JP2002538689A - パーソナルアクセス通信システム(pacs)のインターネット増補無線ポート制御装置(rpcu) - Google Patents

パーソナルアクセス通信システム(pacs)のインターネット増補無線ポート制御装置(rpcu)

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Abstract

(57)【要約】 情報を通信する、とくにインターネットホストとの間で転送された情報を通信する方法、装置、製品およびメモリ構造である。装置は、ルータ(532)とスタブ(530) とを含む無線ポート制御ユニット(106) を含んでいる。ルータ(532) は、インターネットホストとメッセージを送受信する通信を行うように結合され、SUソースメッセージを受取り、第1のデータ転送プロトコルでSUアドレスメッセージをパケット転送モジュール(402) に提供するためにパケット転送モジュール(402) に通信するように結合される。スタブ(530) は、第1のデータ転送プロトコルから第2のデータ転送プロトコルにメッセージを変換し、第2のデータ転送プロトコルから第1のデータ転送プロトコルにメッセージを変換するようにルータ(532) とパケット転送モジュール(402) との間に結合されている。この方法は、データペイロードを有するデータパケットを受信し、データペイロードが損失感応メッセージであるか、あるいは遅延感応メッセージであるかを決定し、データペイロードが損失感応メッセージである場合は、承諾メッセージが要求されていることを示すためのデータパケットを構成し、データペイロードが遅延感応メッセージである場合、承諾メッセージが要求されていないことを示すためのデータパケットを構成し、データパケットを送信するステップを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動セルラー通信を行うシステムおよび方法に関し、とくに、移動
セルラー通信ネットワークにおけるインターネットサービスのための方法および
システムに関する。
【従来の技術】
これまで、セルラー移動および無線通信システムは音声サービス用に設計およ
び構成されてきた。インターネットアプリケーションおよびユーザの急激な増加
により、既存のセルラーシステムに基づいてインターネットサービスを移動ユー
ザに提供するという要求が増えている。音声通信は、接続指向、回線交換、一定
のビット速度および損失とジッタに対する低い許容誤差として特徴付けられる。
それとは対照的に、インターネットサービスは、無接続通信、パケット交換、バ
ースト(bursty)トラフィックパターン、マルチキャスト、多数のサービ
スのクラスの区別、ならびにしばしば最善努力式および損失許容通信を特徴とす
る。さらに、いくつかのインターネットアプリケーションは、可変ビット速度符
号化を使用するビデオ会議のような、はるかに高いオン・デマンド帯域幅をしば
しば所望する。これまで、音声指向セルラーネットワークの現存するインフラス
トラクチャに加えて、経済的なネットワークアーキテクチャ、ならびにインター
ネットサービスのこれらの異なった要求を満足させるために必要なシステムコン
ポーネントの開発は、まだ達成することのできない目標である。
【0002】 図1は、PACS(パーソナルアクセス通信システム)100 を示している。
PACSは、人口密度の高いエリアにおけるセルラー無線サービスに対する新生
の低階層、低コストのPCS規格である。PACS規格は、2つのデータ通信モ
ード(回線モードおよびパケットモード)を規定している。
【0003】 PACSネットワークにおいて、ユーザは、加入者ユニット(SU)装置102
によってサービスを得る。SU102 は、時分割多元接続(TDMA)アップリ
ンクおよび時分割多重化(TDM)ダウンリンクを介して無線ポート(RP)と
通信している。それらの送信および受信範囲によって決定されるRP104 の影響
範囲とSU102 の影響範囲とがセル112 を規定する。
【0004】 その付近のRP104 は、RP104 からの全てのトラフィックを集めてバック
ボーン音声またはデータネットワークにそれを接続する無線ポート制御装置(R
PCU)106 によって制御される。ユーザ認証およびその他の関連した機能は、
アクセスマネジャ(AM)108 およびシグナリングネットワーク110 によって行
われる。
【0005】 PACS規格のパケットモードデータサービスは、本発明のインターネット
サービスアーキテクチャにおいてIPサービスを実施し、管理するための基本的
な構成ブロックとして機能する。
【0006】 PACSパケットチャンネル(PPC)として知られているPACSのパケ
ットモードデータサービスは、可変的な帯域幅、非同期的、オンデマンドの帯域
幅および非対称的なデータサービスを256000バイト/秒(Kbps)まで
のデータ速度でユーザに提供する。それは、周波数分割多重化に基づいている。
TDMAアップリンクおよびTDMダウンリンクのPACS物理インターフェー
スは、回線モードおよびパケットモードの両サービスに共通している。アップリ
ンクは、SU102 からRPCU106 に対する方向であり、ダウンリンクは、RP
CU106 からSU102 に対する方向である。PPCの高いデータ速度および可変
帯域幅という性質は、インターネットトラフィックのマルチメディアおよびバー
スト(bursty)性質によく適している。PPCは、PACS回線モードサ
ービス(音声、回線モードデータ等)との帯域幅の動的な共用をサポートし、そ
うでなければアイドル状態の帯域幅をPPCが使用することを可能にする。
【0007】 図2のAは、PPCの階層を表す概略図である。このPPCは、PACS物
理層202 、データリンク層(DL)204 およびセキュリティ層(SL)206 の3
つの層から構成されている。PACS物理層は、TDMAアップリンクおよびT
DMダウンリンクの符号化を行う。アップリンクTDMAおよびダウンリンクT
DMの両フレームの長さは2.5秒である。各フレームは8つのスロットから構
成され、各スロットの長さは10バイトである。PPC DL層204 のタスクは
信頼できる無接続通信サービスをSL層206 に提供することであり、このPPC
DL層204 は媒体アクセス制御(MAC)、フラグメント化およびセグメント
化、ならびにエラー検出および補正を含んでいる。SL層206 の主な機能は、ハ
ンドセット登録、ユーザ認承およびデータ暗号化を含んでいる。
【0008】 図2のBは、PACS規格のカプセル化およびフレーム指示手順を示す。最
初に、PPCは、電波による盗聴を防止するためのオプションのペイロード暗号
化を行いながら、ヘッダ214 およびチェックサム216 を有するSLパケット212
において各ネットワーク層パケット210 を複写する。その後、それは適当なヘッ
ダ220 およびチェックサム222 を有するDLパケット218 中に各SLパケット21
2 をカプセル化する。各DLパケット218 は1以上のDLフラグメント224 に分
割され、最後に各DLフラグメント224 はDLセグメント226 に細分される。フ
ラグメント化は高レベルの媒体アクセス機能に対するものであり、PPCは各D
Lフラグメント224 に対してスロット番号を(8つのスロットから)割当てなけ
ればならず。あるフラグメント224 の全てのセグメントは同じスロットで送信さ
れなければならない。セグメント化はTDM/TDMA無線リンク構造に適合す
るためのものであり、これは図2のCに示されている。
【0009】 ダウンリンクフラグメント化のために、最大フラグメント寸法は576バイ
トのデータである。さらに大きいパケットはフラグメントにされなければならな
いが、各フラグメントは異なったスロットで並列に送信されることができる。ア
ップリンクフラグメントは256セグメント長であってもよく、したがって全て
のアップリンクDLのパケット218 は、単一のフラグメントで送られる。
【0010】 図3および4は、カプセル化アップリンクおよびダウンリンクメッセージを
さらに詳細に示す概略図である。
【0011】 図5は、PPCの機能的アーキテクチャの概略図である。コンテンション機
能(CF)302 は、非常に時間が臨界的であるDL媒体アクセスおよび承諾手順
の小さいサブセットを行う。パケットデータ制御装置(PDCU) 304はDLお
よびSL機能の残りのものを処理する。CF302 はRP104 中に存在し、PDC
U304 は一般にRPCU304 中に構成されている。
【0012】 各パケットモードSU102 は加入者アイデンティティ(SubID)を有し
ている。このサブIDは登録中にユーザを認証するために使用される。さらに、
各アクティブなSU102 はまた、LPTID(ローカルパケットターミナル識別
子)と呼ばれるトランジェント識別子を有する。LPTIDは、無線リンクによ
るあらゆるアップリンク/ダウンリンクスロット中のソース/デスティネーショ
ンSU102 を特定する1バイトの整数である。SU102 は、それがセル112 に入
る(コールドスタートまたはローミングによって)たびに、それがそのセル112
中にとどまっている限り特有のLPTIDを割当てられる。LPTIDは、現在
のセル112 においてのみ有効であり、SU102 は異なったセル112 中において異
なったLPTID値を有することができる。LPTIDは、登録の成功後にPA
