WO2001095657A2 - Procede pour le suivi de communications dans un systeme de radiocommunication cellulaire, et coeur de reseau mettant en oeuvre ce procede - Google Patents

Procede pour le suivi de communications dans un systeme de radiocommunication cellulaire, et coeur de reseau mettant en oeuvre ce procede Download PDF

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WO2001095657A2
WO2001095657A2 PCT/FR2001/001538 FR0101538W WO0195657A2 WO 2001095657 A2 WO2001095657 A2 WO 2001095657A2 FR 0101538 W FR0101538 W FR 0101538W WO 0195657 A2 WO0195657 A2 WO 0195657A2
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radio
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Thierry Lucidarme
Philippe Duplessis
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Nortel Networks Limited
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/24—Accounting or billing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M15/00—Arrangements for metering, time-control or time indication ; Metering, charging or billing arrangements for voice wireline or wireless communications, e.g. VoIP
    • H04M15/41—Billing record details, i.e. parameters, identifiers, structure of call data record [CDR]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M15/00—Arrangements for metering, time-control or time indication ; Metering, charging or billing arrangements for voice wireline or wireless communications, e.g. VoIP
    • H04M15/44—Augmented, consolidated or itemized billing statement or bill presentation

Definitions

  • the present invention relates to the management of cellular radiocommunication networks.
  • each network collects information on each supply of service to a subscriber, in order to calculate billing data .
  • the information collected is then sorted based on the identity of the subscriber, in order to debit the subscribers or organizations responsible for debiting a subset of subscribers.
  • Wireless systems are examples of such interconnected network systems.
  • a special feature is that under certain conditions, a subscriber of one network may occasionally use the resources of another network. This is called roaming.
  • network B records information on this transaction with an identification of the subscriber who indicates in particular what his home network is.
  • Network B sorts these records on the basis of subscriber identities, and it constructs a file for network A, which notably includes the record concerning the traveling roaming subscriber.
  • each network records data describing the traffic to the other network, and cross-billing is carried out by comparing the traffic exchanged without referring to the identities of subscribers.
  • This situation is typically that of international telephone traffic.
  • This situation is also that of the interworking of a private network with a public network.
  • the public operator measures the traffic exchanged at a gateway between the two networks, and invoices the private operator on this basis.
  • network B belongs to a hierarchically higher layer than network A (for example A corresponds to a telephone company network, and B to the national operator), network A uses the resources of network B to route these communications. The operator of network A must then pay for the routing services provided by network B.
  • ETSI European Telecommunications Standard Institute
  • PLMN extended coverage
  • BRAN broadband radio access networks
  • the BRAN is typically a wireless local area network (WLAN) which can be of the HiperLAN / 1 or HiperLAN / 2 type according to ETSI standards. These HiperLAN networks are short-range, and operate in frequency bands around 2.4 or 5.2 GHz. ETSI recommends convergence protocols over HiperLAN / 2 protocols, in order to allow the connection of these WLANs with larger networks, in particular cellular networks.
  • WLAN wireless local area network
  • the objective is to provide WLAN subscribers with the services offered by the cellular network.
  • An object of the present invention is to organize the interworking between a cellular network and WLANs so that subscribers of the cellular network can use the broadband resources of the WLAN.
  • the invention thus proposes a method for monitoring communications in a cellular radio communication system comprising on the one hand a core network comprising switches, at least one gateway to an external network, means for managing subscribers and means billing management, and on the other hand several radio access networks connected to the switches of the core network and each comprising base stations capable of communicating by radio with mobile stations.
  • Radio access networks include a first access network managed with the core network by a cellular operator and at least a second access network having significantly less radio coverage and a significantly wider bandwidth than the first access network.
  • a user registered in the network managed by the cellular operator can use the resources of the second access network of BRAN type to benefit from the very broad spectrum offered by the BRAN and thus access the broadband services offered by the external networks. (for example IP) connected to the core network.
  • IP for example IP
  • the BRAN manager can be paid by the cellular operator for the access service it provides. This is done simply by enriching the reporting messages circulating in the core network. Various management methods can then be applied between the cellular operator and the BRAN manager in order to remunerate the latter. This remuneration can finance the installation cost of the BRAN.
  • a core network of a cellular radiocommunication system comprising comprising switches, at least one gateway to an external network, subscriber management means and billing management means, the switches being connected to several radio access networks each comprising base stations capable of communicating by radio with mobile stations, the radio access networks including a first access network managed with the core network by a cellular operator and at least a second access network having substantially less radio coverage and a significantly wider bandwidth than the first access network, the core network comprising means for generating at least one report message during a communication with a mobile station through the core network and one of the access networks, which access network is identified in ns the report message independently of the identities attached to the mobile station.
