JP2004159336A - 移動通信システムにおけるネットワーク運用情報管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動通信システムにおけるネットワーク運用情報管理方法を提供する。
【解決手段】 有線網と無線網とを連結する複数個のノードを具備した移動通信システムにおいて、ノードで多様なネットワーク運用情報を含む情報管理テーブルを有するデータベースを構築する段階と、各ノード間にネットワーク運用情報を伝達するためのメッセージフォーマットを定義する段階と、前記各ノードが管理するセル領域に対するネットワーク運用情報を設定された周期によって収集する段階と、収集したネットワーク運用情報を所定の汎用プロトコルを使用して定義されたメッセージフォーマットに加工する段階と、各ノードが加工されたメッセージを周辺ノードに伝達する段階と、各ノードが伝達されたメッセージを分析して周辺ノードに関するネットワーク運用情報を構築したデータベース内の該当ノード別に貯蔵する段階とを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は移動通信システムに係り、特にネットワーク運用情報を分散的に伝達，共有しつつ管理する、ネットワーク運用情報管理方法に関する。

３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で提案された移動通信システムのネットワーク構造は、図１に示すように階層的な構造よりなる無線アクセスネットワーク（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；ＲＡＮ）１１と、コアネットワーク（Ｃｏｒｅ Ｎｅｗｏｒｋ；ＣＮ）１３とに区分され、各ネットワーク１１，１３は、移動通信サービスを提供するための機能を有するネットワーク要素より構成される。

ＲＡＮ１３は、移動端末機の無線接続と移動性などを処理し、ＣＮ１１は、ＰＳＴＮ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネットネットワークとの連結を処理する。

ＲＡＮ１１は、ハンドオーバーコントロール、アドミッションコントロールなどの役割を果たすＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と、無線で移動端末機と通信を行う基地局（すなわち、Ｎｏｄｅ Ｂ）より構成されている。

ＣＮ１３において、音声通信は、ＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）を通じてＰＳＴＮに連結され、パケットデータ通信は、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）／ＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）を通じてインターネットネットワークと連結される。すなわち、既存のネットワーク構造では、ＲＡＮ１１は基地局を介して移動端末機に接続され、ＣＮ１３はインターネットまたは公衆電話網に接続される。

前記のようなネットワーク構造では、ＲＮＣ，ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ及びＭＳＣで、各種ネットワーク運用情報を中央集中的な方式で伝達及び管理している。このような中央集中的な方式は、閉鎖的な私設網では管理しやすい利点がある一方、ネットワーク構造が複雑でコスト高となり、かつ拡張性にも限界があり、他のネットワークとの互換性がなく、ローミングし難いなどといった問題点がある。

次世代移動通信システムでは、ＲＡＮ，ＣＮ，公衆電話網やインターネット網のような公共ネットワークなどからなる複雑なネットワークの構造が単純化されており、あらゆるネットワークを１つのネットワークに統合するために、ＩＰパケット網を基盤とする統合インターネットプロトコル（Ａｌｌ−ＩＰ）概念を導入している。したがって、このように単純化されたネットワーク構造や統合インターネットプロトコル基盤ネットワーク構造では、既存の中央集中的な方式でネットワーク運用情報を管理するということは、非常に非効率的となる。

本発明が解決しようとする技術的課題は、移動通信システムにおいて、ネットワーク構造に関係なく汎用のプロトコルスタックを用いてネットワーク運用情報を分散的に伝達して管理する方法を提供するところにある。

前記問題点を解決するために、本発明に係る移動通信システムにおけるネットワーク運用情報管理方法は、有線網と無線網とを連結する複数個のノードを具備した移動通信システムにおいて、（ａ）前記ノードで多様なネットワーク運用情報を含む情報管理テーブルを有するデータベースを構築する段階と、（ｂ）前記各ノード間にネットワーク運用情報を伝達するためのメッセージフォーマットを定義する段階と、（ｃ）前記各ノードが管理するセル領域に対するネットワーク運用情報を設定された周期によって収集する段階と、（ｄ）前記（ｃ）段階で収集したネットワーク運用情報を所定の汎用プロトコルを使用して前記（ｂ）段階で定義されたメッセージフォーマットに加工する段階と、（ｅ）前記各ノードが前記（ｄ）段階で加工されたメッセージを周辺ノードに伝達する段階と、（ｆ）前記各ノードが伝達されたメッセージを分析して周辺ノードに関するネットワーク運用情報を前記（ａ）段階で構築したデータベース内の該当ノード別に貯蔵する段階とを含む（請求項１）。

