DE19960733A1 - Verfahren und Anordnung zur verbesserten Ausnutzung von technischen Ressourcen zwischen Telekommunikations- und IP-Netzen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur besseren Ausnutzung von technischen Ressourcen zwischen Telekommunikations- und IP-Netzen (beispielsweise Corporate LANs oder dem öffentlichen Internet), zwecks Ermöglichung kostengünstiger Dauerverbindungen (Allways On-Verbindungen) und zur Optimierung der IP-Adressökonomie. DOLLAR A Dabei ersetzt eine Zugangs-, Authentisierungs- und Multiplexeinrichtung, hier mit RAMSES- (Remote Access Management Subscriber Enhanced Service) Client bezeichnet, den RAS-üblichen RADIUS-Client. DOLLAR A Der RAMSES-Client (RC) verfügt über eine Authentisierungseinrichtung (RAC), welche mit der ISP-spezifischen Authentisierungseinrichtung (beispielsweise RADIUS-Server oder RAMSES-Server) in Verbindung steht und den ISP-Zugang des Teilnehmers authentisiert. DOLLAR A Während der verkehrsfreien Zeit deaktiviert der RC die Verbindung zwischen Telekommunikationsnetz und IP-Netz, während die teilnehmerseitige Verbindung (Anwendersession) jedoch erhalten bleibt. Bei erneutem Datenverkehr des Teilnehmers aktiviert der RC automatisch die betroffene IP-Verbindung zum ISP unter Rückgriff auf die abgespeicherten Authentisierungsdaten, wodurch eine statistische Ausnutzung der begrenzten Ressourcen zwischen Telekommunikation und IP-Netz, wie beispielsweise dynamische IP-Adressen, PVCs, Übertragungskanäle, Leitungen etc. für mehrere Teilnehmer möglich ist. Das Verfahren ist für die betroffenen Teilnehmer transparent. Zusätzliche RAMSES-Protokollelemente ermöglichen die ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur verbesserten Ausnutzung von technischen Ressourcen zwischen Telekommunikations- und IP-Netzen (beispielsweise zu Corporate LANs, zu IP-Serviceprovidern oder zum öffentlichen Internet), zwecks Ermöglichung kostengünstiger Dauerverbindungen (Allways On-Verbindungen) und zur Optimierung der IP-Adressökonomie und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Internet ist heute eine rasant wachsende Informationsquelle und Transaktionsmöglichkeit für eine Vielzahl von Anwendungsszenarien. Möglich wurde dies durch internationale Standards sowie durch kostengünstige und leicht zu handhabende Zugriffsmöglichkeiten über insbesondere den häuslichen PC. So besteht die häufigste Anschaltevariante im privaten Bereich sowie im Soho-Bereich (Small office - home office) derzeit in der Einwahlfunktion über ein öffentliches oder privates Telekommunikationsnetz, beispielsweise das analoge Telefonnetz (Public Switched Telephone Network) oder das ISDN-Netz (Integrated Services Digital Network). Hierbei sind Datenraten von 56 kbps, bzw. 64 kbps üblich. Eine weitere Variante besteht im drahtlosen Zugang, beispielsweise unter Verwendung eines zellularen Mobilfunknetzes (GSM), mittels transparenter Wählverbindung über einen Bearer Service (BSxx) mit beispielsweise 9,6 kbps.

Konfiguration und Zugangsprozedur erfolgen hierbei im allgemeinen stets auf die gleiche Weise (Fig. 1). Der Anwender (Tln) ist mittels Modem oder Terminaladapter (TA) über die Anschlußleitung (ASL oder Funkstrecke) an die Vermittlungsstelle (VSt) seines Netzbetreibers angeschlossen. Der Zugangspunkt (PoP, Point of Presence) des Internet- Diensteanbieters (ISP, Internet Service Provider oder IAP, Internet Access Provider) befindet sich an der gleichen, oder einer anderen Vermittlungsstelle.

Die ISP-Architektur besteht dabei im allgemeinen aus zumindest einem Einwahlknoten (RAS, Remote Access Server), der meist über Basisband- oder Primärmultiplexverfahren an die VSt angeschlossen ist. Somit besteht im Verbindungsfall eine transparente Leitungsverbindung zwischen dem Tln und dem ISP. Weiterhin verfügt der ISP über ein sog. IP-Backbone, ein auf Internet-Protokoll basierendes Netz, diverse Router als Verbindungspunkte zu externen IP-Netzen, z. B. zum Internet, sowie meist über eine Server-Farm mit diversen Dienstleistungsservern, wie FTP (File Transport Protocol), HTTP (Hypertext Transport Protocol), WAP (Wireless Application Protocol), Mail etc. Der RAS ist Bestandteil des ISP, kann prinzipiell aber auch zum Telekommunikationsnetz gehören.

Der Begriff ISP wird hier als Synonym für eine bestimmte (die beschriebene) Funktionalität verwendet. In der Regel sind Telekommunikationsnetzbetreiber und Internet Service Provider getrennte Unternehmen. Es ist jedoch sehr wohl möglich, dass beide Unternehmen einem gemeinsamen Konzern angehören, bzw. dass ein Telekommunikationsnetzbetreiber einen Internet- Dienst für seine Kunden anbietet und damit gleichzeitig ISP ist. Die technische Realisierung ist in diesen Fällen weitgehend identisch, so dass im folgenden für all diese Fälle nur von Telekommunikationsnetz und ISP gesprochen wird.

