NO313028B1 - Tildeling av identiteter i ikke-hierarkisk mobiltelefonnett - Google Patents

Description

Teknisk område

Denne oppfinnelse finner anvendelse i mobile telefonnett.

Bakgrunn

I dag er nodene i et mobilsystem organisert på en hierarkisk måte. Lokasjons- og rutingsområdene kontrolleres av en RNC (Radio Network Controller) og hver RNC kontrolleres av en MSC (Mobile System Controller) og en SGSN (Serving GPRS Support Nodes), se figur 2.

MSC-noden benyttes for tale og kretssvitsjet datatrafikk, og SGSN-noden benyttes for pakkesvitsjet datatrafikk.

Den mobile bruker i et slikt system identifiseres ved en temporær identitet, som tildeles brukeren av MSC-en og SGSN-en. Disse to temporære identiteter håndteres separat. MSC-en håndterer TMSI-(Temporary Mobile Subscriber Identifier)parameteren og SGSN håndterer P-TMSI-(Packet Temporary Mobile Subscriber Identity). TMSI/P-TMSI er bare gyldig i domenet til en MSC/SGSN.

Når den mobile bruker beveger seg fra et rutingsområde som kontrolleres av en SGSN til et annet rutingsområde som kontrolleres av en annen SGSN vil brukeren utføre en "rutingsområde-oppdateringsprosedyre" se figur 4. I denne prosedyre vil den mobile bruker informere den nye SGSN om sitt gamle rutingsområde og sin gamle P-TMSI. Den nye SGSN vil da se at dette rutingsområdet dekkes av en annen SGSN. Den nye SGSN vil da kontakte den gamle SGSN, med en melding inneholdende den gamle RAI (Routing Area Identifier) og den gamle P-TMSI, for å få informasjon om den mobile bruker.

Nøkkelen for at dette systemet skal virke er at hvert rutingsområde bare dekkes av én SGSN.

For brukere som er tilknyttet det kretssvitsjede domene er prosedyren nøyaktig den samme unntatt at uttrykkene "lokasjonsområde", "MSC" og "TMSI" brukes i stedet for "rutingsområde", "SGSN" og "P-TMSI".

Når en bruker slår av sin telefon vil han frakobles nettverket. Når brukeren igjen slår på sin telefon vil en tilknytningsprosedyre bli initiert (figur 5). Denne prosedyre er tilsvarende "lokasjons/rutingsområde oppdatering" på den måte at den mobile bruker informerer MSC/SGSN om at han ønsker å tilknyttet seg og gir sin gamle TMSI/P-TMSI og lokasjons/rutingsområde, og den nye MSC/SGSN vil kontakte den

gamle MSC/SGSN for å få brukerinformasjon.

I fremtiden vi det være mobile nettverk som ikke er organisert på en hierarkisk måte. For disse nettverk blir alle MSC-er og SGSN-er plassert i parker (pools) og alle MSC-er/SGSN-er vil være i stand til å betjene alle RNC-er. Siden MSC-ene/SGSN-ene kan betjene alle RNC-ene kan de også betjene alle lokasjons/rutingsområder, se figur 2. Et nettverk organisert på denne ikke-hierarkiske måte kalles også et "Pooled MSC/SGSN network".

Når en mobil bruker beveger seg inn i eller knytter seg til et lokasjons/rutingsområde vil RNC-en velge en av MSC-ene/SGSN-ene for å håndtere denne mobile bruker. Algoritmen RNC-en benytter for dette valg er utenfor omfanget av denne oppfinnelsen.

Problem

Når en mobil bruker beveger seg til et nytt lokasjons /rutingsområde vil han starte "lokasjons /rutingsområde-oppdateringsprosedyren" (figur 4). Hvis nettverket er bygget opp på en ikke-hierarkisk måte vil RNC-en plukke ut en av MSC-ene/SGSN-ene. Denne nye MSC/SGSN vil da motta informasjon om brukerens gamle TMSI/P-TMSI og det gamle lokasjons/rutingsområdet. Problemet for denne nye MSC/SGSN er at den ikke kan bestemme hvilken MSC/SGSN som betjente denne mobile bruker tidligere. Det er ikke engang mulig for den nye MSC/SGSN å detektere om den mobile bruker var tilknyttet den samme MSC/SGSN tidligere. Det samme problem oppstår også når brukeren knytter seg til et nettverk.

