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Hintergrund der Erfindung
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I. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von
Kommunikationen bzw. Nachrichtenübermittlungen
und spezieller auf Anfordern von Punkt-zu-Punkt-Protokoll (point-to-point-protocol,
PPP) Instanzen von einem Paketdatendienstnetzwerk.
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II. Hintergrund
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Mit
der zunehmenden Popularität
von sowohl drahtlosen Kommunikationen als auch Internetanwendungen
ist ein Markt für
Produkte und Dienste entstanden, der die beiden kombiniert. Als
ein Ergebnis, werden verschiedene Verfahren und Systeme entwickelt
zum Vorsehen von drahtlosen Internetdiensten, die es einem Nutzer
eines drahtlosen Telefons oder Terminals bzw. Endgeräts erlauben
würden auf
Email, Web-Seiten und andere Netzwerk-Ressourcen zuzugreifen. Weil Information
auf dem Internet in diskrete „Pakete" mit Daten organisiert
ist, werden diese Dienste häufig
als „Paketdatendienste" bezeichnet.
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Unter
den verschiedenen Arten von drahtlosen Kommunikationssystemen, die
zum Vorsehen von drahtlosen Paketdatendiensten zu nutzen sind, sind
Systeme mit Code-Multiplex-Vielfach-Zugriff (code division multiple
access, CDMA). Die Nutzung von CDMA-Modulationstechniken ist eine
von mehreren Techniken zum Ermöglichen
bzw. Erleichtern von Kommunikationen bei denen eine große Anzahl von
Systemnutzern vorhanden ist. Die Rahmenbildung und Übertragung
von Internetprotokoll-(IP)-Daten über ein drahtloses CDMA-Netzwerk ist in der Technik
wohl bekannt, und ist beschrieben worden in TIA/EIA/IS-707-A mit
dem Titel „DATA
SERVICE OPTIONS FOR SPREAD SPECTRUM SYSTEMS" hier im Folgenden als IS-707 bezeichnet.
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Andere
Mehrfachszugriffskommunikationssystemtechniken wie z.B. Zeit-Multiplex-Vielfach-Zugriff
(time division multiple access, TDMA) Frequenz-Multiplex-Vielfach-Zugriff (frequency
divsion multiple access, FDMA), und AM-Modulationsschemata wie z.B. Modulation
mit Amplituden kompandierten Einzelseitenband (amplitude companded
single sideband, ACSSB) sind in der Technik bekannt. Diese Techniken
sind standardisiert worden zum Ermöglichen eines Betriebs zwischen
Ausrüstung,
die durch unterschiedliche Firmen hergestellt worden ist. CDMA Kommunikationssysteme
sind in den Vereinigten Staaten standardisiert worden in Telecommunications
Industry Association TIA/EIA/IS-95-B mit dem Titel „MOBILE
STATION-BASE STATION COMPATIBILITY STANDARD FOR DUAL-MODE WIDEBAND
SPREAD SPECTRUM CELLULAR SYSTEMS" im
Folgenden hier als IS-95 bezeichnet.
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Die
International Telecommunications Union hat kürzlich aufgerufen zur Einreichung
von vorgeschlagenen Verfahren zum Vorsehen von Diensten mit hochratigen
Daten bzw. Daten mit hoher Geschwindigkeit und hochqualitativer
Sprache über drahtlose
Kommunikationskanäle.
Ein erster dieser Vorschläge
wurde durch die Telecommunications Industry Association herausgegeben
mit dem Titel „The cdma2000
ITUR RTT Candidate Submission" und hier
im Folgenden bezeichnet als cdma2000. Ein zweiter dieser Vorschläge ist herausgegeben
worden durch das European Telecommunications Standards Institute
(ETSI) mit dem Titel „The
ETSI UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA) ITU-R RTT Candidate Submission", auch bekannt als „Breitband
CDMA" (wideband
CDMA) und hier im Folgenden als W-CDMA bezeichnet. Ein dritter Vorschlag
ist eingereicht worden durch U.S. TG 8/1 mit dem Titel „The UWC-136
Candidate Submission" hier
im Folgenden als EDGE bezeichnet. Die Inhalte dieser Einreichungen
sind öffentlich
zugänglich
und in der Technik wohlbekannt.
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Mehrere
Standards sind durch die Internet Engineering Task Force (IETF)
entwickelt worden zum Ermöglichen
von mobilen Paketdatendiensten unter Verwendung des Internets. Mobile
IP ist ein derartiger Standard und wurde entworfen um es einer Einrichtung
bzw. einer Vorrichtung zu ermöglichen eine
IP Adresse zu besitzen, um Daten mit dem Internet auszutauschen
während sie
sich physikalisch durch ein Netzwerk (oder durch Netzwerke) bewegt. Mobile
IP ist im Detail beschrieben in einem IETF Aufruf für Kommentare
(request for comments, RFC) mit dem Titel „IP Mobility Support".