  • FIG. 1 is a general diagram of a cellular radiocommunication system architecture to which the invention can be applied;
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams illustrating stacks of communication protocols implemented in entities of the system of FIG. 1.
  • the cellular radio system shown in Figure 1 includes a cellular network with extended coverage, for example national, managed by a general public operator.
  • This PLMN is conventionally divided into a core network 21, comprising interconnected switches, and an access network 22 providing the radio links with the mobile terminals 23.
  • the PLMN is of second generation and of GSM type (“Global System for Mobile communications”). It incorporates a GPRS (“General Packet Radio Service”) packet transmission service.
  • GSM Global System for Mobile communications
  • BSS Base Station Sub-system
  • BTS Base Station Sub-system
  • BSC base station controllers
  • the invention is applicable to other types of PLMN, in particular to third generation networks of the UMTS (“Universal Mobile Telecommunications System”) type.
  • the core network 21 is connected to fixed networks comprising a public switched telephone network (PSTN) 10 and one or more packet transmission networks using respective protocols (PDP, “Packet Data Protocol”) such as X.25 or IP ("Internet Protocol").
  • PSTN public switched telephone network
  • PDP Packet Data Protocol
  • X.25 or IP
  • Internet Protocol Internet Protocol
  • the core network 21 includes mobile service switching centers 28 (MSC, “Mobile Switching Center”), associated with visitor location registers (VLR, “Visitor Location Register”). These MSCs 28 provide circuit switching for telephony or circuit mode data transfer communications. Some MSCs serve as a gateway with fixed networks, in particular with the switched network 10. Each BSC 25 is connected to one or more MSCs 28 by an interface A.
  • MSC mobile service switching centers 28
  • VLR visitor location registers
  • VLR Visitor Location Register
  • GSN GPRS Support Node
  • the packet switches 30 connected to the BSCs 25 of the access network 22 by a Gb interface are called SGSN ("Serving GSN"). Some of them can communicate with MSC through a Gs interface to coordinate mobility between circuit and packet modes.
  • GGSN Gateway GSN
  • GGSN serve as a gateway with packet networks, in particular with the Internet network 1.
  • These gateways 32 are connected to SGSN 30 to allow mobile terminals 23 to access the Internet.
  • the core network 21 includes a nominal location register 33 (HLR, “Home Location Register”) communicating with the MSCA / LR, SGSN and GGSN through standardized interfaces respectively called D, Gc and Gr.
  • HLR Home Location Register
  • the HLR is a base of data, located in one or more places, containing all the data specific to PLMN subscribers, in particular their subscription parameters, mobility and their contexts, in order to allow the processing of all service requests concerning these subscribers.
  • the core network 21 may also include other units not shown in FIG. 1: short message servers (SMS), terminal registers (EIR), etc.
  • FIGS. 2 and 3 are illustrations of the protocols that can be implemented in packet mode communications between a mobile terminal 23 and a remote unit such as an IP server or a user terminal accessible through one or more IP routers belonging to the Internet.
  • a remote unit such as an IP server or a user terminal accessible through one or more IP routers belonging to the Internet.
  • IP is used as the network protocol.
  • a corresponding IP layer is present in the mobile terminals 23 when they access the Internet. This access can be done during TCP (“Transmission Control Protocol”) sessions, or by exchanging UDP (“User Datagram Protocol”) datagrams, to allow the applications executed in mobile 23 and the remote unit to exchange data. .
  • TCP Transmission Control Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • the GPRS protocols used in the PLMN are described in GSM Recommendations 03.60, 03.64, 08.16 and 09.61 published by ETSI ("European Telecommunications Standards Institute").
  • ETSI European Telecommunications Standards Institute
  • additional IP and UDP layers, as well as a layer of the GTP protocol (“GPRS Tunneling Protocol", see technical specification 3G TS 29.060, version 3.4.0 published in March 2000 by 3GPP (3 rd Generation Partnership Project)
  • This Gn interface can be carried by ATM (“Asynchronous Transfer Mode”) connections, with layer 2 of type AAL5.
  • the IP datagrams exchanged by the mobile terminal 23 are encapsulated in data units of the SNDCP protocol (“Sub-Network Dependent Convergence Protocol”) which is above the LLC protocol (“Link Layer Control”) managing the addressing in the packets transmitted on the radio interface.
  • the SGSN relays between the GTP and SNDCP protocols to transmit these datagrams in the core network and to the BSS.
  • BSS 22 uses the BSS Gateway Protocol (BSSGP) on the Gb interface, below the LLC layer to which it is transparent.
  • BSSGP BSS Gateway Protocol
  • This Gb interface can use the frame relay technique (FR, “Frame Relay”).
