WO2002087160A2 - Heterogenes mobilfunksystem - Google Patents

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WO2002087160A2
WO2002087160A2 PCT/DE2002/001144 DE0201144W WO02087160A2 WO 2002087160 A2 WO2002087160 A2 WO 2002087160A2 DE 0201144 W DE0201144 W DE 0201144W WO 02087160 A2 WO02087160 A2 WO 02087160A2
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radio network
mobile
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Wolfgang Hahn
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a heterogeneous mobile radio system with at least a first and a second mobile radio network, each of the two mobile radio networks each having an access node to a packet data network.
  • Public mobile radio networks in particular 2G / 3G networks, are designed to offer services in as large a part of a country as possible. This can happen that in certain areas, i.e. in certain cells, in particular with a high subscriber density within these areas or cells, the capacity offered for the requested services is not sufficient.
  • the problem is further aggravated by the fact that the mobile access systems to the Internet, such as the packet data service GPRS (General Packet Radio Service) in mobile radio networks based on the GSM standard or UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) also include new services high bandwidths, such as multimedia, are made possible.
  • GPRS General Packet Radio Service
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • the network could possibly be heavily loaded with signaling traffic, since there are numerous handovers between the cells due to the small cells. This could push radio technology to its limits, especially with regard to the transmission frequencies.
  • an alternative wireless access system to the Internet. This could be, for example, a wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth or similar systems.
  • the advantage here would be that additional transmission capacity is actually created.
  • the installation of such alternative systems is generally not as expensive as the installation of the smallest cells mentioned.
  • the disadvantage here is the fact that no or only a seamless transition from the 2G / 3G ' mobile radio network to the alternative mobile radio network is possible. This means that transmission losses and interruptions could occur.
  • the LAN Wireless LAN
  • the subscriber must register with the Authenticate WLAN a second time, ie the installation of an alternative cellular network is not transparent to the subscriber.
  • the WLAN is operated by the same network operator as the 2G / 3G mobile radio network, it must at least introduce new methods of authentication and charging for operation, which would increase the operating costs of the system.
  • IP Layer is a protocol for the Internet Protocol (IP) family, which is independent of the transmission technology (e.g. LAN or WAN) and the access technology (cellular, landline).
  • IP Internet Protocol
  • GGSN Gateway GPRS Support Nodes
  • IP Internet protocol
  • a fixed reference point for the Internet is provided at the GGSN, at which each participant can be reached with an IP address.
  • the mobility between the access network nodes (GGSN) and existing service network nodes (Service GPRS Support Node: SGSN) is realized via GTP tunnels.
  • the entire connection between a mobile terminal (MT) and the access node GGSN together with the control data describing the connection is referred to as the packet data protocol (PDP) context.
  • PDP packet data protocol
  • a subscriber is available via a fixed IP address, for example, from an Internet service provider (ISP) will be available for corresponding participants.
  • ISP Internet service provider
  • this subscriber If this subscriber now books himself into a 2G / 3G network, he receives a preferably dynamic IP address from an Internet service provider.
  • This Internet service provider and the cellular operator of the 2G / 3G network can be organizationally identical.
  • the following procedure would be necessary: With his IP address from the 2G / 3G mobile network, the subscriber must register with his home agent on the Internet.
  • This home agent (HA) can be provided by a second (home) ISP. At this HA, the subscriber can be reached via a fixed IP address or another identification in the network of the second ISP.
  • the data packets are then tunneled from the home agent to the access node GGSN of the subscriber's IP address in the 2G / 3G mobile radio network via a mobile IP (MIP) tunnel.
  • MIP mobile IP
  • a forign agent (FA) must be present in the GGSN that cancels the encapsulation of the packets tunneled to the GGSN and the mobile terminal to which a fixed home address is assigned , delivers.
  • FA foreign agent
  • the home agent can also send the packets directly to the Internet using Mobile IP (MIP)
  • Mobile network and WLAN as a service offered by the network operator of the 2G / 3G mobile network, must also provide the home agent and home IP addresses for its subscribers, since the home agent controls or routes how the packets get to the MT.
  • the subscriber identifications and charging data of the respective networks must be correlated. There is thus a considerable operator effort.
  • registration data and authentication data must be exchanged between MT, FA and servers for authentication, authorization and charging (AAA) and HA.
  • AAA authorization and charging
  • a heterogeneous mobile radio system for providing services from a packet data network for a mobile terminal is provided with at least a first mobile network and a second mobile network, the mobile networks each having at least one access node to the packet data network and the access node of the two - th mobile radio network can only be connected indirectly to the packet data network via the access node of the first mobile radio network.
  • the packet data network is the public Internet.
  • At least one first mobile radio network is now combined with a second mobile radio network, the two mobile radio networks each having at least one access node to a packet data network, preferably to the Internet.
  • the access node is implemented by a GGSN (Gateway GPRS Support Node).
  • the access node with the functions according to the invention is referred to as a local mobility agent (LMA).
  • LMA local mobility agent
  • these access nodes represent an interface to a packet data network, preferably to the fixed IP network, and act as an access router, i.e. they terminate cellular and access technology specific protocols.
  • IP protocols in particular Mobile IP (MIP)
  • MIP Mobile IP
  • the access node of the second mobile radio network is now not directly connected to the packet data network, preferably the Internet, but rather all data is tunneled via the access node of the first mobile radio network.
  • At least one agent function can be integrated in the access node of the first mobile radio network.
  • this is a home agent function, preferably a routing function.
  • the routing function from the packet data network, preferably the Internet in the first mobile network preferably relocated to a 2G / 3G mobile network. This eliminates the need to operate a home agent in the packet data network or on the Internet and the assignment of fixed IP addresses on the Internet.
  • the IP address in the mobile radio system can be retained when changing between the first and second mobile radio network. There is therefore no interruption in the applications.
  • the routing is significantly improved.
  • the first mobile radio network represents an overlay network of the second mobile radio network. In the service areas of the second mobile radio network, coverage is also ensured by the first mobile radio network.
  • the first mobile radio network is particularly preferably a 2G / 3G mobile radio network. In this case, a connection of the first mobile radio network to a mobile terminal is not abandoned even when the second mobile radio network is used, ie the mobile terminal is "always on" in the first mobile radio network.
  • the authentication function of the first cellular network preferably a 2G / 3G cellular network for a subscriber to the mobile radio system
  • a charging function of the first cellular network preferably a 2G / 3G cellular network for the second cellular network
  • the second mobile radio network preferably a WLAN
  • the second mobile radio system can be inserted seamlessly, ie without interruption and loss, into the overall system. Since the entire traffic of the second mobile radio network is also routed via the first mobile radio network, sufficient information is available in the first mobile radio network to enable very flexible charging.
  • a data volume transmitted in the second mobile radio network can be billed identically to a data volume transmitted in the first mobile radio network, preferably a 2G / 3G mobile radio network. It can also be used free of charge or at an Internet service provider tariff. In the latter case, any legal requirements or business cases can also be fulfilled.
  • Authentication and authorization of a subscriber for the use of the second cellular network can be carried out in the first cellular network by registering for the second cellular network via the first cellular network and by the access node of the first cellular network matching the subscriber address (IP) with compares the IP address of the subscriber in the first mobile radio network and checks for the presence of a corresponding PDP context in the first mobile radio network.
  • IP subscriber address
  • specifiable data can optionally be routed only via the second mobile radio network.
  • the data path between the access node of the second mobile radio network and the first mobile radio network can be realized by a generalization of the existing "Secondary PDP Context" concept of GPRS, the packet distribution function being used for secondary PDP contexts in order to also handle data traffic between the first To distribute mobile radio network and the second mobile radio network, and the tunnels can have different destination addresses as seen from GGSN.
  • this not only switches all traffic between the first and the second mobile radio network, but only certain data records can also be routed via the second mobile radio network in accordance with a traffic classification that may be provided. This corresponds to an extension of MIP.
  • the Mobile IP registration can be expanded, specifically by session-specific
  • Data of the PDP context of the first mobile radio network such as, for example, subscribers and context identities, and session-specific data for the tunnel establishment between the Access nodes of the second mobile radio network and the first mobile radio network, such as, for example, data stream characteristics for traffic classification, such as in the TFT of GPRS.
  • the second mobile radio network can be used for Voice over IP or multimedia connections, while the first mobile radio system can be used for the remaining data traffic.
  • the first access node advantageously couples the PDP context to the second mobile radio network with a context in the first mobile radio network. In addition, it preferably only allows the context in the second mobile radio network if there is at least one context in the first mobile radio network.
