JP2005102261A - アクセスネットワークにおけるipルーティング最適化 - Google Patents

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Abstract

【課題】 移動IPに関する最適なルーティングもチェックする。
【解決手段】 移動IPプロトコルをサポートするアクセスネットワークでは、実際の移動MSが長いセッション中にアクセスノード間で多数のハンドオーバーを行い、非効率的な移動IPルーティングを生じることがある。本発明においては、IPセッション中のハンドオーバーのターゲットであるアクセスノードが、移動IPに関する最適なルーティングもチェックするよう構成される。ハンドオーバー状態において、システム、好ましくは、アクセスノードは、IPセッションの現在移動エージェントに置き換わるべき更に好ましい移動エージェントがあるかどうかチェックする。そのアクセスノードに対して更に好ましい移動エンティティがありそして好ましい移動エージェントが現在移動エージェントと同じでない場合には、現在移動エージェントへの接続が閉止されると共に、各アクセスノードの好ましい移動エージェントへの新たな接続が開放される。
【選択図】 図3

Description

本発明は、無線アクセスネットワークのようなアクセスネットワークにおいてインターネット型プロトコルトラフィックのようなマクロレベルトラフィックのルーティングを最適化するためのメカニズムに係る。
移動通信システムとは、一般に、ユーザがシステムのサービスエリア内を移動するときにワイヤレス通信を行えるようにするテレコミュニケーションシステムを指す。典型的な移動通信システムは、公衆地上移動ネットワーク(PLMN)である。多くの場合、移動通信ネットワークは、ユーザに、外部ネットワーク、ホスト、又は特定のサービスプロバイダーにより提供されるサービスへのアクセスを与えるアクセスネットワークである。
汎用パケット無線サービスGPRSは、GSMシステム(移動通信用のグローバルシステム)における新規なサービスである。サブネットワークは、多数のパケットデータサービスノードSNを備え、これは、本明細書では、サービスGPRSサポートノードSGSNと称する。各SGSNは、そのSGSNが多数のベースステーション即ちセルを経て移動データターミナルに対してパケットサービスを提供できるように、GSM移動通信ネットワーク(通常は、ベースステーションシステムのベースステーションコントローラBSC又はベースステーションBTS)に接続される。中間の移動通信ネットワークは、SGSNと移動データターミナルとの間に無線アクセス及びパケット交換データ送信を与える。次いで、異なるサブネットワークが、GPRSゲートウェイサポートノードGGSNを経て外部データネットワーク、例えば、公衆交換データネットワークPSPDNに接続される。従って、GPRSサービスは、GSMネットワークが無線アクセスネットワークRANとして機能するときに移動データターミナルと外部データネットワークとの間にパケットデータ送信を与えることができる。
ユニバーサル移動通信システム(UMTS)や、後でIMT−2000(インターナショナル移動テレコミュニケーション2000)と命名し直された未来型公衆地上移動テレコミュニケーションシステム(FPLMTS)のような第3世代の移動システムが開発されている。UMTSアーキテクチャーでは、UMTS地上無線アクセスネットワークUTRANが、コアネットワーク(CN)に接続された1組の無線アクセスネットワークRAN(無線ネットワークサブシステムRNSとも称される)で構成される。各RANは、その組のセルのリソースの役割を果たす。移動ステーションMSとUTRANとの間の各接続に対して、1つのRANがサービスRANとなる。RANは、無線ネットワークコントローラRNCと、多数のベースステーションBSとで構成される。UMTS無線アクセスネットワークを使用する1つのコアネットワークは、GPRSである。
移動通信ネットワークの開発における主たる目標の1つは、異なる形式の移動ネットワーク移動管理の組合せを移動ネットワーク及び移動IPに使用する標準的なIPバックボーンによりIP(インターネットプロトコル)サービスを提供することである。基本的なIP概念は、ユーザの移動をサポートせず、即ちIPアドレスは、物理的な位置に基づいてネットワークインターフェイスに指定される。実際に、IPアドレスの第1フィールド(NETID)は、同じインターネットサブネットにリンクされた全てのインターフェイスに共通である。この構成は、異なるインターネットサブネットを越えて移動する間に、即ち物理的なインターフェイスを変更する間に、ユーザ(移動ホスト)がそのアドレスを保持するのを阻止する。
