Erfindungsgebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf zellulare Funknetze und
insbesondere auf eine Neuerfassung oder Aktualisierung des
Aufenthaltsorts in den zellularen Funknetzen.
Hintergrund der Erfindung
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Derzeit werden verschiedene zellulare oder mobile Funksysteme
verwendet oder befinden sich in der Entwicklung. Wenn sich
eine Mobilstation (MS) in einer Zelle befindet, so
kommuniziert sie mit dem Festnetz über eine in der Zelle befindliche
feste Funkstation oder Basisstation. Die zu dem zellularen
System gehörenden Mobilstationen dürfen innerhalb des
Bereichs des zellularen Systems von einer Zelle zu einer
anderen frei wandern. Das zellulare Funknetz besitzt
üblicherweise eine Information über den Aufenthaltsort der MS mit einer
Genauigkeit eines sogenannten Aufenthaltsbereichs, der eine
geeignete Anzahl vorbestimmter Zellen und deren
Basisstationen enthält. Die durch die Basisstation gesendeten
Aufenthaltsortsbereichsdaten zeigen der MS den
Aufenthaltsortsbereich der Basisstation an. Wechselt die MS eine Zelle
innerhalb desselben Aufenthaltsortsbereichs, so ist keine
Aktualisierung des Aufenthaltsorts für das zellulare Funknetz
erforderlich. Erfaßt die MS dagegen auf Grundlage der
Aufenthaltsortsbereichsdaten, daß sich der Aufenthaltsortsbereich mit
der neuen Basisstation ändert, so initiiert die MS eine
Aufenthaltsortsaktualisierung durch Senden einer
Aufenthaltsortsaktualisierungsanforderung an das zellulare Funknetz.
Aufgrund der Aufenthaltsortaktualisierungsanforderung
aktua
lisiert das zellulare Funknetz den neuen
Aufenthaltsortsbereich der MS in einer Teilnehmerdatenbank.
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Da der Aufenthaltsort der MS lediglich mit der Genauigkeit
eines Aufenthaltsortsbereichs bekannt ist, muß die MS für den
Aufbau eines ankommenden Gesprächs in allen Zellen innerhalb
des betreffenden Aufenthaltsortsbereichs ausgerufen (gepaged)
werden. Dies führt zu einer beträchtlichen
Signalisierungslast in dem Funknetz zwischen der Mobilvermittlung und den
Basisstationen, und auch auf der Funkstrecke. Andererseits
ändert die MS den Aufenthaltsbereich häufiger, wenn die Größe
des Aufenthaltsortsbereichs zur Vermeidung des vorgenannten
Nachteils verringert wird, und somit steigt die
Aufenthaltsortsaktualisierungshäufigkeit der Teilnehmer und die damit
verbundene Signalisierung. Derzeit liegt ein Trend zum
Vergrößern der Aufenthaltsortsbereiche vor, um die
Aufenthaltsortsaktualisierung zu verringern.
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Bei großen Aufenthaltsortsbereichen kann eine Aufteilung
dieser in kleinere Paging-Bereiche vorteilhaft sein. Da der
Aufenthaltsort des Teilnehmers lediglich mit der Genauigkeit
eines Aufenthaltsortsbereichs bekannt ist, kann das erste
Paging selbst hierbei auf einen falschen Aufenthaltsortsbereich
gerichtet sein; im schlimmsten Fall kann der Teilnehmer
solänge nicht aufgefunden werden, bis das Paging den letzten
Paging-Bereich erreicht hat. Selbst hier sind Maßnahmen zur
Verringerung der Signalisierungslast erforderlich, um das
Paging des Teilnehmers auf einen kleineren Bereich zu
fokussieren und damit die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen
Pagings zu maximieren.
