DE60130293T2 - Bereitstellung von Dienstqualität in einem mobilen Telekommunikationsnetz - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Mobiltelekommunikationsnetzes, besonders ein Verfahren zum Adressieren von für ein mobiles Endgerät in einem Fremdnetz bestimmten Paketen.
- In Telekommunikationsnetzen der dritten Generation wie beispielsweise GPRS (General Packet Radio Service) und EDGE (Enhanced Data-rate for GSM Evolution) wird, wenn sich ein mobiles Endgerät in ein Fremdnetz bewegt, die Netzkonnektivität wahlweise durch Verwendung des mobilen Internetprotokolls (Mobile IP) aufrechterhalten. Im Heimatnetz wird ein Heimatagent (HA – Home Agent) hergestellt, der die Standortinformationen des Mobilgeräts durch Verwendung von Binding Updates (verbindlichen Aktualisierungen), d.h. die Registrierung von durch den mobilen Knoten zum HA gesendeten Informationen, unterhält.
- Mobiles IP weist zwei Betriebsarten auf. Die erste ist in der
1 dargestellt; ein mobiles Endgerät ist gegenwärtig in einem anderen Netz als seinem Heimatnetz als mobiler Knoten (MN – Mobile Node)14 angeschlossen. Der MN14 kommuniziert mit einem korrespondierenden Knoten (CN – Correspondent Node)12 . Im Heimatnetz wird vom CN12 ein Heimatagent16 hergestellt und im Fremdnetz wird ein Fremdagent (FA – Foreign Agent)18 hergestellt. Vom FA18 wird eine einmalige IP-Adresse für das besuchende Mobilgerät zugeteilt, eine Gastadresse (COA – Care of Address), und diese Adresse wird in einer verbindlichen Aktualisierung zum HA16 gesendet. - Pakete für das Mobilgerät werden vom HA
16 verkapselt und entlang dem Tunnel20 zum FA18 zur Übertragung zum MN14 getunnelt. In einer solchen Verkapselung wird jedem Paket ein zusätzlicher IP-Kopfteil einschließlich der COA des MN14 zugefügt. Dies wird als FA-COA Betriebsweise bezeichnet. - In der zweiten (nicht dargestellten) Betriebsweise gibt es keinen FA, dem MN
14 wird eine einmalige COA zugeteilt und verkapselte Pakete werden vom HA16 direkt zum MN14 getunnelt; dies wird als CO-COA-Betriebsweise (Colocated Care of Address – ortsgleiche Gastadresse) bezeichnet. - In beiden Betriebsweisen FA-COA und CO-COA erzeugt die Verkapselung zusätzliche Kopfteile und es können möglicherweise nur kleine Nutzlasten benutzt werden, mit dem Ergebnis einer ineffizienten Übertragung und ineffizienten Verwendung kostspieliger System- und Netzressourcen wie beispielsweise Funkverbindungen. Weiterhin wird durch Verkapselung die Flußkennung verborgen und so wird die Differenzierung von Dienstklassen ebenfalls außer Kraft gesetzt, so daß QoS-Bereitstellungsmechanismen (Quality of Service-Dienstgüte) wie beispielsweise RSVP (Resource reSerVation Protocol – Ressourcen-Buchungsprotokoll) Int Serve geändert werden müssen.
- Die Nachteile einer Verkapselung können durch Verwendung des Mobile-IP-Verfahrens Non Encapsulation (Nichtverkapselung) vermieden werden, so wie es in der am 30. August 2000 veröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin
EP 1 032 178 A1 mit dem Titel "Nonencapsulation Mobile IP" (Mobiles IP mit Nichtverkapselung) aufgeführt ist. In diesem Verfahren wird die aktuelle COA des mobilen Knotens als zieladresse benutzt und die ursprüngliche Ursprungsadresse, d.h. die CN-Adresse wird aufrechterhalten. Bei FA-COA-Betrieb wird dadurch ein Kopfteil mit einer Länge von mindestens 20 Byte gelöscht und ein Kopfteil von nur 2 Byte eingeführt; bei CO-COA-Betriebsweise wird kein Kopfteil eingeführt. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß solche Pakete durch irgendeine Firewall oder Ausgangsfilterung im Heimatnetz zurückgewiesen werden können, da sie eine andere Ursprungsadresse als die Heimatnetzadresse aufweisen. - Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Paketadressierung, das die oben aufgeührten Nachteile überwindet und die Bereitstellung von QoS erlaubt.