インターネットにおける移動を改善するために、IPバージョン4の移動IPプロトコルが、インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース(IETF)により規格RFC2002に導入されている。移動IPは、サブネットワークにおけるアタッチメントポイントに関わりなく、移動ホストにIPデータグラムをルーティングすることができる。移動IPプロトコルは、次のような新規な機能的又はアーキテクチャー的エンティティを導入する。
「移動ノードMN」(移動ホストMHとも称される)は、そのアタッチメントポイントをあるネットワーク又はサブネットワークから別のところへ切り換えるホストを指す。移動ノードは、そのIPアドレスを変更せずにその位置を変更することがあり、即ちその(一定の)IPアドレスを使用して任意の位置において他のインターネットノードと通信し続けることがある。「移動ステーション(MS)」は、ネットワークへの無線インターフェイスを有する移動ノードである。
「トンネル」は、データグラムがカプセル化されたときにそれがたどる経路である。このモデルにおいて、データグラムは、それがカプセル化されている間に、既知のカプセル解除エージェントにルート指定され、該エージェントは、データグラムをカプセル解除し、そしてそれを最終的な行先に正しく供給する。各移動ノードは、所与の外部エージェント/ホームエージェント対にとって独特のトンネル識別子により識別された独特のトンネルを経てホームエージェントに接続される。
「ホームエージェント」は、ユーザが論理的に所属するIPネットワークである。物理的に、それは、例えば、ルーターを経てインターネットに接続されたローカルエリアネットワーク(LAN)である。「ホームアドレス」は、長い時間周期にわたって移動ノードに指定されるアドレスである。これは、MNがインターネットにアタッチされる場所に関わりなく不変のままでよい。或いは又、アドレスのプールから指定することもできる。
「移動エージェント」は、ホームエージェント又は外部エージェントのいずれかである。「ホームエージェントHA」は、移動ノードのホームネットワークにおけるルーティングエンティティで、移動ノードがホームから離れたときにそれに供給するためにパケットをトンネル処理すると共に、移動ノードに対する現在位置情報を維持する。このエージェントは、移動ノードがホームから離れたときに移動ノードへ供給するためにデータグラムをトンネル処理し、そして任意であるが、移動ノードからデータグラムをトンネル解除する。「外部エージェントFA」は、移動ノードの訪問先ネットワークにおけるルーティングエンティティで、移動ノードが登録されている間にそれに対するルーティングサービスを提供し、移動ノードがそのホームネットワークアドレスを利用できるようにする。外部エージェントは、移動ノードのホームエージェントによってトンネル処理されたパケットをトンネル解除しそして移動ノードへ供給する。移動ノードにより送信されたデータグラムに対し、外部エージェントは、登録された移動ノードに対するデフォールトルータとして働く。
RFC2002は、移動ノードがホームから離れている間に移動ノードに転送されるデータグラムに対し、移動ノードに向かうトンネルの終端ポイントとして「ケアオブアドレス(Care-of Address)」(COA)を定義する。このプロトコルは、2つの異なる形式のケアオブアドレスを使用することができ、即ち「外部エージェントケアオブアドレス」は、移動ノードが登録された外部エージェントにより通知されるアドレスであり、そして「共通位置ケアオブアドレス」は、ネットワークにおいて移動ノードが取得した外部で得られたローカルアドレスである。MNは、同時に多数のCOAを有する。MNのCOAは、そのHAに登録される。移動ノードが外部エージェントから広告を受信したときにCOAのリストが更新される。広告が終了すると、そのエントリー(1つ又は複数)をリストから削除しなければならない。1つの外部エージェントは、2つ以上のCOAをその広告に与えることができる。「移動バインディング」は、ホームアドレスとケアオブアドレスとの連結、及びその連結の残りの寿命である。MNは、登録要求を送信することによりそのCOAをそのHAに登録する。HAは、登録応答で応答し、そしてMNに対するバインディングを保持する。
