WO2003039167A1 - Verfahren und ein mobil-kommunikationsnetz zur bereitstellung von multicast- und/oder broadcastdiensten - Google Patents

Verfahren und ein mobil-kommunikationsnetz zur bereitstellung von multicast- und/oder broadcastdiensten Download PDF

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WO2003039167A1
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multicast
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communication unit
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Frank Mademann
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a mobile communication network for providing multicast and / or broadcast services.
  • Mobile communication networks can be connected with GPRS (General Packet Radio System) or UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) as packet-switched systems with other standard data networks, which are based on the principle of packet switching, so-called packet data networks, such as the Internet.
  • the data are transported from a packet data network, for example the Internet, via a GPRS or UMTS network to a mobile communication unit (MS) using several standardized protocols, such as the IP (Internet Protocol).
  • GPRS General Packet Radio System
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • IP Internet Protocol
  • a GPRS mobile radio network consisting of, in particular, serving GPRS support nodes (SGSN) and gateway GPRS support nodes (GGSN) is known from the technical specification “Funkschau”, 20/99, “IP in Mobile Communication”.
  • Data coming from a public packet-switched network are transmitted via point-z point connections or services (PtP services - point-to-point services) via a GGSN to an SGSN and further to a mobile communication unit.
  • PtP services - point-to-point services point-z point connections or services
  • a SGSN has control functions (regarding, for example, user mobility, user authorization, transport service control, service access control) and packet transport functions (such as the conversion of data between the transport tunnels to the GGSN or the radio network).
  • a GGSN controls the connection between a GPRS network and a packet data-oriented external fixed network, such as the Internet.
  • a GGSN also sets data packets between an external packet-switched fixed network and a transport tunnel
  • UMTS and GSM / GPRS provide an IP multicast service that enables mobile users to receive multicast data.
  • This multicast service is based on point-to-point connections (PtP) between a mobile communication unit (MS) and the GGSN.
  • the multicast data come e.g. from a multicast server from the mobile communication network or a packet-oriented external fixed network, e.g. the internet.
  • this multicast service does not guarantee efficient use of the available resources.
  • a separate connection to the multicast function of the GGSN for the respective MC-IP address is established via point-to-point connections and thus the multicast - Service established.
  • a method for providing multicast (MC) and / or broadcast services of a, a radio and a core network comprising mobile communication network provided, the method being at least the following
  • Steps comprises: a. Transmitting multicast and / or broadcast data of a multicast (MC) and / or a configured broadcast service activated by at least one mobile communication unit from an MC source to the at least one mobile communication unit via at least one communication node arranged in the core network by means of a service-specific context (MC context) stored in the communication node, b. Controlling and controlling the transmission of the multicast data to the at least one mobile communication unit by the at least one communication node arranged in the core network by means of a context specific to exactly the at least one mobile communication unit in relation to the activated multicast service and stored in the communication node and / or c. Broadcast the broadcast data of the configured broadcast service into a defined area.
  • MC context service-specific context
  • the invention reduces the number of nodes or resources required for the packet transmission of multicast and / or broadcast data.
  • the method and the mobile communication network can be easily integrated into the well-known UMTS and GSM / GPRS architecture.
  • the communication node in the core network is generally an SGSN of a GSM or UMTS mobile communication network.
  • the MC source can be an MC server of an external network or one
  • the context specific to the at least one mobile communication unit is additionally stored in the at least one mobile communication unit.
  • the form of a specific PDP context is preferably selected for the context specific to the at least one mobile communication unit and stored in the communication node (MC PDP context).
  • This context which is specific to the at least one mobile communication unit with respect to the activated multicast service and is stored in the communication node arranged in the core network, preferably comprises all parameters specific to the multicast service activated by the mobile communication unit. This includes, for example, a so-called QoS
  • the MC PDP context also contains the access point name (APN) for each multicast service activated by the mobile communication unit. This specifies the home network or administrative domain to which the MC IP address of the relevant multicast service belongs.
  • the context also contains the MC IP address of the relevant MC service.
  • Each multicast (MC) and / or broadcast service is preferably assigned a service-specific MC-TMSI based on the known structure of the TMSI. This enables multicast or broadcast notification with existing procedures.
  • This MC-TMSI is preferably also contained in the MC PDP context of the mobile communication units using the service.
  • the multicast and / or broadcast data are encrypted in a service-specific manner during the transmission from the communication node to the mobile communication unit by means of a service-specific encryption code.
  • This encryption code is also recorded in the MC PDP context for the at least one mobile communication unit of the mobile communication units using the service and in the service-specific context (MC context) stored in the communication node.
  • Either the data is encrypted directly by the MC source or the communication node, ie in general the SGSN takes on the task of encryption.
  • the communication node ie the SGSN takes over the encryption, it sends the encryption code to a mobile communication unit when the mobile communication unit activates the relevant MC service or when a general update ("update") of the MC service is carried out
  • the encryption code is preferably transferred via individual PtP signaling channels that are already encrypted by existing encryption mechanisms.
  • the encryption code is preferably changed at regular intervals. Because it cannot be guaranteed that all mobile communication units that activate the MC service in question have received the new changed encryption code at the same time, the MC data of the MC service in question are sent several times in parallel, but each encrypted with a different one Encryption code.
  • the encryption is preferably carried out in accordance with IPSec (Internet Protocol Security).
  • the at least one communication node arranged in the core network takes over, i.e. generally the SGSN registration and signaling functions related to an activated multicast service.
  • the at least one communication node arranged in the core network takes over authentication and authorization functions in relation to an activated multicast service using means defined for point-to-point services (PtP services) ,
  • PtP services point-to-point services
  • Authorization data structure of PtP services can be used if certain multicast services require dedicated authorizations.
  • An MC service is activated by a mobile communication unit by means of individual signaling between the communication node and the mobile communication unit.
  • an expanded PtP service signaling is preferably used according to the invention, ie the multicast service is activated in the signaling between the at least one mobile communication unit and the communication node by means of an additional element, the extended NSAPI (Network ayer Service Access Point Identifier).
  • an optional signaling element namely an extended or MC NSAPI (Network Layer Service Access Point Identifier) is introduced. This signaling element allows a larger number of PDP contexts built in parallel, which is limited by the value range of the NSAPI. This is very important if an MS uses several MC services in parallel, at least for Signaling each MC service of a mobile communication unit requires an individual NSAPI.
  • the individual signaling of an MC service on the part of a mobile communication unit enables the communication node to authenticate the relevant mobile communication unit by means of means already defined for PtP services.
  • the communication node can check whether the mobile communication unit is authorized to activate and use the MC service in question by comparing it with the authorization data in the HLR (Home Location Register) corresponding to the mobile communication unit.
  • the authorization data for an MC service in the HLR have the same structure as the corresponding authorization data for a PtP service.
  • the type of authorization required for the activation of a specific MC service can preferably be derived from the MC-IP address and / or the APN of the MC service in question.
  • the communication node stores which MC-IP address and / or which APN requires authorization.
  • the use of well-known CAMEL functionalities offers another possibility to check whether an MC service can be activated or not.
  • a mobile communication unit that wants to receive MC data from an MC service must, as already explained, first activate this service by means of signaling which contains the expanded or MC NSAPI.
  • the activation of the first MC service for this mobile communication unit has the effect that a first MC PDP context is created which is stored in the communication node and in the mobile communication unit. is saved.
  • this context preferably contains all parameters specific to the MC service in question and the mobile communication unit.
  • the context is linked to the mobility management (MM) of the mobile communication unit as well as a PDP context that is used for a PtP service.
  • This context preferably has a list of those mobile communication units that have activated this multicast service. This means that a delivery of multicast and / or broadcast data of at least one multicast and / or broadcast service to several communication units (MS) simultaneously using one and the same context (MC. Specific for the at least one multicast and / or broadcast service Context) can be carried out or made possible.
  • the at least one communication node arranged in the core network then preferably controls the setting up and clearing down of transmission channels of the multicast service.
  • the communication node initiates, for example, the IP multicast connection on the IP backbone for the MC IP address in question. Further information, such as the tariff of the MC service, can be made available to the user or the mobile communication unit via the "configuration options" parameter known from PtP services.
  • MC-TMSI MC-TMSI reserved or allocated to each broadcast service, the structure of which is essentially based on a known TMSI. Every mobile communication unit that wants to use a certain broadcast service must monitor the corresponding signaling channels in order to receive notifications with the corresponding broadcast
  • MC-TMSI assigned to the service.
  • These MC-TMSIs can, for example, be configured in the mobile communication unit.
