背景技术
携带电话等第二代及第三代移动体通信正在广泛普及。作为其使用方法而言,正在从以往的声音通话为中心,到提高电子邮件和Web访问等IP数据通信的比率,并且普遍认为近些年里不断转向IP数据通信中心。以此为背景,人们正在寻求廉价且高性能的移动体IP数据通信系统。
有关第三代移动体通信,在3GPP2(3rd Generation PartnershipProject 2)及3GPP(3rd Generation Partnership Project)中被标准化的移动体IP数据通信系统,具有下面的特征。也就是说,具有和移动站直接进行无线通信的基站,并且具有和基站直接或者经由其它装置主要进行有线通信的访问路由器,在移动站和访问路由器之间设定作为下层协议使用这些无线及有线信道并根据Point-to-Point协议(PPP:Point to Point Protocol等)的IP数据通信连接。再者,由于访问路由器起到移动站和因特网等其它网络(下面,称为因特网)方之间的通信网关作用,因而移动站可以使用该IP数据通信连接来进行IP数据通信。
作为伴随移动站移动的正常处理来说,维持着移动站-访问路由器间理论上的IP数据通信连接,不断将担任其下层协议并对IP数据通信连接进行中继的基站等装置转换到移动目的地的装置。据此,和移动站进行IP数据通信的装置可以在没有发觉移动站移动的状况下继续进行通信。在此,进行IP数据通信连接中继处理并且当移动站移动时进行下述处理的是数据包控制站,该处理为将上述中继处理在本装置-其它装置间进行转换。数据包控制站或其功能根据3GPP2作为PCF(Packet Control Function)并且根据3GPP作为SGSN(ServingGPRS Support Node)已做出规定,作为实际装置的状态是各种各样的,诸如基站、基站控制装置及访问路由器成为一体,或者独立的单个装置。
有关伴随移动站移动的数据包控制站转换处理的技术要求,根据3GPP2确定为A.S0007及A.S0013,根据3GPP确定为3GPP TS23.060。另外,作为相关的技术,有专利文献1和专利文献2中记载的技术。
专利文献1
特开2002-238067号公报
专利文献2
美国专利6496491号公报
在以往的技术中存在如下的问题。也就是说,就3GPP2的A.S0001、A.S0007及A.S0013和专利文献2中记载的技术而言,在数据包控制站转换处理过程中,从因特网方到达向移动起始地数据包控制站传送的发给移动站的数据包被废除。另外,就专利文献1中记载的技术而言,需要在数据包控制站和移动站之间进行IP层的通信,不适应下述的数据包控制站,该数据包控制站根据下层协议对在移动站和访问路由器间终端的IP数据通信连接进行中继。
3GPP的3GPP TS 23.060虽然具有从移动起始地数据包控制站向移动目的地数据包控制站的发给移动站的数据包传送方法,但是移动站和数据包控制站之间的下层协议是以进行数据包到达顺序控制和重发控制为前提的。因此,难以实现将该方法向下述系统的使用,该系统为3GPP2的A.S0001、A.S0007及A.S0013那样的将重发控制委托给IP层以上的上位应用协议不进行按照下层协议的重发。
发明内容
本发明如上所述,用来提供移动体IP数据通信系统,即使在不进行按照下层协议的重发的系统中,如果移动站具备数据包控制站转换处理功能,则也可以防止伴随移动站移动的数据包控制站转换时发给移动站的数据包丢失。据此,能够使通信质量得到提高。
本发明具备下述结构,用来从移动站的移动起始地数据包控制站向移动目的地数据包控制站传送移动站所使用的IP数据通信连接上数据包。通过这种结构,来防止伴随移动站移动的转换数据包控制站时发给移动站的数据包丢失。
本发明具备下述结构,用来将移动起始地和移动目的地数据包控制站间的数据包传送请求及应答消息编入对数据包控制站进行转换的IP数据通信连接路径转换请求及应答消息中。通过这种结构,来防止因进行数据包传送处理而引起的数据包控制站转换处理时间的增加。
