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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Telekommunikationssysteme. Insbesondere, und
ohne darauf zu beschränken,
richtet sich die Erfindung auf Kommunikationsknoten und Verfahren
zum Bereitstellen von Steuerungsfunktionen in einem Kommunikationsnetz unter
Verwendung des Sitzungsveranlassungsprotokolls (Session Initiation
Protocol bzw. SIP).
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Drahtloskommunikationsnetze
entwickeln sich von schaltungsvermittelten Netzen der zweiten Generation
(2G-Netze) zu paketvermittelten
Netzen der dritten Generation (3G-Netzen). Eine Referenzarchitektur
für ein
3G-Drahtlosnetz wird von dem Third Generation Partnership Project
(3GPP) entwickelt. Die 3GPP-Netzarchitektur verwendet das Session
Initiation Protocol (SIP), das durch die Internet Engineering Task
Force (IETF) für
die Rufeinrichtungssignalisierung entwickelt worden ist. Medien werden
dann über
ein existierendes IP-Netz transportiert. Der SIP-Standard wird in
RFC 2543 beschrieben, welcher hierbei in seiner Gesamtheit durch
Bezugnahme aufgenommen ist.
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In
dem 3GPP-Netz wird die Steuersignalisierung, die häufig auch
als "Steuerebene" bezeichnet wird,
getrennt von der Nutzlast oder den Medien gehalten, die häufig auch
als "Benutzerebene" bezeichnet werden.
Wenn ein Mobilendgerät
(MT) zum ersten Mal aktiviert wird, registriert es sein Vorhandensein
in einem Sub-Netz unter Verwendung von SIP-Rufsteuerungssignalisierung durch eine RufzustandsSteuerungsfunktion
bzw. Call State Control Function (CSCF). Der SIP-Standard ist ein
Funktionsstandard und diktiert daher keine spezifische Implementierung
für die
CSCF. Funktionell ist die CSCF aufgeteilt in eine Proxy-CSCF (P-CSCF),
eine Abfrage-CSCF (I-CSCF von Interrogating CSCF) und eine bedienende
CSCF (S-CSCF von Serving CSCF). Die P-CSCF ist der Knoten, mit dem das MT
direkt kommuniziert und ist der Eingangspunkt des MT in das SIP-Netz.
Wenn das MT sich zum ersten Mal registriert, bestimmt die P-CSCF
das Heimatnetz des MT unter Verwendung des Domain-Namens in der SIP-Registrierungs-Nachricht
bzw. SIP-REGISTER-Nachricht (REGISTER) und einem Domain-Namensserver
(DNS). Die P-CSCF führt
Authentifizierung und Verifizierung mit dem spezifizierten Heimatnetz
durch, führt
einige Grundsatzsteuervorgänge aus,
um zu bestimmen, wozu das MT autorisiert ist und führt eine
einfache Routing- bzw. Leitweglenkungsfunktion basierend auf einem
DNS-Nachschauen nach dem Leitweg der REGISTER-Nachricht in einer
I-CSCF im Heimatnetz aus.
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Die
I-CSCF ist der Eingangspunkt in das Heimatnetz und dient als eine
Grenze zwischen dem Heimatnetz und einem besuchten Netz, in welchem das
MT sich gerade in einer Roaming-Funktion befinden kann. Die I-CSCF
fragt auch den Heimatteilnehmerserver (HSS bzw. Home Subscriber
Server) ab, um eine S-CSCF für
das MT zu identifizieren und lenkt dann die Signalisierung zu dem
S-CSCF. Während
des Registrierens, wenn die I-CSCF den HSS abfragt, bestimmt der
HSS, dass das MT keine S-CSCF zugeordnet hat, und weist die I-CSCF
an, eine S-CSCF aus einer Vielzahl von S-CSCFs im Netz auszuwählen. I-CSCF wählt eine
der S-CSCFs in dem Netz aus und ordnet das MT der S-CSCF zu. Solange
die Registrierung gültig
ist, ist diese S-CSCF die S-CSCF des MT. Die S-CSCF führt Rufeinrichtung
und andere Telephoniedienste für
das MT aus. Sobald das MT registriert worden ist, informiert die S-CSCF
den HSS, dass die S-CSCF nun das MT bedient. Wenn Rufe für das MT
ankommen und die I-CSCF den HSS abfragt, antwortet der HSS mit der Identität der zugeordneten
S-CSCF.
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Ein
veranlassender Benutzer benötigt
keine Spezifizierung der exakten Zieladresse, die dem Zielbenutzer
zugeordnet ist. Das 2GPP-Netz verwendet Aliase, die speziellen Benutzern
zugeordnet sind, um automatisch die Identität für deren Registrierungsendgeräte oder
Einrichtungen zu bestimmen und um Kommunikationen automatisch zu
formatieren und mit den registrierten Einrichtungen über das
existierende IP-Netz zu liefern. Demnach stellt die 3GPP-Netzarchitektur
einen zentralisierten und unabhängigen
Kommunikationssteuermechanismus bereit. Für einen registrierten Benutzer
bleiben das 3GPP-Netz und zugeordnete Elemente dem exakten Ort des
Benutzers zur Identität
des registrierten Endgerätes
des Benutzers auf der Spur und Routen bzw. Wegelenken entsprechend
und ermöglichen
eine Kommunikation mit diesem registrierten Benutzer über das
existierende IP-Netz.