  • a control function is preferably present in the access node of the second mobile radio network, which has the effect that data packets to be sent by the second mobile radio network are transported exclusively to the access node of the first mobile radio network.
  • This can be achieved, for example, by using special IP addresses for the tunnel endpoints between the first and the second mobile radio network.
  • special address allocation techniques can be used for mobile subscribers in the second mobile radio network. In addition, this can also be checked for predefined access addresses by testing the tunnel destination address of the access node of the first mobile radio network in the access node of the second mobile radio network.
  • the second mobile radio network can be operated by the operator of the first mobile radio network or by another operator.
  • the operator of the second mobile radio network does not have to provide subscriber management, that is to say no authentication function, or a subscriber Carry out mer billing.
  • subscriber management that is to say no authentication function
  • subscriber Carry out mer billing For billing with the operator of the first mobile radio network, for example, a kind of interoperator charging can be carried out, for example over the entire data volume transported for the network operator of the first mobile radio network.
  • the entire connection from a mobile terminal (MT) to a GGSN of the 2G / 3G cellular network, including the connection via the WLAN, can be used as an extension of the GPRS Secondary PDP context.
  • QoS Quality of Service
  • a Voice over IP telephony connection In a first context, standard Internet traffic such as WEB browsing and e-mail can be processed and in one second (secondary) context, a Voice over IP telephony connection, which results in only a few technical changes for the 2G / 3G cellular network, for example in the GGSN.
  • the heterogeneous mobile radio system does not require any new protocols. It can work with already known protocols such as MIP and / or GTP.
  • the control between a mobile terminal and the respective access node can only take place using Mobile IP. This enables control with standard IETF techniques and does not require any system-specific changes.
  • the mobile radio network is an overlay network of the second mobile radio network, the connection of the first mobile radio network to a mobile terminal is not abandoned even when the second mobile radio network is used, security-relevant data can still be transmitted via the first mobile radio network.
  • the second mobile radio network preferably a WLAN
  • the asymmetry of the traffic in the downlink direction is also taken from the first mobile radio network, preferably a 2G / 3G mobile radio network.
  • the present invention also relates to a corresponding method for providing services from a packet data network for a mobile terminal of a mobile radio system, the method comprising at least the following steps: a. Providing at least a first and a second mobile radio network, each with at least one access node to the packet data network; b. Combining the mobile radio networks in such a way that data packets between the second mobile radio network and the packet data network can only be transported indirectly via the access node of the first mobile radio network.
  • a control function in the access node of the second mobile radio network preferably transports data packets to be sent by the second mobile radio network exclusively to the access node of the first mobile radio network.
  • a mobile terminal for using a heterogeneous mobile radio system with at least a first mobile radio network and a second mobile radio network is provided according to the invention, the mobile terminal being able to maintain connections to the first and second mobile radio networks at the same time.
  • the mobile terminal can preferably optionally transmit data via the first and / or via the second mobile radio network.
  • a subscriber of the heterogeneous mobile radio network advantageously maintains a connection in the first and in the second mobile radio network at the same time. This means that no data can be lost in the case of a handover.
  • the otherwise usual data forwarding function in the mobile radio network during a handover is not necessary here, since the mobile terminal can take over this function.
  • the switching of data streams from the first mobile radio network to the second mobile radio network and vice versa the end of transmission is signaled in the respective mobile radio network in order to make it easier for the mobile terminal to secure the sequence of the data.
  • data streams transported via the first or second mobile radio network can be combined in the mobile terminal.
  • Data streams transported via the first or second mobile radio network are preferably combined in the mobile terminal. This considerably reduces the handover function of the mobile radio system. Since the connection between the first mobile radio network and the mobile terminal is preferably not abandoned, only a partial handover takes place between the first and the second mobile radio network, as a result of which the amount of data that must be transferred between the mobile radio networks is minimal and the handover signaling is reduced greatly simplified.
  • the object of the invention essentially relates to embedding a second alternative mobile radio network in a first mobile radio network, preferably in a 2G / 3G mobile radio network, such as GPRS.
  • the advantages of the present invention are summarized, in particular, in the fact that the heterogeneous mobile radio system according to the invention only results in a partial handover between the mobile radio networks.
  • the handover functions are moved to the mobile terminal.
  • a generalization of the concept of the secondary PDP context can be realized in the invention.
  • a home agent function is preferably combined with an access node, preferably with a GGSN.
  • a control function that forces the routing of data packets to the access node of the first mobile radio network is preferably combined with the access node of the second mobile radio network.
  • Fig. 1 Schematic representation of a heterogeneous mobile radio system according to the invention with a connection to the Internet;
  • FIG. 2 Detailed schematic representation of another heterogeneous mobile radio system according to the invention with a connection to the Internet.
  • FIG. 1 shows a heterogeneous mobile radio system 1 according to the invention, which has a first mobile radio network 2, preferably a 2G / 3G mobile radio network, such as a GSM and / or UMTSGPRS, and a second mobile radio network 3, such as a WLAN.
  • the first mobile radio network 2 has an access node 4, in the case of a GSM and / or UMTS GPRS a GGSN.
  • a home agent function is integrated in this.
  • the second mobile radio network 3 also has an access node 5. Both access nodes 4, 5 act as access routers.
  • a data tunnel 6 is set up between the access nodes 4 and 5.
  • a mobile terminal 7 In order to be able to set up this data tunnel 6, a mobile terminal 7 must inform the access node 5 of the second mobile radio network 3 of the address of the access node 4 of the first mobile radio network 2.
  • the access node 4 of the first mobile radio network 2 for example a GGSN, can distribute its address or the home agent address via the first mobile radio network 3, preferably a 2G / 3G mobile radio network, using MIP, which is referred to as home agent advertisement, or the mobile Terminal 7 can use MIP to query the address, a so-called home agent solicitation.
  • the access node 4, preferably the GGSN answers this query with its address itself and does not distribute it to other routers.
  • the exchange of information between the access node 4 and the mobile terminal 7 can also be carried out with other protocols. len or protocol extensions.
  • the address of the access node 4 can also be a component of PDP context data stored in the mobile terminal 7. It is also conceivable that the mobile terminal 7 only knows the address of a node serving the terminal 7 of the first mobile radio network 2, which in turn knows the address of the access node 4. The mobile terminal 7 sends the address of the node serving the terminal 7 to the access node 5 and the latter asks the serving node of the first mobile radio network for the address of the access node 4.
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of a further heterogeneous mobile radio system according to the invention. Two variants for the mobile radio system according to the invention are shown below with reference to FIG. 2.
  • a packet distributor function 9 is implemented in an access node 4 of the first mobile radio network 2, preferably in a GGSN, as an extension of the GPRS secondary PDP context concept.
  • a mobile terminal 7 registers itself in the first mobile radio network 2, in the case shown in a 2G / 3G mobile radio network. Furthermore, the mobile terminal 7 has set up at least one PDP context for an Internet service provider 8, from the address range of which it receives an IP address (hereinafter: IP-mt). This context is regarded as "always on” in order to ensure that the mobile terminal 7 can be reached and at least to be able to exchange signaling messages for certain services with the Internet.
  • IP-mt IP address
  • the mobile terminal 7 can set up further secondary PDP contexts for the same IP address in order to For example, to reserve a bandwidth for certain services, in particular at the radio interface.
  • the traffic that is intended for a secondary PDP context is combined with a traffic Flow template described. This is a parameter set that characterizes certain data streams and allows a packet distributor function 9 in the GGSN to classify the data packets accordingly and to assign them to the respective data streams, ie (secondary) PDP contexts.
  • the mobile terminal 7 recognizes the presence of a second alternative mobile radio network 3 and decides to use it. For this purpose, the mobile terminal 7 establishes a connection to the access node 5 of the second mobile radio network 3.
  • the latter is a WLAN in the present case, and the access node 5 is referred to as the Local Mobility Agent (LMA). From there it receives an IP address.
  • the mobile terminal 7 signals a packet distribution function 9 in the GGSN 4 that it wants to implement the Internet service for its IP address IP-mt via the second mobile radio network 3. This can be done both via the 2G / 3G cellular network 2 and via the WLAN 3.
  • the mobile terminal 7 signals a request with MIP or other protocols to the LMA 5, which converts this request into a so-called Create PDP context request message.
  • the mobile IP request can be supplemented with a session-specific extension.