在转换处理的过程中到达访问路由器的发给移动站的数据包被传送到移动起始地数据包控制站方。移动起始地数据包控制站为了不使在转换处理的过程中所接收到的数据包丢失,而在接收转换请求发送转换应答之时开始进行缓冲。接收到转换应答的移动目的地数据包控制站将移动起始地数据包控制站在转换处理的过程中所接收到的数据包传送开始请求发送给移动起始地数据包控制站,移动起始地数据包控制站对于缓冲后的数据包和按照预先确定的规则完成数据包缓冲之后仍然有从访问路由器发给移动站的数据包接收的,将数据包传送给移动目的地数据包控制站。
移动目的地数据包控制站在与转换应答的接收几乎相同的时刻,对访问路由器发送IP数据通信连接路径转换请求。访问路由器将比收到该请求做出应答的时刻靠后的发给移动站的数据包传送给移动目的地数据包控制站方。因此,在转换处理期间从访问路由器经由移动起始地数据包控制站向移动目的地数据包控制站所传送的数据包,成为与该转换后来自访问路由器的数据包相比靠前时刻的数据包。因而,移动目的地数据包控制站在将所接收到的数据包发送给移动站方时,比来自访问路由器的所接收到数据包更先发送从移动起始地数据包控制站所传送的数据包。据此,可以防止数据包顺序的调换。
移动目的地数据包控制站为了防止新旧数据包的顺序调换,例如可以设定某个期间的传送等待计时器,在直至超时期间先行将下述数据包发送到移动站方,该数据包是已对从访问路由器到达的接收数据包进行缓冲所传送的。或者,将所传送的数据包发送给移动站的期间也可以设为来自访问路由器的转换后直至最初数据包到达的期间,此后将来自访问路由器的接收数据包发送到移动站方,传送数据包即使到达也将其废除。为了防止数据包丢失,虽然采用前一个方法延长计时器的期间是有效的,但是为了将伴随转换处理的IP数据通信连接上数据包的通信停止期间缩短则后者是有效的,可以选择与系统运行者的策略相一致或者性能最佳的方法。
移动目的地和移动起始地数据包控制站在通过IP数据包来进行IP数据通信连接路径转换请求和应答收发等的场合下,由于需要预先知道相互的IP地址,因此在进行数据包传送处理时也使用相同的IP地址,这种场合下没有必要改变数据包传送专用的IP地址进行存取。但是,数据包控制站在作为进行很多用户业务中继处理的装置的关系方面,为了负载分配和冗余结构,有时作为对具有多个IP地址的装置加以管理的装置来实现。在这种场合下,除作为收发转换请求和应答代表的IP地址之外,发送起始地和发送目的地数据包控制站需要相互知道实际数据包传送所使用的IP地址。作为所需的装置来说,分别在IP数据通信连接路径转换及数据包传送请求消息和应答消息中,包含传送数据包所使用的传送目的地及传送起始地IP地址进行发送。
为了对数据包控制站间的传送数据包进行收发使传送数据包与IP数据通信连接及移动站相关联,也可以在传送数据包中包含识别key信息。作为识别key来说,有使用IP数据通信连接和移动站自身识别信息的方法。这些信息由于通常在IP数据通信连接路径转换处理本身中也是必要的,因而不需要在传送起始地和传送目的地数据包控制站间对数据包传送专用的识别key信息进行存取。或者,也可以将数据包传送专用的识别key信息包含于IP数据通信连接路径转换及数据包传送请求和应答消息的一方或双方中。在使用这种方法的场合下,可以使用任意的识别key。
在IP数据通信连接路径转换处理过程中,根据路径整体转换时间缩短等目的的不同,有时在一并进行无线路径转换和有线路径转换的时刻加以处理。这种场合下,即使有线路径转换完成从访问路由器方发给移动站的数据包开始到达移动目的地数据包控制站,如果无线路径转换仍是处理过程中,则也可以至其完成之前由移动目的地数据包控制站对到达的数据包进行缓冲。在这种状态下,即使对于从移动起始地数据包控制站按照本实施示例所提供的方法所传送的数据包,也由移动目的地数据包控制站进行缓冲。
在使用传送计时器对来自访问路由器的数据包进行缓冲的方法的场合下,也可以采用与来自移动起始地数据包控制站的传送数据包用缓冲器不同的缓冲器。在使用该二个缓冲器的状态下无线路径转换处理完成等进行向移动站的数据包发送时,在传送计时器超时之前将缓冲存储后缓冲器中的传送数据包发送给移动站。再者,在使用该二个缓冲器的状态下传送计时器超时时,也包括二个缓冲器的一方或双方为空闲的情形,将二个缓冲器结合成一个以使向移动站的发送顺序成为传送数据包、来自访问路由器的数据包的顺序。缓冲器结合之后向移动站方的发送按照结合后缓冲器中的顺序来进行,在对来自访问路由器的数据包进行缓冲存储的场合下,将其添加到缓冲器末尾以使向移动站的发送顺序成为最后。