  • an MC context is created and stored on each communication node that provides the broadcast service, which preferably includes all service-specific parameters.
  • This MC context has, for example, the MC-TMSI assigned to the broadcast service in question, its IP-MC address, a service-specific QoS profile for the transmission channels between the communication node and the data-receiving mobile communication units and finally the area in which the broadcast service is provided becomes what can, for example, correspond to a list of radio cells.
  • radio resources are preferably used in those cells in which there are mobile communication units that want to use the broadcast service in question.
  • MC data of the same MC service can come to an area of several communication nodes at the same time.
  • the radio network detects from the MC-TMSI assigned to the relevant MC service that notifications coming from different communication nodes originate from one and the same MC service. All communication nodes preferably use the same MC-TMSI for a specific MC service.
  • the radio network determines the total area in which mobile communication units using the MC service in question are located on the basis of the areas which are indicated in the notifications coming from the various communication nodes. Furthermore, it is advantageous to always choose the same encryption key in the various communication nodes for a specific MC service.
  • the method according to the invention is largely downwards compatible with UMTS and GSM / GPRS point-to-point (PtP) IP services.
  • a communication node does not support MC services in accordance with the method according to the invention, it automatically activates a PtP service instead.
  • the signal Alignment for an MC service almost identical to the signaling for a PtP service.
  • a communication node that does not support the MC services described above simply ignores the optional signaling element MC NSAPI and automatically activates a PtP service.
  • a communication node that supports the provision of the described MC services can also choose whether to activate a PtP service or an MC service when MC signaling is received. If, for example, the number of mobile communication units that use a certain MC service is small, it is often more efficient to activate a PtP service instead of an MC service.
  • transmission channels are established between the communication node and the corresponding mobile communication units MC and / or broadcast.
  • the activation of the transmission channels between the communication node and the mobile communication units begins as soon as the communication node has received MC and / or broadcast data from the relevant MC IP address.
  • the communication node then sends a notification to the radio network stating the MC-TMSI of the service in question and the area in which mobile communication units that use the service in question are located.
  • the communication node shows in the notification which area is configured in the MC context of the broadcast service in question.
  • the radio network After receiving such a notification, the radio network requests the communication node to set up one or more transmission channels between the communication node and the radio network.
  • the radio network can, for example, for arrange different areas different transmission channels.
  • the transmission channels between the communication node and the radio network are set up with a QoS characteristic that corresponds to the QoS profile of the MC or broadcast service in question and is displayed in the associated MC context.
  • This QoS profile also specifies the requirements placed on the radio transmission channels, ie on the transmission channels to be set up between the radio network and the mobile communication units.
  • the radio network then sends a notification, stating the MC-TMSI of the service in question, to all mobile communication units located in the area specified by the communication node.
  • This notification can be carried out, for example, by means of the known “paging” mechanism.
  • the “paging” is preferably repeated periodically until the transmission channels between the radio network and the mobile communication units are established.
  • the mobile communication units concerned wait a certain time before requesting the establishment of radio transmission channels themselves. If a mobile communication unit does not receive any display of the established radio transmission channels within this time, it requests the activation of a radio transmission channel from the radio network.
  • the radio network preferably sets up radio transmission channels for MC services and broadcast services only in those areas where it receives requests from mobile communication units.
  • the radio network sends the MC and / or broadcast data received from the communication node to the mobile communication units via the corresponding radio transmission channels.
  • the communication node no longer receives any further data, it can advantageously break down the transmission channels between it and the radio network. This causes the radio network to also break down the corresponding radio transmission channels involved in the data transmission.
  • the method according to the invention also ensures its mobility when using MC services through a mobile communication unit. If a mobile communication unit that has activated one or more MC services moves from the area of responsibility of one communication node to the area of responsibility of another communication node, the further provision of the one or more activated MC services is guaranteed by the fact that the for the relevant mobile communication unit stored MC PDP context is transferred together with the other contexts specific to the mobile communication unit from the old communication node to the new communication node. The new communication node treats the MC PDP context as if the one or more MC services used by the mobile communication unit would be reactivated by the mobile communication unit.
  • an MC service has not yet been activated in the new communication node, a new MC context specific to the MC service is set up. If, on the other hand, the MC service is already made available to other mobile communication units by the new communication node, an MC context already exists, in which the newly added communication unit is then included.
  • the encryption code may change, which may be communicated to the mobile communication unit concerned by the new communication node. It is also possible that the MC-TMSI assigned to the MC service changes, which is then also communicated to the mobile communication unit concerned.
  • the MC service or services of the relevant mobile communication unit are deactivated by the new communication node.
  • Another object of the present invention was to provide a mobile communication network suitable for carrying out the method according to the invention.
  • a mobile communication network for providing multicast and / or broadcast services, with at least a. an MC source, b. a core network, c. a radio network with a radio interface for wireless transmission of the multicast and / or broadcast data to at least one mobile communication unit (MS), d.
  • MS mobile communication unit
  • a communication node arranged in the core network in which at least one service-specific context (MC context) is provided to control the transmission of the multicast and / or broadcast data of an activated multicast and / or broadcast service, which context includes all service-specific parameters and additionally in the case of a Multicast service for all mobile communication units that have activated the multicast service, in each case a context specific to the corresponding mobile communication unit in relation to the activated multicast service.
  • MC context service-specific context
  • the radio network in which notifications and MC and / or broadcast radio transmission channels are provided for controlling the transmission of the multicast and / or broadcast data of an activated multicast and / or a configured broadcast service.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the use of methods according to the invention when activating an IP MC service
  • FIG. 2 shows, as a block diagram, the use of methods according to the invention while ensuring mobility between the communication nodes arranged in the core network
  • FIG. 3 shows a block diagram of the use of methods according to the invention in the transmission of MC and / or broadcast data.
  • FIG. 1 the activation of an MC service is shown in the form of a block diagram.
  • the user or a correspondingly provided application on a mobile communication unit MS initiates the use of an MC service.
  • the mobile communication unit MS sends an activation request, a so-called Activate PDP Context Request, to a responsible communication node in the core network, i.e. when a PtP service is activated. generally to a responsible SGSN.
  • This Activate PDP Context Request includes the specification of the access point
  • the PDP address indicates to which home network or to which administrative domain the MC IP address belongs to. This can be used to derive a suitable GGSN, e.g. if no MC service but a PtP service is activated.
  • the PDP address corresponds to the IP MC address to which the MS wants to establish a connection.
  • the QoS profile indicates the QoS skills of the MS.
  • NSAPI corresponds to the index of the MC service within the MC
  • security measures can be carried out in one step, such as the authentication of the MS.
  • the communication node i.e. the SGSN checks whether, in addition to the general GPRS authorization for the requested MC service, a special authorization is required and, if so, whether the user has the corresponding one.
  • the MC service in question may require certain QoS skills. If the MS cannot meet these QoS requirements, the SGSN rejects the Activate PDP Context Request. Otherwise, the SGSN creates an MC context for the relevant IP MC address and transfers the QoS capabilities of the MS into the QoS profile of the MC context, unless an MC context for the relevant IP MC address already exists in the SGSN.
  • the SGSN compares the MS QoS capabilities with the QoS profile of the MC context. Each individual parameter of the QoS profile is set to the respective minimum of the corresponding QoS parameters of the MC context or the MS QoS skills.
  • the SGSN occurs in step 3, which is referred to as "Join IP Multicast" the IP MC service for the corresponding MC IP address on the IP backbone if it is the first MS to activate this MC service. Otherwise the SGSN has already joined the IP MC service for the corresponding MC IP address on the IP backbone.
  • step 4 the SGSN sends an acceptance message, a so-called Activate PDP Context Accept, to the MS just as with a PtP service.
  • This acceptance message contains the MC-TMSI of the requested MC service, the MC encryption code, the extended / MC NSAPI and other parameters defined for a PtP service.
  • the MC-TMSI is specific to an MC service and serves to inform the MS of an MC data transfer (notification). All MS that have activated a specific MC service are watching them
  • FIG. 2 shows the mobility between two communication nodes or between two SGSNs in the provision of MC services using a block diagram.
  • An MS moves from the area of responsibility of a first, old SGSN 0 to the area of responsibility of a second, new SGSN N.
  • the MS sends a request to the new SGSN N in order to update the routing area , a so-called "Routing Area Update Request".
  • the new SGSN N sends a request to the old SGSN 0 and requests the contexts relating to the MS, a so-called context request.
  • the old SGSN 0 then sends all in a step 3 contexts stored for these MS in a corresponding response message, the so-called context response, to the new SGSN N.
