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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der drahtlosen
Kommunikationssysteme und insbesondere Ortungsdienste zur Verwendung mit
dem allgemeinen Paketfunkdienst (General Packet Radio Service, GPRS).
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Das
globale System für
Mobilkommunikation (Global System for Mobile Communications, GSM)
ist ein globaler Standard für
drahtlose Telekommunikationen. Verschiedene GSM-definierte Standards (GSM
900, GSM 1800, GSM 1900 usw.) wurden entwickelt, um zellulare Funkkommunikationsdienste
in vielen Ländern
der Welt bereitzustellen. Der GSM-Standard wurde vor allem für Sprachkommunikationen
entwickelt, wird aber auch dazu benutzt, um leitungsvermittelte
Datendienste bereitzustellen, die eine kontinuierliche Verbindung
erfordern. Der allgemeine Paketfunkdienst (GPRS) ist eine neuere
Erweiterung des GSM-Standards zum Bereitstellen von paketvermittelten
Datendiensten für
GSM-Mobilstationen. Paketvermittelte Datendienste werden zum Senden
kleiner Datenmengen oder für
Datenübertragungen
intermittierender oder diskontinuierlicher Art benutzt. Zu den typischen
GPRS-Anwendungen gehören
Internetbrowsen, drahtlose Email und Kreditkartenbearbeitung. GPRS
ist detaillierter beschrieben in „3rd Generation Partnership
Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; General
Packet Radio Services (GPRS); Service description; Stage 2 (Release
1999)", dessen Offenbarung
durch Bezugnahme zum Inhalt des Patents gemacht wird.
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Der
GSM-Standard ist dazu befähigt,
Teilnehmern eine Vielfalt von Informationsdiensten bereitzustellen.
Ortungsdienste (LCS) ist ein Beispiel für einen Informationsdienst,
den GSM bereitstellt. LCS ermöglicht
einem Teilnehmer oder Client, den Standort einer im GSM-Netz operierenden
GSM-Mobilstation
zu erhalten oder zu bestimmen. Der Standort kann durch das Netz
auf der Basis von durch die Mobilstation gelieferten Messungen bestimmt
werden oder kann durch die Mobilstation selbst bestimmt und an das
Netz kommuniziert werden. Für
die Standortschätzung
können
verschiedene Verfahrensweisen benutzt werden einschließlich Uplink-Ankunftszeit
(Uplink Time of Arrival, UTOA), verbesserte beoabachtete Zeitdifferenz
(Enhanced Observed Time Difference, E-OTD) und unterstütztes globales Positionssystem
(Global Positioning System, GPS). LCS ist detaillierter beschrieben
in „Digital
cellular telecommunications system (Phase 2+); Location Services
(LCS); (Functional description) – Stage 2 (GSM 03.71 version
8.0.0 Release 1999)".
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Im
aktuellen GSM-Standard verwaltet ein zentralisierter Server, Serving
Mobile Location Center (SMLS) genannt, die Gesamtkoordination und das
Scheduling von Ressourcen, die erforderlich sind um die Positionsbestimmung
einer Mobilstation auszuführen.
Um diese Funktionen auszuführen,
muss das SMLC mit anderen Entitäten
im Netz, wie beispielsweise der Mobilstation und/oder einer Ortungsmesseinheit
(LMU), Information austauschen. Diese Ortungsinformation kann sein:
die Position der Mobilstation, Messungen, aus denen die Position
der Mobilstation bestimmt werden kann, oder Daten, die anderweitig
bei der Positionsbestimmung des Mobilterminals nützlich sind. Beispielsweise
kann die Ortungsinformation so sein, wie erörtert wird in „3rd Generation
Partnership Project; Technical Specification Group GSM EDGE Radio
Access network; Mobile Station (MS) – Serving Mobile Location Center (SMLC)
Radio Resources LCS Protocol (RRLP)" (Release 1999, v8.3.1), was durch Bezugnahme
zum Inhalt des Patents gemacht wird.
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Kommunikationsprotokolle
ermöglichen
geordneten Informationsaustausch zwischen Knoten oder Entitäten in einem
Netz. Kommunikationsprotokolle zur Unterstützung des LCS-Informationsaustauschs
in herkömmlichen
leitungsvermittelten GSM-Netzen sind entwickelt worden. Dagegen
sind Kommunikationsprotokolle für
GPRS-Netze noch in der Entwicklung und noch nicht fertiggestellt.
So sind viele Aspekte des Kommunikationsprotokolls, die zur LCS-Unterstützung in
einem GPRS-Netz gebraucht werden, noch ungelöst.
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Außerdem offenbart
WO 0035236 eine GPRS-Architektur,
in der Ortungsdienstnachrichten gesendet werden. Die Ortungsdienstnachrichten
zwischen einer Mobilstation und dem Ortungsserver werden über einen
Nachrichtenweg geroutet, der vom Ortungsserver zum SGSN, vom SGSN
zum Basisstations-Untersystem, vom Basisstation-Untersystem zur
Mobilstation führt
und zurück.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Senden einer Ortungsdienstnachricht zwischen einem Ortungsserver
und einer Mobilstation in einem drahtlosen GPRS-Kommunikationssystem bereit. Der Ortungsserver
erzeugt eine Ortungsdienstnachricht und sendet die Ortungsdienstnachricht
an ein Basisstation-Untersystem; das Basisstation-Untersystem leitet
die Ortungsdienstnachricht an einen dienenden GPRS-Unterstützungsknoten
weiter; der dienende GPRS-Unterstützungsknoten
leitet dann die Ortungsdienstnachricht an eine Mobilstation weiter,
wobei sie transparent durch das Basisstation-Untersystem zurückgeht.