前記メッセージフォーマットは、それぞれの情報を羅列するＴＬＶフォーマットよりなる（請求項２）。

前記汎用プロトコルは、インターネットプロトコルであることを特徴とする（請求項３）。

前記（ｅ）段階では、ＩＰでのブロードキャスト、マルチキャスト及びＩＡＰＰのうち何れかの方法を用いてメッセージを周辺ノードに伝達する（請求項４）。

また、前記（ｅ）段階では、ＴＴＬ値を用いて前記メッセージの伝達範囲を設定する（請求項５）。

前記ＴＴＬ値は、ホップ数または経過時間を含む（請求項６）。

前記情報管理テーブルに含まれる情報は、周辺の他のＲＡＰアドレス情報、該当ＲＡＰに関するセル形態情報、位置情報、トラフィック負荷情報を含む（請求項７）。

本発明によれば、ネットワークを運用するための各種制御情報を、各ノード間であらかじめ交換してノード自体の情報管理テーブルを周期的に更新させて置くことによって、アドミッション制御，ハンドオーバー，資源管理，ＡＡＡ及び品質サービス管理などを速かに処理できる。

また、中央集中的な管理方式において必要とする各種装備を使用しなくても良いので、システムの構成にかかる費用を大幅に低減しうる。

さらに、ネットワーク運用のための多様な機能実行に必要な情報を分散的に各ノードが共有するので拡張性が良くなり、かつ中央集中的な管理方式の問題点である特定装置にトラフィックが集中して発生するシステムの性能低下を根本的に防止しうる。

また、ネットワーク運用情報を伝達するに当たって、汎用として使われるプロトコルスタックを使用することによって、機能実行時に他のシステムとの連動が容易となる。

以下、本発明の望ましい実施例について、添付した図面に基づいて詳細に説明する。

図２は、本発明に係るネットワーク運用情報管理方法が適用される移動通信システム用のネットワーク構造の一実施例を示す図面である。公衆インターネット網２１は、複数のＩＰルータ２２ａないし２２ｄ，ホームエージェント２４及びＡＡＡ（Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ、Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）サーバー２５を有し、各ＩＰルータ２２ａないし２２ｄには複数のノード、ここでは無線アクセスポイント２３ａないし２３ｄが接続される。

各構成要素の説明に先立って、データは、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ） ＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）２４６０で規定したＩＰｖ６（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ６）のようなインターネットプロトコルによって公衆インターネットネットワーク２１上で通信すると仮定する。

ＩＰルータ２２ａないし２２ｄは、公衆インターネット網２１上で通常のインターネットアドレッシング、及びルーティングプロトコルを用いて発信地ノードと目的地ノード間のパケットデータ伝送のためのゲートウェイ機能を実行する。

ＲＡＰ２３ａないし２３ｄは、移動端末機が無線で接続可能であり、ＩＰルータ２２ａないし２２ｄに有線で連結されて移動端末機と、公衆インターネット網２１、移動端末機相互間を相互連結させるためのものであって、全般的な無線リンク機能だけでなく、一種のルータ機能を処理する。

ＲＡＰ２３ａないし２３ｄ間、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄとホームエージェント２４、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄとＡＡＡサーバー２５は、仮想私設網サービスを通じてシグナリング経路を設定する。これによれば、任意の移動端末機が移動通信サービスを受けようとする場合、移動端末機が位置する各ＲＡＰ２３ａないし２３ｄは、他のＲＡＰ２３ａないし２３ｄ、ホームエージェント２４またはＡＡＡサーバー２５に設定されているＶＰＮシグナリング経路を通じて保安を保ちつつ、通信することが可能である。