CSネットワーク100 によって割当てられ、各ハンドオフ後に再度割当てられる
。SU102 が隣接したセルに移動したとき、古いLPTIDはもはや使用されず
、新しいLPTIDが新しいセル112 において割当てられなければならない。し
たがって、LPTIDは実際に過渡的である。以下の表Iは、標準規格に定めら
れているLPTIDに対する現在の割当方式を示す。 表 I LPTID値 目 的 0×00 ヌル 0×01 登録メッセージ(SU102 がLPTIDを割当てられる 前に使用された) 0×02−0×EF 登録およびハンドオフ時にSU102 に割当てられる。
【0013】 これによって各セル112 において 238個までのSU102 が可能である。 0×F0−0×FD 将来的な使用のためにリザーブされる 0×FE システム情報(データリンク層、ネットワーク層および “システム情報チャンネル”パラメータを放送するために 使用された) 0×FF 全てのSU102 (全てのSU102 に放送されなければ ならないメッセージに対して使用された) 登録を成功した後、各アクティブなSU102 は、現在のセル112 で使用するた
めのデータリンク層アドレスを割当てられる。このデータリンク層アドレスは、
LPTID(ローカルパケットターミナルID)と呼ばれる1バイトの整数であ
る。
【0014】 SI102 は、ネットワークに入ると常にPPC登録を行う。PPC登録の2
つの主なタスクは、認証およびLPTID割当てである。登録のはじめに、SU
102 は、サブID(ユーザ匿名なしと仮定する)を含む登録リクエストメッセー
ジ(PACKET REG REQ)を送る。その後、AM108 はこのサブID
を使用して、SU102 を認証する。認証が成功すると、PDCU304 は新しいL
PTIDを割当て、このLPTIDと共に登録承諾メッセージ(PACKET REG ACK)をSU102 に送り返す。その時からずっと、SU102 は、それ
がネットワークから登録を取り消されるか、あるいは異なったセル112 に移動す
るまでLPTIDによってこれに送ることを予定されたデータを識別する。
【0015】 セルのハンドオフは、自動リンク転送(ALT)として知られている。AL
Tは、SU102 が無線セル112 の境界を横切っているときに行われる。それは、
SU102 が現在の物理的チャンネルの劣化を検出し、かつ十分に高い品質を有す
る別の物理的チャンネルを見出したときに始まる。その後、SU102 は、ALT
リクエストメッセージを新しいRP102 に送る。このリクエストが受取られると
、SU102 はALT実行メッセージを取り戻し、新しいセル112 に対する新しい
LPTIDを獲得する。2つのチャンネルが同じRPCU106 を割当てられるか
否かに応じて、ALTは、SU102 が同じRPCU106 中の隣接したセルに移動
した場合はRPCU内ALT、およびSU102 が異なったRPCU106 に移動し
た場合にはRPCU間ALTという2つのカテゴリーに分けられる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
これまで、PACS100 は主に音声ネットワークとして開発されてきた。標準
規格では2つのデータ通信モード(回線モードおよびパケットモード)が規定さ
れているが、PACS100 におけるインターネットサービスサポートの問題は扱
われていない。インターネットアクセスは、ユーザが専用のPACSチャンネル
によってインターネットサービスプロバイダ(ISP)へのポイントツーポイン
トプロトコル(PPP)接続を設定した場合、回線モードデータサービスによっ
て行われることが可能である。しかし、固定された帯域幅のために、このタイプ
のアクセスはスケールを定めることはできず、インターネット適用に対して非効
率的である。
【0017】 セルラーネットワークにおける移動およびマルチキャストIPサービスをサ
ポートすることによってセルラーネットワークを世界的なインターネットとシー
ムレスに統合するネットワークアーキテクチャおよび1組の設計ガイドラインが
必要とされている。本発明は、このニーズを満たすものである。
【課題を解決するための手段】
上述したニーズおよび要求の問題を解決するために、本発明はPACSネット
ワークに対する新しいシステムおよびネットワークアーキテクチャを開示してい
る。それによって、インターネットまたはイントラネットに接続するためのIP
ルータおよびバックボーンリンクによってPACS音声ネットワークを増大する
。さらに、PACSネットワーク内におけるローミング、ならびPACSネット
ワークとインターネット/イントラネットの残りのものとの間における世界規模
の移動性をサポートするために移動体IPがハンドオフ機構に含まれている。本
発明はまた、動的IPマルチキャストおよびマルチキャストバックボーン(MB
one)接続性をサポートするための固有のPACSマルチキャストおよびグル
ープ管理方式の使用を開示している。
【0018】 これらの特徴は、既存のPACSネットワークを世界的なインターネットに
シームレスに統合し、世界規模の移動性がサポートされた標準規格適合IPサー
ビスを提供する。このシステムにより、PACSユーザは、移動体上のパーソナ
ルコンピュータ(PC)に接続されたプロトタイプのパケットモードSUを使用
して無線インターネットアクセスを行うことが可能になる。大部分のIPアプリ
ケーションは、あたかも移動体のパーソナルコンピュータが固定されたインター
ネットホストであるかのように動作することができる。
【0019】 ユーザおよび移動体のPCは、PACS無線ネットワーク内でローム(放浪
)するか、あるいはPACSネットワークと外部インターネットとの間を移動I
Pを使用して移動することができる。IPマルチキャストおよびMBoneアプ
リケーションはまた、固有のPACSマルチキャストを使用してシームレスにか
つ効率的にサポートされる。
【0020】 また、本発明は、RPCU中に構成されたパケット転送モジュールと呼ばれ
るデバイスおよびそれに関連した素子の機能を拡張して、PACS無線ネットワ
ーク内のPACSユーザ間において効率的な1対多(マルチキャスト)通信を達
成する方法および装置が開示している。マルチキャストをサポートするためのS
Uのためのシステム設計およびアーキテクチャもまた開示されている。パケット
転送モジュールおよびSUに追加された機構によって、(1)グローバルマルチ
キャストアドレスとローカルPACSグループアドレスとの間における動的マッ
ピングと、(2)少なくとも1つのグループ会員を有するセルだけにマルチキャ
ストパケットを転送するための選択的なマルチキャストと、および(3)効率的
なグループ会員管理が実現される。
【0021】 マルチキャスト拡張によって、現在のシステムより優れたいくつかの利点が
得られる。第1に、それはPACSグループ会員にマルチキャストパケットの単
一のコピーだけを配信する。第2に、グループ会員を持たないセルに対しては、
マルチキャストパケットが送信されず、したがって放送時間が節約される。PA
CSマルチキャストを実施することにより、セル当たり1つのデータのコピーが
グループの会員であるPACSユーザだけに正確に配信されるため、PACS帯
域幅の使用が最適であり、グループの会員でないPACSユーザの電力が無駄に
消費されることがない(彼等はマルチキャストデータを処理しないからである)
。第3に、任意のネットワーク層のマルチキャスト方式(IPマルチキャストお
よびCDPDマルチキャスト)がシームレスにサポートされることができる。最
後に、拡張することによって、グループ会員が効率的かつ正確に維持される。
【0022】 また、本発明は、情報を通信する方法および装置、とくにインターネットホ
スト間で転送される情報を通信する方法および装置を開示している。装置は、ル
ータおよびスタブを含む無線ポート制御ユニットを含んでいる。ルータは、イン
ターネットホストとメッセージを送受信するために通信するように結合され、S
Uソースメッセージを受取り、第1のデータ転送プロトコルでSUアドレスメッ
セージをパケット転送モジュールに提供するためにパケット転送モジュールと通
信するように結合されている。スタブは、第1のデータ転送プロトコルから第2
のデータ転送プロトコルにメッセージを変換し、第2のデータ転送プロトコルか
ら第1のデータ転送プロトコルにメッセージを変換するようにルータとパケット
転送モジュールとの間に結合されている。
【0023】 この方法は、データペイロードを有するデータパケットを受信し、データペ
イロードが損失感応メッセージであるか、あるいは遅延感応メッセージであるか
を決定し、データペイロードが損失感応メッセージである場合は、承諾メッセー
ジが要求されていることを示すためのデータパケットを構成し、データペイロー
ドが遅延感応メッセージである場合には、承諾メッセージが要求されないことを
示すためのデータパケットを構成し、データパケットを送信するステップを含ん
でいる。
【0024】 本発明によって、結果的に(1)インターネットに接続するためのIPルー
タおよびバックボーンリンクによって音声ネットワークを増大することによって
無線インターネットおよびインターネットアクセスを行うPACSシステムアー
キテクチャと、(2)容易なサービスメインテナンスおよびIPv6のような将
