Beschreibung
Aufbau einer Verbindung für den Austausch von Daten eines IP- basierten Dienstes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbau einer Verbindung zwischen einem Endgerät in einem Kom¬ munikationsnetz und einem Netzelement in einem IP-Netz zum Austausch von Daten eines IP-basierten Dienstes.
Das Internet bzw. ein IP-Netz hat grundlegend den Umgang mit Informationen und Informationsbeschaffung verändert. Die mo¬ bile Technologie bzw. ein zellulares Mobilfunknetz hat die Art der Kommunikation wesentlich beeinflusst. Um das Potenti- al des Internets in die mobile Kommunikation zu integrieren, wurde das sogenannte IP Multimedia Subsystem eingeführt. Die¬ ses ist in der Spezifikation 3GPP TS 23.228 definiert. Das IP Multimedia Subsystem (IMS) führt eine neue Technologie zur Verbindung unterschiedlicher Netze ein und ermöglicht neue Konzepte für mobile Dienste, wie zum Beispiel Daten-, Text-, Sprach- und/oder Videodienste. Für die Kommunikation wird meist das sogenannte Session Initiation Protocol (SIP) ver¬ wendet. Das Session Initiation Protocol (Verbindungs- Initialisierungs-Protokoll) SIP ist ein textbasiertes Signa- lisierungsprotokoll für Internet-Konferenzen, Telefonie, Ü- bermittlung von Präsenzinformationen eines Nutzers, Ereignis¬ benachrichtigung, Instant-Messaging '(Nachrichtendienste) und viele weitere Einsatzgebiete. Es ist mit dem ITU-Protokoll H.323 einer der beiden Standards für die Signalisierung und Steuerung der Internet-Telefonie (Voice over Internet Proto¬ col - VoIP) . Die Entwicklung von SIP wird durch die IESG, der Internet Engineering Steering Group innerhalb von IETF gelei¬ tet. SIP hat eine zentrale Bedeutung im IP Multimedia Subsys¬ tem. Es wird überall dort benutzt, wo Nutzer eines Endgerätes lokalisiert und Sessions (Verbindungen) im System aufgebaut, kontrolliert, modifiziert und beendet werden müssen. Es ar¬ beitet dabei eng mit dem Session Description Protocol (Ver-
bindungs-Beschreibungs-Protokoll) SDP, welches dem Beschrei¬ ben der Multimedia-Verbindungen dient, zusammen. Es wurde erstmals im RFC 2543 im Jahre 1999 vorgestellt und hat eine erneute, zur Zeit aktuelle Spezifikation im RFC 3261 im Jahre 2002 erfahren. Das Protokoll begleitend wurden viele RFCs mit SIP-verwandten Aspekten und Erweiterungen seit 1999 von der IETF veröffentlicht, die sich mit Themen wie Bandbreitensi¬ cherung (Quality of Service - QoS) , Medien-Autorisierung, Privatsphäre, DHCP etc. befassen.
Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine kostenef¬ fektive und effiziente Möglichkeit für die Verbindung mit IP- basierten Diensten vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die Gegenstän¬ de der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Kern der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein Endgerät eines Kommunikationsnetzes eine Verbindung mit mindestens ei¬ ner Netzeinheit des Kommunikationsnetzes unter Verwendung mindestens einer Signalisierungsnachricht aufbaut. Ein Endge¬ rät kann dabei ein Mobilfunkendgerät, ein mobiler Computer, ein mobiler Organizer, ein Festnetzendgerät etc. eines Kommu- nikationsnetzes, wie zum Beispiel einem zellularen Mobilfunk¬ netz, einem Festnetz (PSTN, ISDN, Enterprise) , einem paket¬ orientierten Kommunikationsnetz (xDSL, GPRS, WLAN, WiMax etc.) etc. sein. Die mindestens eine Netzeinheit des Kommuni¬ kationsnetzes verhält sich dabei wie ein Proxy-Server. Ein Proxy-Server {Vollmachts-Server) handelt allgemein im Auftrag eines anderen. Im Zusammenhang mit dem Internet bezeichnet man damit einen Server, der vom Browser (Client bzw. Endge¬ rät) beauftragt wird, Daten eines Dienstes von einem Server in einem IP-Netz (Internet) abzurufen. Der Proxy-Server über- gibt die Daten des Dienstes dann an den Client, als wäre er der eigentliche Webserver. Der Proxy-Server entscheidet an¬ hand der Anfragen vom Client, auf welchem Server die ge-
