Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauen einer Datenverbindung zwischen einem IP-basierten Kommunikationsnetz und einem Ad-hoc-Netz und eine Netzverbindungseinrichtung zum Verbinden eines Ad-hoc-Netzes mit einem IP-basierten Kommunikationsnetz.

Es sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 85 302 T1 sog. Ad-hoc-Netze bekannt, deren Elemente (Ad-hoc-Knoten) beispielsweise durch Kommunikationsendgeräte der Nutzer des Netzes gebildet werden. Derartige Kommunikationsendgeräte können beispielsweise Mobiltelefone, tragbare Computer oder mit Mobilfunkschnittstellen ausgerüstete Palmtops sein. Ein Ad-hoc-Netz benötigt keine zusätzlichen Basisstationen oder Vermittlungsstellen, da die Kommunikationsendgeräte der Nutzer des Ad-hoc-Netzes die Funktionen solcher Basisstationen oder Vermittlungsstellen übernehmen. Zur Kommunikation der Ad-hoc- Kommunikationsendgeräte bzw. Ad-hoc-Teilnehmer untereinander werden spezielle Ad-hoc-Kommunikationsprotokolle verwendet.

Ein Beispiel für ein derartiges Ad-hoc- Kommunikationsprotokoll ist das Protokoll AODV (Ad hoc On- Demand Distance Vector). Derartige Ad-hoc- Kommunikationsprotokolle ermöglichen eine automatische Konfiguration der Verbindungen (Routen) zwischen den Ad-hoc- Knoten ; sie ermöglichen damit eine IP-basierte Kommunikatikon der Netz-Teilnehmer untereinander. Diese Ad-hoc- Kommunikationsprotokolle bieten jedoch nicht die Möglichkeit,

dass die Ad-hoc-Teilnehmer außerhalb der Netzgrenzen über ein Internet mit anderen Kommunikationspartnern Daten austauschen können ; eine Anbindung an eine bestehende IP-Infrastruktur externer Datennetze fehlt.

Aus der Druckschrift"Design Issues of Mobile IP Handoffs between General Packet Radio Service (GPRS) Networks and Wireless LAN (WLAN) Systems", Stefan Aust et al., 07803-7442- 8/02/$17, 002002IEEE, S. 868-872 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, mit dem von einem Teilnehmer zwischen einem Zugangsnetz in Form eines GPRS-Netzes und einem Zugangsnetz in Form eines WLAN-Netzes mittels des Kommunikationsprotokolls Mobile IP"gewechselt werden kann.

Dabei werden sog."Tunneling Functions"und Mobile-IP- Foreign-Agents eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Netzverbindungseinrichtung anzugeben, mit denen Daten zu und von einem sich bewegenden Ad-hoc-Netz übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Aufbauen einer Datenverbindung zwischen einem IP- basierten Kommunikationsnetz und einem Ad-hoc-Netz, wobei bei dem Verfahren zwischen einem Element des Ad-hoc- Netzes und einer dem Ad-hoc-Netz zugeordneten mobilen Netzverbindungseinrichtung mittels eines Ad-hoc- Kommunikationsprotokolls ein erster Teil der Datenverbindung aufgebaut wird, von der mobilen Netzverbindungseinrichtung festgestellt wird, ob sie sich im Einflußbereich eines ersten Zugangsnetzes befindet, welches einen Zugang zu dem IP- basierten Kommunikationsnetz vermittelt, von der Netzverbindungseinrichtung über einen Mobilitätsagenten

mittels eines Kommunikationsprotokolls des ersten Zugangsnetzes ein zweiter Teil der Datenverbindung zu dem Kommunikationsnetz aufgebaut wird, wenn sich die Netzverbindungseinrichtung im Einflußbereich des ersten Zugangsnetzes befindet, oder von der Netzverbindungseinrichtung solange mit dem Aufbau des zweiten Teils der Datenverbindung gewartet wird, bis die Netzverbindungseinrichtung in den Einflußbereich des ersten Zugangsnetzes eintritt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die über die Datenverbindung zu übertragenden Daten mittels des Kommunikationsprotokolls transparent über das Zugangsnetz zwischen der Netzverbindungseinrichtung und dem Kommunikationsnetz übertragen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ablaufen, dass von der Netzverbindungseinrichtung eine Kennung eines zweiten Zugangsnetzes empfangen wird, wenn die Netzverbindungseinrichtung in einen Einflußbereich des zweiten Zugangsnetzes eintritt ; auf den Empfang der Kennung hin wird von der Netzverbindungseinrichtung die über das erste Zugangsnetz aufgebaute Datenverbindung unterbrechungsfrei an das zweite Zugangsnetz übergeben.

Bei dem Verfahren kann durch die Netzverbindungseinrichtung die Kennung von einem dem zweiten Zugangsnetz zugeordneten Mobilitätsagenten empfangen werden, wenn die Netzverbindungseinrichtung in den Einflußbereich des zweiten Zugangsnetzes eintritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ablaufen, dass eine Netzverbindungseinrichtung verwendet wird, die mit den sich

bewegenden Elementen des Ad-hoc-Netzes örtlich mitbewegt wird.

Die Elemente des Ad-hoc-Netzes und die Netzverbindungseinrichtung können gemeinsam mit einem Transportmittel transportiert werden.

Die obengenannte Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß gelöst durch eine Netzverbindungseinrichtung (Gateway) zum Verbinden eines Ad-hoc-Netzes mit einem IP-basierten Kommunikationsnetz mit einer ersten Schnittstelle, mit der mittels eines Ad-hoc-Kommunikationsprotokolls eine Datenverbindung zu einem Element des Ad-hoc-Netzes aufbaubar ist, einer zweiten Schnittstelle (mobile node), mit der eine Datenverbindung zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz aufbaubar ist, und mit einer Empfangseinheit zum Empfangen von Kennungen von Zugangsnetzen, wobei anhand der empfangenen Kennungen feststellbar ist, ob sich die Netzverbindungseinrichtung im Einflußbereich eines Zugangsnetzes befindet, welches einen Zugang zu dem IP- basierten Kommunikationsnetzes vermittelt.

Die Netzverbindungseinrichtung kann eine Datenleitungseinheit zum Leiten von Datenpaketen zwischen dem Ad-hoc-Netz und dem IP-basierten Kommunikationsnetz aufweisen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 12 Ausführungsbeispiele von Anordnungen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und beispielhafte Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Dabei ist

in Figur 1 eine schematische Darstellung einer Kommunikation innerhalb eines Ad-hoc-Netzes ohne Anbindung an eine IP- Infrastruktur, in Figur 2 eine schematische Darstellung einer Kommunikation innerhalb eines Ad-hoc-Netzes mit einer Anbindung an eine IP- Infrastruktur, in Figur 3 eine Internet-Anbindung eines Ad-hoc-Netzes über ein stationäres Gateway, in Figur 4 eine Anbindung eines ortsveränderlichen mobilen Ad-hoc-Netzes an das Internet über ein mobiles Gateway, in Figur 5 ein Wechsel einer Datenverbindung eines Ad-hoc- Netzes zwischen unterschiedlichen Trägersystemen, in Figur 5a eine Kopplung zweier mobiler Ad-hoc-Netze über zwei Netzverbindungseinrichtungen, in Figur 6 der Aufbau und die zugehörige Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung, in Figur 7 weitere Aspekte der Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung, in Figur 8 eine Einsatzmöglichkeit der mobilen Netzverbindungseinrichtung, in Figur 9 weitere Details der Mobile-IP-Integration und der Mobile-IP-Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung, in Figur 10 ein AODV-Node der mobilen Netzverbindungseinrichtung, in Figur 11 eine Gesamtübersicht der mobilen Netzverbindungseinrichtung, und in Figur 12 Ergebnisdarstellungen eines Funktionstests der Netzverbindungseinrichtung dargestellt.