来のIP規格への移行のために簡単化されたRPCU設計と、(3)固有のPA
CSマルチキャストの使用による動的なIPマルチキャストおよびマルチキャス
トバックボーン(MBone)接続性の効率的なサポートとが実現され、かつ(
4)移動IPを最適化してそれをPACSハンドオフ機構の中に含み、PACS
ネットワーク内におけるローミングおよびPACSネットワークとインターネッ
トとの間における世界規模の移動性が効率的にサポートされる。
【発明の実施の形態】
以下の説明において、本発明のいくつかの実施形態の一部をなし、例示によっ
て示される添付図面が参照されている。その他の実施形態の使用および構造上の
変更は、本発明の技術的範囲を逸脱することなく行うことができることを理解す
べきである。 [PACSインターネットサービスアーキテクチャ] 図6は、PACSインターネットサービスアーキテクチャ(PISA)を示す
概略図である。PACSインターネットサービスアーキテクチャ400 は、PPN
(PACSパケットネットワーク)416 と呼ばれる新しいデータネットワークを
増補された現存するPACS音声ネットワーク100 を含んでいる。サブネット41
8 は、無線パケットデータをSU102 に供給する基本的なサブネットワークユニ
ットである。IPサブネット418 は1以上のセル112 と、セル112 当たり1個の
基地局またはRP104 と、セル112 の全てを無線バックボーン相互接続ネットワ
ークに接続するRPCU106 とを含んでいる。RPCU106 はまた、サブネット
418 に対するネットワークゲートウェイおよびマルチキャストサーバとして動作
する。
【0025】 各RPCU106 は、インターネットプロトロル(IP)ルータ410 と通信し
ている。PPN416 は、IPルータ410 およびバックボーンリンク420 によって
全てのIPサブネット418 を接続するインターネットワークである。ボーダゲー
トウェイ(GW)412 は、異なったPPN416 (異なったPACSネットワーク
オペレータからの)およびグローバルネットワーク414 を接続する。各GW412
はまた、PACSネットワーク構内およびPACSユーザを保護するためにファ
イアウォールおよびその他のセキュリティ機能を含んでいる。PISA400 にお
いて、パケットモードSU102 を備えたモバイル(移動)パーソナルコンピュー
タ(PC)は、特有のIPアドレスを有するインターネット/イントラネットに
おける合法的なホストを構成する。SU102 は、PACSネットワークによるイ
ンターネットへの無線ネットワークインターフェースを移動ホストに提供するネ
ットワークデバイスである。PPN416 は、大型のIPネットワークになる。
【0026】 ユーザがネットワークオペレータからPACS IPサービスに加入したと
き、SU102 は“ホーム”ネットワークからパーマネントIPアドレスを割当て
られる。ユーザがパーソナルコンピュータPCをSU102 に接続したとき、その
PCはこのIPアドレスをインターネットにアクセスする時のホストアドレスと
して使用する。これに関して、ホームネットワークは、ユーザがおそらくその大
部分を使用するRPCU106 によってサービスされるIPサブネット418 である
。ネットワークオペレータは、AM108 によって後に検索されることのできるそ
のデータべース中にそのパーマネントIPアドレスを記録する。このIPアドレ
スに送られた各SUアドレスIPデータグラムに対して、PPN416 は、“ホー
ム”サブネット418 にそのパケットを転送することができる。その後、対応した
RPCU106 は、ユーザがその時点でホームIPサブネット418 内にいるときに
、それをターゲットのSU102 に送信する。SU102 から出ていく(SUソース
)IPデータグラムは、RPCU106 によってIPルータに転送される。PPN
416 におけるユニキャストルーティングにより、PPN416 およびインターネッ
トを横切るその正しい配信が確実にされる。以下、SU102 がホームIPサブネ
ット418 外に移動した場合の処理については後述する。
【0027】 IPネットワークの観点から、RPCU106 およびそのRP104 は、IPル
ータ410 と全ての移動IPホスト(SU102 )との間におけるインテリジェント
リンク層ルータ/ブリッジのように動作する。このアーキテクチャは、それが任
意の“市販されすぐに入手できる”(COTS)製品を使用することができるよ
うに、IPルータ410 からPACS特有ディテールを隠す。RPCU106 とIP
ルータ410 との間の接続は、イーサネットまたはフレームリレーのような任意の
タイプのデータネットワークであることができる。多数のルータは多数のIPサ
ブネット418 をサポートするため、ルータのポート当たり1個のRPCU106 に
より1個のIPルータ410 に多数のRPCU106 を接続させることができる。
【0028】 このネットワークアーキテクチャは、従来の通信ネットワークとは著しく異
なっている。一般に、自律転送モード(ATM)通信が第3世代無線通信ネット
ワークのバックボーンであると考えられているが、IPネットワークはさらに良
好な選択をする。ATMは、伝送制御プロトコル/インターネットプロトコル(
TCP/IP)アプリケーションをサポートするのに非効率的であることが立証
されており、また余分な層が不要である。IPベースのインターネットは、イン
ストールおよび管理費が少なくなる。さらに、モバイル管理はIPおよびATM
の両層において行われることになる。ATM移動度は研究中であるが、移動IP
はインターネット業界によって標準化されており、いくつかの商品においてサポ
ートされている。移動IPにおけるマルチキャスト機構もまた優れている。
【0029】 PISA400 におけるRPCU106 の主な機能は、SU102 との間でIPデ
ータグラムを送受信することである。RPCU106 は、基本的なネットワーク層
からデータリンク層へのインターフェース機能であるアドレス解明(resolution)
、フレーミングおよび媒体アクセスをサービスする。
【0030】 図7および8は、RPCU106 および関連したシステム素子の1実施形態の
ブロック図である。RPCUの重要なコンポーネントは、ネットワーク層からデ
ータリンク層へのアドレス変換を行うパケット転送モジュール(PFM)402 で
ある。IPルーティング機能モジュール532 のようなネットワーク層モジュール
は、PACSユーザとバックボーンネットワークとの間におけるルート設定を処
理する。
【0031】 PISA400 は、データリンク層アドレスとしてLPTIDを使用する。ダ
ウンリンク方向においてIPデータグラムのようなSUアドレスデータを送信す
るために、PFM402 は1以上のパケットデータ制御ユニットPDCU304 と調
和して動作し、LPTIDを管理する。これは、セル112 (および関連したRP
104 )がSU102 受信機を有していることと、使用すべきLPTIDとをPFM
402 が知っていなければならないためである。したがって、PFM402 は各SU
102 に対してIPアドレスと組(tuple) (RP識別子、LPTID)間のマッピ
ングを維持する。1実施形態において、このマッピングは、(ユニキャスト)ア
ドレス解明テーブル(ART404 )と呼ばれるテーブルとして記憶される(以下
にマルチキャストの場合を説明する)。ART404 は、ユーザ登録、ALTおよ
び登録抹消中に更新される。エントリが見出されると、PFM402 は、IPデー
タグラムと共にRP識別子およびLPTID情報を対応したPDCU304 に送り
、このPDCU304 は、SU102 が配置されているセル112 にサービスしている
RP104 と関連している。
【0032】 アップリンク方向における(SU102 からRPCU106 への)SUソースデ
ータのIP転送は、次のように行われる。PDCU304 がSU102 が配置されて
いるセル112 にサービスしているRP104 からセグメントを受取り、データリン
クぺイロードをアセンブルする。PDCU304 は、完全なIPデータグラムを受
信した場合、そのデータグラムをPFM402 に送る。PFM402 は、そのデータ
グラムが同じサブネット418 における別のSU102 に対するターゲットにされて
いるかどうかをチェックする。そのデータグラムが同じサブネット418 における
別のSU102 に対するターゲットにされている場合、RFM402 は上述のものと
同じ手順を使用してメッセージを転送する。そうでない場合は、RFM402 はデ
ータリンクデバイス518 によってPPNバックボーンに配布(dissemination) す
るためにIPデータグラムをルーティングモジュール532 に転送する。
【0033】 RPCU106 におけるIPルーティングモジュール532 は、PPNネットワ
ーク416 に対するデータリンクデバイス518 を介してインターネットホストとの
間でメッセージを送受信する。IPルーティングモジュール532 は、異なったタ
イプのデータリンクデバイス518 とインターフェースし、PPNバックボーンに
おいて使用されているリンク技術に基づいて適切なデータリンクデバイス518 を
選択してもよい。IPルーティングモジュール532 は、データリンクデバイス51
8 を通って受信されたメッセージをIPルータポート534 を介してPACSデバ