Die örtliche Nähe des RAS zur VSt ermöglicht reduzierte Übertragungskosten, da hier die Umsetzung zwischen leitungsvermittelter Übertragung und paketvermittelter Übertragung erfolgt. Insbesondere überregional arbeitende ISP besitzen daher regional verteilte Netzkomponenten, zumindest Einwahlknoten. Die Kommunikation zwischen RAS und ISP, bzw. zum IP-Backbone ist daher nicht mit LAN-Technik (Ethernet) realisierbar, sondern erfordert WAN-(Wide Area Network)Technik. Das Übertragungsvolumen rechtfertigt in der Regel keinen ATM-(Assynchrone Transfere Mode)Einsatz, so daß hier insbesondere E1/T1-Frame Relay-Technik auf der Basis von Primärmultiplexschnittstellen mit 32/24-Kanal-Struktur zum Einsatz kommt, wobei jeder Kanal (Basisband-Kanal) für mehrere Tln genutzt werden kann. Hierzu ist für jeden Tln (für jedes Verbindungsverhältnis/Session) die Einrichtung eines virtuellen Kanals (PVC, Permanent Virtual Connection) erforderlich, der während der kompletten Session bestehen bleibt. Die Anzahl der PVC pro Primärmultiplexschnittstelle ist dabei begrenzt. Insbesondere dann, wenn Teilnehmer wenig kommunizieren, sind durch diese Restriktionen die Übertragungskapazitäten teilweise ungenutzt. Im Extremfall, wenn die Teilnehmer immer mit dem Internet verbunden sind, kann es beispielsweise vorkommen, dass je nach technischer Ausprägung pro 128 Kunden je eine Primärmultiplexschnittstelle zu schalten ist und darauf in der Nebenverkehrszeit überhaupt keine Übertragung stattfindet. Dies ist ein sehr aufwendiges Verfahren. Beim Einsatz von ATM-Verbindungen sind durch das SVC-Konzept (Switched Virtual Circuit) zwar mehr Kanäle schaltbar, die breitbandige Verbindung ist jedoch sehr teuer und SVCs sind ebenfalls nicht beliebig verfügbar.

In der Regel stellen ISPs ihre Dienste nicht unentgeltlich zur Verfügung, so daß eine zusätzliche Authentisierungs- und Billing-Einrichtung erforderlich ist, beispielsweise ein RADIUS-Server (Remote Access Dial In User Service).

Der Internet-Zugang erfolgt in der Regel in drei Schritten. Zunächst erfolgt mit dem netzüblichen Verbindungsverfahren, im allgemeinen eine Einwahl (Ziffernwahl) zum PoP. Nach entsprechender Authentisierung (wichtig für die Vergebührung der Dienste) wird der Zugang zu ISP-Diensten oder zum Internet gewährt. Letzteres erfolgt mittels transparenter IP- Verbindung.

Die Zugangsprozedur ist in der Regel unter Verwendung eines geeigneten Zugangssoftware des ISP, die sich auf dem PC (Personal-Computer) des Tln befindet, automatisiert (beispielsweise T-Online-Zugangs-Software). Hierbei speichert der Tln meist einmalig die Einwahlnummer sowie seinen Namen und sein Kennwort (Paßwort) ein, welches er in der Regel zuvor durch ein Vertragsverhältnis mit dem ISP erworben hat. Möchte der Tln eine Verbindung zum ISP/Internet aufbauen, startet er zunächst die entsprechende Applikations-Software bzw. Zugangs-Software. Der Verbindungsaufbau erfolgt nach Initiierung des selbigen unter Verwendung des Modem oder TA über zumindest eine Vermittlungsstelle des Netzes zum PoP des ISP. Dabei wird nach Herstellung der leitungsvermittelten Wählverbindung zum Datenaustausch in der Regel das PPP-Protokoll (Point-to-Point-Protocol) auf Schicht 2 gemäß ISO/OSI-Protokollarchitektur sowie schließlich IP (Internet Protokoll) auf Schicht 3 verwendet.

Der PoP verfügt in dieser Konstellation über den entsprechenden RAS, wo die Authentisierung mittels Benutzername und Paßwort erfolgt. Anschließend erhält der Benutzer eine dynamische IP-Adresse aus dem Pool des ISP, der für die gesamte Session gültig ist. Danach kann der Benutzer mittels entsprechender Software (beispielsweise Netscape Navigator oder Microsoft Explorer) die Internet-Dienste nutzen. Wenn der Tln die Verbindung abbaut oder trennt, wird die komplette Session im RAS beendet und die dynamische IP- Adresse kann erneut an einen anderen Benutzer vergeben werden.

Der RADIUS-Server arbeitet mit dem RAS-Server zusammen, wobei die funktionale Aufteilung meist herstellerspezifisch ist. In der Regel verfügt der RAS über die entsprechende Ansteuerung des Modem- oder TA-Pools und kommuniziert mittels RADIUS- Clint-Software mit dem RADIUS-Server. Der RADIUS-Server verwaltet die Kunden-Datenbank, die kundenspezifischen Kennworte, die subskribierten Dienste sowie die Gebührendaten.

