DE19849540A1 - Verfahren und Mobilfunknetz zur Behandlung eines Paketdatendienstes - Google Patents

Verfahren und Mobilfunknetz zur Behandlung eines Paketdatendienstes

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Abstract

Ausgehend von der Behandlung eines Paketdatendienstes in einem Mobilfunknetz durch einen Dienstenetzknoten (SGSN) in Verbindung mit einem Zugangsnetzknoten (GGSN) zur Übertragung von Paketdaten erfolgt erfindungsgemäß ein Interworking des Paketdatendienstes mit Netzfunktionen eines Intelligenten Netzes, von denen eine Dienstevermittlungsfunktion (SSF) mit dem Dienstenetzknoten (SGSN) zusammengeschaltet und eine Dienstesteuerungsfunktion (SCF) über eine Schnittstelle (Gnew) an den Dienstenetzknoten (SGSN/SSF) mit integrierter Dienstevermittlungsfunktion angeschaltet wird. Durch das Interworking mit Integration der Dienstevermittlungsfunktion in den Dienstenetzknoten läßt sich überhaupt erst die Behandlung des Paketdatendienstes über IN-Funktionen erreichen, was den Vorteil einer gleichartigen Dienstebehandlung wie alle anderen IN-Dienste hat. Die neu geschaffene Schnittstelle für das Interworking zwischen Dienstenetzknoten mit integrierter Dienstevermittlungsfunktion und Dienstesteuerungsfunktion unterstützt dabei die einheitliche Dienstebehandlung, die somit sowohl für paketorientierte Kommunikation als auch für verbindungsorientierte Kommunikation anwendbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Mobilfunknetz zur Behandlung eines Paketdatendienstes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 21.
Für verbindungsorientierte Kommunikationsdienste in einem Kommunikationsnetz ist es bekanntlich möglich, die Verbindun­ gen durch ein Intelligentes Netz (IN) steuern zu lassen. So ist beispielsweise für Mobilfunknetze nach dem GSM-Standard (Global System for Mobile Communication) eine CAMEL-Plattform (Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic) gemäß der GSM-Empfehlung 03.78 definiert, um eine möglichst weltweite Nutzung von IN-Leistungsmerkmalen zu ermöglichen. Die übliche Architektur des Intelligenten Netzes sieht eine Dienstevermittlungsfunktion (Service Switching Function) und eine Dienstesteuerungsfunktion (Service Control Function) vor, die über eine Signalisierungsstrecke miteinander verbun­ den sind. Als Applikation wird hierbei ein spezielles Proto­ koll verwendet, das beispielsweise für das Mobilfunknetz aus dem CAP-Protokoll (CAMEL Application Part) besteht.
In bestehende Mobilfunknetze - wie dem nach dem GSM-Standard - werden neuartige Datendienste - wie der Paketdatendienst GPRS (General Packet Radio Service) gemäß der GSM-Empfehlung 03.60 - eingeführt. Die Datenübertragung findet hierbei im Mobilfunknetz nicht verbindungsorientiert, sondern in Form von Paketdaten statt. Der Vorteil der paketorientierten Über­ tragung liegt darin, die gegebenen Übertragungsressourcen im Mobilfunknetz besser ausnutzen zu können. Die Netzarchitektur für den Paketdatendienst sieht vor, daß das vom mobilen Teil­ nehmer benutzte Kommunikationsendgerät - die Mobilstation - an ihrem jeweiligen Aufenthaltsort von einem speziellen Dien­ stenetzknoten (Serving GPRS Support Node) bedient wird. Um Paketdaten zu empfangen oder zu senden, ist der Zugang zu ei­ nem Paketdatennetz erforderlich. Zu diesem Zweck werden ein oder mehrere Zugangsnetzknoten (Gateway GPRS Support Nodes) bereitgestellt, die jeweils diesen Zugang zum Paketdatennetz - z. B. dem Internet - realisieren und dabei ein zugehöriges Paketdatenprotokoll - z. B. das Internet-Protokoll - unter­ stützen. Die Paketdatenübertragung erfolgt über einen Tunnel, der zwischen Dienstenetzknoten und Zugangsnetzknoten geschal­ tet ist. Eine Unterstützung der Paketdatenüberträgung gemäß dem Paketdatendienst durch die übliche IN-Architektur ist derzeit nicht möglich.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Mobilfunknetz anzugeben, durch das eine Behandlung des Paketdatendienstes zur Paketdatenübertragung über eine IN-Architektur ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung hinsichtlich des Ver­ fahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hin­ sichtlich des Mobilfunknetzes durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 21 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgehend von der Behandlung eines Paketdatendienstes im Mo­ bilfunknetz durch einen Dienstenetzknoten in Verbindung mit einem Zugangsnetzknoten zur Übertragung von Paketdaten er­ folgt erfindungsgemäß ein Inaerworking des Paketdatendienstes mit Netzfunktionen eines Intelligenten Netzes, von denen eine Dienstevermittlungsfunktion mit dem Dienstenetzknoten zusam­ mengeschaltet und eine Dienstesteuerungsfunktion über eine Schnittstelle an den Dienstenetzknoten mit integrierter Dien­ stevermittlungsfunktion angeschaltet wird. Durch das Inter­ working mit Integration der Dienstevermittlungsfunktion in den Dienstenetzknoten läßt sich überhaupt erst die Behandlung des Paketdatendienstes über IN-Funktionen erreichen, was den Vorteil einer gleichartigen Dienstebehandlung wie alle ande­ ren IN-Dienste hat. Die neu geschaffene Schnittstelle für das Interworking zwischen Dienstenetzknoten mit integrierter Dienstevermittlungsfunktion und Dienstesteuerungsfunktion un­ terstützt dabei die einheitliche Dienstebehandlung, die somit sowohl für paketorientierte Kommunikation als auch für ver­ bindungsorientierte Kommunikation anwendbar ist. Das Einbin­ den der Dienstevermittlungsfunktion des Intelligenten Netzes in den Dienstenetzknoten bringt darüber hinaus den Vorteil mit sich, daß die zur Dienstebehandlung notwendigen teilneh­ merbezogenen Daten - wie beispielsweise der Aufenthaltsort der Mobilstation, die Identifikationsdaten usw. - der Dien­ stevermittlungsfunktion direkt vom Dienstenetzknoten - und nicht über "Umwege" - zur Verfügung gestellt werden können.