  • GGSN 4 and its own address as the destination addresses for the tunnel endpoints. This creates the connection between LMA 5 and GGSN 4.
  • control messages from the 2G / 3G mobile radio network 2 are used.
  • the existing mechanisms for example an Activate Secondary PDP context, must be expanded in order to be able to transmit the address of the LMA 5 to the GGSN 4 and to indicate to a corresponding service network node of the 2G / 3G mobile radio network 2 that no new context is to be set up. Then the GGSN 4 builds a new Tunnel 6 with the corresponding tunnel end point address.
  • This tunnel 6 can use the GTP protocol as an encapsulation technique, which represents the least amount of GGSN functions to be changed.
  • the entire downlink traffic is then routed via this tunnel 6.
  • an end of service signaling can take place on the old data path 10.
  • the GGSN 4 bills for the new data path, i.e. via tunnel 6, specially marked, for example as a new QoS class.
  • the mobile terminal 7 can also use it for the uplink traffic.
  • the LMA 5 tunnels all uplink data to the GGSN 4. By setting a traffic accordingly.
  • Flow templates can be controlled by the mobile terminal 7 whether all or only a certain part of the data is transmitted from the GGSN 4 to the terminal 7 via the mobile radio network 2.
  • a packet distributor function 9 in the GGSN 4 is implemented by an integrated home agent 9, which has a direct interface to the GPRS functions of the GGSN 4.
  • the mobile terminal 7 is logged into the 2G / 3G mobile radio network 2 and has set up at least one PDP context for an Internet service provider 8, from whose address book it receives an IP address (hereinafter: IP-mt).
  • IP-mt IP address
  • This context is in turn regarded as "always on” in order to ensure that the mobile terminal 7 can be reached and at least exchange signaling information for certain services with the Internet.
  • the mobile terminal 7 can set up further secondary PDP contexts, for example to reserve a bandwidth for certain services, in particular on the radio interface.
  • the IP-mt is automatically entered in the integrated Home Agent 9 as the home address. wear.
  • the mobile terminal 7 recognizes the presence of a second alternative mobile radio network 3 and decides to use it. To do this, it connects to the LMA 5. From there it receives an IP address.
  • the mobile terminal 7 signals a packet distributor 9 or the home agent 9 in the GGSN 4 that it wants to implement the Internet service for its IP-mt via the LMA 5. This can take place both via the 2G / 3G mobile radio network 2 and via the WLAN 3.
  • the signaling via the WLAN 3 to the LMA 5 takes place, as already described in the first variant.
  • Mobile IP is preferably used from LMA 5 to GGSN 4.
  • a MIP request can be sent as normal L3 IP traffic, the home agent address corresponding to the GGSN address.
  • An advantage over signaling via WLAN 3 is that a protected and authenticated path is used.
  • the GGSN 4 must filter MIP messages addressed to it from the user data stream and deliver them to the internal home agent 9.
  • the authentication and authorization function is implemented in a simple manner by the GGSN 4 carrying out a test as to whether the subscriber home address used in the MIP HA registration request matches the IP address of the PDP context used.
  • the GGSN 4 In the event that the mobile terminal 7 is signaled via the WLAN 3, the GGSN 4 must check whether there is a valid PDP context for the mobile terminal 7 and whether the mobile terminal 7 and thus its IP-mt is authenticated and authorized to use a desired service. In addition to the IP address, other identities of the mobile subscriber should be present in the Mobile IP Registration Request to prevent the IP address from being used by unauthorized subscribers.
  • the integrated home agent 9 sets up a MIP tunnel 6 as a new data path to the LMA 5. The All downlink traffic or certain data streams corresponding to the traffic flow template are then routed via this tunnel 6. To simplify the data coordination in the mobile terminal 7, an end of service signaling can take place on the old data path 10.
  • the GGSN 4 carries out the billing for the new data path, ie via the tunnel 6, specifically identified, for example as a new QoS class. As soon as the new data path is established via the tunnel 6, the mobile terminal 7 can also use it for the uplink traffic.
  • the LMA 5 tunnels all uplink data to the GGSN 4.
  • the LMA 5 must also encapsulate all the uplink traffic in the tunnel 6 to the GGSN 4 or the integrated home agent 9 in addition to the function of a forign agent, which encapsulates the downlink traffic to allow full billing. This function is called reverse tunneling.
  • the mobile terminal 7 must prevent the mobile terminal 7 from optimizing the route and thereby enabling direct routing between the LMA 5 and a corresponding host 11 without passing through the GGSN 4 or the home agent 9. This can be achieved in that the corresponding MIP messages are rejected or negatively acknowledged by the LMA 5 by route optimization of the mobile terminal 7.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein heterogenes Mobilfunksystem (1) zur Bereitstellung von Diensten aus einem Paketdatennetz für ein mobiles Terminal (MT) (7) mit mindestens einem ersten Mobilfunknetz (2) und einem zweiten Mobilfunknetz (3), wobei die Mobilfunknetze (2, 3) jeweils mindestens einen Zugangsknoten (4, 5) zu dem Paketdatennetz aufweisen und der Zugangsknoten (5) des zweiten Mobilfunknetzes (3) nur mittelbar über den Zugangsknoten (4) des ersten Mobilfunknetzes (2) mit dem Paketdatennetz verbindbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein mobiles Terminal (7) zur Nutzung eines heterogenen Mobilfunksystems mit mindestens einem ersten Mobilfunknetz (2) und einem zweiten Mobilfunknetz (3), wobei das mobile Terminal (7) gleichzeitig Verbindungen zu dem ersten (2) und dem zweiten (3) Mobilfunknetz unterhalten kann.

Description

Beschreibung
Heterogenes Mobilfunksystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein heterogenes Mobilfunksystem mit mindestens einem ersten und einem zweiten Mobil- funknetz, wobei jedes der beiden Mobilfunknetze jeweils einen Zugangsknoten zu einem Paketdatennetz aufweist. Öffentliche Mobilfunknetze, insbesondere 2G/3G Netze, sind dafür ausge- legt, Dienste in möglichst weiten Teilen eines Landes anzubieten. Dabei kann der Fall eintreten, dass in bestimmten Gebieten, d.h. in bestimmten Zellen, insbesondere bei einer hohen Teilnehmerdichte innerhalb dieser Gebiete bzw. Zellen die angebotene Kapazität für die angeforderten Dienste nicht aus- reicht. Das Problem wird zudem noch dadurch verstärkt, dass durch die mobilen ZugangsSysteme zum Internet, wie beispielsweise durch den Paketdatendienst GPRS (General Packet Radio Service) in Mobilfunknetzen nach dem GSM-Standard oder UMTS (Universal Mobil Teleco munications System) neue Dienste bzw. Services mit hohen Bandbreiten, wie beispielsweise Multimedia, ermöglicht werden.
Das Problem tritt verstärkt auf in Orten und Gebäuden wie beispielsweise Flughäfen oder Messen, bei denen meist auch von einer geringeren Bewegungsgeschwindigkeit der Teilnehmer ausgegangen werden kann. Hier könnten beispielsweise die zwei im folgenden beschriebenen Ansätze zur Lösung des genannten Problems führen.