ＲＡＰ２３ａないし２３ｄは、図１に示すような既存の３ＧＰＰで提案されたネットワーク構造において、ＲＮＣ，ＧＧＳＮ及びＭＳＣの役割を行う。したがって、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄは呼出設定のためにＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、電話サービスのためのルーティングプロトコルとしてＴＲＩＰ（Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ Ｒｏｕｔｉｎｇ ｏｖｅｒ ＩＰ）、電話番号のようなＥ．１６４番号とＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ）との対応のためにＩＥＴＦのＥＮＵＭ ＷＧで定義したプロトコルなどを使用しうる。

一方、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄは、音声通信，画像電話，データ通信のような通信の種類によって適切なサービス品質に対応するネットワーク上の資源を確保しなければならないが、設定された経路に沿って資源を確保するプロトコルであるＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）またはパケットの優先順位を設定して伝達するＤｉｆｆＳｅｒｖ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）により資源確保がなされるか、２種のプロトコルを連係して資源確保がなされうる。

また、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄは、移動端末機が、隣接したＲＡＰまたは遠く離れたＲＡＰに位置を変えれば、マイクロモビリティープロトコルが動作して速かにハンドオーバーを行い、資源確保もハンドオーバー地域でのみ変更される。この際、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄで生成される移動端末機のバインディング更新メッセージは、ＩＰルータ２２ａないし２２ｄを通じてホームエージェント２４に伝えられる。

ホームエージェント２４は、有線網である公衆インターネット網２１で受け入れられる、あらゆるＲＡＰ２３ａないし２３ｄを制御し、移動端末機の初期登録，ＩＰルーティング及びルート最適化，移動端末機のアドレス管理及び移動情報管理，トンネリング及び逆トンネリングなどを行うためのものであって、移動端末機の仮想私設網サービスを受け入れられるように構成されることが望ましい。

特に、移動端末機の移動性を管理して補助するために、ホームエージェント２４は、移動端末機が元々属していたホームネットワークから外れて他の外部ネットワークに接続する時、バインディング更新メッセージを通じて伝達される情報をＲＡＰ２３ａないし２３ｄから受信して、移動端末機が移動する位置情報を該当データベースに貯蔵する。この際、ホームエージェント２４は、移動端末機に対する位置情報としてＲＡＰ２３ａないし２３ｄのホームＩＰアドレスをテーブルで管理し、必要に応じて移動端末機に対する伝送データをトンネリング及び暗号化を通じて、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄに伝達する。

すなわち、発信地移動端末機が目的地移動端末機のホームＩＰアドレスだけを知ってホームネットワークにパケットデータを伝送すれば、ホームエージェント２４がパケットデータを分析し、分析結果に該当する目的地移動端末機の位置情報をデータベースから抽出して、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄを通じて、現在目的地移動端末機が位置するネットワークに伝達する。ホームエージェント２４で使われる移動性関連プロトコルとしては、マクロモビリティーに対してＩＥＴＦの移動ＩＰプロトコル、マイクロモビリティーに対してセルラーＩＰ，ＨＡＷＡＩＩなどがあり、ハンドオーバー機能実行時に現在連結の情報を伝達するコンテキストトランスファプロトコル、ハンドオーバーのためのハンドオフ候補ノード発見のようなプロトコルが適用されうる。

ＡＡＡサーバー２５は、移動ＩＰ基盤での加入者サーバーの役割を行いつつ、移動端末機の公衆インターネット網２１接続のための加入者の認証，利用権限検証及び課金機能などを行い、各移動端末機に関連したＡＡＡ情報を貯蔵している。このためにＡＡＡサーバー２５は、ＲＡＤＩＵＳ（Ｒｅｍｏｔｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｄｉａｌ Ｉｎ Ｕｓｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ），ＤＩＡＭＥＴＥＲまたはＣＯＰＳ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｏｐｅｎ Ｐｏｌｉｃｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ）のようなプロトコルを使用でき、ホームエージェント２４と同様に、移動端末機のＶＰＮサービスを受け入れるように構成されることが望ましい。

図３は、本発明に係るネットワーク運用情報管理方法を説明するフローチャートである。これは、図２に示されたネットワーク構造だけでなく、インターネット網のような有線網と無線網との接続を提供するノード、例えばＲＡＰ２３ａないし２３ｄのような装置を備える全てのネットワーク構造に適用できる。