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Zusätzlich zu
den drei Arten von CSCFs gibt es andere Arten von Steuerungsfunktionen
in dem SIP-Netz wie Media Resource Control Functions (MRCF bzw.
MedienressourcenSteuerungsfunktionen) und Boarder Gateway Control
Functions (BGCF bzw. Grenz-Gateway-Steuerungsfunktionen). Eine MRCF wird
verwendet zum Einrichten und Steuern von Konferenzrufen. Wenn zwei
Arten von Benutzerausrüstungen
in einem Konferenzruf zu verbinden sind und sie kein gemeinsames
Codec haben, behandelt die MRCF die Signalisierung zum Einrichten von
Digitalsignalverarbeitungssoftware für Mediatranscodierung und zum
Starten der Codecs. Die MRCF managt die Konferenz, verbindet die
Arme des Rufs und so weiter. Ein BGCF wird verwendet, wenn Nicht-SIP-Einheiten
in eine Sitzung in dem SIP-gesteuerten IP-Netz einzubeziehen sind.
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In
existierender Implementierungsarchitektur ist jede Steuerungsfunktion
unabhängig
implementiert. Das heißt,
P-CSCF, S-CSCF,
MRCF, BGCF und andere Steuerungsfunktionen sind getrennte Knoten im
SIP-Netz. Vom Standpunkt der Entwicklung her ist dies ein nicht-effizienter
Prozess, da es eine große Menge
an doppeltem Aufwand gibt, wenn diese unabhängigen Steuerungsfunktionen
zu entwerfen sind. Es sollte vorteilhaft sein, eines oder mehrere
zu haben von einer effizienten Entwicklungsmethodologie und einer
Steuerungsfunktionsarchitektur. Die vorliegende Erfindung stellt
solch eine Architektur und ein Verfahren bereit.
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RESÜMEE DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Architektur für einen Kommunikationsknoten
bereit, die den Knoten befähigt,
im einzelnen physikalischen Knoten eine Vielzahl von Rufsteuerungsfunktionen auszuführen, die
zuvor durch eine Vielzahl physikalischer Knoten ausgeführt worden
sind. Der Knoten hat eine offene Architektur, die zusätzliche
funktionale Logikblöcke
mit einem gemeinsamen Engine-Modul verbindbar macht zum Implementieren
zusätzlicher
Rufsteuerungsfunktionen in dem Knoten.
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Demnach
ist nach einem Aspekt die vorliegende Erfindung auf eine Architektur
für einen
Kommunikationsknoten in einem Telekommunikationsnetz gerichtet.
Der Knoten führt
eine Vielzahl von Rufsteuerungsfunktionen unter Verwendung eines Betriebssystems
und einer einzelnen physikalischen Plattform aus. Die Architektur
schließt
eine Vielzahl von Anwendungsschicht-Logikblöcken in Entsprechung der Vielzahl
von Rufsteuerungsfunktionen ein, und ein gemeinsames Engine-Modul, das mit den Anwendungsschicht-Logikblöcken verkoppelt
ist. Das Engine-Modul schließt
eine Vielzahl von Funktionsblöcken
ein, von denen ausgewählte
betreibbar sind zum Ausführen
ausgewählter
der Rufsteuerungsfunktionen, wenn mit ausgewählten der Anwendungsschicht-Logikblöcken verkoppelt.
Das Engine-Modul schließt
auch mindestens eines ein von einer Abbildungstabelle, die die Vielzahl
von Anwendungsschicht-Logikblöcken
mit der Vielzahl von Funktionsblöcken
in dem gemeinsamen Engine-Modul verkoppelt, und wählt geeignete
Funktionsblöcke für das Abbilden
mit den Anwendungsschicht-Logikblöcken aus.
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In
einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf eine Architektur
gerichtet für
einen Rufzustandssteuerfunktionsknoten (CSCF-Knoten bzw. Call-State-Control-Function-Knoten)
in einem Sitzungsveranlassungsprotokolltelekommunikationsnetz bzw.
SIP-Telekommunikationsnetz. Der CSCF-Knoten führt Rufsteuerungsfunktionen
eines Proxy-CSCF (P-CSCF) aus, eines Abfrage-CSCF bzw. I-CSCF und
eines bedienenden CSCF bzw. S-CSCF,
während
auf einem einzelnen Betriebssystem und einer einzelnen physikalischen
Plattform implementiert. Die Architektur schließt einen Anwendungsschicht-Logikblock
ein, der dem P-CSCF entspricht, einen Anwendungsschicht-Logikblock, der dem
I-CSCF entspricht und einen Anwendungsschicht-Logikblock, der dem
S-CSCF entspricht. Die Architektur schließt auch ein gemeinsames Engine-Modul
ein, das mit den Anwendungsschicht-Logikblöcken gekoppelt ist. Das Engine-Modul
schließt eine
Vielzahl von SIP-Verhaltensfunktionen
ein und eine Vielzahl von SIP-Stapelfunktionen,
von denen ausgewählte
betreibbar sind zum Ausführen
der Funktionen eines P-CSCF, I-CSCF oder S-CSCF, wenn gekoppelt
mit einem geeigneten Anwendungsschicht-Logikblock in Entsprechung zu dem P-CSCF, I-CSCF
oder S-CSCF. Das Engine-Modul schließt auch mindestens eine Abbildungstabelle
ein, die die Vielzahl von Anwendungsschicht-Logikblöcken mit der
Vielzahl von SIP-Verhaltensfunktionen
und dem SIP-Stapel koppelt, und wählt geeignete SIP-Verhaltensfunktionen
und SIP-Stapelfunktionen für
das Abbilden mit den Anwendungsschicht-Logikblöcken aus. Die Architektur kann
auch eine Vielzahl von Servlet-Anwendungsprogrammierungs-Schnittstellen
bzw. Servlet-APIs einschließen,
die betreibbar sind zum Bereitstellen einer Vielzahl zusätzlicher
Benutzerdienste, und einen Servlet-Manager, der mit der Vielzahl von Servlet-APIs
und mit den Anwendungsschicht-Logikblöcken gekoppelt ist. Der Servlet-Manager ist betreibbar
zum Bereitstellen ausgewählter
der Zusatz-Benutzerdienste an irgendwelche der Anwendungsschicht-Logikblöcke.