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Einige Systeme gemäß dem Stand der Technik sind aus der EP-A-
0260763, der US-A-5054 110 und der EP-A-0475865 bekannt. Die
erste dieser Druckschriften bezieht sich auf ein
Mobilfunkübertragungssystem, das mehrere Basisstationen enthält und
bei dem eine Speicherung veränderlicher
Aufenthaltsortsauf
zeichnungen erfolgt. In der zweiten wird ein System
offenbart, wobei Mobileinheiten ihren Ort vorregistrieren oder
durch ein systemweites Paging identifiziert werden können. In
der dritten ist ein Verfahren beschrieben zum Speichern von
Ortsidentifizierungen von Mobilstationen in einem festen
Register.
Beschreibung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein zellulares Funknetz mit
verringerter durch Paging eines Teilnehmers verursachter
Signalisierungslast bereitzustellen.
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Dies wird gelöst durch ein zellulares Funknetz mit in dem
zellularen Funknetz wandernden Mobilstationen und einer
Einrichtung zum Speichern einer Information über den
Aufenthaltsort der Mobilstationen für ein Paging in dem zellularen
Funknetz mit der Genauigkeit eines aus einer Vielzahl von
Zellen bestehenden Aufenthaltsortsbereichs, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mobilstation eine Zeitgabeeinrichtung
aufweist, die beim Eintreten der Mobilstation in eine Zelle
aktiviert wird, und dann, wenn die Mobilstation für zumindest
eine vorbestimmte Zeitdauer in der Zelle verblieben ist, die
Mobilstation aktiviert zum Initiieren einer Prozedur in dem
zellularen Funknetz, bei der das zellulare Funknetz einen
vorübergehenden Paging-Bereich innerhalb des aktuellen
Aufenthaltsortsbereichs der Mobilstation bestimmt und den
vorübergehenden Paging-Bereich in den Aufenthaltsortsdaten
speichert; wobei der vorübergehende Paging-Bereich zumindest die
aktuelle Aufenthaltsortszelle und möglicherweise zumindest
eine Nachbarzelle umfaßt, und wobei nachfolgende Pagings der
Mobilstation zuerst in dem vorübergehenden Paging-Bereich
durchgeführt werden, bis die Mobilstation in einen neuen
Aufenthaltsortsbereich eingetreten ist oder die Bestimmung eines
neuen vorübergehenden Paging-Bereichs initiiert hat.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Mobilstation in
einem zellularen Funknetz mit in dem zellularen Funknetz
wandernden Mobilstationen und einer Einrichtung zum Speichern
einer Information über den Aufenthaltsort der Mobilstationen,
um in dem zellularen Funknetz ein Paging mit der Genauigkeit
eines eine Vielzahl von Zellen umfassenden
Aufenthaltsortsbereichs durchzuführen. Gemäß der Erfindung umfaßt die
Mobilstation eine Zeitgabeeinrichtung, deren Betrieb dann startet,
wenn die Mobilstation in eine Zelle eintritt, und die dann,
wenn sich die Mobilstation für zumindest eine vorbestimmte
Zeitdauer in der Zelle aufgehalten hat, die Mobilstation zum
Initiieren einer Prozedur in dem zellularen Funknetz
aktiviert, bei der das zellulare Funknetz einen vorübergehenden
Paging-Bereich innerhalb des aktuellen
Aufenthaltsortsbereichs der Mobilstation bestimmt und den vorübergehenden
Paging-Bereich in den Aufenthaltsortsdaten speichert; wobei der
vorübergehende Paging-Bereich zumindest die aktuelle
Aufenthaltsortszelle und möglicherweise zumindest eine Nachbarzelle
umfaßt.
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Zusätzlich zur Aufenthaltsortsaktualisierung der MS mit der
Genauigkeit eines Aufenthaltsortsbereichs liegt eine
grundlegende Idee der Erfindung im Bestimmen eines sogenannten
vorübergehenden teilnehmerspezifischen Paging-Bereichs. Die MS
initiiert die Bestimmung des vorübergehenden Paging-Bereichs
in der Teilnehmerdatenbank des zellularen Funknetzes, nachdem
sie sich für eine ausreichend lange Zeitdauer in einem
gegenüber dem Aufenthaltsortsbereich kleineren Bereich aufgehalten
hat, der gegebenenfalls lediglich die Größe einer oder
weniger Zellen aufweist. Daher kann das Paging der MS nach dem
Erfassen des Aufenthaltsortsbereichs auf ein kleines Gebiet,
d. h. den vorübergehenden Paging-Bereich, fokussiert werden.