另一方面,在将数据包传送的接收设为只是从IP数据通信连接路径转换后最初的访问路由器向移动目的地数据包控制站的数据包到达并将此后的传送数据包废除的场合下,与上述有所不同也可以只在一个缓冲器中进行缓冲。这种场合下,由于在对最后的传送数据包进行缓冲存储后,接着对来自访问路由器的数据包进行缓冲存储,因而能够正确保持数据包的顺序性。
具体实施方式
下面,对本发明的实施方式予以说明。
图1是表示在本实施示例中使用于这种移动体IP数据通信系统时的处理过程实施方式的顺序,这种移动体IP数据通信系统是由移动站装置(下面,称为移动站)、基站装置(下面,称为基站)、数据包控制站装置(下面,称为数据包控制站)及访问路由器装置(下面,称为访问路由器)构成的系统,数据包控制站连接于和移动站进行无线通信的多个基站,并将这些基站所覆盖的无线通信区域集合作为与数据包控制站对应的通信区域,图2是表示上述移动体IP数据通信系统结构的框图。
各装置至少具备CPU和存储器,借助于CPU进行存储器中所存储的程序,按照流程图在各装置上实现下面说明的处理。另外,各程序既可以预先存储于各装置的存储器中,也可以按照需要,通过作为该装置可利用、可装卸的存储媒体和通信媒体并且传播到网络或到网络上的载体而从其它装置导入。
另外,图3是表示与图1的顺序处理对应的移动起始地数据包控制站处理的流程图,图4同样是表示移动起始地数据包控制站处理的流程图。另外,图5是表示与图4处理中传送及缓冲处理对应的处理的流程图。图6是本实施示例所涉及的数据包控制站的结构图。图7、图8、图9及图10是具有使用本实施示例时效果的将数据包流重叠于图2系统框图上的附图。
下面,根据图1的顺序来说明对应的图2、图3及图4流程图上的处理,同时说明图6结构图上的各装置动作。接着,采用图7、图8、图9及图10,来说明本实施示例的效果如何体现在数据包流上。
移动站101及移动目的地基站103随着图2所示移动站101的移动,从移动站101和移动起始地基站102之间的通信状态转移成和移动起始地基站103之间的通信状态,该移动起始地基站102与移动起始地数据包控制站104相连接,该移动起始地基站103与移动目的地数据包控制站105相连接。据此,检测出下述移动的移动站101及移动目的地基站103对移动目的地数据包控制站104发送移动站通信区域间移动通知消息111(步骤111),上述移动是从与移动起始地数据包控制站104对应的通信区域204向与移动目的地数据包控制站105对应的通信区域205的移动。
移动目的地数据包控制站105接收消息进行下面的处理。移动目的地数据包控制站105的处理指的是,控制部601经由数据包收发部603来进行消息、数据包的收发并对存储区域602中的各表格进行参照及更新,与移动起始地数据包控制站104方的处理也是相同的。
移动目的地数据包控制站105根据接收消息内容,在用户表格608上制作用户1的项目。连接识别符609设为包含于接收消息中的值,传送状态612设为表示传送目的地的值。在此,进行移动起始地数据包控制站地址的检测。在接收消息中有时包含移动起始地数据包控制站地址本身,有时包含数据包控制站识别符。在数据包控制站识别符的场合下,登录到移动起始地/目的地数据包控制站613,在数据包控制站表格604中通过所预先设定的值来检测地址605(步骤401)。移动站接收开始等待614按照系统设定并且传送计时器使用616按照系统或装置设定加以设定。
移动目的地数据包控制站105对所检测出的移动起始地数据包控制站104的地址,发送IP数据通信连接路径转换及数据包传送请求消息112(步骤112)。在本消息中包含连接识别符609,以便移动起始地数据包控制站104能够判别转换对象。