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In
noch einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf ein
Verfahren zum Implementieren eines Telekommunikationsnetzes gerichtet
und einen Kommunikationsknoten, der eine Vielzahl von SIP-Rufsteuerungsfunktionen
ausführt
unter Verwendung eines einzelnen Betriebssystems und einer einzelnen
physikalischen Plattform. Das Verfahren schließt die Schritte des Bereitstellens
einer Vielzahl von Anwendungsschicht-Logikblöcken ein in Entsprechung zu
der Vielzahl der Rufsteuerungsfunktionen, die einer Netzlogikblockadresse
zugeordnet sind zu jedem der Anwendungsschicht-Logikblöcke, und
Koppeln eines gemeinsamen Engine-Moduls an die Anwendungsschicht-Logikblöcke. Das
gemeinsame Engine-Modul schließt
eine Abbildungstabelle ein, eine Vielzahl von SIP-Stapelfunktionen
und eine Vielzahl von SIP-Rufsteuerverhaltensfunktionen. Das
Verfahren weist auch eine Netzadresse jeder der SIP-Stapelfunktionen
und Rufsteuerverhaltensfunktionen zu und speichert in der Abbildungstabelle
die logischen Blockadressen, SIP-Stapelfunktionsadressen
und Verhaltensfunktionsadressen. Die Anwendungsschicht-Logikblöcke und
das gemeinsame Engine-Modul werden oberhalb des einzelnen Betriebssystems
und der einzelnen physikalischen Plattform implementiert. Zusätzlich identifiziert
das Verfahren in der Abbildungstabelle eine Vielzahl von Schnittstellengruppen,
wobei jede Schnittstellengruppe einen Satz von Adressen umfasst,
der einem ausgewählten
Anwendungspegel-Logikblock zugeordnet ist und mindestens eine der
SIP-Stapelfunktionen und Rufsteuerverhaltensfunktionen, die gemeinsam die Rufsteuerungsfunktion
in Entsprechung zu den ausgewählten
Anwendungsschicht-Logikblöcken ausführen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird besser verstanden und ihre zahlreichen Ziele und
Vorteile werden Fachleuten leichter ersichtlich durch Bezugnahme
auf die folgenden Zeichnungen in Verbindung mit der zugehörigen Beschreibung,
wobei zeigt:
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1 (Stand
der Technik) ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Abschnitts einer
typischen 3GPP-Netzarchitektur;
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2 (Stand
der Technik) ein Signalisierungsdiagramm zum Zeigen typischer Rufeinrichtungssignalisierung
unter Verwendung von SIP-Signalisierung in der 3GPP-Netzarchitektur
der 1,
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3 ein
vereinfachtes Funktionsblockdiagramm einer Architektur für einen
Steuerungsknoten in einem Telekommunikationsnetz, das in Übereinstimmung
mit den Lehren der vorliegenden Erfindung implementiert ist; und
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4 ein
Ablaufdiagramm zum Erläutern der
Schritte einer Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Implementieren der Architektur
der 3.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
den Zeichnungen werden ähnliche
Elemente mit identischen Bezugszeichen quer über verschiedene Ansichten
davon gekennzeichnet und die verschiedenen dargestellten Elemente
sind nicht notwendiger Weise maßstäblich gezeichnet.
Nun wird Bezug genommen auf 1, ein Blockdiagramm
eines Abschnitts einer typischen 3GPP-Netzarchitektur 10 ist
dargestellt. Der Abschnitt zeigt seine Eignung zum Einrichten eines
Rufs zwischen einem veranlassenden Benutzer, der ein Endgerät-A 11 verwendet und
einem abschließendem
Benutzer, der ein Endgerät-B 12 verwendet.
Ein Haupt-Knoten in der 3GPP-Netzarchitektur
ist die Rufzustandssteuerfunktion (Call State Control Function bzw.
CSCF). Jede der Parteien hat eine zugeordnete CSCF. Die CSCF ist
im Wesentlichen eine Vermittlung, die den Parteien Zugang zum Netz
bereitstellt und die Rufeinrichtungssignalisierung zwischen den
Parteien leitet. Jede CSCF schließt eine Proxy-CSCF (P-CSCF), eine
Abfrage-CSCF (I-CSCF) und eine bedienende CSCF (S-CSCF) ein.