全形式のアクセスネットワーク間でのローミングを許す単一の一般的な移動取り扱いメカニズムは、ユーザが、固定ネットワークと移動ネットワークとの間、公衆ネットワークと専用ネットワークとの間、及びアクセス技術の異なるPLMN間を便利に移動できるようにする。それ故、移動IP機能をサポートするメカニズムも、UMTS及びGPRSのような移動通信システムにおいて開発されている。
移動IPは、オペレータがMIPのサポートを希望しないネットワーク及びGPRS規格において最小限の変更を仮定して、現在システムとの逆方向互換性を維持しながら、UMTS/GPRSネットワークのオーバーレイとして実施されるのが望ましい。図1は、移動IPサービスの提供を希望するGPRSオペレータのための最小限の構成を示す。現在のGPRS構造が維持され、即ちGPRSがPLMN内の移動を取り扱い、一方、MIPは、ユーザが、進行中のセッションを失うことなく、LANのような他のシステムとUMTSとの間をローミングできるようにする。図1において、外部エージェントFAは、GGSNに配置される。全てのGGSNがFAをもつのではない。SGSN及びGGSNは、共通に配置されてもよい。MIPサービスを提供するのに、PLMNに1つのFAがあれば充分であるが、容量及び効率の理由で、2つ以上のFAがあるのがよい。これは、MSが、FA機能を備えたGGSNでPDPコンテキストを設定するように要求しなければならない。PDPコンテキストを設定する間に、MSには、FAのネットワークパラメータ、例えば、ケアオブアドレスが通知される。
MSは、セッション中に即ちPDPコンテキストがアクチベートされる限り、同じケアオブアドレスCOAを有してもよい。実際の移動MSは、長いセッション中に多数のインターSGSN HOを実行してもよいが、非効率的なルーティンを招く。初期の改良として、一時的なアンカーポイントをGGSNにもつ流線型手順を導入することができ、即ちMNがデータを転送しないか、又は1つのSGSNから別のSGSNへ移動する間におそらくアクティブな状態にある場合には、ハンドオーバーにおいて新たなSGSNとその関連GGSNとの間に新たなPDPコンテキストを設定することができる。MNは、新たなケアオブアドレスを受信する。MNがデータを転送し、例えば、TCPセッションに含まれる場合には、MNは、データ転送の時間中、PDPコンテキストを古い(アンカー)GGSNに保持しながら、古いSGSNから新たなSGSNに移動する。データ転送が終了すると、PDPコンテキストは、新たなSGSNに関連したGGSNに移動することができ、そして新たなケアオブアドレスを得ることができる。
問題は、MNがあるSGSNから別のSGSNへ移動するときに、いかに移動を発見しそして好ましくは最も近くのものである新たな外部エージェントFAを見出すかである。GPRSターミナル(MS)は、当然、上述したようにGPRSプロトコルレベルにおけるSGSNの変化に気付くが、この変化は、オーバーレイしているMIPプロトコル、及びGPRSターミナルMSに関連した移動ノードMNに対して透過的である。
アクセスネットワークの移動管理にオーバーレイしているシステムレベルではいずれの移動管理及びルーティングにも同様の問題が発生する。これら種々のオーバーレイしている移動管理は、一般に、マクロ移動管理と称される。
本発明の目的は、上述した問題を軽減することである。
この目的は、独立請求項に記載した本発明の方法、システム及びアクセスノードによって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明において、セッション中のハンドオーバーのターゲットであるサポートノード、より一般的には、アクセスノードは、マクロ移動管理に関する最適なルーティングもチェックするよう構成される。このため、アクセスノードは、使用すべき最も好ましい移動エンティティ、通常は、最も近くにあるものが分かる。移動エンティティは、マクロ移動レベルにアタッチメントポイントを与えるいかなるエンティティでもよく、例えば、移動IP型の移動管理における移動エージェントでよい。ハンドオーバー状態において、システム、好ましくは、アクセスノードは、セッションの現在移動エンティティに置き換わらねばならない更に好ましい移動エンティティがあるかどうかチェックする。