart ist, ist hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung
mit einbezogen, als ob er hierin gänzlich dargelegt wäre.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Kommunikationssysteme,
und genauer auf ein System und ein zugehöriges Verfahren zur Ausführung von
Paketdatenrufen zwischen mobilen Stationen in einem drahtlosen Netzwerk.
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Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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Drahtlose
Kommunikationssysteme sind in der Gesellschaft allgegenwärtig geworden.
Unternehmen und Verbraucher verwenden eine weite Spanne von stationären und
mobilen drahtlosen Endgeräten,
inklusive Mobiltelefonen, Funkemp fängern, Personalkommunikationsdienst(PCS)-Systeme,
und stationäre,
drahtlose Zugangsgeräte
(z.B. Automaten mit Mobilfunkvermögen). Drahtlose Serviceanbieter versuchen
kontinuierlich neue Märkte
für drahtlose Geräte zu schaffen
und erweitern existierende Märkte
dadurch, dass sie mobile Geräte
und Dienste günstiger
und zuverlässiger
machen. Der Preis drahtloser Geräte
ist auf einen Punkt gesunken, an dem diese Geräte für beinahe jedermann erschwinglich
sind, und der Preis eines drahtlosen Geräts ist nur ein kleiner Teil
der Gesamtkosten für
den Benutzer (d.h. Teilnehmer). Zur Fortsetzung der Anziehung neuer
Kunden implementieren drahtlose Serviceanbieter neue Dienste, besonders
digitale Datendienste, die z.B. dem Benutzer ermöglichen, im Internet zu blättern und
E-Mails zu senden und zu empfangen.
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Teilnehmer
haben ein großes
Interesse an der Benutzung von Hochgeschwindigkeitsanwendungen zwischen
Mobilstationen in drahtlosen Netzwerken gezeigt. Viele dieser Hochgeschwindigkeitsanwendungen
(z.B. Videotelefone) benötigen
ein Funkzugangsnetz (RAN). Eine Datenstreamanwendung muss über eine
konstante Bandbreite mit geringem Verzug und niedrigen Niveaus von
Schwankung transportiert werden. Dennoch erfahren gegenwärtige drahtlose
Netzwerke, wie cdma2000 RANs, oft Probleme bei der Unterstützung von
Datenstreamanwendungen. Paketdatenübermittlungen zwischen einer
Basisstation (BS) und einer Mobilstation (MS) erfahren Verzögerung und
Schwankung bei einer Vielzahl von Punkten in dem Netzwerk, einschließlich bei der
Luftschnittstelle zwischen der MS und der BS und bei der Schnittstelle
zwischen der BS und dem Paketdatendienstknoten (PDSN).
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Verzögerungen
und Schwankung würden minimiert,
wenn Datenstreaming direkter zwischen Mobilstationen übermittelt
werden könnte,
ohne durch einige Infrastruktur des Funkzugangsnetzes (RAN) zu passieren,
wie die PDSN. Jedoch sehen die wohlbekannten RAN-Signalisierungsbotschaften, die
in TIA-2001-C, „Interoperabiltity
Specification for cdma2000 Access Network Interfaces", Juni 2003, (nachstehend
einfach „der
TIA-2001-C-Standard) spezifiziert sind, und andere Standards direkte
Mobil-zu-Mobil(MS-MS)-Paketdatenrufe nicht vor. Der TIA-2001-C-Standard erlaubt
nur mobil entstandene Paketdatenrufe.
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Alle
Paketdatenrufe benutzen Steuersignale, die die Basisstation (BS),
die der Mobilstation (MS), die einen Paketdatenruf hervorbringt,
mit einem Paketdatendienstknoten (PDSN) verbinden. Alle Daten, die
durch eine Ursprungsmobilstation übermittelt werden, werden durch
den PDSN zu einem Paketdatennetzwerk transferiert. Im Fall von MS-MS-Datenpaketrufen
werden dann die Daten zurück
zu einer Basisstation des drahtlosen Netzwerks transferiert, zur
nachfolgenden Übermittlung
an eine Ziel-MS. Offensichtlich ist das Transferieren der Daten
zu dem, und dann zurück
von dem, PDSN unnötig
und fügt Verzögerungen
ein. Weiterhin erhöht
die hinzugefügte
Signalisierung, die zur Herstellung der Verbindung zu dem PDSN benötigt wird,
die Rufaufbauzeit und verringert die Erfolgsraten.
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Die
US-Patentanmeldung Nr. 20020077096 (nachstehend die „Jin-Anmeldung") offenbart ein Verfahren
zum Bereitstellen von Mobilstation-zu-Mobilstation-Datenrufen, unter
der Voraussetzung, dass die gleiche Basisstation (BS) beiden Mobilstationen bedient.
Das Verfahren, das in der Jin-Anmeldung offenbart ist, stellt MS-MS-Paketdatenrufe
her, ohne Verbindungen zwischen der BS und dem PDSN zu benötigen. Wie
bemerkt, müssen
jedoch die Mobilstationen in Zellen vorhanden sein, die durch eine einzige
Basisstation bedient werden. Dies mag vielleicht in einem kleinen
drahtlosen Netzwerk akzeptabel sein, das eine einzige Basisstation
verwendet (z.B. ein Heim- oder kleines Büronetzwerk). Jedoch ist dies
eine schwerwiegende Einschränkung,
wenn ein Betreiber eines drahtlosen Netzwerks ein RAN mit vielen
Basisstationen aufstellt. Teilnehmer, die fern voneinander sind,
werden durch verschiedene Basisstationen bedient und können sich
nicht in eine MS-zu-MS-Datenstreamanwendung verbinden, ohne durch
den PDSN und ein weitreichendes Paketdatennetzwerk zu gehen.
