Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau einer Funk- stationsverbindung von einem Paketdatendienst aus gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Funk- Kommunikationssystem zum Durchführen des Verfahrens.

In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (bei- spielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt- stelle zwischen sendender und empfangender Station (Basissta- tion bzw. Teilnehmerstation) übertragen. Für verbindungsori- entierte Kommunikationsdienste in einem Kommunikationsnetz ist es möglich, die Verbindungen durch ein Intelligentes Netz (IN) steuern zu lassen.

In bestehende Mobilfunknetze nach dem GSM-Standard (GSM : Glo- bal System for Mobile Communication) werden derzeit neuartige Datendienste wie ein Paketdatendienst GPRS (General Packet Radio Service) eingeführt. Die Architektur für den Paketda- tendienst geht davon aus, daß das vom Teilnehmer benutzte stationäre oder mobile Kommunikationsendgerät, z. B. eine mo- bile Station, an ihrem jeweiligen Aufenthaltsort von einem Dienstenetzknoten (SGSN : Serving GPRS Support Node) bedient wird. Um Paketdaten zu empfangen oder zu senden, ist der Zu- gang zu einem Paketdatennetz notwendig. Zu diesem Zweck wer- den Zugangsnetzknoten (GGSN : Gateway GPRS Support Nodes) be- reitgestellt, die jeweils den Zugang zu dem Paketdatennetz, z. B. dem Internet, realisieren und ein bestimmtes Paketdaten- protokoll unterstützen, z. B. das Internet Protokoll (IP).

Zwischen dem Dienstenetzknoten und dem Zugangsnetzknoten ist im Mobilfunknetz ein Tunnel vorgesehen, über den die Pakete übertragen werden.

Insbesondere für Kommunikationssysteme der dritten Generation -z. B. dem UMTS-Release 00 (UMTS : Universal Mobile Telecommu- nication System)-ist eine Architektur für IP-basierte Mo- bilfunk-Netze vorgesehen, die eine Erweiterung der existie- renden GPRS-Architektur aufweist, um Verbindungssteuerungs- und Dienstesteuerungs-bzw. Call Control-Komponenten bereit- zustellen. Eine der neuen Komponenten ist dafür eine Verbin- dungszustands-und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF (Call State Control Function). Diese Funktion übernimmt vorteil- hafterweise zumindest Teile der bisher von Mobilvermittlungs- zentralen (MSC : Mobile service Switching Center) ausgeführten Dienstesteuerungs-Funktionen.

Für ein umfassendes auf dem Internetprotokoll basierendes Mo- bilfunknetz (IPbMN) ist für die dritte Mobilfunkgeneration der Paketdatendienst GPRS als IP basierter Träger vorgesehen.

Der Rufaufbau von sogenannten Mobile Terminated Calls (MTC), d. h. vom Paketdatendienst ausgehende oder über diesen erfol- gende Verbindungsanfragen mit einer mobilen oder stationären Funkstation als Zieldatenendeinrichtung, ist dabei unter zwei Voraussetzungen möglich. Einerseits ist ein Verbindungsaufbau möglich, wenn zwischen der gerufenen Station und dem Funk- Kommunikationsnetz eine paketdatenorientierte Verbindung be- steht, und andererseits ist ein Verbindungsaufbau möglich, wenn zwischen der gerufenen Station und dem Funk- Kommunikationsnetz zwar keine paketdatenorientierte Verbin- dung besteht, die gerufene Station aber eine statische IP- Adresse hat (IP : Internet-Protokoll). Letztere Fall ist je- doch nur beschränkt möglich, da der Adreßraum für IP-Adressen beschränkt ist und daher nur die Vergabe einer begrenzten An- zahl direkter statischer IP-Adressen zuläßt.

Für den Fall, daß eine gerufene Station keine eigene stati- sche IP-Adresse besitzt und während eines für diese Station eingehenden Rufs auch keine paketdatenorientierte Verbindung

aufgebaut hat, ist eine vom Paketdatendienst aus gesteuerte Verbindungsaufnahme nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Ver- fahren zum Aufbau einer von einem Paketdatendienst eines Kom- munikationssystems ausgehenden Funkstationsverbindung im Fall einer nicht bestehenden paketdatenorientierten Verbindung und einer fehlenden statischen Adresse bzw. ein Kommunikations- system zum Durchführen des Verfahrens bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. das Funk-Kommunikationssystem mit den Merk- malen des Anspruchs 10 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprü- chen.