Von Vorteil hat sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erwiesen, daß vom Dienstenetzknoten mit integrierter Dien­ stevermittlungsfunktion mehrere Zustände gemäß einem Zu­ standsmodell zur Behandlung des Paketdatendienstes benutzt und Zustandsübergänge zwischen den Zuständen für das Inter­ working mit den Netzfunktionen des Intelligenten Netzes aus­ gewertet werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden Nachrichten zur Durchführung von Operationen für den Paketdatendienst über die Schnittstelle zwischen Dienstever­ mittlungsfunktion und Dienstesteuerungsfunktion gesendet und empfangen.
Als günstige Variante des Interworkings gemäß der Erfindung hat sich erwiesen, bestimmte Ereignisse als Triggerpunkte für den Paketdatendienst zur Eröffnung einer Kommunikation zwi­ schen Dienstevermittlungsfunktion und Dienstesteuerungsfunk­ tion zu benutzen. Darüber hinaus können auch Ereignisse als Ereignispunkte für den Paketdatendienst benutzt werden, deren Eintreten jeweils von der im Dienstenetzknoten integrierten Dienstevermittlungsfunktion gemeldet wird.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Mobilfunknetzes zur Be­ handlung des Paketdatendienstes gemäß der Erfin­ dung,
Fig. 2 das Blockschaltbild eines Zustandsmodells für die Behandlung des Paketdatendienstes in dem Dien­ stenetzknoten mit integrierter Dienstevermitt­ lungsfunktion, und
Fig. 3 den Nachrichtenfluß zwischen den Netzeinrichtungen am Beispiel einer Vorausvergebührung mittels IN- Funktion bei Übertragung von Paketdaten gemäß dem Paketdatendienst.
Das Blockschaltbild von Fig. 1 zeigt die Netzarchitektur eines Mobilfunknetzes GPRS-N zur Behandlung eines Paketdatendien­ stes GPRS (General Packet Radio Service). Bekanntlich ist das Kommunikationsendgerät MT - die Mobilstation - eines mobilen Teilnehmers über eine Luftschnittstelle Um an das Mobilfunk­ netz GPRS-N, d. h. an dessen Basisstationssystem BSS mit orts­ festen Basisstationen und Basisstationssteuerungen, drahtlos angekoppelt. Zur Übertragung von Paketdaten zwischen der Mo­ bilstation MT und einem Paketdatennetz PDN weist das Mobil­ funknetz GPRS-N einen Dienstenetzknoten SGSN und einen Zu­ gangsnetzknoten GGSN auf. Der Zugangsnetzknoten GGSN ist da­ bei über eine Schnittstelle Gi mit dem Paketdatennetz PDN verbunden, während der Dienstenetzknoten SGSN an das Basis­ stationssystem BSS über eine Schnittstelle Gb angeschlossen ist. Neben dem Basisstationssystem BSS ist ein Vermittlungs­ system mit üblicherweise mehreren Mobilvermittlungsstellen und Teilnehmerdatenbasen im Mobilfunknetz GPRS-N vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel sind eine Mobilvermittlungsstelle MSC mit zugehöriger Teilnehmerdatenbasis VLR über eine Schnittstelle Gs sowie eine zentrale Teilnehmerdatenbasis HLR über eine Schnittstelle Gr an den Dienstenetzknoten SGSN an­ geschaltet. Die als Register realisierten Teilnehmerdatenba­ sen VLR, HLR enthalten bekanntlich die Teilnehmer- und Dien­ stedaten des mobilen Teilnehmers, abhängig vom Aufenthaltsort seiner Mobilstation MT.
Um den Paketdatendienst wie einen IN-Dienst behandeln zu kön­ nen, erfolgt ein Interworking des Paketdatendienstes mit Netzfunktionen eines Intelligenten Netzes (IN) derart, dass eine Dienstevermittlungsfunktion SSF mit dem Dienstenetzkno­ ten SGSN zusammengeschaltet und eine Dienstesteuerungsfunk­ tion SCF über eine neue Schnittstelle Gnew an den Dienste­ netzknoten SGSN mit integrierter Dienstevermittlungsfunktion SSF angeschaltet ist. Da der Dienstenetzknoten SGSN über die notwendigen teilnehmerbezogenen Daten verfügt, wie z. B. den aktuellen Aufenthaltsort, die Identifikationsdaten etc., ist er der optimale Ort für die Zusammenführung der Funktionen des Paketdatendienstes und der IN-Funktionen im Mobilfunknetz GPRS-N. Im Dienstenetzknoten SGSN befindet sich ein Packet- Relay, das unter anderem die Schnittstelle Gb zum Basisstati­ onssystem BSS auf die Schnittstelle Gn zum Zugangsnetzknoten GGSN und umgekehrt abbildet und die Datenpakete in beiden Richtungen weiterleitet. Darüber hinaus steuert dieses Pac­ ket-Relay das Mobilitätsmanagement - z. B. hier für den Paket­ datendienst GPRS - und wird konzeptionell zur Integration der Dienstevermittlungsfunktion SSF in den Dienstenetzknoten SGSN genutzt.