In Figur 1 ist ein Ad-hoc-Netz AHN dargestellt, welches aus einer Mehrzahl von untereinander verbundenen Ad-hoc-Knoten N1 bis N6 besteht. Bei derartigen an sich bekannten Ad-hoc-

Netzen werden die Elemente N1 bis N6 des Ad-hoc-Netzes (die sogenannten Ad-hoc-Knoten) beispielsweise durch Kommunikationsendgeräte der Nutzer des Netzes gebildet.

Derartige Kommunikationsendgeräte können beispielsweise Mobiltelefone, tragbare Computer oder mit Mobilfunkschnittstellen ausgerüstete Palmtops sein. Das Ad- hoc-Netz benötigt keine zusätzlichen Basisstationen oder Vermittlungsstellen, da die Kommunikationsendgeräte der Nutzer des Ad-hoc-Netzes die Funktionen solcher Basisstationen oder Vermittlungsstellen übernehmen. Zur Kommunikation der Ad-hoc-Kommunikationsendgeräte bzw. Ad-hoc- Teilnehmer untereinander werden spezielle Ad-hoc- Kommunikationsprotokolle verwendet. Ein bekanntes Beispiel für ein derartiges Ad hoc-Kommunikationsprotokoll ist das Protokoll AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector). Derartige Ad hoc-Kommunikationsprotokolle ermöglichen eine automatische Konfiguration der Verbindungen (Routen) zwischen den Ad-hoc- Knoten ; sie ermöglichen damit eine IP-basierte Kommunikatikon der Teilnehmer untereinander. Diese Ad hoc- Kommunikationsprotokolle bieten jedoch nicht die Möglichkeit, dass die Ad-hoc-Teilnehmer außerhalb der Netzgrenzen über ein Internet mit anderen Kommunikationspartnern Daten austauschen können ; eine Anbindung an eine bestehende IP-Infrastruktur solcher externen Datennetze fehlt hierbei.

In Zukunft wird die Anbindung von Ad-hoc-Netzen an externe IP-basierte (IP = Internet Protokoll) Kommunikationsnetze (Internet, Intranet) einen signifikanten Einfluss auf die Verbreitung und Gebrauch solcher infrastrukturlosen Ad-hoc- Netze haben. Durch die Verwendung der bekannten Ad-hoc- Protokollen in Kombination mit Mobilitätsprotokollen, wie z. B."Mobile-IP" (MIP), kann eine sehr hohe Mobilität für den einzelnen Nutzer des Ad-hoc-Netzes erreicht werden. Im

folgenden wird eine Anordnung und ein Verfahren beschrieben, mit dem nicht nur die Mobilität einzelner Teilnehmer, sondern sogar die Mobilität ganzer Netze (Ad-hoc-Netze, PANs = Personal Area Networks, BANs = Body Area Networks) erreicht werden kann.

Bei der Realisierung von Ad-hoc-Netzen ist es wünschenswert, dass neben der Mobilität einzelner Ad-hoc-Teilnehmer auch die Mobilität ganzer Ad-hoc-Teilnehmergruppen gewährleistet wird.

Hierbei besteht eine Teilnehmergruppe aus mehreren Teilnehmern, die mittels Ad-hoc-Verbindungen ein gesamtes Ad- hoc-Netz bilden. Diese mobilen Ad-hoc-Netze sind als ganzes mobil (anders formuliert : als eine vollständige Einheit mobil) und bestehen aus einer begrenzten Anzahl an Ad-hoc- Teilnehmern. Eine Begrenzung der Teilnehmerzahl ergibt sich dabei lediglich aus der Performance des zugrunde liegenden Ad-hoc-Protokolls.

In Figur 2 ist eine Anbindung eines Ad-hoc-Netzes an eine IP- Infrastruktur dargestellt. Die Anbindung des gesamten Ad-hoc- Netzes an die IP-Infrastruktur (IP-Netz, Internet, Intranet) wird hierbei unter dem Aspekt einer vollständigen Mobilitätsunterstützung betrachtet. Es ist für das Ad-hoc- Netz von großer Bedeutung, immer (zu jedem Zeitpunkt) und überall (an jedem Ort) mit der IP-Infrastruktur verbunden zu sein. Daher wird für die permanente Anbindung der IP- Infrastruktur eine Mobilitätsunterstützung zur Verfügung gestellt.

Eine solche Mobilitätsunterstützung erlaubt es einem Ad-hoc- Netz zwischen verschiedenen Zugangsnetzen, insbesondere drahtlosen (WLAN) und zellularen Systemen (Mobilfunk) zu wechseln, ohne die Verbindung zur IP-Infrastruktur und damit

zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz zu verlieren. Hierbei wird eine nahtlose und unterbrechungsfreie Verbindung sichergestellt, um den mobilen Teilnehmern im Ad-hoc-Netz eine verlustfreie und stabile Internetverbindung zur Verfügung zu stellen. Die Bewegung des gesamten Ad-hoc-Netzes wird also völlig transparent für die Teilnehmer innerhalb des Ad-hoc-Netzes gestaltet. Dadurch kann eine verlustfreie Internetverbindung für das mobile Ad-hoc-Netz ermöglicht werden. Im Rahmen dieser Erfindung wird die Bezeichnung "Zugangsnetz"nicht nur für ein physisch vorhandenes Netz benutzt, sondern die Bezeichnung"Zugangsnetz"steht auch für eine Benutzung der Datenübertragungsmechanismen dieses Zugangsnetzes. So bezeichnet z. B. die Angabe"GSM/GPRS- Zugangsnetz"die Benutzung der bekannten GSM/GPRS- Datenübertragungsprotokolle inklusive der für die Benutzung der Luftschnittstelle vorgesehenen Protokolle. Ein Zugangsnetz wird oftmals auch als ein"Trägersystem"oder "Trägernetz"bezeichnet.

Ein Beispiel ist die Anwendung von mobilen Ad-hoc-Netzen in Autos und öffentlichen Verkehrsmitteln, wie Shuttle-Bussen und Personenzügen. Hier kann jeweils innerhalb der Fahrzeuge mittels der Ad-hoc-Kommunikationsprotokolle zwischen den Teilnehmern kommuniziert werden und Daten können ohne einen Aufbau einer Infrastruktur ausgetauscht werden. Dies hat den Vorteil, dass innerhalb der Fahrzeuge keinerlei Kommunikationsinfrastruktur aufgebaut werden muss ; es brauchen lediglich die Kommunikationsendgeräte der Teilnehmer vorhanden zu sein. Nur die Anbindung der Teilnehmer hin zum Internet erfolgt über eine Netzverbindungseinrichtung, ein sog. Gateway. Um die oben geforderte Mobilitätsunterstützung zu gewährleisten, erlaubt das Gateway die hierfür erforderliche Mobilität. Hierzu zählt insbesondere ein

Wechsel eines gesamten Ad-hoc-Netzes zwischen verschiedenen drahtlosen Trägersystemen, wie GPRS, UMTS oder WLAN (d. h. ein Weiterreichen der Datenverbindung von einem zum nächsten Trägersystem). Damit wird erreicht, dass ganze Gruppen von Nutzern mobil an das Internet angebunden werden können.

Die Anbindung eines gesamten Ad-hoc-Netzes an das IP-basierte Kommunikationsnetz (z. B. an das Internet) kann somit über das GPRS/UMTS-Trägersystem mittels einer IP-Verbindung aufgebaut werden oder es kann der Internetzugang über sog. Hot Spots (z. B. WLAN-Systeme) erfolgen.