Kjente løsninger

Kjent løsning nummer 1 er å introdusere en ny parameter i systemet kalt "Core Network Element Identity", som identi-fiserer MSC-ene og SGSN-ene. Hvis den mobile bruker inkluderer denne nye identitet i meldingen sendt fra mobilen er MSC/SGSN i stand til å finne ut hvilken MSC/SGSN som betjente denne mobile bruker tidligere.

Imidlertid introduserer dette en ny parameter i meldingene som går mellom MSC/SGSN og den mobile bruker. Brukerutsty-ret må derfor oppdateres. Siden en mengde mobiltelefoner vil være ute i markedet før denne nye parameter introduse-res, er denne løsning ikke egnet.

Kjent løsning nummer 2 på problemet er å gjøre TMSI/P-TMSI unik innen et PLMN (mobilnett) og at hver MSC/SGSN bare har et gitt område av de totale TMSI/P-TMSI. Hvis den mobile bruker initierer en "lokasjons/rutingsområde-oppdaterings-prosedyre" vil den nye MSC/SGSN se at TMSI/P-TMSI tilhører en annen MSC/SGSN og kan da kontakte den gamle MSC/SGSN for å få informasjonen om den mobile brukeren.

Ulempen med løsning nummer 2 er at den begrenser antallet mobile brukere som kan koble seg til et PLMN siden TMSI/P-TMSI må være unik innenfor et helt PLMN og bare er 32-bit lang. Begrensningen skulle ikke være et problem i dag, men med et økende antall maskin-til-maskin kommunikasjon kan dette være et problem i fremtiden. I tillegg kan operatøren bruke en eller flere bits i TMSI/P-TMSI for å indikere om det har vært en restart i MSC/SGSN.

Kortfattet sammenfatning av oppfinnelsen

Problemene skissert ovenfor løses ved et arrangement ifølge den foreliggende oppfinnelse.

I dette arrangement tillates hver MSC/SGSN å benytte det fulle området av TMSI/P-TMSI og allokere spesifikke delsett av nevnte TMSI/P-TMSI for bruk i hver LA/RA. Denne alloke-ring er spesifikk for hver MSC/SGSN. Dette betyr at MSC/SGSN-ene vil dele de tilgjengelige TMSI/P-TMSI i en LA/RA mellom dem. I en annen LA/RA vil TMSI/P-TMSI bli delt ifølge et annet forhold. På denne måte kan en MSC/SGSN som mottar TMSI/P-TMSI og LAI/RAI fra en MS under for eksempel en tilknytningsprosedyre, bestemme identiteten til den gamle MSC/SGSN ved å sammenligne de to identifikatorer. Samti-dig er det fulle området av TMSI/P-TMSI tilgjengelig for bruk, fordelt blant MSC/SGSN-ene.

For en eksakt definisjon av omfanget av oppfinnelsen henvi-ses det til de vedføyde patentkrav.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 er en tabell som viser hvordan P-TMSI-er distribueres i fire forskjellige RA-er betjent av tre SGSN-er. P-TMSI-ene distribueres ifølge den inventive fremgangsmåte. Figur 2 er et skjematisk bilde over et mobilt nettverk av i dag hvor LA/RA-ene er organisert i et hierarkisk forhold til MSC/SGSN-ene. Figur 3 er et skjematisk bilde av løsningen som nå kommer frem, hvor MSC/SGSN-ene er organisert i en park og sammen betjener alle LA/RA-er. Figur 4 er et diagram som viser de individuelle trinn ut-ført under en RA-oppdatering. Figur 5 er et diagram som viser trinnene i en tilknytningsprosedyre.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Det vises til figur 2 som viser den hierarkiske organisa-sjon av dagens mobiltelefonnett. Hver LA/RA er tildelt en bestemt MSC/SGSN. Det er derfor ingen tvil om hvilken MSC/SGSN et bestemt LA/RA tilhører. '

Hvis en mobil bruker i et mobilt nettverk detekterer at han har beveget seg til et annet rutingsområde (figur 4), vil han informere SGSN-en som betjener det nye RA ved å utstede en melding, 1. Det gamle RAI og P-TMSI vil være inkludert i denne meldingen. Informasjon om den nye RAI inkluderes av den nye RNC.