Das Konzept der dynamischen IP-Adressen ist eine Notlösung, die aus dem Umstand geboren wurde, daß nicht beliebig viele Internet-Adressen zur Verfügung stehen. Der Anwender erhält die dynamische IP nur während der Zeit, zu der er zum Internet-Zugriff berechtigt ist (Session). Nach Deaktivierung kann die gleiche IP-Adresse an einen anderen Anwender vergeben werden, bzw. nach Neuaktivierung erhält der Anwender eine beliebige andere IP-Adresse. Nachteil der dynamischen IP: Anwender mit dynamischer IP können nicht als Ziel adressiert werden.

Die beschriebene Verfahrensweise besitzt den erheblichen Nachteil, daß während der kompletten Session (Gesamtzeit des Zugriffes auf den ISP) eine Leitungsverbindung zwischen Benutzer und ISP besteht, die in aller Regel erhebliche Kosten verursacht. Eine (aufwendige) Gegenmaßnahme der ISPs besteht darin, PoPs in allen Ortsnetzen der Netzbetreiber zu installieren, damit die Einwahlkosten für die Benutzer möglichst gering sind. Hierdurch steigt jedoch der systemtechnische Aufwand sowie der Leitungsaufwand der ISP beträchtlich.

Da die Einwahlprozedur samt Laden und Start der Applikations- und Browser-Software recht zeitaufwendig ist, würde der Tln gerne sein Terminal ständig eingeschaltet lassen (AoS Always on Service), so daß er bei Bedarf Transaktionen oder Datenzugriffe ohne Aktivierungszeit und damit ohne Zeitverlust durchführen kann. Ein typisches Beispiel hierfür ist der Internet-Nutzer, der den ganzen Tag über bei seinem ISP eingebucht sein möchte, um dann bedarfsgerecht einzelne Seiten von Zeit zu Zeit abzurufen, ohne jeweilige die umständliche und zeitaufwendige Software- und Einwahl- Prozedur mit Paßwort-Eingabe durchzuführen. Ein weiteres Beispiel ist die "PoS-Anwendung" (Point of Sale- Kreditkartenterminal) im Kaufhaus-Kassenbereich zur Hauptverkehrsstunde. Hier kommt es insbesondere auf verzögerungsfreie Transaktionen an. Da für viele Händler ein Datex-P-Anschluss zu teuer und unrentabel ist, ein Wählzugang zum Kreditkarten-Unternehmen aber für den Geschäftsablauf zu lange dauert, führen derzeit viele Händler lediglich eine sogenannte Offline-Authentisierung durch. D. h. sie überprüfen lediglich mittels eigener Datenbank, ob die vorliegende Kreditkarte bereits im eigenen Haus einen Schaden verursacht hat. Ein kostengünstiger AoS ist hier dringend erforderlich.

Als Folge der Leitungskosten reduziert der Anwender die Verbindungszeit derzeit auf das notwendige Maß und nimmt meist den situationsgesteuerten Wiederaufbau der Verbindung in Kauf. Diese Verhaltensweise begünstigt die IP- Adressvergabe. Je kürzer die mittlere Verbindungsdauer (Sessionsdauer) der Anwender ist, umso mehr Anwender kann der ISP mit dem gleichen Pool an dynamischen IP-Adressen bedienen. Diese Problematik verhindert jedoch bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise PoS mit Scheckkarten- /Kreditkarten-Online-Authentisierung, da einerseits die permanenten Verbindungskosten zu hoch sind, andererseits die jeweiligen Aktivierungszeiten zu lang sind.

Eine Abhilfe der Leitungskostenproblematik bieten zukünftige paketorientierte Datennetze, wie beispielsweise der GPRS- Dienst (General Packet Radio Service) im GSM, die Nutzung des ISDN-D-Kanals für Internet-Access im ISDN oder breitbandige xDSL-Verfahren (Digital Subscriber Line) mit Auskopplung eines Paketdatenkanals vor der Vermittlungsstelle.

Diese Verfahren erlauben die Reduktion der Übertragungskanäle zumindest innerhalb der Telekommunikationsnetze, indem während der übertragungsfreien Zeit keine Netzressourcen belegt werden. Daher reduziert sich dieser Kostenanteil.

Ein AoS-Betrieb ist jedoch auch in diesen Fällen nicht unbegrenzt möglich, da nicht genügend IP-Adressen für alle Benutzer zur Verfügung stehen. Dieses Problem ist beispielsweise in L3 beschrieben.

Eine weitere ökonomische Grenze bilden die verfügbaren Übertragungsmöglichkeiten (PVC, Übertragungskanäle, Leitungen etc.).