Als Schnittstelle zwischen der IP-Infrastruktur und dem Ad- hoc-Netz wird das Gateway verwendet. Das Gateway ist ein zentraler Punkt für das Ad-hoc-Netz, der die IP-Kommunikation zwischen IP-Netzen und dem Ad-hoc-Netz ermöglicht.

In Figur 3 ist eine Internet-Anbindung eines Ad-hoc-Netzes über ein stationäres Gateway dargestellt. Für den Anschluß eines stationären (im wesentlichen ortsunveränderlichen) Ad- hoc-Netzes ist ein stationäres Gateway ausreichend. Die Erfindung befaßt sich jedoch mit ortsveränderlichen Ad-hoc- Netzen.

In Figur 4 ist eine Anbindung eines ortsveränderlichen mobilen Ad-hoc-Netzes an das Internet über ein mobiles Gateway überblicksartig dargestellt. Im Folgenden wird beschrieben, wie das Gateway als Schnittstelle zwischen der Kommunikationsinfrastruktur (Internet, Intranet, UMTS, GPRS, WLAN, etc. ) und dem mobilen Ad-hoc-Netz die geforderte Mobilität gewährleistet. Figur 4 zeigt ein mobiles Gateway in Verbindung mit einem mobilen Ad-hoc-Netz. Durch die Verwendung des mobilen Gateways kann auch das angeschlossene

Ad-hoc-Netz mobil realisiert werden. Das Gateway gehört dabei zu dem Ad-hoc-Netz, auch wenn es in den Figuren teilweise als eigenständige Einheit dargestellt ist. Dieses mobile Gateway dient als zentrale Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Ad-hoc-Netz und dem IP-basierten Kommunikationsnetz (Internet). Das mobile Gateway und das Ad-hoc-Netz befinden sich z. B. zusammen in einem Fahrzeug (Kfz, Shuttle, Zug) und sind damit mobil.

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Lösung zur Unterstützung der geforderten Mobilität eines Ad-hoc-Netzes in Verbindung mit einem mobilen Gateway. Hierbei werden insbesondere folgende Punkte erläutert : 1. Wie ist das mobile Gateway aufzubauen, damit es die geforderte Mobilitätsunterstützung ermöglicht ? 2. Welche Infrastruktur ist erforderlich, damit das Gateway in Verbindung mit einem Ad-hoc-Netz zwischen unterschiedlichen Zugangsnetzen (Trägersystemen) wechseln kann ? 3. Was passiert mit den bestehenden Internetverbindungen, wenn sich das gesamte Ad-hoc-Netz bewegt ? 4. Was passiert bei einer Übergabe zwischen den unterschiedlichen Zugangsnetzen (Trägersystemen), wie UMTS, GPRS oder WLAN ? 5. Wie können die verschiedenen Zugangsnetze (Trägersysteme) eine einheitliche Mobilität gewährleisten ? 6. Wie kann eine unterbrechungsfreie Verbindung während und nach einem Zugangssystemswechsel (Trägerwechsel) garantiert werden ? 7. Wie können mehrere mobile Ad-hoc-Netze miteinander verbunden werden ?

8. Welche Mobilitätsdienste bieten Mobilfunkprovider hierfür an ? 9. Welche Schwierigkeiten sind bei Nutzung von Zugangsnetzen (Trägersystemen) zu berücksichtigen (NAT, Firewall) ? 10. Wie ist das Routing zwischen Internet und Ad-hoc-Netz zu lösen ? 11. Welche Erweiterungen müssen an den einzelnen Kommunikationseinheiten vorgenommen werden (Internet, Gateway, Endgerät) ? Im folgenden werden diese Fragen beantwortet und der Aufbau des mobilen Gateways mit Mobiliätsunterstützung für ganze Ad- hoc-Netze aufgezeigt.

Im folgenden wird das Verfahren zur Bereitstellung von mobilen Ad-hoc-Netzen sowie das mobile Gateway näher beschrieben.

Die Kombination von Mobile-IP-Diensten mit Ad-hoc-Netzen ermöglicht ganzen Netzen einen effizienten Zugang zu externen IP-Kommunikationsnetzen. Hierbei können beliebige Ad-hoc- Protokolle verwendet, um im Nahbereich die Kommunikation zwischen Ad-hoc-Teilnehmern zu ermöglichen.

Die Kommunikation der Ad-hoc-Teilnehmer zum externen IP Netz erfolgt mittels einer Netzverbindungseinrichtung NVE (welche als ein"Mobile IP/Ad hoc Interlaced Gateway"bezeichnet werden kann), die sowohl das Ad-hoc-Protokoll für die Nahbereichskommunikation unterstützt als auch Mobile-IP- Dienste zur Verfügung stellt, über die eine mobile und unterbrechungsfreie Anbindung an das Internet erfolgt. Die Netzverbindungseinrichtung NVE ist mobil und gewährleistet

sowohl die Mobilität einzelner Teilnehmer als auch die Mobilität ganzer Netze.

In Figur 5 ist ein Wechsel (Roaming) eines Ad-hoc-Netzes zwischen unterschiedlichen Trägersystemen (Mobilfunk/zellulare Systeme, drahtlose IP-Netze wie z. B.

WLAN und Bluetooth) dargestellt. Dabei ist die allgemeine Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE angegeben. Die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE integriert Mobile IP Dienste (als Mobility Agent), die"nach innen"für das Ad-hoc-Netz zur Verfügung gestellt werden können. Damit können Ad-hoc-Knoten in ihrer Mobilität unterstützt werden. Desweiteren ist in Figur 5 die Verbindung der mobile Netzverbindungseinrichtung NVE zum Internet wiedergegeben. Diese Verbindung kann sowohl aus einer aktiven WLAN Verbindung oder aus einer Verbindung aus den zellularen Mobilfunknetzen bestehen. Hierzu weist die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE Eigenschaften eines Mobile Nodes auf, der sich zwischen unterschiedlichen Zugangsnetzen frei bewegen kann.

In den Figuren 6 und 7 sind der Aufbau und die zugehörige Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE angegeben, welche es ermöglichen, dass sich die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE mobil bewegen kann ; damit wird die Mobilität des angeschlossenen Ad-hoc-Netzes AHN ermöglicht.

Diese Infrastruktur umfaßt einen Home Agent (Heimatagent, HA), der die Verwaltung der globalen IP Adressierung der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE durchführt. Somit ist die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE in der Lage, auch bei einem Netzwechsel IP-Datenpakete zu empfangen oder zu

versenden. Ferner besteht die Infrastruktur aus verschiedenen Mobilitätsagenten FA (die auch als Foreign Agents bezeichnet werden), die Mobile-IP-Dienste in den verschiedenen Netzen zur Verfügung stellen.

In Figur 6 ist dargestellt, wie mittels der Netzverbindungseinrichtung NVE eine Datenverbindung zwischen dem IP-basierten Kommunikationsnetz IN (z. B. dem Internet) und dem Ad-hoc-Netz AHN aufgebaut wird. Unter"Aufbau"der Datenverbindung soll hier das Herstellen und das Aufrechterhalten der Datenverbindung verstanden werden.

Die Elemente N1 bis N6 (in Figur 6 ist nur beispielhaft das Element N1 dargestellt) des mobilen Ad-hoc-Netzes und die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE sind gemeinsam in einem Transportmittel (z. B. Zug, Schiff, . Kraftfahrzeug) untergebracht und werden von dem Transportmittel bewegt.