  • security measures security functions
  • step 5 the new SGSN N sends an acknowledgment message, a so-called context acknowledge message, to the old SGSN 0 to indicate that it has taken control of the MS. All measures to provide the authorization and security data in the new SGSN N and to register the new SGSN N in the HLR are carried out.
  • the new SGSN N then evaluates the presence of the MS, ie it checks whether the MS is even authorized to receive data via the new SGSN N. Furthermore, the new SGSN N checks each individual MC service that is specified in the MC PDP context of the relevant MS.
  • the new SGSN N If there is an MC service for which no MC context has been stored in the new SGSN N, the new SGSN N creates a corresponding MC context and joins the corresponding IP MC service on the IP backbone in step 6. If the new SGSN N already contains MC contexts for MC services listed in the MC PDP context of the MS, the new SGSN N compares the respective QoS profiles of its MC contexts with the QoS profile of the MS and adjusts the parameters if possible , accordingly.
  • the new SGSN N uses a different MC-TMSI for a specific MC service than the old SGSN 0 or a different encryption code for the MC data of a specific MC service, the new parameters are sent to the MS in a step 7 .
  • the same MC-TMSI is advantageously used for the same IP MC address in all SGSNs.
  • the new SGSN N can now receive corresponding MC data in a step 8.
  • a handover or relocation can also change the SGSN.
  • PtP services are also activated by the MS in parallel to the MC service.
  • a handover / relocation signal ization between the two SGSNs.
  • the old SGSN 0 sends the new SGSN N the PDP contexts of the MS so that the new SGSN N can check whether it can continue these services or has the necessary resources.
  • the new SGSN N also receives the MC PDP context of the MS. If the new SGSN N has accepted the handover or the relocation, it evaluates the MC PDP context and takes the necessary actions in relation to MC services.
  • FIG. 3 A possible MC data transfer is shown in FIG. 3 on the basis of a block diagram.
  • an MC source for example an MC server
  • a specific MC IP address that offers a specific MC service sends out MC data that is received by at least one SGSN with an MC context assigned to the MC IP address
  • the SGSN then sends in step 2 at least one notification or notification to at least one radio network.
  • This notification contains an MC-TMSI assigned to the relevant MC service and all areas where mobile communication units MSs are present that have activated the relevant MC service.
  • the radio network answers in a step 3 by sending one or more requests, so-called MC service requests, to the SGSN, which initiate the establishment of MC transmission channels.
  • the radio network may require several MC transmission channels, for example for different areas of residence.
  • the SGSN then sends an MC transmission channel request, a so-called MC bearer request message, to the radio network for each request.
  • These requirements contain the QoS parameters which the MC transmission channels between the SGSN and the MS must have.
  • the radio network sends an answer, a so-called MC Bearer Response, to the SGSN in step 5 per request SGSN, with which an MC transmission channel is established between the radio network and the SGSN.
  • the radio network sends notifications in all cells of the location areas specified by the SGSN, in which MS are located, which have activated the MC service concerned, stating the MC-TMSI.
  • MC radio display message (MC radio assignment) which describes the MC radio transmission channel via which the MC data are transmitted. If an MS does not receive such an MC radio display message, then in a step 7 the MS sends a request, a so-called MC radio request, to the radio network in order to initiate the establishment of an MC radio transmission channel.
  • the radio network establishes one or more MC radio transmission channels and sends one or more corresponding MC radio advertisement messages to all relevant cells in a step 8.
  • the MC transmission channel (s) between the SGSN and the radio network are fully established, the starts
  • the radio network then sends this MC data to the corresponding radio transmission channel (s). If the SGSN no longer receives any more MC data, it releases the MC transmission channel or channels to the radio network or these transmission channels are broken down in a step 11 (MC Bearer Release). This has the effect that the radio network also removes the corresponding radio transmission channels in a step 12 (MC radio release). This will be communicated to the MS concerned.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Multicast- (MC) und/oder Broadcast-Diensten eines ein Radio- und ein Kernnetz umfassenden Mobil-Kommunikationsnetzes, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:a. Übertragen von Multicast- und/oder Broadcast-Daten eines von mindestens einer mobilen Kommunikationseinheit (MS) aktivierten Multicast- (MC) und/oder eines konfigurierten Broadcast-Dienstes von einer MC-Quelle zu der mindestens einen mobilen Kommunikationseinheit über mindestens einen in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten (SGSN) mittels eines in dem Kommunikationsknoten (SGSN) gespeicherten dienstspezifischen Kontextes (MC Kontext),b. Steuern und Kontrollieren der Übertragung der Multicast-Daten an die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit durch den mindestens einen in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten mittels eines für genau die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit in Bezug auf den aktivierten Multicast-Dienst spezifischen und in dem Kommunikationsknoten gespeicherten Kontextes und/oderc. Broadcasten der Broadcast-Daten des konfigurierten Broadcastdienstes in ein definiertes Gebiet.Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Mobil-Kommunikationsnetz.

Description

Beschreibung
Verfahren und ein Mobil-Kommunikationsnetz zur Bereitstellung von Multicast- und/oder Broadcastdiensten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Mobil-Kommunikationsnetz zur Bereitstellung von Multicast- und/oder Broadcastdiensten. Mobil-Kommunikationsnetze können mit Hilfe von GPRS (General Packet Radio System) oder UMTS (Universal Mobile Telecommuni- cations System) als paketvermittelte Systeme mit weiteren Standarddatennetzen, die auf dem Prinzip der Paketvermittlung beruhen, sogenannte Paketdatennetze, wie z.B. dem Internet, verbunden werden. Der Transport der Daten von einem Paketda- tennetz, z.B. dem Internet, über ein GPRS- oder UMTS-Netz bis hin zu einer mobilen Kommunikationseinheit (MS) erfolgt hierbei über mehrere standardisiertes Protokolle, wie etwa dem IP (Internet Protocol) . Aus der Fachschrift „Funkschau", 20/99, „IP im Mobilfunk", ist der generelle Aufbau eines GPRS- Mobilfunknetzes bestehend aus insbesondere Serving-GPRS- Support Nodes (SGSN) und Gateway-GPRS Support Nodes (GGSN) bekannt. Von einem öffentlichen paketvermittelten Netz kommende Daten werden mittels Punkt-z -Punkt-Verbindungen bzw. Dienste (PtP-Dienste - Point-to-Point-Dienste) über einen GGSN zu einem SGSN und weiter zu einer mobilen Kommunikationseinheit übermittelt. In einem derartigen System hat ein SGSN Kontrollfunktionen (betreffend beispielsweise Nutzermobilität, Nutzerautorisierung, Transportdienstkontrolle, Dienstezugriffskontrolle) und Pakettransportfunktionen (wie das Umsetzen von Daten zwischen den Transporttunneln zum GGSN bzw. zum Radionetz) . Ein GGSN steuert die Verbindung zwischen einem GPRS-Netzwerk und einem paketdatenorientierten externen Festnetz, z.B. dem Internet. Ein GGSN setzt ferner Datenpake- te zwischen einem externen paketvermittelten Festnetz und einem Transporttunnel zwischen GGSN und SGSN um.
UMTS und GSM/GPRS stellen einen IP-Multicast-Dienst bereit, der es mobilen Nutzern ermöglicht, Multicast-Daten zu empfangen. Dieser Multicast-Dienst basiert auf Punkt-zu-Punkt- Verbindungen (PtP) zwischen einer mobilen Kommunikationseinheit (MS) und dem GGSN. Die Multicast-Daten kommen z.B. von einem Multicast-Server aus dem Mobil-Kommunikationsnetz oder einem paketorientierten externen Festnetz, z.B. dem Internet. Dieser Multicast-Dienst gewährleistet jedoch keine effiziente Nutzung der zur Verfügung stehenden Ressourcen. Für jede mobile Kommunikationseinheit (MS) , die einen bestimmten Multicast-Dienst nutzen möchte, wird über Punkt-zu-Punkt- Verbindungen eine separate Verbindung bis hin zur Multicast- Funktion des GGSN für die jeweilige MC-IP-Adresse aufgebaut und somit der Multicast-Dienst hergestellt.
Eine Aufgabe der Erfindung lag demnach darin, in paketbasier- ten Netzen die Ressourcennutzung und die Signalisierung bei der Bereitstellung von Multicast- und/oder Broadcast-Diensten zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 und das erfindungsgemäße Mobil- Kommunikationsnetz gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen aufgeführt .
Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Bereitstellung von Multicast- (MC-) und/oder Broadcast-Diensten eines, ein Radio- und ein Kernnetz umfassenden Mobil-Kommunikationsnetzes bereitgestellt, wobei das Verfahren mindestens die folgenden
Schritte aufweist: a. Übertragen von Multicast- und/oder Broadcast-Daten eines von mindestens einer mobilen Kommunikationseinheit aktivierten Multicast- (MC-) und/oder eines konfigurierten Broadcastdienstes von einer MC-Quelle zu der mindestens einen mobilen Kommunikationseinheit über mindestens einem in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten mittels eines in dem Kommunikationsknoten gespeicherten dienstspezifischen Kontextes (MC Kontext) , b. Steuern und Kontrollieren der Übertragung der Multicast-Daten an die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit durch den mindestens einen in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten mittels eines für genau die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit in Bezug auf den aktivierten Multicast-Dienst spezifischen und in dem Kommunikationsknoten gespeicherten Kontextes und/oder c. Broadcasten der Broadcast-Daten des konfigurierten Broadcast-Dienstes in ein definiertes Gebiet.
Die Erfindung verringert die Anzahl der erforderlichen Knoten bzw. die erforderlichen Ressourcen bei der Paketübermittlung von Multicast- und/oder Broadcast-Daten. Dabei sind das Verfahren und das Mobil-Kommunikationsnetz gut integrierbar in die bekannte UMTS und GSM/GPRS-Architektur. Bei dem Kommunikationsknoten in dem Kernnetz handelt es sich im Allgemeinen um einen SGSN eines GSM- oder UMTS-Mobil-Kommunikations- netzes. Die erfindungsgemäß bereitstellbaren MC-und/oder
Broadcast-Dienste sind dabei weitgehend abwärts kompatibel zu UMTS und GSM/GPRS Punkt-zu-Punkt (PtP) IP Diensten. Dies vereinfacht erheblich die Implementierung der entsprechenden Dienste in die bekannten Netzsysteme und unterstützt die Ab- wärts-Kompatibilität . Bei der MC-Quelle kann es sich dabei um einen MC-Server eines externes Netzes handeln oder um einen
MC-Server aus dem Mobil-Kommunikationsnetz.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der für die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit spezifische Kontext zusätzlich in der mindestens einen mobilen Kommunikationseinheit gespeichert.
Vorzugsweise wird für den für die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit spezifische und in dem Kommunikationsknoten gespeicherte Kontext die Form eines spezifischen PDP- Kontextes gewählt (MC PDP Kontext) . Dieser für die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit in Bezug auf den aktivierten Multicast-Dienst spezifische und in dem in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten gespeicherte Kontext um- fasst dabei vorzugsweise alle für den von der mobilen Kommunikationseinheit aktivierten Multicast-Dienst spezifischen Parameter. Dazu zählt beispielsweise ein sogenanntes QoS-
Profil oder auch als Dienstequalitätsprofil bezeichnet. Dieses Profil gibt die relevanten Güteparameter, wie beispielsweise Bitrate/Bandbreite, Paketübertragungszeit, Prioritäten, usw. an. Das QoS-Profil zeigt dem im Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten die Übertragungsfähigkeiten der mobilen Kommunikationseinheit an. Ferner enthält der MC PDP Kontext für jeden von der mobilen Kommunikationseinheit aktivierten Multicast-Dienst den Access Point Name (APN) . Dieser gibt an, zu welchem Heimatnetzwerk bzw. administrativer Domäne die MC IP Adresse des betreffenden Multicast-Dienstes gehört. Ferner enthält der Kontext die MC IP Adresse des betreffenden MC- Dienstes .
Vorzugsweise wird jedem Multicast- (MC-) und/oder Broad- castdienst eine dienstespezifische, vom prinzipiellen Aufbau auf der bekannten TMSI basierende MC-TMSI zugeteilt. Dies er- möglicht eine Multicast- bzw. Broadcast-Notifikation mit vorhandenen Prozeduren. Diese MC-TMSI ist vorzugsweise ebenfalls in dem MC PDP Kontext der den Dienst in Anspruch nehmenden mobilen Kommunikationseinheiten enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden die Multicast- und/oder Broadcast-Daten dienstespezifisch bei der Übertragung vom Kommunikationsknoten zur mobilen Kommunikationseinheit mittels eines dienstespezifischen Verschlüsselungscodes verschlüsselt. Dieser Verschlüsselungscode ist ebenfalls in dem MC PDP Kontext für die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit der den Dienst in Anspruch nehmenden mobilen Kommunikationseinheiten als auch in dem im Kommunikationsknoten gespeicherten dienst- spezifischen Kontext (MC Kontext) verzeichnet. Entweder werden die Daten direkt von der MC-Quelle verschlüsselt oder der Kommunikationsknoten, d.h. im Allgemeinen der SGSN übernimmt die Aufgabe der Verschlüsselung. Im Falle, dass der Kommunikationsknoten, d.h. der SGSN die Verschlüsselung übernimmt, so sendet er den Verschlüsselungscode an eine mobile Kommunikationseinheit, wenn die mobile Kommunikationseinheit den betreffenden MC-Dienst aktiviert oder wenn eine generelle Aktualisierung („update") des MC-Dienstes durchgeführt wird. Der Verschlüsselungscode wird dabei vorzugsweise über indivi- duelle PtP Signalisierungskanäle, die bereits durch existierende Verschlüsselungsmechanismen verschlüsselt sind, transferiert. Vorzugsweise wird der Verschlüsselungscode in periodischen Abständen geändert. Da nicht gewährleistet werden kann, dass alle mobilen Kommunikationseinheiten, die den betreffenden MC-Dienst aktiviert haben, gleichzeitig den neuen geänderten Verschlüsselungscode erhalten, werden die MC Daten des betreffenden MC-Dienstes mehrmals parallel verschickt, aber jeweils verschlüsselt mit unterschiedlichem Verschlüsselungscode. Vorzugsweise wird die Verschlüsselung entsprechend IPSec (Internet Protocol Security) vorgenommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens übernimmt der mindestens eine in dem Kernnetz angeordnete Kommunikationsknoten, d.h. im Allgemeinen der SGSN Registrierungs- und Signalisierungsfunktionen in Bezug auf einen aktivierten Multicast-Dienst.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens übernimmt der mindestens eine in dem Kernnetz angeordnete Kommunikationsknoten unter Benutzung von für Punkt- zu-Punkt-Dienste (PtP-Dienste) definierter Mittel Authentifi- zierungs- und Autorisierungsfunktionen in Bezug auf einen ak- tivierten Multicast-Dienst. Hierbei kann die vorhandene
Struktur von Berechtigungsdaten von PtP Diensten verwendet werden, wenn bestimmte Multicast Dienste dedezierte Berechtigungen erfordern. Die Aktivierung eines MC-Dienstes durch eine mobile Kommunikationseinheit erfolgt durch individuelle Signalisierung zwischen dem Kommunikationsknoten und der mobilen Kommunikationseinheit. Hierbei wird erfindungsgemäß vorzugsweise eine erweiterte PtP-Dienstsignalisierung verwendet, d.h. der Multicast-Dienst wird mittels eines zusätzlichen Elements, dem erweiterten NSAPI (Network ayer Service Access Point Identifier) , in der Signalisierung zwischen der mindestens einen mobilen Kommunikationseinheit und dem Kommunikationsknoten aktiviert. Hierbei wird ein optionales Signalisierungselement, nämlich ein erweiterter oder MC NSAPI (Network Layer Service Access Point Identifier), eingeführt. Dieses Signalisierungselement erlaubt eine größere Anzahl parallel aufgebauter PDP-Kontexte, welche durch den Wertebereich des NSAPI begrenzt ist. Dies ist sehr wichtig, wenn eine MS mehrere MC-Dienste parallel nutzt, da zumindest zur Signalisierung jeder MC-Dienst eines mobilen Kommunikations- einheit einen individuellen NSAPI benötigt.