- Auf die folgenden zwei Schriften wird als Hintergrund Bezug genommen: Die Schrift von Terzis A et al. mit dem Titel "A simple QoS signaling protocol for mobile hosts in the integrated services Internet" (Ein einfaches QoS-Signalisierungsprotokoll für mobile Hosts im Internet mit integrierten Diensten), Infocom 1999, Eighteenth Annual Joint Conference Of The IEEE Computer And Communications Societies, Proceedings, IEEE New York, NY, USA 21.-25. März 1999, Piscataway, NJ, USA, IEEE, US, Bd. 3, 21. März 1999 (1999-03-21), Seiten 1011-1018, ISBN: 0-7803-5417-6, und die Schrift von Singh E et al. mit dem Titel "Rat: a quick (and dirty?) push for mobility support" (RAT: ein schneller (und schmutziger?) Vorschub für Mobilitätsunterstützung), Proceedings Of WMCSA9, 2nd IEEE Workshop On Mobile Computing Systems And Applications, New Orleans, LA, USA, 25. Februar 1999 (1999-02-25)-26. Februar 1999 (1999-02-26) Seiten 32-40.
- Aus der oben erwähnten Schrift von Terzis et al. ist es bekannt, ein Verfahren zur Bereitstellung von Dienstgüte in einem Mobiltelekommunikationssystem der dritten Generation bereitzustellen, in dem Pakete an einen mobilen Knoten adressiert sind, der einen korrespondierenden Knoten in einem Heimatnetz aufweist und der gegenwärtig einem Fremdnetz zugeordnet ist, mit folgenden Schritten:
Herstellen eines Heimatagenten in dem Heimatnetz und Zuordnen einer Gastadresse im Fremdnetz für das mobile Endgerät;
Senden einer Dienstgüte-Anfragenachricht vom korrespondierenden Knoten zum Heimatnetz;
Senden der Dienstgüte-Anfragenachricht vom Heimatnetz zum mobilen Knoten;
Senden einer Dienstgüte-Antwortnachricht vom mobilen Knoten zum Heimatnetz über denselben Weg wie die Anfragenachricht; und
Senden einer Dienstgüte-Antwortnachricht vom Heimatnetz zum korrespondierenden Knoten nur nach Empfang der Dienstgüteantwortnachricht vom mobilen Knoten. - Gegenüber der Offenbarung der oben erwähnten Schrift von Terzis et al. ist die vorliegende Erfindung durch das Verfahren mit dem weiteren folgenden Schritt gekennzeichnet:
im Heimatnetz, Ändern des Kopfteils jedes für das mobile Endgerät bestimmten Pakets durch Ersetzen der Ursprungsadresse durch die Heimatagentenadresse und der Zieladresse durch die Gastadresse, wobei der Kopfteil weiterhin einen Kennungscode des korrespondierenden Knotens und einen Kennungscode des mobilen Knotens enthält. - Die Erfindung wird nur beispielsweise unter Bezugnahme auf
2 bis4 beschrieben, in denen: -
2a die in FA COA-Betriebsweise wirkende Erfindung darstellt; -
2b die in COCOA-Betriebsweise wirkende Erfindung darstellt; -
3a ein Paketkopfteilformat des Standes der Technik darstellt; -
3b ein Paketkopfteilformat gemäß der Erfindung darstellt; und -
4 eine RSVP-Sitzung darstellt. - In der
2a , die der1 ähnlich ist, weist ein mobiles Endgerät M28 einen FA30 auf, weist der CN24 einen HA26 auf; die Figur stellt die FA COA- Betriebsweise dar. In der2b ist die Betriebsweise CO-COA und es gibt daher keinen FA und die Pakete laufen direkt zum MN28 . - Es ist ersichtlich, daß im Vergleich mit der