Zwischen dem Element N1 in Form eines Knotens (also z. B. eines Mobiltelefons eines Ad-hoc-Netz-Nutzers) des Ad-hoc- Netzes AHN und einer dem Ad-hoc-Netz zugeordneten mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE (mobiles Gateway) wird mittels des Ad-hoc-Kommunikationsprotokolls AODV ein erster Teil D1 der Datenverbindung aufgebaut.

Wenn sich die Netzverbindungseinrichtung NVE im Einflußbereich des ersten Zugangsnetzes ZN1 befindet, dann ist die Netzverbindungseinrichtung NVE in der Lage, mittels einer Empfangseinheit eine Kennung Kl von einem Mobilitätsagenten (Foreign Agent) FA1 des ersten Zugangsnetzes ZN1 zu empfangen und mittels einer Erkennungseinheit anhand der Kennung festzustellen, dass sich die Netzverbindungseinrichtung NVE im Einflußbereich genau

des ersten Zugangsnetzes ZN1 befindet (welches einen Zugang zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz IN vermittelt).

Daraufhin wird von der Netzverbindungseinrichtung NVE über den Mobilitätsagenten FA1 mittels eines Kommunikationsprotokolls"Mobile-IP"MIP des ersten Zugangsnetzes ein zweiter Teil D2 der Datenverbindung zu dem Kommunikationsnetz IN aufgebaut.

Wenn die Netzverbindungseinrichtung keine Kennung eines Zugangsnetzes empfangen kann, dann stellt sie fest, dass sie sich nicht in dem Einflußbereich eines Zugangsnetzes befindet. In diesem Fall wartet die Netzverbindungseinrichtung solange mit dem Aufbau des zweiten Teils der Datenverbindung, bis die Netzverbindungseinrichtung in den Einflußbereich eines Zugangsnetzes gelangt.

Die über die Datenverbindung zu übertragenden Daten werden mittels des Kommunikationsprotokolls"Mobile-IP"MIP transparent über das erste Zugangsnetz ZN1 zwischen der Netzverbindungseinrichtung NVE und dem Kommunikationsnetz IN übertragen.

Wenn sich die Netzverbindungseinrichtung zusammen mit dem Ad- hoc-Netz weiterbewegt und in einen Einflußbereich des zweiten Zugangsnetzes ZN2 eintritt, dann empfängt die Netzverbindungseinrichtung eine Kennung K2 des zweiten Zugangsnetzes ZN2. Daraufhin wird die zuvor über das erste Zugangsnetz ZN1 aufgebaute Datenverbindung an das zweite Zugangsnetz übergeben, ohne die Datenverbindung zu unterbrechen. Die Datenverbindung verläuft nun von dem Ad- hoc-Netz AHN über die Netzverbindungseinrichtung NVE, den zweiten Foreign Agent FA2 und das zugehörige zweite Zugangsnetz ZN2 zu dem Kommunikationsnetz IN. Der neu

verlaufende Teil der Datenverbindung wird in der Figur 6 mittels einer Strich-Punkt-Punkt-Linie dargestellt.

Die Netzverbindungseinrichtung NVE umfaßt eine erste Schnittstelle (AODV node), mit der mittels eines Ad-hoc- Kommunikationsprotokolls (AODV) eine Datenverbindung zu den Elementen N1 bis N6 des Ad-hoc-Netzes AHN aufgebaut wird. Die Netzverbindungseinrichtung NVE umfaßt eine zweite Schnittstelle (mobile node) MN, mit der eine Datenverbindung zu dem IP-basierten Kommunikationsnetz in Form des Internets aufgebaut wird. Weiterhin weist die Netzverbindungseinrichtung NVE eine Empfangseinheit zum Empfangen von Kennungen von Zugangsnetzen auf, wobei anhand der empfangenen Kennungen feststellbar ist, ob sich die Netzverbindungseinrichtung im Einflußbereich eines Zugangsnetzes befindet, welches einen Zugang zu dem IP- basierten Kommunikationsnetzes vermittelt. Die Empfangseinheit ist in dem Mobile Node der Netzverbindungseinrichtung NVE angeordnet, die Empfangseinheit empfängt die Kennung und stellt anhand der Merkmale der Kennung fest, von welchem Zugangsnetz die Kennung gesendet wurde. Weiterhin weist die Netzverbindungseinrichtung eine Datenleitungseinheit (Router) zum Leiten von Datenpaketen zwischen dem Ad-hoc-Netz und dem IP-basierten Kommunikationsnetz auf.

Mittels Figur 7 wird ein Tunnelmechanismus erläutert. Um bei dem Wechsel der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE und somit bei dem Wechsel von ganzen Ad-hoc-Netzen zwischen zellularen Mobilfunksystemen sowie WLAN Infrastrukturen Firewall-Probleme zu vermeiden und eine Netzwerkadressenübersetzung (Network Address Translation, NAT) durchführen zu können, beinhaltet die in Figur 7

dargestellte Systemarchitektur einen Tunnelmechanismus (durch gestrichelte Verbindungslinien dargestellt), der Firewall- und NAT-Restriktionen des Mobilfunkoperators aufhebt. Dadurch wird die Anwendung von Mobile-IP-Diensten in Kombination mit Mobilfunknetzen ermöglicht. Durch einen UDP-Tunnel werden dabei notwendige Mobile-IP-Signalisierungsdaten (Registration Request/Reply) übertragen und zwischen der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE und dem Home Agent ausgetauscht.

Im folgenden werden weitere Details der Erfindung angeführt : 1. Network Address Translation (NAT) und Firewall (Ingress Filtering) Die Network Address Translation (NAT) wird im Internet häufig verwendet. Vielfach wird NAT genutzt, um für ein Netz keine offiziellen IP-Adressen zu verwenden, sondern private IP Adressen, wie sie aus der Druckschrift RFC 1918 bekannt sind.

Hierbei benötigt nur ein NAT-Gateway eine offizielle IP- Adresse.

Weiterhin wird das Netz nach außen hin abgesichert. Vielfach wird NAT in Verbindung mit einer Firewall verwendet, um den Zugang aus dem Internet auf einen einzigen Rechner (nämlich den die Firewall realisierenden Rechner) zu beschränken.

Hierzu werden die inneren Rechner hinter der Firewall versteckt. Die Firewall lässt nur Verbindungen zu, die von innen nach außen aufgebaut werden. Somit können Pakete an innere Rechner nur versendet werden, wenn der Startpunkt der Kommunikation bei ihnen liegt. Über ein solches Verfahren lässt sich eine Grundsicherheit erzeugen, da die Kommunikation von innen initiiert werden muss.

Es gibt mehrere Varianten von NAT. Derzeit wird häufig das Network Address and Port Translation (NAPT) verwendet.

Grundsätzlich nimmt jede Art von NAT eine Änderung an den IP- Paketen vor. Es wird mindestens die Source IP-Adresse geändert. NAT ersetzt die Original Source-IP-Adresse eines IP-Paketes durch eine andere IP-Adresse. In der Regel ist diese die IP-Adresse des NAT-Gateways. Bei NAPT wird nicht nur die Zuordnung der IP-Adressen geändert, sondern auch die Zuordung der Ports. Somit ist es möglich, eine offizielle IP- Adresse für viele Rechner zu verwenden.

Befindet sich nun bei der Erfindung das mobile Gateway im GPRS Netz, so bekommt der Home Agent HA eine Care-of Adresse für das mobile Gateway, z. B. die private IP Adresse 10.227. 64.2. Der Home Agent HA versucht nun alle Daten für die Heimatadresse 134.102. 158.78 an die Care-of Adresse 10.227. 64.2 zu senden. Da sich aber nun die 10.227. 64.2 im privaten IP-Netz befindet, sind diese Pakete nicht routbar.