イス536 に通信する。
【0034】 図8は、RPCU106 の別の実施形態を示すブロック図である。この実施形
態では、RPCU106 は、2個の物理的に異なったハードウェアユニットである
コマーシャルオフザシェルフ(COTS)、すなわち入手の容易なIPルータ53
8 とPACSデバイス536 とを含むモジュラー方法を使用する。
【0035】 多数のCOTS IPルータ538 は、異なったデータ転送プロトコル(たと
えば、イーサネットまたはフレームリレー)の多数の接続をサポートし、IPル
ータポート534 を介してPACSデバイス536 に利用できるようにされたデータ
はこれらのプロトコルの任意の1つに従うことができる。同時に、PACSテバ
イス536 は一般に共通したデータ転送プロトコルに従わない。したがって、スタ
ブ530 がIPルータポート534 とパケット転送モジュール402 との間に設けられ
る。これらのスタブ530 は、IPルータポート534 で提供されたデータ転送プロ
トコルおよびPACSデバイス536 によって要求されるプロトコルからのメッセ
ージを変換するために必要な変換を行う。スタブ530 は、共通のローカルエリア
ネットワーク(LAN)によって構成されていてもよい。さらにスタブ530 は、
PACSデバイス536 中に一方を含んだ形態で2個のスタブ素子を含んでいても
よい。いずれの場合も、スタブ530 のLANデバイスは、パケット転送モジュー
ル402 との間でデータパケットを転送し、任意のプロトコルおよび必要とされる
言語変換の少なくとも一方を行う。
【0036】 このモジュラ方法の1つの利点は、1つのテバイスに対する変更が他方に影
響を与えず、容易で迅速なアップグレードを可能にすることである。たとえば、
移動IPプロトコルの改善の影響を受けるのはCOTS IPルータ538 だけで
あり、一方PACSデバイス536 に対する変更はCOTS IPルータ538 に影
響を及ぼさない。その結果、新しいサービスおよび機能がさらに容易に生成され
ることができる。また、COTS IPルータ538 を使用することによりデータ
リンクデバイス518 が不要になる。
【0037】 SU102 はセキュリティ層に加えて、フレーミングおよび媒体アクセスを含
むPDCU304 およびCF302 と同じ基本的なネットワーク層とデータリンク層
との間のインターフェース機能をサービスするPPCモジュール506 を含んでい
る。しかしながら、任意の他のホストとの通信が常にRPCU106 を介している
ため、アドレス解明は不要である。
【0038】 SU102 はまた、RP104 との間でデータパケットを送受信するPACS物
理層機能(PLF)504 と、受信されたデータパケットをメッセージにアセンブ
ルするPACSパケットチャンネル(PPC)506 と、インターネットプロトコ
ルのメッセージを変換するインターネットプロトコルモジュール508 とを含んで
いる。
【0039】 図9および10は、上記の動作を示すフローチャートである。はじめに、S
U102 と関連したIPアドレスを有するSUアドレスデータパケットは、ブロッ
ク602 に示されているように受信される。その後、SUアドレスデータパケット
は、ブロック604 に示されているようにルータポート534 に与えられたルータ53
2 のプロトコルからPFM402 によって使用されるプロトコルに変換される。そ
の後、SUアドレスデータパケットはARQメッセージが必要とされているかど
うかを決定するために解析される(ブロック606 )。メッセージが損失感応性な
らば、ARQメッセージが必要とされ、メッセージが遅延感応性ならば、ARQ
メッセージは必要とされない。次に、SU102 にサービスしているRP104 がS
UアドレスデータパケットのIPアドレスとこのSUにサービスしているRP10
4 との間のマッピングから識別され、そのマッピングがART404 に記憶される
。その後、PDCU304 は、ブロック614 に示されているようにSUアドレスデ
ータパケットをカプセル化およびフレーム化し、データセグメント226 を生成す
る。その後、ブロック616 および618 に示されているように、これらのデータセ
グメント226 はSU102 にサービスしているRP104 に転送され、そこにおいて
それらはSU102 に送信される。
【0040】 図11および12は、登録、RPCU106 内ハンドオフ、RPCU106 間ハ
ンドオフおよび登録取消しを示す概略図である。
【0041】 SU102 は、それがPISA400 に入った場合は常にパケットデータサービ
ス登録を行う。それは、物理的チャンネルを獲得した直後に登録メッセージをR
PCU106 に送ることによってこれを行う。登録メッセージには、SU102 のパ
ーマネント識別子サブIDが含まれている。その後、RPCU106 はユーザ認証
および許可のためにそれをAM108 に送る。登録の終わりにおいて、AM108 は
、サービス委任中に記録されたSU102 のパーマネントIPアドレスを検索し、
それをPFM402 に戻す。その後、PDCU304 はRP104 からLPTIDを割
当て、PFM402 がIPアドレスをART404 中のRP識別子およびLPTID
マッピングに入力する。
【0042】 図11のAは、SU102 登録を示す概略図である。SU102 は、それがネッ
トワーク100 に入った場合は常にPPC登録を行う。それは、物理的チャンネル
を獲得した直後に登録メッセージをRPCUに送ることによってこれを行う。P
PC登録の2つの主なタスクは、認証、許可およびLPTID割当てである。
【0043】 登録のはじめに、SU102 は、そのサブIDを含む(正体不明ユーザなしを
示す)登録リクエストメッセージ(PACKET REG REQ)702 をRP
CU106 中のPDCU304 に送り、このPDCU304 がサブIDをAM108 に転
送する。その後、AM108 はサブIDを使用してSU102 を認証する。認証が成
功すると、AM108 は、サービス委任中に記録されたSU102 のパーマネントI
Pアドレスを検索し、それをPDCU304 に戻す。PDCU304 は新しいLPT
IDを割当て、このLPTIDと共に登録承諾メッセージ(PACKET RE
ACK)704 をSU102 に送り返す。その後、SU102 は、それがネットワ
ーク100 から登録を取り消されるか、あるいは異なったセル112 に移動するまで
LPTIDによってこれに予定されたデータを識別する。 [ハンドオフおよび移動性管理] 図11のBおよび図12のAはSU 102のハンドオフを示した図である。PA
CSシステム100 では、ハンドオフは自動リンク転送(ALT)と呼ばれている
。ALTはSU 102が無線セル112 の境界を横断したときに生じる。SU 102が
現在の物理的チャンネルの劣化を検出し、十分な高品質を有する別の物理的チャ
ンネルを発見したときにALTは開始する。SU 102はその後、新しいPDCU
304B(新しいセル112 に関連するPDCU 304 )に関連する新しいRP 104
へメッセージ406 をリクエストする。
【0044】 一度リクエストが受けられると、新しいPDCU 304は新しいLPTIDを
割当て、SU 102はALT実行メッセージ408 と、新しいセル112 に対する新し
いLPTIDを獲得する。
【0045】 2つのチャンネルが同一のRPCU 106と関連するか否かに基づいて、AL
Tは2つのカテゴリ、即ちSU 102が同一のRPCU 106の隣接セル112 へ移動
する図11のBで示されているイントラRPCU ALTと、SU 102が異なる
RPCU 106へ移動する図12のAで示されているインターRPCU ALTと
に分割されることができる。新しいPDCU 304は、RP 104とRPCU 106の
アドレスを含んでいるPACKET REG REQの完全なポートID(古い
RP)フィールドを検査することによって、これがイントラRPCUであるかイ
ンターRPCUであるかを決定する。
【0046】 図11のBで示されているイントラRPCUのケースでは、新しいPDCU
304BはPFM 420に対してPFM 402にアクセス可能なART 404中の適切な
エントリを変更するように命令し、それによってSU 102が新しいLPTIDを
割当てられたことを示す。PFM 420はその後、古いPDCU 304Aに先に割当
てられたLPTIDを解除するように命令する。
【0047】 図12のAで示されているインターRPCUのケースでは、新しいRPCU
の新しいAM 108BはインターRPCU ALTの古いAM 108Aに通知する。
古いAM 108Aはその後、古いPFM 420AにIPエントリを消去するように命
令し、古いPDCU 304Aに先のセルに割当てられたLPTIDを解除するよう
に命令する。
【0048】 図12のBは、SU 102の登録抹消プロセスを示した図である。SU 102か
ら送信された登録抹消メッセージ(PACKET REG REQ)710 がPD
CU 304により受信された後、認証リクエストがPDCU 304からAM 108へ送
信される。AM 108はSU 102のIPアドレスをPDCU 304へ戻す。PDCU
304はその後、LPTIDを解除し、PFM 402にIPアドレスを消去するよう
に命令する。
