DE10132795B4

DE10132795B4 - Verfahren und Vorrichtungen zum Verbreiten von Multicast-Nachrichten in leitungs- oder paketvermittelten Telekommunikationsnetzwerken

Info

Publication number: DE10132795B4
Application number: DE10132795A
Authority: DE
Inventors: Mark Beckmann; Michael Eckert; Martin Hans; Andreas Otte
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2021-07-07
Also published as: DE10132795A1

Abstract

Verfahren zum Übertragen von Nachrichten über ein Mobilfunknetz an Teilnehmergeräte, demgemäß – eine Nachricht aus einem fremden Paketdaten-Netz von einem Gateway (GGSN) des Mobilfunknetzes empfangen wird, – von dem Gateway (GGSN) erkannt wird, ob es sich bei der empfangenen Nachricht um eine Multicast-Nachricht handelt oder nicht, – eine empfangene Multicast-Nachricht von dem Gateway (GGSN) an ein für die Behandlung von Multicast-Nachrichten zuständiges Multicast-Center (MCC) des Mobilfunknetzes weitergeleitet wird, das ausschließlich für die Behandlung von MC-Nachrichten zuständig ist, – die weitergeleitete Multicast-Nachricht von dem Multicast Center (MCC) über mindestens ein Netzwerkelement (RNC, BSC) eines Zugangsnetzes (Access Network Domain, AND) des Mobilfunknetzes an die Teilnehmer der Multicast-Gruppe verteilt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbreiten von Multicast-Nachrichten in leitungs- oder paketvermittelten Telekommunikationsnetzwerken. Gleichfalls betrifft die Erfindung entsprechende Vorrichtungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Bei vielen in modernen Mobilfunksystemen angebotenen Diensten und Anwendungen sollen Nachrichten nicht nur zu einem, sondern zu zwei und mehreren Mobilfunkteilnehmern übertragen werden. Beispiele für solche Dienste und Anwendungen sind News-Groups, Video-Konferenzen, Video-On-Demand, verteilte Anwendungen usw.. Bei der Übertragung der Nachrichten zu den verschiedenen Teilnehmern bzw. Teilnehmergeräten ist es möglich, jedem Empfänger separat eine Kopie der Daten zuzusenden. Diese Technik ist zwar einfach zu implementieren, für große Gruppen jedoch ungeeignet. Da dieselbe Nachricht über N (N = Anzahl der Empfänger der Nachricht) Einzelverbindungen (Unicast-Verbindungen) übertragen wird und dabei mehrfach über gemeinsame Verbindungswege gesendet wird, benötigt dieses Verfahren eine sehr hohe Bandbreite.
Eine bessere Möglichkeit bietet die Multicast-Übertragung. Hierbei werden die verschiedenen Teilnehmer bzw. Teilnehmergeräte, denen dieselbe Nachricht übermittelt werden soll, zu einer Gruppe (Multicast-Gruppe) zusammengefaßt und dieser eine Adresse (Multicast-Adresse) zugeordnet. Die zu übertragenden Daten werden daraufhin nur einmal an diese Multicast-Adresse gesendet. Über gemeinsame Verbindungswege vom Sender zu den Empfängern wird die Multicast-Nachricht im Idealfall nur einmal gesendet. Der Sender muß nicht wissen, wo und wie viele Empfänger sich hinter der Multicast-Adresse verbergen. Im folgenden wird Multicast oftmals mit MC abgekürzt.
Auf dem Gebiet des Multicasting ist folgender Stand der Technik bekannt.
Aus dem Dokument WO 01/45310 A1 ist ein Verfahren zum Versenden von Multicast-Nachrichten bekannt, wobei das Multicast-Verfahren nur auf der Ebene der Router des Netzes angewendet wird.
Aus dem Dokument WO 01/91408 A1 , das gemäß PatG §3, Abs. (2), Satz 1, Punkt 3. als nachveröffentlichter Stand der Technik gilt, ist eine weitere Anwendung eines Multicast-Verfahrens auf Binding Update messages bekannt.
Aus dem Dokument EP 1 006 740 A2 ist ein Verfahren für die Realisierung eines Multicast-Dienstes in einem Mobilfunknetz bekannt.
Aus dem Dokument DE 100 64 107 A1 , das gemäß PatG §3, Abs. (2), Satz 1, Punkt 1. als nachveröffentlichter Stand der Technik gilt, ist ein Verfahren zum Verteilen von Gruppennachrichten in einem Funkkommunikationssystem bekannt.
Die Übertragung von Daten in der Technologie der zweiten Mobilfunkgeneration (insbes. GSM, Global System for Mobile Communications) und der dritten Mobilfunkgeneration (insbes. UMTS, Universal Mobile Telecommunication System) erfolgt entweder leitungs- oder paketvermittelt. Im letzteren Fall, insbesondere dem GPRS (General Packet Radio Service), werden die Daten in einzelnen Datenpaketen mittels eines sog. Packet Data Protocol (PDP), beispielsweise IP, übertragen. Der Aufbau der Packet Switched Domain im UMTS/GPRS gemäß dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. Ein Teilnehmergerät (Mobilstation, MS bzw. User Equipment, UE) ist über die Luftschnittstelle (Uu-Schnittstelle) mit einer Basisstation (Node B) verbunden. Ein Node B ist über eine Festnetzverbindung (Iub-Schnittstelle) mit einem Radio Network Controller (RNC) verbunden, der die Ressourcen der Luftschnittstelle kontrolliert und verteilt. Ein RNC kann einen oder mehrere Node Bs versorgen (im gesamten Text wird die Mehrzahlbildung durch Anhängen eines 's' gekennzeichnet, also z. B. ein Node B, zwei Node Bs). Für die paketvermittelte Übertragung, beispielsweise für eine Übertragung von IP-Paketen aus dem Internet zu einem UE, ist ein RNC über eine Festnetzverbindung (Iu-Schnittstelle) mit einem Serving GPRS Support Node (SGSN) verbunden.