Durch die individuelle Signalisierung eines MC-Dienstes sei- tens einer mobilen Kommunikationseinheit wird es dem Kommunikationsknoten mittels bereits für PtP-Dienste definierter Mittel möglich, die betreffende mobile Kommunikationseinheit zu authentifizieren. Zudem kann vom Kommunikationsknoten durch Vergleich mit den für die mobile Kommunikationseinheit entsprechenden Berechtigungsdaten im HLR (Home Location Register) überprüft werden, ob die mobile Kommunikationseinheit autorisiert ist, den betreffenden MC-Dienst zu aktivieren und zu nutzen. Die Berechtigungsdaten für einen MC-Dienst im HLR haben die gleiche Struktur wie die entsprechenden Berechti- gungsdaten für einen PtP Dienst. Ferner ist es vorzugsweise möglich, den MC-Dienst auch mit normaler herkömmlicher GPRS Berechtigung (im HLR eingetragen) zu nutzen. Welche Art von Berechtigung für die Aktivierung eines bestimmten MC-Dienstes verlangt ist, lässt sich vorzugsweise ableiten aus der MC-IP- Adresse und/oder des APN des betreffenden MC-Dienstes. Im Kommunikationsknoten ist hinterlegt, welche MC-IP-Adresse und/oder welcher APN eine Berechtigung verlangt. Die Nutzung von bekannten CAMEL Funktionalitäten bietet eine weitere Möglichkeit zu überprüfen, ob ein MC-Dienst aktiviert werden kann oder nicht.
Eine mobile Kommunikationseinheit, die MC Daten eines MC- Dienstes erhalten möchte, muss diesen Dienst, wie bereits erläutert, zunächst mittels Signalisierung, die den erweiterten bzw. MC NSAPI enthält, aktivieren. Die Aktivierung des ersten MC-Dienstes für diese mobile Kommunikationseinheit bewirkt, dass ein erster MC PDP Kontext kreiert wird, der im Kommunikationsknoten und in der mobilen Kommunikationseinheit ge- speichert wird. Dieser Kontext enthält vorzugsweise, wie bereits erläutert, alle für den betreffenden MC-Dienst und die mobile Kommunikationseinheit spezifischen Parameter. Der Kontext ist mit dem Mobilitätsmanagement (MM) der mobilen Kommu- nikationseinheit ebenso verknüpft wie ein PDP Kontext, der für einen PtP Dienst verwendet wird. Für jeden weiteren MC- Dienst, der von der mobilen Kommunikationseinheit in der Folgezeit aktiviert und verwendet wird, werden lediglich für diesen weiteren MC-Dienst relevante Daten in dem bereits e- xistierenden MC PDP Kontext im MS und in dem in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten mit aufgenommen. Wird in dem Zuständigkeitsbereich des Kommunikationsknoten ein bestimmter MC-Dienst erstmals aktiviert, so wird ferner ein MC Kontext in dem Kommunikationsknoten kreiert, der vorzugsweise alle für diesen MC-Dienst spezifischen Parameter enthält.
Dieser Kontext weist vorzugsweise eine Liste derjenigen mobilen Kommunikationseinheiten auf, die diesen Multicast-Dienst aktiviert haben. Das bedeutet, dass eine Lieferung von Multicast- und/oder Broadcastdaten mindestens eines Multicast- und/oder Broadcast-Dienstes an mehrere Kommunikationseinheiten (MS) gleichzeitig mittels ein und desselben für den mindestens einen Multicast- und/oder Broadcast-Dienst spezifischen Kontextes (MC Kontext) vollzogen werden kann bzw. ermöglicht wird.
Vorzugsweise steuert sodann der mindestens eine in dem Kernnetz angeordnete Kommunikationsknoten den Auf- und Abbau von Übertragungskanälen des Multicast-Dienstes . Der Kommunikationsknoten initiiert unter anderem beispielsweise die IP- Multicast-Verbindung auf dem IP-Backbone für die betreffende MC IP Adresse. Über den von PtP Diensten bekannten Parameter „configuration options" können dem Nutzer bzw. der mobilen Kommunikations- einheit noch weitere Informationen, wie beispielsweise der Tarif des MC-Dienstes, zur Verfügung gestellt werden.
Die beschriebene Vorgehensweise im Falle von der Bereitstellung von MC-Diensten ist mit wenigen Abweichungen auch anwendbar zur Bereitstellung von Broadcast Diensten. Zum Zwecke der Bereitstellung von Broadcast Diensten wird jedem Broad- cast Dienst dienstespezifisch eine sogenannte MC-TMSI reserviert bzw. zugeteilt, deren Aufbau im Wesentlichen auf einer bekannten TMSI beruht. Jede mobile Kommunikationseinheit, die einen bestimmten Broadcast Dienst nutzen möchte, muss die entsprechenden Signalisierungskanäle überwachen, um Notifika- tionen (notifications) mit der dem entsprechenden Broadcast
Dienst zugeordneten MC-TMSI zu empfangen. Diese MC-TMSIs können beispielsweise in der mobilen Kommunikationseinheit konfiguriert sein. Ferner wird auf jedem Kommunikationsknoten, der den Broadcast Dienst bereitstellt, ein MC Kontext kreiert und abgespeichert, der vorzugsweise alle dienstespezifischen Parameter umfasst. Dieser MC Kontext weist beispielsweise die dem betreffenden Broadcast Dienst zugeordnete MC-TMSI auf, seine IP-MC-Adresse, ein dienstespezifisches QoS Profil für die Übertragungskanäle zwischen dem Kommunikationsknoten und den datenempfangenden mobilen Kommunikationseinheiten und letztlich das Gebiet, in welchem der Broadcast Dienst bereit gestellt wird, was beispielsweise einer Liste von Funkzellen entsprechen kann. Vorzugsweise werden bei der Bereitstellung von Broadcast Diensten nur Radio Ressourcen in denjenigen Zellen genutzt, in denen, mobile Kommunikationseinheiten sind, die den betreffenden Broadcast Dienst in Anspruch nehmen wollen. In Netzwerkstrukturen, die Iu-Flexibility nutzen, ist es möglich, dass mehrere Kommunikationsknoten das gleiche Gebiet bedienen. In diesem Falle können zu einem Gebiet von mehreren Kommunikationsknoten gleichzeitig MC Daten desselben MC- Dienstes kommen. Diese Datenübertragungen werden von dem Radionetz koordiniert. Das Radionetz detektiert von der dem betreffenden MC-Dienst zugeordneten MC-TMSI, dass von verschiedenen Kommunikationsknoten kommende Notifikationen von ein und demselben MC-Dienst stammen. Alle Kommunikationskno- ten benutzen dabei vorzugsweise denselben MC-TMSI für einen bestimmten MC-Dienst. Das Radionetz bestimmt das Gesamtgebiet, in welchem den betreffenden MC-Dienst in Anspruch nehmende mobile Kommunikationseinheiten sich befindenden anhand der Gebiete, die in den von den verschiedenen Kommunikations- knoten kommenden Notifikationen angezeigt sind. Ferner ist es von Vorteil, als Verschlüsselungscode in den verschiedenen Kommunikationsknoten ebenfalls für einen bestimmten MC-Dienst stets denselben zu wählen. Anderenfalls ist keine Koordination möglich. Die Verschlüsselungscodes wie auch die MC Daten werden dann unabhängig voneinander und somit parallel weiterbehandelt, was ineffizient wäre. Im Gegensatz zu MC-Diensten ist ein bestimmter Boadcast Dienst nur stets in einem der mehreren, das gleiche Gebiet bedienenden Kommunikationsknoten konfiguriert. Damit kommt es nicht dazu, dass mehrere Kommu- nikationsknoten gleichzeitig Broadcast-Daten desselben Broad- castdienstes in das gleiche Gebiet senden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist, wie bereits erwähnt, weitestgehend abwärts kompatibel zu UMTS und GSM/GPRS Punkt-zu- Punkt (PtP) IP Diensten. Im Falle, dass ein Kommunikationsknoten MC-Dienste entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahrens nicht unterstützt, so aktiviert er automatisch stattdessen einen PtP-Dienst. Wie bereits erläutert ist die Signal- sierung für einen MC-Dienst fast identisch zur Signalsierung für einen PtP-Dienst. Ein Kommunikationsknoten, der die oben beschriebenen MC-Dienste nicht unterstützt, ignoriert dabei einfach das optionale Signalisierungselement MC NSAPI und ak- tiviert automatisch einen PtP Dienst. Ein Kommunikationsknoten, der die Bereitstellung von den beschriebenen MC-Diensten unterstützt, kann bei eingehender MC-Signalsierung ferner wählen, ob er einen PtP Dienst oder einen MC-Dienst aktiviert. Ist beispielsweise die Anzahl der mobilen Kommunikati- onseinheiten, die einen bestimmten MC-Dienst nutzen gering, so ist es oft effizienter einen PtP Dienst zu aktivieren anstelle eines MC-Dienstes.