【0049】 前述の物理的チャンネル転送とALT処理に加えて、SU 102がALTを実
行するとき、PPM 416はSU 102を目的地とする後続するIPデータグラムの
バックボーンの適切な伝送を確実にしなければならない。イントラRPCU A
LT中に、SU 102は同一のRPCU 106を有して同一のIPサブネット 418中
に残留しなければならないので、PPN 416の伝送には影響はない。RPCU 1
06内では、PFM 402はART 404を更新し、対応するエントリを新しいRP 1
04番号と新しいLPTIDを含んだ新しいものに置換する。しかしながら、イン
ターRPCU ALTに対しては、古いおよび新しいRPCU 106の両者のAR
Tテーブル404 が更新されなければならないだけでなく、後続のIPデータグラ
ムが代わりに新しいRPCU 106に到着するようにPPN 416の伝送も変更され
なければならないので、プロセスはさらに複雑である。これはモバイルIPをP
ISA 400中に含ませることによって本発明で実現される。
【0050】 モバイルIPは、インターネットへのモバイルホストの現在の取付け点を考
慮せずに、モバイルホストへのIPデータグラムの伝送を可能にする標準的なイ
ンターネット機構である。モバイルIPを使用するため、ホームエージェント(
HA)と、転送エージェント(FA)はRPCU 106に関連するIP伝送モジュ
ール532 に構成され、モバイルIPクライアントソフトウェアはモバイルPCで
動作される。好ましくはモバイルIPに組込まれたCOTS IPルータ538 は
IP伝送モジュール532 に置換されることができる。
【0051】 本発明はまたPACSでモバイルIPを使用するときに無線リンク効率を改
良するための機構を含んでいる。通常、モバイルIPクライアントソフトウェア
は“エージェントの広告”、即ち各FAによる周期的な放送メッセージに依存し
、ハンドオフ中にIPサブネット418 の変化を検出する。
【0052】 図13のAは通常のモバイルIP登録中のメッセージ交換を示している。P
ACSの同じ機構を使用することは2つの問題を有する。第1に広告メッセージ
はハンドオフまたは登録アクティビティが存在しないときに貴重な無線リンク帯
域幅を浪費する。第2に、これは次の広告メッセージが到着するまでSU 102に
待機を強制させ、不必要に長い登録時間またはハンドオフ待ち時間を生じる。こ
れを直し、同時にモバイルIP標準を保護するため、PISA 400はRPCU 1
06にモバイルIPアシスタントエージェント(MIAA)512 を含んでいる。
【0053】 図13のBはPISA 400でモバイル IP登録中に交換されたメッセージ
を示している。RPCU 106がインターRPCU ALTまたは新鮮な登録手順
を完了した後、MIAA 512はすぐにエージェントの広告メッセージを新しいS
U 102へ送信する(需要のある広告)。PDCU 304はこのメッセージを登録応
答メッセージ(PACKET REG ACK)にピギーバックする。この“ピ
ギーバック”はPACS標準への延長であり、ここではPACKET REG REQメッセージはネットワーク層パケットをピギーバックできる。
【0054】 結果としてSU 102とRPCU 106との間で1往復の節約がされる。さらに
それぞれのPACSのモバイルIPハンドオフアクティビティはPACS登録ま
たはインターRPCU ALTが先行するので、周期的なエージェント広告は必
要ではなくなる。各FAの周期的なモバイルIPエージェント広告は安全にディ
スエーブルされることができる。 [マルチキャスティング] アクセスネットワークはマルチキャスティングと呼ばれている1対多または多
対多のグループ通信をサポートしなければならない。IPマルチキャストでは、
各グループはグローバルにIPマルチキャストアドレスと呼ばれる特有のインタ
ーネットアドレスを有し、全てのグループメンバに到達するため、マルチキャス
トダイヤグラムは個人のホストアドレスの代わりにIPマルチキャストアドレス
へ送信される。
【0055】 マルチキャストまたは放送はSU 102がセル間を移動することを許容しない
各セルのみに限定され、PACSアーキテクチャは非常に限定された範囲のリン
クレベルアドレスを有するので、伝統的なサブネットワイドリンクレベルのグル
ープ化/アドレス化構造はPACSアーキテクチャには適用可能ではない。
【0056】 この問題を解決するため、本発明は、各セル112 がその固有のグループを管
理し、他のセル112 から独立してアドレスするセルワイドグループ化/アドレス
化構造を限定する。ローカルグループアドレスへのグローバルなマルチキャスト
アドレスのマッピングはグループアドレスのベクトルへのグローバルなマルチキ
ャストアドレスのダイナミックマッピングにより実行され、それぞれIPサブネ
ット418 のセルに対応する。これは、RPCU 106がパケットを、全てのセル11
2 に無差別に転送するのではなく、メンバを有するセルにのみ転送する選択的な
マルチキャスト能力を実行する。これはインターネットの任意のマルチキャスト
グループに結合し、任意のソースからマルチキャストトラフィックを受信する能
力を各PACSユーザに提供する。
【0057】 PISA 400中のIPマルチキャストサポートはPPN 416のマルチキャス
ト伝送と、各RPCUサブネット418 内のローカルマルチキャスト転送を含んで
いる。PPN 416のマルチキャストルート設定はインターネット/Mボーンで使
用されるマルチキャストルート設定プロトコルを採択することによって実効的に
実現される。MボーンはIPマルチキャスト転送をサポートし、生のオーディオ
およびビデオ通信会議等を可能にするインターネット上のサイトの集合である。
ローカルマルチキャスト転送は以下説明するようにRPCU 106に付加的な機能
を必要とする。
【0058】 PACSマルチキャストの基本的な要求はリンクレベルマルチキャストアド
レス構造である。PACSはクラスD IPアドレスと比較して限定されたリン
ク層アドレススペース(LPTID)を有し、PACSサブネット418 はそれぞ
れ独立してLPTIDを管理する多数のセル112 に区画されるので、伝統的なサ
ブネットワイドリンク層アドレス構造(例えばイーサネット)はPACSで応用
可能ではない。マルチキャストパケットがグループメンバをサービスするRPC
U 106に到達するとき、PACS特定マルチキャスト機構はマルチキャストグル
ープに関心を有するメンバにのみそれらを送らなければならない。これはセルワ
イドマルチキャストグループを結合し、セルワイドグループに割当てられたセル
ワイドグループアドレスを使用して受信する能力をローカルモバイルホストに対
して必要とする。
【0059】 PISA 400は、各セルがセル特定グループを独立して管理するセルワイド
構造によりこれらの要件を満足する。IPマルチキャストグループに対するリン
ク層アドレス(LPTID)はサブネット418 の各セル112 に関するPACS“
グループ”アドレスである。さらに、PACSのマルチキャストは、RPCU 1
06が無差別に全てのセルに転送するのではなく、メンバを有する各セルにのみ1
つのコピーを転送する意味で選択的でなければならない。
【0060】 異なる方法が無線インターフェイスによってマルチキャストを送るために各
セル112 で使用されることができる。1つの方法は、パケットが複製され、別々
のメッセージとしてグループのメンバである各個人のSU 102へ送られる“マル
チユニキャスト”である。別の方法は(LPTIDにより)マルチキャストデー
タが放送スロットでセルのそれぞれのSU 102へ伝送される“PACS放送”で
あり、各SU 102はこれらを処理し、関心をもたないグループからパケットを取
り除かなければならない。残念ながら、マルチユニキャスト方法は簡単な方法で
あるが、マルチキャストは多数のユニキャストを劣化するので、典型的に最も非
効率的である。これはマルチキャストの利点を無効にし、貴重な無線リンクリソ
ースを浪費する。放送方法は中央処理装置(CPU)と、特定のグループのメン
バではないSU 102のバッテリ電力を浪費する。SU 102の電力消費は大きな問
題であるので、これを代用とすることは魅力的ではない。
【0061】 前述の欠点なしにマルチキャスト通信の必要性を解決するため、本発明は無
線リンクスロット割当でマルチキャスト能力を可能にする拡張されたPPC(P
ACS パケットチャンネル)を使用する。通常、(制御メッセージを除く)各
ダウンリンクスロットは特有のターゲットSU 102を特定するLPTIDと関連
される。PISA 400はPPCを変更し、それによって、ある無線リンクスロッ
トはマルチキャストグループに対してマークされることができ、SU 102に割当
てられたスロットだけではなく、あるグループにマークされた他のスロットを受
信する能力によってSU 102を強化する。このように、グループの全てのメンバ
と、メンバだけが、複製の必要がなくまたは放送を使用せずにスロットのプロセ
スを走査し、マルチキャストデータを受信できる。
【0062】 これを実行するために、PISA 400はPACSセルワイドマルチキャスト
グループを含むためにLPTIDの意図(notion)を拡張する。このアドレス方
式は、これが特定のSU 102の代わりにPACSマルチキャストグループに割当
てられるならば、“マルチキャスト”LPTID,(m−LPTID)のような