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Mehrere
andere IETF Standards geben Techniken an, auf die in den oben erwähnten Referenzen
Bezug genommen wird. Das Punkt-zu-Punkt-Protokoll (point-to-point
protocol, PPP) ist in der Technik wohlbekannt und beschrieben in
IETF RFC 1661 mit dem Titel „The
Point-to-Point Protocol (PPP)" und
veröffentlicht
im Juli 1994, hier im Folgenden bezeichnet als PPP. PPP umfasst
ein Verbindungssteuerungsprotokoll (Link Control Protocol, LCP)
und mehrere Netzwerksteuerungsprotokolle (Network Control Protocols,
NCP) die zum Herstellen bzw. Aufbauen und Konfigurieren verschiedener Netzwerkschichtprotokolle über eine
PPP Verbindung genutzt werden. Ein deratiges NCP ist das Internet
Protokoll Steuerungsprotokoll (Internet Protocol Control Protocol,
IPCP) das in der Technik wohl bekannt ist und beschrieben ist in
LETF RFC 1332 mit dem Titel „The
PPP Internet Protocol Control Protocol, IPCP" veröffentlicht
im Mai 1992 und hier im Folgenden bezeichnet als IPCP. Erweiterungen
für das
LCP sind in der Technik wohl bekannt und beschrieben in IETF RFC
1570, mit dem Titel „PPP
LCP Extensions" veröffentlicht
im Januar 1994 und hier im Folgenden bezeichnet als LCP.
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Mobilstationen
wie z.B. zellulare oder PCS Telefone mit Internet Verbindungen übertragen
bzw. senden typischerweise Paketdaten über ein Netzwerk durch Herstellen
einer PPP Verbindung (oder PPP Instanz oder PPP Sitzung) mit einem
Paketdatendienstknoten (packet data service node, PDSN). Die Mobilstation
sendet Pakete über
ein HF Interface bzw. über
eine HF Schnittstelle wie z.B. ein CDMA Interface, an eine Basisstation
oder Paketsteuerungsfunktion. Die Basisstation oder Paketsteuerungsfunktion
stellt die PPP Instanz mit dem PDSN her. Mehr als eine derartige
PPP Instanz kann gleichzeitig hergestellt werden (z.B. falls ein
Telefon und ein Laptop jeweils eine Verbindung erfordern). Datenpakete werden
von dem PDSN an einen Heimatagenten (home agent, HA) über ein
IP Netzwerk gemäß der speziellen
PPP Instanz geleitet. Pakete, die an die Mobilstation gesendet werden,
wer den geleitet von dem HA über
das IP Netzwerk an das von dem PDSN an die Basisstation oder Paketsteuerungsfunktion
oder über
die PPP Instanz und von der Basisstation oder der Paketsteuerungsfunktion
an die Mobilstation über
das HF Interface.
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Wenn
eine Mobilstation die Umgebung eines PDSN verlässt und in die Umgebung eines
anderen PDSN eintritt, sendet die Mobilstation eine Abgangs- bzw. Veranlassungsnachricht
(origination message). Falls die Mobilstation in einem Datenanruf
engagiert ist, fordert die Veranlassungsnachricht eine erneute Verbindung
bzw. Wiederverbindung oder Herstellung der assoziierten PPP Instanz
an. Andernfalls informiert die Veranlassungsnachricht den neuen
PDSN über
den neuen Ort der Mobilstation. Nichtsdestoweniger werden irgendwelche
Datenpakete, die an die Mobilstation gesendet werden, zu dem alten
PDSN geleitet, weil die Mobilstation keine PPP Instanz mit dem neuen
PDSN hergestellt hat. Entsprechend werden Pakete, die für die Mobilstation
bestimmt sind, verloren gehen. Somit gibt es einen Bedarf für ein Verfahren
zum Informieren eines PDSNs über
die Anzahl und Identitäten
von PPP Instanzen, die für eine
neu ankommende Mobilstation herzustellen sind.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Informieren
eines PDSNs über
die Anzahl und Identitäten
von PPP Instanzen, die für eine
neu ankommende Mobilstation herzustellen sind. Entsprechend ist
in einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren vorgesehen zum Informieren
eines Paketdatendienstnetzwerks über
schlafende bzw. ruhende Netzwerkverbindungen, die mit einer Mobilstation
assoziiert sind, wenn sich die Mobilstation von einem ersten Infrastrukturelement
des Paketdatendienstnetzwerkes zu einem zweiten Infrastrukturelement
des Paketdatendienstnetzwerks bewegt. Das Verfahren umfasst vorteilhafterweise
den Schritt des Übertragens
einer Nachricht von der Mobilstation einschließlich einer Anzahl von schlafenden
bzw. ruhenden Netzwerkverbindungen, die mit der Mobilstation assoziiert
sind, und einer Liste mit Identifizierern, die mit den ruhenden
Netzwerkverbindungen assoziiert sind.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Mobilstation vorgesehen,
die konfiguriert ist zum Informieren eines Paketdatendienstnetzwerks über ruhende
Netzwerkverbindungen, die mit der Mobilstation assoziiert sind,
wenn sich die Mobilstation von einem ersten Infrastrukturelement
des Paketdatendienstnetzwerks zu einem zweiten Infrastrukturelement
des Paketdatendienstnetzwerks bewegt. Die Mobilstation weist vorteilhafterweise