Dieser Effekt, der ursprünglich der Absicherung eines Netzes dient, ist für Mobilitätsprotokolle wie Mobile IP eine Hürde.

Um den Einfluss von NAT auf Mobile IP zu reduzieren, muss das NAT-Gateway für Mobile IP transparent in das Netz eingebunden werden. Hierzu wird CIPE (Crypto IP Encapsulation) verwendet [3]. CIPE stellt einen Tunnel auf UDP-Basis zur Verfügung.

Die Software setzt sich zum Ziel, resistent gegenüber NAT und Firewall zu sein. Dieses wird durch Verwendung eines Protokolls aus der Transportschicht erreicht. IP-IP Tunnel eignen sich nicht zur Überwindung von NAT. Wird jedoch eine Adressierung auf Portebene verwendet, so ist es möglich ein NAT-Gateway zu passieren.

2. Mobile IP

Das Mobile IP Protokoll gewährleistet die Mobilität des Mobile Nodes, der für das mobile Gateway verwendet wird.

Hierbei bewegt sich der Mobile Node zwischen unterschiedlichen Foreign Agents, die in den unterschiedlichen Zugangsnetzen zur Verfügung stehen. Bei der vorliegenden Erfindung sind die verschiedenen Trägernetze mit jeweils einem Foreign Agent verbunden, über diesen werden die Mobile IP Dienste in Form von gesendeten Agent Advertisements angeboten. Diese Advertisements werden vom Mobile Node empfangen und zur Mobilitätserkennung verwendet. Ein Ausbleiben von Advertisements oder der Empfang von neuen Advertisements kann so dem Mobile Node signalisieren, dass es sich von einem Netz hin zu einem anderen Netz bewegt hat. Des Weiteren werden die Advertisements dazu genutzt, um den Foreign Agent in einem fremden Zugangsnetz zu erkennen und eine Signalisierung zwischen dem Foreign Agent und dem Mobile Node aufzu bauen. Dies ist notwendig, um den neuen Standort dem Home Agent mitzuteilen. Der Home Agent merkt sich die neue Zugangsadresse und kann somit den Datenverkehr vom Correspondent Node zum aktuellen FA weiterleiten. Das hier verwendete Mobile IP Protokoll besteht somit aus den drei wichtigen Einheiten : a. Home Agent b. Foreign Agent c. Mobile Node Der Mobile Node wird ist die mobile Einheit (Terminal), dass sich im allgemeinen von einem ersten Netz zu einem zweiten Netz bewegt. Bei dieser Erfindung bewegt sich das mobile Gateway, welches den"Mobile Node"enthält, zwischen dem Foreign Agent des GPRS Netzes und dem WLAN Netz.

Der Foreign Agent FA1, FA2, FA3 bzw. FA4 (der den Tunnelendpunkt des UDP Tunnels darstellt) am Zugang zum GPRS Netz wird genutzt, um NAT-und Firewall-Probleme transparent zu umgehen und um die fehlenden Mobile-IP-Dienste innerhalb von GPRS anzubieten. Hierbei sendet der Foreign Agent die Agent Advertisements (Kontrollnachrichten des Agenten) aus, die vom Gateway empfangen werden können.

Da der Empfang der Agent Advertisements des GPRS Foreign Agents permanent erfolgt, werden diese Advertisements sicher empfangen und tragen wesentlich zur Stabilität der Mobilitätserkennung bei. Bei erneuten Empfang der Agent Advertisements aus dem WLAN wird eine Übergabe von GPRS hin zum WLAN Netz eingeleitet. Diese WLAN Verbindung bleibt so lange bestehen, wie die Advertisements aus dem WLAN Netz empfangen werden können.

3. UDP Tunnel Damit die Datenpakete des mobilen Gateways das NAT-Gateways des Mobilfunkproviders passieren können, muss ein UDP Tunnelmechanismus verwendet werden. Hierbei wird vom Foreign Agent ein CIPE (Crypto IP Encapsulation) Tunnel aufgebaut, durch den alle Pakete des Gateways geroutet werden können.

Somit werden die Pakete des Gateways zusätzlich an der Firewall des Mobilfunkproviders vorbeigeleitet. Die Firewall verhindert eine erfolgreiche Mobile IP Kommunikation, da sie das sog. Ingress Filtering verwendet. Das bedeutet, dass IP Pakete nur mit der richtigen Netzadresse das IP-Netz verlassen dürfen. Mobile IP verwendet aber die Heimatadresse des Mobile Nodes als Absenderadresse, welche von der Firelwall blockiert wird.

Die Umleitung der Pakete wird durch sog. Source based routing erreicht. Source based Routing bezeichnet das Routen von

Paketen abhängig von der Absender IP-Adresse, hier der IP- Adresse des Gateways. Dadurch ist das Ingress-Filter Problem gelöst.

4. Das mobile Gateway (Mobile Node) Die Aufgabe des Gateway ist es, mittels Mobile IP eine Verbindung zum Internet herzustellen, um diese Verbindung anderen Teilnehmern innerhalb des Ad-hoc-Netzes zur Verfügung zu stellen. Die Verbindung zu den Ad-hoc-Teilnehmern erfolgt mittels AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector).

Das Gateway wechselt als Beispiel zwischen GPRS und WLAN und hat hierzu vier Netzwerkinterfaces, zwei 10/100 Mbit Interfaces und zwei WLAN-Interfaces. Über eine 10/100 Mbit Verbindung ist das Gateway an den FA sowie an ein internes Netz angeschlossen. Das interne Netz hat die Aufgabe, die Wartung der einzelnen Komponenten sicherzustellen. Es wird die Sun Mobile IP Software [4] verwendet, die als Mobilitätsunterstützung zwischen der Verbindung zum Foreign Agent und der WLAN Verbindung hin zum WLAN Access Point verwendet werden kann. Die zweite WLAN Verbindung schließt das vorhandene Ad-hoc-Netz an.

Damit die Ad-hoc-Teilnehmer Verbindungen ins Internet aufbauen können, wird am Gatetway das NAPT (Network Address Port Translation) aktiviert. Dies ist erforderlich, damit die Teilnehmer innerhalb des Ad-hoc-Netzes eine IP Adresse verwenden können, die dann als global routbare IP Adresse mittels NAPT ins Internet geroutet werden kann.

5. Die Router Komponente im mobilen Gateway Das mobile Gateway besitzt mehrere Schnittstellen in unterschiedliche Netze. Über Mobile IP ist das mobile Gateway

mit dem Internet verbunden und über AODV sind die Ad-hoc- Teilnehmer integriert. Zwischen den Netzen (GPRS und WLAN) wird mittels NAPT eine Verbindung hergestellt.

6. Die Ad-hoc-Komponente (AODV-Node) im mobilen Gateway Um die Ad-hoc-Teilnehmer mittels AODV mit Internet Diensten zu versorgen, besitzt das mobile Gateway eine AODV Schnittstelle. Dabei kann z. B. eine AODV-Software der Universität Uppsala (AODV-UU) mit aktiven Internet Gateway Support genutzt werden [5]. Somit ist es den Ad-hoc- Teilnehmern möglich, über das mobile Internet-Gateway Internet-Dienste zu nutzen.

Der Internet Gateway Support lässt sich hierbei in drei Teilaspekten betrachten : a. Durch die Vorgabe einer IP-Adresse und eines Subnetzes, sowie der IP-Adresse des mobilen Gateways von außen durch den Teilnehmer wird die Nutzung des mobilen Gateways ermöglicht. b. Durch die Erweiterung der AODV-Nachrichtentypen wird den Nodes im Ad-hoc-Netz die IP-Adresse des mobilen Gateways mitgeteilt. c. Die default-Route des Gateways wird auf das Interface des Ad-hoc-Netzes gelegt. Das mobile Gateway beantwortet einen Route Request (RREQ) an eine IP-Adresse, die sich nicht im Ad-hoc-Netz befindet. Durch die Subnetzmaske des mobilen Gateways wird das Ad-hoc-Netz festgelegt.