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Deshalb
gibt es einen Bedarf für
verbesserte drahtlose Netzwerke, die Mobilstation-zu-Mobilstation(MS-MS)-Paketdatenverbindungen
vorsehen, die geringe Ver zugs- und geringe Schwankungseigenschaften
aufweisen. Insbesondere gibt es einen Bedarf für ein drahtloses Netzwerk,
das eine MS-MS-Paketdatenverbindung von einer ersten Basisstation
zu einer zweiten Basisstation vorsieht, welches keinen Paketdatendienstknoten
und kein weitreichendes Paketdatennetzwerk benötigt. Noch genauer gibt es
einen Bedarf für
ein drahtloses Netzwerk, das eine MS-MS-Paketdatenverbindung ermöglicht,
gehandhabt von einer ersten Basisstation und einer zweiten Basisstation,
um von der ersten Basisstation zu einer dritten Basisstation übertragen zu
werden, wenn eine der Mobilstationen von der ersten Basisstation
zu der dritten Basisstation übergeben
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
einem cdma2000 drahtlosen Netzwerk, schnell zwei Mobilstationen
zu verbinden, die einen Streamdatenfluss benötigen (z.B. ein Videotelefonruf).
Die vorliegende Erfindung erreicht dies durch Abänderung der wohlbekannten Funkzugangsnetz(RAN)-Signalisierungsmeldungen,
standardisiert in TIA-2001-C, „Interoperability
Specification for cdma2000 Access Network Interfaces", Juni 2003.
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Um
die oben besprochenen Nachteile des Standes der Technik zu adressieren,
ist es eine primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses Netzwerk bereitzustellen,
das eine Paketdatenrufverbindung zwischen einer Ursprungsmobilstation (MS)
und einer Zielmobilstation (MS) in einem Abdeckungsgebiet des drahtlosen
Netzwerks bereitstellt. Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das drahtlose Netzwerk: i) eine
erste Basisstation, die drahtlos in der Lage ist, mit der Ursprungsmobilstation
zu kommunizieren; ii) eine zweite Basisstation, die in der Lage
ist, drahtlos mit der Zielmobilstation zu kommunizieren; und iii)
eine Mobilschaltzentrale, die in der Lage ist, die erste und zweite
Basisstation zu verbinden, wobei die erste Basisstation in der Lage
ist, eine erste Botschaft von der Ursprungsmobilstation zu empfangen, die
eine MS-MS-Paketdatenrufverbindung
zu der Zielmobilstation anfordert, und die erste Ba sisstation, in
Reaktion auf die erste Botschaft, leitet die Herstellung der MS-MS-Paketdatenrufverbindung
auf einem lokalen IP-Netzwerk ein, wobei die erste und zweite Basisstation
verbunden wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung antwortet die erste Basisstation auf
die erste Botschaft durch Übermitteln
einer zweiten Botschaft an die Mobilschaltzentrale, die zweite Nachricht
zeigt an, dass die MS-MS-Paketdatenrufverbindung
zu der Zielmobilstation angefordert wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung antwortet die Mobilschaltzentrale auf
die zweite Botschaft durch Senden einer dritten Botschaft an die
zweite Basisstation, die dritte Botschaft zeigt an, dass die MS-MS-Paketdatenrufverbindung
angefordert wird.
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Gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung antwortet die zweite Basisstation auf
die dritte Botschaft durch Senden einer vierten Botschaft an die
Mobilschaltzentrale, die vierte Botschaft beinhaltet eine IP-Adresse
der zweiten Basisstation auf dem lokalen IP-Netzwerk.
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Gemäß sogar
noch einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung antwortet die Mobilschaltzentrale auf
die vierte Botschaft durch Senden einer fünften Botschaft an die erste
Basisstation, die fünfte
Botschaft umfasst die IP-Adresse
der zweiten Basisstation und einen mobilen Kennungswert, der mit
der Zielmobilstation verbunden ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung antwortet die erste Basisstation auf
die fünfte
Botschaft durch Verwendung der IP-Adresse der zweiten Basisstation
zum Herstellen einer paketdatentragenden Verbindung zu der zweiten
Basisstation über
das lokale IP-Netzwerk.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung übermittelt
die erste Basisstation die Mobilkennung der Zielmobilstation zu
der zweiten Basisstation, um Datenpakete von der Ursprungsmobilstation
zu identifizieren, die an die Zielmobilstation gerichtet sind.
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Das
Voranstehende hat eher weitläufig
einige Merkmale dieser Offenbarung umrissen, so dass die, die in
der Technik bewandert sind, die detaillierte Beschreibung der Erfindung,
die folgt, besser verstehen können.
Zusätzlich
Merkmale werden vielleicht später
in diesem Dokument beschrieben. Die, die in der Technik bewandert
sind, sollten würdigen,
dass sie vielleicht leicht die offenbarten Konzepte und spezifischen
Ausführungsformen
als Basis zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen zur
Ausführung
der gleichen Zwecke dieser Offenbarung benutzen. Die, die in der
Technik bewandert sind, sollten ebenfalls realisieren, dass solche äquivalenten Konstruktionen
nicht vom Geist und Schutzbereich der Erfindung in ihrer breitesten
Form abweichen.