Somit muß das Paging nicht über dem gesamten
Aufenthaltsortsbereich durchgeführt werden, und die Paging-Dauer kann
verringert und Kapazität des zellularen Funknetzes eingespart
werden. Wird die MS nicht in diesem bestimmten
vorübergehen
den Paging-Bereich aufgefunden, so kann das Paging in den
verbleibenden Teilen des Aufenthaltsortsbereichs durchgeführt
werden. Dabei kann die Signalisierung in dem zellularen
Funknetz durch allmähliches Paging in den verbleibenden Bereichen
weiter verringert werden, ausgehend beispielsweise von den
Zellen/Paging-Bereichen in der Nähe des vorübergehenden
Paging-Bereichs.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von beispielhaften
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine allgemeine Ansicht eines zellularen Funknetzes,
bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt ist,
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Fig. 2, 3 und 4 ein alternativer Typ des
Aufenthaltsortsbereichs, bei dem der Aufenthaltsortsbereich aus festen
Paging-Bereichen mit wenigen Zellen besteht, und
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Fig. 5 ein allgemeines Blockschaltbild einer wandernden
Mobilstation.
Nähere Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung kann in jedem zellularen System
eingesetzt werden, wie beispielsweise GSM (Global System for
Mobile Communications), NMT (Nordic Mobile Telephone), DCT
1800, PCN (Personal Communication Network), UMC (Universal
Mobile Communication), UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System), und FPLMTS (Future Public Land Mobile
Telecommunication System).
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Bekanntlich wird der durch das zellulare Funknetz versorgte
geographische Bereich in kleinere getrennte Funkbereiche oder
Zellen aufgeteilt. Befindet sich eine Mobilstation MS in
einer Zelle, so kommuniziert sie mit dem Netz über eine feste
Funkstation oder Basisstation BS, die sich in der Zelle
befindet. Die zu dem System gehörenden Mobilstationen MS dürfen
innerhalb des Systems von einer Zelle zu einer anderen frei
wandern. Das zellulare Funknetz muß jedoch eine Information
über den aktuellen Aufenthaltsort der MS besitzen, um
ankommende Gespräche zu der MS weiterzuleiten, oder um die MS aus
anderen Gründen auszurufen (pagen). Typischerweise besitzt
das zellulare Netz die Aufenthaltsortsdaten der MS mit der
Genauigkeit eines größeren Bereichs, im allgemeinen als
Aufenthaltsortsbereich bekannt, der mehrere Zellen aufweist.
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Die Basisstationen des zellularen Netzes senden fortlaufend
eine Information über sich selbst und ihre Umgebungen, wobei
die Information eine LA1
(Aufenthaltsortsbereichsidentifizierung), eine BSI (Basisstationsidentifizierung), eine BSCI
(Basisstationstypidentifizierung), und sogenannte
Nachbarzellendaten enthalten. Auf Grundlage der durch eine Basisstation
MS gesendeten Aufenthaltsortsbereichsidentifizierung kann
eine sich in einer Zelle befindende MS den
Aufenthaltsortsbereich dieser BS identifizieren. Erfaßt die MS eine Änderung
der LA1 bei geänderter BS, d. h. der Aufenthaltsortsbereich
wechselt, so initiiert die MS eine
Aufenthaltsortsaktualisierung durch Senden einer
Aufenthaltsortsaktualisierungsanforderung an das zellulare Funknetz. Ändert sich der
Aufenthaltsortsbereich dagegen nicht, so initiiert die MS keine
Aufenthaltsortsaktualisierung.