そのアクセスノードに対して好ましい移動エンティティがないか、又は好ましい移動エンティティがセッションの現在移動エンティティと同じであると思われる場合には、現在移動エンティティが維持される。しかしながら、そのアクセスノードに対して更に好ましい移動エンティティがあり、そしてその好ましい移動エンティティが現在移動エンティティと同じでない場合には、現在移動エンティティへの接続(例えば、PDPコンテキスト)が閉止(解除)されると共に、各アクセスノードの好ましい移動エンティティへの新たな接続(例えば、PDPコンテキスト)が開放されるのが好ましい。特定のマクロ移動管理構成に基づく登録を行うことができる。
本発明の好ましい実施形態では、マクロ移動管理は、移動IP型の移動管理である。移動IPにおける移動エージェントの典型的な特徴は、サービスを広告宣伝するために移動ノードにエージェント広告メッセージを周期的に送信することである。移動ノードは、これらの広告を使用して、インターネットへの現在アタッチメントポイントを決定する。アクセスノードにより好ましい移動エージェントへと確立される新たな接続の利点として、新たな移動エージェントにより送信されるエージェント広告メッセージを移動ノードで受信することができ、これにより、移動ノードは、アタッチメントポイント(即ち移動エージェント)の変化を検出し、そして標準的な移動IP登録を開始することができる。
従って、本発明の効果は、アクセスノードにおける本発明の新規な機能により、移動IPレベルのようなマクロ移動レベルにおいて移動ノードの移動を検出し、そしてネットワークの各部分において最適な移動エンティティを選択しそして切り換えることができ、しかも、アクセスネットワークの他の要素やマクロ移動管理レベルにおいて非標準的シグナリング又は手順を必要としないことである。
パケットアクセスネットワークでは、移動ノードに関連した移動ステーションは、2つ以上のパケットプロトコル(PDP)コンテキストを同時に開放することができる。移動ステーションが有するマクロ移動関連PDPコンテキストに対して上述した新たな接続を確立しなければならない。しかしながら、全てのPDPコンテキストが必ずしもマクロ移動管理に関連するのではなく、それ故、移動エンティティの変化に含まれなくてもよい。従って、アクセスノードは、マクロ移動管理専用のPDPコンテキストを移動ステーションの他のアクティブなPDPコンテキストから区別することができねばならない。本発明の実施形態では、古いアクセスノードから新たなアクセスノードへ転送される情報に、異なる形式のPDPコンテキスト又は少なくともマクロ移動管理関連のPDPコンテキストを指示する情報フィールドが与えられる。これは、PDPコンテキスト形式を区別できるようにし、それ故、マクロ移動管理関連のPDPコンテキストを確認することができ、そしてその確認されたPDPコンテキストの移動エンティティをアクセスノードにより切り換えることができる。
ルートの最適化は、パケット無線システムにおいて送信リソースを節約し、そしておそらく、アクセスノードと移動エンティティとの間の接続脚が短くなるので、接続を迅速に行うことができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明は、アクセスネットワークの移動管理にオーバーレイするマクロ移動管理を必要とするいかなる通信にも適用できる。本発明は、アクセスネットワークにおいて移動IP型の移動管理をサポートするのに特に良く適している。アクセスネットワークは、無線アクセスネットワークのようないかなるアクセスネットワークでもよい。本発明は、パンヨーロピアンデジタル移動通信システムGSM(移動通信用のグローバルシステム)、又はそれに対応する移動通信システム、例えばDCS1800及びPCS(パーソナル通信システム)、或いはGPRS型パケット無線を実施する第3世代(3G)の移動システム、例えばUMTSにおいて、汎用パケット無線サービスGPRSを提供するのに特に好ましく使用することができる。以下、本発明の好ましい実施形態は、GPRSサービスにより形成されるGPRSパケット無線ネットワーク、及び3G又はGSMシステムについて説明するが、本発明は、この特定のアクセスシステムに限定されるものではない。