  • FR frame relay technique
  • GSM radio protocols are used in layer 1, and MAC (“Medium Access Control”) and RLC (“Radio Link Control”) protocols in layer 2.
  • the invention relates to provision of data useful for the billing methods implemented in the core network. In the remainder of this description, it is presented in its application to packet mode data transmissions (GPRS), without this being limiting.
  • GPRS packet mode data transmissions
  • the core network 21 includes one or more entities 34 called CGF ("Charging Gateway Function") involved in billing functions in the GPRS network.
  • CGF Charging Gateway Function
  • the standardized interface between GSN and CGF is called Ga.
  • a CGF 34 entity can be incorporated into a GGSN or SGSN, or form a separate unit. It is linked to the billing system 35 used by the PLMN operator.
  • Billing is based on reporting messages called CDR (“Call Detail Report”) from GSNs, collected in real time by the CGF and supplied to the billing system by the CGF after possible preprocessing.
  • CDR Call Detail Report
  • the PLMN operator controls billing for its subscribers and external operators, according to its own management methods.
  • a message known as S-CDR is opened in the SGSN at the activation of each context of the PDP relating to a terminal 23. Information is added to the S-CDR when certain events occur such as modification of the quality of service or change time slot of pricing.
  • the S-CDR is closed and delivered to the CGF when the PDP context is completed in the SGSN for the subscriber.
  • This time-stamped message indicates the identity of the subscriber (IMSI, “International Mobile Subscriber Identity”) and contains in particular the following data collected by the SGSN: - quantities of data transmitted on the radio interface from and to the terminal, indicating quality of service and user protocols;
  • the SGSN can produce another message called M-CDR to integrate the data linked to the mobility management protocols.
  • the GGSN serving the terminal may in particular collect the following information, which it also inserts in a G-CDR message addressed to the CGF:
  • the CGF 34 records the S-CDR, M-CDR and G-CDR messages delivered by the GSNs, and it can possibly perform certain operations: filtering, merging, preprocessing for billing ... It transfers the data from the CDRs to billing system 35 which ensures the accounting treatments.
  • one or more wireless local area networks are connected to one or more SGSN 30 of the core network 21.
  • the WLAN 40 offers a bandwidth much higher than that offered by the BSS 22. But it is a local short-range network, while the BSS is a wide area network, for example with national coverage.
  • the WLAN 40 can be of the HiperLAN / 2 type. It comprises a gateway 41 connected to the SGSN 30 and a set of terminals 42 distributed in the area covered by the WLAN, which typically corresponds to one or more buildings.
  • Mobile terminals 23 owned by PLMN subscribers 21, 22 (or another PLMN with which roaming agreements exist) can, if they are multimode, also communicate via WLAN 40.
  • a multimode terminal incorporates communication protocols used in the cellular network ( Figure 2), and also those used in WLAN.
  • a subscriber can also hold several terminals compatible with different radio access networks.
  • Figure 3 illustrates different protocols that can intervene in a data exchange between the Internet 1 1 and a multimode mobile terminal 23 through WLAN 40. These protocols are largely identical to those of Figure 2.
  • the interface between the core network 21 and the WLAN 40 is also of frame relay type (FR), with a tunnel protocol functionally similar to BSSGP to carry the data units of the convergence layer protocol between the HiperLAN protocols / 2 and IP (CL, "Convergence Layer").
  • the SGSN 30 performs the translations necessary to transmit the IP packets transparently according to the GTP protocol in the core network and according to the CL protocol to the access network.
  • the HiperLAN / 2 system considered as an example for the operation of WLAN 40 uses a physical layer (PHY) based on the OFDM technique (“Orthogonal Frequency Division Multiplexing”).
  • PHY physical layer
  • the WLAN 40 and the mobile terminal 23 also incorporate a level 2 layer called DLC ("Data Link Control") incorporating MAC and RLC type sub-layers.
  • DLC Data Link Control
  • the convergence protocol data units are transmitted transparently via WLAN 40, in a form encapsulated in DLC protocol data units on the radio interface, and by means of the tunnel protocol on the interface with the core network. 21.
  • the SGSN 30 inserts in the S-CDR message an identification of the access network used, which it can simply deduce from the physical port used for communication to the mobile.
  • the access is carried out by means of the BSS managed by the cellular operator, the SGSN may include an indication of the same kind in the S-CDR, or the BSS may be considered as the default access network.
  • the billing system 35 establishes an accounting of the calls made by via WLAN 40, for example with a view to reverting from the cellular operator to the WLAN manager.
  • the WLAN manager thus plays an alternative operator role.
  • the same WLAN can possibly be associated in this way with several core networks managed by separate operators.
  • the WLAN gateway 41 is adapted to measure the traffic exchanged with the SGSN 30, in order to carry out local accounting and / or to provide the information required for establishing the CDR in the core network 21.

