JP2004531134A - 移動通信ネットワーク内にggsn選択するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、移動通信ネットワークに関し、より詳細には、移動通信ネットワーク内の総合データ呼に対するGGSNの選択に関する。
【背景技術】
【0002】
現行のデジタル無線又は移動通信ネットワークの大部分は第二世代(「2G」)ネットワークである。主要なプロトコルはTDMA,GSM、及びCDMAである。これらのネットワークは(音声とは反対に)データ提供の能力が制約されてきた。典型的なバンド幅は約9.6Kビット/秒である。
【0003】
第三世代(「3G」)ネットワークが提案されている。CDMA2000及びUMTSは、計画された最も普及している2つの第三世代ネットワークである。これらの計画は、規定のネットワークでより多くの音声ユーザにサービスを提供し、「携帯電話」等の、移動局に(144Kビット/秒以上の)高いデータレートを維持する。
【0004】
図1は、UMTSネットワーク100の例示的な構成を示す。地域的な「カバー範囲」は、「セル」(図示せず)と呼ばれる複数の小さな地域的な範囲に分割される。カバー範囲内の電源を入れた基地局(MSs)101は、無線チャネルを経由して対応するノード102と通信する。複数のノード102a−nは、リンク103a−nを経由して、対応する無線ネットワークコントローラ(RNC)104と通信する。RNC104は、ノードからの通信トラフィックを統合し、MS101により活性化された提供オプションを検出する等の、機能を提供する。ノード102及びRNC104の組合せは、ユニバーサル地上無線接続網(UTRAN)105と呼ばれる。潜在的には、ネットワーク内において多くのUTRANがある。
【0005】
各UTRAN105は、信号リンク106及びベアラトランク107を経由して、コールサーバ108(MSCサーバ又はセッション制御マネージャとも呼ばれる)と通信し、IPリンク110を経由して、SGSN111と通信する。UTRAN及び、音声呼等の、コールサーバ間のトラフィックは、ATMベースであり得、インターフェースは、Iu−csインターフェースにより定義される。コールサーバは音声呼を管理するための制御ロジック、及び着信音声のトラフィックをスイッチングするためのベアラプレーンを有する。
【0006】
UTRANとSGSNとの間のトラフィックは、パケットベースである。SGSNへの進入はGTP(GPRSトンネリングプロトコル)チャネルによる。SGSNはこれらのチャネルを、コールサーバの制御ロジックからの命令に基づいて切り替える。これらの命令はIPパケット内に含まれ、SGSNから、コールサーバが命令を受信するリンク120及びIPネットワーク118を経由して、コールサーバに対して送信される。同じように、UTRANは、IPトラフィックを、SGSN及びIPネットワーク118,120を経由して、コールサーバと通信する。GTPチャネル内のトラフィックは、ウェブサイトへのトラフィック等のデータトラフィック、又は、パケット化した音声であってもよい。この場合、制御ロジックが、QoSを考慮する等、このトラフィックに特定の管理を行うことが必要とされる。(SGSNは「パケットアクセス制御ノード(Serving GPRS Support Node)」の業界頭文語。)コールサーバ108及びSGSN111は複数の(潜在的には異なる)UTRAN105a−nをそれぞれ処理できる。
【0007】
Iu−CSインターフェースが実施された場合、コールサーバ108は音声呼に基づく回路の制御を担う。UTRAN105は、このような活性化した呼を検出し、活性化に応答して、コールサーバ108に対する必要な信号リンク106及びベアラ回線107を確立すべく、コールサーバ108と協働する。UTRANとの協働に加えて、コールサーバは、音声ネットワークに対する、対応する信号リンク112及びベアラ回線114を確立する。より詳細には、コールサーバは、SS7信号ネットワーク113と信号リンクを、PSTNベアラ回線ネットワーク115とベアラ回線を確立する。したがって、音声呼は、従来の信号及びスイッチングを使用し、回線に基づく技術を使用し、被呼者に送信される。
【0008】