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Vor
der nachstehenden Ausführung
der detaillierten Beschreibung der Erfindung mag es vorteilhaft
sein, Definitionen für
bestimmte Wörter
und Ausdrücke
festzulegen, die überall
in diesem Patentdokument verwendet werden. Sowohl die Begriffe „einschließen" und „umfassen" als auch Ableitungen
davon bedeuten Einschließung
ohne Begrenzung. Der Begriff „oder" ist einschließend, dies
bedeutet und/oder. Die Ausdrücke „verbunden
mit" und „verbunden
damit" als auch
Ableitungen davon können bedeuten
einzuschließen,
darin eingeschlossen zu sein, verbunden mit, zu beinhalten, darin
beinhaltet zu sein, verbunden zu oder mit, gekoppelt zu oder mit,
mittelbar zu sein mit, zusammenarbeiten mit, verschachteln, nebeneinander
stehen, benachbart sein zu, gebunden sein zu oder mit, haben, eine
Eigenschaft haben von oder ähnliches.
Eine Steuerung kann durch Hardware, Firmware oder Software oder eine
Kombination von zumindest zwei der gleichen implementiert sein.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die Funktionalität, die mit
jeder einzelnen Steuerung verbunden ist, zentralisiert oder verteilt
sein kann, ob lokal oder entfernt. Definitionen für bestimmte
Wörter
und Ausdrü cke
sind überall
in diesem Patentdokument vorgesehen, und die, die durchschnittlich
in der Technik befähigt
sind, sollten verstehen, dass in vielen, wenn nicht in den meisten Fällen, solche
Definitionen sowohl auf bisherige wie auch auf zukünftige Benutzungen
solch definierter Worte und Begriffe zutreffen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für ein kompletteres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird Bezug genommen
auf die folgenden Beschreibungen und die beigefügten Zeichnungen, worin ähnliche
Zahlen ähnliche
Objekte bezeichnen und in welchen:
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1 ein
drahtloses Netzwerk darstellt, in dem der ergänzende Kanal (SCH) dynamisch
zugeordnet werden kann gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Nachrichtenflussdiagramm ist, das den Aufbau eines Mobilstation-zu-Mobilstation-Paketdatenrufes
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ein
Nachrichtenflussdiagramm ist, das die Übergabe zwischen Basisstationen
von einem Mobilstation-zu-Mobilstation-Paketdatenruf gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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4 ein
Nachrichtenflussdiagramm ist, das den Abbau eines Mobilstation-zu-Mobilstation-Paketdatenrufes
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 bis 4,
die nachstehend besprochen werden, und die verschiedenen Ausführungsformen,
die zur Beschreibung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, sind in diesem Patentdokument nur Mittel zur Beschreibung und
sollten nicht in irgendeiner Weise ausgelegt werden, den Geltungsbereich
der Erfindung zu begrenzen. Die, die in der Technik bewandert sind,
werden verstehen, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung
in jedem angemessen angeordneten drahtlosen Kommunikationsnetzwerk
implementiert werden können.
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1 stellt
ein beispielhaftes drahtloses Netzwerk dar, in dem der ergänzende Kanal
(SCH) dynamisch zu einer einzigen Mobilstation gemäß der Prinzipien
der vorliegenden Erfindung zugeordnet werden kann. Das drahtloses
Netzwerk 100 umfasst eine Vielzahl von Zellgebieten 121–123,
jedes umfassend eine der Basisstationen, eine erste BS 101,
eine zweite BS 102 oder eine dritte BS 103. Basisstationen 101–103 kommunizieren
mit einer Vielzahl von Mobilstationen (MS) 111–114 über code
division multiple access (CDMA)-Kanäle gemäß dem IS-2000-C-Standard (d.h. Freigabe
C von cdma2000). Mobilstationen 111–114 können irgendwelche
geeigneten drahtlosen Geräte
sein, einschließlich
konventioneller Mobiltelefone, PCS-Handgeräte, persönlicher, digitaler Assistenten, tragbarer
Computer, telemetrischer Geräte
und ähnlichem,
die in der Lage sind, mit der Basisstation über drahtlose Verbindungen
zu kommunizieren.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Mobilgeräte beschränkt. Andere Arten von drahtlosen
Zugangsendgeräten
können
verwendet werden, einschließlich
fester drahtloser Endgeräte.
Zum Grunde der Einfachheit werden nachstehend nur Mobilstationen
gezeigt und besprochen. Jedoch sollte es verstanden werden, dass
die Verwendung des Begriffs „Mobilstation" in den Ansprüchen und
in der Beschreibung nachstehend gedacht ist, sowohl wirkliche Mobilgeräte (z.B.
Mobiltelefone, drahtlose, tragbare Computer) als auch stationäre, drahtlose
Endgeräte
(z.B. Kontrollgeräte
mit drahtloser Fähigkeit) zu
umfassen.
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Gestrichelte
Linien zeigen näherungsweise die
Grenzen der Zellgebiete 121–123, in denen Basisstationen 101–103 platziert
sind. Die Zellgebiete sind nur zu Zwecken der Darstellung und Erklärung näherungsweise
kreisförmig
dargestellt. Es sollte klar verstanden werden, dass die Zellgebiete
andere unregelmäßige Formen aufweisen
können,
abhängig von
der ausgewählten
Zellkonfiguration und natürlichen
und von Menschen gemachten Hindernissen.