Zur Auslösung der IN-Dienste einschließlich des Paketdaten­ dienstes sind folgende Mechanismen denkbar:
  • - persönlich zugeordnete IN-Dienste, die in die Teilneh­ merdatenbasis eingetragen werden, oder
  • - fest zugeordnete IN-Dienste, oder
  • - vom Teilnehmer selbst aktivierte IN-Dienste, z. B. über ein Parameterprofil.
Für den Paketdatendienst existiert zunächst keine Verbindung im Netz. Um den Dienst zu nutzen, muß sich der mobile Teil­ nehmer im Netz anmelden - wie auch bei verbindungsorientier­ ten Diensten. Bei dieser Gelegenheit wird seine Identität und Berechtigung überprüft. Im zweiten Schritt muß ein Paketda­ tenprotokoll aktiviert werden. Das Netz GPRS-N etabliert nun einen Tunnel zwischen dem Dienstenetzknoten SGSN und den Zu­ gangsnetzknoten GGSN zum Paketdatennetz PDN. In der Folge können Pakete zwischen dem Teilnehmer und dem Paketdatennetz ausgetauscht werden. Die Gesamtheit der Zustände eines mobi­ len Teilnehmers bzgl. des Paketdatendienstes GPRS wird im folgenden als "Session" bezeichnet.
Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild das Zustandsmodell zur Behandlung des Paketdatendienstes in dem Dienstenetzknoten SGSN mit integrierter Dienstevermittlungsfunktion SSF gemäß Fig. 1. Dieses Zustandsmodell leitet sich aus der "Session" eines mobilen Teilnehmers her und umfasst für die Mobilstati­ on MT des mobilen Teilnehmers mehrere Zustände, die zum In­ terworking mit den Netzfunktionen des Intelligenten Netzes ausgewertet werden können. Eine Besonderheit stellt dabei der Übergang zu einem neuen Dienstenetzknoten SGSN dar, falls der Teilnehmer den Versorgungsbereich eines alten Dienstenetz­ knotens SGSN verläßt. Folgende Zustände sind zu unterschei­ den:
IDLE
In diesem Zustand ist die Mobilstation nicht im Mobilfunknetz eingebucht. Durch ein erfolgreiches Einbuchen wird der Über­ gang in einen Zustand ATTA (Attached) - siehe unten - er­ reicht. Aus den Zuständen ATTA und einem weiteren Zustand PDPA (Packet Data Protocol ACTIVE) - siehe ebenso unten - kann der Zustand IDLE durch Ausbuchen aus dem Netz erreicht werden.
ATTA
Dieser Zustand ist erreicht, wenn sich die Mobilstation er­ folgreich einbucht. Durch Aktivieren eines Paketdatenproto­ kolls wird der Zustand PDPA erreicht. Durch Ausbuchen aus dem Netz wird der Zustand IDLE erreicht. Im Zustand ATTA ist aus­ serdem die Aktualisierung des Aufenthaltsortes auf der Basis einer Routing-Area möglich. Letztgenannte Ereignisse führen nicht zu einem Zustandsübergang.
PDPA
Dieser Zustand ist erreicht, wenn ein Paketdatenprotokoll von der Mobilstation erfolgreich aktiviert wurde. Durch das Aus­ buchen aus dem Netz wird der Zustand IDLE erreicht. Im Zu­ stand PDPA ist außerdem die Aktualisierung des Aufenthaltsor­ tes auf der Basis eines Funkzellengebiets (cell area) bzw. eines Routinggebiets (Routing-Area) möglich. Letztgenannte Ereignisse führen zu keinem Zustandsübergang. Weitere Ereig­ nisse, die keinen Zustandsübergang bewirken, sind das Senden oder Empfangen eines Pakets, sowie das Überschreiten eines Schwellwertes für gesendete und/oder empfangene Pakete.
Diese Zustandsübergänge werden für ein Interworking zwischen dem Dienstenetzknoten (SGSN, siehe Fig. 1) mit der integrier­ ten Dienstevermittlungsfunktion (SSF, siehe Fig. 1) und der Dienstesteuerungsfunktion (SCF, siehe Fig. 1) benutzt. Zur Er­ öffnung einer Kommunikation, beispielsweise einer Kontroll- oder Überwachungsbeziehung (Control oder Monitoring Relati­ onship), zwischen Dienstevermittlungsfunktion und Dienste­ steuerungsfunktion werden Triggerpunkte (Trigger Detection Points, TDP) benötigt. Als Triggerpunkte werden vorzugsweise folgende Ereignisse benutzt:
  • - [1] Attach: ein Teilnehmer bzw. seine Mobilstation meldet sich im GPRS-Mobilfunknetz an, was den Übergang vom Zu­ stand IDLE zum Zustand ATTA nach sich zieht.
  • - [2] PDP Activate: ein Teilnehmer bzw. seine Mobilstation aktiviert ein Paketdatenprotokoll, was den Übergang vom Zustand ATTA zum Zustand PDPA bewirkt.
