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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft drahtlose Netzwerke mit asynchronem Transportmodus
(ATM) und insbesondere die Verwaltung der Position eines mobilen Endgeräts in einem
drahtlosen ATM-Netzwerk.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Ein
drahtloses Netzwerk ist in der Regel in mehrere, mehrere Zellen
abdeckende Zonen unterteilt. Jede Zone wird von einer Mobilvermittlungszentrale
(MSC) versorgt und jede Zelle in der Region wird durch eine Basisstation
versorgt. Eine drahtlose Mobilstation kommuniziert mit anderen Stationen (drahtlos
oder verdrahtet) über
die die Zelle, in der sich die Station befindet, abdeckende Basisstation. Wenn
eine Mobilstation eine Zone verläßt und in
eine andere Zone eintritt, beginnt sie, die Identität einer Basisstation
in der anderen Zone zu empfangen. An diesem Punkt bemerkt die Mobilstation
eine Änderung
der Identität
der Zone, die sie verfolgt hatte, und schlußfolgert deshalb, daß sie in
eine andere Zone eingetreten ist. Die Mobilstation sagt ihre Präsenz in der
letzteren Zone durch "Neuregistration" bei der letzteren
Basisstation an.
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Das
Verwalten der Verfolgung einer Mobilstation bei, ihrem "Roamen" von einer Zone zu
einer anderen Zone ist ein wichtiger Aspekt der drahtlosen Vernetzung.
Ein solches vorbekanntes Verwaltungsverfahren verwendet ein Heimatregister
(HLR), das durch den sogenannten Standard IS-41 spezifiziert wird,
um die Identität
der derzeitigen (oder letzten bekannten) Region zu speichern, die
die Zone abdeckt, in der sich eine drahtlose mobile Einrichtung
befindet. Es verwendet außerdem
ein sogenanntes Besucherregister (VLR – Visitor Location Register)
auf der Regionenebene zur Speicherung der Identität der Zone, in
der sich die mobile Einrichtung gerade befindet. Wenn sich die drahtlose
mobile Einrichtung von einer ersten Zone zu einer zweiten Zone bewegt,
dann registriert sich die Mobilstation neu bei einer Basisstation
in der zweiten Zone, wie oben besprochen. Die letztere Basisstation
benachrichtigt dann ihre zugeordnete MSC, daß sich die Position für die mobile Einrichtung
geändert
hat. Die MSC aktualisiert ihrerseite den Inhalt des assoziierten
VLR, um die neue Position der mobilen Einrichtung widerzuspiegeln. Wenn
sich die mobile Einrichtung dann zu einer anderen Zone in einer
anderen Region bewegt, schreitet die Verfolgung der mobilen Einrichtung ähnlich in der
anderen Region voran. In diesem Fall bemerkt jedoch das mit der
anderen Region assoziierte VLR, daß die mobile Einrichtung einen
neuen Verfolgungseintrag repräsentiert,
und benachrichtigt deshalb das mit der mobilen Einrichtung assoziierte
HLR, daß sich
die mobile Einrichtung nun in einer von dem letzteren VLR versorgten
Region befindet. Dieses VLR benachrichtigt außerdem das erstere VLR, um
seine Verfolgung der mobilen Einrichtung abzubrechen. In diesem
hierarchischem Schema mit zwei Ebenen verfolgt also das HLR, in
welchem VLR sich eine mobile Einrichtung befindet, und das VLR verfolgt,
welche seiner Zonen (und somit die MSC) die mobile Einrichtung abdeckt.
(Man beachte, daß das
von dem VLR abgedeckte Gebiet als "Region" bezeichnet wird).
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Wenn
also eine Fernsprechverbindung zu einer mobilen Einrichtung von
einer entfernten Region aus eingeleitet wird, sendet die MSC in
der fernen Region eine Anfrage an das HLR, um die Position der angerufenen
mobilen Einrichtung zu erhalten. Das HLR identifiziert seinerseits
das nun die mobile Einrichtung versorgende VLR auf der Basis des
Inhalts des mit der mobilen Einrichtung assoziierten Heimatregisters.
Das HLR benachrichtigt das identifizierte VLR dann über das
assoziierte Netzwerk, daß eine Verbindung
zu der mobilen Einrichtung geroutet werden soll. Ähnlich benachrichtigt
das identifizierte VLR die MSC, die die Zone versorgt, in der sich
die mobile Einrichtung befindet. Diese MSC gibt dann eine sogenannte
temporäre
lokale Wählnummer
(TLDN) zurück,
die beim Routen der Verbindung als Mobilidentifikationsnummer verwendet
werden soll. Das VLR identifiziert mit der TLDN auch die mobile
Einrichtung. Das VLR sendet die TLDN dann zu dem HLR, das dann die
TLDN zu der die Verbindung abwickelnden MSC weiterleitet.
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Die
Positionsbestimmung der mobilen Einrichtung umfaßt also das Senden einer Zeichengabenachricht
von dem HLR zu dem VLR, das Weitersenden der Zeichengabenachricht
von letzterem VLR zu der die mobile Einrichtung gerade verfolgenden MSC,
eine Rückzeichengabenachricht
von dieser MSC zu seinem VLR und das Weitersenden der Rücknachricht
von diesem VLR zu dem HLR und das Weitersenden der Rücknachricht
von dem HLR zu der die Verbindung abwickelnden lokalen MSC. Letztere
MSC routet die Verbindung dann auf der Basis der der Verbindung
zugewiesenen TLDN zu der fernen MSC.
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1 zeigt ein Beispiel für die Mobilpositionsprozedur,
die von dem Standard IS-41 spezifiziert wird. Spezifisch sendet
als Reaktion auf eine an eine bestimmte mobile Einrichtung gerichtete
ankommende Verbindung entweder die Vermittlung, die die ankommende
Verbindung von einem anrufenden Teilnehmer (Ursprungsvermittlung)
empfangen hat, oder die mit der angerufenen mobilen Einrichtung
assoziierte Heimatvermittlung eine sogenannte Nachricht der Positionsanforderung
(LOCREQ), zu dem die angerufene mobile Einrichtung unterstützenden
HLR. Dieses HLR sendet seinerseits eine sogenannte Routenanforderungsnachricht
(ROUTEREQ) zu dem VLR, von dem es die letzte Registrationsnachricht
für die
angerufene mobile Einrichtung empfangen hat. Dieses VLR sendet seinerseits
die ROUTEREQ-Nachricht zu der MSC. Als Reaktion auf den Empfang
der ROUTEREQ-Nachricht weist die MSC der angerufenen mobilen Einrichtung
eine TLDN (d.h. temporäre
Positionsrufnummer) zu und gibt diesen Wert in ihrer Antwort zurück. Das
Routen der Verbindung durch das Netzwerk erfolgt dann unter Verwendung
der zugewiesenen TLDN, die die MSC am fernen Ende identifiziert,
die mit der angerufenen mobilen Einrichtung assoziiert ist. Wenn
eine herkömmliche
Verbindungsaufbaunachricht die MSC am fernen Ende erreicht, ruft
diese MSC ihre assoziierten Basisstationen als Mittel zum Finden
der Basisstation, die die Zelle versorgt, in der sich die angerufene mobile
Einrichtung befindet. (Man beachte, daß die VLRs und MSCs keine solchen
Nachrichten austauschen müssen,
wenn sie sich beieinander befinden).
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Es
versteht sich, daß das
obige Positionsverfahren komplex ist und relativ viel Verarbeitungszeit zum
Aufbau einer Verbindung benutzt.
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Ein
anderes vorgeschlagenes Verfolgungsverfahren (das als "flache Verfolgung" bezeichnet wird)
verwendet eine Ebene der Verfolgung, wenn sich eine mobile Einrichtung
in der Region bzw. dem Netzwerk ihrer "Heimat" befindet, und verwendet zwei Ebenen,
wenn sich die mobile Einrichtung in einer anderen Region bzw. in
einem anderen Netzwerk befindet. Spezifisch wird, wenn sich eine
mobile Einrichtung in ihrer Heimatregion befindet, sie dann direkt
durch das HLR verfolgt, und wenn sie sich in einer anderen Region
befindet, wird dann das HLR benutzt, um das VLR der anderen Region
zu verfolgen. Letzteres VLR verfolgt seinerseits die Position der mobilen
Einrichtung. Außerdem
weist für
den letzteren Fall das VLR die TDLN zu, anstelle der MSC. 1B und 2 zeigen
jeweils auf logische weise die Zeichengabe, die für den Fall
der einen Ebene und der zwei Ebenen auftritt. Für den Fall einer Ebene verfolgt
das HLR 5-1 Positionen aller dem assoziierten "Heimat-Netzwerk" zugewiesenen mobilen Einrichtungen.
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Wenn
in diesem Fall ein Benutzer an der drahtlosen mobilen Einrichtung
m2 eine Verbindung zu einem mit der drahtlosen mobilen Einrichtung
m1 assoziierten Benutzer einleitet, sendet die MSC 5-3 dann
als Reaktion auf die Verbindung eine Positionsbestimmungsnachricht
zu dem HLR 5-1, das die mobilen Einrichtungen verfolgt
hatte, die sich in ihrer von dem HLR 5-1 versorgten Heimatposition
befinden. Da dies für
die drahtlose mobile Einrichtung m1 gilt, gibt das HLR 5-1 dann
eine TLDN an die MSC 5-3 zurück, die beim Aufbauen der Verbindung
zu der MSC 5-2 verwendet werden soll. Die MSC 5-3 leitet
ihrerseits eine Verbindungsaufbaunachricht, die u.a. die gelieferte
TLDN und die Mobilidentifikationsnummer (MIN), die mit der drahtlosen
mobilen Einrichtung m1 assoziiert ist, enthält zu der MSC 5-2.