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Wie
in dem Technik wohlbekannt ist, sind Zellgebiete 121–123 aus
einer Vielzahl von Sektoren (nicht gezeigt) zusammengesetzt, wo
eine an die Basisstation gekoppelte Richtantenne jeden Sektor bestrahlt.
Die Ausführungsform
von 1 zeigt die Basisstation im Zentrum der Zelle.
Alternierende Ausführungsformen
positionieren die Richtantennen in Ecken der Sektoren. Das System
der vorliegenden Erfindung ist nicht auf irgendeine bestimmte Zellgebietkonfiguration
beschränkt.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfassen die erste BS 101, die
zweite BS 102 und die dritte BS 103 eine Basisstationssteuerung
(BSC) und zumindest ein Basis-Transceiver-Untersystem (BTS). Basisstationssteuerungen
und Basis-Transceiver-Untersysteme sind wohlbekannt für jene,
die in der Technik bewandert sind. Eine Basisstationssteuerung ist
ein Gerät,
das drahtlose Kommunikationsressourcen handhabt, einschließlich des Basis-Transceiver-Untersystems, für spezifizierte Zellen
innerhalb eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks. Ein Basis-Transceiver-Untersystem
umfasst die RF-Transceiver, Antennen und andere elektrische Ausrüstung, die
in jedem Zellgebiet lokalisiert ist. Diese Ausrüstung kann Klimatisierungseinheiten, Heizeinheiten,
Stromversorgungen, Telefonleitungsschnittstellen und RF-Sender und
RF-Empfänger umfassen.
Zum Zwecke der Einfachheit und Klarheit beim Beschreiben des Betriebs
der vorliegenden Erfindung werden das Basis-Transceiver-Untersystem in
jeder Zelle 121, 122 und 123 und die
Basisstationssteuerung verbunden mit jedem Basis-Transceiver-Untersystem
jeweils kollektiv repräsentiert
durch die erste BS 101, die zweite BS 102 beziehungsweise
die dritte BS 103.
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Die
erste BS 101, die zweite BS 102 und die dritte
BS 103 transferieren Sprach- und Datensignale zwischeneinander und
dem öffentlich
geschalteten Telefonnetzwerk (PSTN) (nicht gezeigt) über Kommunikationsleitung 131 und
Mobil schaltzentrale (MSC) 140. Die erste BS 101,
die zweite BS 102 und die dritte BS l03 transferieren
ebenfalls Datensignale, wie z.B. Paketdaten, mit dem Internet (nicht
gezeigt) über
Kommunikationsleitung 131 und Paketdatendienstknoten (TDSN) 150.
Die Paketsteuerfunktions(PCF)-Einheit l90 steuert den Fluss
von Datenpaketen zwischen den Basisstationen 101–103 und PDSN 150.
Die PCF-Einheit 190 kann
als Teil des PDSN 150 implementiert werden, als Teil der
Basisstationen 101–103,
oder als alleinstehendes Gerät, das
mit dem PDSN 150 kommuniziert, wie in 1 gezeigt.
Die Leitung 131 sieht ebenfalls den Verbindungspfad zum
Transferieren von Kontrollsignalen zwischen MSC 140 und
der ersten BS 101, der zweiten BS 102 und der
dritten BS 103 vor, die verwendet werden, um Verbindungen
für Sprach-
und Datenschaltungen zwischen MSC 140 und der ersten BS 101,
der zweiten BS 102 und der dritten BS 103 herzustellen.
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Die
Kommunikationsleitung 131 kann irgendein geeignetes Verbindungsmittel
sein, einschließlich
einer T1-Leitung, einer T3-Leitung, einer faseroptischen Verbindung
oder irgendeiner anderen Art von Datenverbindung. Die Verbindungen
auf der Leitung 131 können
analoge Sprachsignale oder digitale Sprachsignale in Pulscodemodulations(PCM)-Format,
Internetprotokoll-(IP)-Format, asynchronem Transfermodus(ATM)-Format
oder ähnlichem übermitteln.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sieht die Leitung 131 ebenfalls
eine Internetprotokoll(IP)-Verbindung vor, die Datenpakete zwischen den
Basisstationen des drahtlosen Netzwerks 100, einschließlich der
ersten BS 101, der zweiten BS 102 und der dritten
BS 103 transferiert. So umfasst die Leitung 131 ein
lokales Netzwerk (LAN), das direkte IP-Verbindungen zwischen Basisstationen
ohne Verwendung von PDSN 150 vorsieht.
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MSC 140 ist
ein Schaltgerät,
das Dienste und Koordination zwischen Teilnehmern in einem drahtlosen
Netzwerk und externen Netzwerken, wie z.B. dem PSTN oder Internet,
bereitstellt. MSC 140 ist wohlbekannt für die, die in der Technik bewandert sind.
In einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann Datenleitung 131 einige
verschiedene Datenverbindungen sein, wobei jede Datenverbindung
eine von der ersten BS 101, der zweiten BS 102 oder
der dritten BS 103 an die MSC 140 koppelt.
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Im
beispielhaften drahtlosen Netzwerk 101 ist eine erste MS 111 im
Zellgebiet 121 platziert und kommuniziert mit der ersten
BS 101. Die zweite MS 113 ist im Zellgebiet 122 platziert
und kommuniziert mit der zweiten BS 102. Die dritte MS 114 ist
im Zellgebiet 123 platziert und kommuniziert mit der dritten BS 103.
Die vierte MS 112 ist ebenfalls am Rand des Zellgebietes 123 platziert
und bewegt sich in Richtung des Zellgebietes 123, wie durch
die Richtungspfeile nahe der vierten MS 112 angezeigt.