Alle Triggerpunkte sind sowohl in einem Anforderungsmodus (Request mode) als auch in einem Nachrichtenmodus (Notifica­ tion mode) möglich.
Als Ereignispunkte (Event Detection Points, EDP) für den Pa­ ketdatendienst werden folgende Ereignisse verwendet, die Ak­ tionen des mobilen Teilnehmers bzw. seiner Mobilstation MT definieren und bei deren Eintreten jeweils eine Meldung von der Dienstevermittlungsfunktion (SSF) initiiert wird:
  • - [2] PDP Activate: ein Teilnehmer aktiviert ein Paketdaten­ protokoll.
  • - [3] RoutingArea Update: ein Teilnehmer wechselt in eine neue Routing Area.
  • - [4] Cell Update: ein Teilnehmer wechselt in eine neue Funkzelle.
  • - [5] Packet Receive: ein Teilnehmer empfängt zumindest ein Datenpaket.
  • - [6] Packet Send: ein Teilnehmer sendet zumindest ein Da­ tenpaket.
  • - [7] Packet Threshold: die eingehenden und/oder ausgehenden Datenpakete eines Teilnehmers überschreiten einen zuvor definierten Schwellwert.
  • - [8] Detach: ein Teilnehmer meldet sich im GPRS-Mobilfunk­ netz ab.
  • - [9] PDP Deactivate: ein Teilnehmer deaktiviert ein Paket­ datenprotokoll.
Dabei werden die Ereignispunkte zunächst von der Dienstever­ mittlungsfunktion (SSF) "armiert", d. h. die Dienstesteue­ rungsfunktion (SCF) veranlaßt sie, das Eintreten eines be­ stimmten Ereignisses zu melden. Alle Ereignispunkte sind so­ wohl im Anforderungs- als auch im Nachrichten-Modus armier­ bar.
Bestimmte Operationen werden über die neue Schnittstelle zwi­ schen Dienstevermittlungsfunktion (SSF) und Dienstesteue­ rungsfunktion (SCF) durchgeführt. Bei jeder Operation unter­ scheidet man zwischen einer auslösenden Instanz ("initiating entity") und einer antwortenden Instanz ("responding enti­ ty"). Die Operationen können ebenso wie bei der verbindungso­ rientierten Übertragung von Sprachsignalen auf Basis der CCS7-Signalisierung durchgeführt werden. Es ist aber ebenso jede andere Signalisierung möglich, z. B. kann der Nachrich­ tenaustausch auch auf Basis von Internetprotokoll (IP) etc. stattfinden.
Folgende Nachrichten sind für ein Interworking zwischen Pa­ ketdatendienst GPRS und Intelligentem Netz vorgesehen:
IDP (InitialDetectionPoint)
Diese Nachricht dient zur Eröffnung der Kontroll- oder Über­ wachungsbeziehung zwischen Dienstevermittlungsfunktion (SSF) und Dienstesteuerungsfunktion (SCF) bzgl. eines GPRS-Teilneh­ mers. Die Nachricht wird durch das Erreichen eines Trigger­ punktes ausgelöst. Vorzugsweise müssen noch bestimmte Voraus­ setzungen zusätzlich erfüllt sein, damit die IDP-Operation ausgelöst wird. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten:
Das betreffende Ereignis - beispielsweise Attach - tritt ein und es ist im Dienstenetzknoten (SGSN) fest eingestellt, daß eine SSF/SCF-Assoziation zu eröffnen ist. Hierfür werden ge­ eignete Daten - die Trigger-Profile - in der Datenbasis des Dienstenetzknotens (SGSN) hinterlegt, aus denen die Adresse der Dienstevermittlungsfunktion (SSF), sowie Daten, die den Dienst adressieren, entnommen werden können.
Das betreffende Ereignis - z. B. Attach - tritt ein und aus dem Teilnehmerprofil, das vom HLR abgefragt wird, geht her­ vor, daß eine SSF/SCF-Assoziation zu eröffnen ist. Hierfür werden geeignete Daten (siehe oben) innerhalb des Teilnehmer­ profils hinterlegt (z. B. Service Indication wie in CAMEL de­ finiert).
Das betreffende Ereignis - z. B. RoutingArea Update - tritt ein und aus den Teilnehmer-Kontextdaten, die bei einem Über­ gang auf einen neuen SGSN vom alten SGSN abgefragt werden, geht hervor, daß eine SSF/SCF-Assoziation zu eröffnen ist. Hierfür werden geeignete Daten (siehe oben) innerhalb der Teilnehmer-Kontextdaten hinterlegt (z. B. Service Indication wie in CAMEL definiert).
Das betreffende Ereignis - z. B. PDP Activate - tritt ein und aus den Parametern der Nachrichten an der Schnittstelle zum Basisstationssystem (Gb-Interface) geht hervor, daß ein be­ stimmter IN-Dienst zu aktivieren ist. Die benötigten Dienste­ parameter werden aus einem im SGSN hinterlegten Profil ent­ nommen (siehe 1.). In die entsprechenden Nachrichten des be­ stehenden GPRS-Standards (zum Anmelden bzw. Aktivieren eines Paketdatenprotokolls) müssen geeignete Parameter zur Dienst­ auswahl aufgenommen werden. Dabei können auch bereits beste­ hende Parameter - wie z. B. der Typ eines zur Übertragung der Paketdaten vorgesehenen Paketdatenprotokolls oder die Adresse des gewünschten Zugangsnetzknotens des Mobilfunknetzes - be­ nutzt werden.