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Die
P-CSCF ist die erste Kontaktstelle für einen Benutzer, der sich
beim Netz registriert. Wenn Endgerät-A 11 sich registriert,
bestimmt die veranlassende P-CSCF 13 das dem veranlassenden
Benutzer zugehörige
Heimatnetz 14 und führt
Authentifizierung und Verifizierung mit dem spezifizierten Heimatnetz
aus. Wenn Endgerät-A
einen Ruf veranlasst, fragt die veranlassende I-CSCF 15 einen
veranlassenden Heimatteilnehmerserver (HSS bzw. Home Subscriber
Server) 16, der dem Endgerät-A zugeordnet ist bezüglich Benutzerinformation
ab. Der HSS ist die Master-Datenbank für einen gegebenen Benutzer und
ist die Netzeinheit, die die Teilnehmer-bezogene Information enthält, um die
Netzeinheiten zu unterstützen,
die tatsächlich
den Ruf/die Sitzung handhaben. Der HSS wird ferner zum Bestimmen
und Lokalisieren der S-CSCF 17 des veranlassenden Benutzers
verwendet. Die veranlassende S-CSCF stellt einen Diensteaufruf und
andere Benutzermerkmale bereit, die für die teilnehmenden Benutzer
verfügbar sind.
Die veranlassende S-CSCF schließt
auch einen Anwesenheits- und Sofortnachrichtenserver bzw. PIM-Server 18 (Presence
and Instant Messaging Server) ein.
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Der
abschließende
(gerufene) Benutzer hat auch ein zugeordnetes Heimatnetz 21.
Das abschließende
Heimatnetz schließt
eine abschließende I-CSCF 22 ein,
einen abschließenden
HSS 23 und eine abschließende S-CSCF 24 mit
einem PIM-Server 25. Das Endgerät-B registriert sich bei dem
abschließenden
Heimatnetz über
eine abschließende P-CSCF 26.
Sobald ein Rufaufbau abgeschlossen ist, werden Medien zwischen den
beiden Parteien über
ein IP-Netz 27 ausgetauscht.
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2 ist
ein Signalisierungsprogramm, das eine typische Rufeinrichtungssignalisierung
unter Verwendung von SIP-Signalisierung
in der 3GPP-Netzarchitektur von 1 zeigt.
Zuerst registrieren sich die beiden Endgeräte beim Netz. Endgerät-A 11 sendet
eine Registrierungs- bzw. REGISTER-Nachricht 31 zu der veranlassenden
P-CSCF 13. Die veranlassende P-CSCF verwendet die in dem "Von"-Feld (from field)
der REGISTER-Nachricht spezifizierte Domain zum Bestimmen des Heimatnetzes 14,
das dem speziellen Benutzer zugeordnet ist, und führt Authentifizierung
und Verifizierung mit dem spezifizierten Heimatnetz durch. Die Domainnamenserveraufzeichnung
bzw. DNS-Aufzeichnung für
das Heimatnetz zeigt zu der veranlassenden I-CSCF und beim Schritt 32 sendet
die P-CSCF die REGISTER-Nachricht zu der veranlassenden I-CSCF 15. Beim
Schritt 33 fragt die I-CSCF den veranlassenden HSS 16,
der dem speziellen veranlassenden Teilnehmer zugeordnet ist bezüglich der
Adresse der derzeitigen S-CSCF 18 des veranlassenden Benutzers
ab. Wenn dies eine anfängliche
Registrierung beim Netz ist, hat das Endgerät-A keine S-CSCF. In diesem
Fall gibt der HSS Auswahlkriterien zu der I-CSCF zurück und die
I-CSCF wählt
eine geeignete S-CSCF für
den Benutzer aus einer Vielzahl verfügbarer S-CSCF in dem veranlassenden
Heimatnetz 14 aus. Wenn die Registrierung eine erneute
Registrierung ist, führt
der HSS die Adresse der derzeitigen S-CSCF zu der veranlassenden
I-CSCF zurück,
wie in Schritt 34 gezeigt, wo die Information zwischengespeichert
wird.
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Bei
Schritt S35 wird die REGISTER-Nachricht zu der veranlassenden S-CSCF 18 weitergeleitet.
Bei 36 fragt die veranlassende S-CSCF den veranlassenden
HSS bezüglich
der Profilinformation des Benutzers-A zum Bestimmen, welche Telephoniemerkmale
der veranlassende Benutzer gebucht oder aktiviert hat, wie zum Beispiel
Rufblockade, Rufweiterleiten, Sprachnachrichtenaufzeichnung (Voice-Mail)
und Ähnliches.
Bei Schritt 37 führt
der HSS die Profilinformation zu der veranlassenden S-CSCF zurück, wo die
Information zwischengespeichert wird.
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In ähnlicher
Weise sendet Endgerät-B
eine REGISTER-Nachricht 38 zu der abschließenden P-CSCF 26.
Die abschließende
P-CSCF bestimmt das Heimatnetz 21, das dem speziellen Benutzer
zugeordnet ist, aus der REGISTER-Nachricht und führt eine Authentifizierung
und Verifizierung mit dem spezifizierten Heimatnetz durch. Bei 39 wird
die REGISTER-Nachricht weitergeleitet zu der abschließenden I-CSCF 22.