Folgendes auf: eine Antenne, einen Prozessor, der mit der Antenne gekoppelt
ist; und ein prozessorlesbares Medium, auf das der Prozessor zugreifen
kann und das einen Satz mit Instruktionen aufweist, die durch den
Prozessor ausführbar
sind zum Modulieren und Senden bzw. Übertragen einer Nachricht von
der Mobilstation, wobei die Nachricht eine Anzahl von ruhenden Netzwerkverbindungen
mit der Mobilstation und eine Liste mit Identifizierern, die mit
den ruhenden Netzwerkverbindungen assoziiert sind, aufweist.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Mobilstation vorgesehen
ist, die konfiguriert ist zum Informieren eines Paketdatendienstnetzwerks über ruhende
Netzwerkverbindungen, die mit der Mobilstation assoziiert sind,
wenn sie die Mobilstation von einem ersten Infrastrukturelement
des Paketdatendienstnetzwerks zu einem zweiten Infrastrukturelement
des Paketdatendienstnetzwerks bewegt. Die Mobilstation umfasst vorteilhafterweise
eine Einrichtung, die konfiguriert ist zum Übertragen bzw. Senden von der
Mobilstation, einer Nachricht, die eine Anzahl von ruhenden Netzwerkverbindungen, die
mit der Mobilstation assoziiert sind und eine Liste mit Identifizierern,
die mit den ruhenden Netzwerkverbindungen assoziiert sind, aufweist.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Mobilstation vorgesehen,
die konfiguriert ist zum Informieren eines Paketdatendienstnetzwerks über ruhende
Netzwerkverbindungen, die mit der Mobilstation assoziiert sind,
wenn sich die Mobilstation von einem ersten Infrastrukturelement
des Paketdatendienstnetzwerks zu einem zweiten Infrastrukturelement
des Paketdatendienstnetz werks bewegt. Die Mobilstation weist vorteilhafterweise
Mittel auf zum Übertragen,
von der Mobilstation, einer Nachricht, die eine Anzahl mit ruhenden
Netzwerkverbindungen, die mit der Mobilstation assoziiert sind und
eine Liste, mit Identifizierern, die mit den ruhenden Netzwerkverbindungen
assoziiert sind, aufweist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems, das konfiguriert
ist zum Durchführen
von Paketdatennetzwerk verbindungen.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines Paketdatendienstknotens (packet data service
node, PDSN).
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3A zeigt
ein Blockdiagramm von zwei PDSN, die mit Funkzugangsnetzwerken (radio
access networks, RANs) gekoppelt sind, wobei eine Mobilstation (MS)
sich in die Umgebung des zweiten PDSN bewegt hat ohne neue PPP Instanzen
herzustellen, und 3B ist ein Blockdiagramm von
zwei PDSN, die mit RAN gekoppelt sind, wobei eine MS sich in die
Umgebung des zweiten PDSN bewegt hat und neue PPP Instanzen hergestellt
hat.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm, das Verfahrensschritte illustriert, die durch
eine Mobilstation durchgeführt
werden, um einen PDSN über
die Anzahl und Identitäten
von PPP Instanzen zu informieren, die hergestellt werden müssen.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
einem Ausführungsbeispiel
umfasst ein drahtloses Kommunikationssystem 100 zum Durchführen von
Paketdatennetzwerkverbindungen (packet data networking), die in 1 gezeigten
Elemente. Eine Mobilstation (MS) 102 ist vorteilhafterweise
geeignet, zum Durchführen
von einem oder mehreren drahtlosen Paketdatenprotokollen. In einem
Ausführungsbeispiel
ist die MS 102 ein drahtloses Telefon, auf dem eine IP-basierte
Web-Browser-Anwendung ab läuft.
In einem Ausführungsbeispiel
ist die MS 102 nicht zu irgendeiner externen Vorrichtung,
wie zum Beispiel einem Laptop verbunden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel
ist die MS 102 ein drahtloses Telefon, das mit einer externen
Einrichtung verbunden ist, wobei eine Protokoll-Option genutzt wird,
die äquivalent
zu der Relais-Schicht Rm Interface-Protokoll-Option
(Relay Layer Rm Interface Protocol Option)
ist, die in dem vorgenannten IS-707 beschrieben ist.
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In
einem speziellen Ausführungsbeispiel kommuniziert
die MS 102 mit einem Internet-Protokoll-(IP)-Netzwerk 104 über drahtlose
Kommunikationen mit einem Funkzugangsnetzwerk (radio access network,
RAN) 106. Die MS 102 erzeugt IP Pakete für das IP
Netzwerk 104 und verkapselt bzw. umschließt die IP
Pakete in Rahmen, die für
einen Paketdatendienstknoten (Packet Data Serving Node, PDSN) 108 bestimmt
sind. In einem Ausführungsbeispiel
werden die IP Pakete verkapselt unter Verwendung eines Punkt-zu-Punkt-Protokolls (point-to-point protocol,
PPP) und der sich ergebende PPP Weitstrom wird über ein Netzwerk mit Code-Multiplex-Vielfach-Zugriff
(code division multiple access, CDMA) unter Verwendung eines Funkverbindungsprotokolls
(radio link protocol, RLP) gesendet bzw. übertragen.