Erfindungsgemäße Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, um beschränkte anwenderspezifische Ressourcen, wie IP-Adressbereiche, Übertragungskanäle und PVCs etc. zwischen Telekommunikationsnetz und ISPs effizienter zu nutzen, damit beispielsweise Allways On- Verbindungen zu ISPs, zu privaten IP-Netzen oder zum Internet etc. auch für große Anwenderzahlen unter vertretbarem technischem Aufwand realisiert werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Erläuterung

Die Erfindung wird unter Verwendung von Zeichnungsfiguren, die hier lediglich eine mögliche Ausführungsart am Beispiel des GPRS-Dienstes (Lit. 2) im verbreiteten GSM-Netz (Lit.1) in schematischer Darstellung beschreiben, erläutert, wobei sich anhand der Zeichnungsfiguren weitere Anwendungsgebiete und Ansprüche ergeben.

Fig. 2 zeigt den typischen ISP-Zugang mittels GPRS-Dienst des GSM-Netzes. Der GPRS-Dienst ist ein paketorientierter Übertragungsmode im zellularen GSM-Netz. Dabei wird der GPRS- Verkehr im Basestation-Subsystem (BSS) ausgekoppelt und zum Serving GPRS Support Node (SGSN) geleitet. Der SGSN ist für das Mobility-Management der Endgeräte, die Authentisierung, die Verschlüsselung, die Datenkompression und die Fehlerkorrektur auf der Luftschnittstelle zuständig. Hierzu steht der SGSN insbesondere mit dem Home Location-Register (HLR) des GSM-Netzes in Verbindung (Teilnehmerdatenbank). Der SGSN ist mit dem Gateway GPRS Support Node GGSN verbunden. Dieser stellt die Verbindung zu externen IP-Netzen her, terminiert die netzinterne Paketverbindung zum Anwender, führt bedarfsweise Adresstransformationen (Network Address Translation, NAT, Lit. 4) durch und bietet weiter Funktionen wie sicheres Tunneling durch externe Netze etc.

Ein wesentliches Aufgabengebiet innerhalb GPRS ist auch die Authentisierung der Anwender zum jeweiligen externen IP-Netz. Hierzu besitzt jedes extern angeschaltete Netz einen Access Point Name (APN), für den die Zugriffsberechtigung des entsprechenden Anwenders im HLR gespeichert ist.

So kann das GSM-Netz zwar verifizieren, ob ein definierter Anwender "x" den Zugang zum ISP "y" mit einem definierten Quality of Service QoS "z" abonniert hat und diese Verbindung auch bepreisen, zum Aufbau einer tatsächlichen Verbindung ist jedoch auch hier die zusätzliche Authentisierung und Autorisierung (und Bepreisung) durch den ISP erforderlich. Hierzu verfügt der GGSN über einen RADIUS-Client, der die Zugriffsrechte mit dem ISP-RADIUS-Server klärt (Lit. 5) und im positiven Fall eine IP-Verbindung zum ISP aufbaut. Zugleich wird die dynamischen IP-Adresse des ISP (Lit. 6) über diesen Weg zugeteilt. Der Zugang zu einem Firmennetz (Corporate LAN) erfolgt vergleichbar.

Der Verbindungsaufbau zum ISP erfolgt beim GPRS-Dienst in der Regel in 4 Stufen. Zunächst wird das "Handy" (Mobile Station MS) eingeschaltet und die Authentisierung des Netzzuganges anhand der auf dem Subscriber Identification Modul (GSM- Karte, SIM) abgespeicherten International MobileSubscriber Identity (Kartenidentifikationsnummer, IMSI) sowie dem Paßwort (PIN) des Tln geprüft.

Möchte der Tln zusätzlich Daten übertragen, kann der GPRS- Dienst eingeschaltet und die Diensteberechtigung verifiziert werden (GPRS-Attach). Danach erfolgt die ISP-Anwahl mit zweistufiger Authentisierung der Berechtigung (APN netzseitig und RADIUS ISP-seitig). Das MS sendet dazu einen PDP Context Request zum SGSN, der PDP-Typ, PDP-Adresse (gewünschte IP- Adress Variante), APN sowie bedarfsweise den QoS-Request enthält. Der SGSN baut in dieser Prozedur die Verbindung zum GGSN auf. Der GGSN terminiert die netzinterne PDP-Verbindung und baut seinerseits die Verbindung zum externen Netz auf, wobei ein eingebauter RADIUS-Client bedarfsweise stellvertretend für das MS mit dessen Zugangsdaten (Paßwort) eine RADIUS-Authentisierung (PAP, CHAP) mit einem etwaig vorhandenen RADIUS-Server im Zielnetz durchführt und bedarfsweise die dynamische IP-Adresse erhält (IPCP). Bedarfsweise baut der GGSN noch eine T2TP-Verbindung (Layer 2 Tunnelling Protocol) zum Zielnetz auf (Datenschutz). Schließlich steht die IP-Verbindung und der Anwender kann kommunizieren.

Der Verbindungsabbau erfolgt umgekehrt. Es steht dem Netzbetreiber bzw. der Software-Applikation des Anwenders frei, die Aktivierungs-Prozeduren vergleichbar dem im Festnetz üblichen Verfahren mehr oder weniger zu automatisieren.