wünschten Daten zu finden sind, holt sie von diesem ab und übergibt sie an den Client- Idealerweise wird zwischen dem Endgerät und der mindestens einen Netzeinheit eine Verbindung mit SIP-Signalisierung aufgebaut. Dazu muss das Endgerät über einen sogenannten SIP-User-Agent bzw. einem IMS-Client verfü¬ gen, damit die Unterstützung von SIP und der Zugang zum IP Multimedia Subsystem möglich ist. Selbstverständlich sind auch Signalisierungen, wie zum Beispiel die H.323-, eine MNO (Mobile Network Operator = Mobilfunk-Betreiber bzw. Kommuni- kationsnetzbetreiber) spezifische oder eine andere Signali¬ sierung für das erfindungsgemäße Verfahren vorstellbar. Gemäß des Inhalts der mindestens einen Signalisierungsnachricht vom Endgerät baut die mindestens eine Netzeinheit eine Verbindung zu dem Netzelement im IP-Netz mit mindestens einer empfänger- spezifischen Signalisierung auf, der den vom Endgerät ge¬ wünschten IP-basierten Dienst bereitstellt. Als empfängerspe¬ zifische Signalisierung wird die Signalisierung verwendet, die das Netzelement für den Austausch von Daten eines IP- basierten Dienstes unterstützt. Ein solches IP basiertes Ap- plikationssignalisierungsprotokoll (empfängerspezifische Sig¬ nalisierung) kann zum Beispiel ein http (Hypertext Transfer Protocol) -, ein ftp- (File Transfer Protocol) , ein SMTP- (Simple Mail Transfer Protocol) etc. sein. Selbstverständlich sind auch empfängerspezifische Signalisierungen, wie zum Bei- spiel die SIP-Signalisierung, die H.323-, eine MNO (Mobile Network Operator = Mobilfunk-Betreiber bzw. Kommunikations- netzbetreiber) spezifische oder eine andere Signalisierung für das erfindungsgemäße Verfahren vorstellbar. Das Netzele¬ ment kann zum Beispiel ein Applikationsserver (AS) auf dem der vom Endgerät gewünschte IP-basierte Dienst abgerufen wer¬ den kann, ein IP-Telefon (IPU) , ein Computer oder jedes ande¬ re Netzelement des IP-Netzes sein, das einen IP-basierten Dienst anbietet. Ein Inhalt der Signalisierungsnachricht könnte zum Beispiel die IP-Adresse des Netzelementes sein, das den IP-basierten Dienst bereitstellt. Eine weitere erfin¬ dungsgemäße Alternative könnte sein, dass nachdem das Endge¬ rät erfolgreich eine Verbindung mit der mindestens einen
Netzeinheit des Kommunikationsnetzes aufgebaut hat, das End¬ gerät der mindestens einen Netzeinheit eine Verbindungsauf¬ bauanfrage mit der empfängerspezifischen Signalisierung zum Aufbau einer Verbindung zwischen der mindestens einen Netz- einheit und dem Netzelement des IP-Netzes sendet. Auch hier muss selbstverständlich das Endgerät eine entsprechende Funk¬ tionalität aufweisen, um empfängerspezifische Signalisierun¬ gen bearbeiten bzw. verarbeiten zu können. Sind beide Verbin¬ dungen aufgebaut leitet die mindestens eine Netzeinheit Daten eines IP-basierten Diensten vom Netzelement an das Endgerät und vom Endgerät an das Netzelement weiter.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein einheitli¬ ches Verfahren für alle IP-basierten Dienste (nicht-native IMS- und native IMS-Dienste) über das IMS ermöglicht wird.