Die abschließende
I-CSCF fragt den abschließenden
HSS 23 bei Schritt 41 ab, um die abschließende S-CSCF 24 zu
identifizieren und lokalisieren, bei der der Zielteilnehmer derzeit
registriert ist. Wenn dies eine anfängliche Registrierung beim Netz
ist, hat Endgerät-B
keine S-CSCF. In diesem Fall führt
der HSS Auswahlkriterien zu der I-CSCF zurück und die I-CSCF wählt eine
geeignete S-CSCF für
den Benutzer aus einer Vielzahl verfügbarer S-CSCFs in dem abschließenden Heimatnetz.
Wenn die Registrierung eine erneute Registrierung ist, wird die
Adresse des abschließenden
S-CSCF zurückgeführt zu dem
abschließenden
I-CSCF bei Schritt 42, wo
die Information zwischengespeichert wird. Bei Schritt 43 wird
die REGISTER-Nachricht weitergeleitet zu der abschließenden S-CSCF 24.
Bei Schritt 44 fragt die abschließende S-CSCF den abschließenden HSS
in Bezug auf die Profilinformation des Benutzers-B ab zum Bestimmen,
welche Telefoniemerkmale der abschließende Benutzer gebucht hat oder
aktiviert hat. Bei Schritt 45 führt der abschließende HSS
die Profilinformation zu der abschließenden S-CSCF zurück, wo die
Information zwischengespeichert wird.
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Daraufhin
veranlasst Endgerät-A 11 eine Rufeinrichtung
zum Endgerät-B
durch Senden einer SIP-INVITE-Nachricht bzw. SIP-Einladungsnachricht 46 zu der
veranlassenden P-CSCF 13. SIPbefähigte Multimediakommunikationen
schließen
ein, ohne darauf beschränkt
zu sein, Sprache, Video, Sofortbenachrichtigung, Anwesenheit und
eine Anzahl anderer Datenkommunikationsarten. Bei Schritt 47 wird die
INVITE-Nachricht
weitergeleitet zu der veranlassenden I-CSCF 13, die dem
Heimatnetz für
den veranlassenden Teilnehmer zugeordnet ist, und bei 48 wird
die SIP-INVITE-Nachricht weitergeleitet zu der zuvor identifizierten
S-CSCF 18.
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Die
veranlassende S-CSCF 18 stellt einen Dienstaufruf bereit
und andere Benutzermerkmale, die für das Endgerät-A 11 verfügbar sind.
Auf das Verifizieren hin, dass dieser spezielle Benutzer befähigt ist,
diese spezielle Rufverbindung aufzurufen, sendet die veranlassende
S-CSCF dann die SIP-INVITE-Nachricht bei Schritt 49 zu
der abschließenden I-CSCF,
die dem Heimatnetz 21 des abschließenden Teilnehmers zugeordnet
ist. Bei 51 wird die INVITE-Nachricht dann weitergleitet
zu abschließenden S-CSCF.
Bei 52 bestimmt die abschließende S-CSCF aus dem Profil
des abschließenden
Benutzers die derzeit das abschließende Endgerät-B 12 bedienende
P-CSCF 26. Bei 53 wird die INVITE-Nachricht zu der
abschließenden
P-CSCF weitergeleitet, welche sie dann bei Schritt 54 zu
dem Endgerät-B
weiterleitet.
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Endgerät-B 12 antwortet
mit einer SIP-200-OK-Nachricht bei 44. Die abschließende P-CSCF 26 leitet
die 200-OK-Nachricht zu der S-CSCF 24 im Heimatnetz des
Endgeräts-B
bei 56 und die abschließende S-CSCF sendet die 200-OK-Nachricht
zu der abschließenden
I-CSCF 22 bei 57. Bei 58 sendet die abschließende I-CSCF 22 die
200-OK-Nachricht zu der veranlassenden S-CSCF 18 in dem
Heimatnetz 14 des Endgerät-A.
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Die
veranlassende S-CSCF 18 leitet die 200-OK-Nachricht bei 59 zu
der veranlassenden I-CSCF 15 und bei 61 sendet
die veranlassende I-CSCF 15 die 200-OK-Nachricht zu der
veranlassenden P-CSCF 13. Letztendlich, bei 62,
sendet die veranlassende P-CSCF 13 die 200-OK-Nachricht
zu Endgerät-A 11.
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Bei
Schritt 63 antwortet Endgerät-A durch Senden einer Bestätigung (Acknowledgement
bzw. Ack) an die veranlassende P-CSCF 13, welche die Bestätigung Ack
bei Schritt 64 zur veranlassenden I-CSCF 15 weiterleitet.
Bei 65 sendet die veranlassende I-CSCF die Bestätigung Ack
zu der veranlassenden S-CSCF, welche sie bei Schritt 66 zur
abschließenden
I-CSCF 22 im Heimatnetz 21 des Endgeräts-B weiterleitet.
Die abschließende
I-CSCF sendet die Bestätigung
Ack zu der abschließenden S-CSCF 24 bei
Schritt 67, welche sie zu der abschließenden P-CSCF 26 bei Schritt 68 weiterleitet.
Letztendlich leitet bei Schritt 69 die abschließende P-CSCF
die Bestätigung
Ack zu Endgerät-B 12 weiter.
Sobald das Zielendgerät
identifiziert worden ist und bestätigt worden ist, wird ein Datenkanal 70 direkt
zwischen den beiden Endgeräten über das
vorliegende IP-Netz 27 eingerichtet und keine weitere Einbeziehung
des 3GPP-Netzes ist erforderlich.