Insbesondere ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren zum Auf- bau einer Verbindung zwischen einem Paketdatendienst und ei- ner Station in einem paketorientierten Kommunikationssystem den Verbindungsaufbau auch, falls zwischen der Station und dem Kommunikationssystem keine paketorientierte Verbindung besteht und der Station auch keine statische IP-Adresse zuge- ordnet ist, weil der Aufbau der Verbindung ohne eine stati- sche paketdatenausgerichtete Adresse der Station und ohne be- stehende paketorientierte Verbindung der Station begonnen wird. Dies wird insbesondere durch die Zuordnung einer für die gerufene Station eindeutigen MSISDN zu Daten möglich, die im Kommunikationssystem abrufbar sind.

Eine paketnetzseitig ankommende Verbindungsanfrage von einer Medien-Zugangsknoten-Steuereinrichtung als eine Rufaufbau- Nachricht an eine beliebige Dienstezustands-Steuerfunktion des Kommunikationssystems zu senden ermöglicht eine besonders gute Auslastung freier Ressourcen des Kommunikationssystems.

Eine für die gerufene Station zuständige Dienstezustands- Steuerfunktion im Kommunikationssystem mit Hilfe von Leitin- formationen zu ermitteln und dieser eine Rufaufbau-Nachricht zur weiteren Verarbeitung zu übermitteln, bietet den besonde- ren Vorteil der Behandlung der Verbindungsanforderung durch die direkt zuständige spezifische Dienstezustands- Steuerfunktion. Diese kann vorteilhafterweise ohne großen technischen Aufwand für die Verbindung zulässige spezielle teilnehmerspezifische Dienste berücksichtigen.

Die Verbindungsanfrage als Paketdateneinheit an einen belie- bigen Zugangsnetzknoten des Kommunikationssystems zu leiten ermöglicht, daß der Zugangsnetzknoten diese Verbindungsanfra- ge an einer speziellen IP-Adresse oder an einer beliebigen IP-Adresse mit einem speziellen Port erkennen kann. Dies bie- tet wiederum den Vorteil, daß der Zugangsnetzknoten nicht al- le bei ihm eintreffenden IP-Pakete nach einer möglichen Ruf- aufbau-Nachricht durchsuchen muß.

Vom Zugangsnetzknoten aus die für die gerufene Station aktu- elle Dienstenetzknoten-Adresse für den zuständigen Paketda- tendienst zu ermitteln ermöglicht bereits dem Zugangsnetzkno- ten den Dienstenetzknoten mittels standardisierter Abläufe aufzufordern, eine paketdatenorientierte Verbindung zu dem UMTS-Funknetz aufzubauen.

Insbesondere wenn eine abschließende Rufaufbau-Nachricht zu den funkstationsseitige Einrichtungen und/oder der Station gesendet wird, kann als Verbindung zu den funkstationsseiti- gen Einrichtungen eine paketdatenorientierte Verbindung auf- gebaut werden, und zwar insbesondere auch für rein verbin- dungsorientierte Funkstationen, so daß Verbindungen auch zu alten Mobilstationen möglich sind.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt :

Fig. 1 ein schematisches Funk-Kommunikationssystem mit ei- ner Schnittstelle zu einem Paketdatendienst und Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für einen Verbindungsaufbau zu einer Funkstation ohne bestehende paketorientierte Verbindung und ohne statischer IP-Adresse.

Das in Fig. 1 dargestellte Kommunikationssystem zeigt ein Funk-Kommunikationsnetz mit Einrichtungen, die einen Paketda- tendienst GPRS ermöglichen. Als Beispiel für eine stationäre oder mobile Kommunikationsendeinrichtung ist eine mobile Sta- tion MS eines mobilen Teilnehmers dargestellt, die über eine Luftschnittstelle V mit Einrichtungen eines terrestrischen UMTS-Funknetzes UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) bzw. dessen Basisstationssystems BSS mit ortsfesten Basissta- tionen BS und Basisstationssteuerungen und Funknetzteuerein- richtungen RNC drahtlos gekoppelt ist.

Die Verbindung zu einem paketorientierten Kommunikationsnetz GPRS-N, erfolgt seitens des UMTS-Funknetzes über die Funk- netzsteuereinrichtung RNC.

Zur Übertragung von Paketdaten zwischen der mobilen Station MS und einem Paketdatennetz PDN weist das Kommunikationsnetz GPRS-N einen oder mehrere Dienstenetzknoten SGSN und zumin- dest einen Zugangsnetzknoten GGSN auf. Der Zugangsnetzknoten GGSN ist dabei über eine Schnittstelle Gi mit dem eigentli- chen oder einem fremden Paketdatennetz PDN verbunden, während der Dienstenetzknoten SGSN an das Basisstationssystem BSS ü- ber eine Schnittstelle Gb angeschlossen ist.