1 die2a und2b keinen Tunnel vom HA26 entweder zum FA30 oder dem MN28 aufweisen. Der Grund dafür besteht darin, daß in der erfinderischen Anordnung die Pakete nicht verkapselt sind und daher kein Tunnel benötigt wird. Ein geeigneter Name und Akronym für das erfinderische Verfahren ist NEMIP (Non-Encapsulation Mobile Internet Protocol – mobiles Internetprotokoll ohne Verkapselung). - In der
3a weist ein herkömmlich an ein Mobilgerät in einem Fremdnetz adressiertes Paket30 eine Ursprungsadresse32 , die IP-Adresse des CN24 auf; und als Zieladresse34 die Heimatadresse des MN28 ; die3a zeigt auch die Nutzlast38 und andere Felder36 . - In der
3b ist in einem erfindungsgemäßen Kopfteil die Ursprungsadresse32 die Adresse des HA26 und die Zieladresse34 ist die COA vom MN28 . Der Kopfteil enthält zwei neue Felder40 ,42 mit jeweiligen Kennungen (ID – identifiers) für CN24 und MN28 . - Wenn das Netz wie in
2a dargestellt in FA COA wirkt, wird das umadressierte Paket vom FA30 empfangen und die MN-ID42 wird vom FA zum Unterscheiden der verschiedenen mobilen Knoten benutzt, die diesen FA gleichzeitig benutzen, und das Paket wird zum MN28 geleitet. - Wenn das umadressierte Paket vom FA
30 (für FA COA-Betriebsweise,2a ) oder vom MN28 (für CO-COA-Betriebsweise,2b ) empfangen wird, wird die CNID40 vom FA oder dem MN zur Wiedergewinnung der ursprünglichen Ursprungsadrese, d.h. der Adresse des CN24 benutzt; vom FA30 oder dem MN28 wird dann die Prüfsumme des Pakets neuberechnet und es an einer Anwendung abgegeben. - Nunmehr die CNID
40 betrachtend wird diese einmalige Kennung vom HA26 zugeteilt, sobald ein an die Adresse des Mobilgeräts adressiertes Paket erkannt wird. Vom HA26 wird ein Eintrag zu einer Adressenzuordnungstabelle von CNID und CN hinzugefügt, die vom HA26 unterhalten wird. Dann sendet der HA26 die CNID zuzüglich der IP-Adresse des korrespondierenden CN zum FA30 (FA COA-Betriebsweise) oder zum MN28 (CO-COA-Betriebsweise); es kann entweder eine Registrierungsantwortnachricht oder eine getrennte CNID-Benachrichtigungsnachricht benutzt werden. - Wenn die CNID vom FA
30 oder vom MN28 empfangen wird, wird ein Eintrag zu einer CNID-CN-IP-Adressenzuordnungstabelle zugefügt, die vom FA oder vom MN unterhalten wird. - Informationen über MN und MN ID werden auf ähnliche Weise ausgetauscht.
- So wie jedes für den MN
28 bestimmte Paket am HA26 ankommt, wird vom HA in der CNID- und CN-Adressenzuordnungstabelle nachgeschaut, um die der Ursprungsadresse des Pakets entsprechende CNID zu finden; vom HA wird dann die ursprüngliche Ursprungsadresse durch die HA-Adresse ersetzt, und die Zieladresse durch die COA des MN28 . Vom HA26 werden ein CNID-Feld40 und ein MN-ID-Feld42 zugefügt, die Paketprüfsumme eingestellt und das Paket abgesendet. - Wenn das Paket am FA
30 oder MN28 ankommt, wird in der CNID-CN-Tabelle nachgeschlagen und die Ursprungsadresse des HA26 wird durch die wirkliche Adresse des CN24 ersetzt und die Zieladresse wird durch die Heimatadresse des Mobilgeräts ersetzt. Für FA COA- Betriebsweise wird wie oben erläutert in der MNID-MN-Tabelle nachgeschlagen. Die Prüfsumme wird eingestellt und das Paket wird an den MN28 (für FA COA-Betriebsweise) oder an eine Anwendung (für CO-COA-Betriebsweise) abgegeben. - Die CNID- und MNID-Formate können sehr kurz und einfach sein, so daß die zusätzlichen Felder die Kopfteillänge nicht wesentlich vergrößern.