Der Fluss der Ortungsdienstnachrichten von der Mobilstation zum
Ortungsserver kann dem umgekehrten Weg folgen. Diese Verfahrensweise
für das System-Routing
von Ortungsnachrichten ermöglicht bestehenden
leitungsvermittelten drahtlosen Kommunikationssystemen das Unterstützen von
Ortungsdiensten in einer GPRS-Umgebung mit einem Minimum von Veränderungen
an den bestehenden Hardware- und Softwareprotokollen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein funktionelles Blockdiagramm eines GPRS-Paketdatennetzes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
ein Protokollmodell für
Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver und einer Mobilstation
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
ein Protokollmodell für
Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver und einer Typ-A-Ortungsmesseinheit
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Protokollmodell für
Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver und einer Typ-B-Ortungsmesseinheit
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Protokollmodell für
Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver und einem Basisstations-Untersystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6 ist
ein Anrufsflussdiagramm, das das Signalisieren zwischen einem Ortungsdienstclient und
einem Ortungsserver veranschaulicht.
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7 ist
ein Anrufsflussdiagramm, das ein Verfahren zum Anfordern von Positionsinformation von
einer Mobilstation veranschaulicht.
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8 ist
ein Anrufsflussdiagramm, das ein Verfahren zum Bereitstellen von
Assistenzdaten an eine Mobilstation veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
die logische Architektur eines paketvermittelten Netzes 30,
das den für
das globale System für
Mobilkommunikation (GSM) entwickelten allgemeinen Paketfunkdienst
(GPRS) implementiert. Das paketvermittelte Netz 30 von 1 umfasst
mindestens einen bedienenden GPRS-Unterstützungsknoten (Serving GPRS
Support Node, SGSN) 32, einen Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten
(Gateway GPRS Support Node, GGSN) 34, ein Heimatregister
(Home Location Register, HLR) 36, ein bedienendes Ortungszentrum
für Mobilstationen
(Serving Mobile Location Center, SMLC) 38, ein Gateway-Ortungszentrum
für Mobilstationen
(Gateway Mobile Location Center, GMLC) 40, ein Basisstation-Untersystem
(Base Station Subsystem, BSS) 60, eine optionale Ortungsmesseinheit
(Location Measuring Unit, LMU) 70 und eine Mobilstation
(MS) 80.
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Der
SGSN 32 enthält
die zur Unterstützung des
GPRSs erforderliche Funktionalität.
Der SGSN 32 stellt Netzzugriffssteuerung für das paketvermittelte
Netz 30 bereit. Netzzugriff ist das Mittel, mit dem ein
Benutzer mit einem Telekommunikationsnetz verbunden wird, um die
Dienste des Netzes zu benutzen. Der SGSN 32 ist mit dem
BSS 40 typischerweise über
eine Rahmenrelayverbindung verbunden. Im paketvermittelten Netz 30 kann
es mehr als einen SGSN 32 geben.
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Der
GGSN 34 stellt Netzanpassung mit externen paketvermittelten
Netzen bereit, die Paketdatennetze (packet data networks, PDN) 50 genannt werden,
und ist typischerweise mit dem SGSN 32 über ein Fernnetz unter Verwendung
des X.25- oder TCP/IP-Protokolls verbunden. Der GGSN 34 kann auch
das paketvermittelte Netz 30 mit anderen öffentlichen
Landfunknetzen (public land mobile networks, PLMN) verbinden. Der
GGSN 34 ist der Knoten, auf den das externe Paketdatennetz 50 zugreift, um
Pakete an eine durch ein Datenpaket adressierte Mobilstation 80 weiterzusenden.
Von der Mobilstation 80 ausgehende Datenpakete, die Knoten
im externen PDN 50 adressieren, gehen auch durch den GGSN 34.
So dient der GGSN 34 als das Gateway zwischen Benutzern
des paketvermittelten Netzes 30 und des externen PDNs 50,
das beispielsweise das Internet oder ein anderes globales Netz sein
kann. Die SGSN- 32 und GGSN-Funktionen 34 können in separaten
Knoten des paketvermittelten Netzes 30 oder im selben Knoten
liegen.
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Das
HLR 36 speichert Teilnehmerinformation 80 und
die gegenwärtige
Position des Teilnehmers. Da sich die Mobilstation im Netz hin und
her bewegt, registriert sie sich periodisch beim Netz, sodass das Netz
den Standort der Mobilstation 80 verfolgen kann. Bei Bedarf
aktualisiert das Netz die Ortungsinformation im HLR 36.
Wenn ein für
eine Mobilstation 80 bestimmter Anruf am SGSN 32 empfangen
wird, sendet der SGSN 32 eine Abfrage an das HLR 36, um
den gegenwärtigen
Standort der Mobilstation 80 zur Verwendung beim Rufrouting
zu erhalten.
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Das
SMLC 38 enthält
Funktionalität,
die zur Unterstützung
des LCSs erforderlich ist. Das SMLC 38 verwaltet die Gesamtkoordination
und das Scheduling von Ressourcen, die zur Ausführung des Positionieren einer
Mobilstation 80 erforderlich sind, und wird deshalb manchmal
als der Ortungsserver bezeichnet. Das SMLC 38 kann die
Endstandortschätzung
der Mobilstation 80 und deren Genauigkeit berechnen. Die
Gesamtfunktionalität
des SMLCs 38 kann so sein, wie dargelegt ist in „Digital
cellular telecommunications system (Phase 2+); Location Services
(LCS); (Functional description) – Stage 2 (GSM 03.71 version
8.0.0 Release 1999)",
dessen Offenbarung durch Bezugnahme zum Inhalt des Patents gemacht
wird. Im paketvermittelten Netz 30 kann es mehr als ein
SMLC 38 geben.