Abstract

Le système de radiocommunication cellulaire comporte un coeur de réseau (21) comprenant des commutateurs (28, 30, 32), une ou plusieurs passerelles (28, 32) vers des réseaux externes, des moyens de gestion d'abonnés (33) et des moyens de gestion de facturation (34, 35). Plusieurs réseaux d'accès radio (22, 40), comprenant chacun des stations de base (24, 42) capables de communiquer par radio avec des stations mobiles (23), sont reliés aux commutateurs du coeur de réseau. Ces réseaux d'accès radio incluent un réseau d'accès (22) géré avec le coeur de réseau par un opérateur cellulaire et au moins un réseau d'accès supplémentaire (40) ayant une couverture radio sensiblement moins étendue et une bande passante sensiblement plus large que celui géré par l'opérateur cellulaire. Lors d'une communication avec une station mobile à travers le coeur de réseau et l'un des réseaux d'accès, un message de compte rendu est généré en spécifiant le réseau d'accès en question.

Description

PROCEDE POUR LE SUIVI DE COMMUNICATIONS
DANS UN SYSTEME DE RADIOCOMMUNICATION CELLULAIRE.
ET CŒUR DE RESEAU METTANT EN ŒUVRE CE PROCEDE
La présente invention concerne la gestion des réseaux cellulaires de radiocommunication.
Dans les systèmes de télécommunication classiques, constitués d'un ensemble de réseaux interconnectés, chacun de ces réseaux étant géré par un seul opérateur, chaque réseau recueille de l'information sur chaque fourniture de service à un abonné, afin de calculer des données de facturation. Les informations recueillies sont ensuite triées sur la base de l'identité de l'abonné, afin de débiter les abonnés ou des organisations chargées de débiter un sous- ensemble d'abonnés.
Les systèmes sans fil sont des exemples de tels systèmes de réseaux interconnectés. Une particularité est que dans certaines conditions, un abonné d'un réseau peut occasionnellement utiliser les ressources d'un autre réseau. C'est ce qu'on appelle l'itinérance (« roaming »).
Si on considère un abonné d'un réseau A qui se trouve sous la couverture d'un autre réseau B et effectue un appel ou tout autre transaction de télécommunication facturable, le réseau B enregistre de l'information sur cette transaction avec une identification de l'abonné qui indique notamment quel est son réseau de rattachement. Le réseau B trie ces enregistrements sur la base des identités d'abonnés, et il construit un fichier pour le réseau A, qui inclut notamment l'enregistrement concernant l'abonné itinérant constitué.
Si les réseaux interconnectés A et B font mutuellement appel à leurs ressources pour acheminer le trafic, chaque réseau enregistre des données décrivant le trafic vers l'autre réseau, et une facturation croisée est effectuée en comparant les trafics échangés sans faire référence aux identités d'abonnés. Cette situation est typiquement celle du trafic téléphonique international. Cette situation est également celle de l'interfonctionnement d'un réseau privé avec un réseau public. L'opérateur public mesure le trafic échangé au niveau d'une passerelle entre les deux réseaux, et facture l'opérateur privé sur cette base.
Si le réseau B appartient à une couche hiérarchiquement plus élevée que le réseau A (par exemple A correspond à une compagnie téléphonique régionale, et B à l'opérateur national), le réseau A utilise les ressources du réseau B pour acheminer ces communications. L'opérateur du réseau A doit alors payer les services d'acheminement fournis par le réseau B.
Dans le domaine des réseaux de radiocommunication cellulaires, l'ETSI (« European Télécommunications Standard Institute ») a proposé d'interconnecter les réseaux cellulaires à couverture étendue (PLMN) (« Public
Land Mobile Network ») avec des réseaux d'accès radio à large bande (BRAN,
« Broadband Radio Access Network »).
Le BRAN est typiquement un réseau local sans fil (WLAN, « Wireless Local Area Network ») qui peut être de type HiperLAN/1 ou HiperLAN/2 selon les normes de l'ETSI. Ces réseaux HiperLAN sont de courte portée, et fonctionnent dans des bandes de fréquence autour de 2,4 ou 5,2 GHz. L'ETSI préconise des protocoles de convergence au-dessus des protocoles HiperLAN/2, afin de permettre le raccordement de ces WLAN avec des réseaux plus étendus, en particulier des réseaux cellulaires.
L'objectif est de faire profiter les abonnés du WLAN des services offerts par le réseau cellulaire.
Aux Etats-Unis, il existe des normes de WLAN similaires, à savoir les normes IEEE 802.11 b et IEEE 802.11 a. Un but de la présente invention est d'organiser l'interfonctionnement entre un réseau cellulaire et des WLAN de telle sorte que des abonnés du réseau cellulaire puissent utiliser les ressources à large bande du WLAN.