SGSN111は、インターネットリクエスト等の従来のデータ呼及びデータネットワークを通じた音声呼の双方の、データ呼の制御を担う。UTRAN105は、活性化したこのようなコールの検出を担い、活性化に応答して、IPリンク109を経由して、SGSN111に対する必要なデータパスを確立すべく、SGSN111と協働する。SGSNは、次にUTRANから開始し、バーチャルプライベートネットワーク又は「VPN」を設定するためにGGSNに対して延伸するGTPチャネルの確立を助ける。スイッチングの機能のための制御ロジックはコールサーバ上にある。(GGSNは「パケットゲートウェイノード(Gateway GPRS Support Node)」の業界頭文語。)次にSGSNは受信情報を処理し、プライベートIPネットワーク118内のチャネル上で搬送され得るIPパケットの形式にする。GGSNは、潜在的に複数のSGSN111j−lからIPパケットを受信し、セキュリティー等、他のサービスの提供に加えて、このようなトラフィックを統合する。次に、統合IPトラフィックは、インターネット121等の公共IPネットワーク上に接続され得る。
【0009】
移動性管理は音声及びデータ呼に対して実行することが必要である。コールサーバ108は、回線−切替した音声呼に対して移動端末の管理を担う。コールサーバ内の制御ロジックは、この機能を実行するために、コールサーバと同一場所に配置した在圏ロケーションレジスタ(VLR)116と接続する。VLRは、典型的にホームロケーションレジスタ(HLR)117に格納した情報の部分集合である加入者情報を保持する。HLRは、音声及びデータ呼の移動性管理を制御するため更新される。回線−切替した音声呼を生成している間に、加入者が移動(ローミング)する際、コールサーバからの適切なUTRANに対する回線接続は、維持されなければならない。コールサーバは、更に、データ呼(パケット化したボイスコールを含む)に対して移動性管理を担う。この場合、適切なSGSNからの適切なUTRANに対するGTPトンネルは、ネットワーク内において加入者が移動するため、維持される必要がある。データ呼の場合の移動性管理は、このようなトンネルの選択や維持に関連する。この機能を実行するためのロジックは、コールサーバ上にあり、この機能を実行するためにHLR及びVLRに接続する。
【0010】
MS101がデータ呼を生成した場合(パケットセッションを開始した場合等)、UTRAN105は信号情報を受信し、データ呼の接近を検出し、MS101からのパケットの受信を開始する。データ呼の接近を検出中に、コールサーバ移動性管理モジュール内で実行されるエージェントソフトウェアは、加入者に対する「ホーム」GGSNを含む特定の加入者プロフィール取得するための鍵として、MSの加入者ID、MS番号(MSN)、端末識別コード等を使用してHLR117に接続する。データ呼が続行すると、UTRANからデータパケットを受信するSSGNは、データパケットを、次に公共IPネットワーク121,122に送信するために、IPネットワーク118を通じて、パケットを統合するホームGGSNに対して送信する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
発明者は、GGSNの静的な割当ては、特定の非効率性と不利益が生じると考える。例えば、ユーザがローミングした場合、トンネル端のGGSNはユーザからかなり離れてしまう。ネットワークの非効率的な使用(IPパケットがネット−ワーク内で多くのホップに遭遇する必要が生じ得る)となるだけではなく、性能も悪影響を受ける。この性能の不利益は、この手法を、ボイスオーバIPコール及び特定のマルチメディアトラフィックのためにネットワークのデータ側を使用するためには、適切ではなくすることがある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明によると、移動通信ネットワーク内のデータ呼を提供するGGSNを判定する方法及びシステムが提供された。メッセージは、コールサーバ内の制御ロジックから受信され、メッセージがGGSNの識別を要求するか否か判定するために分析される。受信したメッセージがGGSNの識別を要求する場合、GGSN選択アルゴリズムは、特定のMSからのデータ呼を提供するGGSNを識別するため実行される。次に、応答が構成され、選択したGGSNを識別するSGSNに送信する。
【0013】
本発明の一形態によると、SGSNに最も近いGGSNが選択される。本発明の別形態によると、特定のMSからデータ呼を提供する能力を有するGGSNが選択される。本発明の別形態によると、GGSNは、ネットワークに対してGGSNを接続するネットワークセグメントの作動状況を考慮して選択される。
【0014】