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Wenn
dagegen die drahtlose mobile Einrichtung m1 wie in 2 gezeigt
zu einer fernen Region "roamt", dann wird ihre
Position auf die oben besprochene Weise verfolgt, d.h. über das
VLR 5-4. Wenn jedoch in dem verbesserten Schema von 2 die drahtlose
mobile Einrichtung m2 eine Verbindung zu m1 einleitet, dann wird
die TLDN durch das VLR 5-4 (das die Region abdeckt, in
der sich die drahtlose mobile Einrichtung m1 gerade befindet) bereitgestellt,
anstelle der MSC 5-5, die gerade die drahtlose mobile Einrichtung
m1 an dem fernen Standort versorgt. Zusätzlich weist das VLR 5-4 auf
der Basis der MSC, bei der sich die mobile Einrichtung gerade befindet,
eine TLDN zu. Wenn zum Beispiel die Vorwahlnummer plus Vermittlungsstellenkennzahl
für die
MSC 5-5 z.B. 415-949 ist, dann weist das VLR 5-4 eine
TDLN von 415-949-0000 zu und gibt diese Nummer an das HLR 5-2 zurück, wobei "0000" eine Verbindung
zu einem mobilen Endgerät
identifiziert. Durch Kombinieren der Funktion eines Verfolgungsschemas
mit einer Ebene für
mobile Einrichtungen, die sich in ihren Heimatregionen befinden,
und der Zuweisung einer TLDN durch ein HLR oder VLR, anstelle einer
MSC, umfassen die Positionsbestimmungs- und Verbindungsaufbauprozeduren
für mobile
Einrichtungen in der Heimat anstelle eines Dreisprungaustauschs,
wie im Fall eines IS-41-Netzwerks (1A) nur
einen Einsprungnachrichtenaustausch.
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3 zeigt
ein anderes vorgeschlagenes hierarchisches Positionsverwaltungsschema,
das angeblich die Fernzeichengabe zur Verfolgung von mobilen Einrichtungen
und zur Positionsverwaltung verringert. Der Knoten auf der höchsten Ebene
wird willkürlich
als "Erde" bezeichnet, worauf
eine nächste Stufe
von Knoten folgt, die jeweilige Länder repräsentieren. Zum Beispiel repräsentiert
der erste Knoten in der letzteren Stufe die USA, worauf eine weitere
Stufe von Knoten folgt, die Staaten oder Regionen in dem identifizierten
Land repräsentieren,
z.B. repräsentiert
Knoten 1 Florida. Die letztere Stufe der Knoten versorgt
mobile Einrichtungen m und andere Endpunkte, wie zum Beispiel Mobildatenendgeräte E. Ein Knoten
verfolgt also die Position der mobilen Einrichtungen, die sich unter
ihm in der Hierarchie befinden. Der Erdknoten verfolgt die Positionen
von mobilen Einrichtungen, die durch die Ebene von Knoten abgedeckt
werden, die sich gerade unterhalb von ihm befinden, d.h. die Länderknoten. Ähnlich verfolgen
die letzteren Knoten die Positionen von mobilen Einrichtungen, die
von ihren assoziierten Knoten abgedeckt werden, die auf der nächstniedrigeren
Ebene positioniert sind, z.B. die Staatenknoten, usw.. Wenn sich eine
drahtlose mobile Einrichtung m3, deren Heimatknoten Knoten 1 ist,
zu dem Knoten P-Q bewegt, dann richtet das System als Reaktion auf
die Bewegung (wobei die Bewegung als Ergebnis der Neuregistration
der drahtlosen mobilen Einrichtung m3 bei dem Knoten P-Q angesagt
ist) wie in 3 gezeigt eine Kette von Zeigern
von dem Heimatknoten 1 zu dem Knoten P-Q ein. Wenn eine
andere mobile Einrichtung oder ein anderer Endpunkt, z.B. der Endpunkt
En dann eine Verbindung zu der drahtlosen mobilen Einrichtung m3
einleitet, sendet Knoten P dann eine Verbindungsaufbaunachricht
in der Richtung des Heimatknotens (Knoten 1), der mit der drahtlosen
mobilen Einrichtung m3 assoziiert ist, zu dem Knoten Y. Da Knoten
Y einen Zeiger/Eintrag besitzt, der vermerkt, daß es sich bei dem Knoten P-Q um
die Position der drahtlosen mobilen Einrichtung m3 handelt, hält die Aufwärtsmigration
der Nachricht dann am Knoten Y an, der dann eine Verbindung zu dem
Knoten P-Q aufbaut. Durch die Kette von Zeigern wird es also unnötig, eine
Fernzeichengabe zwischen einem Endknoten, z.B. Knoten P, und einem Heimatknoten,
z.B. Knoten 1, durchzuführen,
um eine Verbindung zu einer mobilen Einrichtung herzustellen, die
sich von ihrem Heimatstandort zu einem fernen Standort bewegt hat.
Wenn sich die drahtlose mobile Einrichtung ms weiterbewegt, zum
Beispiel zu dem Knoten P bewegt, propagieren dann die als Ergebnis
solcher Bewegungen erzeugten Mobilverfolgungsaktualisierungen nur
bis herauf zu dem Knoten Y. In diesem Fall wechselt nur Knoten Y
seinen Zeiger von Knoten P-Q auf Knoten P für die drahtlose mobile Einrichtung
m3.
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Aus
den obigen Verfahrensweisen geht hervor, daß der Stand der Technik versucht
hat, die beim Verfolgen der Position einer drahtlosen mobilen Einrichtung,
z.B. eines drahtlosen Datenendgeräts, verbrauchte Zeit und Kosten
so wie die beim Ausbau einer Verbindung zu einer drahtlosen mobilen
Einrichtung verbrauchte Zeit und Kosten zu verringern.
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Aus
Lee, W.C.: "Topology
Aggregation for Hierarchical Routing in ATM Networks", Computer Communication
Review, Band 25, Nr. 2, 1.4.1995, Seiten 82-92, sind Topologieaggregierungstechniken bekannt.
Die offengelegten Techniken verwenden eine kompakte Topologie der "Werbung".
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Veeraraghavan,
M. et al. "A distributed
control strategy of wireless ATM networks", Wireless Networks, Band 1, Nr. 3 (1995),
Seiten 323-338, beschreibt die Mobilitätsverwaltung und Medienzugriffstechniken,
die in einer beliebigen Topologie zur Unterstützung mobiler Benutzer verwendet
werden können.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Netzwerke
gemäß der Erfindung
werden in den unabhängigen
Ansprüchen
definiert. Bevorzugte Formen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Ein
Fortschritt in der relevanten Technik wird gemäß der vorliegenden Erfindung
erzielt, die ein Netzwerk von Vermittlungen in jeweilige Peer-Gruppen
von Vermittlungen transformiert, die jeweils mehrere Basisstationen
versorgen, die mit drahtlosen Endgeräten in den jeweiligen Zellen
der Basisstationen kommunizieren, wobei die Peer-Gruppen dann zu
einem hierarchischen logischen Netzwerk mit einer vorgeschriebenen
Anzahl von Ebenen angeordnet werden, und wobei einzelne der Vermittlungen
als Heimatvermittlung für
jeweilige der drahtlosen Endgeräte
dienen. Als Reaktion auf den Empfang einer Registrationsnachricht
mit Ursprung aus einem der drahtlosen Endgeräte von einer assoziierten Basisstation
erzeugt die empfangende Vermittlung dann eine Nachricht, die den
aktuellen Standort des sendenden drahtlosen Endgeräts identifiziert,
und sendet die Nachricht zu der mit dem sendenden drahtlosen Endgerät assoziierten
Heimatvermittlung so wie zu der vorherigen Vermittlung, die die
Zone versorgt, in der sich das sendende drahtlose Endgerät zuletzt befand.
Die Heimatvermittlung setzt ihrerseits einen Zeiger, der auf den
aktuellen Standort des sendenden drahtlosen Endgeräts zeigt.
Als Reaktion auf den Empfang dieser Identifizierungsnachricht setzt
die vorherige Vermittlung auch einen Zeiger, der (a) auf den aktuellen
Standort des sendenden drahtlosen Endgeräts zeigt, wenn sich die vorherige
Vermittlung in dem Umfang des aktuellen Standorts des sendenden
Endgeräts
befindet, oder (b) auf die Heimatvermittlung zeigt, wenn sich die
vorherige Vermittlung außerhalb
des Umfangs des aktuellen Standorts des sendenden Endgeräts befindet.