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Das
GMLC 40 enthält
auch Funktionalität, die
zur LCS-Unterstützung
erforderlich ist. Das GMLC 40 ist der erste Knoten, auf
den ein externer LCS-Client in einem GSM-Netz 30 zugreift.
Das GMLC 40 kann vom HLR 36 über eine geeignete Schnittstelle
Routinginformation anfordern. Die Gesamtfunktionalität des GMLCs 40 kann
so sein, wie dargelegt ist in „Digital
cellular telecommunications system (Phase 2+); Location Services
(LCS); (Functional description) – Stage 2 (GSM 03.71 version 8.0.0
Release 1999)",
worauf oben Bezug genommen wird. Im paketvermittelten Netz 30 kann
es mehr als ein GMLC 40 geben.
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Das
BSS 60, das einen Basisstationscontroller (BSC) 62 und
eine oder mehrere Basis-Senderempfänger-Stationen
(BTS) 64 enthält,
stellt eine Schnittstelle zwischen Mobilstationen 80 und
dem Netz 30 bereit. Die BTS 64 enthält Funksende-
und Funkempfangsgeräte
bis zu und einschließlich
der Antennen und enthält
auch die für
die Funkschnittstelle spezifische Signalverarbeitung. Der BSC 62 verbindet
die BTS 64 mit dem SGSN 32 und führt die meisten
Verwaltungs- und Steuerungsfunktionen des BSSs 60 aus.
Die Hauptfunktionen des BSCs 64 umfassen Zuweisung und
Freigabe von Funkkanälen sowie
Handover-Verwaltung.
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Die
optionale LMU 70 führt
Funkmessungen aus, um eine oder mehrere Positionierungsverfahren auf
im Fachgebiet bekannte Weisen zu unterstützen. Die LMU kann Typ A sein,
worin über
die normale GSM-Luftschnittstelle auf die LMU 70 zugegriffen wird.
Als Alternative kann die LMU Typ B sein, worin auf die LMU 66 über eine
Spezialschnittstelle (Abis genannt) zugegriffen wird. Während Typ-B-LMUs 66 autonome
Netzelemente sein können,
können
sie auch in eine BTS 64 integriert sein, wie in 1 gezeigt
ist.
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Die
Mobilstation 80 kann irgendeine im Fachgebiet bekannte
Form annehmen. Für
die Zwecke dieser Erörterung
wird vorausgesetzt, dass die Mobilstation 80 eine GSM-angepasste
Mobilstation mit LCS- und GPRS-Fähigkeit
ist. Die Mobilstation 80 registriert beim SGSN 32 zum
Empfang von Paketdatendiensten auf eine herkömmliche Weise. Registrierung
ist der Prozess, durch den die ID des Mobilter minals mit der/den
Benutzeradresse/n im paketvermittelten Netz 30 und mit
dem/den Benutzerzugriffspunkt/en zum externen PDN 50 assoziiert
wird. Nach Registrierung wartet die Mobilstation 80 typischerweise
auf einem Zentralsteuerungskanal (CCCH) oder einem Paket-Zentralsteuerungskanal
(PCCCH).
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Wie
oben erörtert
wurde, fließen
Ortungsdienstnachrichten zwischen der Mobilstation 80 und dem
SMLC 38. Diese Ortungsdienstnachrichten können der
Mobilstation 80 bei der Bestimmung ihrer Position helfen,
dem Mobilterminal bei positionsbezogenen Messungen helfen und/oder
dem SMLC 38 beim Schätzen
der Position der Mobilstation 80 helfen, je nach der angewendeten
Positionsmessungs-Verfahrensweise.
Beispielsweise können
die Ortungsdienstnachrichten sogenannte Assistenzdaten umfassen,
wie beispielsweise GPS-Almanachdaten, kurzlebige GPS-Daten o. Ä., die der
Mobilstation 80 durch das SMLC 38 bereitgestellt
werden. Als Alternative können
die Ortungsdienstnachrichten getimte Signalmessungen o. A. sein,
die dem SMLC 38 durch die Mobilstation 80 bereitgestellt
werden. Während das
SMLC 38 mit der Mobilstation 80 unter Verwendung
der vom BSS 60 bereitgestellten Luftschnittstelle der Bitübertragungsschicht
kommuniziert, können das
für die
Ortungsdienstnachrichten benutzte bestimmte Protokoll und Routing
variieren. Die vorliegende Erfindung stellt ein solches Protokoll
und Routing zur Verwendung für
die Kommunikation von Ortungsdienstnachrichten zwischen der Mobilstation 80 und
dem SMLC 38 bereit.
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2 zeigt
ein Protokollmodell, das zum Senden von Ortungsdienstnachrichten
zwischen einem Ortungsserver und einer Mobilstation 80 benutzt wird.
Ortungsdienstnachrichten sind Nachrichten, die zum Senden von Daten
und LCS betreffender Signalisierungsinformation benutzt werden.