本発明の別形態によると、IPパケット受信ロジックは、コールサーバの制御ロジックからメッセージを受信し、IPパケット分析ロジックは、受信したメッセージがGGSNの識別を要求するか否かを判定する。GGSN選択ロジックは、IPパケット分析ロジックに応答して、特定のMSからのデータ呼を提供するGGSNを識別し、IPパケット応答ロジックは選択したGGSNを識別するSGSNに対して応答パケットを構成し、送信する。
【0015】
本発明の別形態によると、ロジックは、HLRとの通信内のスイッチプラットフォーム上で実行するソフトウェアロジックである。本発明の別形態によると、ロジックは、HLR上でソフトウェアロジックを実行する。本発明の別形態によると、ロジックは、HLRと協働する付属物上でソフトウェアロジックを実行する。
【0016】
本発明の別の実施形態では、GGSN選択ロジックは、バッチなどである。GGSN選択アルゴリズムが、実行されることにより、SGSNからのデータ呼を提供するGGSNを識別する。識別したGGSNがHLRに対して提供されることにより、識別したGGSNとSGSNが関連する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明の好適な実施形態は、移動通信ネットワーク内のデータ呼を提供するGGSNを判定し、及び識別するための新規なシステム及び方法を提供する。より詳細には、本発明の好適な実施形態は、単に全ての場合にホームGGSNに使用するのではなく、多様な基準に基づいて提供するGGSNを選択する。選択は、(他のものの中の)GGSNの地域的な近さ、GGSNの利用可能な能力、GGSNと接続するネットワークセグメントの能力、GGSNの作動的な状態、GGSNのリンクに基づき得る。更に、サービスプロバイダは、同様に、GGSN選択ロジックに含まれ得るGGSNを選択する方針(ポリシー)を確立し得る。したがって、複数の実施形態は、動的にGGSNを選択し(ほぼリアルタイムにより)、さらに特定の実施形態は、ネットワーク管理の一部として、バッチタイプの選択をする。
【0018】
図2は、本発明の好適な実施形態による、無線ネットワーク200を例示的に示す。同じ番号は、図1と同じ若しくは同様の要素を説明するために使用され、記載は簡潔にするために繰り返さない。システム200は、プライベートIPネットワーク118及びHLR117の間に位置し、通信するHLRプロキシスイッチ205を有する点が、図1と異なる(当業者は、HLR117は論理的には単一のデータベースであるが、物理的構成は、複数のインスタンスを有する分散型のデータベースであると理解する)。
【0019】
好適な実施形態の下において、HLRプロキシ205は、2000年11月22日に受理された、同時継続米国特許第09/721329号(本発明の譲渡人に譲渡された)に記載されたプロキシスイッチを使用して実施され、これは参照として完全に組入れられている。より詳細には、同時継続出願により記載されたプロキシスイッチは改良されることにより、IPプロトコルに基づいてIPリンクと通信し、本発明で記載したGGSN選択ロジックを有する。
【0020】
同時継続出願に記載したように、プロキシスイッチは、全ての信号メッセージを対応し、さらに設定されることにより、受信した信号メッセージ並びに、セッション及びシステムの状態により一つ以上の幾つかの特定の動作をし得る。この働きは、信号情報が、SS7信号などの代わりにIPパケットに変換されることを除いては、本発明の特定の実施形態により使用される。
【0021】
特定の実施形態の下、HLRプロキシスイッチ205は、プライベートIPネットワーク118から受信したIPパケットに応答し、以下のことを一つ以上実行する。
1.HLRプロキシ205は、メッセージを変更せずに、HLR又はSGSNに転送する。
【0022】
2.HLRプロキシ205は、メッセージを遮断して転送せず、代わりに、そのメッセージに対する応答を生成する等、メッセージを制御する。
トリガーイベントに従って実行される動作の種類は、以下に記載される。下記のように、HLRプロキシ205は、他の全てのメッセージを変更せずに転送するが、規定(プレ特定)のメッセージをインターセプトすることが可能なプロキシスイッチを使用して実施され得る。プロキシスイッチは、改良されることにより、3G又は使用した信号プロトコルを制御し、下記のようにインターセプトしたメッセージに対する応答を生成する。
【0023】