Når den nye SGSN mottar meldingen detekterer den fra RAI-en at denne mobile bruker tidligere var tilknyttet en annen SGSN. Den gamle SGSN blir derfor kontaktet, 2, for å få informasjon om denne bruker. Den gamle P-TMSI og gamle RAI inkluderes i meldingen mot den gamle SGSN. Prosedyrene for oppdateringer mot de andre nodene i nettverket har blitt utelatt i figuren.

I trinn 4 blir den mobile bruker informert om at den har blitt tilknyttet en annen RA og gitt et nytt P-TMSI som er gyldig for denne SGSN.

Figur 5 viser tilknytningsprosedyren for en mobil bruker. Denne prosedyre er på mange måter tilsvarende RA-oppdateringsprosedyren beskrevet ovenfor.

Når den mobile bruker slår på sin telefon blir det utstedt en melding for å informere SGSN-en om at han ønsker å knytte seg til, trinn 1.

I dette bestemte tilfellet, når SGSN mottar meldingen detekterer den fra RAI-en at denne mobile bruker tidligere var tilknyttet en annen SGSN. Den gamle SGSN blir derfor kontaktet for å informasjon om denne bruker, trinn 2. Den gamle P-TMSI og gamle RAI er inkludert i meldingen til den gamle SGSN.

I trinn 4 blir den mobile bruker informert om at han er blitt tilknyttet en annen RA og gitt et nytt P-TMSI som er gyldig for denne SGSN.

Hvis disse prosedyrer utføres i et hierarkisk organisert nettverk vil det være meget enkelt for den nye SGSN å finne identiteten til den gamle SGSN, ettersom denne informasjon kan bestemmes direkte fra P-TMSI.

Figur 3 viser et moderne mobilt nettverk hvor SGSN-ene er organisert i en park. Dette betyr at om en mobilstasjon, for eksempel går inn i et nytt rutingsområde, vil RNC-en plukke ut en SGSN fra parken og designere denne til å betjene den mobile stasjonen. Når en SGSN gis en ny mobil stasjon må den finne ut hvilken SGSN som tidligere har betjent den mobile stasjon, for å hente informasjon vedrøren-de den mobile stasjon. Problemet er at den nye SGSN ikke kan utlede dette fra P-TMSI.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er løsningen på problemet å la hver MSC/SGSN benytte det fulle området av TMSI/P-TMSI, og da bare bruke en del av TMSI/P-TMSI i hver lokasjons /rutingsområde . Måten som hver MSC/SGSN distribuerer TMSI/P-TMSI-området mellom hvert lokasjons/rutingsområde må koordineres slik at ingen TMSI/P-TMSI-er overlapper innen et lokasjons/rutingsområde.

I figur 1 er det vist et eksempel hvor P-TMSI er i området 0-OxFFFFFFFF og de forskjellige RAI-er er kalt a,b,c og d. I dette eksempel tildeler hver SGSN det samme antall P-TMSI-er til hvert rutingsområde, men dette er ikke nødven-dig. Det viktige her er at ingen P-TMSI-er overlapper innen et rutingsområde eller innen en SGSN.

Et problem med denne løsning oppstår når RAI-SGSN-matrisen må endres, for eksempel etter at en ny SGSN er introdusert. Hvis en mobil bruker gis en P-TMSI før en endring av RAI-SGSN-matrisen, og deretter prøver å knytte seg til igjen ved bruk av den gamle P-TMSI, må det være mulig for nettverket å detektere at dette var en gammel P-TMSI. En måte å gjøre dette på er å utpeke en eller flere av bitsene som revisjonsbits. Disse revisjonsbits må oppdateres hver gang RAI-SGSN-matrisen endres. En måte å gjøre dette på kan være å la de siste to bits i TMSI/P-TMSI være revisjonsbitsene. Første gang operatøren lager RAI-SGSN-matrisen vil han set-te de to revisj.onsbits til "00". Etter en endring i RAI-SGSN-matrisen blir de to revisjonsbits satt til "01". Hvis en mobil bruker prøver å knytte seg til etter endringen av RAI-SGSN-matrisen, vil SGSN-en detektere at den skal bruke den gamle matrisen til å avgjøre hvilken SGSN som håndterte denne bruker tidligere.

Dette problem er selvfølgelig også gyldig for MSC-en og lo-kas j onsområdedomenet .