Die Erfindung wird anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen
Figur 1 den Verbindungsaufbau mit einem Netzelement zum Austausch von Daten eines IP-basierten Dienstes, falls das Netzelement die Signali¬ sierung mit SIP unterstützt, Figur 2 den Verbindungsaufbau mit einem Netzelement zum Austausch von Daten eines IP-basierten Dienstes, falls das Netzelement die Signali¬ sierung mit SIP nicht unterstützt, Figur 3 den Informationsfluss für das Beispiel gemäß Figur 1, Figur 4 den Informationsfluss für das Beispiel gemäß Figur 2, Figur 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte Netzarchitektur für den Auf- bau einer Verbindung zwischen einem Endgerät MS in einem Kom¬ munikationsnetz und einem Netzelement AS, IPU in einem IP- Netz zum Austausch von Daten eines IP-basierten Dienstes un-
ter Verwendung von mindestens einer SIP-Signalisierungsnach- richt. Dabei werden Signalisierungsnachrichten zwischen End¬ gerät MS und Netzelement AS, IUP über das Zugangsnetz UTRAN, Bedienende-GPRS-Unterstützungsknoten (Serving GPRS Support Node) SGSN, Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten (Gateway GPRS Support Node) GGSN, über das IP Multimedia Subsystem IMS mit einer Proxy-Verbindungsstatus-Kontroll-Funktion (Proxy CaIl State Control Function) P-CSCF und einer Bedienenden- Verbindungsstatus-Kontroll-Funktion S-CSCF (Serving CaIl Sta- te Control Function) , einer Netzeinheit OSUS-Proxy des Kommu¬ nikationsnetzes und über einem SIP-Proxy SIP-P ausgetauscht. Die Netzeinheit OSUS-Proxy (Operator Specific User Service - betreiberspezifischer Nutzerdienst) verhält sich dabei, wie ein Proxy-Server. Die Netzeinheit OSUS-Proxy unterstützt da- bei die Funktionalitäten des SIP-Nutzer-Agenten (SIP-User- Agent) , damit eine Verbindung mittels SIP-Signalisierung zwi¬ schen Endgerät MS und der Netzeinheit OSUS-Proxy aufgebaut werden kann. Ist die Verbindung mit Hilfe der SIP- Signalisierung hergestellt, kann für den Austausch der Daten des vom Endgerät MS angefragten IP-basierten Dienstes die Signalisierung mit einer empfängerspezifischen Signalisie¬ rung, wie zum Beispiel http, ftp etc. erfolgen. Sind beide Verbindungen hergestellt leitet die Netzeinheit OSUS-Proxy Daten eines IP-basierten Dienstes vom Endgerät MS an das Netzelement AS, IUP und vom Netzelement AS, IUP an das Endge¬ rät MS.
Figur 2 zeigt in einer vereinfachten Netzarchitektur den Auf¬ bau einer Verbindung zwischen einem Endgerät MS in einem Kom- munikationsnetz und einem Netzelement AS, IPU in einem IP- Netz zum Austausch von Daten eines IP-basierten Dienstes im Falle, dass das Netzelement AS, IUP keine SIP-Signalisierung unterstützt. In diesem Fall werden SIP-Signalisierungsnach- richten zwischen einem Endgerät MS und einer Netzeinheit OSUS-Proxy über das Zugangsnetz UTRAN, Bedienende-GPRS-Unter¬ stützungsknoten (Serving GPRS Support Node) SGSN, Gateway- GPRS-Unterstützungsknoten (Gateway GPRS Support Node) GGSN,
über das IP Multimedia Subsystem IMS mit einer Proxy- Verbindungsstatus-Kontroll-Funktion (Proxy CaIl State Control Function) P-CSCF und einer Bedienenden-Verbindungsstatus- Kontroll-Funktion S-CSCF (Serving CaIl State Control Functi- on) ausgetauscht und damit eine Verbindung aufgebaut. Zur Vereinfachung wird in diesem Beispiel nur eine Netzeinheit OSUS-Proxy zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. Selbstverständlich könnten auch mehrere Netzein¬ heiten OSUS-Proxy das erfindungsgemäße Verfahren durchführen. Die Netzeinheit OSUS-Proxy baut dann mit Hilfe einer empfän¬ gerspezifischen Signalisierung eine Verbindung zum Netzele¬ ment im IP-Netz zum Austausch von Daten eines IP-basierten Dienstes auf. Generell kann die Netzeinheit OSUS-Proxy eine eigene Netzeinheit OSUS-Proxy des Kommunikationsnetzes sein oder in einer weiteren Netzeinheit des Kommunikationsnetzes integriert sein.