図3は好適な実施形態のGGSN選択ロジックを示すフローチャートである。ロジックは工程300から開始し、コールサーバ108から等、ネットワークから、及びHLR117に向けられた、IPパケットを受信する工程310に進む。各パケットは観測される工程315により、パケットが既知のユーザのためのGGSNに対応する情報要素(IE)を要求するコマンドであるか否か確認する。(上記のように、このような要求は、コールサーバ108により開始され、HLR117に送信することにより、どのGGSNが、既知のユーザに対するIPトラフィックを統合すべきか判定する。上記のように、通常の要求は、次に、ユーザのホームGGSNに応答するHLR117により受信される。)使用した特定のIEは、特定のサービスプロバイダにより供給されるように、ネットワークの標準に基づいて判定される。
【0024】
パケットがこのようなコマンドを含まない場合、ロジックはパケットを変更せずにHLR117等に転送する工程320に進む。従って、HLRはそれに応じてパケットを制御する。HLR117が、制御するパケットの一部として応答パケットを送信する場合、HLRプロキシ205は上記のように処理する。特に、HLRプロキシ205は、応答パケットを変更せずに受信し310、観測し315、及び転送320し得る(定義によりHLRからの応答は、GGSNを有するIEを要求するコマンドを有しない)。この形態により、応答はSSGN111等、要求元に送信される。
【0025】
パケットがGGSNを有するIEを要求するコマンドを含む場合、ロジックは、規定のアルゴリズムに基づいてGGSNを選択する325(詳細は下記)。次に、選択したGGSNは、応答パケットにカプセル化され、SSGN等111、要求元に送信される330。最初のIPパケットはHLRに送信されない。
【0026】
SSGN111が、GGSNの識別を要求するパケットを受信することにより使用すると、SSGNは、このインスタンス内で、GGSNは「ホーム」GGSNではなく、代わりに動的に選択したGGSNである場合を除いて、上記のように選択したGGSNとGTPトンネルを確立する。次に、選択したGGSNは、GGSNを経由した、ユーザ由来の、又はユーザ向けのIPパケットを統合し得る。
【0027】
上記の条件により、GGSNを選択する規定のアルゴリズムは、多くの形態があり得る。ある実施形態は、MS及びSSGNに地域的に最も近いGGSNを選択する。この場合、GGSNを判定する325の一部として、HLRプロキシ205は、ネットワークトポロジーデータベース(図示せず)を参考にし、データベースを照会することにより、要求を生じたGGSNに最も近いGGSNを検索する。例えば、最も近いとは、SSGN及びGGSN間のネットワークホップが最小数であると推論され得る。
【0028】
他方法のアルゴリズムの下では、性能の基準、及び/又は条件が分析されることによりGGSNを選択する。例えば、GGSN選択ロジックは、管理データベース、又は搭載量以下のIPネットワークセグメントを識別するユーティリティを照会し、次に、そのようなセグメントからGGSNを選択し得る。この手法は、上記の手法と連合し、又は代替として使用され得る。
【0029】
他の方法では、大量の障害状態を経験したGGSNを避け、代わりに「バック−アップ」GGSNを選択する等、信頼性情報により、GGSNを選択し得る。
実際のアルゴリズムは、管理者によりこのようなアルゴリズムの集合から選択され得る。この例では、HLRプロキシ205は、ユーザによりアルゴリズムの選択を可能にし、ユーザが非常に要求される時間のアルゴリズムを選択し、別の時間には別のアルゴリズムを選択する等、選択ルールを特定することを可能にする管理者インターフェース(図示せず)を含み得る。
【0030】
上記の説明はHLRプロキシ205に関連していたが、本発明の別の実施形態はネットワークの他の場所にGGSN選択ロジックを設け得る。例えば、図4は、(本開示で記載された等の)GGSN選択ロジック405がHLR117内に含まれる実施形態を示す。図5は、HLR117と協働する付属物510上に実行される実施形態を示す。図6は、GGSN選択ロジック605が、ネットワーク管理ユーティリティの一部としてバッチジョブ等のように周期的に実行される他の実施形態を示す。GGSNは、ネットワークの性能及び信頼情報に基づいて、MSとの関連において選択される。次に、ロジック605は、データインターフェース610経由でHLRに接続し、それに従ってGGSNを特定する。この接続及び更新は、同じように、HLR内のホームGGSNをプログラムするよう作動し得、しかしこのインスタンス内では、GGSNは他の基準に基づき得る。