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Die
MS 102 sendet die Rahmen an das RAN 106 durch
Modulieren und Übertragen
der Rahmen über
eine Antenne 110. Die Rahmen werden durch das RAN 106 über eine
Antenne 112 empfangen. Das RAN 106 sendet die
empfangenen Rahmen an den PSDN 108, bei dem IP Pakete aus
den empfangenen Rahmen extrahiert werden. Nachdem der PDSN 108 die
IP Pakete aus dem Datenstrom extrahiert hat, leitet der PDSN 108 die
IP Pakete an das IP Netzwerk 104. Umgekehrt kann der PDSN 108 eingekapselte
bzw. verkapselte Rahmen über
das RAN 106 an die MS 102 senden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist der PDSN 108 mit einem Server 114 Fernauthentisierungseinwählnutzerdienst
(Remote Authentication Dial In User Service, RADIUS) zum Authentifizieren
der MS 102 gekoppelt. Der PDSN 108 ist auch mit
einem Heimatagenten (home agent, HA) 116 gekoppelt zum Unter stützen des
Mobile IP Protokolls. Der HA 116 umfasst vorteilhafterweise
Einheiten, die geeignet sind, die MS 102 zu Authentifizieren
und der MS 102 die Nutzung einer IP Adresse zu erteilen,
wenn die Mobile IP zu nutzen ist. Ein Fachmann würde erkennen, dass der Radiusserver 114 mit
einem DIAMETER-Server oder irgendeinem anderen Server zur Authentisierung,
Autorisierung und Abrechnung (Authentication, Authorization and
Accounting, AAA) ersetzt werden könnte.
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In
einem Ausführungsbeispiel
erzeugt die MS 102 IP Pakete und der PDSN 108 ist
mit dem IP Netzwerk 104 gekoppelt. Ein Fachmann würde erkennen,
dass alternative Ausführungsbeispiele
andere Formate und Protokolle als IP nutzen könnten. Zusätzlich kann der PDSN 108 mit
einem Netzwerk gekoppelt werden, das geeignet ist, um andere Protokolle
als IP einzusetzen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
kommunizieren das RAN 106 und die MS 102 miteinander
unter Nutzung drahtloser Spreizspektrumtechniken. In einem speziellen
Ausführungsbeispiel
werden die Daten unter Nutzung von CDMA Vielfachzugriffstechniken
drahtlos übertragen,
wie es in den U.S. Patenten mit den Nummern 5,103,459 und 4,901,307
beschrieben ist, die an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen
worden sind. Ein Fachmann würde
erkennen, dass die hierin beschriebenen Verfahren und Techniken
zusammen mit mehreren alternativen Modulationstechniken genutzt
werden können,
und zwar einschließlich
TDMA, cdma2000, W-CDMA und EDGE.
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In
einem Ausführungsbeispiel
besitzt die MS 102 die Fähigkeit RLP, PPP, Herausforderungsbestätigungsauthentisierungsprotokoll
(Challenge Handshake Authentication Protocol, CHAP) und Mobile IP auszuführen. In
einem bestimmten Ausführungsbeispiel
kommuniziert das RAN 106 mit der MS 102 unter
Verwendung des RLP. In einem Ausführungsbeispiel unterstützt der
PDSN 108 die PPP Funktionalität und zwar einschließlich Verbindungssteuerprotokoll
(Link Control Protocol, LCP), CHAP und dem PPP Internetprotokollsteuerprotokoll
(Internet Protocol Control Protocol, IPCP). In einem Ausführungsbeispiel
sind der PDSN 108, der RADIUS Server 114 und der
HA 116 physikalisch in verschiedenen physischen Einrichtungen
angeordnet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können eine
oder mehrere dieser Einheiten in der gleichen physikalischen Einrichtung
angeordnet sein.
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In
einem Ausführungsbeispiel
umfasst der PDSN 200 einen Steuerprozessor 202,
einen Netzwerkpaketschalter bzw. eine Netzwerkpaketvermittlung 204,
ein IP Netzwerk-Interface 206 und ein RAN Interface 208,
wie in 2 gezeigt ist. Das IP Netzwerk-Interface 206 ist
mit dem Netzwerkpaketschalter 204 gekoppelt. Der Netzwerkpaketschalter 204 ist mit
dem Steuerprozessor 202 und mit dem RAN Interface 208 gekoppelt.
Das RAN Interface 208 empfängt Datenpakete von einem RAN
(nicht gezeigt). Das RAN Interface 208 empfängt die
Pakete über
ein physisches Interface. In einem Ausführungsbeispiel ist das physische
Interface ein T3, ein standardmäßiges digitales
Telekommunikations-Interface, das eine Transferrate bzw. -geschwindigkeit
von fünfundvierzig
Mpbs besitzt. Das physische T3 Interface könnte ersetzt werden durch ein
T1 Interface, einem Ethernet-Interface oder irgendeinem anderen
physischen Interface, das für
Datennetzwerke bzw. -netzwerkverbindungen genutzt wird.