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Diese
und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
ausführlichen Beschreibung
und den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1A, 1B, 2 und 3 vom Stand
der Technik vorgeschlagene Mobilendgerät-Verfolgungsanordnungen;
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4 ein
Netzwerk von Vermittlungen, die so angeordnet sind, daß ein Routing-Protokoll
der sogenannten Schnittstelle von Privatnetzwerk/Netzwerk implementiert
wird;
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5 wie
mehrere Basisstationen mit einer Vermittlung, wie zum Beispiel einer
ATM-Vermittlung, verbunden sind;
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6, 7 und 8 ein
Netzwerk von Vermittlungen, die so angeordnet sind, daß die Prinzipien
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert werden;
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9 und 10 ein
Netzwerk von Vermittlungen, die so angeordnet sind, daß die Prinzipien
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung implementiert werden; und
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11-14 in
Flußdiagrammform
die verschiedenen Programme, die die Prinzipien der Erfindung eines
Netzwerks solcher Vermittlungen implementieren.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Der
folgenden Beschreibung geht eine kurze Übersicht über das sogenannte Routingprotokoll
der Schnittstelle von Privatnetzwerk/Netzwerk (PNNI) voraus. Die
beanspruchte Erfindung wird dann im Kontext eines hierarchischen
ATM-Netzwerks auf PNNI-Basis besprochen. Genauer gesagt werden ATM-Netzwerke
auf PNNI-Band zu hierarchischen Peer-Gruppen, z.B. Gruppen 120, 125, 130, 135 und 140 wie
in 4 gezeigt, angeordnet. Auf der niedrigsten Ebene
des Netzwerks, der Ebene (1 = L), sind ATM-Vermittlungen, z.B. Vermittlungen 120-1, 120-2, 120-3 und 120-4 (repräsentiert
durch Kreise) in beliebigen Topologien geschaltet gezeigt, wobei
ein sogenannter Peer-Gruppen-Führer
(PGL) willkürlich
in jeder Peer-Gruppe festgesetzt wird (ein PGL ist als gefüllter Kreis
gezeigt, z.B. PGL 120-1, 125-1, 130-1, 135-1, 140-1,
usw.), wobei L die Zahl einer jeweiligen Ebene in der Hierarchie
ist. Der PGL-Knoten bzw. die PGL-Vermittlung repräsentiert
die Peer-Gruppe auf der Peer-Gruppe der nächsthöheren Ebene und wird als der
logische Gruppenknoten (LGN) bezeichnet. Zum Beispiel wird angenommen,
daß Knoten 120-1 der
PGL der Peer-Gruppe 120 ist.
In dieser Rolle führt
Knoten 120-1 die Funktionen eines LGN als Mitglied der
Peer-Gruppe 120 aus. Knoten (ATM-Vermittlungen) in einer
Peer-Gruppe tauschen detaillierte PNNI-Topologiezustandspakete (PTSPs)
aus, die die Topologie und Ladebedingungen ihrer assoziierten Peer-Gruppe
betreffen. Ein PGL, z.B. der PGL 120-1, faßt Topologie-Ladeinformationen,
die in seiner Peer-Gruppe empfangen wurden, zusammen, und erzeugt
und sendet PTSPs als der LGN zu Mitgliedern der Peer-Gruppe der
höheren
Ebene. Zum Beispiel faßt
der Knoten-PGL 120-1 als LGN 110-2 die Peer-Gruppe 120 betreffende
Lade- und Erreichbarkeitsinformationen zusammen und sendet die Informationen
zu anderen LGNs der assoziierten Peer-Gruppe. Jedes Mitglied einer
Peer-Gruppe höherer
Ebene, das solche Informationen empfängt, sendet sie zu den Mitgliedern
seiner Child- Peer-Gruppe
(Abwärtsströmung). Der
Austausch von Topologie- und Ladeinformationen stellt das PNNI-Routing-Protokoll
dar, das ausführlich
in dem ATM-Forum-Standard
mit dem Titel "Private Network-Network
Interface v1.0 (PNNI 1.0)",
veröffentlicht
von dem ATM Forum Technical Committee, März 1996 als Veröffentlichung
af-pnni-0055.00, beschrieben wird.
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Jeder
Knoten in einem auf PNNI basierenden Netzwerk empfängt also
vollständige
Topologie-/Ladeinformationen bezüglich
seiner Peer-Gruppe der niedrigsten Ebene und empfängt außerdem Topologie-/Ladeinformationen
bezüglich
seiner Vorgänger-Peer-Gruppen.
Zum Beispiel empfängt
und speichert der Knoten 120-2 die Topologieinformationen
für die
Peer-Gruppen 105, 110 und 120. Der Knoten
bestimmt mit solchen Informationen das Routing für eine empfangene Verbindung.
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Als
Folge des Sendens der PTSPs werden also Erreichbarkeitsinformationen
zwischen Knoten propagiert, um anzuzeigen, wo sich die verschiedenen
Endpunkte, z.B. drahtlosen mobilen Einrichtungen bzw. Endgeräte befinden.
Die Endpunktadressierung basiert auf einem Format, das als Adressierung
des Netzwerkdienstzugangspunkts (NSAP) bezeichnet wird, die aus
dem ATM-Forum-Standard mit dem Titel "ATM User-Network Interface (UNI) Signaling Specification
version 4.0", veröffentlicht
von dem ATM Forum Technical Committee, März 1996 als Veröffentlichung
ATM Forum/95-1434R9,
bekannt ist. Die drei Formen von NSAP-Adressierung unterstützen hierarchische Adressierung.
Das Präfix
einer NSAP-Adresse identifiziert die Peer-Gruppe, in der sich der Endpunkt befindet.
Knoten/Vermittlungen in einer Peer-Gruppe akkumulieren also genaue
Erreichbarkeitsinformationen für
die Endpunkte in der assoziierten Peer-Gruppe, wobei die Informationen die
Vermittlung identifizieren, bei der sich jeder Endpunkt befindet.
Es können
jedoch andere Peer-Gruppen auf eine Zusammenfassung solcher Erreichbarkeitsinformationen
zugreifen. Die Daten in den Topologiedatenbanken der Vermittlungen
in der Peer-Gruppe 140 (4)
geben zum Beispiel an, daß die
Endpunkte, die Adressenpräfixe
aufweisen, die mit "Peer-Gruppe 105-1" assoziiert sind
(d.h. Knoten/Vermittlungen unterhalb von 105-1) durch die Peer-Gruppe 105-1 erreicht
werden können.
PTSPs, die Aktualisierungen für
die "Erreichbarkeits-Daten" führen, propagieren
auch in der Hierarchie auf- und abwärts, wie zuvor kurz für die Topologie-
und Ladeinformationen führenden
PTSPs erwähnt
wurde. Von einem Knoten bereitgestellte "Erreichbarkeits-Informationen" sind mit einem Umfangwert assoziiert,
der eine Ebene in der PNNI-Hierarchie für solche Informationen angibt.
Darüber
hinaus ist der Umfangwert die höchste
Ebene, auf der die Umfangebene angeschlagen oder zusammengefaßt werden
kann, wie aus der oben erwähnten
ATM-Forum-Publikation af-pnni-0055.000 bekannt.
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Mobile
Endpunkte, z.B. ein mobiles Datenendgerät, können in der PNNI-Hierarchiearchitektur auf
die folgende Weise unterstützt
werden. Genauer gesagt wird angenommen, daß die mobilen Einrichtungen
in (bei) Basisstationen ähnlich
organisiert sind wie bei den zellularen Netzwerken, die in 5 gezeigt
sind, die mehrere Basisstationen 121-i mit einer Vermittlung, z.B.
der Vermittlung 120-2 (die auch in 4 gezeigt
ist) verbunden darstellt. Zur Begrenzung von Funkschnittstellenregistrationsverkehr
werden Zonenänderungregistrationen
verwendet, wobei eine "Zone" alle Basisstationen
unter einer einzigen Vermittlung umfaßt. Wenn eine Vermittlung eine
Verbindungsaufbaunachricht empfängt,
ruft die Vermittlung alle ihre Basisstationen, um die Basisstation
zu finden, die die angerufene mobile Einrichtung bzw. den angerufenen
Endpunkt versorgt (man beachte, daß allgemeine Konfigurationen
möglich
sind, die es einer Basisstation erlauben, mit mehreren Vermittlungen
und/oder verschiedenen Definitionen von Zonen verbunden zu sein).
Die in 5 gezeigte Netzwerkkonfiguration entspricht der
Architektur von 4 auf der niedrigsten Ebene
(L-Ebene) und stellt insbesondere heraus, daß eine Anzahl der ATM-Vermittlungen mit
einer Menge von Basisstationen verbunden sein kann, die mobilen
Endpunkten drahtlosen Zugang anbieten.
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Wenn
eine mobile Einrichtung "heraufgefahren" (oder heruntergefahren)
wird oder Standorte wechselt, setzten herkömmliche Mobilverfolgungsprozeduren
sogenannte "Weiterleitungs-Zeiger" am Heimatstandort
und dem alten Standort (d.h. dem vorherigen Standort, falls ein
mobiler Endpunkt von einem Standort zu einem anderen roamt ("Umzug")), wie in 11 gezeigt.