ローカルマルチキャスト識別子を使用する。RPCU 106が、無線によってエア
にわたりマルチキャストデータグラムを送るとき、これはダウンリンクで対応す
るm−LPTIDを使用する。SU 102はLPTIDのリスト、即ちSUがセル
に入り登録するときに割当てられた特有のLPTIDおよび任意選択的に1以上
のm−LPTIDのリストとの受信インターフェイス(またはPLF 504)を設
定することができる。m−LPTIDは同一のアドレススペースを通常またはユ
ニキャストLPTIDと共有するので、m−LPTID割当はダイナミックであ
る。割当は2つの方法で(ユニキャスト)LPTIDと異なる。第1に、m−L
PTIDは同一グループの多数のSU 102により共有され、それによってセルの
第1のグループメンバがグループを結合するようにリクエストしたときにのみ割
当てられる。他のSU 102からのそれに後続するリクエストは同一のm−LPT
IDを割当てられる。同様に、m−LPTIDは全てのメンバがこのセル112 の
グループを離れた後にのみ解放される。第2に、m−LPTIDは同時に1より
も多数のマルチキャストグループで再使用されることができる。これは、有効な
m−LPTIDの数が全ての可能なIPマルチキャストアドレスよりも通常は非
常に少数であるためである。各セルはユニキャストとマルチキャストの両者に対
してせいぜい238のLPTIDを有することができるが、クラスD IPマル
チキャストアドレススペースは全体で228アドレスを含んでいる。PACSマイ
クロセルで数ダースよりも多数のアクティブPACSユーザを有する可能性はな
いが、各ユーザは所望の数のマルチキャストグループを結合できる。これはPP
Cに各セル中で238よりも多数の異なるマルチキャストグループを処理させる
ようにする。これらの状況では、m−LPTIDは再使用されなければならず、
幾つかのマルチキャストアドレスは1つのm−LPTIDにマップされてもよい
。これが実情であるならば、SU 102はこのm−LPTIDにわたって受信され
たデータグラムを再構成し、SU 102が加入するグループに属さないならばデー
タグラムを廃棄する。
【0063】 セル当たり1つの1以上のPACSセルワイドグループアドレスへのIPマ
ルチキャストアドレスのマッピングは、PFM 402のマルチキャストアドレスマ
ッピングテーブル(MAMT)514 中に記憶され、これはPFM 402によりアク
セスされ管理される。マルチキャストエントリは代わりにART 404のユニキャ
ストアドレスマッピング情報と共に記憶される。MAMT 514エントリは(グロ
ーバルなマルチキャストアドレスG、RPセル番号、m−LPTID、M LI
ST)のリストを含んでいる。各マルチキャストエントリは、セル112 でRP 1
04を割当てられたm−LPTIDを有する対応するPACSグループをIPマル
チキャストアドレスGが有することを意味する。M LISTはこのグループの
全てのメンバの(IPアドレスのような)ネットワーク層アドレスを含んでいる
。セル番号1で、m−LPTID=Aで、グローバルアドレスGを有するエント
リの存在は、グローバルマルチキャストGに加入し、Gのセルワイドグループア
ドレスがAであるセルI中に少なくとも1つのSU 102が存在することを意味す
る。
【0064】 アドレスGを有するマルチキャストパケットがPPN 416とIPルータ 410
からPFM 402により受信されるとき、PFM 402はGを有するエントリについ
てMAMT 514をサーチする。これはグループGおよび対応するm−LPTID
に加入しているメンバを有する全てのRP 104のセル識別子を提供する。1つの
エントリが発見されたならば、PFM 402はエントリから発見されたm−LPT
IDパケットを対応するセル112 とPDCU 304へ転送する。多数のエントリが
発見されたならば(Gのメンバを有するセルが1よりも多数存在することを示す
)、PFM 402は受信されたパケットを複製し、MAMT 514におけるマッピン
グから発見されたセル122 と関連するPDCU 304を介して各セル122 へ1つの
コピーを転送する。エントリが発見されないならば、PFM 402は単にパケット
をドロップする。この転送処理はパケットがネットワークバックボーンから来る
時(SUにアドレスされたパケット)と、パケットがSU(SUソースパケット
)から来る時との両者に適用される。SU 102がマルチキャストSUソースパケ
ットを送信したとき、RP 104はそれを受信し、PDCU 304を介してPFM 4
02へパケットを転送する。PFM 402はその後、必要ならばパケットを複製し、
それをMAMT 514にしたがって、パケットが発生したセル112 を含んでいるメ
ンバを有する全てのセルへ転送する。
【0065】 図14のAと14のBはマルチキャスト登録処理を示した図である。PAC
S方式は“マルチキャスト登録”と呼ばれる新しいタイプのPACS登録メッセ
ージ(PACKET REG REQ)で修正される。モバイルPCが最初に、
またはALT動作のために、IPマルチキャストグループGと結合するようにリ
クエストしたとき、SUは最初にSU MAMT 516を検査し、IPマルチキャ
ストグループGを有するエントリが存在しないことを確認する。存在しないなら
ば、SU 102は、リクエストされたIPマルチキャストアドレスGとSU 102の
端末識別子とを含んでいる登録リクエストメッセージ(PACKET REG REQ)を発生し送信する。
【0066】 PDCU 304はその後、そのリクエストを認証し、マルチキャストサービス
をオーサライズするためにAM 108と対話する。一度、認証されると、AM 108
は加入者ユニットインターネットプロトコル(IP)アドレスを有する回答に返
答する。PDCU 304はGのPFM 402のグループ照合モジュール522 に質問し
、リクエストされたグループGは既にSU 102のセル112 に存在するか否かを決
定する。これはリクエストされたグループGがこのセルの新しいグループである
か、またはリクエストされたグループGが既に別のメンバにより結合されて、異
なる登録動作が各これらのケースで必要とされるためである。
【0067】 リクエストされたグループが存在しないならば、新しいm−LPTIDはP
DCU 304割当モジュール520 により割当られる。その後、新しいm−LPTI
DがPFM 402に送信され、そこでこれは割当モジュール524 により新しいマル
チキャストグループに割当てられ、割当モジュール520 によりIPマルチキャス
トアドレスGにマップされる。前述の情報の対応するエントリはその後MAMT
514に記憶される。ここで説明するように、各セル112 の選択に利用できるLP
TIDの数は限定されている。割当てられたm−LPTIDはマルチキャスト使
用のために保留されたLPTIDのグループから選択されることができる。代わ
りに、m−LPTIDは先着順に利用可能なLPTIDから選択されることがで
きる。LPTIDはまた再使用(グループ間で共有)されることができるが、こ
れはSU 102がこの不所望なメッセージを除去することを必要とする。
【0068】 リクエストされたグループが現在存在するならば、Gは割当てられたm−L
PTIDを有し、対応するエントリが存在する。この場合PFM 402はART 4
04からm−LPTIDを検索し、SU 102のIPアドレスをART 404に付加す
る。両者の場合、RPCU 106は(PACKET REG ACK)メッセージ
のm−LPTID番号をSU 102へ戻す。
【0069】 前述したように、SU 102がマルチキャストグループのメンバになったとき
、関心のあるグループのm−LPTIDを割当てられる。グループに対するm−
LPTIDを受信した後、m−LPTIDをSU 102のSUマルチキャストアド
レスマッピングテーブル(MAMT)516 に付加しなければならない。SU 102
はそれが結合しているグループを追跡する必要があるだけなので、SU MAM
T516 はRPCU 106でMAMT514 の複製である必要はない。
【0070】 PACSマルチキャストハンドオフはALT中に2つのプロセスを含んでい
る。第1に、SU 102がALTを実行した後、これはそれが先のセルから結合す
る全てのIPマルチキャストグループを再度結合しなければならない。それはP
ACSマルチキャストがセルで特定であるからである。第2に、これがインター
RPCU ALTであるならば、古いRPCU 106はこのユーザをそれが結合し
ている全てのグループから除去することによってそのMAMT 514を更新する。
【0071】 無線リンク帯域幅を実効的に使用するために、明白なマルチキャストの登録
抹消が採択される。現在のPACS標準方式が1つのタイプの登録抹消だけを限
定するので、新しいタイプの登録抹消、即ち“マルチキャスト登録抹消”がマル
チキャストのために作成される。それが同一セル内で結合されている(即ちAL
Tの結果としてではなく)がネットワークに依然として取付けられているマルチ
キャストから出た場合にのみ、PACSユーザはマルチキャスト登録抹消を実行
する。このユーザがネットワークを永久に出ているならば、SU 102は規則的な
登録抹消を行い、その期間中、RPCU 106はSU 102をMAMT 514の全ての
グループから除去する。