Es wäre denkbar kleinste, d.h. micro oder pico Zellen in der selben Technologie wie das Gesamtnetz zu installieren, beispielsweise in Kombination mit Overlay- bzw. Umbrella-Zellen. Bei dieser Vorgehensweise würde der Teilnehmer nichts von dem Eingriff, d.h. von der Installation der zusätzlichen Zellen in das Gesamtnetz merken, d.h. die Installation wäre für den Teilnehmer des Mobilfunknetzes völlig transparent. Zudem würde sich die Installation derartiger kleinster Zellen für den Netzwerkoperator des Mobilfunknetzes nahtlos in sein Betriebskonzept einfügen. Es gäbe keine Übermittlungsverluste oder ungewollte Unterbrechungen bei der Übermittlung. Im Allgemeinen wären zudem keine gesonderten Maßnahmen zur Verge- bührung und/oder Authentifizierung des entsprechenden Teil- nehmers des Mobilfunknetzes erforderlich. Allerdings wäre die Installation derartiger kleinster Zellen in das Gesamtsystem sehr teuer. Es handelt sich um sehr teure Radiotechnologie, da eine sehr hohe Mobilität unterstützt wird. Zudem könnte das Netz womöglich stark mit Signalisierungsverkehr belastet werden, da es aufgrund der kleinen Zellen zu einer Vielzahl von Handovers zwischen den Zellen kommt. Dabei könnte die Radiotechnologie an ihre Grenze stoßen, insbesondere bzgl . der Übermittlungsfrequenzen. Ferner wäre es denkbar, ein alternatives drahtloses Zugangs- system zum Internet zu installieren. Hierbei könnte es sich beispielsweise um ein Wireless LAN (Local Area Network) , um Bluetooth oder ähnliche Systeme handeln. Der Vorteil hierbei wäre darin zu sehen, dass tatsächlich zusätzliche Übertragungskapazität geschaffen wird. Zudem ist die Installation derartiger alternativer Systeme im Allgemeinen nicht so kostenaufwendig wie die erwähnte Installation kleinster Zellen. Nachteilig dabei ist allerdings die Tatsache, dass kein bzw. ein nur eingeschränkt nahtloser Übergang aus dem 2G/3G' Mobilfunknetz auf das alternative Mobilfunknetz möglich ist. Das bedeutet, dass Verluste und Unterbrechungen bei der Übermittlung auftreten könnten. Im Falle, dass das LAN (Wireless LAN) beispielsweise zu einem anderen Netzwerkoperator gehört als das 2G/3G Mobilfunknetz muss der Teilnehmer sich bei dem WLAN ein zweites Mal authentifizieren, d.h. die Installation eines alternativen Mobilfunknetzes ist für den Teilnehmer nicht transparent. Wird hingegen das WLAN von demselben Netz- werkoperator betrieben wie das 2G/3G Mobilfunknetz, so muss dieser zum Betrieb zumindest neue Methoden zur Authentifizierung und zur Vergebührung einführen, was die Betriebskosten des Systems erhöhen würde .
Bislang wurden üblicherweise Lösungen auf IP-Layern gewählt, um heterogene Mobilfunksysteme, wie beispielsweise eine Kombination eines 2G/3G Mobilfunknetz mit einem WLAN, welche IP Verkehr realisieren, zu kreieren. Mit IP Layer werden dabei Protokolle der Internet Protokoll (IP) Familie bezeichnet, die unabhängig von der Übertragungstechnik (z.B. LAN oder WAN) und der Zugriffstechnik (Mobilfunk, Festnetz) sind. Eine der am meisten dabei diskutierten Lösungen ist das Mobile IP entsprechend beispielsweise RFC2002 für IP-v4. In 3GPP 2G/3G Netzen ist der Internetzugang meist entsprechend 3GPP TS23.060 realisiert. Es werden dabei Zugangsknoten (GGSN: Ga- teway GPRS Support Nodes) bereitgestellt, die jeweils den Zugang zu dem Internet realisieren und das entsprechende Internet Protokoll (IP) unterstützen. Dabei ist am GGSN ein fester Bezugspunkt für das Internet vorgesehen, an dem jeder Teilnehmer mit einer IP Adresse erreichbar ist. Innerhalb des Kernnetzes, d.h. innerhalb des eigentlichen Mobilfunknetzes wird die Mobilität zwischen den Zugangsnetzknoten (GGSN) und vorhandenen Dienstenetzknoten (Service GPRS Support Node: SGSN) über GTP Tunnel realisiert . Die gesamte Verbindung zwischen einem mobilen Terminal (MT) bis zum Zugangsknoten GGSN mitsamt den die Verbindung beschreibenden Steuerdaten wird als Paket Daten Protokoll (PDP) Kontext bezeichnet. Ein Teilnehmer ist über eine feste IP Adresse, die ihm beispielsweise von einem Internet Service Provider (ISP) zur Verfügung gestellt wird für korrespondierende Teilnehmer erreichbar.
Bucht sich dieser Teilnehmer nun in ein 2G/3G Netz ein, so erhält er von einem Internet Service Provider eine vorzugsweise dynamische IP Adresse. Dabei können dieser Internet Service Provider und der Mobilfunkoperator des 2G/3G Netzes organisatorisch identisch sein. Um einen Wechsel des Teilnehmers zwischen dem 2G/3G Netz und dem WLAN mittels Mobile IP zu realisieren, würde folgendes Vorgehen notwendig sein: Mit seiner IP Adresse aus dem 2G/3G Mobilfunk Netz muss sich der Teilnehmer bei seinem Home Agent im Internet registrieren. Dieser Home Agent (HA) kann von einem zweiten (Heimat-) ISP bereitgestellt werden. An diesem HA ist der Teilnehmer über eine feste IP Adresse oder eine andere Identifikation im Netzwerk des zweiten ISP erreichbar. Über einen Mobilen IP (MIP) Tunnel werden dann die Datenpakete vom Home Agent zum Zugangsknoten GGSN der IP Adresse des Teilnehmers im 2G/3G Mobilfunknetz getunnelt . Damit die Pakete zu dem mobilen Terminal (MT) des Teilnehmers gelangen, muss in dem GGSN ein Fo- reign Agent (FA) vorhanden sein, der die Einkapselung der zum GGSN getunnelten Pakete aufhebt und dem mobilen Terminal, dem eine feste Home Adresse zugeordnet ist, zustellt. Bucht sich der Teilnehmer im WLAN ein und ist in einem WLAN Controller, der als Zugangsknoten zum Internet fungiert, ebenfalls ein Foreign Agent (FA) vorhanden, so kann der Home Agent im In- ternet die Pakete mittels Mobile IP (MIP) auch direkt zum
WLAN Controller weiterleiten. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass der Teilnehmer beim Wechsel der Systeme seine IP Adresse beibehalten kann, wodurch viele Anwendungen nicht unterbrochen werden müssen. Nachteilig ist allerdings, wie bereits eingangs erläutert, dass im Bereich des WLAN neue Methoden bzw. Maßnahmen zur Zugangsberechtigungskontrolle und Verge- bührung eingeführt bzw. vorgenommen werden müssen. Soll dabei der mögliche Wechsel der beiden Mobilfunknetze bzw. der beiden ZugangsSysteme, wie hier beschrieben zwischen 2G/3G
Mobilfunknetz und WLAN, als ein Service des Netzwerkoperators des 2G/3G Mobilfunknetzes angeboten werden, muss dieser auch den Home Agent sowie für seine Teilnehmer Home IP Adressen bereitstellen, da der Home Agent steuert bzw. routet, wie die Pakete zum MT gelangen. Zudem ist eine Korrelation der Teilnehmeridentifikationen und Vergebührungsdaten der jeweiligen Netze vorzunehmen. Es kommt somit zu einem beträchtlichen Betreiberaufwand. Ferner kommt es womöglich zu größeren Um- schaltzeiten auf Grund des Protokolls, denn Registrierungsdaten und Authentifizierungsdaten müssen zwischen MT, FA und Servern zur Authentifizierung, Autorisierung und Vergebührung (AAA) und HA ausgetauscht werden. Auch eine große Entfernung zwischen dem Home Agent und den lokalen Netzen, in denen sich der mobile Teilnehmer aufhält, kann zu größeren Umschaltzeiten führen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, ein Mobilfunksystem bereitzustellen, das zumindest die Vorteile beider genannten Ansätze zeigt, gleichzeitig aber deren
Nachteile überwindet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Mobil- funksystem gemäß Anspruch 1. Weitere bevorzugte Ausführungs- formen sind in den entsprechenden Unteransprüchen genannt.
Gemäß Anspruch 1 wird ein heterogenes Mobilfunksystem zur Bereitstellung von Diensten aus einem Paketdatennetz für ein mobiles Terminal (MT) mit mindestens einem ersten Mobilfunk- netz und einem zweiten Mobilfunknetz bereitgestellt, wobei die Mobilfunknetze jeweils mindestens einen Zugangsknoten zu dem Paketdatennetz aufweisen und der Zugangsknoten des zwei- ten Mobilfunknetzes nur mittelbar über den Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes mit dem Paketdatennetz verbindbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des heterogenen Mobil- funksystems handelt es sich bei dem Paketdatennetz um das öffentliche Internet .