在作为传送数据包识别符使用任意值的场合下,设定传送数据包识别符610将其包含于本消息中。作为系统设定,例如传送数据包识别符在预先决定使用与连接识别符相同的值的场合下,也可以不将传送数据包识别符610包含于本消息中。
另外,与本实施示例有所不同,有时下述两种IP地址不同,这两种IP地址一是对本消息和IP数据通信连接路径转换及数据包传送应答消息113进行收发所用的IP地址,二是数据包传送所用的IP地址。这种场合下,在本消息和IP数据通信连接路径转换及数据包传送应答消息113中,包含数据包传送所用的IP地址或数据包控制站识别符,移动起始地数据包控制站104和移动目的地数据包控制站105将相互从对方数据包控制站所接收到的传送所用IP地址记录到用户表格608的对应项目中。
移动起始地数据包控制站104将接收消息中与连接识别符对应的用户表格608上的项目的传送状态612设定成表示传送起始地的值,对移动起始地/目的地数据包控制站613设定移动目的地数据包控制站105的识别符。另外,在接收消息中包含传送数据包识别符的场合下,设定为传送数据包识别符610。
移动起始地数据包控制站104对移动目的地数据包控制站105发送IP数据通信连接路径转换及数据包传送应答消息113(步骤113),与此同时开始进行缓冲(步骤114)。缓冲开始处理的详细情况将在下面加以说明。
移动目的地数据包控制站105进行访问路由器地址检测(步骤402)。此处,作为用户表格608的访问路由器611设定接收消息中所包含的访问路由器识别符。再者,通过所接收到的访问路由器识别符,参照访问路由器表格606中所预先设定的值来检测地址607。既可以在接收消息中直接包含访问路由器地址,又可以给移动站、用户或数据包控制站预先确定对应的访问路由器。
移动目的地数据包控制站105向移动起始地数据包控制站104发送数据包传送开始请求116(步骤116),将IP数据通信连接路径转换请求117发送给访问路由器106(步骤117)。有关下面的传送计时器及缓冲开始处理(步骤118)、缓冲存储或向移动站的发送开始处理(步骤122)、传送计时器超时及传送数据包接收结束处理(步骤123)以及各种消息、数据包收发处理,将作为移动目的地数据包控制站传送及缓冲处理(步骤403)在下面予以说明。
下面表示上述移动起始地数据包控制站104中的缓冲开始处理(步骤114)的详细情况。接收到数据包传送开始请求116的移动起始地数据包控制站104进入数据包传送开始状态(步骤301)。另一方面,若从访问路由器接收到发给移动站的数据包115,则将其追加到缓冲器618的末尾,更新使用数目(步骤302)。在此,如果已经进入上述的数据包传送开始状态则向下面的处理进展,如果不是那样则数据仍旧被缓冲(步骤303)。作为与缓冲有关的传送起始地/目的地数据包控制站通用的处理,废除规定时间以上仍旧被缓冲的数据包。另外,在对缓冲器总数和每个用户使用数目有上限的场合下,就总数来说进行全部用户的从缓冲器中旧的数据包加以废除等的处理,就每个用户使用数目来说进行对象用户的从缓冲器中旧的数据包加以废除等的处理。如果是数据包传送开始状态,则将缓冲器中的一部分或全部数据包从缓冲器前面按顺序对移动目的地数据包控制站作为发给移动站的传送数据包121进行发送(步骤121)。
下面,表示移动目的地数据包控制站传送及缓冲处理(步骤403)的详细情况。
首先,确认传送计时器使用616的设定(步骤501),如果是YES则使传送计时器开始,与此同时将传送计时器使用中617设定为YES(步骤502)。接着,确认移动站接收开始等待614的设定(步骤503),如果是YES则将移动站接收开始等待中615设定为YES(步骤504)。
在从移动起始地数据包控制站104接收到发给移动站的传送数据包121的场合(步骤121)下,确认是否是传送过程中(步骤501)。在已经传送结束等不是传送过程中的场合下,将接收数据包废除(步骤511)。在此之外,确认缓冲器2(619)是否为使用中(步骤512)。缓冲器2(619)为使用中是移动站接收开始等待614为YES设定且传送计时器使用中617为YES的情形。