3G無線アクセス(UMTSのような)又は2G無線アクセス(GSMのような)を使用するGPRSアーキテクチャーが図1に示されている。GPRSインフラストラクチャーは、GPRSゲートウェイサポートノード(GGSN)及びGPRSサービスサポートノード(SGSN)のようなサポートノードを備えている。GGSNノードの主たる機能は、外部データネットワークとの対話を含む。GGSNは、MSの経路に関してSGSNにより供給されるルート情報を使用して位置ディレクトリを更新し、そしてカプセル化された外部データネットワークプロトコルパケットを、GPRSバックボーンを経て、MSに現在サービスするSGSNにルート指定する。又、これは、外部データネットワークパケットをカプセル解除して適当なデータネットワークに転送し、そしてデータトラフィックの勘定を取り扱う。
SGSNの主たる機能は、そのサービスエリアにおいて新たなGPRS移動ステーションを検出し、GPRSレジスタに新たなMSを登録する処理を取り扱い、GPRS MSへ/からデータパケットを送信/受信し、そしてそのサービスエリア内におけるMSの位置の記録を保持する。契約情報は、GPRSレジスタ(HLR)に記憶され、このレジスタには、移動ステーションの認識(MS−ISDN又はIMSIのような)とPSPDNアドレスとの間のマッピングも記憶される。GPRSレジスタは、データベースとして働き、そこから、SGSNは、そのエリア内の新たなMSがGPRSネットワークに参加することが許されるかどうかについて尋ねることができる。
GPRSゲートウェイサポートノードGGSNは、オペレータのGPRSネットワークを、外部システム、例えば他のオペレータのGPRSシステム、データネットワーク11、例えばIPネットワーク(インターネット)又はX.25ネットワーク、及びサービスセンターに接続する。固定ホスト14は、例えば、ローカルエリアネットワークLAN及びルーター15によりデータネットワーク11に接続することができる。ボーダーゲートウェイBGは、インターオペレータGPRSバックボーンネットワーク12へのアクセスを与える。又、GGSNは、プライベートな会社のネットワーク又はホストに直接接続されてもよい。GGSNは、GPRS加入者のPDPアドレス及びルート情報、即ちSGSNアドレスを含む。ルート情報は、プロトコルデータユニットPDUをデータネットワーク11からMSの現在交換ポイント、即ちサービスSGSNへトンネル処理するのに使用される。SGSN及びGGSNの機能は、同じ物理的ノード(SGSN+GGSN)に接続することができる。
GSMネットワークのホーム位置レジスタHLRは、GPRS加入者データ及びルート情報を含み、そして加入者のIMSIをPDP形式及びPDPアドレスの1対以上へとマップする。又、HLRは、各PDP形式及びPDPアドレス対をGGSNノードへとマップする。SGSNは、HLRへのGrインターフェイスを有する(直接的なシグナリング接続、又はインターネットバックボーンネットワーク13を経て)。ローミング中のMSのHLR及びそのサービスSGSNは、異なる移動通信ネットワーク内にあってもよい。
オペレータのSGSN及びGGSN装置を相互接続するイントラオペレータバックボーンネットワーク13は、例えば、IPネットワークのようなローカルネットワークにより実施することができる。又、オペレータのGPRSネットワークは、例えば、全ての特徴を1つのコンピュータに設けることにより、イントラオペレータバックボーンネットワークなしに実施できることにも注意されたい。
ネットワークアクセスは、ネットワークのサービス及び/又はファシリティを利用するためにユーザをテレコミュニケーションネットワークに接続する手段である。アクセスプロトコルは、ユーザがネットワークのサービス及び/又はファシリティを利用できるようにする手順の定義された組である。移動交換センターMSCと同じハイアラーキーレベルにあるSGSNは、個々のMSの位置を追跡し、そしてセキュリティ機能及びアクセス制御を遂行する。GPRSセキュリティ機能は、既存のGSMセキュリティと同等である。SGSNは、既存のGSMと同じアルゴリズム、キー及び基準に基づいて認証及び暗号設定手順を遂行する。GPRSは、パケットデータ送信に対して最適化された暗号化アルゴリズムを使用する。