Solche Prozeduren senden außerdem
Erreichbarkeitsbegrenzungsaktualisierungen (mit einem Umfang S)
gemäß dem PNNI-Routingprotokoll
zu anderen Vermittlungen. Die Verbindungsweiterleitungszeiger werden
so gesetzt, daß eine
Verbindung mit Ursprung in einer sich außerhalb des assoziierten Umfangs
S befindenen Vermittlung sowie eine Verbindung mit Ursprung in einer
Vermittlung in dem assoziierten Umfang S vor dem Abschluß der Erreichbarkeitsinformationsaktualisierung (die
sich aus einem Umzug ergibt) immer noch ordnungsgemäß zu dem
mobilen Endpunkt an seinem derzeitigen Standort geroutet werden
können.
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Wenn
eine "Herauffahr"-Registration über eine
Basisstation von einer mobilen Einrichtung empfangen wird, sendet
die diese Basisstation versorgende und somit die Registration von
ihr erhaltende ATM-Vermittlung
eine Nachricht für
diese mobile Einrichtung zu der Heimatvermittlung (wie in 11 zu sehen
ist). Während
sich die mobile Einrichtung bewegt, wird ein auf den vorherigen
Standort zeigender Weiterleitungszeiger so aktualisiert, daß Verbindungen,
die an dem vorherigen Standort ankommen, zu dem neuen Standort geroutet
werden können.
Wenn sich der alte/vorherige Standort außerhalb des Umfangs S des neuen
Standorts befindet, wird der Weiterleitungszeiger in der Heimatvermittlung
so aktualisiert, daß er
auf den neuen Standort ("Umgebung") zeigt. Man nehme
zum Beispiel an, daß der
(als gestricheltes Rechteck gezeigte) mobile Endpunkt 63, 6,
zur Zeit von einer Basisstation versorgt wird, die mit der Vermittlung 130-2 verbunden
ist, die als Heimatvermittlung für
die mobile Einrichtung 63 dient. Wenn sich die mobile Einrichtung 63 zu
einer Basisstation unter derselben Vermittlung bewegt, dann sendet
diese Vermittlung keine Registrationsaktualisierungsdaten zu dem
assoziierten Netzwerk. Wenn die mobile Einrichtung 63 zu
einer Basisstation umzieht (roamt), die z.B. von der Vermittlung 130-3 versorgt
wird, dann sendet diese Vermittlung eine Registrationsnachricht
zu der Vermittlung 130-2 (wie in 6 durch
den Buchstaben R gezeigt). Als weiteres Beispiel sendet die Vermittlung 140-4,
wenn sich die mobile Einrichtung 63 dann zu der Vermittlung 140-4 bewegt,
eine Registrationsnachricht zu der Heimatvermittlung 130-2 und
zu dem alten/vorherigen Vermittlungsstandort 130-3, so
daß Weiterleitungszeiger,
die auf die Vermittlung 140-4 zeigen, in diesen Vermittlungen
gesetzt werden können
(siehe 11). Man beachte, daß der Weiterleitungszeiger
in der Vermittlung 130-3 gelöscht werden kann, nachdem aktualisierte
Erreichbarkeitsinformationen alle beabsichtigten Knoten erreicht
haben. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann dieser
Zeiger automatisch gelöscht
werden, nachdem ein bestimmter Zeitraum nach dem Setzen des Zeigers
in der Vermittlung 130-3 abgelaufen ist.
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Nach
dem Setzen der Weiterleitungszeiger können Topologieinformationen,
die signifikante Änderungen
des PNNI-Routing-Protokolls charakterisieren, verteilt werden, um
Erreichbarkeitsaktualisierungen zu erzeugen. Der Umfang der Verteilungen wird
dazu verwendet, den Stoppunkt für
die Ausbreitung der Erreichbarkeitsinformationen wie oben erwähnt zu setzen.
Wenn eine mobile Einrichtung in einem Knoten innerhalb des assoziierten
Umfangs S ihres Heimatknotens "herauffährt", breiten sich die Erreichbarkeitsaktualisierungen
(wie in 12 beschrieben) nur bis zu einer
bestimmten Ebene aus, über
die hinaus sich die Erreichbarkeitsdaten nicht ändern. Wenn zum Beispiel S
= 2 und die mobile Einrichtung 61 (deren Heimatvermittlung
die Vermittlung 120-1 ist) wie in 6 gezeigt
in einer von der Vermittlung 120-2 versorgten Zelle herauffährt, breiten sich
die Erreichbarkeitsaktualisierungen nur zu Knoten in der assoziierten
Peer-Gruppe 120 aus. Man beachte, daß, obwohl S = 2 ist, die logische
Vermittlung 110-2 (4) kein
PTSP zu der logischen Vermittlung 110-1 (4)
sendet, da sich die in der Vermittlung 110-2, die die mobile
Einrichtung 61 betrifft, gespeicherten Erreichbarkeitsdaten
nicht geändert haben.
Wenn eine mobile Einrichtung bei einem Knoten außerhalb des Umfangs S ihrer
Heimatvermittlung herauffährt,
breiten sich Erreichbarkeitsaktualisierungen bis zu einer bestimmten
Ebene S aus. Wenn zum Beispiel die mobile Einrichtung 61 an
einer Basisstation herauffährt,
die von der Vermittlung bzw. dem Knoten 125-2 (6)
versorgt wird, dann werden die mobile Einrichtung 61 identifizierende
Erreichbarkeitsaktualisierungen zu jeder Vermittlung in der Peer-Gruppe
verteilt, die von der logischen Vermittlung 110-1 versorgt
wird. Der PGL (als PGL dienende Vermittlung 125-1) sendet
dann PTSPs, die die zusammengefaßten Erreichbarkeitsaktualisierungen
führen,
zu dem LGN 110-2. Die PTSPs breiten sich dann nach unten
von dem LGN 110-2 aus zu seinen Child-Peer-Gruppen aus.
Während
sich eine mobile Einrichtung bewegt und der vorherige/alte Standort
in der durch den Umfang S des neuen Standorts der mobilen Einrichtung
definierten Region liegt, werden dann Erreichbarkeitsaktualisierungen
bis zu einer bestimmten Ebene K gesendet, über die hinaus es nicht notwendig
ist, solche Erreichbarkeitsdaten zu ändern (siehe 12).
Andernfalls breiten sich die Erreichbarkeitsdaten dann bis zu der
Ebene S von dem neuen Standort der mobilen Einrichtung aus aus.
Außerdem
wird durch die vorherige Vermittlung eine Erreichbarkeitsaktualisierungsprozedur
eingeleitet, um alle Knoten in derselben Region S wie die vorherige
Vermittlung zu benachrichtigen, daß die mobile Einrichtung nun
durch ihre Heimatvermittlung erreichbar ist.
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In
dem obigen Beispiel ist es ersichtlich, daß eine Vermittlung bzw. ein
Knoten, die bzw. der eine Registrationsanforderung/-nachricht von
einem mobilen Endpunkt empfängt,
der roamt, die Identität
der letzten vorherigen Vermittlung, die die mobile Einrichtung versorgt
hat, nicht bestimmen kann. Dieses Problem wird hier behandelt, indem
eine mobile Einrichtung so angeordnet wird, daß sie gemäß einem Aspekt der Erfindung
die Identität
der vorherigen Vermittlung in der Zonenwechselregistrationsnachricht enthält, die
sie zu der Basisstation sendet, die die Zone versorgt, in der sich
die mobile Einrichtung gerade befindet. Immer dann, wenn sich zum
Beispiel in dem obigen Beispiel ein Endpunkt, z.B. die mobile Einrichtung 63,
aus der durch die Vermittlung 130-2 versorgten Zone in
die von der Vermittlung 130-3 versorgte Zone bewegt, nimmt
die mobile Einrichtung 63 die Identität der Vermittlung 130-2 in
die Registrationsnachricht auf, die sie zu der Basisstation sendet, die
von der Vermittlung 130-3 versorgt wird.
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(Es
wird angemerkt, daß die
mobilitätsbezogenen
Zeichengabenachrichten, wie zum Beispiel eine Registrationsnachricht,
gemäß den folgenden Prozeduren
von einer Vermittlung zu einer anderen Vermittlung gesendet werden
können:
(a) eine von allen Vermittlungen erkannte neue Zeichengabenachricht
kann ohne weiteres so definiert werden, daß eine Vermittlung, die eine
solche Nachricht empfängt, sie einfach
zu dem Zielknoten weiterleitet; (b) durch Verwendung eines Weges
der vermittelten virtuellen Leitung (SVC) zwischen den Netzwerkvermittlungen zum
Zwecke des Austauschens von Zeichengabenachrichten; und (c) durch
Verwendung eines verbindungslosen Paketdienstes, wie zum Beispiel
des Internet-Protokolls (IP) oder des sogenannten verbindungslosen
ATM-Nachrichtendienstes zum Senden von Zeichengabenachrichten).
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Es
wurde festgestellt, daß,
wenn die Identität der
vorherigen Vermittlung ihre ATM-Adresse ist, die neue Vermittlung,
z.B. die Vermittlung 130-3, dann eine vermittelte virtuelle
Leitung (SVC) zu der vorherigen Vermittlung, z.B. der Vermittlung 130-2 einrichten
muß, um
die Registrationsdaten zu der vorherigen Vermittlung zu senden.
Es versteht sich, daß die Prozedur
zum Einrichten einer SVC etwas langsam ist, da bei ihr eine Verzögerung auftritt.