如果是缓冲器2(619)使用中,则向缓冲器2(619)的末尾追加数据包(步骤513),在此之外向缓冲器1(618)的末尾追加数据包(步骤514)。接着,确认移动站接收开始等待中615是否是YES(步骤515)。要是YES则设为缓冲存储后的原状态,要是NO则设为发给移动站的传送数据包123进行发送(步骤123)。
另一方面,来自访问路由器106的接收,首先接收IP数据通信连接路径转换应答119(步骤119),进入发给移动站的数据包接收开始状态(步骤505)。此后若接收到发给移动站的数据包120(步骤120),则确认传送计时器使用中617(步骤506)。
在未使用传送计时器的场合下,接收到最初来自访问路由器的发给移动站的数据包120之时,将传送状态612设定成没有传送的值,传送结束(步骤507)。接收数据包向缓冲器1(618)的末尾进行追加(步骤508)。在缓冲器2(619)为使用中或者移动站接收开始等待中615为YES的场合下,不能从缓冲器1(618)发送给移动站(步骤509)。在此之外,将缓冲器1(618)中数据包的一部分或全部作为发给移动站的数据包127进行发送(步骤127)。
在移动站接收开始等待中615为YES,接收到移动站接收开始通知125的场合(步骤125)下,将移动站接收开始等待中615设定为NO结束移动站接收开始等待(步骤516)。如果有缓冲器中的数据包则将一部分或全部作为发给移动站的缓冲存储数据包126进行发送(步骤126),而此时要是缓冲器2(619)使用中则不能发送缓冲器1(618)中的数据包。
在传送计时器使用中617为YES,出现传送计时器超时的场合(步骤517)下,将传送状态612设定成没有传送的值,传送结束(步骤518)。此时,确认是否是缓冲器2(619)使用中(步骤519),要是YES则采用将缓冲器1(618)接于缓冲器2(619)末尾的形式,将整体作为缓冲器1(618),结束缓冲器2(619)的使用(步骤520)。
上面是本实施示例中的处理,通过进行这种处理,IP数据通信连接路径转换前后的数据包流如下所述。
首先,移动站101移动前的发给移动站101的数据包1(701)经由移动起始地数据包控制站104及基站102,到达移动站101。
接着,若移动站101移动,则在移动目的地基站103、数据包控制站105及移动起始地数据包控制站104之间进行路径转换及传送处理802。此时的发给移动站101的数据包2(801)由于仍未进行访问路由器中的路径转换处理,因而到达移动起始地数据包控制站104。移动起始地数据包控制站104对数据包2(801)进行缓冲。
接着,若向访问路由器106的路径转换处理902和向移动起始地数据包控制站104的传送开始处理几乎同时进行,则由访问路由器106进行转换处理。此后到达的发给移动站101的数据包3(901)被传送到移动目的地数据包控制站105,并且由移动起始地数据包控制站进行缓冲的数据包2(801)也被传送到移动目的地数据包控制站105。
发给移动站101的数据包在访问路由器106的转换处理之前被传送到移动起始地数据包控制站104,在转换处理之后被传送到移动目的地数据包控制站105。为此,在移动目的地数据包控制站105中传送数据包一定需要比来自访问路由器106的数据包更先传送到移动站方。为了将其实现,在使用传送计时器进行移动站接收开始等待的场合下,通过将数据包2(801)存储到缓冲器2中将数据包3(901)存储到缓冲器1中,来保持正确的顺序,即使传送计时器超时和移动站接收开始通知的哪一个先行到达,向移动站方的发送顺序也可以成为数据包2(801)、数据包3(901)及此后到达的数据包4(1001)的顺序。
如上所述,根据本实施示例,移动站如果具备数据包控制站转换处理功能,则可以防止伴随移动站移动的数据包控制站转换时发给移动站的数据包丢失。
另外,由于可以任意设定移动目的地数据包控制站中的传送计时器使用本身和其计时器值,因而维持着移动站-访问路由器间理论上的IP数据通信连接,可以在将担任其下层协议的中继装置不断转换到移动目的地的装置之时,针对将转换时的数据包丢失对策依赖于上位应用层协议的重发机构等的移动体IP数据通信系统,提供不需要特殊装置且能够把变更影响抑制得小的转换时数据包丢失防止功能。