L'invention propose ainsi un procédé pour le suivi de communications dans un système de radiocommunication cellulaire comportant d'une part un cœur de réseau comprenant des commutateurs, au moins une passerelle vers un réseau externe, des moyens de gestion d'abonnés et des moyens de gestion de facturation, et d'autre part plusieurs réseaux d'accès radio reliés aux commutateurs du cœur de réseau et comprenant chacun des stations de base capables de communiquer par radio avec des stations mobiles. Les réseaux d'accès radio incluent un premier réseau d'accès géré avec le cœur de réseau par un opérateur cellulaire et au moins un second réseau d'accès ayant une couverture radio sensiblement moins étendue et une bande passante sensiblement plus large > que le premier réseau d'accès. Lors d'une communication avec une station mobile à travers le cœur de réseau et l'un des réseaux d'accès, on génère au moins un message de compte rendu incluant une identification dudit réseau d'accès indépendante des identités attachées à la station mobile.
Ainsi, un utilisateur enregistré dans le réseau géré par l'opérateur cellulaire peut utiliser les ressources du second réseau d'accès de type BRAN pour bénéficier du spectre très large offert par le BRAN et accéder ainsi aux services à large bande offerts par les réseaux externes (par exemple IP) raccordés au cœur de réseau. Ceci permet d'augmenter la capacité d'accès public au réseau cellulaire.
Le gestionnaire du BRAN peut se faire rémunérer par l'opérateur cellulaire pour le service d'accès qu'il fournit. Ceci est effectué simplement en enrichissant les messages de compte rendu circulant dans le cœur de réseau. Diverses méthodes de gestion peuvent ensuite s'appliquer entre l'opérateur cellulaire et le gestionnaire du BRAN afin de rémunérer ce dernier. Cette rémunération peut permettre de financer le coût d'installation du BRAN.
Un autre aspect de la présente invention se rapporte à un cœur de réseau d'un système de radiocommunication cellulaire comportant comprenant des commutateurs, au moins une passerelle vers un réseau externe, des moyens de gestion d'abonnés et des moyens de gestion de facturation, les commutateurs étant reliés à plusieurs réseaux d'accès radio comprenant chacun des stations de base capables de communiquer par radio avec des stations mobiles, les réseaux d'accès radio incluant un premier réseau d'accès géré avec le cœur de réseau par un opérateur cellulaire et au moins un second réseau d'accès ayant une couverture radio sensiblement moins étendue et une bande passante sensiblement plus large que le premier réseau d'accès, le cœur de réseau comportant des moyens pour générer au moins un message de compte rendu lors d'une communication avec une station mobile à travers le cœur de réseau et l'un des réseaux d'accès, lequel réseau d'accès est identifié dans le message de compte rendu de manière indépendante des identités attachées à la station mobile.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma général d'une architecture de système de radiocommunication cellulaire à laquelle l'invention peut s'appliquer ;
- les figures 2 et 3 sont des schémas illustrant des piles de protocoles de communication mis en œuvre dans des entités du système de la figure 1.
Le système de radiocommunication cellulaire représenté sur la figure 1 comporte un réseau cellulaire à couverture étendue, par exemple nationale, géré par un opérateur grand public.
Ce PLMN est classiquement divisé en un cœur de réseau 21 , comprenant des commutateurs interconnectés, et un réseau d'accès 22 fournissant les liens radio avec les terminaux mobiles 23.
Dans l'exemple représenté, le PLMN est de seconde génération et de type GSM (« Global System for Mobile communications »). Il incorpore un service de transmission de paquets de type GPRS (« General Packet Radio Service »). Dans le GSM, le réseau d'accès 22, appelé BSS (« Base Station Sub-system »), se compose de stations de base (BTS) 24 distribuées sur la zone de couverture du réseau pour communiquer par radio (interface Um) avec les terminaux mobiles 23, et de contrôleurs de stations de base (BSC) 25 reliés au cœur de réseau 21 et supervisant chacun des stations de base 24 à travers des interfaces appelées Abis. Bien entendu, l'invention est applicable à d'autres types de PLMN, notamment à des réseaux de troisième génération du type UMTS (« Universal Mobile Télécommunications System »).
Le cœur de réseau 21 est relié à des réseaux fixes comportant un réseau téléphonique commuté public (RTCP) 10 et un ou plusieurs réseaux de transmission de paquets utilisant des protocoles respectifs (PDP, « Packet Data Protocol ») tels que X.25 ou IP (« Internet Protocol »). Dans l'exemple illustré par les dessins, il y a un réseau de transmission de paquets 11 constitué par le réseau Internet.