In jedem Fall ist jedoch die gesamte Authentisierungsprozedur mit einem nicht unbeträchtlichen Zeitfaktor behaftet und damit für viele Anwendungen ein zeitkritisches Problem und/oder eine Bequemlichkeitseinbuße. Hinzu kommt noch der Umstand, dass der Tln meist einen PC (Notebook/Palmtop etc.) für den Internet-Zugang verwendet. D. h. er muß dieses Gerät ebenfalls einschalten, das Betriebssystem booten, den Handy- Treiber laden (Verbindung Handy-Notebook), die Handy-seitige Kommunikation zum Notebook initiieren (RS232, IrDa, Bluetooth etc.) und die Verbindungsapplikation (Zugangs-Software) sowie den Internet-Browser starten. Das kostet zusätzliche Zeit und macht einen AoS dringend erforderlich.

Sowohl die virtuelle Verbindung zum ISP, als auch die IP- Adresse sind während der kompletten Session blockiert und verhindern somit jedoch eine Realisierung von AoS als Standarddienst für den Massenmarkt.

Ein ressourcenschonendes Verfahren zwischen GGSN und ISP würde den kostengünstigen AoS ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung schlägt hierzu folgende Verfahrensweise vor.

Gemäß Fig. 3 wird eine Multplexeinrichtung für den ISP-Zugang eingeführt, hier mit RAMSES (Remote Access Management Subscriber Enhanced Service) bezeichnet. Der GGSN wird dazu funktional erweitert. Der RADIUS-Client wird gegen einen RAMSES-Client (RC/1) getauscht sowie um eine Speichereinrichtung bzw. Datenbank (RDB/2) erweitert, wobei der RAMSES-Client mit dem ISP-seitigen RAMSES-Server (3) kommuniziert. Der RAMSES-Client verfügt in einer möglichen Ausführungsart nach Fig. 4 über eine zentrale Steuereinrichtung (RCore/8), über eine Datenbankansteuereinrichtung (DBAU/4), eine erweiterte IP- Adress-Transformationseinrichtung (eNAT/5), eine Datenverkehrsüberwachungseinrichtung (TCU/6) sowie eine Zugriffssteuerung für den RAMSES-Server (RAC/7). Zusätzliche RAMSES-Funktionen, wie Tunnelling Protocolle, DHCP-Service etc. sind entsprechend den IP-Standards möglich und sinnvoll, tragen an dieser Stelle jedoch nicht notwendigerweise zur Erläuterung der Erfindung bei.

Der Verbindungsaufbau erfolgt gemäß der beschriebenen Verfahrensweise, hier jedoch zwischen RAMSES-Client und RAMSES-Server. Der RAMSES-Client speichert dabei die anwenderspezifischen Authentisierungsdaten des IP-Netzes (Session Authentication Data, SAD) in der RDB (2) im Zusammenhang mit den erforderlichen kundenspezifischen Verbindungsdaten (Session Management Data, SMD; bzw. PDP Context Data) ab.

Die TCU erkennt, ob anwenderspezifisch ein Datenverkehr stattfindet. Nach vordefinierten Kriterien, wie beispielsweise eine übertragungsfreie Zeitdauer, baut der GGSN die Verbindung zum ISP über die RAC wieder ab, behält jedoch entgegen dem üblichen Verfahren die Verbindung zum Anwender bei, so daß dieser Vorgang für den Anwender transparent erfolgt. Der neue Verbindungsstatus wird dabei im SMD-Register aktualisiert.

Die dynamische IP-Adresse des ISP und weitere Interface- Ressourcen können nun anderweitig belegt werden.

Wenn der Anwender erneut Datenpakete sendet, wird dies durch die TCU erkannt. Der RAMSES-Client führt unter Zugriff auf die abgespeicherten SAD eine neue ISP-Authentisierung automatisch durch und aktiviert die Verbindung zum ISP. Hierbei erhält er eine neue dynamische IP-Adresse und ordnet diese der internen Verbindung zum Tln erneut zu. Die Adressverwaltung und Zuordnung erfolgt mittels eNAT-Unit, die Speicherung der Daten (Address List, AL) in der RDB. Da eine Änderung der IP-Adresse während einer bestehenden IP- Session nicht definiert ist, basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf der NAT-Anwendung, wobei als Erweiterung des bekannten NAT-Verfahren die jeweilige externe Adresse auch während einer Tln-Session bedarfsweise immer wieder neu der abgespeicherten internen Adresse zuordnet wird.

Der gesamte Vorgang erfolgt, abgesehen von einem geringfügigen Zeitverlust für die erneute Authentisierungs- Prozedur, völlig transparent für den Anwender und ermöglicht somit die Tln-seitige Nutzung von AoS der Netzbetreiber/ISP auch für eine Vielzahl gleichzeitiger Anwender im Massenmarkt.

Weiterhin enthält die RDB optional kundenspezifische Daten (Customer Profile Data, CPD) als Tln-individuelles Kriterium für Ab- und Wiederaufbau der Verbindung zum ISP (Zeitkriterium, Priorität, QoS etc.).

Der RAMSES-Client arbeitet aus Kompatibilitätsgründen zu bestehenden Anwendungen auch mit bestehenden RADIUS-Servern zusammen, da die erforderlichen zusätzlichen Aktivitäten im RAMSES-Client durchgeführt werden.