GPRSサービスにアクセスするために、MSは、先ず、GPRSアタッチを遂行することによりその存在をネットワークに知らしめる。このオペレーションは、MSとSGSNとの間に論理的リンクを確立し、そしてMSがGPRSを経てSMSを利用し、SGSNを経てページングを行い、そして到来するGPRSデータを通知できるようにする。より詳細には、MSがGPRSネットワークにアタッチし、即ちGPRSアタッチ手順にあるときに、SGSNは、移動管理コンテキスト(MMコンテキスト)を形成し、そしてプロトコル層においてMSとSGSNとの間に論理的リンクLLC(論理的リンク制御)が確立される。MMコンテキストは、SGSN及びMSに記憶される。SGSNのMMコンテキストは、加入者のIMSI、TLLI、並びに位置及びルート情報等の加入者データを含むことができる。
GPRSデータを送信及び受信するために、MSは、PDPアクチベーション手順を要求することにより、使用したいパケットデータアドレスをアクチベートする。このオペレーションは、対応するGGSNにおいてMSに分かるようにし、そして外部データネットワークとのインターワーキングを開始することができる。より詳細には、1つ以上のPDPコンテキストがMS、GGSN及びSGSNに形成され、そしてMMコンテキストに関連してサービスSGSNに記憶される。PDPコンテキストは、PDP形式(例えば、X.25又はIP)、PDPアドレス(例えば、IPアドレス)、サービスクオリティQoS及びNSAPI(ネットワークサービスアクセスポイント識別子)のような異なるデータ送信パラメータを定義する。MSは、PDPコンテキストを特定のメッセージ即ち「PDPコンテキストアクチベート要求」でアクチベートし、このメッセージでは、TLLI、PDP形式、PDPアドレス、要求されたQoS及びNSAPI、並びに任意であるが、アクセスポイント名APNに関する情報が与えられる。SGSNは、PDPコンテキスト形成メッセージをGGSNに送信し、GGSNは、PDPコンテキストを形成してそれをSGSNに送信する。SGSNは、PDPコンテキストを「PDPコンテキストアクチベート応答」メッセージにおいてMSに送信し、そしてMSとGGSNとの間に仮想接続即ちリンクが確立される。その結果、SGSNは、全てのデータパケットをMSからGGSNに転送し、そしてGGSNは、外部ネットワークから受け取ったMSにアドレスされた全てのデータパケットをSGSNに転送する。PDPコンテキストは、MS、SGSN及びGGSNに記憶される。MSが新たなSGSNのエリアにローミングするときには、新たなSGSNが古いSGSNからMM及びPDPコンテキストを要求する。
図1は、GPRS/3G環境における移動IPの実施を示している。
MSは、パケット無線イネーブル型のセルラー電話に接続されたラップトップコンピュータPCである。或いは又、MSは、ノキア・コミュニケータ9000シリーズに見掛けが類似した小型コンピュータとパケット無線電話の一体化された組合せであってもよい。MSの更に別の実施形態は、種々のページャー、リモートコントローラ、計測及び/又はデータ収集装置等である。移動ステーションMSのユーザは、特殊な移動IPサービスに契約する。契約情報は、ユーザのホームIPアドレスと共に、ホーム位置レジスタHLRに記憶される。
図1において、外部エージェントFAは、GGSNに配置(そこに一体化)される。或いは又、SGSN及びGGSNが共通に配置され、そしてFAがSGSN+GGSNに配置されてもよい。1つのネットワークに2つ以上のSGSN及びGGSNが存在してもよいことに注意されたい。全てのGGSNがFAを有していなくてもよい。各FAは、インターネット及びオペレータ自身のプライベートGPRS/3GバックボーンネットワークにIPアドレスを有する。より詳細には、FAのIPアドレスは、そのアドレスを行先とするIPパケットが、インターネットにおいて、FAに関連したGGSNにルート指定されるようなものである。MNがそのホームサブネットを出て、新たなFAに登録されるときには、もはやそのホームIPアドレスに基づくだけではそれに到達し得ず、ケアオブアドレス(COA)と称される訪問先ネットワークに属するアドレスが指定されねばならない。ケアオブアドレスは、移動ターミナルの瞬時位置を確実に識別し、そしてこれは、1)訪問先ネットワークに属するFAのIPアドレス、又は2)ローカルIPアドレススペースから自動構成メカニズムを経て移動ターミナルにより直接収集されたIPアドレスであり、この場合、「共通配置のケアオブアドレス」という用語が使用される。新たなFAに登録してCOAを得るときには、ホームネットワークにおいてホームエージェントHAに登録されるMNは、そのホームエージェントにそのCOAを通知する。