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Das
RAN Interface 208 liefert die empfangenen Pakete an den
Netzwerkpaketschalter 204. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
weist die Verbindung zwischen dem Netzwerkpaketschalter 2O4 und
dem RAN Interface 208 eine Speicherbusverbindung auf. Die
Verbindung zwischen dem RAN Interface 208 und dem Netzwerkpaketschalter 204 könnte ein
Ethernet oder irgendeine andere von einer Vielzahl von Kommunikationsverbindungen
sein, die in der Technik wohl bekannt sind. Das RAN Interface 208 ist
auch vorteilhafterweise geeignet Pakete von dem Netzwerkpaketschalter 204 über die
gleiche Verbindung zu empfangen und die Pakete an das RAN zu übertragen.
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Der
Netzwerkpaketschalter 204 ist vorteilhafterweise ein konfigurierbarer
Schalter bzw. eine konfigurierbare Vermittlung (switch), die geeignet
ist, Pakete zwischen einer Vielzahl von Interfaces bzw. Schnittstellen
zu leiten. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Netzwerkpaketschalter 204 so konfiguriert, dass
alle Pakete, die von dem RAN Interface 208 und von dem
IP Netzwerk-Interface 206 empfangen
werden an den Steuerprozessor 202 geleitet werden. In einem
alternativen Ausführungsbeispiel ist
der Netzwerkpaketschalter 204 so konfiguriert, dass ein
Teilsatz bzw. Subsatz mit empfangenen Rahmen von dem RAN Interface 208 an
das IP Netzwerk Interface 206 geliefert werden und ein
verbleibender Subsatz mit empfangenen Rahmen von dem RAN Interface 208 an
den Steuerprozessor 202 geliefert werden. In einem Ausführungsbeispiel
liefert der Netzwerkpaketschalter 204 Pakete an den Steuerprozessor 202 über eine
geteilte bzw. gemeinsam genutzte (shared) Speicherbusverbindung.
Die Verbindung zwischen den RAN Interface 208 und dem Netzwerkpaketschalter 204 könnte ein
Ethernet oder irgendeine andere von einer Vielzahl von wohlbekannten
Arten von Kommunikationsverbindungen sein. Während der Netzwerkpaketschalter 204 mit dem
RAN Interface 208 und dem IP Netzwerk-Interface 206 gekoppelt
ist, würde
ein Fachmann erkennen, dass der Netzwerkpaketschalter 204 mit
einer größeren oder
kleineren Anzahl von Schnittstellen gekoppelt sein könnte. In
einem Ausführungsbeispiel in
dem der Netzwerkpaketschalter 204 mit einem einzelnen Netzwerk-Interface gekoppelt
ist, wobei das Netzwerk-Interface, sowohl mit einem IP Netzwerk (nicht
gezeigt) als auch einem RAN gekoppelt ist. In einem alternativen
Ausführungsbeispiel
ist der Netzwerkpaketschalter 204 in den Steuerprozessor 202 derart
einbezogen, dass der Steuerprozessor 202 direkt mit der
Netzwerkschnittstelle bzw. den Netzwerkschnittstellen kommuniziert.
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Der
Steuerprozessor 202 tauscht Informationspakete mit dem
RAN-Interface 208 aus, wenn eine Verbindung mit einer MS
(nicht gezeigt) gewünscht
ist. Nachdem der Steuerprozessor 202 ein Informationspaket
empfängt
das anzeigt, dass eine Verbindung mit einer MS gewünscht wird,
vereinbart bzw. handelt der Steuerprozessor 202 eine PPP
Sitzung mit der MS aus. Um die PPP Sitzung zu vereinbaren erzeugt
der Steuerprozessor 202 PPP Rahmen und sendet die PPP Rahmen
an das RAN-Interface 208 und interpretiert dann Antworten
von der MS, die von dem RAN-Interface 208 empfangen werden.
Die Arten von Rahmen, die durch den Steuerprozessor 202 erzeugt
werden umfassen LCP Rahmen, IPCP Rahmen und CHAP Rahmen. Die MS kann
au thentisiert werden gemäß einem
Verfahren, das beschreiben ist in der WO 01/41470 A2, die am 07.06.2001
veröffentlicht
wurde und den Titel trägt „METHOD
AND APPARATUS FOR AUTHENTICATION IN A WIRELESS TELECOMMUNICATIONS SYSTEM" und die an den Rechteinhaber
der vorliegenden Erfindung übertragen
worden ist.
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Der
Steuerprozessor 202 erzeugt Pakete zum Austausch mit AAA
Servern (nicht gezeigt) und mobile IP HAS (auch nicht gezeigt).