【0072】 モバイルPCがIPマルチキャストグループを出るようにリクエストすると
き、SU 102はRPCU 106に通知するためのマルチキャスト登録抹消メッセー
ジを送信する。マルチキャスト登録抹消メッセージは、SU 102IPアドレスと
、グループアドレスと、このグループアドレスにマップされたm−LPTIDを
含んでいる。マルチキャスト登録抹消中に、RPCU 106はSU 102がマルチキ
ャストグループの唯一のメンバであるか否かをチェックする。これは対応するm
−LPTIDとグループアドレスGに対してMAMT 514をサーチするPFM 4
02により実現される。そうであるならば、RPCU 106はm−LPTIDを解放
し、MAMT 514中の対応するエントリから対応する組を除去する。そうでなけ
れば、PFM 402はSU 102のIPアドレスだけをMAMT 514から除去する。
【0073】 異なるセル112 へ移動するとき、SU 102は登録抹消を実行する必要はない
。m−LPTIDの数が限定されるので、これがマルチキャストグループのメン
バであったならば、先のセル112 のグループユーザからSU 102を除去する問題
が生じる。これはSU 102のインアクティビティを検出するPACS機構を使用
することにより処理される。SU 102が特定された期間中(最大のインアクティ
ビティ間隔パラメータ)にセル112 として動作するRP 104へメッセージを送信
していないとき、SU 102はデータをもたないパケット(PACKET NUL
L)を発生し送信する。これはSU 102またはRP 104から送信された命令によ
って内部で実行されることができる。最大のインアクティビティ期間中にSU 1
02から到着するデータがないならば、SU 102はオフラインになり、またはAL
Tを実行することが想定される。この場合、RPCU 106のハンドオフモジュー
ルはPFM 402にユーザをART 404(またはMAMT 514)の対応するエント
リからユーザを除去するように指令する。
【0074】 IPマルチキャストはサブネット418 に特定のグループに対するメンバが存
在するか否かを決定するためにグループメンバーシッププロトコル(IGMP)
を使用する。インターネットルータはマルチキャストグループに対するトラフィ
ックがサブネット418 へ送られるべきであるか否かを決定するためにこの情報を
使用する。PISA 400では、IPルータ410 は周期的なIGMPメンバーシッ
プ問合わせメッセージを、RPCU 106に対する接続するリンクへ送信し、少な
くとも1人のメンバがIGMP報告メッセージと応答することを期待する。
【0075】 通常、IGMP問合わせメッセージはサブネット418 の全てのマルチキャス
ト可能ホストへマルチキャストされる。1人のメンバーが応答するとき、回答メ
ッセージはまたグループへマルチキャストされ、(1つのグループ当り1人の応
答が十分であるので)その他のメンバの応答を抑制する。しかしながら、RPC
U 106は既にMAMT 514でマルチキャストマッピング情報を維持しているので
、PISA 400で同一の構造を使用することは、不必要なオーバーヘッドを生じ
る。MAMT 514で1つのエントリを有する各マルチキャストアドレスに対して
、このRPCU 106サブネット418 中に少なくとも1人のメンバが存在しなけれ
ばならない。それ故、RPCU 106は、IPルータ410 から全てのIGMP問合
わせを受取り、MAMT514 から発生されたIGMP報告に応答するようにIG
MPサポートモジュール(図示せず)を構成する。このPISA400 グループメ
ンバーシップ方式はIGMPバージョン2を継ぎ目なくサポートする。新しいマ
ルチキャストグループがMAMT 514に付加されるとき、RPCUは求めていな
いメンバーシップ報告をIPルータ410 に送信し、マルチキャストグループがM
AMT 514から除去されるとき、RPCU 106は明白な伝言メッセージを送出す
。 [サービス品質のサポート] 無線ネットワークのサービス品質(QoS)のサポートは重要であるが実現が
困難である。これは主として無線リンク品質の予測不能な性質のためである。し
かしながら、異なるフラグメント方式、パケットスケジュール化(クラスベース
のキューまたは加重されたフェアキューイング)およびARQを使用することに
より異なるレベルのサービスがPACSで実現されることができる。この目的は
ダウンリンクによって幾つかのパケットドロップと好みの遅延を実行することに
よって多数のレベルのサービスおよび公正さを各サービスクラス内でサポートす
ることである。
【0076】 PPC機能は各IPデータグラムで規定されたサービスタイプ(TOS)フ
ィールドを与えられる。フィールドはこのデータグラムを送る時に最適化される
パラメータタイプ、例えば最小の遅延、最大のスループット、または最大の信頼
性を規定する。PDCU 304はTOSフィールドの各IPデータグラムヘッダを
検出する。TOS値に基づいてPDCU 304はIP転送で適切な選択を行う。
【0077】 最初の選択はダウンリンクのフラグメンテーションである。ダウンリンクD
LパケットはDLフラグメントに分割されなければならず、これを実行するため
に幾つかの方法が使用されることができる。通常のケースは“最小のフラグメン
テーション”であり、それにおいてはフラグメンテーションは常に576バイト
の倍数(最大のフラグメントサイズ)である。最小のフラグメンテーションは最
小数のフラグメントを生成し、それによってオーバーヘッド(フラグメンテーシ
ョンヘッダ等)が低いので、最大の処理能力をもたらす。別の方法は“最大のフ
ラグメンテーション”である。各DLフラグメントは別々のスロットで送信され
ることができるので、DLパケットは並列伝送では8つの小さいフラグメントに
分割されてもよい。フラグメントが小さい程、パケット全体は速く到着でき、遅
延は最小にされる。
【0078】 図15および16は、異なるフラグメント方法が性能に影響する態様を示し
た図である。データは理想的な状況下で数値解析により得られ、全てのスロット
は先の送信からクリアされ、無線リンクにエラーはなく、再送信はなく、媒体ア
クセス遅延はない。制御メッセージ、システム情報、確認、MAC、およびスー
パーフレームヘッダのようなその他のPACSプロトコルオーバーヘッドも無視
される。
【0079】 図15は、無線リンク伝播遅延が最小の遅延を構成するIPパケットサイズ
の関数であることを示している。最大のフラグメンテーションのケースでは、パ
ケットは2、4または8スロット間でほぼ同等に分割される(PACSフラグメ
ンテーションルールを受ける)。
【0080】 図16は、パケットを送るために使用される正規化されたスループット(全
体の粗帯域幅により分割されたIPデータグラムのサイズ)を示している。オー
バーヘッドはフレーミングオーバーヘッドであり、これは最小のフラグメントサ
イズを満たすため、フラグメントとセグメントヘッダと、DLおよびSLチェッ
クサムと、パッディングを含んでいる。
【0081】 これらのグラフは遅延が10フレーミングオーバーヘッドよりも少ない増加
で非常に減少されることができることを示している。それ故、各サービスでフラ
グメントの数を操作し、これらを並列に多数のスロットで送信することによりサ
ービスの異なるレベルを実現することが実行可能である。それにもかかわらず、
実際の遅延とパケットの損失は負荷変動により影響を受け、即ち幾つかのスロッ
トはそれ以外のスロットよりも列に多数のセグメントを有する。それ故、フラグ
メンテーションアルゴリズムは列の長さを考慮しなければならず、それによって
整列遅延とパケット損失はサービスの端末間の品質に影響しない。
【0082】 異なるレベルのサービスをダウンリンク上で実現するために使用されること
ができる別の構造はARQである。PACS標準方式はPDCU 304が選択的に
各DLパケット218 のACKをエネーブルまたはディスエーブルすることを可能
にする。例えば低いドロップ優先順位のIPデータグラムに対しては、PDCU
304はDLパケットヘッダ220 に“ACKで必要な”ビットを設定する。これに
より、SU 102は全ての適切に受信されたセグメントを承認し、PDCU 304が
ミスまたはエラーのセグメントを選択的に再送信することを可能にする。この方
式をさらに以下説明する。
【0083】 現在のPACSパケットモードサービスは、PACSレベルでエラーを回復
するために2つの自動反復リクエスト(ARQ)方式を規定する。これらの方式
の一方はアップリンク(SU 102からRP 104)で使用され、他方はダウンリン
ク(RP 104からSU 102)で使用される。現在規定されるように、アップリン
クARQは絶対的であり、ダウンリンクARQはパケット対パケットベースで選
択的である。
【0084】 PISA 400はこのアーキテクチャを2つの方法で変更する。第1に、PI
SA 400では、アップリンクARQは絶対的ではないが、パケット対パケットベ
ースで選択的である。第2に、ARQは(ウェブトラフィックのような)損失感
知トラフィックのためアップリンクとダウンリンクとの両者で付勢され、(イン
ターネットビデオおよびオーディオのような)遅延感度トラフィックでオフに切
換えられる。これはPACS無線リンクによるエラーのない送信を必要としない
パケットを再送信することによって無線帯域幅が浪費されることを防止し、実効