図1において、ホームエージェントHAは、移動ステーションMSに関連した移動ノードMNのホームネットワークであるデータネットワーク11に配置される。MNとの通信を希望する第2ホスト14は、MNが移動したことを知る必要がなく、MNのホームIPアドレスにアドレスされたIPパケットを単に送信するだけである。これらのパケットは、通常のIPルーティングによりMNのホームネットワークにルート指定され、そこで、HAにより遮られる。従って、これらパケットがFAに供給されるときに、HAは、このような各パケットを、MNのCOAを含む別のIPパケットにカプセル化する(トンネル処理と称するプロセス)。FAは、IPパケットをGGSNに転送する。GGSNは、IPパケット(GPRSバックボーンを経て送信するためにカプセル化される)をサービスSGSNに転送し、該サービスSGSNは、IPパケットをMS/MNに更に転送する。MNから他のホスト14へのパケットは、必ずしもトンネル処理されなくてもよく、MNは、それらを単にGGSNに送信し、GGSNは、FA又はHAにより遮られることなくそれらパケットを第2ホスト14に直接転送する。
上述したように、本発明によれば、SGSNは、IPセッションの移動エージェントを切り換えるのが好ましいかどうかを決定する。以下、図1、2、3及び4を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図1について説明する。移動ステーションMSのホームネットワークは、GPRS/3Gネットワーク1である。移動ステーションMSのユーザは、特殊な移動IPサービスに契約し、そしてMS又は個別のデータターミナルのIPアプリケーションは、移動IP通信における移動ノードMNである。MS/MNがホームネットワーク1及び無線アクセスネットワークRAN1(PS1及びPSC/RNC1)にアタッチされると仮定する。ホームネットワークにおけるサービスサポートノードは、SGSN1である。MM及びPDPコンテキストは、上述したように移動IPサービスに対して形成され、そしてMS/MNとSGSN1との間、及びSGSN1と、関連外部エージェントFA1を有するゲートウェイノードGGSN1との間に仮想接続が設けられる。従って、MNにアドレスされたIPパケットは、ホームネットワーク1及びRAN1を経てMNに転送することができる。MNのCOAは、MNのホームネットワーク11におけるホームエージェントHAに登録され、従って、HAからGGSN/FA1への移動IPトンネルが与えられる。
ここで、MS/MNが、サポートノードSGSN2によりサービスされる別のGPRS/3Gネットワーク2のサービスエリアへ移動すると仮定する。MS/MNが新たなRAN2に到着すると、MS部分は、無線パラメータ、ネットワーク及びセル認識等に関する情報と、使用可能なコアネットワーク、サービスプロバイダー、サービス能力等に関する情報とを含む無線ブロードキャストメッセージを聴取する。ブロードキャストメッセージに基づいて、MSは、ネットワーク及びルートエリアが変化したと決定する。ルートエリアの変化を検出すると、MS/MNは、図2に示すように、新たなSGSN即ちSGSN2にルートエリア更新要求を送信する。新たなSGSN2は、SGSNコンテキスト要求メッセージを古いSGSN1に送信し(ステップ2)、MS/MNに対するMN及びPDPコンテキストを得る。古いSGSN1は、MN及びPDPコンテキストを含むSGSNコンテキスト応答メッセージで応答する(ステップ3)。本発明の好ましい実施形態によれば、古いアクセスノードからそのアクセスノードへ転送される情報には、異なる形式のPDPコンテキスト又は少なくとも移動IP関連のPDPコンテキストを指示する情報フィールドが設けられる。これは、SGSNが、移動IP専用のPDPコンテキストを、移動エージェントの変化に含まれてはならない移動ステーションの他のアクティブなPDPコンテキストから区別できるようにする。PDPコンテキスト形式情報を実施するやり方は、種々のものが考えられる。例えば、GPRSのSGSNコンテキスト応答メッセージ(及びUMTSの順方向SNRCリロケーションメッセージ)で搬送されるPDPコンテキスト情報エレメントには、PDPコンテキストにわたって使用されるサービスの形式を指示するフィールドを設けることができる。この形式フィールドは、移動IP PDPコンテキストを指示する値を有するアクセスポイント名を含んでもよい。PDPコンテキスト情報エレメントのスペアビットが新たなフィールドとして使用されてもよいし、或いは新たなフィールドは、現在PDPコンテキスト情報エレメントフォーマットの拡張であってもよい。しかしながら、その厳密な実施は、本発明に関与しないことに注意されたい。この特定の実施形態では、古いSGSNから受け取られた情報により、新たなSGSNが、どのPDPコンテキストが移動IP専用であるかを決定できるという点でのみ関与する。