Das in 2 gezeigte Protokollmodell benutzt einen geschichteten
Protokollstapel, wobei jede Schicht definierte Funktionen ausführt. Der
Protokollstapel enthält Übertragungssteuerungsverfahren
(z. B. Flusssteuerung, Fehlerdetektion, Fehlerkorrektur und Fehlerbehebung)
zum Erleichtern der Informationsübertragung
zwischen den verschiedenen Entitäten.
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Das
Funkressource-LCS-Protokoll (RRLP) ist das Protokoll, das zum Übermitteln
von LCS betreffender Information zwischen der Mobilstation 80 und
einem Ortungsserver wie beispielsweise dem SMLC 38 benutzt
wird. RRLP-Nachrichten, die hierin generisch als Ortungsdienstnachrichten
bezeichnet werden, werden vom Ortungsserver beispielsweise dazu
benutzt, eine Positionsanforderungsnachricht zu senden oder Assistenzdaten
an eine Mobilstation 80 zu senden. Die Mobilstation 80 kann
Ortungsdienstnachrichten beispielsweise dazu zu verwenden, Assistenzdaten
vom Ortungsserver anzufordern oder Positionsinformation als Reaktion
auf eine Positionsanforderungsnachricht an den Ortungsserver zu senden.
Das RRLP ist ein Protokoll der Anwendungsschicht. Alle RRLP-Nachrichten
werden transparent zwischen dem Ortungsserver und der Mobilstation 80 gesendet.
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Das
BSS-LCS-Assistenzprotokoll (BSSLAP) und die BSSAP-LCS-Erweiterung
(BSSAP-LE) unterstützen
LCS-Signalisierung zwischen dem SMLC 38 und dem BSS 60.
Das BSSLAP unterstützt
spezifische LCS-Funktionen (z. B. Positionsmessungen, Hilfsmessungen)
und ist von niedrigeren Protokollschichten unabhängig. Die BSSLAP-Schicht kann fehlen,
falls ihre Funktionen in der BSSAP-LE-Schicht unterstützt werden. Die BSSAP-LE-Schicht
ist eine Erweiterung des BSS-Assistenzprotokolls. Diese Schicht
trägt die
BSSLAP-Signalisienmgseinheiten. Die Funktionen der BSSAP-LE-Schicht
enthalten die Identifikation der BSSLAP-Version und, falls nicht
von der Netzschicht bereitgestellt, der zwei Endpunkte. Diese Schicht
unterstützt
Segmentierung der BSSLAP-Nachrichten, die die Nachrichtengrößenbeschränkungen
der Protokolle niedrigerer Schichten übersteigen.
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Das
Signalisierungsverbindungs-Steuerungsteil (SCCP) ist das Protokoll,
das zum Transport von Nachrichten über ein SS7-Netz benutzt wird.
Das SCCP stellt Ende-zu-Ende-Routing von Nachrichten über ein
Netz bereit. Die SCCP-Schicht enthält Adressendaten, die zum Weitersenden
von Daten an das spezifizierte Ziel erforderlich sind. Diese Adresseninformation
wird an jedem Signalisierungspunkt oder -knoten im Netz benutzt,
um zu bestimmen, wie die Nachricht geroutet werden soll. Das SCCP
ist in ANSI 71.112 und/oder ITU-T Q.711 beschrieben.
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Das
Nachrichtenübertragungsteil
(MTP) umfasst drei Schichten, die der Bitübertragungsschicht (Schicht
1), der Sicherungsschicht (Schicht 2) und der Vermittlungsschicht
(Schicht 3) des OSI-Referenzmodells
entsprechen. Die MTP-Schicht fungiert als eine Schnittstelle zwischen
der SCCP-Schicht und dem physikalischen Kanal. Schicht 1 ist zuständig für die Umwandlung
von Datensignalen in einen für
die Übertragung über das
Netz geeigneten Bitstrom. Schicht 2 ist zuständig für das Weitersenden von Nachrichten über eine
Signalisierungsverbindung zwischen zwei benachbarten Signalisierungspunkten
oder -knoten im Netz. Auf dieser Schicht ausgeführte Funktionen umfassen Fehlerdetektion und
-korrektur und das Sequenzieren von Daten, die zur Übertragung über das
Netz zerteilt wurden. Schicht 3 führt mehrere Funktionen aus,
einschließlich
Nachrichtenunterscheidung, Nachrichtenverteilung, Nachrichtenrouting
und Netzverwaltung. Nachrichtenunterscheidung bestimmt, an wen eine
Nachricht adressiert ist. Falls die Nachricht an den lokalen Knoten
adressiert ist, wird die Nachricht an die Nachrichtenverteilung
weitergeleitet. Falls die Nachricht nicht an den lokalen Knoten
adressiert ist, wird sie zum Nachrichtenrouting weitergeleitet.
Die Nachrichtenverteilungsfunktion routet Nachrichten zur bezeichneten
Entität
im Knoten. Nachrichtenrouting bestimmt, welche Länge zum Übertragen der Nachricht benutzt
wird und sendet die Nachricht zurück zu Schicht 2 zur Übertragung
auf der bezeichneten Länge.
Schicht 3 führt
auch Netzverwaltungsfunktionen aus. Diese Funktionen sind nicht
erfindungserheblich und werden hierin nicht beschrieben. Das MTP
ist in ANSI-Veröffentlichung
71.111 und/oder ITU-T Q.701 beschrieben.