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Die Aufenthaltsortsaktualisierung führt zu einer
Aktualisierung der Teilnehmerdaten der betreffenden MS in der(den)
Teilnehmerdatenbank(en) des zellularen Funknetzes. In dem in
Fig. 1 dargestellten GSM umfaßt das zellulare Funknetz
beispielsweise zumindest ein Heimatregister (HLR),
Besucherregister (VLR), Mobilvermittlungen (MSC) und
Basisstationskontrollrechner (BSC), die mit den Basisstationen (BTS) des
Net
zes verbunden sind. Die Aufenthaltsortsdaten der MS sind in
einem Besucherregister VLR gespeichert. Typischerweise ist
für jede Mobilvermittlung MSC ein VLR vorgesehen. Ein
Heimatregister HLR enthält Informationen über das gerade von der
MS besuchte VLR. Der Aufbau und die Funktionsweise des GSM
sind diesbezüglich beispielsweise in dem Patent FI-B-90182
näher beschrieben. Neben der vorstehend beschriebenen
zentralisierten Datenbankstruktur kann das zellulare Funksystem
auch eine Art dezentralisierte Datenbankstruktur aufweisen.
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Aus Klarheitsgründen sind in Fig. 1 lediglich zwei
Aufenthaltsortsbereiche LA1 und LA2 gezeigt, wobei sich der erstere
innerhalb des Bereichs der Mobilvermittlung MSC1 befindet,
und der letztere in dem der Mobilvermittlung MSC2. Der
Bereich einer MSC umfaßt typischerweise eine Vielzahl von
Aufenthaltsortsbereichen. Der Aufenthaltsortsbereich LA1 umfaßt
beispielsweise die Zellen C1 bis C4, die jeweils
Basisstationen BTS1 bis BTS4 enthalten. Der Aufenthaltsortsbereich LA2
umfaßt beispielsweise die Zellen C5 bis C9, die entsprechende
Basisstationen BTS5 bis BTS9 enthalten. Eine in einer Zelle C
wandernde MS stellt eine Zwei-Wege-Funkverbindung mit der
Basisstation BTS der betreffenden Zelle bereit. Der Verkehr in
den Aufenthaltsortsbereichen LA1 und LA2 wird durch die
Basisstationskontrollrechner BSC1 bzw. BSC2 gesteuert.
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Wie vorstehend erwähnt, weisen die zellularen Netze
typischerweise eine Information über den Aufenthaltsort der MS
mit der Genauigkeit eines Aufenthaltsortsbereichs auf. Zur
Bestimmung eines genaueren Aufenthaltsort der MS innerhalb
des Aufenthaltsortsbereichs wird in herkömmlichen zellularen
Funknetzen das Paging der MS von allen in dem
Aufenthaltsortsbereich vorhandenen Basisstationen durchgeführt. Als
Alternative wurde auch vorgeschlagen, daß Paging in festen
gegenüber dem Aufenthaltsortsbereich kleineren Paging-Bereichen
durchzuführen, ohne eine Information über den aktuellen
Bereich zu besitzen, in dem sich die MS befindet; aus diesem
Grund ist es möglich, daß das Paging in mehreren Paging-
Bereichen durchgeführt werden muß, bevor die MS aufgefunden
wird.
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Dies führt zu einer erhöhten Signalisierungslast in dem
zellularen Funknetz und verlängert die Paging-Zeiten. In einem
erfindungsgemäßen zellularen Funknetz kann eine MS das
Bestimmen eines vorübergehenden benutzerspezifischen Paging-
Bereichs in dem zellularen Funknetz initiieren; folglich
speichert das zellulare Funknetz in seinen
Teilnehmerdatenbanken den Aufenthaltsortsbereich und dessen festen Paging-
Bereich oder eine Information über die Zelle, in der sich die
MS beim Initiieren der Bestimmung eines vorübergehenden
Paging-Bereichs befindet. Der vorübergehende Paging-Bereich ist
daher immer kleiner als der Aufenthaltsortsbereich; er umfaßt
zumindest die Zelle, in der sich die MS gerade befindet und
möglicherweise einige Nachbarzellen. Daher können
nachfolgende Pagings der MS auf ein kleines Gebiet innerhalb des
Aufenthaltsbereichs fokussiert werden, in dem sich die MS mit
größter Wahrscheinlichkeit aufhält.