Erfindungsgemäß wird nun mindestens ein erstes Mobilfunknetz mit einem zweiten Mobilfunknetz kombiniert, wobei beide Mo- bilfunknetze jeweils über mindestens einen Zugangsknoten zu einem Paketdatennetz, vorzugsweise zum Internet, verfügen. Im Falle, dass es sich bei dem ersten Mobilfunknetz um ein 2G/3G Mobilfunknetz handelt, wird der Zugangsknoten durch ein GGSN (Gateway GPRS Support Node) realisiert. Im zweiten Mobilfunk- netz, beispielsweise ein WLAN, wird der Zugangsknoten mit den erfindungsgemäßen Funktionen als Local Mobility Agent (LMA) bezeichnet . Diese Zugangsknoten stellen über eine IP Router- funktion ein Interface zu einem Paketdatennetz, vorzugsweise zu dem festen IP Netz, dar und fungieren als Access Router, d.h. sie terminieren Mobilfunk und Zugangstechnik spezifische Protokolle. Dabei können vorteilhafterweise auch IP Protokolle, insbesondere Mobile IP (MIP) , angewendet werden. Erfindungsgemäß ist nun der Zugangsknoten des zweiten Mobilfunknetzes nicht direkt mit dem Paketdatennetz, vorzugsweise dem Internet, verbunden, sondern es werden alle Daten über den Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes getunnelt.
Ferner ist in dem Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes mindestens eine Agenten Funktion integrierbar. In einer be- vorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Mobilfunksystems handelt es sich dabei um eine Home Agent Funktion, vorzugsweise um eine Routingfunktion. Somit wird die Routingfunktion vom Paketdatennetz, vorzugsweise des Internets in das erste Mobilfunknetz, vorzugsweise in ein 2G/3G Mobilfunknetz verlegt . Dadurch entfällt das Betreiben eines Home Agent in dem Paketdatennetz bzw. im Internet und die Zuordnung fester IP Adressen im Internet. Die IP Adresse im Mobilfunksys- tem kann bei einem Wechsel zwischen erstem und zweiten Mobil- funknetz beibehalten werden. Es kommt somit zu keiner Unterbrechung der Anwendungen. Das Routing ist wesentlich verbessert.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen heterogenen Mobilfunksystem stellt das erste Mobilfunknetz ein Overlay Netz des zweiten Mobilfunknetzes dar. Dabei ist auch in den Versorgungsgebieten des zweiten Mobilfunknetzes Versorgung durch das erste Mobilfunknetz gewährleistet. Be- sonders bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Mobilfunknetz um ein 2G/3G Mobilfunknetz . Dabei wird eine Verbindung des ersten Mobilfunknetzes mit einem mobilen Terminal auch bei Nutzung des zweiten Mobilfunknetzes nicht aufgegeben, d.h. das mobile Terminal ist im ersten Mobilfunknetz „always on". Dem Wesen- eines Overlay Netzes nach, ist es demanc möglich, ein oder mehrere Funktionen des ersten Mobilfunknetzes auch für das zweite Mobilfunknetz zu nutzen. So wird vorzugsweise eine Authentifizierungsfunktion des ersten Mobilfunknetzes, vorzugsweise eines 2G/3G Mobilfunknetzes für einen Teilnehmer des Mobilfunksystems und eine Vergebührungsfunk- tion des ersten Mobilfunknetzes, vorzugsweise eines 2G/3G Mobilfunknetzes für das zweite Mobilfunknetz, vorzugsweise ein WLAN, mitbenutzt. Dies hat den Vorteil, dass der Teilnehmer des Mobilfunksystems sich nicht mehrfach authentifizieren muss, d.h. auch wenn er beide Mobilfunknetze nutzen möchte, muss er sich bei einem Wechsel zwischen den beiden Mobilfunknetzen nicht nochmals neu authentifizieren. Zudem können dadurch alle Teilnehmer, die Zugang zu dem ersten Mobilfunk- netz, vorzugsweise zu dem 2G/3G Mobilfunknetz haben, den Service des zweiten Mobilfunknetzes, vorzugsweise eines WLAN nutzen. Dabei kann es sich auch um Roamer aus anderen Mobil- funknetzen handeln, die Zugang zu dem ersten Mobilfunknetz haben. Ferner kann dadurch für das zweite Mobilfunknetz, vorzugsweise ein WLAN, kostengünstige Technik, insbesondere Internet-Technik, verwendet werden, da diese Technik keine Au- thentifizierungsfunktion und keine Vergebührungsfunktion aufweisen muss. Für den Netzwerkoperator des Mobilfunksystems ergibt sich keine oder wenig Änderung im Betreiber- bzw. Ope- rations- Konzept. Das zweite Mobilfunksystem, vorzugsweise ein WLAN, kann nahtlos, d.h. unterbrechungs- und Verlustfrei in das Gesamtsystem eingefügt werden. Da der gesamte Verkehr des zweiten Mobilfunknetzes auch über das erste Mobilfunknetz geleitet wird, sind im ersten Mobilfunknetz ausreichend Informationen vorhanden, um eine sehr flexible Vergebührung vornehmen zu können. So kann beispielsweise ein im zweiten Mobilfunknetz, vorzugsweise einem WLAN, übertragene Datenvolumen identisch zu einem im ersten Mobilfunknetz, vorzugswei- se einem 2G/3G Mobilfunknetz, übertragene Datenvolumen vergebührt werden. Ferner kann es aber auch gebührenfrei oder zum Tarif eines Internet Service Providers vergebührt werden. In letzterem Fall können dadurch auch beliebige rechtliche Auflagen oder Business Cases erfüllt werden. Eine Authentifizie- rung und Autorisierung eines Teilnehmers für die Nutzung des zweiten Mobilfunknetzes kann im ersten Mobilfunknetz durchgeführt werden, indem die Anmeldung für das zweite Mobilfunknetz über das erste Mobilfunknetz erfolgt und indem der Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes die zu registrierende Teilnehmeradresse (IP) auf Übereinstimmung mit der IP Adresse des Teilnehmers im ersten Mobilfunknetz vergleicht und auf das Vorhandensein eines entsprechenden PDP Kontextes im ersten Mobilfunknetz überprüft . In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform des heterogenen Mobilfunksystems können bei Nutzung einer Home Agent Funkti- on, insbesondere einer Mobile IP Home Agent Funktion spezifizierbare Daten wahlweise nur über das zweite Mobilfunknetz geleitet werden.
Bei Nutzung des GTP Protokolls kann der Datenpfad zwischen dem Zugangsknoten des zweiten Mobilfunknetzes und des ersten Mobilfunknetzes durch eine Verallgemeinerung des bestehenden „Secondary PDP Kontext" Konzeptes von GPRS realisiert werden, wobei die Paketverteilfunktion für Secondary PDP Kontexte genutzt wird, um auch Datenverkehr zwischen dem ersten Mobil- funknetz und dem zweiten Mobilfunknetz zu verteilen, und wobei die Tunnel von GGSN aus gesehen unterschiedliche Zieladressen haben können.
Weiterhin schaltet bei Nutzung der Mobile IP Home Agenten Funktion im Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes dieser nicht nur den gesamten Verkehr zwischen dem ersten und dem zweiten Mobilfunknetz um, sondern es können auch entsprechend einer eventuell vorgesehenen Verkehrsklassifizierung nur bestimmte Datensätze über das zweite Mobilfunknetz geleitet werden. Dies entspricht einer Erweiterung von MIP.
Ferner kann vorzugsweise für die Signalisierung des Verbindungsaufbaus zwischen dem Zugangsknoten des zweiten Mobilfunknetzes und des ersten Mobilfunknetzes die Mobile IP Re- gistrierung erweitert werden und zwar um Session spezifische
Daten des PDP Kontextes des ersten Mobilfunknetzes, wie beispielsweise um Teilnehmer und Kontext Identitäten, und um Session spezifische Daten für den Tunnelaufbau zwischen dem Zugangsknoten des zweiten Mobilfunknetzes und des ersten Mobilfunknetzes, wie beispielsweise Datenstromcharakteristiken zur Verkehrsklassifizierung, wie im TFT von GPRS. So kann beispielsweise für Voice over IP oder Multimedia Verbindungen das zweite Mobilfunknetz verwendet werden, während für den restlichen Datenverkehr das erste Mobilfunksystem verwendet werden kann.
Vorteilhafterweise nimmt der erste Zugangsknoten eine Kopp- lung des PDP Kontextes zum zweiten Mobilfunknetz mit einem Kontext im ersten Mobilfunknetz vor. Zudem erlaubt er vorzugsweise den Kontext im zweiten Mobilfunknetz nur, wenn mindestens ein Kontext im ersten Mobilfunknetz besteht.