Um den Paketdatendienst GPRS wie einen IN-Dienst zu behan- deln, erfolgt ein Zusammenarbeiten (Interworking) des Paket- datendienstes GPRS mit Netzfunktionen eines Intelligenten Netzes (IN), von denen eine Dienstevermittlungsfunktion SSF mit dem Dienstenetzknoten SGSN zusammengeschaltet und eine

Dienstesteuerungsfunktion SCF über eine Schnittstelle an den Dienstenetzknoten SGSN mit integrierter Dienstevermittlungs- funktion SSF angeschaltet wird. Da der Dienstenetzknoten SGSN durch eine Verbindung zu einem Heimatregister HLR oder Hei- mat-Teilnehmer-Bereitstellungsrechner HSS (Home Subscriber Server) über die notwendigen teilnehmerbezogenen Daten ver- fügt, wie z. B. den aktuellen Aufenthaltsort, die Identifika- tionsdaten etc., ist er der optimale Ort zur IN-Anbindung. Im Dienstenetzknoten SGSN befindet sich ein Packet-Relay, das die Schnittstelle Gb zum Basisstationssystem BSS auf die Schnittstelle T zum Zugangsnetzknoten GGSN abbildet und die Datenpakete in beiden Richtungen weiterleitet. Dieses Packet- Relay wird zur Integration der Dienstevermittlungsfunktion SSF in den Dienstenetzknoten SGSN genutzt. Die Dienstever- mittlungsfunktion SSF ist zusätzlich auch in die Signalisie- rung an der Gb-Schnittstelle eingebunden.

Für den Paketdatendienst GPRS existiert zunächst keine Ver- bindung zu einem Paketdaten-Zugangsnetz. Um den Dienst zu nutzen, muß sich der mobile Teilnehmer bislang zuerst im Netz anmelden-wie auch bei verbindungsorientierten Diensten. Bei dieser Gelegenheit wird seine Identität und Berechtigung ü- berprüft. Im zweiten Schritt muß ein Paketdatenprotokoll ak- tiviert werden. Das Netz GPRS-N stellt nun einen Tunnel T zwischen dem jeweils zuständigen Dienstenetzknoten SGSN und dem Zugangsnetzknoten GGSN zum Paketdatennetz PDN bereit. Da- nach können über diesen Tunnel T Pakete zwischen dem Teilneh- mer bzw. der mobilen Station MS und dem Paketdatennetz GPRS-N ausgetauscht werden.

Will ein Teilnehmer mit einem aus dem Paketnetz kommenden Ruf eine Verbindung zu einer Funk-Station MS im Funk- Kommunikationsnetz-hier im UMTS-Funknetz UTRAN-aufbauen, so wird der eingehende Ruf ebenfalls entsprechend überprüft.

Außerdem werden aus dem Heimatregister die Daten abgerufen, die für einen Verbindungsaufbau mit der gerufenen Station MS erforderlich sind.

Im Netz, z. B. intelligenten Netz, führen bestimmte Ereignisse zu Zustandsübergängen und damit zu einem sukzessiven Nach- richtenaustausch zwischen den intelligenten Netzfunktionen Dienstevermittlungsfunktion SSF und Dienstesteuerungsfunktion SCF. Das auslösende Ereignis (Event Detection Point) ist nachfolgend Beispiel der netzseitige Empfang einer Anforde- rungsnachricht von einer paketnetzseitigen Einrichtung, mit der ein Verbindungsaufbau zu der Station MS angefordert wird.

Beim nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Verwaltung und Übertragung von Daten vorzugsweise von einer Verbindungszustands-und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF im Verbindungssteuerungs-Server CCS (Call Control Server) ü- ber CAP-Schnittstellen CAPcc unterstützt oder gesteuert. Der Verbindungssteuerungs-Server CCS ist bei den derzeit geplan- ten Systemen dritter Generation mit dem Zugangsnetzknoten GGSN verbunden.

Das dargestellte Kommunikationssystem weist eine GPRS- Paketdatennetz-Architektur mit IP-basiertem Paketdatennetz GPRS-N, und ein funkseitiges UMTS-Funknetz UTRAN bzw. entspre- chende Einrichtungen für die Kommunikation mit mobilen und stationären Funk-Stationen MS auf.

Anhand des Schemas der Fig. 2 wird nachfolgend der Aufbau ei- ner paketnetzseitig angeforderten Verbindung mit der Funk- Station MS erläutert, der keine eigene statische IP-Adresse zugewiesen ist und die momentan auch keine paketorientierte Verbindung zu den funknetzseitigen Einrichtungen aufgebaut hat. Sollte bereits eine Verbindung bestehen, dann ist die aktuelle IP-Adresse des Teilnehmers im Heimatregister HLR/HSS gespeichert und eine zusätzliche Verbindung kann aufgebaut werden.