図３において、３１段階では、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄで、図４に示されるような情報管理テーブルを有するデータベースを構築する。情報管理テーブルは、周辺の他のＲＡＰアドレス情報４１，該当ＲＡＰに関するセル形態情報４２，位置情報４３，トラフィック負荷情報４４，タイムスタンプ情報４５などを含み、ＰＨＹパラメータ，サービス種類，保安特性等に関する情報がさらに含まれうる。

セル形態情報４２は、移動通信システムのセル構造が階層構造であるか、または相異なるセルが各々固有の特徴を有する構造であるかに関する情報を示す。また、位置情報４３は、周辺の他のＲＡＰの位置情報を示すものであって、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ）などを用いて、各ＲＡＰの位置情報を獲得しうる。

トラフィック負荷情報４４は、現在該当ＲＡＰが管理するセルの資源が割当てられた程度、及び使用可能な余裕資源等に関する情報を示す。タイムスタンプ情報４５は、ネットワーク運用情報を含むメッセージの生成時間を示すものであって、ＲＡＰ間の伝送遅延またはＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）値を計算できるので、メッセージを受けるＲＡＰがネットワーク運用情報の廃棄の如何を決定しうる。

ＰＨＹパラメータ情報は、各ＲＡＰが支援する変調方法の種類などの情報を含み、サービス種類情報は、各ＲＡＰが移動通信ユーザに提供できるサービスの種類を表示する。また、保安特性情報は、各ＲＡＰ間にまたはＲＡＰと移動端末機間に必要な保安に関する情報を示す。

３２段階では、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄ間に、ネットワーク運用情報を伝達するためのメッセージフォーマットを定義するが、このために図５に示されたようなＩＥＴＦで広く使われているＴＬＶ（Ｔｙｐｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｖａｌｕｅ）のフォーマットで、それぞれの情報を羅列する方法を使用しうる。

図５を参照すれば、データのためのＴＬＶフォーマットは、データタイプのために１ｏｃｔｅｔ、データ長さのために２ｏｃｔｅｔ、実際データのために任意のｏｃｔｅｔを使用しうる。このようにＴＬＶフォーマットを使用する場合、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄ間に互いに有用な情報だけを効率的に伝達しうる。

３３段階では、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄで自体的に管理するセル領域に関するネットワーク運用に必要な各種情報を、設定された周期によって収集する。ネットワーク運用に必要な情報では、該当ＲＡＰに関するセル形態情報４２，位置情報４３，トラフィック負荷情報４４，タイムスタンプ情報４５，ＰＨＹパラメータ，サービス種類，保安特性などが挙げられる。

３４段階では、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄにおいて、３３段階で収集したネットワーク運用情報を、ＩＰのような汎用性のあるプロトコルスタックを使用して、３２段階で定義したメッセージフォーマットに加工することによって、１つのパケットデータを生成する。

３５段階では、ＲＡＰ２３ａないし２３ｄにおいて、３４段階で生成されたパケットデータを、既定の範囲の周辺ＲＡＰに伝達する。パケットデータ伝達方法としては、ＩＰでのブロードキャスト，マルチキャストまたはＩＥＥＥ ８０２．１１ｆで論議中のＩＡＰＰ（Ｉｎｔｅｒ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のような方法が使われうる。また、パケットデータ伝達範囲は、ＴＴＬ値を用いて設定しうる。すなわち、１つのＲＡＰが周辺のＲＡＰにメッセージを伝達し始める初期時点にＴＴＬ値をホップ数や経過時間に設定すれば、各ＲＡＰがメッセージの伝達を受けて情報を収集した後、他のＲＡＰに伝達する前にＴＴＬ値を調べて、限界値を超えた場合にはこれ以上伝達せずに廃棄する。