Vorzugsweise ist in dem Zugangsknoten des zweiten Mobilfunknetzes eine Steuerfunktion vorhanden, die bewirkt, dass von dem zweiten Mobilfunknetz zu verschickende Datenpakete ausschließlich zu dem Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes transportiert werden. Dies kann beispielsweise durch Verwen- düng spezieller IP Adressen für die Tunnelendpunkte zwischen dem ersten und dem zweiten Mobilfunknetz realisiert werden. Ferner können spezielle Adressvergabetechniken für mobile Teilnehmer im zweiten Mobilfunknetz eingesetzt werden. Darüber hinaus kann dies auch durch einen Test der Tunnelzielad- resse des Zugangsknotens des ersten Mobilfunknetzes im Zugangsknoten des zweiten Mobilfunknetzes auf vordefinierte Zu- gangsadressen kontrolliert werden.
Das zweite Mobilfunknetz kann von dem Operator des ersten Mo- bilfunknetzes betrieben werden oder aber von einem anderen Betreiber. Auch im zweiten Fall muss der Betreiber des zweiten Mobilfunknetzes keine Teilnehmerverwaltung, d.h. keine Authentifizierungsfunktion bereitstellen oder eine Teilneh- mervergebührung durchführen. Zur Abrechnung mit dem Operator des ersten Mobilfunknetzes kann beispielsweise eine Art In- teroperator Charging, etwa über das gesamte für den Netzwerkoperator des ersten Mobilfunknetzes transportierte Datenvolu- men durchgeführt werden.
Im Falle der Kombination eines 2G/3G Mobilfunknetzes als erstes Mobilfunknetz mit einem WLAN Mobilfunknetz als zweites Mobilfunknetz kann die gesamte Verbindung von einem mobilen Terminal (MT) zu einem GGSN des 2G/3G Mobilfunknetzes, inclu- sive der Verbindung über das WLAN als eine Erweiterung des GPRS Secondary PDP Kontext implementiert werden. Darunter versteht man die Möglichkeit eines Mobilen Terminals, mit einer IP Adresse mehrere Verbindungen zum GGSN aufbauen zu kön- nen. Diese können sich dann insbesondere in der Servicequli- tät, der sogenannten „Quality of Service" (QoS) , wie beispielsweise der garantierten Bandbreite unterscheiden. So kann in einem ersten Kontext Standard Internet Verkehr wie WEB Browsen und E-Mail abgewickelt werden und in einem zwei- ten (Secondary) Kontext eine Voice over IP Telefonie Verbindung. Dadurch ergeben sich für das 2G/3G Mobilfunknetz nur wenige technische Änderungen, beispielsweise im GGSN.
Das erfindungsgemäße heterogene Mobilfunksystem benötigt kei- ne neuen Protokolle. Es kann mit bereits bekannten Protokollen wie beispielsweise mit MIP und/oder GTP arbeiten. Insbesondere kann die Steuerung zwischen einem mobilen Terminal und den jeweiligen Zugangsknoten ausschließlich mit Mobile IP erfolgen . Dadurch kann die Steuerung mit Standard IETF Tech- niken ermöglicht werden und bedarf keiner System spezifischer Änderungen. Da im Falle, dass das Mobilfunknetz ein Overlay Netz des zweiten Mobilfunknetzes ist, die Verbindung des ersten Mobilfunknetzes mit einem mobilen Terminals auch bei Nutzung des zweiten Mobilfunknetzes nicht aufgegeben wird, können sicher- heitsrelevante Daten weiterhin über das erste Mobilfunknetz übertragen werden. Während beispielsweise Internet-Downloads über das zweite Mobilfunknetz, vorzugsweise ein WLAN, erfolgen wird auch die Unsymmetrie des Verkehrs in Downlink Richtung vom ersten Mobilfunknetz, vorzugsweise einem 2G/3G Mo- bilfunknetz genommen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch ein entsprechendes Verfahren zur Bereitstellung von Diensten aus einem Paketdatennetz für ein mobiles Terminal eines Mobilfunksys- tems, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte auf eist : a. Bereitstellen von mindestens einem ersten und einem zweiten Mobilfunknetz mit jeweils mindestens einem Zugangsknoten zu dem Paketdatennetz; b. Kombinieren der Mobilfunknetze derart, dass Datenpakete zwischen dem zweiten Mobilfunknetz und dem Paketdatennetz nur mittelbar über den Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes transportiert werden können.
Vorzugsweise werden durch eine Steuerfunktion in dem Zugangs- knoten des zweiten Mobilfunknetzes von dem zweiten Mobilfunknetz zu verschickende Datenpakete ausschließlich zu dem Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes transportiert.
Weiter war es eine Aufgabe der Erfindung ein mobiles Terminal zur Nutzung eines heterogenen Mobilfunksystems mit mindestens einem ersten Mobilfunknetz und einem zweiten Mobilfunknetz bereitzustellen .
Gelöst wird diese Aufgabe durch den unabhängigen Anspruch 13. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen mobilen Terminals sind in den Unteransprüchen 14 und 15 aufgeführt .
Gemäß Anspruch 13 wird erfindungsgemäß ein mobiles Terminal zur Nutzung eines heterogenen Mobilfunksystems mit mindestens einem ersten Mobilfunknetz und einem zweiten Mobilfunknetz bereitgestellt, wobei das Mobile Terminal gleichzeitig Verbindungen zu dem ersten und dem zweiten Mobilfunknetz unterhalten kann.
Vorzugsweise kann das mobile Terminal wahlweise Daten über das erste und/oder über das zweite Mobilfunknetz übertragen.
Vorteilhafterweise unterhält ein Teilnehmer des heterogenen Mobilfunknetzes gleichzeitig eine Verbindung im ersten und im zweiten Mobilfunknetz . Dadurch können im Falle eines Hando- vers keine Daten verloren gehen. Die dafür sonst übliche Da- tenweiterleitungsfunktion im Mobilfunknetz bei einem Handover ist hier nicht notwendig, da das mobile Terminal diese Funktion übernehmen kann. Das Umschalten von Datenströmen aus dem ersten Mobilfunknetz in das zweite Mobilfunknetz und umgekehrt das Übertragungsende wird im jeweiligen Mobilfunknetz signalisiert, um dem mobilen Terminal die Reihenfolgensicherung der Daten zu erleichtern.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausfuhrungsform des mobilen Terminals können in dem mobilen Terminal über das erste bzw. zweite Mobilfunknetz transportierte Datenströme zusammenge- fasst werden. Vorzugsweise werden über das erste bzw. zweite Mobilfunknetz transportierte Datenströme in dem mobilen Terminal zusammen- gefasst. Dadurch reduziert sich die Handoverfunktion des Mo- bilfunksystems erheblich. Da vorzugsweise die Verbindung zwischen dem ersten Mobilfunknetz und dem mobilen Terminal nicht aufgegeben wird, findet nur ein partielles Handover zwischen dem ersten und dem zweiten Mobilfunknetz statt, wodurch die Menge der Daten, die zwischen den Mobilfunknetzen übergeben werden müssen minimal sind und die Handover Signalisierung sich stark vereinfacht.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft im wesentlichen das Einbetten eines zweiten alternativen Mobilfunknetzes in ein erstes Mobilfunknetz, vorzugsweise in ein 2G/3G Mobilfunknetz, wie beispielsweise GPRS.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind zusammengefasst insbesondere darin zu sehen, dass es bei dem erfindungsgemäßen heterogenen Mobilfunksystem nur zu einem partiellen Han- dover zwischen den Mobilfunknetzen kommt. Die Handover Funktionen werden in das mobile Terminal verlegt . In der Erfindung kann eine Verallgemeinerung des Konzeptes des Secondary PDP Kontextes realisiert werden. Ferner wird vorzugsweise eine Home Agent Funktion mit einem Zugangsknoten, vorzugsweise mit einem GGSN kombiniert. Ferner wird vorzugsweise erfindungsgemäß mit dem Zugangsknoten des zweiten Mobilfunknetzes eine Steuerfunktion kombiniert, die das Routen von Datenpaketen zu dem Zugangsknoten des ersten Mobilfunknetzes erzwingt.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen heterogenen Mobilfunksystem und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der folgenden Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen heterogenen Mobilfunksystems mit Verbindung zum Internet;
Fig. 2 Detaillierte schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen heterogenen Mobilfunksystems mit Verbindung zum Internet .