Wenn eine der o. g. Bedingungen erfüllt ist, initiiert die Dienstevermittlungsfunktion (SSF) die IDP-Operation durch Senden einer Nachricht. Die Nachricht enthält u. a. folgende Parameter:
  • - Teilnehmerkennung (IMSI) zur Identifikation des Teilnehmers
  • - eine Kennung (PDPContextIdentifier) der jeweiligen Paket­ datenübertragung
  • - Location ( = Zell-Identifikation) des Teilnehmers
  • - Typ des Triggerpunktes
  • - Gewünschter Paketdatenprotokolltyp (PDP Type)
  • - Gewünschter Zugriffspunkt (GGSN-Adresse oder Name)
  • - Gewünschte Dienstequalität (QoS, Quality of Service)
  • - Identifikation des Dienstes (Service Key)
Das Datum PDPContextIdentifier erlaubt der Dienstesteuerungs­ funktion (SCF) eine eindeutige Identifikation einer Paket- "Session" im GPRS-Mobilfunknetz. Dies ist dann notwendig, wenn beispielsweise für einen Teilnehmer mehrere Paketdaten­ übertragungen und damit mehrere SCF/SSF-Assoziationen exi­ stieren.
Handelt es sich um einen Triggerpunkt im Anforderungs-Modus, so ist die Dienstesteuerungsfunktion (SCF) nun angehalten, über die Zulässigkeit der gewünschten Aktion - z. B. Aktivie­ rung eines Paketdatenprotokolls - zu entscheiden. Dazu wird eine der folgenden Operationen "GRA" oder "REJ" verwendet.
GRA (Grant)
Diese Operation wird von der Dienstesteuerungsfunktion SCF verwendet, um die Dienstevermittlungsfunktion SSF anzuweisen, eine gewünschte Aktion - z. B. Aktivieren des Paketdatenproto­ kolls - zuzulassen. Die Operation wird durch Senden einer Nachricht eingeleitet. Parameter sind u. a.
  • - Zulässige Dienstequalität (Quality of Service).
  • - Identifikation eines Zugriffspunkts ( = GGSN-Adresse oder Name).
Die Dienstevermittlungsfunktion SSF bzw. der Dienstenetzkno­ ten SGSN setzt nun die Bearbeitung fort, indem z. B. ein Pa­ ketdatenprotokoll aktiviert wird. Dabei werden Parameter der Grant-Operation berücksichtigt, d. h. der Teilnehmer erhält ggf. lediglich die von der Dienstesteuerungsfunktion SCF festgelegte Quality of Service, und der Zugang zum Paketda­ tennetz erfolgt über den von der Dienstesteuerungsfunktion SCF festgelegten Zugangsknoten GGSN.
REJ (Reject)
Diese Operation wird von der Dienstesteuerungsfunktion SCF verwendet, um die Dienstevermittlungsfunktion SSF anzuweisen, eine gewünschte Aktion nicht zuzulassen. Die Operation wird durch Senden einer Nachricht eingeleitet. Parameter sind u. a.
  • - Ursache für die Zurückweisung (Reject Cause)
Die Dienstevermittlungsfunktion SSF bzw. der Dienstenetzkno­ ten SGSN setzt die Bearbeitung fort, indem die gewünschte Ak­ tion abgelehnt wird bzw. das Paketdatenprotokoll vom Netzwerk deaktiviert wird. Dazu ist es notwendig, an der Schnittstelle zur MS eine entsprechende Nachricht zu senden, wie im Proto­ koll vorgesehen (GPRS Mobility Management: Attach Reject, Routing Area Update Reject, GPRS Session Management: Activate PDP Context Reject, Deactivate PDP context request). Die Ursache für die Zurückweisung kann auf die entsprechenden Parameter oben genannter Nachrichten an die Mobilstation ab­ gebildet werden.
RRBE (RequestReportBSSMEvent)
Diese Operation wird von der Dienstesteuerungsfunktion SCF verwendet, um die Dienstevermittlungsfunktion SSF anzuweisen, ein bestimmtes Ereignis zu überwachen und das Eintreten des Ereignisses zu melden (siehe unten, ERB-Operation). Die Ope­ ration wird durch Senden einer Nachricht eingeleitet. Parame­ ter sind u. a.
  • 1. Typ des/ bzw. der zu überwachenden Ereignisses
  • 2. Falls das Ereignis "Packet Threshold" armiert wird:
    • 1. Höhe des Schwellwertes.
    • 2. Typ des Schwellwertes (Anzahl Bytes, Anzahl Pakete).
    • 3. Zeitintervall für die Überwachung des Schwellwertes.
    • 4. Zählmethode (seit Beginn der Übertragung, bei jedem Überlauf zurücksetzen, Bei Erhalt der Zählanweisung auf Null setzen).
    • 5. Richtung (eingehend, abgehend, beide Richtungen)
    • 6. Geforderte Reaktion bei Überschreitung (Abbruch der Übertragung, Lediglich Meldung).
Die Dienstevermittlungsfunktion SSF meldet nun bei Eintritt das genannte Ereignis mittels ERB (EventReportBSSM).
ERB (EventReportBSSM)
Diese Operation wird von der Dienstevermittlungsfunktion SSF verwendet, um das Eintreten eines zuvor armierten Ereignisses an die Dienstesteuerungsfunktion SCF zu melden. Die Operation wird durch Senden einer Nachricht eingeleitet. Parameter sind u. a.
  • - Typ des Ereignisses.
  • - Falls das Ereignis "Packet Threshold" gemeldet wird: Höhe des aktuellen Zählstandes.