7. Der Home Agent HA : Der Home Agent HA verwaltet die Standortinformationen des mobilen Gateways. Auf dem Home Agent HA wird z. B. die SUN- Mobile-IP-Software ausgeführt. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Home Agent HA ausschließlich als verwaltende Einheit genutzt. Das Gateway nutzt den Home Agent HA nicht zur

Registrierung im Heimatnetz. Somit werden vom Home Agent HA nur die Registration Requests der Foreign Agents empfangen und bestätigt. Um den UDP Tunnel zu nutzen, wird am Home Agent HA der CIPE-Tunnel aktiviert. Das Tunnel-Endstück befindet sich dann auf dem Foreign Agent.

Ein Vorteil dieser. Erfindung besteht darin, dass ein mobiles Ad-hoc-Netz nicht nur eine Verbindung zum Internet besitzt, sondern sich frei zwischen unterschiedlichen Trägernetzen bewegen kann. Somit sind nicht nur einzelne Teilnehmer in unterschiedlichen Netzen erreichbar, sondern auch ganze mobile Teilnehmergruppen oder mobile Netze.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist die permanente und unterbrechungsfreie Internet-Verbindung, die die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE einem angeschlossenen Ad-hoc- Netz zur Verfügung stellt. Dabei tritt keine Mobilitätseinschränkung auf. Hierbei erfolgt die Internet- Verbindung über drahtlose LANs (WLAN, Hot Spots) oder über Mobilfunksysteme (2G, 2. 5G, 3G), wenn keine WLAN-Infrastruktur zur Verfügung steht.

Des Weiteren wird durch die Anbindung der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE über Mobilfunksysteme eine sehr hohe Mobiliät für ein mobiles Ad-hoc-Netz zur Verfügung gestellt. Bei vorhandener WLAN-Infrastruktur, die auch eine höhere Bandbreite zur Datenübertragung ermöglicht, kann ein Wechsel von einem Mobilfunksystem auf ein WLAN System erfolgen. Dieser Wechsel (sog. Roaming) wird von der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE durchgeführt und wird nahtlos unterstützt (sog. Seamless Roaming).

Durch die Verwendung der mobile Netzverbindungseinrichtung NVE kann sich ein ganzes Ad-hoc-Netz zwischen unterschiedlichen Kommunikationsnetzen bewegen, wobei diese Bewegung völlig transparent für das Ad-hoc-Netz erfolgt. Das Ad-hoc-Netz kann seine IP-Konfiguration beibehalten und es sind keine Interaktionen durch die einzelnen Ad-hoc-Nutzer erforderlich. Die erforderliche Mobilität wird hierbei von den Mobile-IP-Diensten vollständig zur Verfügung gestellt.

Des Weiteren können derzeitige sowie zukünftig Zugangsnetze (Trägersysteme) zur mobilen Anbindung eines Ad-hoc-Netzes an das Internet verwendet werden, da das hier beschriebenen Verfahren vollständig transparent in die Netze integriert werden kann bzw. die verwendeten Trägernetze transparent gegenüber Mobile-IP erscheinen. Somit ist eine Realisation von NAT und Firewalls problemlos möglich ; fehlende Mobile-IP- Dienste können einfach mittels zusätzlichen Foreign Agents FA zur Verfügung gestellt werden.

Die vorliegende Erfindung wird am Beispiel von IPv4-basierten Netzen beschrieben. Vorteilhaft lassen sich jedoch auch IPv6- basierte Netze verwenden, die ohne Foreign Agents arbeiten.

Auch in IPv6-basierten Netzen kann der Mobile Node dazu verwendet werden, ein mobiles Gateway für die mobile Anbindung von mobilen Ad-hoc-Netzen an das Internet zu nutzen. Somit ist diese Erfindung für vollständige mobile Ad- hoc-Netze sowohl auf Basis von IPv4 als auch auf Basis von IPv6 anwendbar.

Zusätzlich können die aus der IPv6 und MIPv6 (Mobile IP v6) bekannten vorteilhaften Maßnahmen zur Mobilitätsunterstützung genutz werden, welche auch für das mobile Gateway anwendbar

sind, wie z. B. §Binding Updates"am Home Agent HA und Correspondent Node CN und Effizienz der Routenfindung.

Weitere Vorteile der Nutzung des mobilen Gateways sind : 1. Breitbandige und mobile Internet-Anbindung von Ad-hoc- Netzen in Personenzügen mit hohen Geschwindigkeiten (300 km/h). Hierdurch kann eine Internet-Anbindung in Personenzügen mit Ad-hoc-Endgeräten bereitgestellt werden.

Hierbei kann die Anbindung mit IEEE802. 11a/b/h bzw.

HiperLAN/2 erfolgen.

2. Nutzen von WLAN Hot Spots in Gebieten, wo keine oder nur geringe Abdeckung durch zellulare Systeme gewährleistet ist.

3. Stabile Verbindungen des mobilen Ad-hoc-Netzes mit hohen Netto-Datendurchsatz und schnellen Übergaben zwischen den Trägersystemen.

4. Schneller Verbindungsaufbau nach einem Funkloch.

5. Kombination mit Broadcast-Diensten, wie DVB-T und DAB, sowie Rückkanäle.

Im folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele z. T. detailliert angegeben.

In Figur 8 wird der Einsatz der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Die Anbindung des Ad-hoc-Netzes an das Internet erfolgt über die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE (Mobile IP Ad hoc Interlaced Gateway). Die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE erlaubt hierbei eine mobile Unterstützung des Ad-hoc-Netzes, da es sich zusammen mit dem Ad-hoc-Netz bewegt (z. B. innerhalb eines Fahrzeuges befindet). Die Anbindung an das Internet erfolgt mittels einer WLAN-und/oder GPRS-Verbindung. Die Anbindung des Ad-hoc-Netzes an die mobile

Netzverbindungseinrichtung NVE erfolgt mittels des Ad-hoc- Protokolls AODV.

Somit umfaßt die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE drei wesentlichen Komponenten : 1. Mobile Node (Mobile IP Anbindung an das Internet) 2. AODV-Node (Anbindung des Ad-hoc-Netzes mit AODV) 3. Router (Router Funktionalität/Schnittstelle zwischen Mobile IP und Ad-hoc-Netzen) Im folgenden werden die drei Komponenten näher beschrieben.

1. Mobile Node (Mobile IP Anbindung an das Internet) Aus der Figur 8 ist ersichtlich, dass die Anbindung der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE an das Internet über eine Mobile-IP-Infrastruktur erfolgt. Damit werden Übergaben zwischen unterschiedlichen Datenzugangssystemen und drahtlosen Kommunikationsinfrastrukturen ermöglicht.

In Figur 9 sind weitere Details der Mobile-IP-Integration und der Mobile-IP-Infrastruktur der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Insbesondere ist eine Übersicht über die Systemarchitektur für den Mobile IP Teil dargestellt. Entsprechend Figur 8 besteht die Mobile- IP-Infrastruktur aus einem Home Agent (HA), einem Correspondent Node (CN), einem Foreign Agent (FA) und dem Mobile Node (NM). Die Hauptaufgabe des Home Agents HA ist es, die aktuelle IP Adresse des Mobile Nodes aus dem Zugangsnetz global zu verwalten. Damit wird erreicht, dass der Mobile Node immer global und über das Internet zu erreichen ist bzw. dass dieser Daten über das Internet empfangen und senden kann. Dies gilt auch nach einem Wechsel des Zugangsnetzes, z. B. von WLAN nach GPRS und von GPRS nach WLAN.