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes heterogenes Mobilfunksys- tem 1, das ein erstes Mobilfunknetz 2, vorzugsweise ein 2G/3G Mobilfunknetz, wie beispielsweise ein GSM- und/oder UMTSGPRS, und ein zweites Mobilfunknetz 3, wie beispielsweise ein WLAN, aufweist. Das erste Mobilfunknetz 2 weist einen Zugangsknoten 4, im Falle eines GSM- und/oder UMTS-GPRS einen GGSN auf. In diesem ist eine Home Agent Funktion integriert. Das zweite Mobilfunknetz 3 weist ebenfalls einen Zugangsknoten 5 auf. Beide Zugangsknoten 4, 5 fungieren als Access Router. Zwischen den Zugangsknoten 4 und 5 ist ein Datentunnel 6 aufgebaut. Um diesen Datentunnel 6 aufbauen zu können, muss ein mobiles Terminal 7 dem Zugangsknoten 5 des zweiten Mobilfunknetzes 3 die Adresse des Zugangsknotens 4 des ersten Mobilfunknetzes 2 mitteilen. Es gibt dabei verschiedene Möglichkeiten. Zum einen kann der Zugangsknoten 4 des ersten Mobilfunknetzes 2, beispielsweise ein GGSN seine Adresse bzw. die Home Agent Adresse über das erste Mobilfunknetz 3, vorzugsweise einem 2G/3G Mobilfunknetz, mit MIP verteilen, was als Home Agent Advertisement bezeichnet wird, oder das mobile Terminal 7 kann mit MIP die Adresse abfragen, eine sogenannte Home Agent Solicitation. In letzterem Fall beantwortet der Zugangsknoten 4, vorzugsweise der GGSN diese Abfrage mit seiner Adresse selbst und verteilt diese nicht weiter an andere Router. Der Informationsaustausch zwischen dem Zugangsknoten 4 und dem mobilen Terminal 7 kann auch mit anderen Protokol- len bzw. Protokollerweiterungen erfolgen. Ferner kann aber die Adresse des Zugangsknotens 4 auch Bestandteil von im mobilen Terminal 7 abgespeicherten PDP Kontext Daten sein. Es ist auch vorstellbar, dass das mobile Terminal 7 nur die Ad- resse eines das Terminal 7 bedienenden Knotens des ersten Mobilfunknetzes 2 kennt, der aber wiederum die Adresse des Zugangsknotens 4 kennt. Das mobile Terminal 7 schickt die Adresse des das Terminal 7 bedienenden Knotens dem Zugangsknoten 5 und dieser fragt den bedienenden Knoten des ersten Mo- bilfunknetzes nach der Adresse des Zugangsknotens 4.
In Figur 2 ist eine detaillierte Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen heterogenen Mobilfunksystem gezeigt. Anhand von Figur 2 werden nun im folgenden zwei Varianten für das erfindungsgemäße Mobilfunksystem aufgezeigt.
In der ersten Variante wird eine Paketverteilerfunktion 9 in einem Zugangsknoten 4 des ersten Mobilfunknetzes 2, vorzugsweise in einem GGSN, als Erweiterung des Secondary PDP Kon- text Konzeptes von GPRS realisiert. Ein Mobiles Terminal 7 bucht sich in dem ersten Mobilfunknetz 2, im gezeigten Fall in ein 2G/3G Mobilfunknetz ein . Ferner hat das Mobile Terminal 7 wenigstens einen PDP Kontext zu einem Internet Service Provider 8 aufgebaut, aus dessen Adressbereich es eine IP Ad- resse (im folgenden: IP-mt) erhält. Dieser Kontext wird als „always on" angesehen, um die Erreichbarkeit des Mobilen Terminals 7 zu gewährleisten und wenigstens Signalisierungsnach- richten für bestimmte Services mit dem Internet austauschen zu können. Für dieselbe IP Adresse kann das Mobile Terminal 7 weitere Secondary PDP Kontexte aufbauen, um beispielsweise für bestimmte Dienste eine Bandbreite insbesondere am Radiointerface zu reservieren. Der Verkehr, der für einen Secondary PDP Kontext bestimmt ist, wird dabei mit einem Traffic Flow Template beschrieben. Dies ist ein Parametersatz der bestimmte Datenströme charakterisiert und einer Paketverteilerfunktion 9 im GGSN erlaubt, die Datenpakete entsprechend zu klassifizieren und den jeweiligen Datenströmen, d.h. (secon- dary) PDP Kontexten zuzuordnen. Das Mobile Terminal 7 erkennt das Vorhandensein eines zweiten alternativen Mobilfunknetzes 3 und entscheidet, dieses zu nutzen. Dazu stellt das Mobile Terminal 7 eine Verbindung zu dem Zugangsknoten 5 des zweiten Mobilfunknetzes 3 her. Bei letzterem handelt es sich im vor- liegenden Fall um ein WLAN, der Zugangsknoten 5 wird dabei als Local Mobility Agent (LMA) bezeichnet. Von dort erhält es eine IP Adresse. Das Mobile Terminal 7 signalisiert einer Paketverteilerfunktion 9 im GGSN 4, dass es den Internetservice für seine IP Adresse IP-mt über das zweite Mobilfunknetz 3 realisieren möchte. Das kann sowohl über das 2G/3G Mobilfunknetz 2 als auch über das WLAN 3 erfolgen. Bei einer Signalisierung über das WLAN 3 signalisiert das mobile Terminal 7 einen Request mit MIP oder anderen Protokollen zum LMA 5, welcher diesen Request in eine sogenannte Create PDP Kontext Request Nachricht umsetzt. Um die benötigten Sessionparameter zum Aufbau des PDP Kontextes vom LMA 5 zum GGSN 4 dem LMA 5 bereitzustellen kann der Mobile IP Request mit einer Session spezifischen Erweiterung ergänzt werden. Dabei gibt er als Zieladressen für die Tunnelendpunkte den GGSN 4 und seine ei- genen Adresse an. Dadurch wird die Verbindung zwischen LMA 5 und GGSN 4 aufgebaut. Bei einer Signalisierung über das 2G/3G Mobilfunknetz 2 werden Steuernachrichten des 2G/3G Mobilfunknetzes 2 verwendet. Dazu müssen die vorhandenen Mechanismen, beispielsweise ein Activate Secondary PDP Kontext, erweitert werden, um die Adresse des LMA 5 zum GGSN 4 übertragen zu können und einem entsprechenden Dienstenetzknoten des 2G/3G Mobilfunknetzes 2 anzuzeigen, dass kein neuer Kontext aufgebaut werden soll . Sodann baut der GGSN 4 zum LMA 5 einen neu- en Tunnel 6 mit entsprechender Tunnelendpunktadresse auf.
Dieser Tunnel 6 kann als Einkapselungstechnik das GTP Protokoll verwenden, was das geringste Maß an zu ändernden GGSN Funktionen darstellt. Der gesamte Downlink Verkehr wird da- nach über diesen Tunnel 6 geleitet. Zur Vereinfachung der Datenkoordination im Mobilen Terminal 7 kann auf dem alten Datenpfad 10 eine End of Service Signalisierung erfolgen. Der GGSN 4 führt die Vergebührung für den neuen Datenpfad, d.h. über den Tunnel 6, extra gekennzeichnet durch, beispielsweise als eine neue QoS Klasse. Sobald der neue Datenpfad über den Tunnel 6 aufgebaut ist, kann er von dem Mobilen Terminal 7 auch für den Uplink Verkehr genutzt werden. Der LMA 5 tunnelt alle Uplink Daten zum GGSN 4. Durch entsprechendes Setzen eines Traffic. Flow Templates kann durch das Mobile Terminal 7 gesteuert werden, ob alle oder nur ein bestimmter Teil der Daten vom GGSN 4 zum Terminal 7 über das Mobilfunknetz 2 ü- bertragen werden.