Der RAMSES-Server ermöglicht optional zusätzliche Funktionen, wie beispielsweise die ISP-seitige Erkennung, der kompletten Tln-Session, beispielsweise für Gebührenzwecke.

Weiterhin kann durch besondere Protokollerweiterungen zwischen RAMSES-Client und RAMSES-Server ein ISP-seitige Erreichbarkeit des Tln auch im deaktivierten Zustand der Verbindung zwischen beiden Einrichtungen erreicht werden, was beispielsweise durch zusätzliche Nutzung von Portadressen (IP-Masquerading), eines eigenen IP-Adressbereiches oder einer eigenen Kennzeichnung für deaktivierte Verbindungen auf dieser Teilstrecke erfolgen kann. Eine typische Anwendung hierfür ist die ISP-initiierte e-mail-Zustellung zum Tln bei deaktivierter Verbindung.

Eine ISP-seitige Aktivierung kann beispielsweise in der Art realisiert werden, daß der RAMSES-Server eine Aktivierungsaufforderung mit einer gemeinsam bekannten Tln- Referenz an den RAMSES-Client verschickt, wonach der RAMSES- Client eine Aktivierung in gleicher Weise durchführt, wie bei der Tln-seitigen Versendung von Datenpaketen.

Dies kann beispielsweise ein e-mail-Request sein, der client­ seitig um IP-Adresse und TCP-Port-Nummer erweitert und zum ISP-e-mail-Server gespiegelt wird. Die Referenzadresse für deaktivierte Tln (Reverse Reference List, RRL) ist clientseitig in der RDB gespeichert und gilt zumindest für eine Tln-Session.

Die RDB kann bedarfsweise durch Erweiterung etwaig bestehender Datenbanken (beispielsweise HLR im GSM-Netz) gebildet werden.

Das RAMSES-Verfahren erlaubt optional eine zweckdienliche Aufteilung der Client-Anteile auf unterschiedliche Netzknoten. So kann es beispielsweise zur Optimierung der netzinternen Datenhaltung, oder zur Erweiterung des Anwendungsbereiches, wie beispielsweise die Nutzung des RAMSES-Verfahrens für AoS-Verbindungen beim GPRS- International Roaming oder der Datenübertragung zwischen zwei GPRS-Netzen etc. sinnvoll sein, die RAMSES-Funktionalität beispielsweise auf SGSN (RCore, TCU und DBAU), auf HLR (RDB mit SAD, SMD, CPD) sowie auf GGSN (eNAT, RAC, AL und RRL) aufzuteilen.

Zeichnungen und Anlagen

Fig. 1 Zugangskonfiguration über Telekommunikationsnetz zum ISP bzw. Internet

Fig. 2 Konfiguration beim GPRS-Service des GSM-Netzes

Fig. 3 GPRS-Konfiguration unter Verwendung des RAMSES- Verfahrens

Fig. 4 RAMSES-Client und RAMSES-Datenbank

Abkürzungen

AL Address List
AoS Always On Service
APN Access Point Name
BB Basisband
Bluetooth Serielle Infrarot-Schnittstelle (www.bluetooth.com)
BSS Basestation Subsystem
CHAP Challenge Handshake Authentication Protocol
CPD Customer Profile Data
DBAU Databse Access Unit
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
eNAT enhanced NAT
GGSN Gateway GPRS Support Node
GSM Global System for Mobile Communications
HLR Home Location Register
IMSI International MobileSubscriber Identity
IP Internet Protocol
IrDa Infrared Data Association (www.Irda.org)
ISDN Integrated Services Digital Network
ISM Internet Session Multiplex Service
LAN Local Area Network
MS Mobile Station
NAT Network Adress Translation
PAP Password Authentication Protocol
PC Personal Computer
PDP Pached Data Protocol
PIN Personal Identication Number
PoP Point of Presence
PPP Point-to-Point-Protocol
PSTN Public Switched Telephone Network
PVC Permanent Virtual Connection
QoS Quality of Service
RAC Remote Access Control
RADIUS Remote Access Dial In User Service
RAMSES Remote Access Management Subscriber Enhanced Service
RAS Remote Access Server
RC RAMSES Client
RCore RAMSES Core
RDB RAMSES Datebase
RRL Reverse Reference List
RS232 Serielle Kommunikationsschnittstelle
SAD Session Authentication Data
SAD-DB SAD-Datenbank
SGSN Serving GPRS Support Node
SIM Subscriber Identification Modul
SMD Session Management Date
Soho Small office/home office
SVC Switched Virtual Circuit
T2TP Layer 2 Tunnelling Protocol
TA Terminal Adapter
TCU Traffic Control Unit
Tln Teilnehmer
UMTS Universal Mobile Telecommunication Services
VSt Vermittlungsstelle
WAN Wide Area Network
xDSL Digital Subscriber Line

Literatur

L1: The GSM System for Mobile Communications, Michel Mouly, Marie-Bernadette Pautet, Cell, Frankreich, 1992, ISBN 2-9507190-0-7
L2: ETSI GSM 03.60 V6.2.0, 10/98, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); GPRS Service Description Stage 2
L3: Breitbandzugang mit PPP-over-Ethernet und xDSL, Torsten Musiol, ntz 7/1999
L4: IETF RFC 1631
L5: IETF RFC 2138
L6: IETF RFC 791