An irgendeinem Punkt, während
sich die vierte MS 112 in das Zellgebiet 123 und
aus dem Zellgebiet 121 bewegt, wird eine Übergabe
stattfinden.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung sind die Mobilstationen im drahtlosen
Netzwerk 100 in der Lage, Datenstreamanwendungen auszuführen (z.B.
Videotelefon). Um diese Hochgeschwindigkeitsanwendungen zu ermöglichen,
sieht die vorliegende Erfindung niedrige Wartezeit, geringe Verzögerungs-IP-Verbindungen zwischen
Basisstationen über
die Leitung 131 vor, ohne Datenpakete über PDSN 150 zu senden.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein System und ein Verfahren zum Übermitteln
(basierend auf dem TIA-2001-C-Standard) zwischen den Basisstationen
eines cdma2000-Funkzugangsnetzes (RAN).
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf den folgenden Annahmen:
- i) Beide Mobilstationen sind gegenwärtig in
Zellen, die unter der Kontrolle einer einzigen Mobilschaltzentrale
(d.h. MSC 140) sind;
- ii) Ein IP-basiertes paketvermittelndes Netzwerk (d.h. Leitung 131)
verbindet alle Basisstationen unter der Kontrolle der MSC 140;
- iii) Alle Abrechnung für
MS-MS-Datenrufe werden bei der MSC 140 vorgenommen und
basieren nur auf der Sendezeit; und
- iv) der MS-MS-Datenruf wird nicht inaktiv (d.h. beide Mobilstationen
bleiben auf dem Übertragungskanal
während
der Dauer des Datenrufs).
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Die
vorgeschlagene Erfindung kann unter Verwendung der wohlbekannten
cdma2000-RAN-Architektur, wie sie beschrieben ist in dem TIA-2001-C-Standard, implementiert
werden. 1 zeigt diese Architektur und
die Entitäten,
die das drahtlose Netzwerk 100 umfasst. Im unten beschriebenen
Beispiel werden zwei Mobilstationen (d.h. erste MS 111 und
zweite MS 113) durch zwei separate Basisstationen (d.h.
erste BS 101 und zweite BS 102) bedient, die über ein
IP-basiertes paketvermittelndes Netzwerk
(Leitung 131) verbunden sind, wie in dem TIA-2001-C-Standard
definiert. Beide Basisstationen sind mit MSC 140 über Schnittstellen
verbunden, die im TIA-2001-C-Standard definiert sind. Die erste
MS 111 und die zweite MS 113 kommunizieren mit
den Basisstationen des drahtlosen Netzwerks 100 unter Verwendung
von Nachrichten, die im Luftschnittstellenstandard TIA-2000-C, „cdma2000
Spread Spectrum Systems",
Mai 2002 definiert sind.
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2 ist
ein Nachrichtenflussdiagramm, das den Aufbau eines Mobilstation-zu-Mobilstation(MS-MS)-Paketdatenrufes
gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung zeigt. 2 zeigt
die Leitung 131 als eine Netzwerkwolke, um den Betrieb
der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Daher wird die untenstehende
Beschreibung häufig
den Begriff „IP-Netzwerk 131" verwenden, um sich
auf die Leitung 131 zu beziehen.
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Eine
Ursprungsmobilstation (d.h. die erste MS 111) initiiert
einen MS-MS-Paketdatenruf
durch Obermitteln einer Veranlassungsnachricht 201 mit
einem Serviceoptions(SO)-Datenfeld, das einen MS-MS-Paketdatenruf
anzeigt. Die Nachricht 201 beinhaltet ebenfalls die Nummer
der Ziel- (oder gewählten)
Mobilstation (zweite MS 113). Die erste BS 101 sendet
CM-Serviceanforderungsnachricht 202 zur
MSC 140, anzeigend die SO und die Tele fonnummer der Ziel-MS 113.
Die erste BS 101 beginnt ebenfalls zu dieser Zeit, einen
Nutzkanal zu der ersten MS 111 herzustellen.
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MSC 140 authentifiziert
sowohl die erste MS 111 als auch die zweite MS 113,
um zu verifizieren, dass beiden Geräten der Zugang zum drahtlosen Netzwerk 100 erlaubt
ist. MS 140 verifiziert ebenfalls, dass die erste MS 111 und
die zweite MS 113 beider autorisiert sind, den MS-MS-Paketdatenrufdienst
zu benutzen. MSC 140 findet die zweite MS 113 im Dienstgebiet
und sendet Rufanforderungsnachricht 203 an die zweite BS 102,
welches die letzte Basisstation ist, bei der die zweite MS 113 registriert
wird. In Reaktion übermittelt
die zweite BS l02 eine Rufmeldung 204 an die zweite
MS 113 mit einem Hinweis (SO) auf einen eingehenden Paketdatenruf.
Die zweite MS 113 übermittelt
die Antwortnachricht 205, die anzeigt, dass die zweite
MS 113 den Paketdatenruf akzeptieren wird.
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Danach
sendet die zweite BS 102 die Rufantwortnachricht 206 an
MSC 140, anzeigend, dass die zweite MS 113 auf
die Rufnachricht 204 geantwortet hat. Die zweite BS 102 zeigt
in der Nachricht 206 ebenfalls ihre eigene IP-Netzwerkadresse an. Daher
ist MSC 140 die IP-Adresse der zweiten BS 102 im
IP-Netzwerk 131 bekannt. MSC 140 sendet die Zuweisungsanforderungsnachricht 207 zur
zweiten BS 102, um den Aufbau des Paketdatenrufes zu beginnen.