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Das
BSS-GPRS-Protokoll (BSSGP) transportiert Routing und Dienstgüte (QoS)
betreffende Information zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32. In
der vorliegenden Erfindung stellt das BSSGP den Transport der RRLP-Nachrichten
zwischen SMLC 38 und SGSN 32 bereit. Das BSSGP
stellt auch den Transport der LLC-Rahmen zwischen SGSN 32 und BSS 60 bereit.
Im BSC 62 werden RRLP-Nachrichten aus den BSSLAP-Rahmen
entpackt und in BSSGP-Rahmen platziert. Die RRLAP-Nachrichten werden
aus den BSSGP-Rahmen am SGSN 32 entpackt und in LLC-Rahmen
platziert. LLC-Rahmen werden ihrerseits in einer BSSGP-Nachricht
zum BSS 60 getragen, wo der LLC-Rahmen entpackt und in RLC/MAC-Rahmen platziert
wird. Dieser Prozess wird bei Uplink-Kommunikationen von der Mobilstation 80 zum
SMLC 38 umgekehrt. Das BSSGP ist in GSM 08.18 spezifiziert.
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Das
bestehende BSSGP-Protokoll stellt keinen Transport von RRLP-Nachrichten
zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32 bereit. Fachleute
können das
BSSGP leicht modifizieren, um diese Transportfunktion durch Hinzufügen einer
zusätzlichen
Nachricht zum BSSGP-Nachrichtensatz bereitzustellen, oder möglicherweise
durch Modifizieren bestehender Nachrichten im BSSGP-Nachrichtensatz,
um neue Informationselemente aufzunehmen. Zum Transport von RRLP-Nachrichten
zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32 benutzte Nachrichten
werden hierin als RRLP-Transportnachrichten
bezeichnet.
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Die
Netzdienst(NS)-Schicht transportiert BSSGP-Signalisierungseinheiten
zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32. Von dieser
Schicht bereitgestellte Dienste basieren typischerweise auf einer Rahmenrelayverbindung
zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32, können aber
als Alternative auf einer IP-Verbindung basieren, wie sie in 3GPP
TS 28.016 beschrieben ist. Die Rahmenrelayschaltungen können Multihop-Fähigkeit
haben und ein Netz von Rahmenrelay-Schaltungsknoten durchlaufen.
Das Rahmenrelay wird zum Signalisieren und zur Datenübertragung
verwendet. Die NS-Schicht ist in GSM 08.16 beschrieben.
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Die
RLC/MAC-Schicht enthält
zwei Funktionen: die Funkverbindungs-Steuerungsfunktion und die
Mediumzugriffs-Steuerungsfunktion. Die Funkverbindungs-Steuerungsfunktion
stellt eine von der Funklösung
abhängige
zuverlässige
Verbindung bereit. Die Mediumzugriffs-Steuerungsfunktion steuert die Zugriffssignalisierungsverfahren
(Anforderung und Erteilung) für
den Funkkanal und die Abbildung der LLC-Rahmen auf den physikalischen
GSM-Kanal. RLC/MAC ist in GSM 04.60 definiert.
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3 zeigt
ein Protokollmodell, das zum Übertragen
von Ortungsdienstnachrichten zwischen einem Ortungsserver und einer
Typ-A-LMU 70 benutzt wird. Dieses Protokollmodell ähnelt dem
in 2 gezeigten. Das Protokoll der höchsten Schicht des
in 3 gezeigten Protokollmodells ist jedoch das LMU-LCS-Protokoll
(LLP). Das LLP ist das Protokoll, das zum Übertragen von LCS betreffender
Information benutzt wird zwischen einem Ortungsserver, wie beispielsweise
dem SMLC 38, und einer LMU, wie beispielsweise Typ-A-LMU 70 oder Typ-B-LMU 66.
So sind LLP-Nachrichten ein weiterer Typ der Ortungsdienstnachrichten,
der vom SMLC 38 zur Kommunikation mit einer LMU benutzt
wird. Das Protokollmodell für
Kommunikationen zwischen dem SMLC 38 und der Typ-A-LMU 70 lässt die
in 2 gezeigt BSSLAP-Schicht aus. Die Funktionen der BSSLAP-Schicht
von 2 sind in die BSSAP-LE-Schicht von 3 integriert.
Das BSSGP-Protokoll wird zum Transportieren von LLP-Nachrichten
zwischen dem BSS 60 und dem SGSN 32 benutzt. Um
diese Transportfunktion wie vorher beschrieben auszuführen, müsste das
BSSGP modifiziert werden, indem eine neue Nachricht zum BSSGP-Nachrichtensatz hinzugefügt wird
oder neue Informationselemente zu bestehenden BSSGP-Nachrichten
hinzugefügt
werden.
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4 ist
ein Protokollmodell für
Kommunikationen zwischen einem Ortungsserver, wie beispielsweise
dem SMLC 38 und der Typ-B-LMU 66. Das Protokoll
der höchsten
Schicht ist in diesem Protokollmodell das LLP. Die BSSAP-LE wird
benutzt, um LLP-Nachrichten zwischen dem SMLC 38 und dem BSC 62 zu
transportieren. Protokolle der Schicht 1 (L1) und Schicht 2 (L2)
stellen den Transport von LLP-Nachrichten zwischen dem BSC 62 und
der Typ-B-LMU 66 bereit. Dieses Protokollmodell ist dasselbe
wie das in leitungsvermittelten GSM-Netzen benutzte Protokollmodell,
das Fachleuten bekannt ist, und würde keine Modifikationen erfordern.