３６段階では、各ＲＡＰが周囲の他のＲＡＰから伝達されたメッセージを分析して周辺ＲＡＰに関する情報を３１段階で構築したデータベース内の該当ＲＡＰアドレス別に貯蔵することによって、該当情報を更新する。メッセージの分析結果，信号遅延時間またはホップ数などが得られるが、ここで信号遅延時間は、メッセージ送／受信当事者であるそれぞれのＲＡＰ間のシグナリングを有線網を通じて行う場合に予想される伝送遅延を意味し、この値は、タイムスタンプ情報４５とＲＡＰ間のメッセージを実際受信した時間を通じて算出できる。また、ホップ数はメッセージ送／受信当事者であるそれぞれのＲＡＰ間のネットワークからホップに離れた値を意味し、これはパケットデータが周辺ＲＡＰに伝えられる度にホップ数を表示することによって把握できる。

前記段階を通じて各ＲＡＰが周期的に自体の情報管理テーブルを更新することによって、移動通信システムにおいて移動端末機とアクセスネットワーク間に行われるアドミッション制御，ハンドオーバー，資源管理，ＡＡＡまたは品質サービス機能などを別途の装置と複雑に情報を交換することなく、迅速でかつ適切に処理されうる。

以上、本発明についてその望ましい実施例を挙げて説明した。本発明が属する技術分野における当業者ならば、本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態に具現できるということを理解しうる。したがって、前記した実施例は限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮せねばならない。本発明の範囲は前記した説明でなく、特許請求の範囲に現れており、それと同等な範囲内にある全ての相違は本発明に含まれるものと解釈すべきである。

本発明は、単純化されたネットワーク構造や統合インターネットプロトコル基盤ネットワーク構造を有する移動通信システムに適用されてネットワーク運用情報をより迅速に伝達及び処理可能にする。

一般的な３ＧＰＰのネットワーク構造を示す図面である。 本発明に係るネットワーク運用情報管理方法が適用される次世代移動通信システム用のネットワーク構造の一実施例を示す図面である。 本発明に係るネットワーク運用情報管理方法の一実施例を説明するフローチャートである。 本発明で使われるデータベースに貯蔵された情報管理テーブルの一例を示す図面である。 本発明で使われるＴＬＶフォーマットの一例を示す図面である。

符号の説明

２１ 公衆インターネット網
２２ａないし２２ｄ ＩＰルータ
２４ ホームエージェント
２５ ＡＡＡサーバー
２３ａないし２３ｄ 無線アクセスポイント

Claims (7)

1. 有線網と無線網とを連結する複数個のノードを具備した移動通信システムにおいて、
   （ａ） 前記ノードで多様なネットワーク運用情報を含む情報管理テーブルを有するデータベースを構築する段階と、
   （ｂ） 前記各ノード間にネットワーク運用情報を伝達するためのメッセージフォーマットを定義する段階と、
   （ｃ） 前記各ノードが管理するセル領域に対するネットワーク運用情報を設定された周期によって収集する段階と、
   （ｄ） 前記（ｃ）段階で収集したネットワーク運用情報を所定の汎用プロトコルを使用して前記（ｂ）段階で定義されたメッセージフォーマットに加工する段階と、
   （ｅ） 前記各ノードが前記（ｄ）段階で加工されたメッセージを周辺ノードに伝達する段階と、
   （ｆ） 前記各ノードが伝達されたメッセージを分析して周辺ノードに関するネットワーク運用情報を前記（ａ）段階で構築したデータベース内の該当ノード別に貯蔵する段階と、を含むネットワーク運用情報管理方法。
2. 前記メッセージフォーマットはそれぞれの情報を羅列するＴＬＶフォーマットよりなる請求項１に記載のネットワーク運用情報管理方法。
3. 前記汎用プロトコルはインターネットプロトコルであることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク運用情報管理方法。
4. 前記（ｅ）段階ではＩＰでのブロードキャスト、マルチキャスト及びＩＡＰＰのうち何れかの方法を用いてメッセージを周辺ノードに伝達する請求項１に記載のネットワーク運用情報管理方法。
5. 前記（ｅ）段階ではＴＴＬ値を用いて前記メッセージの伝達範囲を設定する請求項１に記載のネットワーク運用情報管理方法。
6. 前記ＴＴＬ値はホップ数または経過時間を含む請求項１に記載のネットワーク運用情報管理方法。
7. 前記情報管理テーブルに含まれる情報は周辺の他のＲＡＰアドレス情報、該当ＲＡＰに関するセル形態情報、位置情報、トラフィック負荷情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク運用情報管理方法。
   

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