Figur 3 zeigt den Informationsfluss für das Beispiel gemäß Figur 1. Zunächst startet der Nutzer eines Endgerätes MS eine IP-basierte Applikation bzw. eine Anwendersoftware, wie zum Beispiel einen Internet Browser, einen FTP-Client, P2P-Dienst etc. auf seinem Endgerät MS. Danach wird vom Endgerät MS eine SIP-Verbindung zur Netzeinheit OSUS-Proxy aufgebaut. Die SIP- Anfrage beinhaltet die empfängerspezifische Signalisierungs- anfrage (http, ftp etc.) für die Bereitstellung eines IP- basierten Dienstes auf einem Netzelement AS, IPU mit dem SDP- Teil (Session Description Protocol — Verbindungs- Beschreibungs-Protokoll) der SIP-Einladungsnachricht (SIP- INVITE) . Diese Verbindungsaufbauanfrage wird über das IP MuI- timedia Subsystem IMS mit den beiden Netzknoten P-CSCF (Proxy CaIl State Control Function) und S-CSCF (Serving CaIl State Control Function) an die Netzeinheit OSUS-Proxy gesendet. Die Netzeinheit OSUS entscheidet anhand der Analyse des SDP- Contents der SIP-Einladungsnachricht, ob die Verbindungsauf- bauanfrage an das Netzelement AS, IPU im IP-Netz weitergelei¬ tet werden kann. Im Falle, dass das Netzelement AS, IPU die SIP-Signalisierung unterstützt, jedoch nicht das 3GPP SIP-
Profil, kann die Netzeinheit OSUS-Proxy wie ein sogenannter B2BÜA (Back to Back User Agent) agieren. Dieser Nutzer-Agent (B2BÜA) ist in der Spezifikation 3GPP TR 29.962 "Signalling interworking between the 3GPP profile of the Session Initia- tion Protocol (SIP) and non-3GPP SIP usage" definiert. Wenn das Netzelement AS, IPU einen SIP-Nutzer-Agenten (SIP-User- Agent) besitzt, wird die SIP-Verbindungsaufbauanfrage an das Netzelement AS, IPU weitergeleitet. Beide SIP-Nutzer-Agenten, im Endgerät MS und im Netzelement AS, IPU bauen eine Verbin- düng für den Austausch von Daten des IP-basierten Dienstes, sowie im SDP-Teil der SIP-Einladungsnachricht definiert, auf. Der Aufbau dieser Verbindung zwischen diesen beiden Endpunk¬ ten (Endgerät MS und Netzelement AS, IPU) erfolgt also durch den Verbindungsaufbauprozess, wie er für das IP Multimedia Subsystem definiert ist. Ist die Verbindung aufgebaut, wird die empfängerspezifische Signalisierungsanfrage an das Netz¬ element AS, IPU gesendet. Ist der IP-basierte Dienst ein Client-zu-Client-Dienst kann der gleiche Verbindungsaufbau¬ prozess verwendet werden. Alternativ kann das Netzelement AS, IPU auch direkt mit der empfängerspezifischen Signalisierung die Kommunikation beginnen. Dabei agiert die Netzeinheit OSUS-Proxy als Proxy-Server, d. h., sie (OSUS-Proxy) leitet die empfangenen Daten eines IP-Dienstes vom Netzelement AS, IPU an das Endgerät MS und vom Endgerät MS an das Netzelement AS, IPU weiter.