Die Dienstesteuerungsfunktion SCF registriert das Ereignis und sendet ggf. weitere Instruktionen.
CAA (CancelAssociation)
Diese Operation dient dazu, eine Assoziation mit einer Dien­ stevermittlungsfunktion SSF zu beenden. Die Operation ist in Zusammenhang mit dem Übergang auf einen neuen SGSN bzw. eine neue Dienstevermittlungsfunktion SSF notwendig. Es ist mög­ lich, den abschließenden Zustand der Paket-Session von der Dienstevermittlungsfunktion SSF abzufragen. Parameter sind:
  • - Rückmelden des abschließenden Zustandes (ja/nein).
Die Dienstevermittlungsfunktion SSF antwortet ggf. mit CAR (CancelAssociationResponse).
CAR (CancelAssociationResponse)
Diese Operation dient dazu, die Beendigung einer Assoziation an eine Dienstesteuerungsfunktion SCF zu bestätigen und den abschließenden Zustand an die Dienstesteuerungsfunktion SCF zu melden. Parameter sind:
  • - Zustand: Paket-Zählerstände für armierte Schwellwerte
Die Dienstesteuerungsfunktion SCF registriert den Zustand und erteilt ggf. Instruktionen an die Dienstevermittlungsfunktion SSF bei Übertritt in den neuen SGSN.
Ein Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Inter­ workings zwischen dem Paketdatendienst GPRS und den IN-Funk­ tionen zur gleichartigen Behandlung aller Dienste bezieht sich auf eine Vorausvergebührung ("Prepaid-Service") der Pa­ ketdatenübertragung. Diese Gebührenvorauszahlung wird über das Intelligente Netz IN realisiert. Den Teilnehmern, die diesen Dienst über entsprechende Kartenverträge nutzen, kön­ nen auch die neuen Datendienste angeboten werden, d. h. Paket­ übertragungen müssen in diesem Fall über den IN-Dienst verge­ bührt werden.
Fig. 3 zeigt den beispielhaften Nachrichtenfluß zwischen Mo­ bilstation MT, Dienstenetzknoten SGSN mit integrierter Dien­ stevermittlungsfunktion SSF, Dienstesteuerungsfunktion SCF, Teilnehmerdatenbasis HLR und Zugangsnetzknoten GGSN anhand aufeinanderfolgender Schritte (1) bis (8), die nachfolgend erläutert sind. (1): Die Mobilstation MT meldet sich beim GPRS-Mobilfunknetz an und sendet ihre Identifizierungsdaten - Attach, Security functions - über das Basisstationssystem zum Dienstenetzkno­ ten SGSN. In der Folge wird die Mobilstation MT in bekannter Weise gemäß dem GSM-Standard über die Teilnehmerdatenbasis HLR im Netz authentifiziert, wobei entsprechende Daten über den Dienstenetzknoten SGSN und das Basisstationssystem mit der Mobilstation MT ausgetauscht werden.(2): Die Teilnehmerdatenbasis HLR sendet auf eine Anforde­ rungsnachricht - Update Location - des Dienstenetzknotens SGSN die Teilnehmerdaten - InsertSubscriberData - und emp­ fängt im Anschluss daran eine Bestätigungsnachricht - Insert- SubscriberDataAcknowledge - vom Dienstenetzknoten SGSN, durch die das Eintreffen der angeforderten Teilnehmerdaten bestä­ tigt wird. Die Teilnehmerdaten enthalten auch. Triggerdaten - IN trigger data - aus denen hervorgeht, daß der Teilnehmer einen persönlichen IN-Dienst - im vorliegenden Beispiel den Prepaid-Service - in Anspruch nimmt.
Die Teilnehmerdatenbasis HLR beantwortet die Anforderung von Daten durch Aussenden einer Bestätigungsnachricht - UpdateLo­ cationAcknowledge - zum Dienstenetzknoten SGSN. Der Einbu­ chungsvorgang wird durch Senden einer Nachricht - Attach Ac­ cept - vom Dienstenetzknoten SGSN zur Mobilstation MT und durch Rücksenden einer anderen Nachricht - Attach Complete - von der Mobilstation MT zum Dienstenetzknoten SGSN ausge­ führt. (3): Der Teilnehmer versucht über seine Mobilstation MT mit­ tels einer Nachricht - ActivatePDPContextRequest - ein Paket­ datenprotokoll zu aktivieren. Wegen der Zuordnung eines IN- Dienstes in der Teilnehmerdatenbasis HLR führt dies dazu, daß ein IN-Dialog aufgenommen wird. Dabei sendet die Dienstever­ mittlungsfunktion SSF die Nachricht IDP (Initial Detection Point) an die Dienstesteuerungsfunktion SCF, in der u. a. die Teilnehmer-Identität IMSI, der gewünschte IN-Dienst, sowie die Daten PDP-Type, QoS zum gewünschten Paketdatenprotokoll übertragen werden.