Dieses Problem wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung dadurch behandelt, daß IP-Adressen (Internet-Protokoll)
der Vermittlung anstelle von ATM-Adressen
verwendet werden. Eine ATM-Vermittlung führt einer mobilen Einrichtung
somit ihre IP-Adresse zu. Wenn die mobile Einrichtung danach Zonen
wechselt, führt die
mobile Einrichtung der die Zone, in der sich die mobile Einrichtung
gerade befindet, versorgenden ATM-Vermittlung die IP-Adresse der
vorherigen ATM-Vermittlung
zu. (Ähnlich
führt die
letztere Vermittlung ihre IP-Adresse der mobilen Einrichtung zu). Folglich
kann die Vermittlung dann die Registrationsdaten als ein IP-Paket
senden, das als Datagramm zu der vorherigen Vermittlung geroutet
wird. (Das Standardprotokoll zum Senden eines IP-Pakets über ATM-Einrichtungen ist
aus IETF RFC 1577 mit dem Titel "Classical
IP and ARP over ATM",
November 1996, von M. Lauback, bekannt. Man beachte, daß eine Kopie
dieser Schrift auf dem World Wide Web veröffentlicht ist).
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Man
beachte, daß,
wenn eine SVC vor dem Senden eines IP-Pakets eingerichtet werden
muß, es einfacher
sein kann, die ATM-Adressen von Systemvermittlungen in einer jeweiligen
mobilen Einrichtung zu speichern und die mobile Einrichtung so anzuordnen,
daß sie
die ATM-Adressen
als Parameter in den Zonenwechselregistrationsdaten sendet. Dadurch kann
die sogenannte Adressenauflösungsverzögerung vermieden
werden. Wenn dagegen provisionierte virtuelle Leitungen (PVCs) a-priori von Vermittlungen
zu IP-Routern und zwischen IP-Routern
(z.B. den Routern 141, 142 und 142) wie
in 7 gezeigt eingerichtet sind, dann ist die Ablieferung
von Registrationsdaten, die IP-Adressen enthalten, über das Routernetzwerk
schneller als über
virtuelle Leitung unter Verwendung von ATM-Adressen. Der Klarheit halber
sind die Router 141 bis 143 (R) in 7 außerhalb
ihrer jeweiligen Peer-Gruppen gezeigt. Diese Art von Netzwerk, bei
der IP-Router mit PVCs verbunden sind, soll hier als IP-Overlay-Netzwerk
bezeichnet werden und soll zum Senden/Empfangen von Positionsverwaltungsnachrichten
verwendet werden. Man beachte, daß in dem Netzwerk von 7 eine
PVC auch zum Senden einer Nachricht von einer "neuen" Vermittlung direkt zu der vorherigen
Vermittlung verwendet werden kann. In einer Vermittlung kann für diesen
Zweck eine kleine Anzahl von PVCs notwendig sein, da es nur einige
wenige Vermittlungen gibt, die Basisstationen neben den Basisstationen
einer bestimmten Vermittlung aufweisen.
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Aus
dem obigen ist erkennbar, daß bei
dem vorliegenden Mobil-PNNI-Ansatz vor dem Einrichten einer Verbindung
keine explizite Mobilpositionsprozedur aufgerufen wird. Eine Verbindung
wird also durch jede Vermittlung in dem Netzwerk, die "an die Genauigkeit" der in einem (nicht
gezeigten) assoziierten Speicher gespeicherten Erreichbarkeitsdaten "glaubt", gewissermaßen "im Fluge" aufgebaut. Wie eine
ankommende Verbindung zu einer mobilen Einrichtung in dem vorliegenden
Mobil-PNNI-Schema geroutet
wird, ist in 6 gezeigt. Der zu der mobilen Einrichtung
genommene Weg bzw. die zu der mobilen Einrichtung genommene Route
hängt von
den jeweiligen Standorten des anrufenden Heimatstandorts und dem
aktuellen bzw. besuchenden der angerufenen mobilen Einrichtung ab.
wenn sich der angerufene Teilnehmer in der "Umgebung" der angerufenen mobilen Einrichtung
oder sich die angerufene mobile Einrichtung in ihrer Heimatumgebung
befindet, wird die Verbindung direkt zu der letzteren mobilen Einrichtung
geroutet. (Der Begriff "Umgebung" umfaßt alle
Vermittlungen innerhalb des Umfangs S des angerufenen Endgerätes bzw.
mobilen Endgerätes).
Andernfalls wird die Verbindung zuerst zu der Heimatvermittlung
geroutet, da die ATM-Vermittlungen
außerhalb
der Umgebung der mobilen Einrichtung sogenannte "Vorgabe-Erreichbarkeits"-Informationen besitzen. Somit leitet
die Heimatvermittlung die Verbindung zu dem aktuellen Standort der
mobilen Einrichtung (siehe 13) weiter.
Wenn sich die mobile Einrichtung vor kurzem bewegt hat, kann der gewählte Weg
bzw. die gewählte
Route auch davon abhängen,
ob (a) die Verbindung ankommt, nachdem sich Erreichbarkeitsaktualisierungen
für die
angerufene mobile Einrichtung durch das Netzwerk ausgebreitet haben
und Weiterleitungszeiger entsprechend gesetzt wurden oder (b) die
Verbindung vor dem Abschluß der
Ausbreitung der Erreichbarkeitsaktualisierung und/oder des Setzens
von Weiterleitungszeigern ankommt.
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Man
betrachte zum Beispiel, daß die
mobile Einrichtung 61 (8) eine
Verbindungsaufbaunachricht zu der mobilen Einrichtung 62 sendet,
die sich gerade in der von der Vermittlung 130-3 versorgten Zone
befindet. Die Verbindungsaufbaunachricht wird durch die Peer-Gruppen 110-1 und 110-2 (4)
hindurch und zu der Peer-Gruppe 130,
nämlich
der Vermittlung 130-3, unter dem logischen Knoten 105-2 transportiert.
Die Nachricht wird auf diese Weise transportiert, weil für jeden
der Vermittlungen bzw. Knoten in der Peer-Gruppe unter dem logischen
Knoten 105-1 gespeicherte Erreichbarkeitsinformationen anzeigen,
daß sich
die mobile Einrichtung 62 in ihrer Heimat-Peer-Gruppe befindet.
Wenn die Verbindungsaufbaunachricht in der Peer-Gruppe unter dem logischen
Knoten 105-2 ankommt, wird sie zu der Vermittlung 130-3 geroutet,
da alle Vermittlungen in der Peer-Gruppe 130 die korrekten
Erreichbarkeitsinformationen gespeichert haben.
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Nun
nehme man an, daß sich
die mobile Einrichtung 62 aus der von der Vermittlung 140-6 versorgten
Zone zu der von der Vermittlung 130-3 versorgten Zone bewegt.
Wenn die Verbindungsaufbaunachricht an der Vermittlung 130-2 ankommt,
bevor diese Vermittlung die aktualisierten Erreichbarkeitsinformationen
empfängt,
die die letzte Bewegung identifizieren, an der der mobile Endpunkt 62 beteiligt
ist, dann kann die Vermittlung 130-2 auf der Basis ihrer gespeicherten
Erreichbarkeitsinformationen, die zur Zeit anzeigen, daß die mobile
Einrichtung 62 in der Peer-Gruppe 140 erreicht
werden kann, wählen,
die Verbindungsaufbaunachricht über
die Vermittlung 130-1, die Peer-Gruppe 135 und
die Peer-Gruppe 140 als den kürzesten Weg zur Erreichung
der Peer-Gruppe 140 zu senden. Es würde sich jedoch herausstellen,
daß die
gewählte
Route tatsächlich
ineffizient ist und nicht der kürzeste
Weg wäre,
wie in 8 durch die durchgezogenen Pfeile gezeigt ist.
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Weiter
mit dem obigen Beispiel nehme man an, daß der Umfang (S) einen Wert
von 3 aufweist und ein (nicht gezeigter) gerade von der Vermittlung 135-3 versorgter
mobiler Endpunkt eine Verbindungsaufbauanforderung sendet, an der
die mobile Einrichtung 62 (8) beteiligt
ist. Da S = 3 ist, empfangen die Vermittlungen in der Gruppe 135 dann nicht
die Aktualisierungsdaten bezüglich
der mobilen Einrichtung 62, wenn sie sich von der Vermittlung 140-6 zu
der Vermittlung 130-3 bewegt. Nachteiligerweise wird die
sich aus der Verbindungsaufbauanforderung ergebende Verbindung ineffizient
zu der Heimatvermittlung und dann zu dem Standort der neuen Vermittlung
geroutet (d.h. von der Vermittlung 135-3 zu der Vermittlung 140-6,
zurück
zu der Vermittlung 135-3 und dann zu der Vermittlung 130-3).
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Die
obigen Beispiele veranschaulichen, daß eine Verbindungsaufbaunachricht
für eine
mobile Einrichtung dazu führen
kann, daß ein
leitungsreicher Weg eingerichtet wird, wenn die Anforderung in einer
Vermittlung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem sich eine mobile Einrichtung
bewegt hat, und dem Zeitpunkt, zu dem die resultierende Erreichbarkeitsaktualisierung
in einer Vermittlung empfangen wird, ankommt, oder wenn die Anforderung
in einer Vermittlung erzeugt wird, die sich außerhalb des Umfangs S des angerufenen
Teilnehmers befindet. Man beachte außerdem, daß, wenn sich die angerufene mobile
Einrichtung in dem Umfang S ihrer Heimatvermittlung oder der den
anrufenden Teilnehmer versorgenden Vermittlung befindet, das erfindungsgemäße Positionsverwaltungsschema
dann die Verbindung über
die kürzest
mögliche
Verbindung routet.