Wenn nun MC- und/oder Broadcast-Daten transferiert werden müssen, so werden zwischen dem Kommunikationsknoten und den entsprechenden mobilen Kommunikationseinheiten MC und/oder Broadcast Übertragungskanäle aufgebaut. Die Aktivierung der Übertragungskanäle zwischen dem Kommunikationsknoten und den mobilen Kommunikationseinheiten beginnt sobald der Kommunika- tionsknoten MC- und/oder Broadcast-Daten von der betreffenden MC IP Adresse erhalten hat. Der Kommunikationsknoten schickt dann unter Angabe der MC-TMSI des betreffenden Dienstes und des Gebietes, in welchem mobile Kommunikationseinheiten sich aufhalten, die den betreffenden Dienst nutzen, eine Notifika- tion zum Radionetz. Im Falle eines Broadcast-Dienstes zeigt der Kommunikationsknoten in der Notifikation an, welches Gebiet in dem MC-Kontext des betreffenden Broadcast-Dienstes konfiguriert ist.
Nach Empfang einer derartigen Notifikation fordert das Radionetz den Kommunikationsknoten auf, ein oder mehrere Übertragungskanäle zwischen dem Kommunikationsknoten und dem Radionetz aufzubauen. Das Radionetz kann dabei beispielsweise für verschiedene Gebiete verschiedene Übertragungskanäle anordnen. Die Übertragungskanäle zwischen dem Kommunikationsknoten und dem Radionetz sind mit einer QoS Charakteristik aufgebaut, die dem QoS Profil des betreffenden MC- bzw. Broadcast- Dienstes entspricht und in dem zugehörigen MC Kontext angezeigt ist. Dieses QoS Profil gibt gleichzeitig auch die Anforderungen an, die an die Radioübertragungskanäle gestellt sind, d.h. an die zwischen Radionetz und den mobilen Kommunikationseinheiten aufzubauenden Übertragungskanäle.
Das Radionetz sendet dann unter Angabe der MC-TMSI des betreffenden Dienstes eine Notifikation an alle mobilen Kommunikationseinheiten, die sich in dem durch den Kommunikationsknoten angegebenen Gebiet aufhalten. Diese Notifikation kann beispielsweise mittels des bekannten „paging" Mechanis- muses vorgenommen werden. Das „paging" wird dabei vorzugsweise solange in periodischen Abständen wiederholt bis die Übertragungskanäle zwischen dem Radionetz und den mobilen Kommunikationseinheiten aufgebaut sind. Nach Erhalt der Notifika- tion warten die betreffenden mobilen Kommunikationseinheiten eine gewisse Zeit bevor sie selber den Aufbau von Radioübertragungskanälen anfordern. Erhält eine mobile Kommunikations- einheit innerhalb dieser Zeit keine Anzeige der aufgebauten Radioübertragungskanäle, so fordert sie die Aktivierung eines Radioübertragungskanals von dem Radionetz an.
Bevorzugt baut das Radionetz Radioübertragungskanäle für MC- Dienste und Broadcast-Dienste nur in denjenigen Gebieten auf, wo es Aufforderungen von mobilen Kommunikationseinheiten er- hält. Das Radionetz sendet die vom Kommunikationsknoten erhaltenen MC- und/oder Broadcast-Daten an die mobilen Kommunikationseinheiten über die entsprechenden Radioübertragungskanäle. Sobald der Kommunikationsknoten keine weiteren Daten mehr erhält kann er vorteilhafterweise die Übertragungskanäle zwischen ihm und dem Radionetz abbauen. Dies bewirkt, dass das Radionetz ebenfalls die entsprechenden, an der Datenübertragung beteiligten Radioübertragungskanäle abbaut.
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet ferner auch bei Nutzung von MC-Diensten durch eine mobile Kommunikationsein- heit dessen Mobilität. Bewegt sich eine mobile Kommunikationseinheit, die einen oder mehrere MC-Dienste aktiviert hat von dem Zuständigkeitsgebiet eines Kommunikationsknotens zu dem Zuständigkeitsgebiet eines anderen Kommunikationsknotens, so wird die weitere Bereitstellung des einen bzw. der mehre- ren aktivierten MC-Dienste dadurch gewährleistet, dass der für die betreffende mobile Kommunikationseinheit gespeicherte MC PDP Kontext zusammen mit den anderen für die mobile Kommunikationseinheit spezifischen Kontexte von dem alten Kommunikationsknoten zu dem neuen Kommunikationsknoten transferiert wird. Der neue Kommunikationsknoten behandelt den MC PDP Kontext wie als ob der eine oder die mehreren von der mobilen Kommunikationseinheit genutzten MC-Dienste durch die mobile Kommunikationseinheit neu aktiviert werden würden. Wurde beispielsweise ein MC-Dienst in dem neuen Kommunikationsknoten noch nicht aktiviert, so wird ein neuer für den MC-Dienst spezifischer MC Kontext aufgebaut. Wird der MC-Dienst hingegen bereits anderen mobilen Kommunikationseinheiten durch den neuen Kommunikationsknoten bereitgestellt, so existiert bereits ein MC Kontext, in welchen dann die neu hinzugekommene Kommunikationseinheit mit aufgenommen wird. Der Verschlüsselungscode kann sich eventuell ändern, was der betreffenden mobilen Kommunikationseinheit von dem neuen Kommunikationsknoten gegebenenfalls mitgeteilt wird. Ferner ist es möglich, dass die dem MC-Dienst zugeordnete MC-TMSI wechselt, was der betreffenden mobilen Kommunikationseinheit dann ebenfalls mitgeteilt wird. Im Falle, dass die QoS Fähigkeiten der mobilen Kommunikationseinheit nicht ausreichend sind, um den bzw. die MC-Dienste über den neuen Kommunikationsknoten zu nutzen, oder dass der Aufenthaltsort der mobilen Kommunikationseinheit für den bzw. die MC-Dienste nicht zulässig ist, so wird der bzw. die MC-Dienste der betreffenden mobilen Kommunikationseinheit durch den neuen Kommunikationsknoten deaktiviert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Mobil-Kommunikationsnetz bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Mobil- Kommunikationsnetz zur Bereitstellung von Multicast- und/oder Broadcast-Diensten, mit mindestens a. einer MC-Quelle, b. einem Kernnetz, c. einem Radionetz mit einer Funkschnittstelle zur drahtlosen Übertragung der Multicast- und/oder Broadcastdaten zu zumindest einer mobilen Kommunikationseinheit (MS) , d. einem in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten, in dem zur Steuerung der Übertragung der Multicast- und/oder Broadcastdaten eines aktivierten Multicast- und/oder Broadcastdienstes jeweils mindestens ein dienstespezifischer Kontext (MC Kontext) vorgesehen ist, der alle dienstespezifischen Parameter umfasst und zusätzlich im Falle eines Multicast-Dienstes für alle mo- bilen Kommunikationseinheiten, die den Multicast-Dienst aktiviert haben, jeweils ein für die entsprechende mobile Kommunikationseineinheit in Bezug auf den aktivierten Multicast-Dienst spezifischer Kontext. e. mindestens einem in dem Radionetz angeordneten Kommunikationsknoten, in dem zur Steuerung der Übertragung der Multicast- und/oder Broadcastdaten eines aktivierten Multicast- und/oder eines konfigurierten Broad- castdienstes Notifikationen sowie MC und/oder Broadcast Radioübertragungskanäle bereitgestellt werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen anhand der nachfolgenden Figuren aufgezeigt werden. Es zeigen
Fig. 1 als Blockschaltbild den Einsatz erfindungsgemäßer Verfahren bei der Aktivierung eines IP MC-Dienstes,
Fig. 2 als Blockschaltbild den Einsatz erfindungsgemäßer Ver- fahren unter Gewährleistung der Mobilität zwischen den im Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten,
Fig. 3 als Blockschaltbild den Einsatz erfindungsgemäßer Verfahren bei der Übertragung von MC und/oder Broadcast Daten.
In Figur 1 ist in Form eines Blockschaltbildes die Aktivierung eines MC-Dienstes dargestellt. Der Nutzer oder eine entsprechend vorgesehene Applikation auf einer mobilen Kommunikationseinheit MS initiiert die Nutzung eines MC-Dienstes. Die mobile Kommunikationseinheit MS sendet in einem Schritt 1 ähnlich wie bei Aktivierung eines PtP-Dienstes eine Aktivierungsanforderung, einen sogenannten Activate PDP Context Re- quest an einen zuständigen Kommunikationsknoten im Kernnetz, d.h. im Allgemeinen an einen zuständigen SGSN. Dieser Activa- te PDP Context Request umfasst die Angabe des Access Point
Names (APN) , die PDP Adresse, das QoS Profil, den erweiterten bzw. MC NSAPI und weitere für einen PtP Dienst definierte Parameter. Der APN gibt an, zu welchem Heimatnetzwerk oder zu welcher administrativen Domäne die MC IP Adresse gehört. Dies kann dazu genutzt werden, einen passenden GGSN abzuleiten, z.B. falls kein MC-Dienst sondern ein PtP Dienst aktiviert wird. Die PDP Adresse entspricht der IP MC Adresse, zu wel- eher die MS eine Verbindung herstellen will. Das QoS Profil gibt die QoS Fähigkeiten der MS an. Der erweiterte bzw. MC
NSAPI entspricht dem Index des MC-Dienstes innerhalb des MC
PDP Kontextes .