Für den Fall, dass eine Assoziation zwischen Dienstesteue­ rungsfunktion SCF und Dienstevermittlungsfunktion SSF bestan­ den hat und ein Umschalten dieser Assoziation von einem alten Dienstenetzknoten zu einem neuen Dienstenetzknoten SGSN er­ folgt ist - erkennbar an der Nachricht IDP - beendet die Dienstesteuerungsfunktion SCF nun die bisherige Assoziation zum alten Dienstenetzknoten durch Auslösen einer Nachricht CAA (CancelAssociation). Der alte Dienstenetzknoten bestätigt die Beendigung der Assoziation durch Auslösen bzw. Senden ei­ ner Nachricht CAR (Cancel AssociationResponse), wobei sämtli­ che Zustandsdaten der Assoziation mitgesendet werden. (4): Die Dienstesteuerungsfunktion SCF prüft, ob der Teilneh­ mer die Berechtigung hat, das Paketdatenprotokoll mit der verlangten Dienstequalität QoS zu aktivieren und ob das Konto des Teilnehmers genügend Deckung aufweist. Ist dies der Fall, so sendet die Dienstesteuerungsfunktion SCF die Nachricht GRA zur Dienstevermittlungsfunktion SSF.(5): Die Dienstesteuerungsfunktion SCF setzt einen ersten Schwellwert für Datenpakete, indem sie die Nachricht RRBE (RequestReportBSSMEvent) zur Dienstevermittlungsfunktion SSF sendet, in der u. a. der Ereignispunkt Packet Threshold und der Schwellwert Threshold für die eingehenden/abgehenden Da­ tenpakete definiert sind.(6): Die Aktivierung des Paketdatenprotokolls beginnt, indem die Nachrichten CreatePDPContextRequest, CreatePDPContextRe­ sponse zwischen dem Dienstenetzknoten SGSN und dem Zugangs­ netzknoten GGSN übertragen werden. Eine Bestätigung an die Mobilstation MT folgt in der Nachricht ActivatePDPContextAc­ cept, die vom Dienstenetzknoten SGSN initiiert und über das Basisstationssystem weitergeleitet wird. Die Paketübertragun­ gen in Richtung von der Mobilstation MT zum Dienstenetzknoten SGSN und vom Dienstenetzknoten SGSN zum Zugangsnetzknoten GGSN setzen ein, beginnend mit einem Paket 1 bis zu einem Pa­ ket n. Die eintreffenden Pakete werden dabei im Dienstenetz­ knoten SGSN zwischengespeichert. (7): Es sei angenommen, daß nach dem übermittelten Paket n der Schwellwert erreicht ist. Die Dienstevermittlungsfunktion SSF unterbricht daher die Weiterleitung der Pakete an den Zu­ gangsnetzknoten GGSN und meldet das Ereignis mittels der Nachricht ERB (EventReportBSSM) an die Dienstesteuerungs­ funktion SCF. Die Nachricht ERB weist u. a. den Ereignispunkt Packet Threshold und einen Zählerstand counter = n als Parame­ ter auf.(8): Die Dienstesteuerungsfunktion SCF führt daraufhin eine Zwischenvergebührung für die bisher übertragenen Pakete durch. Die Berechnung der Gebühren erfolgt auf Basis des ge­ meldeten Volumens, wobei ein Tarifmodell angewendet wird, dass den Preis pro Volumeneinheit (z. B. Kilobyte) unter Berück­ sichtigung weiterer Kriterien, wie z. B. Wochentag und Uhr­ zeit, sowie die Entfernung zwischen der Mobilstation MT und dem Zugangsnetzknoten GGSN, bestimmt. Sofern das Teilnehmer­ konto weiterhin genügend Deckung aufweist, wird von der Dien­ stevermittlungsfunktion SSF ein neuer Schwellwert Threshold gesetzt und zusammen mit dem Ereignispunkt Packet Threshold in der Nachricht RRBE (RequestReportBSSM Event) an die Dien­ stesteuerungsfunktion SCF gesendet. Die Paketübertragung kann durch den Dienstenetzknoten SGSN fortgesetzt werden, indem weitere Pakete n+ zum Zugangsnetzknoten GGSN gesendet werden. Falls keine Deckung des Kontos mehr vorhanden ist, sendet die Dienstesteuerungsfunktion SCF die Nachricht REJ (Reject). Die Dienstevermittlungsfunktion SSF bewirkt dann die Deaktivie­ rung des Paketdatenprotokolls und signalisiert dies an die Mobilstation MT. Weitere Pakete werden in diesem Fall vom Dienstenetzknoten SGSN verworfen und nicht weitergeleitet.