Die zweite BS 102 verwendet konventionelle Luftschnittstellenbenachrichtigung,
um einen Nutzkanal zu der zweiten MS 113 herzustellen.
Wenn die zweite BS 102 die Herstellung des Nutzkanals zu der
zweiten MS 113 beendet, sendet die zweite BS 102 Zuweisungserfüllungsnachricht
(nicht gezeigt) an MSC 140, um anzuzeigen, dass die Paketdatenrufverbindung
zwischen der zweiten BS 102 und der zweiten MS 113 hergestellt
ist.
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Zwischenzeitlich
sendet MSC 140 die Zuweisungsanforderungsnachricht 208 ebenfalls
an die erste BS 101, um die erste BS 101 zu benachrichtigen,
dass die Ziel-MS 113 lokalisiert wurde und der Paketdatenruf
aufgesetzt ist. Die Nachricht 208 beinhaltet die IP-Adresse
der zweiten BS 102 im IP-Netzwerk 131. Die Nachricht 208 beinhaltet
ebenfalls die Mobilkennung (IMSI oder ESN) der zweiten MS 113. Wenn
es noch nicht abgeschlossen ist, beendet die erste BS 101 das
Herstellen der Nutzkanalverbindung zu der ersten MS 111 (Nachricht 209).
Wenn dieser Nutzkanal endgültig
aufgesetzt ist, sendet die erste BS 101 eine Zuweisungsabschlussnachricht (nicht
gezeigt) an MSC 140, anzeigend, dass die Paketdatenrufverbindung
zwischen der ersten BS 101 und der ersten MS 111 hergestellt
ist.
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Unter
Verwendung der IP-Netzwerkadresse der zweiten BS 102, welche
durch die MSC 140 bereitgestellt ist, stellt die erste
BS 101 eine Paketdatenübermittlungsverbindung 210 zu
der zweiten BS 102 her, unter Verwendung von Benachrichtigungen, wie
in dem TIA-2001-C-Standard definiert. Die Paketdatenübermittlungsverbindung 210 trägt Paketdatenverkehr
verbunden mit dem MS-MS-Ruf zwischen der ersten BS 101 und
der zweiten BS 102. Die Kontrollnachrichten zwischen der
ersten BS 101 und der zweiten BS 102 schließen die
Mobilkennung der zweiten MS 113 ein, so dass die zweite
BS 102 die Paketdatenübermittlungsverbindung 210 mit
dem Paketdatenruf zu der zweiten MS 113 verbinden kann.
Alle Datenpakete, die jede der Basisstationen 101 und 102 danach
jeweils von einer der Mobilstationen 111 und 113 empfangen,
werden über
die Paketdatenübermittlungsverbindung 210 zu
der anderen Basisstation gesendet, zur nachfolgenden Übermittlung
zu der anderen Mobilstation. Dies stellt die RAN-Verkehrsverbindung für den Ruf her.
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Schließlich stellen
die erste MS 111 und die zweite MS 113 einen Verbindungsschichtaufbau
(angezeigt durch gestrichelte Linie 211) her. Dies kann z.B.
eine Punkt-zu-Punkt-Protokoll(PPP)-Verbindung sein. Sobald die Verbindungsschicht
hergestellt ist, können
Mobilstationen 111 und 113 Paketdaten miteinander
austauschen (z.B. für
einen Videoruf).
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Um
eine Verbindung zwischen Basisstation 101 und 102 über das
IP-Netzwerk 131 herzustellen, benötigt die vorliegende Erfindung
folgende spezifische Änderungen
gegenüber
konventionellen cdma2000-RAN-Benachrichtigungen:
- i)
eine neue MS-MS-Paketdatenserviceoption ist definiert, die einer
Mobilstation erlaubt, MS-MS-Paketdatenrufe zu initiieren oder zu
empfangen und drahtloses Netzwerk 100 zu warnen, dass der
neue Ruf ein MS-MS-Paketdatenruf
ist;
- ii) die IP-Netzwerkadresse von Basisstation 102 muss
zur Zuweisungsanforderungsnachricht 208 und zur Rufantwortnachricht 206 hinzugefügt werden,
so dass MSC 140 die IP-Adresse der Zielbasisstation (zweite
BS 102) zu der Ursprungsbasisstation (erste BS 101)
weiterleiten kann. Dies wird benötigt,
um die BS-BS-Datenverbindung über das
IP-Netzwerk 131 herzustellen; und
- iii) für
die Zwischen-BS-Benachrichtigungen, die die IP-Netzwerkverbindung
herstellen, wird ein neuer Anzeiger hinzugefügt, der die Zielbasisstation
(d.h. zweite BS 102) informiert, dass die Paketdatenübermittlungsverbindung
für einen MS-MS-Ruf
ist.
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3 ist
ein Nachrichtenflussdiagramm, das die Übergabe eines Mobilstationzu-Mobilstation-Paketdatenrufes
zwischen Basisstationen 101 und 103 gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung zeigt. In 3 wird angenommen,
dass der MS-MS-Paketdatenruf zwischen der ersten MS 111 und
der zweiten MS 113 über
die erste BS 101 und die zweite BS 102, wie obig
beschrieben in 2, bereits existiert. An irgendeinem
Punkt bewegt sich die erste MS 111 aus dem Versorgungsbereich
der ersten BS 101 in den Versorgungsbereich der dritten BS 103,
wie durch die gestrichelte Linie angezeigt. Wenn dieses geschieht,
wird die erste MS 111 übergeben
von der ersten BS 101 an die dritte BS 103. Um
zu verhindern, dass der MS-MS-Paketdatenruf fallengelassen wird,
muss die dritte BS 103 die Rolle, die die erste BS 101 zuvor
ausgeführt
hat, annehmen. So muss der MS-MS-Paketdatenruf
ebenfalls von der ersten BS 101 an die BS 103 übergeben
werden.