Das Funkteilsystem aus einem RNC und den entsprechenden Node Bs heißt Radio Network Subsystem (RNS). Das sog. UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), das die Funktionen und Protokolle zur Datenübertragung über das terrestrische Funkzugangsnetzwerk bezeichnet, besteht aus einer Anzahl solcher RNSs und ist innerhalb des Zugangsnetzes (Access Network Domain, AND) angesiedelt. Das Zugangsnetz ist demnach zwischen die sog. User Equipment Domain und das Kernnetzwerk (Core Network Domain) geschaltet.
Für eine Übertragung von Daten aus einem ,fremden' Paketdaten-Netz, wie beispielsweise dem Internet, ist der SGSN über eine Festnetzverbindung (Gn-Schnittstelle) mit dem Gateway GPRS Support Node (GGSN) verbunden. Dieser GGSN realisiert den Zugangspunkt (Gateway) zu einem ,fremden' Paketdaten-Netz. Über eine Festnetzverbindung (Gi-Schnittstelle) ist der GGSN mit einem Server im Internet verbunden.
Informationen für das Management der mobilen Teilnehmer können vom GGSN über eine Festnetzverbindung (Gc-Schnittstelle) und vom SGSN über eine Festnetzverbindung (Gr-Schnittstelle) vom Home Location Register (HLR) abgefragt werden. Das HLR ist eine Datenbank, die für das Management der mobilen Teilnehmer eines Operators verantwortlich ist. Da es angedacht ist, daß die HLR-Funktionalität heutiger PLMN-Netze (Public Land Mobile Network) von einem sog. Home Subscriber Server (HSS) übernommen bzw. ergänzt wird, soll – wenn im weiteren vom HLR die Rede ist – damit auch das HSS umfaßt sein. Des weiteren ist der SGSN verantwortlich für einen Verbindungsaufbau zwischen einem Nutzer und einem ,fremden' Paketdatennetz. Sollen Paketdaten aus einem externen Paketdatennetz übertragen werden, so gelangen diese zuerst zum GGSN, der beim HLR den zuständigen SGSN erfragt. Dieser GGSN teilt nun dem SGSN mit, daß Daten für das entsprechende UE vorliegen. Der SGSN veranlaßt den Aufbau der Verbindungen zwischen UE und dem externen Netzwerk.
Informationen für die Vergebührung der Nutzung verschiedener Dienste werden im UMTS-Mobilfunknetz in Form von Call Detail Records (CDRs) gepflegt und übertragen. Diese CDRs werden im SGSN bzw. GGSN generiert und daraufhin zur Gebührenzugangsfunktionseinrichtung (Charging Gateway Function, CGF) übertragen, die den Zugangspunkt zum sog. Billing System darstellt. Dieses ist unter anderem für die Sicherung und den Datenschutz dieser Informationen zuständig.
Für UMTS wurde beschlossen, die gleichen Punkt-zu-Mehrpunkt (point-to-multipoint) Dienste anzubieten wie bei GSM/GPRS. Diese Dienste sind SMS Cell Broadcast und IP-Multicast. Hinsichtlich des letzteren ist nach dem Stand der Technik aber nur IP-Multicast bis zum GGSN vorgeschlagen. Vom GGSN aus werden die Nachrichten dann wieder über Einzelverbindungen zu den Teilnehmern bzw. UEs übertragen. Dieses bekannte Vorgehen ist in 2 dargestellt. Hierbei wird die MC-Nachricht für jeden einzelnen Teilnehmer der MC-Gruppe vom GGSN zum SGSN und weiter zu den entsprechenden RNCs und schließlich über die betreffenden Node Bs den jeweiligen Teilnehmergeräten übermittelt. Die Vorteile von Multicast werden demnach insbesondere innerhalb von UMTS nicht genutzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Übertragung von Multicast-Nachrichten zu den Teilnehmergeräten einer Multicast-Gruppe zu realisieren.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anpruchs 1 gelöst.
Weiterhin wird diese Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtungen durch die Merkmale der Ansprüche 22 und 29 gelöst.
Mittels der Erfindung ist es insbesondere möglich, ein zentrales Netzwerkelement zur Verteilung von Multicast-Nachrichten innerhalb des Zugangsnetzes, insbesondere des UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), zu realisieren. Somit wird eine Übertragung der MC-Nachricht vom zentralen Netzwerkelement zum Zugangsnetz und weiter zu den Teilnehmergeräten ermöglicht, ohne daß die bekannte Zwischenschaltung von Netzwerkelementen des Kernnetzes – wie beispielsweise SGSN und GGSN – bei der Übertragung der MC-Nachricht nötig wäre. Insbesondere kann die Mehrfachübertragung einer für mehrere Teilnehmer bestimmten MC-Nachricht vom GGSN zum SGSN und weiter zu den zugeordneten RNCs entfallen, da das erfindungsgemäße zentrale Netzwerkelement die MC-Nachricht einmalig über jeweils einen Übertragungspfad zu den jeweiligen zugeordneten Netzwerkelementen (RNC) des Zugangsnetzes übertragen kann. Somit braucht für diese Übermittlung jeweils nur ein einziger Übertragungspfad pro Funkteilsystem (RNS) des Zugangsnetzes zwischen dem zentralen Netzwerkelement und den jeweiligen RNCs aufgebaut werden.