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Es folgt eine nähere Beschreibung der Funktionsweise der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 4. Die
gezeigten Aufenthaltsortsbereiche LA umfassen eine Vielzahl
kleinerer fester Paging-Bereiche PA, von denen jeder eine
oder mehrere Zellen C aufweist. Bezugnehmend auf Fig. 2 wird
angenommen, daß sich die MS innerhalb des
Aufenthaltsortsbereichs LA befindet und in eine Zelle C innerhalb eines
Paging-Bereichs PA wandert, wobei die Zelle mit dem Buchstaben
X markiert ist. Tritt die MS in die Zelle X ein, so erfaßt
sie die Änderung der Zelle beispielsweise durch eine
Basisstationsidentifierung BSI und startet ihren internen
Zeitgeber, der die in der Zelle verbrachte Zeitdauer mißt. Hat sich
sie MS für eine vorbestimmte Zeitdauer in der Zelle X
aufgehalten, d. h. der interne Zeitgeber der MS hat einen
vorbestimmten Wert erreicht, so aktiviert der Zeitgeber die MS zum
Senden einer Initiierungsnachricht an das zellulare
Funknetz. Durch die Initiierungsnachricht wird eine Prozedur des
zellularen Funknetzes initiiert zum Bestimmen des
vorübergehenden Paging-Bereichs ·der MS und zum Speichern des
vorübergehenden Paging-Bereichs in der Teilnehmerdatenbank des
Netzes. Bei dem vorübergehenden Paging-Bereichs kann es sich
beispielsweise handeln um
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(a) die aktuelle Aufenthaltszelle X der MS (schraffierter
Bereich TPA' in Fig. 2).
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(b) die aktuelle Aufenthaltszelle der MS und zumindest eine
Nachbarzelle (schattierter Bereiche TPA' in Fig. 3),
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(c) einen festen Paging-Bereich PA in dem Netz, zu dem die
aktuelle Aufenthaltszelle X der MS gehört (schraffierter
Bereich TPA' in Fig. 4).
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Bei der Alternative a), in der lediglich eine Information
über die vorübergehende Aufenthaltszelle X der MS in der
Teilnehmerdatenbank gespeichert wird, sucht das zellulare
Funknetz in der Teilnehmerdatenbank nach Daten über den
Aufenthaltsortsbereich und die Aufenthaltszelle X während dem
nachfolgenden Paging der MS, und kann die MS auf Grundlage
der aufgefundenen Daten entweder ausschließlich in der
gespeicherten Aufenthaltszelle X oder - zur Erhöhung der
Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Pagings - sowohl in der
gespeicherten Aufenthaltszelle X als auch in einer
Nachbarzelle oder Nachbarzellen, oder in dem gesamten Paging-Bereich
PA des Netzes, zu dem die gespeicherte Aufenthaltszelle X
gehört, ausrufen. Die flexibelste Art des Speichers eines
vorübergehenden Paging-Bereichs TPA' in dem zellularen Netz ist
in der Alternative a) beschriebene, da die Größe des
Bereichs, in dem das Paging durchgeführt wird, nicht vor dem
tatsächlichen Paging entschieden wird.
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Bei der Alternative b), in der die Aufenthaltszelle X der MS
und zumindest eine Nachbarzelle in der Teilnehmerdatenbank
gespeichert werden, wird das nachfolgende Paging der MS in
erster Linie in den betreffenden Zellen durchgeführt.