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5 ist
das Protokollmodell für
Kommunikationen zwischen dem Ortungsserver, wie beispielsweise dem
SMLC 38, und dem BSS 60. Dieses Protokollmodell
wird benutzt, wenn der BSC 62 ein Endpunkt für die Kommunikation
ist und das SMLC 38 der andere Endpunkt ist. Das Protokoll
der höchsten Ebene
ist in diesem Protokollmodell das BSSLAP. Man beachte, dass in diesem
Protokollmodell das SCCP und MTP Transport für Nachrichten in den höheren Protokollschichten
bereitstellen. Die SCCP- und
MTP-Schichten könnten
durch IP-Transport ersetzt werden. Das in 5 gezeigte
Modell wird gegenwärtig
in leitungsvermittelten GSM-Netzen benutzt und erfordert keine Modifikation
für die
vorliegende Erfindung.
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In 6 wird
eine exemplarische Situation gezeigt, in der die vorliegende Erfindung
vorteilhaft eingesetzt werden kann. Ein LCS-Client, wie beispielsweise
ein externer LCS-Client, sendet eine LSC-Dienstanforderung an das GMLC 40 (Pfeil
1). Das GMLC 40 sendet eine Routinginformationsanforderung
an das HLR 36 (Pfeil 2), das darauf reagiert, indem es
die geeignete Rountinginformation an das GMLC 40 zurücksendet
(Pfeil 3). Das GMLC 40 sendet dann eine Anforderung zum
Bereitstellen einer Teilnehmerortung an den SGSN 32 (Pfeil
4). Falls das GMLC 40 in einem anderen PLMN oder einem anderen
Land positioniert ist, kann der SGSN 32 authentifizieren,
dass eine Ortungsanforderung von diesem PLMN (oder diesem Land)
erlaubt ist, bevor fortgeschritten wird, wobei eine geeignete Fehlerreaktion
erfolgt, falls die Ortungsanforderung nicht berechtigt ist. Der
SGSN 32 kann dann verifizieren, dass mit der Mobilstation 80 assoziierte
Ortungsanforderungsbeschränkungen
erfüllt
sind, wobei wiederum geeignete Fehlernachrichten/-reaktionen erfolgen, falls
sie nicht erfüllt
sind. Falls die Mobilstation 80 unterbrochen oder nicht
angemeldet ist, kann der SGSN 32 eine Fehlerreaktion an
den GMLC 40 zurücksenden.
Falls die Mobilstation 80 im Stand-by-Modus ist, führen der
SGSN 32 und die Mobilstation 80 eine Page-Reaktion
aus (Pfeil 5). Die Mobilstation 80 sollte die gegenwärtige Zellenidentifikation
in der BSSGP-Nachricht der Page-Reaktion zurücksenden. Falls die Mobilstation 80 außerdem Mobilstation-basierte
oder Mobilstationunterstützte Positionierungsverfahren
unterstützt,
kann die Mobilstation 80 dem SGSN 32 auch mitteilen,
welche Positionierungsverfahren sie während des Anmeldeverfahrens
unterstützt.
Da die Mobilstation 80 die Weitergabe ihres Standorts beschränken kann,
kann der SGSN 32 angefordert werden, der Mobilstation 80 eine
LCS-Ortungsbenachrichtigungsaufruf-Nachricht (Pfeil 6) zu schicken,
um der Mobilstation 80 die Identität der Entität mitzuteilen, die den Standort
der Mobilstation anfordert und/oder darauf wartet, dass der Benutzer
die Erlaubnis zur Informationsfreigabe („Privacy-Prüfung") gewährt oder
verweigert. Als Nächstes
reagiert die Mobilstation 80 auf die Benachrichtigungs-/Erlaubnisariforderimg
durch Senden einer geeigneten Nachricht an den SGSN 32 (Pfeil
7). Falls die Mobilstation 80 innerhalb einer vorbestimmten
Zeitspanne nicht reagiert, kann der SGSN 32 auf eine „keine
Reaktion"-Bedingung
schließen
und das GMLC 40 entsprechend benachrichtigen, beispielsweise
durch Anzeigen einer Erlaubnisablehnung. Optional kann der SGSN 32 den
Ortungsprozess parallel fortsetzen, ohne darauf zu warten. dass
die Mobilstation 80 auf die Benachrichtigungs-/Erlaubnisanforderung
reagiert (mit geeigneten späteren
Sicherheitsmaßnahmen
im späteren
Fall).
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Vorausgesetzt,
dass die Abfrage berechtigt ist, sendet der SGSN 32 einen
Befehl „Ortungsanforderung
ausführen" als eine BSSGP-Schicht-Nachricht
an das BSS 60 (Pfeil 8). Das bestehende BSSGP-Protokoll
definiert gegenwärtig
keinen solchen Befehl „Ortungsanforderung
ausführen"; das BSSGP kann
jedoch von Fachleuten leicht modifiziert werden, um ihn bereitzustellen,
indem eine zusätzliche Nachricht
zum BSSGP-Nachrichtensatz hinzugefügt wird, oder möglicherweise
durch Modifizieren bestehender Nachrichten im BSSGP-Nachrichtensatz,
indem neue Informationselemente hinzugefügt werden.