In der zweiten Variante wird eine Paketverteilerfunktion 9 im GGSN 4 durch einen integrierten Home Agent 9 realisiert, welcher ein direktes Interface zu den GPRS Funktionen des GGSN 4 hat. Das Mobile Terminal 7 ist im 2G/3G Mobilfunknetz 2 eingebucht und hat wenigstens einen PDP Kontext zu einem Internet Service Provider 8 aufgebaut, aus dessen Adressbuch es eine IP Adresse (im folgenden: IP-mt) erhält. Dieser Kontext wird wiederum als> "always on" angesehen, um die Erreichbarkeit des Mobilen Terminals 7 zu gewährleisten und wenigstens Signalisierungsinformationen für bestimmte Services mit dem Internet auszutauschen. Für dieselbe IP Adresse kann das Mo- bile Terminal 7 weitere Secondary PDP Kontexte aufbauen, um beispielsweise für bestimmte Dienste eine Bandbreite, insbesondere am Radiointerface zu reservieren. Die IP-mt wird automatisch im integrierten Home Agent 9 als Home Adress einge- tragen. Das Mobile Terminal 7 erkennt das Vorhandensein eines zweiten alternativen Mobilfunknetzes 3 und entscheidet, dieses zu nutzen. Dazu stellt es eine Verbindung zu dem LMA 5 her. Von dort erhält es eine IP Adresse. Das Mobile Terminal 7 signalisiert einem Paketverteiler 9 bzw. dem Home Agent 9 im GGSN 4, dass es den Internetservice für seine IP-mt über den LMA 5 realisieren möchte. Das kann sowohl über das 2G/3G Mobilfunknetz 2 wie auch über das WLAN 3 erfolgen. Die Signalisierung über das WLAN 3 zum LMA 5 erfolgt, wie bereits in der ersten Variante beschrieben. Vom LMA 5 zum GGSN 4 wird vorzugsweise Mobile IP verwendet. Bei der Signalisierung über das 2G/3G Mobilfunknetz 2 kann ein MIP Request als normaler L3 IP Verkehr verschickt werden, wobei die Home Agent Adresse der GGSN Adresse entspricht. Dabei ist ein Vorteil gegenüber der Signalisierung über das WLAN 3, dass ein geschützter und authentifizierter Weg genutzt wird. Der GGSN 4 muss an ihn gerichtete MIP Nachrichten aus dem Nutzerdatenstrom heraus- filtern und dem internen Home Agent 9 zustellen. Indem der GGSN 4 einen Test durchführt, ob die im MIP HA- Registrierungs-Request verwendete Teilnehmer Home Adress mit der IP Adresse des verwendeten PDP Kontextes übereinstimmt, ist in einfacher Weise die Authentifizierungs- und Autorisie- rungsfunktion realisiert. Im Falle, dass die Signalisierung des mobilen Terminals 7 über das WLAN 3 erfolgte, muss der GGSN 4 prüfen, ob für das Mobile Terminal 7 ein gültiger PDP Kontext vorhanden ist und das Mobile Terminal 7 und damit seine IP-mt authenti iziert und berechtigt ist, einen gewünschten Service in Anspruch zu nehmen. Im Mobile IP Registrierungs Request sollten neben der IP Adresse weitere I- dentitäten des Mobilen Teilnehmers vorhanden sein, um zu verhindern, dass die IP Adresse durch nicht autorisierte Teilnehmer verwendet wird. Der integrierte Home Agent 9 baut einen MIP Tunnel 6 als neuen Datenpfad zum LMA 5 auf. Der ge- samte Downlink Verkehr oder bestimmte Datenströme entsprechend Traffic Flow Template werden danach über diesen Tunnel 6 geleitet. Zur Vereinfachung der Datenkoordination im Mobilen Terminal 7 kann auf dem alten Datenpfad 10 eine End of Service Signalisierung erfolgen. Der GGSN 4 führt die Vergebuhrung für den neuen Datenpfad, d.h. über den Tunnel 6, extra gekennzeichnet durch, beispielsweise als eine neue QoS Klasse. Sobald der neue Datenpfad über den Tunnel 6 aufgebaut ist, kann er von dem Mobilen Terminal 7 auch für den Uplink Verkehr genutzt werden. Der LMA 5 tunnelt alle Uplink Daten zum GGSN 4. Der LMA 5 muss zusätzlich zur Funktion eines Fo- reign Agent, welcher den Downlink Verkehr entkapselt, auch den gesamten Uplink Verkehr einkapseln und im Tunnel 6 zum GGSN 4 bzw. zum integrierten Home Agent 9 schicken, um dort eine vollständige Vergebuhrung zu ermöglichen. Diese Funktion wird als reverse Tunneling bezeichnet. Gleichzeitig muss es verhindern, dass das Mobile Terminal 7 eine Routenoptimierung durchführt und dabei ein direktes Routing zwischen dem LMA 5 und einem Correspondent Host 11 ohne Passierung des GGSN 4 bzw. des Home Agent 9 ermöglicht. Das kann dadurch erreicht werden, dass die entsprechenden MIP Nachrichten durch Routenoptimierung des Mobilen Terminals 7 durch den LMA 5 verworfen oder negativ quittiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Heterogenes Mobilfunksystem (1) zur Bereitstellung von Diensten aus einem Paketdatennetz für ein mobiles Terminal (MT) (7) mit mindestens einem ersten Mobilfunknetz (2) und einem zweiten Mobilfunknetz (3) , wobei die Mobilfunknetze (2, 3) jeweils mindestens einen Zugangsknoten (4, 5) zu dem Paketdatennetz aufweisen und der Zugangsknoten (5) des zweiten Mobilfunknetzes (3) nur mittelbar über den Zugangsknoten (4) des ersten Mobilfunknetzes (2) mit dem Paketdatennetz verbindbar ist .
2. Heterogenes Mobilfunksystem (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das erste Mobilfunknetz (2) ein 2G/3G Mobilfunknetz ist und/oder das zweite Mobilfunknetz (3) ein lokales Übermittlungsnetz, insbesondere ein WLAN ist.
3. Heterogenes Mobil funksystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Paketdatennetz das Internet ist.
4. Heterogenes Mobilfunksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das erste Mobilfunknetz (2) ein Overlay Netz des zweiten Mobilfunknetzes (3) darstellt.
5. Heterogenes Mobilfunksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Zugangsknoten (4) des ersten Mobilfunknetzes (2) mindestens eine Agenten Funktion, insbesondere eine „Home A- gent" Funktion, integrierbar ist.
6. Heterogenes Mobilfunksystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei Nutzung einer Home Agent Funktion, insbesondere einer Mobile IP Home Agent Funktion spezifizierbare Daten wahlweise nur über das zweite Mobilfunknetz geleitet werden.
7. Heterogenes Mobilfunksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mittelbare Verbindung zwischen dem Zugangsnetzknoten (5) des zweiten Mobilfunknetzes (3) und dem Paketdatennetz durch Tunneln von Daten zwischen dem Zugangsnetzknoten (5) des zweiten Mobilfunknetzes (3) und dem Zugangsknoten (4) des ersten Mobilfunknetzes (2) mittels geeigneter Protokolle, insbesondere mittels MIP und/oder GTP realisierbar ist .
8. Heterogenes Mobilfunksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Zugangsknoten (5) des zweiten Mobilfunknetzes (3) eine Steuerfunktion vorhanden ist, die bewirkt, dass von dem zweiten Mobilfunknetz (3) zu verschickende Datenpakete ausschließlich zu dem Zugangsknoten (4) des ersten Mobilfunknetzes (2) transportiert werden.
9. Verfahren zur Bereitstellung von Diensten aus einem Paketdatennetz für ein mobiles Terminal (7) eines Mobilfunksystems, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist : a. Bereitstellen von mindestens einem ersten (2) und einem zweiten (3) Mobilfunknetz mit jeweils mindestens einem Zugangsknoten (4, 5) zu dem Paketdatennetz; b. Kombinieren der Mobilfunknetze (2, 3) derart, dass Da- tenpakete zwischen dem zweiten Mobilfunknetz (3) und dem Paketdatennetz nur mittelbar über den Zugangsknoten (4) des ersten Mobilfunknetzes (2) transportiert werden können.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch das Vorsehen einer Steuerfunktion in dem Zugangsknoten (5) des zweiten Mobilfunknetzes (3) von dem zweiten Mobilfunknetz (3) zu verschickende Datenpakete ausschließlich zu dem Zugangsknoten (4) des ersten Mobilfunknetzes (2) transportiert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Vergebuhrung für eine Nutzung des zweiten Mobilfunknetzes im ersten Mobilfunknetz durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Authentifizierung und Autorisierung eines Teilnehmers für eine Nutzung des zweiten Mobilfunknetzes im ersten Mobilfunknetz durchgeführt wird.
13. Mobiles Terminal zur Nutzung eines heterogenen Mobilfunk- Systems mit mindestens einem ersten Mobilfunknetz und einem zweiten Mobilfunknetz, wobei das Mobile Terminal gleichzeitig Verbindungen zu dem ersten und dem zweiten Mobilfunknetz unterhalten kann.
14. Mobiles Terminal nach Anspruch 13 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Mobile Terminal wahlweise Daten über das erste und/oder über das zweite Mobilfunknetz übertragen kann.
15. Mobiles Terminal nach Anspruch 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass über das erste bzw. zweite Mobilfunknetz transportierte Datenströme in dem mobilen Terminal zusammenfassbar sind.
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