Claims (23)

1. Verfahren zur Behandlung eines Paketdatendienstes in einem Mobilfunknetz durch einen Dienstenetzknoten (SGSN), der mit einem Zugangsnetzknoten (GGSN) für die Anbindung an ein Pa­ ketdatennetz (PDN) zur Übertragung von Paketdaten von einem oder zu einem Kommunikationsendgerät (MT) eines mobilen Teil­ nehmers des Mobilfunknetzes verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Interworking des Paketdatendienstes mit Netzfunktionen eines Intelligenten Netzes, von denen eine Dienstevermitt­ lungsfunktion (SSF) mit dem Dienstenetzknoten (SGSN) zusam­ mengeschaltet und eine Dienstesteuerungsfunktion (SCF) über eine Schnittstelle (Gnew) an den Dienstenetzknoten (SGSN/SSF) mit integrierter Dienstevermittlungsfunktion angeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Dienstenetzknoten (SGSN/SSF) mit integrierter Dien­ stevermittlungsfunktion mehrere Zustände (IDLE, ATTA, PDPA) gemäß einem Zustandsmodell zur Behandlung des Paketdatendien­ stes benutzt und Zustandsübergänge zwischen den Zuständen (IDLE, ATTA, PDPA) für das Interworking mit den Netzfunktio­ nen des Intelligenten Netzes ausgewertet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Ereignisse (PDP Activate, Attach) als Trigger­ punkte für den Paketdatendienst zur Eröffnung einer Kommuni­ kation zwischen Dienstevermittlungsfunktion (SSF) und Dien­ stesteuerungsfunktion (SCF) benutzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis (Attach) aus dem Einbuchen des Kommunikati­ onsendgeräts (MT) in das Mobilfunknetz besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis (PDP Activate) aus dem Aktivieren eines Pa­ ketdatenprotokolls durch das Kommunikationsendgerät (MT) be­ steht.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Paketdatennetz (PDN) bestehende Parameter als Trig­ gerpunkte für den Paketdatendienst zur Eröffnung einer Kommu­ nikation zwischen Dienstevermittlungsfunktion (SSF) und Dien­ stesteuerungsfunktion (SCF) benutzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter der Typ eines zur Übertragung der Paketda­ ten vorgesehenen Paketdatenprotokolls oder die Adresse des Zugangsnetzknotens des Mobilfunknetzes benutzt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Ereignisse (PDP Activate, Detach, PDP Deacti­ vate, Packet Threshold...) als Ereignispunkte für den Pa­ ketdatendienst benutzt werden, deren Eintreten jeweils von der im Dienstenetzknoten (SGSN/SSF) integrierten Dienstever­ mittlungsfunktion gemeldet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nachrichten (IDP, GRA, RRBE, ERB, CAA, CAR) zur Durch­ führung von Operationen für das Interworking zwischen Dien­ stevermittlungsfunktion (SSF) und Dienstesteuerungsfunktion (SCF) über die Schnittstelle (Gnew) gesendet und empfangen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachricht (IDP) zur Eröffnung einer Assoziation zwischen Dienstevermittlungsfunktion (SSF) und Dienstesteue­ rungsfunktion (SCF) bei Erreichen eines Triggerpunktes ausge­ löst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von jeweils für den mobilen Teilnehmer im Mobil­ funknetz gespeicherten Teilnehmerdaten ermittelt wird, ob die Nachricht (IDP) zur Eröffnung einer Assoziation ausgelöst wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von Teilnehmer-Kontextdaten, die bei einem trber­ gang von einem Dienstenetzknoten zu einem anderen Dienste­ netzknoten abgefragt werden, ermittelt wird, ob die Nachricht: (IDP) zur Eröffnung einer Assoziation ausgelöst wird.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Dienstesteuerungsfunktion (SCF) eine Nachricht (GRA) zur Anweisung an die Dienstevermittlungsfunktion (SSF), eine gewünschte Aktion zuzulassen, ausgelöst wird.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Dienstesteuerungsfunktion (SCF) eine Nachricht (REJ) zur Anweisung an die Dienstevermittlungsfunktion (SSF), eine gewünschte Aktion nicht zuzulassen, ausgelöst wird, die zumindest die Ursache der Zurückweisung der Aktion als Para­ meter enthält.
15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Dienstesteuerungsfunktion (SCF) eine Nachricht (RRBE) zur Anweisung an die Dienstevermittlungsfunktion (SSF), ein bestimmtes Ereignis zu überwachen und das Eintre­ ten des Ereignisses zu melden, ausgelöst wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass von der Dienstevermittlungsfunktion (SSF) eine Nachricht (ERB) zur Meldung des Eintretens des Ereignisses an die Dien­ stesteuerungsfunktion (SCF) ausgelöst wird.
17. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Dienstesteuerungsfunktion (SCF) eine Nachricht (CAA) zur Beendigung einer Assoziation zwischen Dienstesteue­ rungsfunktion (SCF) und Dienstevermittlungsfunktion (SSF) an die Dienstevermittlungsfunktion (SCF) ausgelöst wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass von der Dienstevermittlungsfunktion (SSF) eine Nachricht (CAR) zur Bestätigung der Beendigung der Assoziation an die Dienstesteuerungsfunktion (SCF) ausgelöst wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Parameter (z. B. IMSI, PDP Type, QoS) für die auszuführende Operation in den Nachrichten (z. B. IDP) über­ tragen werden.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Interworking zwischen dem Paketdatendienst und der im Dienstenetzknoten (SGSN/SSF) integrierten Dienstevermitt­ lungsfunktion sowie der Dienstesteuerungsfunktion (SCF) auf eine Vorausvergebührung der Paketdatenübertragung angewendet wird.
21. Mobilfunknetz zur Behandlung eines Paketdatendienstes durch einen Dienstenetzknoten (SGSN), der mit einem Zugangs­ netzknoten (GGSN) für die Anbindung an ein Paketdatennetz (PDN) zur Übertragung von Paketdaten von einem oder zu einem Kommunikationsendgerät (MT) eines mobilen Teilnehmers des Mo­ bilfunknetzes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Interworking des Paketdatendienstes mit Netzfunktio­ nen eines Intelligenten Netzes der Dienstenetzknoten (SGSN) mit einer Dienstevermittlungsfunktion (SSF) versehen ist, und eine Dienstesteuerungsfunktion (SCF) über eine Schnittstelle (Gnew) an den Dienstenetzknoten (SGSN/SSF) mit integrierter Dienstevermittlungsfunktion angeschaltet ist.
22. Mobilfunknetz nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (Gnew) zur Übertragung von Nachrichten (IDP, GRA, RRBE, ERB, CAA, CAR) für die Durchführung von Ope­ rationen gemäß dem Paketdatendienst vorgesehen ist.
23. Mobilfunknetz nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachrichten (z. B. IDP) mehrere Parameter (z. B. IMSI, PDP Type, QoS) für die auszuführende Operation aufweisen.
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