Zusätzlich
für jede
hergestellte PPP Sitzung, verkapselt und entkapselt der Steuerprozessor 202 IP
Pakete. Ein Fachmann würde
erkennen, dass der Steuerprozessor 202 implementiert werden
kann unter Verwendung von feldprogrammierbaren Gate-Arrays (field-programmable
gate arrays, FPGAs), programmierbaren logischen Einrichtungen (programmable logic
devices, PLDs), digitalen Signalprozessoren (DSPs), einem oder mehreren
Mikroprozessoren, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (application
specific integrated circuit, ASIC) oder irgendeiner anderen Einrichtung,
die geeignet ist, die oben beschriebenen PDSN Funktionen auszuführen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
werden die Pakete an den Netzwerkpaketschalter 204 geliefert, der
wiederum die Pakete an das IP Netzwerk-Interface 206 zur
Lieferung an das IP Netzwerk liefert. Das IP Netzwerk-Interface 206 überträgt die Pakete über ein
physisches Interface. In einem Ausführungsbeispiel ist das physische
Interface T3 ein standardmäßiges digitales
Telekommunikations-Interface, das eine Transferrate von fünfundvierzig
Mbps besitzt. Das physikalische T3 Interface könnte ersetzt werden mit einem
T1 Interface, einem Ethernet-Interface oder einem anderen physikalischen
Interface, das für
Datennetzwerkverbindungen benutzt wird. Das IP Netzwerk-Interface 206 ist
auch vorteilhafterweise geeignet, Pakete über das gleiche physikalische
Interface zu empfangen.
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Eine
MS 300 sendet bzw. überträgt Paketdaten über ein
IP Netzwerk (nicht gezeigt) durch Herstellen einer PPP Instanz 302 mit
einem PDSN 304, wie in 3A gezeigt.
Die MS 300 sendet Pakete über ein HF Interface wie zum Beispiel
ein CDMA Interface an eine Paketsteuerungsfunktion oder Basisstation
(PCF/BS) 306. Die PCF/BS 306 stellt die PPP Instanz 302 mit
dem PDSN 304 her. Eine andere PPP Instanz 308 kann
gleichzeitig hergestellt werden (z.B. falls ein Telefon und ein
Laptop jeweils eine Verbindung erfordern). Datenpakete werden von
dem PDSN 304 an einen HA (nicht gezeigt) geleitet und zwar über ein
IP Netzwerk (auch nicht gezeigt) gemäß der speziellen PPP Instanz 302, 308.
Pakete, die an die MS 300 gesendet werden, werden geleitet von
dem HA über
das IP Netzwerk an den PDSN 304 von dem PDSN 304 zu
der PCF/BS 306 über
die PPP Instanz 302, 308 und von der PCF/BS 306 zu
der MS 300 über
das HF Interface. Die PCF/BS 306 umfasst eine PCF/BS Tabelle 310.
Die PCF/BS Tabelle 310 umfasst eine Liste mit MS Identifizierern
(MS identifiers, MS_IDs), Dienstreferenz Identifizierern (service reference
identifiers, SR_IDs), und RAN-zu-PDSN Interface (R-P) Identifizierern
(R-P IDs). Der PDSN 304 umfasst eine PDSN Tabelle 312.
Die PSDN Tabelle 312 umfasst eine Liste mit IP Adressen MS_IDs,
SR_IDs und R-P IDs. Der PDSN 304 kann bedient bzw. versorgt
werden durch mehr als eine PCF/BS 306, aber der Einfachheit
wegen ist nur eine PCF/BS 306 gezeigt, die mit dem PDSN
gekoppelt ist.
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Während sich
die MS 300 im Leerlaufzustand befindet (d.h. nicht mit
einem Telefonanruf beschäftigt
ist) sendet die MS 300 kurze Datenbündel bzw. -bursts als PPP Rahmen.
Jeder derartige PPP Rahmen umfasst einen SR_ID der anzeigt, welche PPP
Instanz 302, 308 das Ziel für den PPP Rahmen sein soll.
Wie für
einen Fachmann klar ist, verkapseln bzw. schließen die PPP Rahmen andere Protokolle ein.
In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel verkapselt
der PPP Rahmen einen Transportsteuerungsprotokoll-(Transport Control
Protocol, TCP)-Rahmen und identifiziert bzw. zeigt an das Protokoll
des verkapselten TCP-Rahmens. Der TCP-Rahmen verkapselt einen IP
Rahmen und zeigt das Protokoll des IP Rahmens an. Der IP Rahmen verkapselt
einen Rahmen wie z.B. einen RLP Rahmen und weist auch einen Ausgangs- bzw. Quellenkopf
und einen Ziel- bzw. Bestimmungskopf auf. Der RLP Rahmen kann einen
Datenrahmen verkapseln der konfiguriert ist gemäß, z.B., IS-95B.
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Wenn
die MS 300 die Nähe
bzw. Umgebung des PDSN 304 verlässt und in die Umgebung eines anderen
PDSN 314 eintritt, sendet die MS 300 eine Veranlassungsnachricht
(origination message). Falls die MS 300 mit einem Datenanruf
beschäftigt
ist, wird der Anruf von der ersten PCF/BS 306 zu einer
zweiten PCF/BS 316 „weitergegeben" bzw. „übergeben" („handed
off") wobei die
PCF/BS 316 mit dem zweiten PDSN 314 gekoppelt
ist. Eine exemplarische Hand-off- bzw. Weitergabeprozedur ist beschrieben in
dem U.S. Patent Nr. 5,267,261 das an den Rechteinhaber der vorliegenden
Erfindung übertragen
worden ist. Die MS 300 sendet dann eine Veranlassungsnachricht,
die den zweiten PDSN 324 über ihren neuen Ort bzw. ihre
neue Position informiert und das Herstellen oder die erneute Verbindung
bzw. Wiederverbindung der PPP Instanz, die mit dem Anruf assoziiert
ist, anfordert. Andernfalls sind die PPP Instanzen 302, 308 „ruhend" („dormant") und die MS 300 führt einen
ruhenden Hand-off aus und sendet dann eine Veranlassungsnachricht,
die den zweiten PDSN 314 über die neue Position der MS 300 informiert.