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Wenn
eine Vermittlung eine Verbindungsaufbaunachricht für eine mobile
Einrichtung empfängt, bevor
sie Erreichbarkeitsdaten für
die mobile Einrichtung empfängt,
kann eine Vermittlung, z.B. die Vermittlung 140-6, (wie
es im Stand der Technik geschieht) einen Dummy-Anzeiger, wie zum
Beispiel die Adresse 130-3.0 (wobei die Erweiterung "0" einen "Mobilbenutzer" identifiziert) in dem Nummernfeld des
angerufenen Teilnehmers der Verbindungsanforderungsnachricht verwenden.
Durch dieses Merkmal kann die Vermittlung 135-3 die Verbindung
zu der Vermittlung 130-3 weiterleiten. Nach dem Empfang der
Aufbaunachricht assoziiert die Vermittlung 130-3 die Nummer
der Dummyadresse 130-3.0 in der Verbindungsaufbaunachricht mit einer
bestimmten mobilen Einrichtung. Die Vermittlung 130-3 sucht
dann nach einem Mobilkennungsparameter in der Aufbaunachricht, worin außerdem die
Adresse der angerufenen mobilen Einrichtung 62 enthalten
ist. Der Dummy-Anzeiger bzw. die Dummy-Adresse ist der in zellularen
Netzwerken verwendeten TLDN ähnlich
und die Mobilkennung ist die in zellularen Netzwerken verwendete
MIN (Rufnummer).
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Die
Einrichtung einer ineffizienten Route als Folge eines Rennens zwischen
einer Verbindungsaufbaunachricht und den oben besprochenen betreffenden
Erreichbarkeitsdaten kann abgehandelt werden, wenn eine Vermittlung,
die die Verbindungsaufbaunachricht empfängt, die Sequenz der die Verbindung
zu der angerufenen mobilen Einrichtung unterstützenden Vermittlungen bestimmen
kann. Man beachte, daß im
PNNI-Standard eine Vermittlung, die eine Verbindungsaufbauanforderung
in einer Peer-Gruppe empfängt,
die hierarchische Route der Verbindung unter Verwendung der Topologie-
und Ladedaten bestimmt, die wie oben besprochen über das PNNI-Routingprotokoll
für diese
Peer-Gruppe gesammelt werden. Das heißt, eine PNNI-Zeichengabeaufbaunachricht
verwendet einen als DTL (Designierte Transit Liste) bezeichneten
Parameter zum Führen
von hierarchischen Quellenrouten, wie in der oben erwähnten Schnittstellenspezifikation "af-pnni-0055.000" offengelegt wird.
Insbesondere identifiziert eine DTL die Vermittlungen, die einen
vollständigen
Weg bzw. eine vollständige
Verbindung über eine
Peer-Gruppe hinweg bilden. Gemäß der Spezifikation
der PNNI-Standards werden die Vermittlungskennungen aus den DTLs
entfernt, nachdem die Verbindung über jede Peer-Gruppe hinweg
eingerichtet wurde. Dagegen ermöglichen
gemäß einem Aspekt
der Erfindung die Vermittlungen ein "Wachsen" der DTL, so daß, wenn eine Verbindung abgeschlossen
ist, jedes Segment der Verbindung in der assoziierten DTL aufgezeichnet
wurde, die der Abschlußvermittlung,
z.B. der Vermittlung 130-3 zur Verfügung steht. Die Abschlußvermittlung
kann dann die DTL-Informationen in der Rückzeichengabenachricht an die
Ursprungsvermittlung (z.B. die Vermittlung 120-2) weiterleiten.
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Somit
kann jedes Ende der Verbindung das folgende Routenoptimierungsschema
einleiten.
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Die
erfindungsgemäße Routenoptimierungsanordnung
wird in zwei Schritten durchgeführt.
Der erste Schritt identifiziert einen sogenannten "Überwechselknoten" bzw, eine sogenannte "Überwechselvermittlung", womit die Verbindung
von einem eingerichteten Weg zu einem optimierten Weg umgeschaltet
werden kann. Ein neues Wegsegment wird dann von der die Routenoptimierung
einleitenden Vermittlung zu dem Überwechselknoten
eingerichtet. Sogenannte "Nachspann"-Signale dienen im
zweiten Schritt zum Umschalten der Verbindungsdaten von dem alten
Weg zu dem neuen Weg unter Erhaltung der Zellensequenz.
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Die
Auswahl eines Überwechselknotens
erfolgt durch Untersuchen der für
die Verbindung aufgezeichneten DTL. Auf der Basis der relativen
Position der Vermittlung des anrufenden Teilnehmers und des Heimat-
und Besuchsstandorts der angerufenen mobilen Einrichtung identifiziert
ein Ende der Verbindung den Überwechselknoten.
In bestimmten Fällen ist
eine solche Optimierung möglicherweise
nicht erforderlich. In anderen Fällen
kann eine Verbindung optimiert werden, bei der die Optimierung an
einem Ende des eingerichteten Weges beginnt und bei der das andere
Ende der Verbindung den Überwechselknoten
identifiziert. In dem obigen Beispiel würde die DTL die Vermittlungen 120-2, 120-3, 125-2, 130-2, 130-1, 135-2, 140-6, 135-3 und 130-3 identifizieren, wie
in 8 gezeigt. Im vorliegenden Fall ist die Vermittlung 130-3 die
Abschlußvermittlung
und wird zu der die Routenoptimierung einleitenden Vermittlung. Die
Vermittlung 130-1 ist der Überwechselknoten. 8 zeigt
(mit einem dunklen Pfeil), daß das
neue Segment zwischen diesen beiden Vermittlungen hergestellt wird.
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Der
zweite Schritt lenkt das Senden von Benutzerdaten von dem Weg, der
ersetzt wird ("vorheriger/alter") zu dem neuen "optimierten" Weg um. Wie bereits
erwähnt,
erfolgt dies durch Verwendung eines sogenannten "Nachspann"-Signals zur Erhaltung der Sequenz der
Zellen, die an die angerufene mobile Einrichtung abgeliefert werden.
(Nachspannsignale zur Verbesserung von Routen von Verbindungen,
die an einer sogenannten drahtlosen "Weiterreichung" beteiligt sind, sind aus einer Anzahl
verschiedener vorbekannter Publikationen bekannt, siehe zum Beispiel
den Artikel mit dem Titel "Mobility
and Connection Management in a Wireless ATM LAN" von K.Y. Eng, M. Karol und M. Veeraraghavan,
veröffentlicht
in dem IEEE Journal on Selected Areas in Communications; oder den
Artikel mit dem Titel "Efficient
Routing of Information Between Interconnected Cellular Mobile Switching
Centers", von K.S.
Meier-Hellstern und G.P. Pollini und veröffentlicht in den IEEE/ACM Transactions
on Networking, Band 3, Nr. 6, S. 765-774, Dezember 1995. Der Überwechselknoten (der
in dem Beispiel die Vermittlung 130-1 beteiligt) korreliert
die neuen und alten Wege und sendet ein Nachspannsignal über den
vorherigen/alten Weg zu der die Routenoptimierung einleitenden Vermittlung (in
dem Anschauungsbeispiel der Vermittlung 130-3), was anzeigt,
daß Zellen
für die
mobile Einrichtung 62 nicht mehr über den vorherigen Weg gesendet
werden. Die Vermittlung 130-3 sendet als Reaktion auf die
Benachrichtigung ein Nachspannsignal zu dem Überwechselknoten. Nachdem die
Nachspannsignale gesendet wurden, beginnen der die Routenoptimierung
einleitende Knoten (z.B. die Vermittlung 130-1) und der Überwechselknoten
(z.B. die Vermittlungs 130-3) mit dem Senden frisch empfangener Zellen über den
neuen Weg. Da der vorherige/alte Weg in der Regel länger als
der optimierte Weg ist, können
die über
den neuen Weg gesendeten Zellen vor Zellen ankommen, die immer noch
gerade über den
vorherigen/alten Weg gesendet werden. Deshalb müssen der die Routenoptimierung
einleitende Knoten und der Überwechselknoten über den
neuen Weg empfangene Zellen puffern, bis das Nachspannsignal empfangen
wurde. Alle sogenannten Transitknoten in dem vorherigen/alten Weg
können
dann die Verbindung in der entsprechenden Richtung nach Empfang
des entsprechenden Nachspannsignals freigeben. Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird die Routenoptimierung somit unter Aufrechterhaltung der
Zellensequenz erreicht.