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Das
BSS 60 leitet diese „Ortungsanforderung
ausführen"-Nachricht an das
SMLC 38 weiter durch Verwendung einer geeigneten BSSMAP-LE-Schicht-Nachricht
(Pfeil 9). Von diesem Punkt werden geeignete Nachrichten ausgetauscht, um
das einzelne Positionierungsverfahren (Box 10) zu erleichtern, wie
unten mit Bezug auf 7 detaillierter beschrieben
ist. Sobald das SMLC 38 die geeignete Information hat,
sendet das SMLC 38 eine „Ortungsreaktion ausführen"-Nachricht an das
BSS 60 als eine BSSMAP-LE-Schicht-Nachricht
(Pfeil 11). Das BSS 60 leitet seinerseits die Information
an den SGSN 32 als eine BSSGP-Schicht-Nachricht weiter (Pfeil
12). Der SGSN 32 leitet die Information an den LCS-Client über das
GMLC 40 (Pfeile 13–14)
weiter.
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Für mehr Details über die
ausgetauschten Nachrichten zum Erleichtern der einzelnen Positionierungsverfahren
wird auf 7 Bezug genommen; das SMLC 38 erzeugt
eine Ortungsdienstnachricht und sendet dieselbe an das BSS 60 in
einer BSSLAP-Schicht-Nachricht (Pfeil 2). Für dieses Beispiel wird vorausgesetzt,
dass die Ortungsdienstnachricht einen „Positionsanforderungs"-Befehl enthält. Das BSS 60 leitet
die Ortungsdienstnachricht an den SGSN 32 in einer BSSGP-Schicht-Nachricht weiter (Pfeil
3). Der SGSN 32 leitet die Ortungsdienstnachricht an die
Mobilstation 80 in einem LLC-UI-Rahmen weiter (Pfeil 4).
Man sollte beachten, dass der SGSN 32 die Ortungsdienstnachricht
verschlüsseln
kann, wie vor der Weiterleitung erwünscht ist. Der Kennungswert
des Netzschicht-Dienstzugriffspunkts (NSAPI)
kann von der LLC verwendet werden. Diese Kommunikation der Ortungsdienstnachricht
zwischen dem SGSN 32 und der Mobilstation 80 geht über das
BSS 60, ist aber im Wesentlichen für das BSS 60 transparent.
Die Mobilstation 80 empfängt die Ortungsdienstnachricht
und reagiert auf sie. In diesem einfachen Beispiel führt die
Mobilstation 80 die im Fachgebiet bekannten notwendigen
positionsbezogenen Messungen aus (z. B. E-OTD-Messungen oder GPS-Messungen)
und bereitet eine Uplink-Ortungsdienstnachricht vor, die die Messergebnisse
und/oder eine von der Mobilstation berechnete Standortschätzung enthält. Diese
Uplink-Ortungsdienstnachricht wird an den SGSN 32 in einem LLC-UI-Rahmen
gesendet (Pfeil 5). Wieder erfolgt diese Kommunikation zwischen
der Mobilstation 80 und dem SGSN 32 über das
BSS 60, ist aber im Wesentlichen für das BSS 60 transparent.
Der SGSN 32 leitet die Ortungsnachricht an das BSS 60 in
einer BSSGP-Nachricht weiter (Pfeil 6), das sie dann zwecks geeigneter
Verarbeitung an das SMLC 38 in einer BSSLAP-Nachricht weiterleitet
(Pfeil 7).
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Ein
Ortungsbefehl/Reaktions-Szenario wurde für die Erörterung von 7 unmittelbar
vorhergehend benutzt. Derselbe Basisfluss kann jedoch für Lieferung/Bestätigung von
Ortungsassistenzdaten benutzt werden, wie in 8 gezeigt
ist. D. h., die Ortungsdienstnachricht vom SMLC 38 kann
Ortungsassistenzdaten enthalten (z. B. GPS-Almanach- oder kurzlebige
Daten, die Position anderer BSSs 60 usw.), und die Uplink-Ortungsnachricht
kann eine einfache Empfangsbestätigung
enthalten. Man sollte auch beachten, dass das SMLC 38 optional
dem Zyklus Positionsanforderungsbefehl/Reaktion einen Zyklus Lieferung/Bestätigung vorangehen
lassen kann (unter Verwendung des in 8 gezeigten
Verfahrens), um der Mobilstation 80 vom SMLC 38 als
nützlich
erachtete Ortungsassistenzinformation wie erwünscht bereitzustellen.
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Die
obige Erörterung
hat vorausgesetzt, dass die Ortungsdienstnachrichten zwischen einem SMLC 38 und
einer Mobilstation 80 fließen; dieselbe Grundverfahrensweise
kann jedoch für
den Fluss von Ortungsdienstnachrichten zwischen einem SMLC 38 und
einer Typ-A-LMU 70 benutzt werden, indem die Mobilstation 80 einfach
durch eine Typ-A-LMU 70 ersetzt wird, wie in 3 gezeigt
ist. Man sollte beachten, dass es für den Fluss der Ortungsdienstnachrichten
zwischen einem SMLC 38 und einer Typ-A-LMU 70 möglicherweise keinen Fluss analog
zu dem von 6 gibt. Beispielsweise kann
die LMU 70 vom SMLC 38 relativ stetig kontaktiert
werden, wie angemessen ist; oder die LMU 70 kann als Alternative
durch das SMLC 38 wegen einer Positionsanforderung kontaktiert
werden, wie sie in 6 gezeigt ist. Setzt man eine
Verfahrensweise mit einer Triggerverbindung voraus, dann kann der Fluss
der Ortungsdienstnachrichten zwischen einem SMLC 38 und
der LMU 70 vorteilhafterweise zwischen Schritt 10 und
Schritt 11 von 6 erfolgen, und das SMLC 38 kann
eine oder mehrere LMUs 70 über Timing-Information abfragen, die die Mobilstation 80 in
Schritt 10 von 6 gemeldet hat. Der Prozessfluss
von 7 kann vorteilhafterweise für den Fluss der Ortungsdienstnachrichten
zwischen einem SMLC 38 und einer Typ-A-LMU 70 geändert werden, wie
in 9 gezeigt ist. Wie in 9 gezeigt
ist, erzeugt das SMLC 38 eine Ortungsdienstnachricht (z. B.