【0031】
別例
現在、HSS−ホーム加入者サーバを提供するための幾つかの提案がある。HSSは、PSTN及びIPエンティティのどちらにも、加入者プロファイル及び必要なデータを提供する。HSSは、支払いがHSSに連動し得る場合に、加入者が商品を購入できる移動取引サーバ(mobile transaction server)として使用され得る。
【0032】
この場合、GGSNの選択は、加入者が商品を購買する場合に、ネットワークが別のGGSNによるより安全なIPセッションに加入者を切り替える等、移動商取引に関連させ得る。
【0033】
例示的な実施形態を記載してきた、当業者は、本発明の精神と範囲から離れることなく記載した実施形態を変更し得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】3G移動ネットワークを例示するシステムダイアグラム。
【図2】本発明の一実施形態による、3G移動ネットワークを例示するシステムダイアグラム。
【図3】本発明の一実施形態によるGGSN選択ロジックを示すフロー図。
【図4】本発明の別実施形態を示すアーキテクチャダイアグラム。
【図5】本発明の別実施形態を示すアーキテクチャダイアグラム。
【図6】本発明の別実施形態を示すアーキテクチャダイアグラム。
Claims (9)
- 少なくとも2つのGGSNネットワークとSGSNネットワークとを有する移動通信網内において、データ呼を提供するGGSNを判定する方法であって、
SGSNよりメッセージを受信する工程と、
受信したメッセージを分析することによって、メッセージがGGSNの識別を要求するか否かを判定する工程と、
受信メッセージがGGSNの識別を要求する場合に、GGSNを識別するGGSN選択アルゴリズムを実行することにより、特定のMSによるデータ呼を提供する工程と、
選択GGSNを識別するSGSNへの応答を構成し、及び送信する工程とを備える方法。 - 前記GGSN選択アルゴリズムを実行する工程は、SGSNに最も近いGGSNを判定する工程を備える請求項1に記載の方法。
- 前記GGSN選択アルゴリズムを実行する工程は、特定のMSからのデータ呼を提供する能力を有するGGSNを判定する工程を備える請求項1に記載の方法。
- 前記GGSN選択アルゴリズムを実行する工程は、GGSNをネットワークに接続するネットワークセグメントの作動状況を考慮する工程を備える請求項1に記載の方法。
- 少なくとも2つのGGSNネットワークとSGSNネットワークとを有する移動通信網内において、データ呼を提供するGGSNを判定するシステムであって、
SGSNよりメッセージを受信するIPパケット受信ロジックと、
受信メッセージがGGSNの識別を要求するか否かを判定するIPパケット分析ロジックと、
IPパケット分析ロジックに応答し、特定MSからのデータ呼を提供するGGSNを識別するGGSN選択ロジックと、
選択GGSNを識別するSGSNへの応答パケットを構成し、及び送信するIPパケット応答ロジックとを備えるシステム。 - 前記ネットワークがHRLを備え、及び前記IPパケット受信ロジック、前記IPパケット分析ロジック、前記GGSN選択ロジック、及び前記IPパケット応答ロジックは、前記HLR及びIPネットワーク通信のスイッチプラットフォーム上で実行するソフトウェアロジックである請求項5に記載のシステム。
- 前記ネットワークがHRLを備え、及び前記IPパケット受信ロジック、前記IPパケット分析ロジック、前記GGSN選択ロジック、及び前記IPパケット応答ロジックは、前記HLRで実行するソフトウェアロジックである請求項5に記載のシステム。
- 前記ネットワークがHRLを備え、及び前記IPパケット受信ロジック、前記IPパケット分析ロジック、前記GGSN選択ロジック、及び前記IPパケット応答ロジックは、前記HLRと協働する付属品で実行するソフトウェアロジックである請求項5に記載のシステム。
- 少なくとも2つのGGSNネットワークとSGSNネットワークとを有する移動通信網内において、データ呼を提供するGGSNを判定する方法であって、
GGSN選択アルゴリズムを実行することにより、SGSNからのデータ呼を提供するGGSNを識別する工程と、
HLRに対して識別したGGSNを提供することにより、識別したGGSNとSGSNを関連させる工程とを備える方法。
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