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3 ist
ein vereinfachtes Funktionsblockdiagramm einer Architektur für einen
Steuerknoten, der in Übereinstimmung
mit den Lehren der vorliegenden Erfindung implementiert ist. Die
Architektur ermöglicht
es, dass multiple Steuerknoten auf derselben Basisarchitektur unter
Verwendung derselben physikalischen Plattform aufgebaut werden.
Demnach können
die Funktionen in einem physikalischen Knoten miteinander angeordnet
sein und während
der Entwicklung können
die Funktionen gleichzeitig in einem Rahmenwerk aufgebaut werden.
Die Erfindung nimmt die logischen Teile der in den 3GPP-Standards erwähnten Funktionalitäten und
implementiert sie oder mehrere Instanzen von ihnen in einem physikalischen
Knoten, der eine Vielzahl von Steuerfunktionen ausführt.
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Im
Wesentlichen nimmt die Erfindung die Anwendungsschicht-Logik von jeder der
Steuerfunktionen und implementiert Logik-Blöcke 11–15 zwischen einem
zugrundeliegenden Engine 16 und einem darüber liegenden
Servlet-Manager 17. Die Logik-Blöcke 11–15 repräsentieren
keine vollständigen
Funktionsknoten, wie sie derzeit in den Standards definiert sind.
Stattdessen sind die Logikblöcke
Sub-Systeme, die Anwendungsschicht-Logik für die verschiedenen Arten von
Steuerknoten ausführen.
Beispielsweise umfasst ein P-CSCF, wie in den 3GPP-Standards definiert,
einen P-CSCF-Logikblock 11 plus eine darunter liegende
Engine 16, ein Betriebssystem (O/S) 31 und eine
Physikalische Plattform 32. In ähnlicher Weise umfasst die
I-CSCF den I-CSCF-Logikblock 14 und
alles darunter und so weiter.
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Die
Engine 16 schließt
einen Standard-SIP-Verhaltenshandhaber-Proxy 18 ein,
einen Gabelungs-Proxy 19, Benutzer-Agent-Server (UAS) 21 und
Benutzer-Agent-Client (UAC) 22. Ein anderer SIP-Verhaltenshandhaber,
der Registrator 23, handhabt SIP-REGISTER-Nachrichten und
wird vorzugsweise in der S-CSCF-Logik 13 implementiert
bedingt durch Datenmanagement-Überlegungen.
Andere Anwendungen können
ebenfalls als SIP-Registratoren dienen und sie können in anderen der Anwendungsschicht-Logikblöcke implementiert
werden. In vorliegenden Implementierungen individueller funktionaler
Steuerknoten werden die SIP-Verhaltenshandhaber selektiv in den
individuellen Funktionen wie erfordert, programmiert. Beispielsweise
kann ein P-CSCF das Proxy-Verhalten 18 zum
Weiterleiten eines Signals zu einem einzelnen Zielknoten verwenden.
Ein S-CSCF kann das Verzweigungs-Proxy-Verhalten 19 verwenden,
wenn der Zielbenutzer an mehr als einem Endgerät angemeldet ist, und ein Signal
zu all diesen Endgeräten
gleichzeitig weiterzuleiten ist. Ein MRCF kann das UAS-Verhalten 21 verwenden beim
Empfangen eines Rufs für
eine Sprachnachrichtfunktion (Voice-Mailbox) und die MRCF kann das UAC-Verhalten 22 verwenden
zum Einrichten von Zweigen in einem Konferenzruf.
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In
der vorliegenden Erfindung erzählen
die Anwendungsschicht-Logikblöcke 11 bis 15 für jeden Steuerfunktionstyp
der Engine, welche Art SIP-Verhaltens die Logikblöcke zum
Handhaben einer speziellen Aufgabe erfordern. Die Engine schließt eine Vielzahl
von Abbildungstabellen 24 quer über die Architektur hin implementiert
ein, die spezielle Konfigurationen zum Bestimmen ermöglichen,
welcher Typ von Knoten sie sind, und um auf das SIP-Verhalten zuzugreifen,
das sie benötigen
zum Ausführen
der Funktionen dieses Knotentyps. Die Vielzahl von Abbildungstabellen
ziehen alle Funktionalitäten
zusammen zum Erstellen jeder der Anwendungsschichtfunktionen.
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Die
Engine 16 schließt
auch einen SIP-Stapel 25 ein, der Zuverlässigkeits-
und Fehlerprüffunktionen
ausführt,
die Signalkommunikationen innerhalb des Knotens zugeordnet sind.
Die Funktionalitäten
in dem SIP-Stapel sind Standard, aber in der vorliegenden Erfindung
ist der SIP-Stapel als drei portierbare Einheiten aufgebaut: Ein
Transaktions-Manager (TXN) 26, ein Parser (PARS) 27 und
ein Dienstpaket (UTIL) 28. Eine Betriebssystemschicht (OSL) 29 bindet
die drei tragbaren Einheiten zusammen zum Formen des SIP-Stapels
und bindet die portierbaren Einheiten zu dem O/S 31 zusammen, welches
auf der physikalischen Plattform 32 aufgesetzt ist.