Die MC-Nachricht kann von dem mindestens einen Netzwerkelement des Zugangsnetzes, insbesondere einem RNC, zu mindestens einem anderen Netzwerkelement des Zugangsnetzes, insbesondere RNC, weitergereicht werden, um die MC-Nachricht einem Teilnehmergerät zuzustellen, das sich in einer von dem anderen Netzwerkelement versorgten Funkzelle befindet.
Im folgenden wird das zentrale Netzwerkelement als Multicast Center (MCC) bezeichnet. Diese Bezeichnung ist frei gewählt und schränkt die Erfindung in keinster Weise ein.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß MC-Nachrichten innerhalb eines bestimmten geographischen Gebietes – z. B. Gebiet, das durch denselben RNC bzw. dieselben RNCs versorgt wird – an eine durch die MC-Adresse bestimmte Gruppe von Teilnehmern bzw. Teilnehmergeräte übertragen werden können. Die bestehende Architektur des UMTS Core Network muß dabei nicht verändert werden.
Die Erfindung ist nicht nur für UMTS/GPRS einsetzbar, sondern auch für GSM/GPRS und GSM bzw. generell bei leitungs- und paketvermittelten Telekommunikationsnetzwerken. Im folgenden wird im wesentlichen auf UMTS/GPRS Bezug genommen. Dies ist jedoch nicht als Einschränkung aufzufassen. Wenn demnach von Mobilfunkeinrichtung oder Teilnehmergerät bzw. User Equipment (UE) die Rede ist, sind damit auch Mobilstationen bzw. Mobile Stations (MS) bzw. andere Teilnehmergeräte einbezogen. Ebenfalls umfaßt vom Begriff Teilnehmergerät sind kombinierte Einrichtungen aus einem Teilnehmergerät mit daran angeschlossenen Vorrichtungen mit entsprechenden Funktionen, wie z. B. Laptops und Notebooks. Wenn gleichfalls von RNCs im UMTS die Rede ist, sind damit auch die Base Station Controller (BSCs) im GSM miteinbezogen. Der Begriff Node B im UMTS bezieht auch die Base Transceiver Stations (BTSs) im GSM mit ein. Wenn gleichfalls von SGSN im paketvermittelten UMTS die Rede ist, sind damit die Mobile Switching Center (MSCs) sowohl im GSM als auch im leitungsvermittelten UMTS miteinbezogen. Zu den Netzwerkelementen des Kernnetzes im leitungsvermittelten UMTS zählen auch die Gatway Mobile Switching Center (GMSC), die unter den Begriff des GGSN im paketvermittelten UMTS miteinbezogen sind.
Das MCC gemäß dieser Erfindung übernimmt bevorzugt eine oder mehrere der nachfolgenden Funktionen, nämlich das Management von MC-Nachrichten, den Verbindungsaufbau, die Wegewahl zu den verschiedenen Teilnehmern bzw. Teilnehmergeräten einer MC-Gruppe, die Bestimmung der MC-Übertragungsparameter und/oder die Verwaltung der MC-Gruppen. Vorzugsweise werden die Multicast-Nachrichten und/oder die MC-Übertragungsparameter im MCC gespeichert bzw. zwischengespeichert.
Für die Verteilung einer Multicast-Nachricht an die Teilnehmer bzw. Teilnehmergeräte einer Multicast-Gruppe enthält das MCC bevorzugt eine Datenbank, in der die MC-Adressen mit ihren derzeit zugehörigen Teilnehmern bzw. Teilnehmergeräten, spezifiziert durch deren Identitäten, aufgeführt sind. Vorzugsweise werden im MCC Informationen über die RNCs gespeichert werden, die die Teilnehmer von Multicast-Gruppen kontrollieren bzw. versorgen.
Im UMTS kann das MCC vorteilhafterweise als Netzwerkelement im Kernnetz (Core Network, CN) integriert werden.
In einer Alternative kommt eine Integration des MCC als Erweiterung des bereits bestehenden Cell Broadcast Centers (CBC) in Frage. Beim Broadcast werden Nachrichten an alle Teilnehmergeräte innerhalb eines geographischen Gebietes gesendet. Wie beim Multicast wird die Broadcast-Nachricht dabei über gemeinsame Verbindungswege vom Sender zu den Empfängern im Idealfall nur einmal gesendet. Das CBC ist verantwortlich für das Management von Broadcast-Nachrichten, für die Bestimmung der Übertragungsparameter sowie die Initiierung der Übertragung der Broadcast-Nachricht. Das CBC kann mit verschiedenen RNCs verbunden sein bzw. mit verschiedenen BSCs (Base Station Controller) im GSM. Im UMTS wird in Betracht gezogen, das CBC im Kernnetz (Core Network, CN) zu integrieren. CBS(Cell Broadcast Service)-Nachrichten werden in einem definierten geographischen Gebiet versendet, das als Cell Broadcast Area bezeichnet wird. Diese Gebiete umfassen eine oder mehrere Funkzellen. Nachdem eine bestimmte CBS-Nachricht von ihrer Quelle (z. B. dem Anbieter eines CB-Dienstes) zum CBC übertragen wurde, wird diese über die verbundenen RNCs zu den zuvor festgelegten Funkzellen übertragen (s. 3GPP TS 23.041, Technical realisation of cell broadcast service (CBS), release 99), wobei der Broadcast-Kanal, auf dem die CBS-Nachricht übertragen werden soll, vom CBC bestimmt wird.