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Bei der Alternative c), in der Daten über einen festen auf
Grundlage der aktuellen Aufenthaltszelle der MS ermittelten
Paging-Bereich PA in der Teilnehmerdatenbank gespeichert
sind, führt das zellulare Funknetz das nachfolgende Paging
der MS direkt in dem durch die gespeicherten Daten
angegebenen Paging-Bereich PA durch.
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Die Alternativen a) und b) zeigen flexible Möglichkeiten des
Verwendens eines vorübergehenden Paging-Bereichs TPA', da sie
auch gut in Fällen einsetzbar sind, bei denen sich die
Konfiguration eines Paging-Bereichs PA innerhalb eines
Aufenthaltsortsbereichs LA dynamisch ändert. Die Alternativen a)
und b) können auch dann eingesetzt werden, wenn der
Aufenthaltsortsbereichs LA des Netzes keine spezifische Struktur
von Paging-Bereichen PA aufweist, wodurch das Paging mit
einer Genauigkeit von einer oder mehreren Zellen fokussiert
wird. Dies ist beispielsweise bei dem aktuellen zellularen
GSM-Funksystem der Fall.
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In allen Alternativen a), b) und c) wird das Paging auf die
verbleibenden Bereiche des Aufenthaltsortsbereichs LA
erweitert, falls die MS nicht beim ersten Paging in dem
vorübergehenden Paging-Bereich TPA' aufgefunden wird. Das Paging kann
dann unmittelbar über den gesamten Aufenthaltsortsbereich
erweitert werden, beispielsweise durch ein neues Paging
zunächst in den zu dem vorübergehenden Paging-Bereich TPA'
benachbarten Paging-Bereichen PA.
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Der vorübergehende in vorstehend beschriebener Weise in der
Teilnehmerdatenbank des zellularen Funknetzes bestimmte
Paging-Bereich TPA' der MS ändert sich nicht, bis die MS in
einen anderen Aufenthaltsortsbereich LA eintritt und eine
normale Aufenthaltsortsaktualisierung durchführt, oder bis die
MS in eine neue Zelle C eintritt und solange dort verbleibt,
daß der interne Zeitgeber der MS die Bestimmung eines neuen
vorübergehenden Paging-Bereichs für die MS initiiert.
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Da alle modernen Mobilstationen durch Mikroprozessoren
gesteuert werden, können der Zeitgeber und andere notwendige
Funktionen gemäß der Erfindung auf einfache Weise durch eine
Software in einer für den Fachmann offensichtlichen Weise
verwirklicht werden. Die Prozedur zum Bestimmen eines
vorübergehenden Paging-Bereichs kann beispielsweise aus der
herkömmlichen Prozedur zur Aufenthaltsortsaktualisierung
modifiziert werden.
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Fig. 5 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild einer
Mobilstation MS, in der die Erfindung eingesetzt werden kann. Die MS
umfaßt einen mit einer Antenne 27 verbundenen Sendeempfänger
21, wobei der Empfänger über Digital/Analog- und
Basisbandschaltungen 23 mit einem Lautsprecher 25 und der Sender über
Analog/Digital-Umsetzer und Basisbandschaltungen 24 mit einem
Mikrofon 26 verbunden ist. Der Betrieb der MS wird durch
einen Mikroprozessor 22 gesteuert, der die durch den
Sendeempfänger gesendete und empfangene Signalisierung verarbeitet.
Die Benutzerschnittstelle umfaßt eine Anzeige 28 und eine
Tastatur 29, die mit dem Mikroprozessor 22 verbunden sind. Die
Erfindung kann durch Modifizieren der Software des
Mikroprozessors 22 realisiert werden, so daß dieser die vorstehend
beschriebenen Funktionen ausführt.
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Die Figuren und die darauf bezogene Beschreibung dienen
lediglich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. In ihren
Einzelheiten können das zellulare Funknetz und die
Mobilstation gemäß der Erfindung innerhalb des Umfangs der
beiliegenden Patentansprüche abweichen.