- Durch das Verfahren der erfindungsgemäßen Paketbenennung für ein Mobilgerät in einem Fremdnetz wird der Vorteil kürzerer Kopfteile und höherer Nutzlasten wie bei der in der oben angeführten Patentanmeldung
EP 1 032 178 A1 aufgeführten Erfindung bewahrt. Da die HA-Adresse als Ursprungsadresse benutzt wird, können die durch Ausgangsfilterung verursachten Probleme durch Verwendung einer anderen Ursprungsadresse als der Heimatnetzadresse vermieden werden. Da die Zieladresse vor Ablieferung eines Pakets wiederhergestellt wird, muß eine Anwendung, an die das Paket abgegeben wird, nicht umkonfiguriert werden und so werden ärgerliche Stopps und Wiederstarts der Anwendung vermieden. - Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur die Ursprungs- und Zieladressen des Kopfteils geändert werden; alle sonstigen Informationen bleiben unverändert einschließlich der Informationen, die die Verkehrsflüsse vom HA
26 zur gegenwärtigen COA des MN28 identifizieren. Es ist daher möglich, eine standardmäßige QoS-Anordnung wie beispielsweise RSVP ohne Abänderungen anzunehmen, um QoS-Dienste für das Mobilgerät bereitzustellen. - Es wird nunmehr eine QoS-Sitzung unter Verwendung von RSVP als Beispiel beschrieben.
- In der
4 sind der CN24 und HA26 dem Heimatnetz50 zugeordnet und der MN28 und FA30 sind einem Fremdnetz52 zugeordnet. Die RSVP-Sitzung wird als in der Figur als Abschnitt 1 und Abschnitt 2 gezeigte zwei Teile aufgebaut; der Abschnitt 1 wirkt zwischen dem CN24 und dem HA26 und der Abschnitt 2 wirkt zwischen dem HA26 und MN28 . - Der Abschnitt 1 wird als normale RSVP-Sitzung in einer nichtmobilen Umgebung aufgebaut, wobei eine Wegnachicht vom CN
24 zum HA26 gesendet wird; in der erfinderischen Anordnung besteht der Unterschied darin, daß die RESV-Rücknachricht vom HA26 zum CN24 nicht vor Abschluß des Abschnitts 2 eingeleitet wird. - Abschnitt 2 deckt den MN
28 ab und wird dynamisch angepaßt, so wie sich das Mobilgerät von einem Netz zu einem anderen bewegt. - Wenn der HA
26 die PATH-Nachricht vom CN28 empfängt, bei der die Ursprungs- und Zieladresse der CN24 und die Heimatadresse der MN28 ist, wird das Paket vom HA26 abgefangen und eine PATH-Nachricht über einen RSVP-Proxy-Server durch Umadressierung des Pakets wie oben beschrieben abgeändert oder neu erzeugt. Das Paket durchläuft eine Anzahl von Knoten oder Netzroutern und es sind zwei Router54 ,56 dargestellt. Die PATH-Nachricht ist eine Ende-Ende-Nachricht. Der Proxy-Server kann an den HA26 angeschlossen sein oder eine getrennte Instanz sein. - Im Fremdnetz
52 wird von einem fremden Proxy-Server oder seiner Entsprechung im MN28 oder FA30 in Abhängigkeit von der Betriebsweise eine RESV-Nachricht mit der COA-Adresse des MN28 als Ursprungsadresse und der Zieladresse des HA vorbereitet; die Nachricht enthält Flußkennungsinformationen wie beispielsweise Protokoll-ID wie auch Ursprungs-/Zielanschlußnummern, und wird abgeliefert. Die RESV-Nachricht wird abschnittsweise durch die gleichen Server54 ,56 wie die PATH-Nachricht geleitet, aber in der umgekehrten Richtung; die Ursprungs- und Zieladressen für jeden Abschnitt werden von den Routern54 ,56 zutreffend geändert. - Wenn die RESV-Nachricht vom HA
26 oder einer Entsprechung wie beispielsweise einem Heimatnetz-Proxy-Server empfangen wird, wird die RESV-Nachricht mit der Heimatadresse des MN28 als Ursprungsadresse und dem CN24 als Zieladresse abgeändert oder neu erzeugt; d.h. der Abschnitt 2 wird vollendet. Die RESV-Nachricht des Abschnitts 1 wird nunmehr auf herkömmliche Weise gesendet. - Wenn der CN
24 oder der Proxy-Server des Heimatnetzes die RESV-Nachricht empfängt, kann, sofern angefordert, eine RESV-Bestätigungsnachricht zur Bestätigung der gesamten RESV-Sitzung gesendet werden. - Wenn die Betriebsweise FA COA ist, um flußspezifische Identität zu garantieren, und diese Dienstklassendifferenzierung für den Abschnitt 2 der RSVP-Sitzung, ist Anschlußkonfliktvermeidungskontrolle notwendig; dies kann durch ein beliebiges herkömmliches Verfahren erreicht werden.