Bevorzugt kontrolliert das MCC den Zugang von Teilnehmern bzw. Teilnehmergeräten zu Multicast-Gruppen. Das heißt, daß Teilnehmern abhängig von verschieden Kriterien (Vertragsart, Aufenthaltsort, usw.) die Einschreibung zu Multicast-Gruppen gestattet wird oder nicht. Des weiteren soll das MCC Kontrolle über die angebotenen Dienste haben.
Besonders bevorzugt unterstützt das MCC Dienste, die eine hohe Übertragungsrate erfordern. Die Größe der zu übertragenden Nachrichten soll – anders als beim Cell Broadcast – nicht begrenzt sein.
Bevorzugt erfaßt und speichert das MCC relevante Informationen für die Vergebührung der Nutzung von Multicast-Diensten. Beispielsweise können Informationen über die Dauer der Nutzung der Dienste, die Belegung von Ressourcen und/oder den Aufenthaltsort von Teilnehmern bzw. Teilnehmergeräten erfaßt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der 3 bis 8 näher erläutert. Es zeigen:
1 den Aufbau einer paketvermittelten Netzwerkstruktur im UMTS/GPRS gemäß dem Stand der Technik;
2 die Übertragung einer MC-Nachricht über Einzelverbindungen gemäß dem Stand der Technik;
3 Kommunikationsmöglichkeiten eines MCC mit anderen Netzwerkelementen;
4a, b, c verschiedene Möglichkeiten zur Übertragung von MC-Nachrichten zum MCC;
5 die Benachrichtigung über eine MC-Nachricht durch ein MCC in allen Funkzellen;
6 die Rückmeldung von betroffenen UEs an das MCC;
7 die Versendung der MC-Nachricht an die betroffenen UEs, und
8 den Nachrichtenaustausch zwischen beteiligten Netzwerkelementen sowie einem UE.
In 3 sind verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie ein MCC über verschiedene Schnittstellen mit anderen Netzwerkelementen kommunizieren kann. Die Erfindung umfaßt diesbezüglich auch Ausführungsformen, bei denen weniger Schnittstellen realisiert sind. Bei der frei gewählten und damit nur beispielhaften Bezeichnung der Schnittstellen enthält der Index die Abkürzungen der Netzwerkelemente, zwischen denen sich die Schnittstelle befindet (z. B. ist die Schnittstelle zwischen MCC und HLR als G_MCH bezeichnet).
– Kommunikation zwischen MCC und HLR bzw. HSS:
Sofern das MCC keine interne Datenbank pflegt (s. o.), ist vorzugsweise vorgesehen, daß es über eine neue Schnittstelle (G_MCH) auf eine externe Datenbank zugreifen kann, insbesondere das HLR bzw. das HSS, in der die MC-Adressen mit ihren derzeit zugehörigen Teilnehmern bzw. Teilnehmergeräten, spezifiziert durch deren Identitäten, aufgeführt sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß im Falle von mehreren Multicast-Centern alle auf ein und dieselbe Datenbank zugreifen können und keine redundanten Informationen im Netzwerk gepflegt werden müssen.
– Kommunikation zwischen MCC und RNC:
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das MCC über logische Verbindungen mit einem bzw. mehreren RNCs verbunden ist, s. 3. Die Schnittstelle zwischen MCC und RNC (Schnittstelle Iu_MCC) ist bevorzugt nutzbar, um Informationen bzgl. der MC-Nachricht selbst und den Übertragungs- und Ortsparametern zu übertragen. Vorzugsweise kann das MCC über die Iu_MCC Schnittstelle den Verbindungsaufbau zu den RNCs initiieren.
– Kommunikation zwischen MCC und GGSN:
Vorzugsweise weist das MCC eine Schnittstelle (G_MCG) zum GGSN auf, der den Zugangspunkt zu einem externen Paketdatennetz (z. B. dem Internet) darstellt. Über diese Schnittstelle können Nachrichten und ggf. auch verschiedene Übertragungsparameter, die aus dem Internet kommen und an eine MC-Gruppe gesendet wurden, vom GGSN zum MCC übertragen werden und von dort aus in allen oder bestimmten zuvor festgelegten Funkzellen ausgesendet werden. Der GGSN soll dafür erfindungsgemäß um die Fähigkeit erweitert werden, Multicast bzw. IP-Multicast Pakete zu erkennen und an das MCC weiter zu leiten.
– Kommunikation zwischen MCC und SGSN:
Vorzugsweise weist das MCC eine Schnittstelle (Schnittstelle G_MCS) zum SGSN auf. Über diese Schnittstelle können Informationen zur Signalisierung (z. B. Vergebührung, usw.) und bzgl. der Nachricht selbst übertragen werden.
– Kommunikation zwischen MCC und externem Paketdatennetz:
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß über eine Schnittstelle zum MCC (G_MCPDN) Multicast-Nachrichten und ggf. auch die entsprechenden Übertragungsparameter von Quellen wie beispielsweise dem Internet unmittelbar zum MCC übertragen werden, d. h. ohne Nutzung des GGSN.
– Kommunikation zwischen MCC und Nachrichten-Quelle in demselben Mobilfunknetz:
Vorzugsweise werden Multicast-Nachrichten auch von Quellen innerhalb desselben Mobilfunknetzes, beispielsweise vom Netzbetreiber selbst, zum MCC übertragen, wofür die Schnittstelle G_MCINT vorgesehen ist.
– Kommunikation zwischen MCC und CGF:
Alternativ oder auch zusätzlich zur Übertragung von Informationen zur Vergebührung von MCC an den SGSN sieht eine weitere bevorzugte Variante vor, diese Informationen über eine Schnittstelle vom MCC direkt zur Charging Gateway Function (Schnittstelle G_MCC) zu übertragen. Diese Informationen werden dann vorzugsweise in Form von Call Detail Records (CDRs) zum CGF und daraufhin zum Billing System übertragen.
Besonders vorteilhaft für die Vergebührung ist, wenn das Kernnetz (CN) bei der Übertragung vom Multicast-Nachrichten mit einbezogen wird. Die Menge der übertragenen Daten, der verwendete QoS (Quality of Service) und/oder die Größe des geographischen Gebietes, in der die Multicast-Nachrichten verteilt werden, kann so erfaßt und bei der Vergebührung berücksichtigt werden.
In den 4a, 4b und 4c sind verschiedene Varianten dargestellt, wie gemäß der Erfindung eine MC-Nachricht von ihrer Quelle zum MCC übertragen und dort zwischengespeichert wird.
4a stellt den Fall dar, daß sich die Quelle der MC-Nachricht im Internet oder einem anderen externen Paketdatennetz befindet. Die MC-Nachricht, die u. a. die Multicast bzw. IP-Multicast Adresse der entsprechenden MC-Gruppe enthält, kann dann zum GGSN übertragen werden, der den Zugangspunkt zu externen Paketdatennetzen realisiert. Der GGSN erkennt nun erfindungsgemäß, daß es sich um eine Multicast-Nachricht handelt und überträgt die Datenpakete der MC-Nachricht über die Schnittstelle G_MCG (s. a. 3) zum MCC. Neben der Übertragung der MC-Nachricht kann diese Schnittstelle vorteilhafterweise genutzt werden, um Informationen bzgl. der Orts- und Übertragungsparameter zu übertragen.
Eine weitere Möglichkeit ist, daß eine Multicast-Nachricht aus einem externen Paketdatennetz über eine Schnittstelle G_MCPDN unmittelbar zum MCC gelangt (4b). Neben der Übertragung der MC-Nachricht kann die Schnittstelle G_MCPDN vorteilhafterweise genutzt werden, um Informationen bzgl. der Orts- und Übertragungsparameter zu übertragen.
Befindet sich die Quelle der MC-Nachricht innerhalb desselben Mobilfunknetzes (4b), so kann sie z. B. über die Schnittstelle G_MCINT (s. a. 3) zum MCC übertragen werden. Neben der Übertragung der MC-Nachricht kann diese Schnittstelle vorteilhafterweise genutzt werden, um Informationen bzgl. der Orts- und Übertragungsparameter zu übertragen.
Es sei im folgenden angenommen, daß die MC-Nachricht sich nun beim MCC befindet, welches vorzugsweise die MC-Nachricht für eine spätere bzw. erneute Übertragung speichern kann. Vom MCC aus ist nun die MC-Nachricht an die Teilnehmer bzw. Teilnehmergeräte der entsprechenden MC-Gruppe zu senden. Der Sender der MC-Nachricht oder der Netzbetreiber kann dabei vorgeben, ob die MC-Nachricht in allen Funkzellen oder nur in einem bestimmten geographischen Gebiet bzw. in bestimmten Funkzellen übertragen werden soll.
Für das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Benachrichtigung über eine MC-Nachricht in allen Funkzellen ausgesendet wird, die von den RNCs 1 bis 20 versorgt werden. Die RNCs 1 bis 20 sind über logische Verbindungen (Schnittstelle Iu_MCC) mit dem MCC verbunden. Für die Verteilung der MC-Nachricht an die Teilnehmer der MC-Gruppe enthält das MCC eine Datenbank oder greift auf eine externe Datenbank zu, in der die MC-Gruppen, die durch die MC-Adressen spezifiziert sind, und ihre derzeitigen Teilnehmer aufgeführt sind. Der Zugriff auf eine externe Datenbank kann dabei insbesondere unmittelbar über die neue Schnittstelle G_MCH erfolgen oder mittels der Schnittstelle G_MCS über den SGSN, der daraufhin die Daten vom HLR bzw. HSS anfordert und dann zum MCC transferiert. Teilnehmer, die MC-Nachrichten einer bestimmten Gruppe erhalten möchten, müssen sich zuvor in diese Datenbank eintragen bzw. eintragen lassen. Dafür können sie vorteilhafterweise eine spezielle Nachricht, die u. a. die Teilnehmer-Identifikation bzw. die Teilnehmergerät-Identifikation und die MC-Adresse der gewünschten MC-Gruppe enthält, evtl. über verschiedene Netzwerkelemente zum MCC senden, das einen Eintrag in die Datenbank vornimmt.
Um nun die entsprechenden Teilnehmer bzw. Teilnehmergeräte der MC-Gruppe über die neue MC-Nachricht zu informieren und entsprechende Verbindungen für die Übertragung der MC-Nachricht aufzubauen, sendet das MCC einen sog. ,Paging Request' in allen Funkzellen, die von den RNCs 1 bis 20 versorgt werden (5) und die zu der Gruppe der Zellen gehören, in denen die Multicast-Nachrichten dieser bestimmten Multicast-Gruppe gesendet werden sollen.