Der Home Agent HA kann bei einem Internet Service Provider (ISP) oder auch bei einem Mobilfunk-Operator angeordnet sein.

Der Home Agent kann mehrere sogenannte Mobile-IP-Bindings (aktuelle Adresse des MN) verwalten. Der Home Agent besitzt somit die Funktionalität eines Proxy-Servers und kann somit sehr effizient realisiert werden.

Der Foreign Agent FA bildet die Verbindungsstelle zwischen dem Home Agent und dem Mobile Node. Der Foreign Agent FA befindet sich hierbei als Schnittstelle in dem Fremdnetz und bietet die Mobile IP Dienste für mobile Terminals an, die auf Mobile-IP basieren und MIP-Dienste nutzen können. Hierzu sendet der Foreign Agent FA sogenannte Advertisements aus, die von dem Mobile Node MN empfangen werden können. Somit ist es möglich, eine Mobile IP Verbindung zwischen dem Foreign Agent FA und dem Mobile Node MN aufzubauen, nachdem der Mobile Node MN sein Zugangsnetz gewechselt hat. Hierbei wird das Binding zwischen dem Mobile Node MN und dem Home Agent HA ausgetauscht. Der Foreign Agent FA befindet sich in dem WLAN Netz unmittelbar am WLAN Access Point, wobei die Mobile IP Advertisements als Broadcast gesendet werden. In Mobilfunknetzen kann der Foreign Agent FA sich an verschiedenen Stellen der Infrastruktur befinden, so z. B. am Serving GPRS Support Node SGSN oder am Gateway GPRS Support Node GGSN.

Da derzeit Mobile IP Dienste von den Mobilfunkanbietern nicht oder nicht frei zugänglich angeboten werden, wurde für diese Erfindung ein ausgelagerter Foreign Agent gewählt, der sich unmittelbar in Reichweite des Mobile Nodes befindet. Somit ist der Aufbau unabhängig von der Infrastruktur des Mobilfunk-Operators und ermöglicht die transparente

Verwendung von GPRS Zugangsdiensten zur Unterstützung des mobilen Gateways für Ad-hoc-Netze.

2. Anbindung des Ad-hoc-Netzes Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Anbindung des mobilen Gateways (mobile Netzverbindungseinrichtung NVE) an das Ad- hoc-Netz. Im allgemeinen besitzen bisher bekannte Ad-hoc- Netze keinen Zugang über Gateways zu einer Kommunikations- Infrastruktur, da Ad-hoc-Netze infrastrukturlose Datennetze darstellen. Ohne einen Zugang zu einer Infrastruktur ist aber nur ein Datenaustausch innerhalb von Ad-hoc-Netzen möglich.

Mit einer Anbindung von Ad-hoc-Netzen über ein Gateway hin zum Internet wird ein globaler Austausch von Daten auch mit anderen Nutzern möglich. Ein weiterer Schritt ist ein mobiles Gateway, das zusammen mit dem Ad-hoc-Netz in einem Fahrzeug untergebracht werden kann und somit einen einzigen Zugangspunkt für alle Ad-hoc-Teilnehmer in einem Ad-hoc-Netz hin zum Internet zur Verfügung stellen kann.

Um die Anbindung des mobilen Gateways an ein Ad-hoc-Netz zu realisieren, benötigt die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE die Implementierung eines Ad-hoc-Protokolls. Dies kann ein sogenanntes proaktives oder reaktives Ad-hoc-Protokoll sein. Beispiele hierfür sind die Ad-hoc-Protokolle AODV, DSR, DSDV, Tora usw. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das"Ad hoc On Demand Distance Vector Routing"-Protokoll (kurz AODV) gewählt. Die Implementierung dieses Protokolls in die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE ermöglicht die Anbindung von AODV-basierten Ad-hoc-Netzen. Die Anbindung der mobile Netzverbindungseinrichtung NVE an ein bestehendes AODV-nutzendes Ad-hoc-Netz ist in Figur 9 wiedergegeben.

In Figur 10 ist der AODV-Node der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Es wird die Anbindung von 4 AODV-Ad-hoc-Nodes N1 bis N4 an die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE aufgezeigt. Die AODV Nodes besitzen eine AODV Implementierung zur Kommunikation zwischen den Ad-hoc-Nodes. Die Ad-hoc-Nodes, die sich in Funkreichweite der mobile Netzverbindungseinrichtung NVE befinden, können eine Verbindung (Route oder Pfad) zu der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE aufbauen und besitzen somit einen Pfad, der über die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE zum Internet führt. Diese Ad- hoc-Nodes können wiederum ihre Verbindung zu der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE und zum Internet den anderen Ad-hoc-Nodes zur Verfügung stellen, die sich in Funkreichweite zu diesen Ad-hoc-Nodes befinden.

Des Weiteren wird in Figur 10 dargestellt, das die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE zur Routenfindung zum Internet ein sogenanntes"Gateway Support"unterstützt. Dies ermöglicht es, dass die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE als"default Gateway"für die Ad-hoc-Nodes eingesetzt werden kann. Hierbei führen die einzelnen Ad-hoc-Nodes eine sog.

"Route Discovery"durch, um das mobile Gateway zu finden. Bei der Routenfindung wird die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE als default Gateway von den Ad-hoc-Nodes erkannt und kann somit als Zugangspunkt zum Internet verwendet werden.

3. Router Funktionalität (Schnittstelle zwischen Mobile-IP und Ad-hoc-Netzen) In Fig. 11 ist eine Gesamtübersicht der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Hierbei handelt es sich um die Gesamtintegration des Zugangs zur Mobile IP Infrastruktur und des Ad-hoc-Teils.

Die Kommunikation zwischen Mobile IP und Ad hoc zur Bereitstellung der Internet-Anbindung von mobilen Ad-hoc- Netzen erfolgt zwischen Mobile IP und AODV direkt auf IP Ebene. Es werden die grundlegenden Funktionalitäten eines Routers verwendet. Hierbei handelt es sich in erster Linie um eine IP Schnittstelle zur Routenverwaltung und Austausch von IP-Informationen. Der gleichzeitige Zugriff von Mobile IP und AODV auf Routinginformationen wird hierbei durch einen Einsatz von Routingtabellen ermöglicht.

In einer beispielhaften Implementierung kann als Mobile-IP- Implementierung die Implementierung von SUN Mircosystems verwendet werden. Zum Aufbau des UDP-Tunnels wird CIPE in der Version 1.5. 4 eingesetzt. Der Home Agent HA verfügt über zwei Netzwerkkarten. Eine Netzwerkkarte mit der IP-Adresse 134.102. 158.73 ist an einen Access Point AP angeschlossen.

Das dazugehörige Netz 134.102. 158.72/248 ist das Heimatnetz des Mobile Nodes MN. Die zweite Netzwerkkarte hat die IP- Adresse 134.102. 158.70 aus dem Netz 134.102. 158.64/248.

Der Mobile Node verfügt über zwei 10/100 Mbit Netzwerkkarten und über zwei WLAN-Karten. Beide 10/100 MBit Netzwerkkarten sind mit dem FA verbunden. Eine Netzwerkkarte, mit der Heimat IP-Adresse 134.102. 158.77, wird für Mobile IP genutzt. Die zweite Netzwerkkarte wird für Wartungszwecke am Foreign AgentFA genutzt. Somit ist es möglich, mit nur einem Monitor beide Einheiten (FA und MN) zu warten. Die zwei WLAN-Karten werden für die Nutzung von Mobile IP und AODV benötigt. Mit der IP-Adresse 134.102. 158.77 wird eine der beiden Karten für die Nutzung von Mobile IP benötigt. Die zweite Karte hat die IP-Adresse 10.0. 0.254/8. Dieses Interface wird für AODV genutzt.