Ähnlich wie bei der Aktivierung eines PtP Dienstes können in einem Schritt 2 Sicherheitsmaßnahmen (Security Functions) vorgenommen werden, wie beispielsweise die Authentifizierung der MS.
Der Kommunikationsknoten, d.h. der SGSN überprüft, ob neben der allgemeinen GPRS Berechtigung für den angeforderten MC- Dienst eine spezielle Berechtigung gefordert wird und wenn ja, ob der Nutzer die entsprechende hat. Möglicherweise verlangt der betreffende MC-Dienst bestimmte QoS Fähigkeiten. Falls die MS diesen QoS Anforderungen nicht genügen kann, so lehnt der SGSN das Activate PDP Context Request ab. Anderenfalls kreiert der SGSN einen MC Kontext für die betreffende IP MC Adresse und überträgt die QoS Fähigkeiten der MS in das QoS Profil des MC Kontextes, wenn nicht bereits ein MC Kon- text für die betreffende IP MC Adresse im SGSN existiert.
Falls aber ein MC Kontext für die betreffende IP MC Adresse bereits existiert und seitens des MC-Dienstes keine besonderen QoS Anforderungen verlangt werden, vergleicht der SGSN die MS QoS Fähigkeiten mit dem QoS Profil des MC Kontextes. Jeder individuelle Parameter des QoS Profils wird dabei auf das jeweilige Minimum der entsprechenden QoS Parameter des MC Kontextes bzw. der MS QoS Fähigkeiten gesetzt. Der SGSN tritt in einem Schritt 3, der als „Join IP Multicast" bezeichnet wird, dem IP MC-Dienst für die entsprechende MC IP Adresse auf dem IP Backbone bei, falls es die erste MS ist, die diesen MC-Dienst aktiviert. Anderenfalls ist der SGSN dem IP MC- Dienst für die entsprechende MC IP Adresse auf dem IP Backbo- ne bereits beigetreten.
Der SGSN sendet in einem Schritt 4 eine Annahmenachricht, eine sogenannte Activate PDP Context Accept, genau wie bei einem PtP Dienst an die MS. Diese Annahmenachricht enthält die MC-TMSI des angeforderten MC-Dienstes, den MC Verschlüsselungscode, den erweiterten/MC NSAPI und weitere für einen PtP Dienst definierten Parameter. Die MC-TMSI ist spezifisch für einen MC-Dienst und dient dazu, die MS von einem MC Datentransfer in Kenntnis zu setzen (Notifikation). Alle MS, die einen bestimmten MC-Dienst aktiviert haben, beobachten die
Signalisierungskanäle auf Notifikationen mit der MC-TMSI des betreffenden MC-Dienstes.
In Figur 2 ist anhand eines Blockschaltbildes die Mobilität zwischen zwei Kommunikationsknoten bzw. zwischen zwei SGSNs bei der Bereitstellung von MC-Diensten dargestellt.
Eine MS bewegt sich von dem Zuständigkeitsbereich eines ersten, alten SGSNs 0 zu dem Zuständigkeitsbereich eines zwei- ten, neuen SGSNs N. Die MS sendet dabei in einem Schritt 1 eine Anforderung an den neuen SGSN N, um das Aufenthaltsgebiet (routing area) zu aktualisieren, eine sogenannte „Routing Area Update Request" . Der neue SGSN N sendet in einem Schritt 2 eine Anforderung an den alten SGSN 0 und fordert die die MS betreffenden Kontexte, ein sogenannter Context Request. Der alte SGSN 0 sendet in einem Schritt 3 daraufhin alle für diese MS gespeicherten Kontexte in einer entsprechenden Antwortnachricht, der sogenannten Context Response, an den neuen SGSN N. Wiederum können in einem Schritt 4 Sicherheitsmaßnahmen (Security Functions) seitens des neuen SGSN N vorgenommen werden. Der neue SGSN N sendet in einem Schritt 5 eine Anerkennungsnachricht, eine sogenannte Context Acknowledge message, an den alten SGSN 0, um anzuzeigen, dass er die Kontrolle über die MS übernommen hat. Alle Maßnahmen zur Bereitstellung der Berechtigungs- und Sicherheitsdaten in dem neuen SGSN N und zur Registrierung des neuen SGSN N im HLR werden vorgenommen. Sodann wertet der neue SGSN N die An- Wesenheit der MS aus, d.h. er überprüft, ob die MS überhaupt berechtigt ist, über den neuen SGSN N Daten zu empfangen. Ferner überprüft der neue SGSN N jeden einzelnen MC-Dienst, der in dem MC PDP Kontext der betreffenden MS angegeben ist. Ist ein MC-Dienst darunter, für den in dem neuen SGSN N noch kein MC Kontext hinterlegt ist, so kreiert der neue SGSN N einen entsprechenden MC Kontext und tritt in Schritt 6 dem entsprechenden IP MC-Dienst auf dem IP Backbone bei. Falls in dem neuen SGSN N bereits MC Kontexte für, in dem MC PDP Kontext der MS aufgeführten MC-Dienste existieren, so vergleicht der neue SGSN N die jeweiligen QoS Profile seiner MC Kontexte mit dem QoS Profil der MS und passt die Parameter, wenn möglich, entsprechend an. Falls der neue SGSN N einen anderen MC-TMSI für einen bestimmten MC-Dienst verwendet als der alte SGSN 0 oder einen anderen Verschlüsselungscode für die MC Da- ten eines bestimmten MC-Dienstes, so werden die neuen Parameter der MS in einem Schritt 7 zugesendet. Vorteilhafterweise werden in allen SGSNs der gleiche MC-TMSI für die gleiche IP MC Adresse verwendet. Der neue SGSN N kann nun in einem Schritt 8 entsprechende MC Daten empfangen. Ein Handover oder eine Relocation können ebenfalls zum Wechsel des SGSN führen.
Hierbei sind im Gegensatz zum oben beschriebenen SGSN Wechsel parallel zum MC-Dienst auch PtP Dienste durch die MS aktiviert. In diesem Fall findet eine Handover/Relocation Signa- lisierung u.a. zwischen den beiden SGSNs statt. Dabei sendet der alte SGSN 0 dem neuen SGSN N die PDP Kontexte der MS, damit der neue SGSN N prüfen kann, ob er diese Dienste weiterführen kann bzw. die erforderlichen Ressourcen hat. Auf die- sem Wege erhält der neue SGSN N auch den MC PDP Kontext der MS. Wenn der neue SGSN N das Handover oder die Relocation akzeptiert hat, wertet er den MC PDP Kontext aus und führt die erforderlichen Aktionen in Bezug auf MC-Dienste aus.