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In
diesem Szenario tauscht MSC 140 Nachrichten mit jeder der
ersten BS 101, der zweiten BS 102 und der dritten
BS 103, basierend auf dem TIA-2001-C-Standard aus. Vergleichbar
tauschen die erste BS 101, die zweite BS 102 und
die dritte BS 103 untereinander Nachrichten basierend auf
dem TIA-2001-C-Standard aus. Die erste MS 111 tauscht Nachrichten
mit der ersten BS 101 und der dritten BS 103 basierend
auf dem TIA-2000-C-Standard aus.
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Anfangs
sendet die erste MS 111 Pilotstärkenmessungen an BS 101 in
Nachricht 301, anzeigend, dass eine Übergabe zu der Zielzelle, die
durch die dritte BS 103 abgedeckt wird, benötigt wird.
Die erste BS 101 antwortet durch Senden von Übergabenotwendigkeitsnachricht 302 an
MSC 140. Die Nachricht 302 schließt die Serviceoption
(SO) für
den MS-MS-Paketdatenruf, die Rufkennung, die die erste BS 101 und
die zweite BS 102 für
den MS-MS-Paketdatenruf benutzen, die Mobilkennungen für die erste MS 111 und
die zweite MS 113 und die IP-Netzwerkadresse der zweiten BS 102.
MSC 140 stellt fest, dass die Zielzelle zu einer Basisstation
(d.h. dritte BS 103) unter der Steuerung von MSC 140 gehört, und sendet Übergabeanforderungsnachricht 303 an
die dritte BS 103.
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Die Übergabeanforderungsnachricht 303 beinhaltet
die gleichen Informationen, die MSC 140 von der ersten
BS 101 in der Übergabenotwendigkeitsnachricht 302 empfangen
hat. BS 103 bereitet sich vor, die erste MS 111 zu übernehmen
und sendet Übergabeanforderungsbestätigungsnachricht 304 an MSC 140,
anzeigend, dass die dritte BS 103 die Übergabeanforderung akzeptiert.
Zur gleichen Zeit beginnt die dritte BS 103, die Paketdatenübermittlungsverbindung 305 mit
der zweiten BS 102 herzustellen, unter Benutzung der IP-Adresse,
Mobilkennung und Rufkennung, die die dritte BS 103 von
MSC 140 empfangen hat. Sobald die Paketdatenübermittlungsverbindung 305 hergestellt
ist, übermittelt
die zweite BS 102 alle Daten, die für die erste MS 111 bestimmt
sind, sowohl an BS 101 als auch an die dritte BS 103,
und bereitet sich vor, Daten von irgendeinem von BS 101 und
der dritten BS 103 zu empfangen.
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MSC 104 sendet
die Übergabebefehlsnachricht 306 an
die erste BS 101, anzeigend, dass die dritte BS 103 bereit
ist, die Übergabe
entgegenzunehmen. Die erste BS 101 sendet die Übergabeanweisungsnachricht 307 (z.B.
erweiterte Übergabeanweisungsnachricht 307,
universelle Übergabeanweisungsnachricht 307,
usw.) an die erste MS 111, die erste MS 111 anweisend
zu beginnen, Informationen in der Zielzelle, die durch die dritte
BS 103 abgedeckt wird, zu senden und zu empfangen. Wenn
die erste MS 111 die dritte BS 103 erfasst, sendet
die erste MS 111 die Übergabevervollständigungsnachricht 308 an BS 103.
Der MS-MS-Paketdatenruf
ist nun von BS 101 zu der dritten BS 103 übergeben
worden. Die erste MS 111 und die zweite MS 113 fahren
fort, Daten über
die Paketdatenübermittlungsverbindung 305 auszutauschen,
die zwischen der zweiten BS 102 und BS 103 hergestellt
ist.
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Dann
sendet die dritte BS 103 Übergabevollständigkeitsnachricht 309 an
MSC 140, nachdem die erste MS 111 erfolgreich
angenommen wurde. MSC 140 sendet die Freigabebefehlsnachricht 301 an
die erste BS 101, um anzuzeigen, dass die erste MS 111 erfolgreich
durch die dritte BS 103 angenommen wurde. Die erste BS 101 sendet
Benachrichtigungen zum Abbauen der Paketdatenübermittlungsverbindung 311 mit
der zweiten BS 102. Die zweite BS 102 stoppt das
Senden von Daten, die für
die erste MS 111 bestimmt sind, an die erste BS 101.
Nachdem dies abgeschlossen ist, sendet die erste BS 101 eine Freigabevollständigkeitsnachricht
(nicht gezeigt) an MSC 140, anzeigend, dass der MS-MS-Paketdatenruf in
der ersten BS 101 gelöscht
wurde.