Der Foreign Agent FA ist ein modifiziertes Igel-System (solid state machine). Es verfügt über zwei Netzwerkkarten und ein an die serielles Schnittstelle angeschlossenes Mobiltelefon.

Die beiden Netwerkkarten sind, wie oben beschrieben, mit dem Mobile Node MN verbunden. Über die Netzwerkkarte ethO werden die Advertisements der Mobile IP Software an den Mobile Node gesendet. Die zweite Netzwerkkarte wird für Wartungszwecke genutzt. Ein weiterer FA wird im WLAN Netz eingesetzt.

In Figur 12 ist ein Ergebnis eines Funktionstests der Netzverbindungseinrichtung NVE dargestellt. Hierbei ist ein Ad-hoc-Node an die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE angeschlossen, um die Routingfunktionalität zwischen Internet, Netzverbindungseinrichtung NVE und einem Ad-hoc- Node des Ad-hoc-netzes zu testen. In diesem Test wechselt die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE zwischen einer WLAN Verbindung und GPRS, wobei die Verbindung zwischen der Netzverbindungseinrichtung NVE und dem Ad-hoc-Node bestehen bleibt und somit eine permanente Verbindung des Ad-hoc-Nodes zum Internet ermöglicht wird. Zudem wurde eine Optimierung eines"Active Route Timeout"-Parameters der mobilen Netzverbindungseinrichtung NVE durchgeführt, um Pfadverluste und hohe Verzögerungszeiten zu minimieren, die als Kurve (dünne Linie) zu erkennen sind. Mittels einer Active Route Timeout von 6 Sekunden konnte ein optimaler Verlauf der Verzögerungszeit erreicht werden (mittels dicker Linie dargestellte Kurve). Die dick dargestellte Kurve zeigt ein harmonischen Verlauf der RTT (Round Trip Time) beim Wechsel von WLAN (geringe RTT) zu GPRS (hohe RTT) und zurück. Zudem sind die Routen während der Nutzung der WLAN oder GPRS Verbindung stabiler und besser geeignet für die Anbindung von Ad-hoc-Netzen an eine Kommunikations-Infrastruktur. Die Active Route Timeout ist ein Bestandteil der

Parameterdefinition des AODV Routing Protokolls und ist im Protokoll mit 3 Sekunden definiert.

Weiterhin sollen folgende Punkte als wichtig und vorteilhaft genannt werden : 1. Das Gateway dient zur Mobilitätsunterstützung ganzer Ad- hoc-Netze. Hierzu besteht das Gateway aus einem Mobile Node, der sich zwischen den unterschiedlichen Trägernetzen (Zugangsnetzen) mittels Mobile IP frei bewegen kann. Das Gateway besteht somit aus dem Mobile Node zur Mobilitätsunterstützung, einer Routingeinheit und einem Ad- hoc-Protokoll-Node zur Integration eines Ad-hoc-Protokolls.

2. Es wird ein Tunnelmechanismus verwendet, um das Wechseln zwischen den Trägernetzen transparent zu gestalten. Dieser Tunnel ist ein UDP-Tunnel und ermöglicht die Verwendung von Trägernetzen (wie z. B. GPRS-Trägernetzen), die als zellulare Netze keine oder nur begrenzte Mobiliätsunterstützung erlauben. Hierbei wird zwischen zwei unterschiedlichen Eigenschaften der Trägernetze unterschieden : a. Erschwerte Nutzung der Trägersysteme in Folge von NAT (Network Address Translation) und Firewall (ingress filtering).

Der IP-Tunnel ermöglicht, dass diese Netze getunnelt werden können und somit die Mobile-IP-Einheiten untereinander die notwendigen Signalisierungsdaten austauschen können. Hierbei handelt es sich nicht um den IP-Tunnel des Mobile-IP- Protokolls, sondern um einen zusätzlichen UDP-Tunnel, der eine transparente Verbindung zwischen Home-Agent und Foreign- Agent aufbaut und ein vorhandenes Trägersystem tunnelt.

Innerhalb dieses Tunnels wird dann der Tunnel des Home Agents zum"Encapsulieren"der Signalisierungsdaten zum Foreign Agent aufgebaut (Mobile IP Tunnel). Mit diesem Tunnel ist es

möglich, dass NAT und Firewall völlig transparent für das Mobile IP Protokoll erscheinen. b. Fehlende Mobilitätsunterstützung durch fehlende Mobile-IP- Dienste innerhalb der Trägernetze.

Durch das Ausbleiben von"Agent Advertisements"zur Mobilitätserkennung und Registrierung fehlt die Möglichkeit, solche Trägersysteme für Mobile-IP zu nutzen. Mittels des UDP-Tunnels in Kombination mit einem Foreign Agent FA kann völlig unabhängig vom Trägersystem ein eigener Mobile-IP- Dienst aufgebaut werden, wobei das vorliegende Trägersystem als Kommunikationsmedium verwendet werden kann.

3. Die hier verwendeten Foreign-Agents dienen zum einen als Endpunkt des beschriebenen UDP Tunnels, damit die Trägersysteme transparent für Mobile IP verwendet werden können. Außerdem werden die Foreign-Agents dazu verwendet, um die Stabilität der Wechsel zwischen den Trägernetzen zu erhöhen, da die"Agent Advertisements"unabhängig vom Trägersystem bereitgestellt werden können. Dies trägt insbesondere zu einer erfolgreichen Mobilitätserkennung (Bewegungserfassung) durch das mobile Gateway bei.

4. Der Einsatz von Foreign-Agents erlaubt es, eine nahezu unbegrenzte Anzahl von unterschiedlichen Trägersystemen für den Zugang zum Internet zu verwenden. Dabei kann entweder ein Wechsel zwischen einzelnen Trägersystemen durchgeführt werden oder eine parallele Nutzung von solchen Trägersystemen, um z. B. die Bandbreite der Internetanbindung zu erhöhen. Diese freie Skalierbarkeit der Internetverbindung wird als besonders vorteilhaft angesehen.

5. Verbindung von mobilen Ad-hoc-Netzen untereinander über eine mobile Internetverbindung durch den Einsatz von mobilen Gateways.

Hierzu können die oben beschriebenen Techniken verwendet werden, um eine Vielzahl an mobilen Ad-hoc-Netzen miteinander

zu verbinden. Eine Skalierbarkeit ist auch hier geben, d. h. dass bestimmte Ad-hoc-Netze zu einem Ad-hoc-Subnetz zusammengefasst werden können.

Als besonders vorteilhaft wird erachtet, dass derzeitige und zukünftig drahtlose und zellulare Trägersysteme völlig transparent zur mobilen Anbindung von Ad-hoc-Netzen an das Internet verwendet werden können. Die mobile Netzverbindungseinrichtung NVE enthält einen Mobile Node, der zwischen den verschiedenen Trägersystemen wechseln kann.

Verwendete Abkürzungen : HA Home Agent CN Correspondent Node FA Mobilitätsagent (Foreign Agent, Mobility Agent) MN Mobile Node MIP Mobile IP (Kommunikationsprotokoll) NVE Netzverbindungseinrichtung = Mobile IP/Ad hoc Interlaced Gateway N1-N4 Mobile Ad hoc Knoten, Elemente des Ad-hoc-Netzes NAT Network Address Translation AP Access Point