Es ist für
einen Fachmann klar, dass der zweite PDSN 314 auch von
mehr als einer PCF/BS 316 versorgt bzw. bedient werden
kann, der Einfachheit halber ist aber nur eine PCF/BS 316 gezeigt,
die mit dem PDSN 314 gekoppelt ist. Obwohl das Netzwerk über den
neuen Ort der MS 300 informiert worden ist, erfordert die
MS 300, das zwei neue PPP Instanzen initiiert werden (weit
die MS 300 zwei ruhende SR_IDs besitzt, die zu den ruhenden
PPP Dienstinstanzen 302, 308 gehören bzw.
auf diese zeigen). Die neue PCF/BS 316 und der PDSN 306 besitzen
keine Tabellen, die SR_IDs oder R-P IDs auflisten, weil die zwei
nötigen
PPP Instanzen nicht hergestellt worden sind. Entsprechend werden
Datenpakete, die an die MS 300 gesendet werden an den ersten
PDSN 304 geleitet, weil die MS 300 nicht eine
PPP Instanz mit dem neuen PDSN 314 hergestellt hat. Somit
werden für
die MS 300 bestimmte Pakete verloren gehen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
wie in 3B gezeigt, bewegt sich eine
MS 318 von der Umgebung eines ersten PDSN 320 und
der assoziierten PCF/BS 322 zu der Umgebung bzw. in die
Nähe eines
zweiten PDSN 324 und der assozi ierten PCF/BS 326 und
informiert der zweite PDSN 324 über die Anzahl und Identitäten der
PPP Instanzen, die hergestellt werden müssen. Der erste PDSN 320 hatte
zwei PPP Instanzen 328, 330 zwischen dem PDSN 320 und
der PCF/BS 322 hergestellt, welche ruhend waren, (d.h. nicht
zum Übertragen
bzw. Senden von Verkehrskanaldaten genutzt wurden). Die verschiedenen
hergestellten Verbindungen und Adressen sind in den entsprechenden
Tabellen 332, 334 für den PDSN 320 und
die PCF/BS 322 aufgenommen. Die Anzahl (zwei) der, und
die Identifizierer für,
zwei neue erforderliche PPP Instanzen 336, 338 sind
vorteilhafterweise eingeschlossen in die Veranlassungsnachricht,
die durch die MS 318 gesendet wird. Der Einfachheit halber
ist nur eine PCF/BS 322, 326 gezeigt, die jeden
entsprechenden PDSN 320, 324 versorgt, aber es
ist klar, dass es mehrere PCF/BS geben könnte, die jeden PDSN 320, 324 versorgen.
Die Veranlassungsnachricht weist vorteilhafterweise einen Daten-bereit-zum-Senden
(Data-Ready-to-Send, DRS) Marker auf, der auf. Null gesetzt sein
kann, um dem PDSN 324 die Identität und gesamte Anzahl der Paketdienste,
die ruhend sind, anzuzeigen, dadurch es dem PDSN 324 zu
erlauben, PPP Instanzen 336, 338 und die erforderlichen
R-P Verbindungen zwischen den PDSN 324 und der PCF/BS 326 herzustellen.
Falls ein Datenanruf durchgeführt
wird, setzt die MS 318 den DRS Marker auf Eins und fordert
eine erneute Verbindung oder Herstellen der PPP Instanz 328, 330 an,
die mit dem Anruf assoziiert ist. Falls kein Anruf durchgeführt wird,
setzt die MS 318 den DRS Marker auf Null und berichtet
die SR_IDs für
alle ruhenden PPP Dienstinstanzen 328, 330 (SR_IDs
1 und 2), die mit der MS 318 assoziiert sind. Die PCF/BS 326 sendet
dann eine Nachricht an den PDSN 324, die die Liste mit
SR_IDs und der MS_ID aufweist. Das PDSN 324 stellt zwei
PPP Instanzen 336, 338 und zwei (die Anzahl der
SR_IDs, die durch die MS 318 berichtet wurden) R-P Verbindungen
her. Der PDSN 324 und die PCF/BS 326 aktualisieren dann
ihre entsprechenden Tabellen 340, 342. Somit informiert
die Liste mit ruhenden SR_IDs den PDSN 324 darüber, wieviele
PPP Instanzen 336, 338 initiiert werden müssen, und
gibt der PCF/BS 326 genügend Information
zum Aktualisieren ihrer R-P/SR_ID Tabelle 342.