Le cœur de réseau 21 comporte des centres de commutation du service mobile 28 (MSC, « Mobile Switching Center »), associés à des registres de localisation des visiteurs (VLR, « Visitor Location Register »). Ces MSC 28 assurent la commutation de circuit pour les communications de téléphonie ou de transfert de données en mode circuit. Certains MSC servent de passerelle avec les réseaux fixes, notamment avec le réseau commuté 10. Chaque BSC 25 est relié à un ou plusieurs MSC 28 par une interface A.
Pour le mode paquets, les commutateurs du cœur de réseau 21 sont appelés GSN (« GPRS Support Node »), et ils communiquent entre eux à travers une interface appelée Gn.
Les commutateurs de paquets 30 reliés aux BSC 25 du réseau d'accès 22 par une interface Gb sont appelés SGSN (« Serving GSN »). Certains d'entre eux peuvent communiquer avec des MSC par une interface Gs pour coordonner la mobilité entre les modes circuit et paquets.
D'autres commutateurs de paquets 32 du cœur de réseau 21 , appelés
GGSN (« Gateway GSN »), servent de passerelle avec les réseaux de paquets, notamment avec le réseau Internet 1. Ces passerelles 32 sont reliées aux SGSN 30 pour permettre aux terminaux mobiles 23 d'accéder à l'Internet.
Le cœur de réseau 21 comporte un registre de localisation nominal 33 (HLR, « Home Location Register ») communiquant avec les MSCA/LR, SGSN et GGSN à travers des interfaces normalisées respectivement appelées D, Gc et Gr. Le HLR est une base de données, située en un ou plusieurs endroits, contenant toutes les données propres aux abonnés du PLMN, notamment leurs paramètres d'abonnement, de mobilité et leurs contextes, afin de permettre le traitement de toutes les requêtes de services concernant ces abonnés. Le cœur de réseau 21 peut encore comporter d'autres unités non représentées sur la figure 1 : serveurs de messages courts (SMS), registres de terminaux (EIR), ...
La figure 2 et 3 sont des illustrations des protocoles pouvant être mis en œuvre dans des communications en mode paquets entre un terminal mobile 23 et une unité distante telle qu'un serveur IP ou un terminal d'usager accessible à travers un ou plusieurs routeurs IP appartenant au réseau Internet. Dans le réseau Internet 12, au-dessus des couches 1 et 2 du modèle OSI (L1 , L2), IP est utilisé comme protocole de réseau. Une couche IP correspondante est présente dans les terminaux mobiles 23 lorsqu'ils accèdent à l'Internet. Cet accès peut se faire lors de sessions TCP (« Transmission Control Protocol »), ou par échange de datagrammes UDP (« User Datagram Protocol »), pour permettre aux applications exécutées dans le mobile 23 et l'unité distante d'échanger les données.
Les protocoles GPRS utilisés dans le PLMN sont décrits dans les Recommandations GSM 03.60, 03.64, 08.16 et 09.61 publiées par l'ETSI (« European Télécommunications Standards Institute »). Au niveau de l'interface Gn, des couches IP et UDP supplémentaires, ainsi qu'une couche du protocole GTP (« GPRS Tunnelling Protocol », voir spécification technique 3G TS 29.060, version 3.4.0 publiée en mars 2000 par le 3GPP (3rd Génération Partnership Project)), sont présentes entre la couche 2 et la couche IP correspondant à celle du terminal mobile 23. Cette interface Gn peut être portée par des connexions ATM (« Asynchronous Transfer Mode »), avec une couche 2 de type AAL5.
Les datagrammes IP échangés par le terminal mobile 23 sont encapsulés dans des unités de données du protocole SNDCP (« Sub-Network Dépendent Convergence Protocol ») qui est au-dessus du protocole LLC (« Link Layer Control ») gérant l'adressage dans les paquets transmis sur l'interface radio. Le SGSN fait le relais entre les protocoles GTP et SNDCP pour transmettre ces datagrammes dans le cœur de réseau et vers le BSS.
Le BSS 22 utilise le protocole BSSGP (« BSS Gateway Protocol ») sur l'interface Gb, au-dessous de la couche LLC à laquelle il est transparent. Cette interface Gb peut utiliser la technique du relais de trames (FR, « Frame Relay »). Sur l'interface Um, les protocoles radio du GSM sont employés dans la couche 1 , et des protocoles MAC (« Médium Access Control ») et RLC (« Radio Link Control ») dans la couche 2. L'invention se rapporte à la fourniture de données utiles aux méthodes de facturation mises en œuvre dans le cœur de réseau. Dans la suite de la présente description, elle est présentée dans son application aux transmissions de données en mode paquets (GPRS), sans que ceci soit limitatif.