Claims (9)
- Verfahren zur Bereitstellung von Dienstgüte in einem Mobiltelekommunikationssystem der dritten Generation, in dem Pakete an einen Mobilknoten (
28 ) adressiert sind, der einen korrespondierenden Knoten (24 ) in einem Heimatnetz (50 ) aufweist und der gegenwärtig einem Fremdnetz (52 ) zugeordnet ist, mit folgenden Schritten: Herstellen eines Heimatagenten (26 ) in dem Heimatnetz (50 ) und Zuordnen einer Gastadresse im Fremdnetz für das mobile Endgerät (22 ); Senden einer Dienstgüte-Anfragenachricht vom korrespondierenden Knoten (24 ) zum Heimatnetz (50 ); Senden der Dienstgüte-Anfragenachricht vom Heimatnetz (50 ) zum mobilen Knoten (28 ); Senden einer Dienstgüte-Antwortnachricht vom mobilen Knoten (28 ) zum Heimatnetz (50 ) über denselben Weg wie die Anfragenachricht; und Senden einer Dienstgüte-Antwortnachricht vom Heimatnetz (50 ) zum korrespondierenden Knoten (24 ) nur nach Empfang der Dienstgüteantwortnachricht vom mobilen Knoten, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfaßt: im Heimatnetz, Ändern des Kopfteils jedes für das mobile Endgerät (22 ) bestimmten Pakets durch Ersetzen der Ursprungsadresse (32 ) durch die Heimatagentenadresse und der Zieladresse (34 ) durch die Gastadresse, wobei der Kopfteil weiterhin einen Kennungscode des korrespondierenden Knotens (40 ) und einen Kennungscode des mobilen Knotens (42 ) enthält. - Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Anfragenachricht durch Ende-Ende-Adressierung gesendet wird und die Antwortnachricht durch Sprung-Sprung-Adressierung gesendet wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Gastadresse den gegenwärtigen Standort des mobilen Knotens (
28 ) darstellt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem die Gastadresse die Adresse eines Fremdagenten (
30 ) im Fremdnetz (52 ) ist. - Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch mit den weiteren Schritten der Bewahrens einer Aufzeichnung des korrespondierenden Knotens (
24 ) und der Kennungscodes des korrespondierenden Knotens (40 ) durch den Heimatagenten (26 ) und Senden einer Kopie der Aufzeichnung zur Gastadresse, an der diese Informationen ebenfalls gespeichert sind. - Verfahren nach Anspruch 3, in dem, wenn ein Paket an der Gastadresse ankommt, das Ziel die gespeicherten Informationen überprüft und den Kennungscode des korrespondierenden Knotens (
40 ) im Kopfteil durch die Heimatadresse des korrespondierenden Knotens ersetzt. - Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch mit den weiteren Schritten des Bewahrens einer Aufzeichnung des mobilen Knotens (
24 ) und des Kennungscodes des mobilen Knotens (42 ) durch den Heimatagenten (26 ) und Senden einer Kopie der Aufzeichnung zur Gastadresse, an der diese Informationen ebenfalls gespeichert sind. - Verfahren nach Anspruch 5, in dem, wenn die Zieladresse in der Gastadresse der Fremdagent (
30 ) ist, der Fremdagent die gespeicherten Informationen überprüft und den Kennungscode des mobilen Knotens im Kopfteil durch die Heimatadresse des mobilen Knotens ersetzt. - Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, in dem die Dienstgüte das Resource reSerVation Protocol benutzt.
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