Fordeler

Fordelene ved den nye løsning sammenlignet med den kjente løsning nummer 1 er at det er mulig å beholde de temporære mobile identiteter og lokasjons/rutingsområdeidentiteter vi har i dag hvis vi endrer nettverket til ikke-hierarkisk nettverk. Den vil også ha den fordel at det ikke er nødven-dig å endre mobiltelefonene.

Fordelene med denne løsning sammenlignet med kjent løsning nummer 2 er at antallet abonnenter som kan knytte seg til et PLMN ikke er begrenset av området av TMSI/P-TMSI-! parametere.

Konsepter og forkortelser Forkortelser

GPRS General Packet Radio Service

LA Location Area

LAI Location Area Identifier

MSC Mobile Services Switching Centre

P-TMSI Packet Temporary Mobile Subscriber Identity RA Routing Area

RAI Routing Area Identifier

RNC Radio Network Controller

SGSN Serving GPRS Support Node

TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity

Konsepter

LA Et geografisk område som er dekket av en RNC.

Lokasjonsområdet brukes for kretssvitsjede tj enester.

LAI Hvert lokasjonsområde identifiseres av en lokasjonsområde-identifikasjon. Denne identitet består av 6 desimaltall og en 16-bit binær verdi. En LAI er unik verden over.

MSC Node i det mobile nettverket som håndterer mobilitetsbehandlingen og anropsbehandling for kretssvitsjede tjenester (tale og kretssvitsjede data) .

PLMN Dette er det mobile nettverk håndtert av en operatør.

P-TMSI Samme som TMSI unntatt at den er tildelt av SGSN

og at den er unik innen rutingsområdene dekket av

SGSN.

RA Et rutingsområde er det samme som et lokasjonsområde unntatt at den benyttes for pakkesvitsjede datatjenester. Et RA og et LA kan dekke det samme geografiske område.

RAI En rutingsområde-identifikator er det samme som en LAI unntatt at den har en 8-bit binær verdi i tillegg til verdiene i LAI-en. En RAI er unik verden over.

RNC Node i det mobile nettverket som håndterer radio-trafikken og radioressursene mot den mobile bruker.

SGSN Node i det mobile nettverk som håndterer mobilitets- og sesjonsbehandling for pakkesvitsjede datatjenester.

TMSI Dette er en temporær 32-bits identitet benyttet til å identifisere den mobile bruker. TMSI tildeles den mobile bruker av MSC-en. Hver TMSI er unik innen lokasjonsområdene dekket av MSC-en.

Claims (4)

1. Arrangement i et mobilt telefonnettverk, hvor nevnte nettverk inkluderer en park av MSC/SGSN (Mobile Switching Centres/Serving GPRS Support Nodes) som betjener en MS (Mobil station), idet nevnte MS befinner seg i et LA/RA (Location Area/Routing Area), hvilket LA/RA identifiseres ved en LAI/RAI (Location Area Identifier/Routing Area Identifier) og hvor MS-en identifiseres av en P-TMSI/TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity/ Temporary Mobile Subscriber Identity), idet nevnte MSC/SGSN-er kontrolleres av et antall RNC-er (Radio Network Controllers) som er innrettet til å tildele en MSC/SGSN for å betjene MS-en ved å velge en tilgjengelig MSC/SGSN fra nevnte park av MSC/SGSN-er, karakterisert ved at for en bestemt RAI blir hver MSC/SGSN gitt et unikt delområde av TMSI/P-TMSI-en fra hvilken MSC-er innen denne LAI/RAI kan tildeles TMSI/P-TMSI-er.

2. Arrangement ifølge krav 1, karakterisert ved at hver MSC/SGSN tillates å benytte det fulle området av TMSI/P-TMSI-er.

3. Fremgangsmåte i et mobilt nettverk, hvor en mobil stasjon tildeles en MSC/SGSN fra en park av tilgjengelige MSC/SGSN-er, karakterisert ved at hver MSC/SGSN inn-rettes til å utstede TMSI/P-TMSI fra det fulle området av tilgjengelige TMSI/P-TMSI-er og tildele dedikerte delområder for bruk i de individuelle LA/RA-er.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor den mobile stasjon utfører en LA/RA-oppdatering eller tilknytningsprosedyre og utsteder en melding inneholdende den gamle LAI/RAI og gamle TMSI/P-TMSI, karakterisert ved at den nye MSC/SGSN be- stemmer identiteten av den gamle MSC/SGSN fra en sammenlig-ning av nevnte LAI/RAI og TMSI/P-TMSI.