的な容量を増加する。
【0085】 前述の説明にしたがって、PFM 402はデータペイロード解析モジュール526
を具備する。データペイロード解析モジュール526 は、SUアドレスされたデ
ータペイロードが損失感知メッセージであるか、または遅延感知メッセージであ
るかを決定する。1実施形態では、これはSUアドレスされたデータペイロード
が転送制御プロトコル(TCP)に従うか否か、またはこれがユーザデータグラ
ムプロトコル(UDP)に従うかを決定することによって行われる。
【0086】 ダウンリンクのケースでは、PFM 402がデータパケットの目的地IPアド
レスを検査したとき、これはIPパケットヘッダを注目することによってパケッ
トのデータペイロードがTCPに従うかまたはUDPに従うかも決定する。TC
Pおよび一致するエントリがART 404で発見されたならば、PFM−PDCU
インターフェイスモジュール528 は、DLヘッダ220 のACKの必要なビットを
1に設定するように対応するPDCU304 に通知し、ARQはSU 102から必要
とされることを示す。データパケットがUDPに従うならば、PFM−PDCU
インターフェイスモジュール528 は、DLヘッダ220 のACKの必要なビットを
0に設定するように対応するPDCU 304に通知し、ARQが必要とされないこ
とを示す。
【0087】 アップリンクのケースでは、SU 102の高い層510 の秘密安全(セキュリテ
ィ)層は、パケットがTCPであるかUDPであるかに基づいて、ACKの必要
なビットを0または1に設定する。0に設定されたACKの必要なビットを有す
るデータパケットを受信したとき、RPCU 106のPDCU 304はダウンリンク
のパケットの送信状態を放送しない(そうでなければ現在のPACS標準にした
がって必要とされる)。 [結論] この記載は本発明の好ましい実施形態の説明で完結する。要約すると、本発明
はセルラー通信システムによってサービスされている加入者ユニットにインター
ネットホストから情報を通信する方法および装置を説明している。
【0088】 この装置は、ルータとスタブとを含む無線ポート制御ユニットを含んでいる
。ルータは、インターネットホストとメッセージを送受信する通信を行うように
結合され、SUソースメッセージを受取り、第1のデータ転送プロトコルでSU
アドレスメッセージをパケット転送モジュールに提供するためにパケット転送モ
ジュールに通信するように結合される。スタブは、第1のデータ転送プロトコル
から第2のデータ転送プロトコルにメッセージを変換し、第2のデータ転送プロ
トコルから第1のデータ転送プロトコルにメッセージを変換するようにルータと
パケット転送モジュールとの間に結合されている。
【0089】 この方法は、データペイロードを有するデータパケットを受信し、データペ
イロードが損失感応メッセージであるか、あるいは遅延感応メッセージであるか
を決定し、データペイロードが損失感応メッセージである場合は、承諾メッセー
ジが要求されていることを示すためのデータパケットを構成し、データペイロー
ドが遅延感応メッセージである場合、承諾メッセージが要求されていないことを
示すためのデータパケットを構成し、データパケットを送信するステップを含ん
でいる。
【0090】 本発明の好ましい実施形態の前述の説明は例示と説明の目的で行われた。本
発明は開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。多数の変
形および変更が前述の考察を考慮して可能である。
【0091】 例えば前述の説明は主として例示的な目的でTDMAマルチセルネットワー
クに焦点を当てているが、本発明の原理は符号分割多元接続(CDMA)および
GSMシステム(モバイル通信用のグローバルシステム)、ならびに将来の第3
世代のモバイル無線ネットワークにも応用されることができる。
【0092】 本発明の技術的範囲はこの詳細な説明によって限定されるものではなく、特
許請求の範囲の記載により限定されることを意図する。前述の詳細な説明、実施
例、データは製造および構成の使用は完全な説明を提供する。本発明の多数の実
施形態は本発明の技術的範囲を逸脱せずに行われることができ、本発明は特許請
求の範囲の記載によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 パーソナルアクセス通信システム(PACS)の概略図。
【図2】 PACSパケットチャンネル層と、PACS標準のカプセル化およびフレーミ
ングと、PACSのTDM/TDMA無線リンクの構造図。
【図3】 カプセル化されたアップリンクおよびダウンリンクメッセージの詳細図。
【図4】 カプセル化されたアップリンクおよびダウンリンクメッセージの詳細図。
【図5】 PPCの機能アーキテクチャのブロック図。
【図6】 PACSインターネットサービスアーキテクチャ(AISA)の概略図。
【図7】 無線ポート制御装置(RPCU)の1実施形態のブロック図。
【図8】 商用の既製のIPルータを使用したRPCUの別の実施形態のブロック図。
【図9】 本発明の実施で使用される例示的な動作を示したフローチャート。
【図10】 本発明の実施で使用される例示的な動作を示したフローチャート。
【図11】 登録およびイントラRPCUハンドオフを示した動作の説明図。
【図12】 インターRPCUハンドオフ、登録抹消動作の説明図。
【図13】 通常のモバイルIP登録中のメッセージ交換と、PISAのモバイルIP登録
の動作の説明図。
【図14】 PISAにおけるマルチキャスト登録の動作の説明図。
【図15】 異なるフラグメンテーション方法の性能に影響する態様を示す特性図。
【図16】 異なるフラグメンテーション方法の性能に影響する態様を示す特性図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン、ヤンガン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93021 ムーアパーク、レインズ・コート 15302 Fターム(参考) 5K033 CB02 CB08 DA06 DA19 DB12 DB16 DB18 EC03 5K067 AA21 CC08 EE02 EE16 HH11 【要約の続き】 ためのデータパケットを構成し、データペイロードが遅 延感応メッセージである場合、承諾メッセージが要求さ れていないことを示すためのデータパケットを構成し、 データパケットを送信するステップを含んでいる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インターネットホストとメッセージを送受信する通信を行う
    ように結合され、加入者ユニットソースメッセージを受取り、第1のデータ転送
    プロトコルで加入者ユニットアドレスメッセージをパケット転送モジュール(402
    ) に提供するためにパケット転送モジュール(402) に通信するように結合されて
    いるルータ(532) と、 第1のデータ転送プロトコルから第2のデータ転送プロトコルにメッセージを
    変換し、第2のデータ転送プロトコルから第1のデータ転送プロトコルにメッセ
    ージを変換するようにルータ(532) とパケット転送モジュール(402) との間に結
    合されたスタブ(530) とを含んでいる無線ポート制御装置(106) 。
  2. 【請求項2】 第1のデータ転送プロトコルは、イーサネット(登録商標) プロトコルである請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 ルータは、ローカルエリアネットワークを介してパケット転
    送モジュール(402) に通信するように結合されている請求項1記載の装置。
  4. 【請求項4】 ルータ(532) は、パケット転送モジュール(402) と物理的に
    異なっている請求項3記載の装置。
  5. 【請求項5】 データペイロードを有するデータパケットを受信し、 データペイロードが損失感応メッセージであるか、あるいは遅延感応メッセー
    ジであるかを決定し、 データペイロードが損失感応メッセージである場合は、承諾メッセージが要求
    されていることを示すためのデータパケットを構成し、データペイロードが遅延
    感応メッセージである場合、承諾メッセージが要求されないことを示すためのデ
    ータパケットを構成し、 データパケットを送信するステップを含んでいる情報通信方法。
  6. 【請求項6】 データパケットは、加入者ユニット(102) から送信される請
    求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 データパケットは、加入者ユニット(102) に送信される請求
    項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 データペイロードが損失感応メッセージであるか、あるいは
    遅延感応メッセージであるかを決定するステップは、データペイロードが転送制
    御プロトコルにしたがうのか、ユーザデータグラムプロトコルにしたがうのかを
    決定するステップを含んでいる請求項5記載の方法。
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