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Der
Servlet-Manager 17 kann eine Vielzahl von Servlet-Anwendungsprogrammierungsschnittstellen
bzw. Servlet-APIs 33–36 managen.
In existierenden Entwürfen
für Einzelfunktionssteuerknoten wie
die P-CSCF, gibt es eine physikalische Plattform, ein Betriebssystem
O/S, einen SIP-Stapel
und dann einen Servlet-Manager. Alle Funktionalitäten oberhalb
des Servlet-Managers sind in Form von Servlet-APIs.
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Beispielsweise
diese Architektur zum Aufbauen einer P-CSCF zu verwenden, wird die P-CSCF
als ein P-CSCF-Servlet-API oberhalb des Servlet-Managers implementiert.
In der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Basisfunktionalität der Steuerknoten
in den Anwendungsschicht-Logikblöcken 11–15 implementiert
und der Servlet-Manager 17 und Servlets 33–36 werden
nur verwendet für
weitere oder zusätzliche
Dienste wie Rufweiterleiten, Rufblockieren und so weiter. Der Servlet-Manager kann mit allen
Anwendungsschicht-Logikblöcken 11–15 in Verbindung
treten zum Bereitstellen zusätzlicher Dienste.
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Es
sollte bemerkt werden, dass in dem Stand der Technik ein "Engine" normalerweise als
eine Servlet-Engine gedacht ist. Jedoch ist die Engine 16 keine
Servlet-Engine wie sie zuvor bekannt war. Die Schnittstelle zwischen
der Engine und den Anwendungsschicht-Logikblöcken 11–15 ist
Servlet-API-ähnlich,
aber sie ist erweitert, so dass die Anwendungsschicht-Logikblöcke Zugang
zu mehr Funktionen und Daten haben. Diese Schnittstelle verwendend
fügt die
vorliegende Erfindung die Steuerfunktionslogikschicht 11–15 oberhalb
der Engine 16 hinzu, welche den Hauptteil des SIP-Verhaltens erledigt.
Wenn zusätzliche
Dienst bereitzustellen sind, wird der Servlet-Manager 17 zwischen der Steuerfunktionslogikschicht
und den Servlets eingefügt.
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Die
Architektur der vorliegenden Erfindung verwendet Schnittstellengruppen
zum Zusammenbinden der getrennten Logikblöcke zum Formen der unterschiedlichen
Steuerfunktionstypen. Wenn das System bereitgestellt wird, werden
Gruppen von Netzadressen identifiziert. Jede Gruppe definiert die Funktionen,
die erforderlich sind zum Ausführen
einer speziellen Rufsteuerungsfunktion. Eine solche Gruppe von Netzadressen
kann beispielsweise eine S-CSCF bilden. Eine andere Gruppe kann
eine I-CSCF bilden und noch eine andere Gruppe kann eine MRCF bilden.
Wenn die Gruppen definiert sind, wird eine Gruppenadresse in den
Abbildungstabellen 24 in verschiedenen Teilen der Architektur
gespeichert. Wenn eine SIP-Nachricht wie zum Beispiel eine INVITE-Nachricht
zum Beginnen einer Sitzung ankommt, weiß der SIP-Stapel 25 nicht,
dass er eine Nachricht für
eine spezielle Anwendung handhabt. Der SIP-Stapel weiß lediglich,
dass eine SIP-Transaktion aufgetreten ist, aber der SIP-Stapel verfolgt nach,
welche Schnittstellengruppe es ist. Basierend auf dieser Schnittstelleninformation
können
spezielle Anwendungsfunktionen aufgerufen werden. Dieses Schnittstellenabbilden
ermöglicht
das Nebeneinanderanordnen mehrerer Anwendungsschichtfunktionen auf
derselben physikalischen Plattform.
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Der
Servlet-Manager 17 arbeitet auf ähnliche Weise. Er weiß nicht,
wie viele Anwendungen unter ihm sind und er weiß nicht den Typ der Steuerfunktion,
für welchen
irgendein spezieller Dienst aufgerufen worden ist. Die Abbildungstabellen 24 verfolgen die
Gruppen von Funktionalität
nach und stellen sicher, dass spezielle Anwendungsfunktionen aufgerufen
werden, wenn angefordert.
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Demnach
können
durch Hinzufügen
von Anwendungsschicht-Logik zu einer gemeinsamen Engine, einem gemeinsamen
SIP-Stapel-Betriebssystem und
physikalischen Plattform, mehrere Typen von Knoten und mehrere Instanzen
jedes Typs implementiert werden in einem einzelnen physikalischen Knoten.
Die Plattform bis zu und einschließlich des Engines kann wiederverwendet
werden für
neue 3GPP-Knoten.
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Wie
oben erwähnt,
werden die mehreren Steuerfunktionen, die die vorliegende Erfindung
in einem einzelnen Knoten implementiert, normalerweise als unabhängige Knoten
implementiert. Daher kommunizieren sie normalerweise miteinander
durch Herausgehen zu dem SIP-Netz. Mit der vorliegenden Erfindung
kann jedoch die gemeinsame Knotenarchitektur verwendet werden zum Überspringen
von Netzhüpfern
bzw. Hops. Beispielsweise, wenn Signalisierung in einer I-CSCF zu
einer S-CSCF gehen soll und alle funktionalen Einheiten in einem
einzelnen physikalischen Knoten implementiert worden sind, kann
die Signalisierung nicht intern gehandhabt werden bei dem niedrigen
Pegel der Knotenarchitektur. Das Signal braucht nicht tatsächlich über das
Netz ausgesendet worden zu sein. Demnach kann eine Gesamt-CSCF einschließlich P-CSCF,
I-CSCF und S-CSCF implementiert werden als ein einfacher CSCF-Knoten,
der solche Netzpegelsignalisierung eliminiert.