Figur 4 zeigt den Informationsfluss für das Beispiel gemäß Figur 2. In diesem Fall verfügt das Netzelement AS, IPU des IP-Netzes über keinen SIP-Nutzer-Agenten, das Netzelement kann also die SIP-Signalisierung nicht unterstützen. Die Netzeinheit OSUS-Proxy behandelt dabei die SIP- Einladungsnaσhricht vom Endgerät MS und agiert als Endpunkt dieser Verbindung. Die SIP-Verbindung (SIP-Session) zwischen Netzeinheit OSUS-Proxy und Endgerät MS wird mittels der SIP- Einladungsnachricht (SIP-Invite) vom Endgerät MS, der SIP 200 OK - Nachricht (Antwort auf die SIP-Invite) von der Netzein¬ heit OSUS und der SIP-Bestätigungsnachricht (SIP ACK) vom
Endgerät MS aufgebaut. In den einzelnen SIP-Nachrichten wird eine Beschreibung, die durch SDP {Session Description Proto- col) in der SIP-Signalisierung definiert ist, der aufzubauen¬ den Verbindung oder auch der vom Endgerät gewünschte IP- basierte Dienst transportiert. Das IP Multimedia Subsystem" IMS mit seinen unter Figur 2 erwähnten Netzknoten P-CSCF, S- CSCF leitet die SIP-Nachrichten vom Endgerät MS zur Netzein¬ heit OSUS-Proxy und umgekehrt und übernimmt dadurch die Ver¬ bindungskontrolle (Session Control) . Die Netzeinheit OSUS- Proxy erhält somit alle notwendigen Informationen um Verbin¬ dung zwischen dem Endgerät MS und der Netzeinheit OSUS-Proxy aufzubauen. Dies könnte zum Beispiel mittels eines zweiten (secondary) PDP Contextes geschehen. Aufgrund interner, in dieser Anmeldung nicht näher beschriebenen Daten, entscheidet die Netzeinheit, dass die SIP Verbindungsaufbauanfrage vom Endgerät MS nicht zum Empfänger-Netzelement AS, IPU weiterge¬ leitet werden kann. Die Netzeinheit generiert dafür eine ent¬ sprechende Anfrage mit einer empfängerspezifischen Signali¬ sierung, basierend auf dem Inhalt der empfangenen SIP- Nachrichten vom Endgerät MS und schickt diese Anfrage an das Netzelement AS, IPU. Die Netzeinheit OSUS-Proxy analysiert den Inhalt der SIP-Nachrichten vom Endgerät MS, zum Beispiel die enthaltene Anfrage der Applikation bzw. Anwendersoftware zum Aufbau einer Verbindung mit dem Netzelement AS, IPU zum Austausch von Daten des gewünschten IP-basierten Dienstes und benutzt die empfängerspezifische Signalisierung, also die Signalisierung, die das Netzelement AS, IPU unterstützen kann, wie zum Beispiel http, ftp etc. für den Aufbau einer Verbindung mit dem Netzelement AS, IPU. Die Antwort vom Netz- element AS, IPU wird an das Endgerät MS weitergeleitet. Für die weitere Kommunikation bzw. für den Austausch von Daten eines IP-Dienstes agiert die Netzeinheit OSUS-Proxy als Pro¬ xy-Server. Die Netzeinheit OSUS-Proxy leitet also die empfan¬ genen Daten eines IP-Dienstes vom Netzelement AS, IPU an das Endgerät MS und vom Endgerät MS an das Netzelement AS, IPU weiter. Alternativ kann die entsprechende Anfrage mit einer empfängerspezifischen Signalisierung für den Verbindungsauf-
bau auch vom Endgerät MS generiert werden und über die Netz- einheit OSUS-Proxy an das Netzelement AS, IPU gesendet wer¬ den. Auch hier agiert die Netzeinheit wie ein Proxy-Server.
Figur 5 zeigt eine Vorrichtung zum Durchführen des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens, wie es in Figur 4 beschrieben wurde. Dabei benutzt die Vorrichtung eine Sendeeinheit S und eine Empfangseinheit E der Netzeinheit OSUS-Proxy zur mobilen Kom¬ munikation mit dem Endgerät MS und dem Netzelement AS, IPU des IP-Netzes, eine Verarbeitungseinheit V zum Aufbauen einer Verbindung zwischen einer Netzeinheit OSUS-Proxy des Kommuni¬ kationsnetzes und dem Endgerät MS des Kommunikationsnetzes zum Austausch von Daten eines IP-basierten Dienstes mit min¬ destens einer Signalisierungsnachricht, zum Aufbauen einer Verbindung zum Austausch von Daten eines IP-basierten Diens¬ tes zwischen der Netzeinheit OSUS-Proxy des Kommunikations- netzes und dem Netzelement AS, IPU des IP-Netzes gemäß des Inhalts der mindestens einen Signalisierungsnachricht vom Endgerät MS mit mindestens einer empfängerspezifischen Signa- lisierung und zum Weiterleiten von empfangenen Daten eines IP-basierten Dienstes vom Netzelement AS, IPU and das Endge¬ rät MS und vom Endgerät MS an das Netzelement AS, IPU nach Aufbau beider Verbindungen.