Nach Erhalt dieses ,Paging Request' senden alle Teilnehmer bzw. UEs, die zu der entsprechenden MC-Gruppe gehören und sich in den entsprechenden Zellen befinden, eine entsprechende Benachrichtigung zum MCC zurück und bauen eine Verbindung zum MCC auf, um daraufhin die MC-Nachrichten zu empfangen. In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind dies UE1 und UE2 an RNC1, UE3 an RNC2 und UE4 an RNC3. Über logische Verbindungen bzw. Schnittstellen (Iu_MCC) ist nun eine Verbindung zwischen den Teilnehmergeräten (UEs) und dem MCC vorhanden. Physikalisch werden die Nachrichten über die Luftschnittstelle und die Iub-Schnittstelle vom UE zum RNC übertragen, welches wiederum entweder direkt oder über mehrere weitere Netzwerkelemente, insbesondere RNCs, mit dem MCC verbunden ist. Ein Multicast-Kontext beschreibt diesen Weg zwischen UEs und MCC und macht diesen Weg in den betroffenen Netzwerkelementen bekannt. Wie in 7 dargestellt, kann die MC-Nachricht nun über die aufgebauten Verbindungen übertragen werden.
Da gemäß der 5–7 ein RNC mehr als ein UE versorgen kann (UE1 und UE2 an RNC1), wird erfindungsgemäß eine funktionale Erweiterung des RNC vorgeschlagen, damit Daten auf dem Weg vom MCC zum RNC (Schnittstelle Iu_MCC) nur einmal übertragen werden müssen. Der RNC vervielfältigt hierzu bevorzugt die vom MCC kommende Nachricht und schickt sie einzeln an jeden Nutzer bzw. jedes UE. Der RNC muß dafür die Verbindung vom MCC zum RNC mehreren Verbindungen vom RNC zu den UEs (Radio Bearer, RB) zuordnen. Eine weitere, besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß der RNC die einmal vom MCC erhaltene MC-Nachricht über einen gemeinsamen physikalischen Kanal der Luftschnittstelle überträgt, auf den alle MC-Teilnehmergeräte gemeinsam hören.
In 8 ist der Verbindungsaufbau vom MCC zu einem UE am Beispiel des UE4 dargestellt. Nach dem Eintreffen der MC-Nachricht beim MCC (1. MC PDP PDU) erfragt das MCC – sofern es keine interne Datenbank pflegt – aus einer externen Datenbank, insbesondere dem HLR bzw. HSS, anhand der MC-Adresse die Identitäten der UEs, die sich zu der entsprechenden MC-Gruppe eingeschrieben haben (2. MC Subscription Req.). Es erhält daraufhin eine Nachricht (3. MC Subscription Resp.) vom HLR bzw. HSS, in der neben weiteren Informationen die Teilnehmer-Identitäten bzw. Teilnehmergeräte-Identitäten, die sich zu der entsprechenden MC-Gruppe eingetragen haben, aufgeführt sind. Wenn eine interne Datenbank im MCC vorliegt, sind die zweite und dritte Nachricht nicht notwendig (daher die gepunktete Ausführung der Pfeile).
In 8 ist (neben anderen UEs) das UE4 Mitglied der MC-Gruppe, für die die MC-Nachricht bestimmt ist. Über bestimmte Nachrichten (4. Paging Request sowie 5. Paging) werden nun in allen oder nur bestimmten zuvor festgelegten Funkzellen die UEs der entsprechenden MC-Gruppe „ausgerufen”. In 8 beginnt daraufhin UE4, das sich in einer der Mobilfunkzellen befindet, eine Verbindung für die Übertragung der MC-Nachricht zum entsprechenden RNC3 aufzubauen (E. RRC Connection sowie 7. MC Connection establishment). Dieser RNC beginnt daraufhin ebenfalls, eine Verbindung mit dem MCC aufzubauen (8. MC Connection establishment). Diese Nachricht kann evtl. auch über weitere Netzwerkelemente (z. B. dem SGSN) transparent zwischen RNC und MCC übertragen werden. Nach erfolgreichem Aufbau der Übertragungsverbindungen zwischen UE und MCC kann das UE nun (optional, daher gepunkteter Pfeil) eine Nachricht (9. MC-Message Request) zum MCC senden, mit der es das MCC auffordert, mit der Übertragung der MC-Nachricht zu beginnen. Alternativ kann die Übertragung der MC-Nachricht (10. MC PDP PDU) aber auch automatisch nach erfolgreichem Aufbau der Übertragungsverbindungen zwischen UE und MCC beginnen.
Um die Gebühren zu bestimmen, die ein Teilnehmer für die Nutzung von Multicast-Diensten zu zahlen hat, kann das MCC bevorzugt – wie bereits erwähnt – verschiedene Informationen erfassen und evtl. auch speichern. Dabei können verschiedene Informationen genutzt werden, wie bspw. die Dauer der Nutzung des Dienstes, die Belegung von Ressourcen und der Aufenthaltsort von Teilnehmergeräten.
Für die weitere Verarbeitung der Informationen sind verschiedene Szenarien vorstellbar. Beispielsweise können die Informationen dem SGSN über die Schnittstelle G_MCS oder dem GGSN über die Schnittstelle G_MCG zugeführt werden. Diese Netzwerkelemente erstellen daraufhin – wie nach dem Stand der Technik – den CDR, der dann zur CGF übertragen wird, das den Zugangspunkt zum Billing System darstellt. Diese Informationen können dabei regelmäßig oder auch erst nachdem ein Nutzer eine Multicast Gruppe verlassen hat, an den SGSN weitergegeben werden. Eine weitere Möglichkeit ist, daß das MCC selbst mit den gespeicherten Informationen einen CDR erstellt. Dieser wird daraufhin über das G_MCC zur CGF übertragen und dann dem Billing System zugeführt.
Auf Seiten der erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen diese die entsprechenden Mittel-Prozessormittel, Sende- und/oder Empfangseinheiten, Software-Programme – zur Durchführung der oben beschriebenen Verfahrensschritte auf.
Die Erfindung ist zur Realisierung von Multicast sowohl für die zweite als auch die dritte (und höhere) Mobilfunkgeneration geeignet.
Anhang: Häufig benutzte Abkürzungen