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Um
die Verbindung zwischen Basisstation über das IP-Netzwerk 131 zu übergeben,
benötigt
die vorliegende Erfindung die folgenden spezifischen Änderungen
gegenüber
den konventionellen cdma2000-RAN-Benachrichtigungen:
- i) Übergabenotwendigkeitsnachricht 302 und Übergabeanforderungsnachricht 303 (wie
definiert in dem TIA-2001-C-Standard) müssen die neue Serviceoption
(SO) für
MS-MS-Paketdatenrufe beinhalten, wie auch die Mobilkennung für die zweite
MS 113 und die IP-Netzwerkadresse für die zweite BS 102;
und
- ii) Änderungen
für die
BS-BS-Benachrichtigungen sind notwendig, ähnlich zu denen beschrieben
in 2.
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4 ist
ein Nachrichtenflussdiagramm, das den Abbau eines Mobilstation-zu-Mobilstationpaketdatenrufes
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Szenario tauscht MSC 140 Nachrichten
mit jeder der ersten BS 101 und der zweiten BS 102 basierend
auf dem TIA-2001-C-Standard aus. Vergleichbar tauschen die erste
BS 101 und die zweite BS 102 miteinander Nachrichten
basierend auf dem TIA-2001-C-Standard aus. Die erste MS 111 tauscht
Nachrichten mit der ersten BS 101 und der zweiten BS 102 basierend auf
dem TIA-2000-C-Standard
aus.
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An
irgendeinem Punkt beendet eine Mobilstation (in diesem Beispiel
die zweite MS 113) den MS-MS-Paketdatenruf. Um dies auszuführen, sendet die
zweite MS 113 die Abbauanweisungsnachricht 401 an
die zweite BS 102, um den Ruf abzubauen. BS 102 sendet
die Nachricht 402, um den Empfang der Abbauanweisungsnachricht 401 anzuzeigen,
und lässt
den Nutzkanal zu der zweiten MS 113 fallen. Die zweite
BS 102 benachrichtigt die erste BS 101 auf der
Paketdatenübermittlungsverbindung 403 des IP-Netzwerks 131,
dass die Verbindung 403 abgebaut werden muss. Dieses teilt
der BS 101 ebenfalls mit, dass die erste BS 101 nicht
länger
den MS-MS-Paketdatenruf unterstützen
muss.
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Die
zweite BS 102 sendet die Löschanforderungsnachricht 404 an
MSC 140, um anzufordern, dass der MS-MS-Paketdatenruf abgebaut
wird. MSC 140 reagiert durch Übermitteln von der Löschbefehlsnachricht 405 an
die zweite BS 102, um den MS-MS-Paketdatenruf abzubauen.
Die zweite BS 102 sendet dann die Löschvollständigkeitsnachricht 406 an
MSC 140, nachdem alle Ressourcen freigegeben wurden.
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Nach
Empfang des Hinweises von der zweiten BS 102, dass die
Paketdatenübermittlungsverbindung 403 auf
dem IP-Netzwerk 131 abgebaut wurde, sendet BS 101 die
Löschanforderungsnachricht 407 an
MSC 140, um anzufordern, dass der MS-MS-Paketdatenruf abgebaut
werden soll. MSC 140 sendet die Löschbefehlsnachricht 408 an
die zweite BS 102, um den MS-MS-Paketdatenruf abzubauen.
BS 101 übermittelt
die Abbauanweisungsnachricht 409 an die erste MS 111,
um den Nutzkanal abzubauen. Die erste MS 111 übermittelt
die Nachricht 410, um den Empfang der Abbauanweisungsnachricht 409 zu
bestätigen.
An diesem Punkt ist der Nutzkanal abgebaut. Die erste BS 101 sendet
die Löschvollständigkeitsnachricht 411 an
MSC 140, nachdem alle Ressourcen abgebaut wurden.
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Das
oben beschriebene Abbauszenario kann unter Verwendung von existierenden
Benachrichtigungen, wie in dem TIA-2001-C-Standard definiert, erzielt
werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Mobilstation 111 und 113 den
MS-MS-Paketdatenruf
gleichzeitig abbauen können.
MSC 140 verfolgt das Buchen für jede Mobilstation.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
direkte MS-zu-MS-Paketdatenrufe. Unter Verwendung direkter BS-zu-BS-Signalisierung
auf dein IP-Netzwerk 131 wird PDSN 150 umgangen,
hierdurch wird schnellerer Rufaufbau und Übergabe ermöglicht.
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Auch
wenn die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben wurde, sollten
diejenigen, die in der Technik bewandert sind, verstehen, dass sie
hierin verschiedene Änderungen,
Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne vom Geist und Schutzbereich
der Erfindung in ihrer breitesten Form abzuweichen.
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Zusammenfassung
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Ein
drahtloses Netzwerk, das eine Paketdatenrufverbindung zwischen einer
Ursprungsmobilstation (MS) und einer Zielmobilstation (MS) in einem Abdeckungsbereich
des drahtlosen Netzwerks bereitstellt. Das drahtlose Netzwerk umfasst
eine erste Basisstation, die drahtlos mit der Ursprungsmobilstation
kommuniziert, eine zweite Basisstation, die drahtlos mit der Zielmobilstation
kommuniziert, und eine Mobilschaltzentrale, die die erste und zweite
Basisstation verbindet. Die erste Basisstation empfängt eine
erste Nachricht von der Ursprungsmobilstation, die eine MS-MS-Paketdatenrufverbindung
zu der Zielmobilstation anfordert. In Reaktion auf die erste Nachricht
initiiert die erste Basisstation die Herstellung der MS-MS-Paketdatenrufverbindung
in einem lokalen IP-Netzwerk, wobei die erste und zweite Basisstation
gekoppelt werden.