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Bei
einem alternativen Schema, das hier als das Schema des Standortregisters
(LR – Location Register)
bezeichnet werden soll, wird eine verbesserte Version der Positionsverwaltungsaspekte
des oben erwähnten
Standards IS-41 zum Verfolgen mobiler Benutzer in einem auf PNNI
basierenden ATM-Netzwerk verwendet, wobei LRs (die tatsächlich Datenbanken
sind) in der Peer-Gruppenstruktur
eines solchen ATM-Netzwerks angeordnet werden. Darüber hinaus
wird eine verbesserte Kombination des oben erwähnten hierarchischen Schemas
und des flachen Schemas verwendet. Genauer gesagt verfolgen die
LRs die Position mobiler Endgeräte
und reagieren auf Positionsanforderungen, die erzeugt werden können, bevor
eine Verbindung eingerichtet wird. Im Gegensatz zu dem vorbekannten
PNNI-Schema verwendet das vorliegende LR-Schema somit vor dem Verbindungsaufbau
eine explizite Mobilpositionsphase.
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Genauer
gesagt verwendet das vorliegende Schema eine Hierarchie von Standortregistern,
wobei gemäß einem
Aspekt der Erfindung die Hierarchie (oder der "Baum")
auf S Ebenen begrenzt wird, über
die hinaus das erfindungsgemäße Schema
auf den oben beschriebenen Ansatz des flachen Schemas der Aktualisierung/Konsultierung
eines HeimatStandortregisters zurückgreift, um eine mobile Einrichtung
zu finden. Außerdem
verwendet es ein Merkmal der "Tunnelung" der permanenten
Adresse einer mobilen Einrichtung in einer Verbindungsaufbaunachricht,
so wie es bei dem flachen Schema geschieht. Vorteilhafterweise ermöglicht das vorliegende
Hybridschema einem Netzwerkanbieter, ein beliebiges der beiden Schemata
oder ein bestimmtes dazwischenliegendes Schema zu implementieren,
indem er für
S einen Wert auswählt,
der ein bestimmtes Kriterium erfüllt,
z.B. Kommunikationskosten. Durch Begrenzen des hierarchischen Baums
auf eine bestimmte Ebene S werden somit Kommunikations- sowie Berechnungskosten
minimiert.
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9 zeigt
die hierarchisch organisierten Standortregister, wobei eine Vermittlung
durch einen Kreis repräsentiert
wird und ein Standortregister (LR) durch ein Quadrat repräsentiert
wird. Es ist zu sehen, daß die
Standortregister nur mit einer Ebene L und bis zu einer bestimmten
Ebene S assoziiert sind. Man nehme an, daß jede Peer-Gruppe ein Standortregister
besitzt. (Es wird angemerkt, daß diese
Annahme gelockert werden kann und sich in jeder Peer-Gruppe mehrere
Standortregister befinden können.
Dies ist effektiv der Erzeugung einer untergeordneten Schicht unter
der untersten Schicht von Vermittlungen und dem Anwenden desselben
Konzepts des Zuteilens eines LR pro Peer-Gruppe dieser neuen untergeordneten
Schicht äquivalent).
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Genauer
gesagt verfolgt das Standortregister (LR)50-1 die von den
Vermittlungen in der Peer-Gruppe 120 versorgten mobilen
Einrichtungen (d.h. die mobilen Einrichtungen, die sich in den jeweils
durch die Basisstationen (BS), die mit die Peer-Gruppe 120 bildenden
Vermittlungen verbunden sind, Zonen befinden). Ähnlich verfolgt das Standortregister 50-2 die
mobilen Einrichtungen, die sich in den jeweils durch die Basisstationen
(BS), die mit die Peer-Gruppe 125 bildenden Vermittlungen verbunden
sind, versorgten Zonen befinden. (Man beachte, daß ein Heimatregister
einem mobilen Endgerät
auf der Basis der mit der mobilen Einrichtung assoziierten permanenten
Adresse zugewiesen wird). Die Hierarchie von Standortregistern ermöglicht eine
lokalisierende Mobilverfolgung. Wenn die Hierarchie jedoch bis auf
die oberste Ebene (l = 1) geführt
wird, wie bei dem hierarchischen Schema, das aus dem Artikel mit
dem Titel "A fully
Distributed Location Registration Strategy for Universal Communication
Systems" von J.Z.
Wang, veröffentlicht
in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Band 11, August
1993, Seiten 850-860, bekannt ist, dann können die einhergehenden Suchkosten
hoch sein. Das heißt,
es ist kostspieliger, anzuhalten, und sogenannte Nachrichten des
Typs REGNOT (Registrationsbenachrichtigung) oder LOCREQ (Positionsanforderung)
in jedem LR in der Hierarchie zu verarbeiten, als eine solche Anforderung
zu senden und sie unter Verwendung eines bestimmten Transportmechanismus,
wie zum Beispiel des Internet-Protokolls (IP) zu routen, wobei ein
Router nur den Paketkopf untersucht, statt das gesamte Paket. Die
Systemhierarchie wird deshalb auf Ebene S begrenzt und es wird auf
den Flachschemaansatz des Aktualisierens und/oder Abfragens des
Heimat-LR der mobilen Einrichtung zurückgegriffen. Außerdem verfolgt nur
das Heimat-LR das LR der S-Ebene für jede mobile Einrichtung und
empfängt
nur dann Positionsanforderungen, wenn keine der LRs bis herauf zu
der Ebene S der Vermittlung der anrufenden mobilen Einrichtung auf
die Positionsanfrage antworten kann.
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Wenn
ein mobiler Endpunkt "herauffährt", empfängt die
mit der Basisstation, die diese mobile Einrichtung versorgt, verbundene
Vermittlung eine Herauffahr-Registrationsnachricht.
Die Vermittlung sendet ihrerseits eine REGNOT (Registrationsbenachrichtigungsnachricht)
zu ihrem assoziierten Standortregister auf der Ebene L. Dieses LR-Register
erzeugt seinerseits eine REGNOT und sendet sie signalaufwärts zu den "Vorgänger-Standortregistern" zu einem LR auf
Ebene S (oder dem Scheitelpunkt der Hierarchie), wie in 14 beschrieben.
Wenn die die Herauffahrregistration empfangende Vermittlung ("Besuchervermittlung") nicht die Heimatvermittlung ist,
sendet das LR auf Ebene S eine REGNOT, die den aktuellen Standort
der mobilen Einrichtung identifiziert, zu dem mit der mobilen Einrichtung
assoziierten Heimat-LR. Zum Beispiel nehme man in 9 an,
daß eine
mobile Einrichtung 71 "herauffährt", während sie
sich in einer Zone einer mit der Vermittlung 135-3 verbundenen
Basisstation 70 befindet. Dies bewirkt, daß REGNOT-Nachrichten
von der Vermittlung 135-3 zu dem LR 60-2 und von
dem LR 60-2 zu dem LR 60 auf Ebene S gesendet
werden. Das LR 60 speichert die Nachricht in assoziiertem
Speicher und benachrichtigt das Heimat-LR 50-1 über den
aktuellen Standort der mobilen Einrichtung. Die Heimat-LRs der mobilen
Einrichtungen, die bei Vermittlungen besuchen, die von ihrer Heimatvermittlung verschieden
sind, verfolgen das S-Ebenen-LR der mobilen Einrichtung an ihrem
aktuellen Standort.
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Bei
Zonenwechselregistrationen, die erzeugt werden, wenn sich eine mobile
Einrichtung von einer mit einer Vermittlung verbundenen Basisstation
zu einer mit einer anderen Vermittlung verbundenen Basisstation
bewegt, wird die Hierarchie von Standortregistern ausgenutzt, um
die Ausbreitung von Registrationsinformationen für solche Bewegungen zu begrenzen.
Nach dem Empfang einer Registrationsnachricht sendet die Vermittlung
daraufhin eine REGNOT-Nachricht zu ihrem LR der assoziierten Ebene. Dieses
LR leitet seinerseits die REGNOT-Nachricht nach
oben bis zu dem LR hinauf, das ein gemeinsamer Vorgänger des
mit der vorherigen Vermittlung assoziierten LR und des mit der aktuellen
Vermittlung assoziierten LR ist, oder bis herauf zur Ebene S, je nachdem,
was in der Hierarchie niedriger ist (einen höheren numerischen Wert aufweist).
Die aktuelle Vermittlung sendet eine Nachricht, die den Zonenwechsel
der mobilen Einrichtung identifiziert, zu der vorherigen Vermittlung.
Die vorherige Vermittlung erzeugt dann eine Nachricht des Typs REGCANC
(Registrationslöschung)
und sendet die Nachricht zu ihrem LR der assoziierten Ebene. Die
Nachricht breitet sich nach oben aus und löscht die veralteten Informationen
in den LRs. Wenn das LR der S-ten Ebene, das die mobile Einrichtung
verfolgt, sich ändert,
weil die mobile Einrichtung ihren Standort ändert, wird das Heimat-LR der
mobilen Einrichtung darüber
benachrichtigt, wie auch in 14 beschrieben
wird.