En plus des éléments précédemment indiqués, le cœur de réseau 21 comporte une ou plusieurs entités 34 appelées CGF (« Charging Gateway Function ») intervenant dans les fonctions de facturation dans le réseau GPRS. Sur ce sujet, on pourra se reporter à la spécification technique 3G TS 32.015, version 3.1.1 publiée en mars 2000 par le 3GPP. L'interface normalisée entre les GSN et le CGF est appelée Ga. Une entité CGF 34 peut être incorporée à un GGSN ou SGSN, ou former une unité à part. Il est relié au système de facturation 35 utilisé par l'opérateur du PLMN.
La facturation est basée sur des messages de compte rendu appelés CDR (« Call Détail Report ») issus des GSN, collectés en temps réel par le CGF et fournis au système de facturation par le CGF après des prétraitements éventuels. Sur la base de ces CDR, l'opérateur du PLMN contrôle la facturation pour ses abonnés et les opérateurs extérieurs, selon les méthodes de gestion qui lui sont propres.
Un message dit S-CDR est ouvert dans le SGSN à l'activatiσn de chaque contexte du PDP concernant un terminal 23. Des informations sont ajoutées au S-CDR lorsqu'il se produit certains événements tels que modification de la qualité de service ou changement de tranche horaire de tarification. Le S-CDR est fermé et délivré au CGF lorsque le contexte PDP est terminé dans le SGSN pour l'abonné. Ce message horodaté indique l'identité de l'abonné (IMSI, « International Mobile Subscriber Identity ») et contient notamment les données suivantes recueillies par le SGSN : - quantités de données transmises sur l'interface radio depuis et vers le terminal, en indiquant les qualités de service et les protocoles d'utilisateur ;
- utilisation des ressources GPRS, notamment quant à la mobilité du terminal ; - durée d'utilisation des adresses du PDP ;
- indication du PLMN de rattachement du terminal et du PLMN visité en cas de mobilité iπter-PLMN (« roaming »), et éventuellement localisation plus précise de l'abonné au moment de la création du S-CDR.
Le SGSN peut produire un autre message dit M-CDR pour intégrer les données liées aux protocoles de gestion de la mobilité.
Le GGSN desservant le terminal peut notamment recueillir les informations suivantes qu'il insère de même dans un message G-CDR adressé au CGF :
- adresses source et destination ; - utilisation des réseaux de données externes ;
- durée d'utilisation des adresses du PDP.
Le CGF 34 enregistre les messages S-CDR, M-CDR et G-CDR délivrés par les GSN, et il peut éventuellement effectuer certaines opérations : filtrage, fusion, prétraitements en vue de la facturation... Il transfère les données des CDR au système de facturation 35 qui assure les traitements comptables.
Dans le système représenté sur la figure 1 , un ou plusieurs réseaux locaux sans fil (WLAN) sont raccordés à un ou plusieurs SGSN 30 du cœur de réseau 21. Le WLAN 40 offre une bande passante très supérieure à celle offerte par le BSS 22. Mais c'est un réseau local à courte portée, alors que le BSS est un réseau étendu, par exemple de couverture nationale.
A titre d'exemple, le WLAN 40 peut être de type HiperLAN/2. Il comporte une passerelle 41 reliée au SGSN 30 et un ensemble de bornes 42 réparties dans la zone couverte par le WLAN, qui correspond typiquement à un ou plusieurs bâtiments. Des terminaux mobiles 23 détenus par des abonnés du PLMN 21 , 22 (ou d'un autre PLMN avec lequel existent des accords de roaming) peuvent, s'ils sont multimodes, communiquer également par l'intermédiaire du WLAN 40. Un terminal multimode incorpore les protocoles de communication utilisés dans le réseau cellulaire (figure 2), et également ceux utilisés dans le WLAN. Bien entendu, un abonné peu également détenir plusieurs terminaux compatibles avec différents réseaux d'accès radio.
La figure 3 illustre différents protocoles pouvant intervenir dans un échange de données entre le réseau Internet 1 1 et un terminal mobile multimode 23 à travers le WLAN 40. Ces protocoles sont en grande partie identiques à ceux de la figure 2. Dans l'exemple représenté, l'interface entre le cœur de réseau 21 et le WLAN 40 est également de type relais de trames (FR), avec un protocole tunnel fonctionnellement similaire à BSSGP pour porter les unités de données du protocole de la couche de convergence entre les protocoles HiperLAN/2 et IP (CL, « Convergence Layer »). Le SGSN 30 effectue les traductions nécessaires pour transmettre les paquets IP de façon transparente selon le protocole GTP dans le cœur de réseau et selon le protocole CL vers le réseau d'accès.