CBC

Cell Broadcast Center

CBS

Cell Broadcast Service

CDR

Call Detail Record

CGF

Charging Gateway Function

GGSN

Gateway GPRS Support Node

GPRS

General Packet Radio Service

GSM

Global System for Mobile communications

HLR

Home Location Register

IP

Internet Protocol

MC

Multicast

MCC

Multicast Center

MS

Mobile Station

Node B

Basisstation im UMTS

PDP

Packet Data Protocol

QoS

Quality of Service

RAB

Radio Access Bearer

RB

Radio Bearer

RNC

Radio Network Controller

RNS

Radio Network Subsystem

SGSN

Serving GPRS Support Node

UE

User Equipment

UMTS

Universal Mobile Telecommunication System

Claims

Verfahren zum Übertragen von Nachrichten über ein Mobilfunknetz an Teilnehmergeräte, demgemäß – eine Nachricht aus einem fremden Paketdaten-Netz von einem Gateway (GGSN) des Mobilfunknetzes empfangen wird, – von dem Gateway (GGSN) erkannt wird, ob es sich bei der empfangenen Nachricht um eine Multicast-Nachricht handelt oder nicht, – eine empfangene Multicast-Nachricht von dem Gateway (GGSN) an ein für die Behandlung von Multicast-Nachrichten zuständiges Multicast-Center (MCC) des Mobilfunknetzes weitergeleitet wird, das ausschließlich für die Behandlung von MC-Nachrichten zuständig ist, – die weitergeleitete Multicast-Nachricht von dem Multicast Center (MCC) über mindestens ein Netzwerkelement (RNC, BSC) eines Zugangsnetzes (Access Network Domain, AND) des Mobilfunknetzes an die Teilnehmer der Multicast-Gruppe verteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) den Verbindungsaufbau und die Wegewahl zu den verschiedenen Teilnehmergeräten (MS, UE) einer MC-Gruppe veranlaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die MC-Nachricht und/oder MC-Übertragungsparameter in dem Multicast-Center (MCC) gespeichert und/oder zwischengespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) die MC-Gruppen verwaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) den Zugang von Teilnehmergeräten (MS, UE) zu MC-Gruppen anhand von teilnehmerabhängigen Kriterien kontrolliert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß MC-Adressen von MC-Gruppen mit ihren derzeitigen Teilnehmern bzw. Teilnehmergeräten (MS, UEs) und/oder Informationen über Radio Network Controller (RNCs) bzw. Base Station Controller (BSCs) zur Kontrolle und/oder Versorgung der zu MC-Gruppen gehörigen Teilnehmergeräte (MS, UE), in mindestens einer internen Datenbank des Multicast-Centers (MCC) abgelegt werden, auf die das Multicast-Center (MCC) zugreifen kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß MC-Adressen von MC-Gruppen und/oder die derzeitigen Teilnehmer- bzw. Teilnehmergeräte(MS, UE)-Identifikationskennungen von MC-Gruppen und/oder Informationen über RNCs bzw. BSCs zur Kontrolle und/oder Versorgung der zu MC-Gruppen gehörigen Teilnehmergeräte, durch das Multicast-Center (MCC) aus mindestens einer externen Datenbank abgerufen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) mit Netzwerkelementen (GGSN; SGSN; GMSC; MSC; HLR, HSS) des Kernnetzes (Core Network) kommuniziert.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kommunikation des Multicast-Centers (MCC) über eine Schnittstelle (G_MCH) mit dem HLR oder dem HSS erfolgt, um auf eine dortig installierte Datenbank zuzugreifen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) über eine Schnittstelle (G_MCG) mit dem Gateway (GGSN) kommuniziert, um MC-Nachrichten und/oder Übertragungsparameter vom Gateway (GGSN) zum Multicast-Center (MCC) zu übertragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) über eine Schnittstelle (G_MCPDN) mit einem externen Netz kommuniziert, um MC-Nachrichten und/oder Übertragungs- und/oder Ortsparameter ohne Einbeziehung eines Gateways (GGSN) des Kernnetzes an das Multicast-Center (MCC) zu übertragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) über eine Schnittstelle (G_MCINT) mit mindestens einer Quelle innerhalb desselben Mobilfunknetzes kommuniziert, um MC-Nachrichten und/oder Übertragungs- und/oder Ortsparameter zum Multicast-Center (MCC) zu übertragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) über eine Schnittstelle (G_MCS) mit einem Netzwerkelement (SGSN; MSC) des Kernnetzes (Core Network) kommuniziert, um Informationen zur Signalisierung und/oder Vergebührung zu übertragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) über eine Schnittstelle (G_MCC) mit einer Gebührenzugangsfunktionseinrichtung (Charging Gateway Function, CGF) kommuniziert, um Informationen zur Vergebührung zu übertragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) relevante Informationen