eine LLP-Nachricht) und sendet dieselbe an das BSS 60 in
einer BSSLAP-Schicht-Nachricht (Pfeil 1). Es wird für dieses
Beispiel vorausgesetzt, dass die Ortungsdienstnachricht einen Befehl „BSS-Timing-Information
melden" enthält. Das
BSS 60 leitet die Ortungsdienstnachricht an den SGSN 32 in
einer BSSGP-Schicht-Nachricht weiter (Pfeil 2). Der SGSN 32 leitet
die Ortungsdienstnachricht an die LMU 70 in einem LLS-UI-Rahmen
weiter (Pfeil 3). Diese Kommunikation der Ortungsdienstnachricht
zwischen dem SGSN 32 und der LMU 70 geht über das
BSS 60, ist aber für
das BSS 60 im Wesentlichen transparent. Die LMU 70 empfängt die
Ortungsdienstnachricht und reagiert darauf. In diesem einfachen
Beispiel führt
die LMU 70 die erforderlichen positionsbezogenen Messungen
aus (z. B. E-OTD-Messungen oder GPS-Messungen), die im Fachgebiet
bekannt sind, und erzeugt eine die Messergebnisse enthaltende Ortungsdienstnachricht.
Diese Uplink-Ortungsdienstnachricht wird in einem LLC-UI-Rahmen
an den SGSN 32 gesendet (Pfeil 4). Diese Kommunikation
zwischen der LMU 70 und dem SGSN 32 geht wiederum über das
BSS 60, ist aber für
des BSS 60 im Wesentlichen transparent. Der SGSN 32 leitet
die Ortungsnachricht in einer BSSGP-Nachricht an das BSS 60 weiter
(Pfeil 5), des sie dann an das SMLC 38 in einer BSSLAP-Nachricht
zwecks geeigneter Verarbeitung weiterleitet (Pfeil 6).
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Man
sollte beachten, dass 9 eine Strichlinie enthält, die
den Nachrichtenfluss vom SMLC 38 zur LMU 70 (über der
Linie) und den Nachrichtenfluss von der LMU 70 zum SMLC 38 (unter
der Linie) figurativ trennt. Der oben beschriebene Prozessfluss
von 9 basiert sowohl über als auch unter der Linie auf
einem Abfrage-Reaktions-Modell, das vom oder durch das SMLC 38 gestartet
wird. In manchen Fällen
kann jedoch die LMU 70 eine oder mehrere Ortungsnachrichten
an das SMLC 38 nicht als Reaktion auf eine spezifische
Abfrage vom SMLC 38 senden, sondern stattdessen auf ihre
eigene Initiative, beispielsweise auf einer periodischen Basis oder
wenn detektiert wird, dass ein neuer Satellit in Sicht kommt. So
kann der Teil unter der Linie in 9 in einigen Fällen ohne
den Teil über
der Linie in 9 oder davon unabhängig eintreten.
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Die
folgenden Dokumente betreffen auch die Spezifikation:
- 1. Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Location
Services (LCS); (Functional description)-Stage 2 (GSM 03.71 version
8.0,0 Release 1999).
- 2. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification
Group Services and System Aspects; Functional stage 2 description
of LCS (Release 2000).
- 3. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification
Group Services and System Aspects; General Packet Radio Service
(GPRS); Service description; Stage 2 (Release 1999).
- 4. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification
Group GSM EDGE Radio Access Network; General Packet Radio Service
(GPRS); Base Station System (BSS) – Serving GPRS Support Node
(SGSN); BSS GPRS Protocol (BSSGP) (Release 1999).
- 5. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification
Group GSM EDGE Radio Access Network; Location Services (LCS); Base
Station System Application Part LCS Extension (BSSAP-LE) (Release 1999).
- 6. Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); General
Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station – Serving GPRS Support Node
(MS-SGSN) Logical Link Control (LLC) layer specification (GSM 04.64
version 8.4.0 Release 1999).
- 7. Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); General
Packet Radio Service (GPRS); Base Station System (BSS) – Serving GPRS
Support Node (SGSN) interface; Network Service (GSM 08.16 version
8.0.0 Release 1999).
- 8. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification
Group GSM EDGE Radio Access Network; Location Services (LCS); Mobile
Station (MS) – Serving
Mobile Location Centre (SMLC) Radio Resource LCS Protocol (RRLP)
(Release 1999).
- 9. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification
Group GSM EDGE Radio Access Network; Location Services (LCS); Serving
Mobile Location Centre-Base Station System (SMLC-BSS) interface; Layer 3 specification
(Release 1999).
- 10. BSS+ Protocol Architecture to Support LCS in GPRS.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung hierin mit Bezug auf deren bestimmte Merkmale,
Aspekte und Ausführungsarten
beschrieben wurde, wird deutlich sein, dass zahlreiche Variationen,
Modifikationen und andere Ausführungsarten
im weiten Schutzbereich der vorliegenden Erfindung möglich sind
und dass dementsprechend alle Variationen, Modifikationen und Ausführungsarten
als dem Schutzbereich der Erfindung angehörig angesehen werden sollen.