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4 ist
ein Ablaufdiagramm zum Zeigen der Schritte einer Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Implementieren der Architektur
der 3. Bei Schritt 41 wird die Vielzahl von
Anwendungspegellogikblöcken 11–15 erstellt. Wie
oben erwähnt,
sind die Logikblöcke
Subsysteme, die die Anwendungsschicht-Logik für verschiedene Systeme der
Steuerknoten ausführen.
Bei Schritt 42 wird jedem dieser Logikblöcke eine
Netzadresse zugewiesen. Bei Schritt 43 werden die SIP-Rufsteuerungsverhaltensfunktionen 18–23 und der
SIP-Stapel 25 erstellt. Der Proxy 18, der Verzweigungs-Proxy 19,
UAS 21 und UAC 22 werden bevorzugt in der Engine 16 gespeichert,
während
der Registrator 23 vorzugsweise in dem S-CSCF-Logikblock 13 gespeichert
ist. Bei Schritt 44 wird jeder der Verhaltensfunktionen
und SIP-Stapelfunktionen eine Netzadresse zugewiesen. Bei Schritt 45 werden
die SIP-Stapelfunktionen 26–28 miteinander
und mit dem O/S 31 verbunden.
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Bei
Schritt 46 werden eine oder mehrere Abbildungstabellen 24 erstellt
zum Speichern und Aufzeichnen der Logikblockadressen, der Verhaltensfunktionsadressen
und der SIP-Stapelfunktionsadressen. Bei Schritt 47 werden
Gruppen von Adressen in der Abbildungstabelle bzw. den Tabellen
identifiziert. Die Adressengruppen, die die Adresse eines ausgewählten Anwendungsschicht-Logikblocks
und geeigneten Funktionsblöcken
und SIP-Stapelfunktionen, die gemeinsam die Rufsteuerungsfunktion
in Entsprechung zu dem ausgewählten
Anwendungspegellogikblock ausführen.
Bei Schritt 48 funktionieren die Verhaltensfunktionen in
Entsprechung zu dem ausgewählten
Anwendungsschicht-Logikblock. Bei Schritt 48 werden die
Verhaltensfunktionen, SIP-Stapelfunktionen und Abbildungstabellen
oberhalb des gemeinsamen O/S 31 und der physikalischen
Plattform 32 implementiert. Zusätzliche SIP-Funktionsknoten können auf demselben O/S und
derselben physikalischen Plattform implementiert werden durch Hinzufügen des
entsprechenden Anwendungspegellogikblocks und Abbilden des Logikblocks
auf die geeigneten Verhaltensfunktionen und SIP-Stapelfunktionen.
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Optional
kann die Architektur ausgeführt werden
zum Bereitstellen zusätzlicher
oder weiterer Benutzerdienste. Bei Schritt 49 wird die
Vielzahl von Servlet-APIs 33–36 erstellt. Bei
Schritt 50 wird der Servlet-Manager 17 erstellt
und bei Schritt 51 wird der Servlet-Manager an die Servlet-APIs
und mit den Anwendungsschicht-Logikblöcken 11–15 gekoppelt zum
Bereitstellen zusätzlicher
Benutzerdienste zum Anfordern von Rufsteuerungsfunktionen.
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Es
wird angenommen, dass der Betrieb und der Aufbau der vorliegenden
Erfindung aus der vorangehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich wurden.
Während
die Architektur und das gezeigte und beschriebene Verfahren als
bevorzugt gekennzeichnet wurden, sollte leicht verstanden werden, dass
verschiedene Änderungen
und Modifikationen darin vorgenommen werden könnten, ohne von dem Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen dargelegt
ist, abzuweichen. Beispielsweise sollte einem Fachmann klar sein,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf das Bereitstellen eines
CSCF-Knotens beschränkt
ist, sondern auch in die Praxis umgesetzt werden kann zum Bereitstellen
irgendeiner Art von Steuerfunktionen in einem 3G-Netz.
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Zusätzlich,
während
die Verwendung einer spezifischen Netzarchitektur und spezifischer
Nachrichten und Signalisierungsprotokolle unter Bezugnahme auf die
derzeit bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
beschrieben worden sind, sind solche Netzarchitekturen und Signalisierungsimplementierungen
bloß erläuternd.
Der Kommunikationssteuerknoten, der in der bevorzugten Ausführungsform
als in einem 3G-SIP-Netz beschrieben worden ist, ist ebenfalls auf
andere Arten von Netzen anwendbar, in welchen es vorteilhaft ist,
mehrere Steuerfunktionen in einem einzelnen physikalischen Knoten
zu implementieren. Demgemäss
werden alle derartigen Modifikationen, Erweiterungen, Variationen, Änderungen,
Hinzufügungen,
Löschungen
und Kombinationen und Ähnliches
als innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung betrachtet,
deren Bereich nur durch die nachstehend dargelegten Ansprüche definiert
ist.