zur Vergebührung der Nutzung von Multicast-Diensten erfaßt, speichert und an die Informationen verarbeitenden Netzwerkelemente (SGSN; MSC; CGF; Billing System) weiterleitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) Gebührendatensätze (Call Detail Records, CDRs) generiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) vergebührungsrelevante Informationen aus den Netzwerkelementen des Kernnetzes (Core Network) miterfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) die MC-Nachricht je nach Vorgabe durch den Absender der MC-Nachricht oder den Netzbetreiber in allen Funkzellen oder nur in Funkzellen bestimmter geographischer Gebiete überträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) über eine Schnittstelle (Iu_MCC) mit mindestens einem Netzwerkelement (RNC bzw. BSC) des Zugangsnetzes kommuniziert, um Informationen bzgl. der MC-Nachricht selbst und/oder Übertragungs- und/oder Ortsparameter zu übertragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Multicast-Center (MCC) mit einem oder mehreren Netzwerkelementen (RNC bzw. BSC) des Zugangsnetzes kommuniziert, um die Teilnehmergeräte (MSs, UEs) der entsprechenden MC-Gruppe anzusprechen, woraufhin diese Teilnehmergeräte (MSs, UEs) eine Verbindung zum entsprechenden Netzwerkelement (RNC bzw. BSC) des Zugangsnetzes aufbauen, das wiederum direkt oder über weitere Netzwerkelemente indirekt eine Verbindung zum Multicast-Center (MCC) aufbaut.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufbau des Übertragungsweges zwischen dem Multicast-Center (MCC) und dem Teilnehmergerät (MS, UE) das Multicast-Center (MCC) die MC-Nachricht entweder nach Aufforderung durch das Teilnehmergerät (MS, UE) oder automatisch an das Teilnehmergerät (MS, UE) überträgt.
Multicast Center (MCC) eines Mobilfunknetzes zum Verteilen von Multicast-Nachrichten an Teilnehmer des Mobilfunknetzes, wobei das Multicast Center (MCC) ausschließlich für die Behandlung von Multicast-Nachrichten zuständig ist und wobei das Multicast Center (MCC) folgende Mittel umfasst: – Mittel zum Empfang von Multicast-Nachrichten von einem Gateway (GGSN) des Mobilfunknetzes, – Mittel zum Bestimmen der Multicast-Gruppe einer Multicast-Nachricht anhand der Multicast-Adresse, – Mittel zum Verteilen der Multicast-Nachrichten an die Teilnehmer einer Multicast-Gruppe über mindestens ein Netzwerkelement (RNC, BSC) eines Zugangsnetzes (Access Network Domain, AND) des Mobilfunknetzes.
Multicast-Center nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch Mittel zum Speichern und/oder Zwischenspeichern von MC-Nachrichten und/oder MC-Übertragungsparametern.
Multicast-Center nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch einen Prozessor zur Verwaltung von MC-Gruppen und/oder zur Kontrolle des Zugangs von Teilnehmergeräten (MS, UE) zu MC-Gruppen.
Multicast-Center nach einem der Ansprüche 22 bis 24, gekennzeichnet durch eine interne Datenbank, in der MC-Adressen von MC-Gruppen mit ihren derzeitigen Teilnehmergeräten (MS, UE) und/oder Informationen über RNCs bzw. BSCs zur Kontrolle und/oder Versorgung der zu MC-Gruppen gehörigen Teilnehmergeräte (MS, UE) ablegbar sind.
Multicast-Center nach einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet durch Mittel zum Erstellen, Verarbeiten und/oder Versenden von Informationen für die Vergebührung der Nutzung von MC-Diensten.
Multicast-Center nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß es derart ausgebildet ist, daß es über mehrere Schnittstellen (G_MCH; IU_MCC; G_MCG; G_MCS; G_MCPDN; G_MCINT; G_MCC) mit anderen Netzwerkelementen (HLR, HSS; RNC, BSC; GGSN; SGSN; GMSC; MSC; externes Paketdatennetz; CGF) kommunizieren kann.
Multicast-Center nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß es in das Kernnetz (Core Network) integriert ist.
Gateway (GGSN) eines Mobilfunknetzes zum Übertragen von Nachrichten zwischen dem Mobilfunknetz und einem fremden Paketdaten-Netz, gekennzeichnet durch – Mittel zum Empfang von Nachrichten aus dem fremden Paketdaten-Netz, – Mittel zum Unterscheiden einer empfangenen Nachricht als eine Unicast-Nachricht oder als eine Multicast-Nachricht, – Mittel zum Weiterleiten einer Unicast-Nachricht an ein für die Behandlung von Unicast-Nachrichten zuständiges Netzelement (SGSN) des Mobilfunknetzes, – Mittel zum Weiterleiten einer Multicast-Nachricht an ein für die Behandlung von Multicast-Nachrichten zuständiges Multicast-Center (MCC) des Mobilfunknetzes, wodurch bei der Übertragung von Multicast-Nachrichten das für die Behandlung von Unicast-Nachrichten zuständige Netzelement (SGSN) umgangen wird.