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In
einem Ausführungsbeispiel
führt eine
MS (nicht gezeigt) die in 4 illustrierten
Verfahrensschritte aus, wenn sie die Umgebung eines PDSN (auch nicht
gezeigt) verlässt
und in die Umgebung eines benachbarten PDSN (auch nicht gezeigt)
eintritt. Im Schritt 400 bestimmt die MS, ob sie an einem
neuen PDSN ankommt. Falls die MS nicht an einem neuen PDSN ankommt,
kehrt die MS zurück
zum Schritt 400. Falls, andererseits die MS an einem neuen PDSN
ankommt, schreitet die MS fort zum Schritt 402. Im Schritt 402 bestimmt
die MS, ob sie in einem Datenanruf engagiert ist. Falls die MS in
einem Datenanruf engagiert ist, schreitet die MS weiter zum Schritt 404.
Falls, andererseits, die MS nicht in einem Datenanruf engagiert
ist, schreitet die MS weiter zum Schritt 408.
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Im
Schritt 404 ist die MS im Hand-off engagiert. Die MS schreitet
dann weiter zum Schritt 406. Im Schritt 406 sendet
die MS eine Veranlassungsnachricht an den neuen PDSN um den PDSN über ihren
Ort bzw. ihre Position zu Informieren. Ein DRS Marker ist in der
Veranlassungsnachricht auf Eins gesetzt und die MS fordert eine
erneute Verbindung oder Herstellung einer PPP Instanz an, die mit
dem Datenanruf assoziiert ist. Im Schritt 408 ist die MS
engagiert im ruhenden Hand-off. Die MS schreitet dann weiter zum
Schritt 410. Im Schritt 410 sendet die MS eine
Veranlassungsnachricht an den neuen PDSN um den PDSN über ihren
Ort bzw. ihre Position zu informieren. Der DRS Marker in der Veranlassungsnachricht
ist auf Null gesetzt und die MS schließt die Anzahl von PPP Instanzen,
die herzustellen sind (die Anzahl von ruhenden PPP Instanzen, die
mit der MS assoziiert sind) und eine SR_ID, die mit jeder derartigen
PPP Instanz assoziiert ist, ein.
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Somit
ist ein neuartiges und verbessertes Verfahren und eine neuartige
und verbesserte Vorrichtung zum Anfordern von PPP Instanzen von
einem Paketdatendienstnetzwerk beschrieben worden. Für einen
Fachmann ist es klar, dass die verschiedenen illustrativen logischen
Blöcke,
Module, Schaltungen und Algorithmusschritte, die im Zusammenhang
mit hierin offenbarten Ausführungsbeispielen
in Form von elektronischer Hardware, Computersoftware oder Kombinationen
aus beiden implementiert werden können. Die verschiedenen illustrativen Komponenten,
Blöcke,
Module, Schaltungen und Schritte sind allgemein bezüglich ihrer
Funktionalität beschrieben
worden. Ob die Funktionalität
in Form von Hard- oder Software implementiert wird, hängt von
der speziellen Anwendung und von Entwurfsrandbedingungen ab, denen
das Gesamtsystem unterliegt. Ein Fachmann wird die Austauschbarkeit
von Hardware und Software unter diesen Umständen erkennen und wie die beschriebene
Funktionalität
für jede
bestimmte Anwendung am besten zu Implementieren ist. Als Beispiele
sind die verschiedenen illustrativen logischen Blöcke, Module,
Schaltungen und Algorithmusschritte im Zusammenhang mit den hierin
offenbarten Ausführungsbeispielen
beschrieben worden und können
implementiert oder ausgeführt werden
mit einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer anwenderspezifischen
integrierten Schaltung (application specific integrated circuit,
ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (filed programmable
gate array, FPGA), oder einer anderen programmierbaren logischen
Einrichtung, diskreten Gatter- oder Transistorlogik, diskreten Hardware-Komponenten wie beispielsweise
Registern und FIFO, einem Prozessor, der einen Satz mit Firmware-Instruktionen
ausführt,
irgendeinem herkömmlichen
programmierbaren Software-Modul und einem Prozessor oder irgendeiner
Kombination daraus. Der Prozessor kann vorteilhafterweise ein Mikroprozessor sein,
alternativ kann der Prozessor aber irgendein herkömmlicher
Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder eine Zustandsmaschine
sein. Das Softwaremodul könnte
in einem RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, Registern,
Festplatte, Wechselfestplatte, einer CD-Rom oder irgendeiner anderen
Form von Speichermedium das in der Technik bekannt ist, residieren.
Einem Fachmann wird ferner klar sein, dass die Daten, Instruktionen,
Befehle, Informationen, Signale, Bits, Symbole und Chips auf die
durchweg in der obigen Beschreibung Bezug genommen worden ist, vorteilhafterweise
repräsentiert
werden können,
durch Spannungen, Ströme,
elektromagnetischen Wellen, magnetische Felder oder Teilchen, optische
Felder oder Teilchen oder irgendeiner Kombination daraus.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind somit gezeigt und beschrieben worden.
Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass zahlreiche Änderungen
an den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen
gemacht werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Deshalb soll die vorliegende
Erfindung nicht beschränkt sein,
außer
in Übereinstimmung
mit den folgenden Ansprüchen.