Le système HiperLAN/2 considéré à titre d'exemple pour le fonctionnement du WLAN 40 utilise une couche physique (PHY) reposant sur la technique OFDM (« Orthogonal Frequency Division Multiplexing »). Le WLAN 40 et le terminal mobile 23 incorporent également une couche de niveau 2 dite DLC (« Data Link Control ») incorporant des sous-couches de type MAC et RLC. Les unités de données du protocole de convergence sont transmises de façon transparente par le WLAN 40, sous forme encapsulée dans des unités de données du protocole DLC sur l'interface radio, et au moyen du protocole tunnel sur l'interface avec le cœur de réseau 21.
Lorsqu'un terminal mobile communique de la sorte en utilisant les ressources d'accès radio du WLAN 40, le SGSN 30 insère dans le message S-CDR une identification du réseau d'accès utilisé, qu'il peut déduire simplement du port physique utilisé pour la communication vers le mobile. Lorsque l'accès est effectué au moyen du BSS géré par l'opérateur cellulaire, le SGSN peut inclure une indication de même nature dans ie S-CDR, ou le BSS peut être considéré comme le réseau d'accès par défaut. Sur la base de ces indications du réseau d'accès employé, le système de facturation 35 fait établir une comptabilité des appels effectués par l'intermédiaire du WLAN 40, par exemple en vue d'une réversion de l'opérateur cellulaire vers le gestionnaire du WLAN.
Le gestionnaire du WLAN joue ainsi un rôle d'opérateur alternatif.
Un même WLAN peut éventuellement être associé de cette manière à plusieurs cœurs de réseau gérés par des opérateurs distincts.
Pour l'identification du réseau d'accès dans le message CDR, on peut prévoir un champ spécifique réservé à cette fin. Sinon, on peut utiliser des champs déjà prévus dans la norme, par exemple le champ « cell identity » prévu dans la section 6.1.1. de la spécification 3G TS 32.015 précitée. On peut également prévoir que la passerelle 41 du WLAN soit adaptée pour mesurer le trafic échangé avec le SGSN 30, afin d'effectuer une comptabilité locale et/ou de fournir les informations requises pour l'établissement du CDR dans le cœur de réseau 21.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé pour le suivi de communications dans un système de radiocommunication cellulaire comportant d'une part un cœur de réseau (21 ) comprenant des commutateurs (28, 30, 32), au moins une passerelle (28, 32) vers un réseau externe (10, 11 ), des moyens de gestion d'abonnés (33) et des moyens de gestion de facturation (34, 35), et d'autre part plusieurs réseaux d'accès radio (22, 40) reliés aux commutateurs du cœur de réseau et comprenant chacun des stations de base (24, 42) capables de communiquer par radio avec des stations mobiles (23), dans lequel les réseaux d'accès radio incluent un premier réseau d'accès (22) géré avec le cœur de réseau (21 ) par un opérateur cellulaire et au moins un second réseau d'accès (40) ayant une couverture radio sensiblement moins étendue et une bande passante sensiblement plus large que le premier réseau d'accès, et dans lequel, lors d'une communication avec une station mobile à travers le cœur de réseau et l'un des réseaux d'accès, on génère au moins un message de compte rendu incluant une identification dudit réseau d'accès indépendante des identités attachées à la station mobile.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel ledit message de compte rendu est généré dans un commutateur (30) du cœur de réseau (21 ) et transmis aux moyens de gestion de facturation (34, 35).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les premier et second réseaux d'accès (22, 40) fonctionnent dans des bandes de fréquence différentes.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le second réseau d'accès (40) est un réseau local sans fil utilisé pour fournir en outre des liens de communication indépendants du cœur de réseau (21 ).
5. Cœur de réseau d'un système de radiocommunication cellulaire comportant comprenant des commutateurs (28, 30, 32), au moins une passerelle (28, 32) vers un réseau externe, des moyens de gestion d'abonnés (33) et des moyens de gestion de facturation (34, 35), les commutateurs étant reliés à plusieurs réseaux d'accès radio (22, 40) comprenant chacun des stations de base (24, 42) capables de communiquer par radio avec des stations mobiles (23), les réseaux d'accès radio incluant un premier réseau d'accès (22) géré avec le cœur de réseau (21 ) par un opérateur cellulaire et au moins un second réseau d'accès (40) ayant une couverture radio sensiblement moins étendue et une bande passante sensiblement plus large que le premier réseau d'accès, le cœur de réseau (21 ) comportant des moyens pour générer au moins un message de compte rendu lors d'une communication avec une station mobile à travers le cœur de réseau et l'un des réseaux d'accès, lequel réseau d'accès est identifié dans le message de compte rendu de manière indépendante des identités attachées à la station mobile.
6. Cœur de réseau selon la revendication 5, dans lequel les moyens pour générer les messages de compte rendu sont situés dans des commutateurs (30) qui transmettent lesdits messages aux moyens de gestion de facturation (34, 35).
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