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Wenn
sich zum Beispiel die mobile Einrichtung 74 (9)
von einer von der Basisstation (BS) 75 versorgten Zone
zu einer von einer (nicht gezeigten) Basisstation, die mit der Vermittlung 120-3 verbunden
ist, versorgten Zone bewegt, dann muß nur das LR 50-1 über die Änderung
benachrichtigt werden. Wenn sich dagegen die mobile Einrichtung
von der Vermittlung 120-2 zu einer Vermittlung 125-2 bewegt,
sendet die Vermittlung 125-2 dann REGNOTs zu dem LR 50-2,
das seinerseits ein REGNOT zu dem LR 50 sendet, da das
LR 50 der vorherigen und der neuen Vermittlungen gemeinsam
ist. Da sich das LR auf Ebene (50) nicht gändert hat,
wird außerdem kein
REGNOT zu dem Heimat-LR der mobilen Einrichtung gesendet. Die Vermittlung 125-2 sendet
jedoch eine Löschnachricht
zu der Vermittlung 120-2, die ihrerseits ein REGCANC erzeugt
und zu der Vermittlung 50-1 sendet. Wenn sich die mobile
Einrichtung von der Vermittlung 120-2 zu der Vermittlung 130-2 bewegt,
breitet sich außerdem
eine REGNOT-Nachricht von der Vermittlung 130-2 zu dem
LR 60-1 und dann zu dem LR 60 aus. Das das Ebenen-LR,
das die mobile Einrichtung verfolgt, wechselt, benachrichtigt das
LR 60 dann das Heimat-LR 50-1. Zusätzlich erzeugt
die Vermittlung 130-2 eine REGCANC-Nachricht und sendet
sie zu der Vermittlung 125-2, die diese Nachricht dann
nach oben zu dem LR 50-2 und dann zu dem LR 50 weiterleitet.
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Man
beachte, daß eine
Herunterfahrregistration ähnlich
gehandhabt wird, wobei ein LR bis herauf zur Ebene S darüber informiert
wird, daß der
Strom in einer mobilen Einrichtung ausgeschaltet wurde. Wenn sich
die mobile Einrichtung zu diesem Zeitpunkt nicht in ihrer Heimatzone
befand, sondern eine andere Zone besucht hat, wird dann auch ihr
Heimat-LR über
den Herunterfahrzustand benachrichtigt.
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Um
eine mobile Einrichtung vor dem Senden einer Verbindungsaufbaunachricht
zu finden, wird eine Kette von Standortregistern verfolgt, wobei
die Länge
der Kette von dem Standort des anrufenden Teilnehmers und dem aktuellen
Standort der angerufenen mobilen Einrichtung abhängt. Die Vermittlung des angerufenen
Teilnehmers leitet die Positionssuche ein, indem sie prüft, ob sich
die angerufene mobile Einrichtung bei einer Basisstation in ihrer
Domäne
(Zone) befindet. Wenn dies der Fall ist, schließt sie die Verbindung ab, ohne
ein LOCREQ (Positionsanforderungsnachricht) zu erzeugen.
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Wenn
sich die angerufene mobile Einrichtung nicht bei einer Basisstation
innerhalb ihrer Domäne
befindet, erzeugt die Vermittlung des angerufenen Teilnehmers ein
LOCREQ und sendet es zu ihrem assoziierten LR. Solche Anforderungen
werden in der Hierarchie von LRs nach oben weitergeleitet, wenn
keine Informationen in dem LR verfügbar sind, das ein LOCREQ von
der Vermittlung empfängt. Wenn
ein LR auf einer bestimmten Ebene k diese Informationen (d.h. einen
Zeiger auf ein Child-LR)
bezüglich
des Standorts der mobilen Einrichtung besitzt, sendet es ein LOCREQ
nach unten in Richtung des aktuellen Standorts der angerufenen mobilen Einrichtung.
Die Positionsanfrage wird dann durch das Standortregister der Ebene
L aufgelöst,
das mit der Vermittlung assoziiert ist, die die Zone abdeckt, in der
sich die angerufene mobile Einrichtung gerade befindet. Die letztere
Vermittlung erzeugt eine Antwort und sendet sie direkt zu der Vermittlung
des anrufenden Teilnehmers.
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Wenn
jedoch die LRs, von dem Ebene-L-LR der Vermittlung des anrufenden
Teilnehmers bis zu dem S-Ebenen-LR, keine Informationen bezüglich des
Standorts der angerufenen mobilen Einrichtung besitzen, wie in 10 gezeigt,
dann sendet das S-Ebenen-LR ein LOCREQ zu dem Heimat-LR der angerufenen
mobilen Einrichtung. Da diese Heimat-LR das S-Ebenen-LR seiner zugeordneten
mobilen Einrichtungen verfolgt, leitet es die LOCREQ an das S-Ebenen-LR
weiter, das die mobile Einrichtung an seinem derzeitigen Standort
verfolgt. Das letztere LR erzeugt dann ein LOCREQ und sendet es
nach unten in der Hierarchie gemäß den Informationen,
die es über
die angerufene mobile Einrichtung besitzt. Das LOCREQ sollte das
Ebene-L-LR der Vermittlung der angerufenen mobilen Einrichtung erreichen. Dann
wird direkt von dem letzteren LR aus eine Antwort zu der Vermittlung
des anrufenden Teilnehmers gesendet, wie in 10 gezeigt.
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Das
mit der Vermittlung der angerufenen mobilen Einrichtung assoziierte
Ebene-L-LR reagiert auf das LOCREQ mit einer Dummy-TLDN (temporäre lokale
Rufnummer) unter Verwendung der durch die Vermittlung der angerufenen
mobilen Einrichtung bereitgestellten Informationen, sowie es bei
dem oben beschriebenen flachen Positionsschema vorgeschlagen wird.
Das letztere Ebene-L-LR sendet dann eine Antwort auf die Positionsanfrage
direkt zu der Vermittlung des anrufenden Teilnehmers. Die Vermittlung
des anrufenden Teilnehmers leitet ihrerseits mit der Verwendung
der in der Antwort, die sie von dem Standortregister der Ebene L
empfangen hat, enthaltenen TLDN einen Verbindungsaufbau ein. Die
letztere Vermittlung nimmt außerdem
die mit der angerufenen mobilen Einrichtung assoziierte MIN (Mobilidentifikationsnummer)
als einen Parameter in die Aufbaunachricht auf. Das Aufbauen der
Verbindung schreitet dann unter Verwendung von PNNI-Zeichengabe voran,
wodurch die Route der nachfolgenden Verbindung auf der Basis der
zugewiesenen TLDN bestimmt wird. Wenn die Aufbaunachricht die Vermittlung
der angerufenen mobilen Einrichtung erreicht, erzeugt diese Vermittlung
(a) einen Ruf unter Verwendung der MIN der mobilen Einrichtung,
(b) findet die die mobile Einrichtung versorgende Basisstation und
(c) schließt
den Verbindungsaufbau ab.
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Man
nehme zum Beispiel an, daß drei
verschiedene Endpunkte 77, 76 und 73 jeweilige
Verbindung zu der mobilen Einrichtung 71 (siehe 9) einleiten.
In einem ersten Beispiel erzeugt die Vermittlung 135-2 dann
ein LOCREQ für
die mobile Einrichtung 71 und sendet es zu dem Standortregister 60-2,
das Register 60-2 antwortet, da sich die angerufene mobile
Einrichtung 71 in der von dem Register 60-2 versorgten
Region befindet. In einem zweiten Beispiel sendet die Vermittlung 130-2 (als
Reaktion auf eine Verbindungsaufbauanforderung von dem Endpunkt 76 für die mobile
Einrichtung 71) ein LOCREQ zu ihrem Standortregister 60-1.
Da das Standortregister 60-1 keinen Zeiger auf die mobile
Einrichtung 71 besitzt, erzeugt das Register 60-1 dann
einfach ein LOCREQ und sendet es zu dem Standortregister 60 der
nächsthöheren Ebene,
das einen Zeiger besitzt, der anzeigt, daß das LR 60-2 die
mobile Einrichtung 71 verfolgt. Daher sendet das LR 60 ein
LOCREQ zu dem Standortregister 60-2. Da das Register 60-2 das
Ebenen-LR für
die angerufene mobile Einrichtung ist, antwortet es mit einer TLDN,
wodurch angezeigt wird, daß sich
die mobile Einrichtung bei der Vermittlung 135-3 befindet.
Diese Antwort wird direkt zu der Vermittlung 130-2 gesendet
(anstelle einer Rückverfolgung
der Zeiger), wodurch es der Vermittlung 130-2 möglich wird,
eine Verbindungsaufbauanforderung zu der Vermittlung der angerufenen mobilen
Einrichtung zu senden.
-
In
dem Beispiel, bei dem eine Verbindungsaufbauanforderung von dem
Endpunkt 73 zu dem mobilen Endpunkt 71 gesendet
wird, durchläuft
die von der Vermittlung 125-2 gesendete nachfolgende LOCREQ
die Kette der Standortregister 50-2 und 50. Da
keines dieser Standortregister Informationen besitzt, die den Standort
der angerufenen mobilen Einrichtung identifizieren, sendet in diesem
Fall das Standortregister 50 dann ein LOCREQ zu dem assoziierten
Heimatregister 50-1 der angerufenen mobilen Einrichtung.
Letzteres Standortregister leitet das LOCREQ dann zu dem Standortregister 60 weiter,
da jedes Heimatregister die Ebene-S-Standortregister von mit diesem
Heimatstandort assoziierten mobilen Einrichtungen verfolgt. LOCREQ-Nachrichten
werden dann von dem Standortregister 60 zu dem Standortregister 60-2,
das die TLDN für
die mobile Einrichtung zurückgibt,
nach unten in der Hierarchie geleitet.