Bei einer paketnetzseitig ankommenden Verbindungsanfrage, welche die Adresse einer mobilen Station MS enthält, wird von

einer Medien-Zugangsknoten-Steuereinrichtung MGC (Media Gate- way Controller), die mit dem bzw. den paketnetzseitigen Zu- gangsnetzknoten GGSN verbunden oder Bestandteil davon ist, eine Rufaufbau-Nachricht"SETUP"an eine beliebige Dienste- zustands-Steuerfunktion CSCF des Paketmobilfunknetzes GPRS-N gesendet. Diese Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF kann im System entweder fest administriert bzw. verwaltet sein oder mit Hilfe von Informationen aus Leit-bzw. Routingtabellen ermittelt und angesprochen werden. Die zur Dienstezustands- Steuerfunktion CSCF übertragene Rufaufbau-Nachricht"SETUP" enthält eine eindeutige Teilnehmerkennung MSISDN (MSISDN : Mo- bile Subscriber Integrated Services Digital Network num- ber/Internationale Mobilteilnehmer-Rufnummer) der gerufenen Station MS.

Falls die Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF für die gerufe- ne Station MS nicht zuständig ist, sendet sie optional eine Anfrage an das zuständige Heimatregister HLR der gerufenen Station MS, um deren spezifische Dienstezustands- Steuerfunktion S-CSCF (Service-CSCF) zu ermitteln. Nach dem Empfang der Adresse der zuständigen Dienstezustands- Steuerfunktion S-CSCF wird die Verbindungsanfrage bzw. Ruf- aufbau-Nachricht"SETUP"an diese weitergeleitet. Ein beson- derer Vorteil der Behandlung der Verbindungsanforderung durch die direkt zuständige spezifische Dienstezustands- Steuerfunktion S-CSCF besteht darin, das diese gegebenenfalls teilnehmerspezifische Dienste berücksichtigen kann.

Die Verbindungsanfrage wird dann als Paketdatenprotokoll- Protkolldateneinheit-Rufaufbau-Nachricht"PDP-PDU-SETUP"an einen beliebigen Zugangsnetzknoten GGSN des Systems weiterge- leitet. Diese Nachricht"PDP-PDU-SETUP"kann dabei als norma- les IP-Paket versendet werden, wobei der Zugangsnetzknoten GGSN diese Verbindungsanfrage"PDP-PDU-SETUP"an einer spe- ziellen IP-Adresse oder an einer beliebigen IP-Adresse mit einem speziellen Port erkennt. Sie bietet den Vorteil, daß der Zugangsnetzknoten GGSN nicht alle bei ihm eintreffenden

IP-Pakete nach einer möglichen Rufaufbau-Nachricht durchsu- chen muß.

Vom Zugangsnetzknoten GGSN aus wird daraufhin das Heimatre- gister HLR zum Senden der Routing-bzw. Leitinformation auf- gefordert"SRI für GPRS"und als Antwort vom Heimatregister HLR eine bezüglich der gerufenen Station MS aktuelle Dienste- netzknoten-Adresse"SGSN-Adr."für den zuständigen Paketda- tendienst GPRS empfangen, sofern diese Information nicht be- reits vorlag oder von der zuständigen Dienstesteuerfunktion S-CSCF zuvor mit übermittelt wurde.

Sobald dem Zugangsnetzknoten GGSN die erforderlichen Informa- tionen vorliegen, fordert er den Dienstenetzknoten SGSN mit- tels standardisierter Abläufe"PDU-Benachrichtigungs- Anforderung"/"PDU-Benachrichtigungs-Antwort"auf, eine pa- ketdatenorientierte Verbindung zu dem UMTS-Funknetzes UTRAN aufzubauen.

Nachdem der Dienstenetzknoten SGSN eine paketorientierte Ver- bindung beim UMTS-Funknetz UTRAN angefordert hat"PDP- Verbindung aktivieren", baut das UMTS-Funknetz UTRAN eine solche Verbindung zur gerufenen Station MS auf und meldet den erfolgreichen Verbindungsaufbau zurück"PDP-Verbindungs- Aktivierung". Die Rückmeldung"PDP-Verbindungs-Aktivierung" kann dabei über den Dienstenetzknoten SGSN oder direkt an den Zugangsnetzknoten GGSN geleitet werden.

Mit der abschließenden Rufaufbau-Nachricht"SETUP"an das UMTS-Funknetz UTRAN wird eine Kommunikationsverbindung einge- richtet, über die vorteilhafterweise auch rein leitungsver- mittelte bzw. verbindungsorientierte Stationen MS unterstützt werden können.

Je nach System kann der Verbindungsaufbau mit der gerufenen Station MS von dem Zugangsnetzknoten GGSN, dem Dienstenetz- knoten SGSN oder dem UMTS-Funknetz UTRAN bzw. den jeweils da- zu gehörenden Steuereinrichtungen und Steuerprotokollen aus erfolgen.