Claims (22)

1. Verfahren zur verbesserten Ausnutzung von technischen Ressourcen zwischen Telekommunikations- und IP-Netzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Kommunikationsnetz oder im Einwahlknoten (RAS, Remote Access Server) angeordnete Zugangs-, Authentisierungs- und Multiplexeinrichtung (RAMSES-Client, Remote Access Management Subscriber Enhanced Service) über eine Authentisierungseinrichtung (RAC) verfügt, welche mit der ISP-spezifischen Authentisierungseinrichtung (beispielsweise RADIUS-Server oder RAMSES-Server) in Verbindung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der RAMSES-Client (RC) während der verkehrsfreien Zeit die Verbindung zwischen Telekommunikationsnetz und IP- Netz deaktiviert, während die teilnehmerseitige Verbindung (Anwendersession) erhalten bleibt und bei erneutem Datenverkehr des Teilnehmers die betroffene IP- Verbindung unter Rückgriff auf die abgespeicherten Authentisierungsdaten automatisch wieder aktiviert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine statistische Ausnutzung der begrenzten Ressourcen zwischen Telekommunikation und IP-Netz, wie beispielsweise dynamische IP-Adressen, PVCs, Übertragungskanäle, Leitungen etc. für mehrere Teilnehmer ermöglicht wird und das Verfahren für die betroffenen Teilnehmer keine zusätzliche Aktivitäten während der andauernden Session erfordert und somit weitgehend unbemerkt und transparent erfolgt.

4. Verfahren zur verbesserten Ausnutzung von technischen Ressourcen zwischen Telekommunikations- und IP-Netzen (beispielsweise zu Corporate LANs, zu IP-Serviceprovidern oder zum öffentlichen Internet), zwecks Ermöglichung kostengünstiger Dauerverbindungen (Allways On- Verbindungen) und zur Optimierung der IP-Adressökonomie, dadurch gekennzeichnet, daß eine beispielsweise im Kommunikationsnetz oder RAS angeordnete Zugangs-, Authentisierungs- und Multiplexeinrichtung, hier mit RAMSES-Client (Remote Access Management Subscriber Enhanced Service) bezeichnet, über eine Authentisierungseinrichtung (RAC) verfügt, welche mit der ISP-spezifischen Authentisierungseinrichtung (beispielsweise RADIUS-Server oder RAMSES-Server) in Verbindung steht, wobei der RAMSES-Client (RC) während der verkehrsfreien Zeit die Verbindung zwischen Telekommunikationsnetz und IP-Netz deaktiviert, während die teilnehmerseitige Verbindung (Anwendersession) erhalten bleibt und bei erneutem Datenverkehr des Teilnehmers die betroffene IP-Verbindung unter Rückgriff auf die abgespeicherten Authentisierungsdaten automatisch wieder aktiviert, wodurch eine statistische Ausnutzung der begrenzten Ressourcen zwischen Telekommunikation und IP-Netz, wie beispielsweise dynamische IP-Adressen, PVCs, Übertragungskanäle, Leitungen etc. für mehrere Teilnehmer möglich ist und das Verfahren für die betroffenen Teilnehmer keine zusätzliche Aktivitäten während der andauernden Session erfordert und somit weitgehend unbemerkt und transparent erfolgt.

5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die teilnehmer- und sessionspezifischen Authentisierungsdaten (SAD) beim teilnehmergesteuerten Verbindungsaufbau (Initialisierung einer Session) RC-seitig abgespeichert werden und zeitweise, zumindest während der kompletten teilnehmerspezifischen Session in einer besonderen Speichereinrichtung (RAMSES Database RDB) gespeichert bleiben und zum jeweiligen RC-seitigen Verbindungsaufbau während einer bestehenden Teilnehmersession jeweils ausgelesen und verwendet werden.

6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die SAD optional bei jeder teilnehmerseitigen Initialisierung einer neuen Session überschrieben und damit neu gespeichert werden, wodurch RC-seitig eine Berücksichtigung geänderter ISP- Authentisierungsdaten automatisch erfolgt.

7. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die SAD bedarfsweise automatisch beim Abbau einer Teilnehmersession gelöscht werden, um Datenmißbrauch vorzubeugen.

8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der RC eine IP- Adresstransformation (eNAT) in der Art durchführt, daß ISP-seitig zugewiesene dynamische Teilnehmer-IP-Adressen bei jeder RC-seitigen Verbindungsaktivierung in der RDB neu gespeichert werden und für den beidseitigen Datenverkehr zwischen Teilnehmerseite und ISP-Seite verwendet werden, wobei in Erweiterung zum herkömmlichen NAT-Verfahren hierbei auch eine mehrfache Adresszuordnung während einer Teilnehmer-Session möglich ist und die Adressdaten in Form einer Adressliste AL in der RDB gespeichert werden.

9. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß RC-seitig eine Überwachung des teilnehmerspezifischen Datenverkehrs mittels entsprechender Überwachungseinrichtung (TCU) durchgeführt wird und als Grundlage für die Deaktivierung der IP- Verbindung verwendet wird, wobei insbesondere zeitliche Kriterien (Dauer der übertragungsfreien Zeit) als Inaktivitätskriterium für eine Deaktivierung herangezogen wird.

10. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Deaktivierungskriterien optional teilnehmerspezifisch (CPD) in der RDB abgespeichert sind und teilnehmerindividuell zumindest netzbetreiberseitig, optional auch teilnehmerseitig, geändert werden können.

11. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungskriterien optional teilnehmerspezifisch (CPD) in der RDB abgespeichert sind und zumindest netzbetreiberseitig, optional auch teilnehmerseitig, geändert werden können, wobei neben dem Kriterium der Datenübertragung zusätzliche Prioritätskriterien für die Reaktivierung, wie beispielsweise Prioritätsklassen, abonnierter QoS etc. optional realisierbar sind.

12. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsaustausch zwischen RAMSES-Client und -Server optional um entsprechende Informationen erweitert wird, um eine Teilnehmer-Session über alle etwaige Deaktivierungsphasen des RC für beispielsweise Gebührenzwecke zu erkennen.

13. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsaustausch zwischen RAMSES-Client und -Server optional um entsprechende Informationen erweitert wird, um eine ISP-seitige Aktivierung temporär deaktivierter Verbindungen zwischen den Einrichtungen zu ermöglichen, um beispielsweise e-mail-Verkehr zum Teilnehmer zu ermöglichen.

14. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der ISP-seitigen Reaktivierung einer deaktivierten Verbindung eine zusätzliche Referenzadresse zwischen RAMSES-Client und RAMSES-Server vereinbart wird, beispielsweise bei der ersten oder alternativ bei jeder Deaktivierung innerhalb einer Teilnehmer-Session, die RC-seitig innerhalb einer entsprechenden Liste (RRL) in der RDB gepflegt wird.

15. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der RAMSES-Server zum Zwecke der ISP-seitigen Reaktivierung einer deaktivierten Verbindung die betreffende Referenzadresse innerhalb einer Aktivierungsaufforderung an den RC sendet, der demgemäß eine RC-seitige Aktivierung der Teilnehmer- Verbindung zum ISP durchführt.

16. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die RDB-Funktionalität optional als Erweiterung vorhandener Datenbanken realisiert werden kann, beispielsweise als Erweiterung des HLR im GSM-Netz.

17. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die RAMSES- Funktionalitäten optional auf unterschiedliche Netzknoten innerhalb des Telekommunikationsnetzes, wie beispielsweise SGSN, GGSN und HLR im GSM-Netz oder alternativ auf mehrere Netzkomponenten eines beispielsweise geografisch verteilten ISP-Netzes, oder alternativ auf Netzknoten beider Netze aufgeteilt sind.

18. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die RAMSES- Funktionalitäten optional auch zwischen gleichartigen oder unterschiedlichen Telekommunikationsnetzen mit Paketdatenvermittlung zur Anwendung kommt, beispielsweise zwischen zumindest GSM-GPRS-Netzen, UMTS-Netzen und/oder X.25-Netzen.

19. Anordnung zur verbesserten Ausnutzung von technischen Ressourcen zwischen Telekommunikations- und IP-Netzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Kommunikationsnetz oder im Einwahlknoten (RAS, Remote Access Server) angeordnete Zugangs-, Authentisierungs- und Multiplexeinrichtung (RAMSES-Client, Remote Access Management Subscriber Enhanced Service) über eine Authentisierungseinrichtung (RAC) verfügt, welche mit der ISP-spezifischen Authentisierungeinrichtung (beispielsweise RADIUS-Server oder RAMSES-Server) in Verbindung steht.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der RAMSES-Client (RC) während der verkehrsfreien Zeit die Verbindung zwischen Telekommunikationsnetz und IP- Netz deaktiviert ist, während die teilnehmerseitige Verbindung (Anwendersession) aufrechterhalten bleibt und bei erneutem Datenverkehr des Teilnehmers zur automatischen Aktivierung der betroffenen IP-Verbindung unter Rückgriff auf die abgespeicherten Authentisierungsdaten zur Verfügung steht.

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine statistische Ausnutzung der begrenzten Ressourcen zwischen Telekommunikation und IP-Netz, wie beispielsweise dynamische IP-Adressen, PVCs, Übertragungskanäle, Leitungen etc. für mehrere Teilnehmer möglich ist und die Aufrechterhaltung der Anordnung für die betroffenen Teilnehmer keine zusätzliche Aktivitäten während der andauernden Session erfordert und somit weitgehend unbemerkt und transparent erfolgt.

22. Anordnung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Speicher für die teilnehmer- und sessionspezifischen Authentisierungsdaten (SAD) beim teilnehmergesteuerten Verbindungsaufbau (Initialisierung einer Session) RC-seitig vorhanden sind und dass für die teilnehmer- und sessionsspezifischen Authentisierungsdaten (SAD) zum zeitweisen Speichern, zumindest während der kompletten teilnehmerspezifischen Session besondere Speichereinrichtungen (RAMSES-Database RDB) zur Verfügung stehen, die genannten Daten zum jeweiligen RC-seitigen Verbindungsaufbau während einer bestehenden Teilnehmersession jeweils ausgelesen und verwendet werden.