In Figur 3 ist anhand eines Blockschaltbildes ein möglicher MC Datentransfer dargestellt. Eine MC-Quelle (z.B. ein MC Server) mit einer bestimmten MC IP Adresse, die einen bestimmten MC-Dienst anbietet, sendet in einem Schritt 1 MC Daten aus, die von mindestens einem SGSN mit einem der MC IP Adresse zugeordneten MC Kontext empfangen werden. Daraufhin sendet der SGSN in einem Schritt 2 mindestens eine Notifikation bzw. eine Benachrichtigung an mindestens ein Radionetz. Diese Benachrichtigung enthält eine dem betreffenden MC- Dienst zugeordnete MC-TMSI und alle Aufenthaltsgebiete, in denen mobile Kommunikationseinheiten MSs vorhanden sind, die den betreffenden MC-Dienst aktiviert haben. Das Radionetz antwortet in einem Schritt 3 durch Senden einer oder mehrerer Anforderungen, sogenannter MC Service Requests, an den SGSN, welche den Aufbau von MC Übertragungskanäle initiieren. Mög- licherweise benötigt das Radionetz mehrere MC Übertragungskanäle beispielsweise für verschiedene Aufenthaltsgebiete. Der SGSN sendet dann in einem Schritt 4 pro Anforderung eine MC Übertragungskanalanforderung, eine sogenannte MC Bearer Re- quest Message, an das Radionetz. Diese Anforderungen enthal- ten die QoS Parameter, welche die MC Übertragungskanäle zwischen dem SGSN und der MS aufweisen müssen. Das Radionetz sendet pro Anforderung seitens des SGSN in einem Schritt 5 eine Antwort, eine sogenannte MC Bearer Response, an den SGSN, womit jeweils ein MC Übertragungskanal zwischen dem Radionetz und dem SGSN aufgebaut wird. Das Radionetz sendet unter Angabe der MC-TMSI Notifikationen in alle Zellen der vom SGSN vorgegebenen Aufenthaltsgebiete, in denen sich MS befin- den, die den betreffenden MC-Dienst aktiviert haben. Diejenigen MS, die den betreffenden MC-Dienst aktiviert haben und eine Notifikation erhalten haben, warten eine gewisse Zeit auf eine MC Radio Anzeigenachricht (MC Radio Assignement) , die den MC Radioübertragungskanal beschreibt, über welchen die MC Daten transferiert werden. Empfängt eine MS keine derartige MC Radio Anzeigenachricht, so sendet die MS in einem Schritt 7 eine Anforderung, eine sogenannte MC Radio Request, an das Radionetz, um den Aufbau eines MC Radio Übertragungskanals zu veranlassen.
Das Radionetz baut einen bzw. mehrere MC Radioübertragungskanäle auf und schickt in einem Schritt 8 eine bzw. mehrere entsprechende MC Radio Anzeigenachrichten in alle relevanten Zellen. Wenn der bzw. die MC Übertragungskanäle zwischen dem SGSN und dem Radionetz vollends aufgebaut sind, startet der
SGSN in einem Schritt 9 mit der Übertragung der von der betreffenden IP MC Adresse erhaltenen MC Daten an das Radionetz. Das Radionetz schickt in einem Schritt 10 diese MC Daten dann auf den entsprechenden Radioübertragungskanal/- kanäle. Empfängt der SGSN keine weiteren MC Daten mehr, so gibt er den bzw. die MC Übertragungskanäle zum Radionetz frei bzw. diese Übertragungskanäle werden in einem Schritt 11 abgebaut (MC Bearer Release) . Dies bewirkt, dass das Radionetz ebenfalls in einem Schritt 12 die entsprechenden Radioüber- tragungskanäle abbaut (MC Radio Release) . Dies wird den betreffenden MS mitgeteilt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bereitstellung von Multicast- (MC-) und/oder Broadcast-Diensten eines ein Radio- und ein Kernnetz umfas- senden Mobil-Kommunikationsnetzes, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: a. Übertragen von Multicast- und/oder Broadcast-Daten eines von mindestens einer mobilen Kommunikationseinheit (MS) aktivierten Multicast- (MC-) und/oder eines konfi- gurierten Broadcast-Dienstes von einer MC-Quelle zu der mindestens einen mobilen Kommunikationseinheit über mindestens einen in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten (SGSN) mittels eines in dem Kommunikationsknoten (SGSN) gespeicherten dienstspezifischen Kon- textes (MC Kontext) , b. Steuern und Kontrollieren der Übertragung der Multicast-Daten an die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit durch den mindestens einen in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten mittels eines für ge- nau die mindestens eine mobile Kommunikationseinheit in Bezug auf den aktivierten Multicast-Dienst spezifischen und in dem Kommunikationsknoten gespeicherten Kontextes und/oder c. Broadcasten der Broadcast-Daten des konfigurierten Broadcastdienstes in ein definiertes Gebiet.
2. Verfahren 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 der für genau die mindestens eine mobile Kommunikati- onseinheit (MS) spezifische Kontext zusätzlich in der mindestens einen mobilen Kommunikationseinheit (MS) gespeichert wird.
3. Verfahren 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 der mindestens eine in dem Kernnetz angeordnete Kommunikationsknoten (SGSN) Registrierungs- und Signalisie- rungsfunktionen in Bezug auf den aktivierten Multicast- und/oder auf den konfigurierten Broadcastdienst übernimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der mindestens eine in dem Kernnetz angeordnete Kommunikationsknoten (SGSN) unter Benutzung von für Punkt-zuPunkt-Dienste (PtP-Dienste) definierte Mittel nutzerspezifische Authentifizierungs- und Autorisierungsfunktionen in Bezug auf den aktivierten Multicast-Dienst übernimmt.
5. Verfahren 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 Multicast- und/oder Broadcast-Daten dienstespezifisch bei der Übertragung vom Kommunikationsknoten (SGSN) zur mobilen Kommunikationseinheit (MS) mittels eines dienstespezifischen Verschlüsselungscodes verschlüsselt werden .
6. Verfahren 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 der mindestens eine in dem Kernnetz angeordnete Kommunikationsknoten (SGSN) den Auf- und Abbau von Übertragungskanälen steuert.
7. Verfahren 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 jedem aktivierten Multicast- und/oder konfigurierten Broadcastdienst mindestens eine dienstespezifische, vom prinzipiellen Aufbau auf einer bekannten TMSI basierende
MC-TMSI zugeteilt wird.
8. Verfahren 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 für den für die mobile Kommunikationseinheit (MS) spezifische und in dem Kommunikationsknoten (SGSN) gespeicherte Kontext ein spezifischer PDP-Kontext gewählt wird.
9. Verfahren 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 der für die mobile Kommunikationseinheit (MS) in Bezug auf den aktivierten Multicast-Dienst spezifische und in dem Kommunikationsknoten (SGSN) gespeicherte Kontext alle für den von der mobilen Kommunikationseinheit (MS) aktivierten Multicast-Dienst spezifischen Parameter um- fasst .
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 der für die mobile Kommunikationseinheit (MS) spezifische und in dem Kommunikationsknoten (SGSN) gespeicherte Kontext für alle von der mobilen Kommunikationseinheit (MS) aktivierten Multicast-Dienste jeweils alle spezifi- sehen Parameter umfasst.
11. Verfahren 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 der in dem Kommunikationsknoten (SGSN) gespeicherte dienstspezifische Kontext (MC Kontext) alle für den
Dienst spezifische Parameter umfasst.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Falle eine Multicast-Dienstes der MC Kontext eine Liste derjenigen mobilen Kommunikationseinheiten (MS) aufweist, die den Multicast-Dienst aktiviert haben.
13. Verfahren 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 im Falle eines Multicast-Dienstes zur Aktivierung des Multicast-Dienst eine PtP-Signalisierung zwischen der mindestens einen mobilen Kommunikationseinheit (MS) und dem Kommunikationsknoten (SGSN) verwendet wird, die einen erweiterten oder MC NSAPI umfasst.
14. Mobil-Kommunikationsnetz zur Bereitstellung von Multicast- und/oder Broadcast-Diensten, mit mindestens a. einer MC-Quelle, b. einem Kernnetz, c. einem Radionetz mit einer Funkschnittstelle zur drahtlosen Übertragung der Multicast- und/oder
Broadcastdaten zu zumindest einer mobilen Kommunikationseinheit (MS) , d. einem in dem Kernnetz angeordneten Kommunikationsknoten, in dem zur Steuerung der Übertragung der Multicast- und/oder Broadcastdaten eines aktivierten Multicast- und/oder konfigurierten Broad- castdienstes jeweils mindestens ein dienstespezifischer Kontext (MC Kontext) vorgesehen ist, der alle dienstespezifischen Parameter umfasst und zusätz- lieh im Falle eines Multicast-Dienstes für alle mobilen Kommunikationseinheiten (MS) , die den Multicast-Dienst aktiviert haben, jeweils ein für die entsprechende mobile Kommunikationseineinheit (MS) in Bezug auf den aktivierten Multicast-Dienst spezifischer Kontext, e. einem in dem Radionetz angeordneten Kommunikationsknoten, in dem zur Steuerung der Übertragung der Multicast- und/oder Broadcastdaten eines aktivierten Multicast- und/oder eines konfigurierten Broadcastdienstes Notifikationen sowie MC und/oder Broadcast Radioübertragungskanäle bereitgestellt werden.
15. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
13 und/oder des Mobil-Kommunikationsnetzes nach Anspruch
14 zur Lieferung von Multicast- und/oder Broadcastdaten mindestens eines Multicast- und/oder Broadcastdienstes an mehrere Kommunikationseinheiten (MS) gleichzeitig mittels ein und desselben für den mindestens einen Multicast- und/oder Broadcast-Dienst spezifischen Kontextes (MC Kontext) .
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