ステップ4では、新たなSGSN2は、ある状態において、MS/MNのHLRへの質問を伴う認証/セキュリティ機能を実行する。ユーザが少なくとも1つのアクチベートされたPDPコンテキストを有する場合には、新たなSGSN2がSGSNコンテキスト確認メッセージを古いSGSN1へ送信する。古いSGSN1は、ここで、アクチベートされたPDPコンテキストに属するバッファされたデータパケットがもしあれば、それを新たなSGSN2に転送し始める。新たなSGSN2は、ここで、移動IPに対して少なくとも1つのPDPコンテキストがある場合には、本発明による外部エージェントチェック手順を実行する(ステップ6)。本発明の好ましい実施形態によるFAチェック手順が図3に示されている。ステップ31では、新たなSGSN2が、それに対して定義された好ましいFAがあるかどうかチェックする。例えば、SGSN2は、SGSN2に記憶された好ましいFA2のアドレスがあるかどうかチェックする。この例では、GGSN/FA2のアドレスが見つかり、手順がステップ32へと続く。ステップ32では、新たなSGSN2は、古いSGSN1からのPDPコンテキストに得られる古いFA1のアドレスが、好ましいFA2の記憶されたアドレスと同じであるかどうかチェックする。この例では、古いFA1がGGSN1にあり、そしてSGSN2の好ましいFAがGGSN2にあり、アドレスが一致しない。手順はステップ33へ進み、ここでは、新たなSGSN2が、図2に示すように古いGGSN/FA1にPDPコンテキスト削除要求を送信することにより、古いGGSN/FA1のPDPコンテキストを削除する。その結果、GGSN/FA1におけるアクティブなPDPコンテキストがデアクチベートされ、そしてGGSN/FA1は、PDPコンテキスト削除応答を新たなSGSN2に送信することにより(図2のステップ8)確認する。再び図3を参照すれば、手順はステップ34へ進み、そこで、新たなSGSN2は、PDPコンテキスト形成要求を新たなGGSN/FA2へ送信することにより(図2のステップ9)、好ましいGGSN/FA2においてPDPコンテキストを形成する。GGSN/FA2は、MS/MNに対するPDPコンテキストを形成し、そしてPDPコンテキスト形成応答を新たなSGSN2に返送する(図2のステップ10)。新たなSGSN2は、MS/MNに対するMN及びPDPコンテキストを確立し、そしてルートエリア更新受け入れメッセージでMS/MNに応答する(ステップ11)。MS/MNは、ルートエリア更新完了メッセージで確認する(ステップ12)。従って、MS/MNとGGSN/FA2との間に仮想接続が確立される。
上述した全ての手順は、GPRS/3G層のみにおいて行われた。オーバーレイする移動IP層、ひいては、MS/MNのMN部分は、FAの変化に気付かない。しかしながら、GGSN/FA2への新たに確立された接続により、MNは、移動IPプロトコルに基づいて新たなFA2によりブロードキャストされたエージェント広告メッセージを聴取することができる。新たなFA2からエージェント広告を受け取ると、MNは、アタッチメントポイントの変化即ちFAの変化をMIP規格に基づいて検出することができる。エージェント広告メッセージがケアオブアドレスCOAを含んでもよいし、又はMNがMIP規格に基づいてCOAを取得してもよい。次いで、移動ノードMNは、そのCOAをMIP規格に基づいてホームエージェントHAに登録する(図2のステップ14)。そのアタッチメント方法に基づいて、MNは、そのHAに直接登録されるか、或いは新たなFAを経て登録されて、このFAが登録をHAに転送する。その後、HAと古いGGSN/FA1との間の移動IPトンネルが解除され、そして新たな移動IPトンネルが移動手順に基づいてHAと新たなGGSN/FA2との間に確立される(図2のステップ15)。
その結果、FAの切り換えは、SGSN2を除くどこででも、標準的なGPRS/3G手順及びメッセージ並びに標準的な移動IP手順及びメッセージを使用して、検出されそして確立される。又、SGSN2では、僅かな変更しか必要とされない。第1に、好ましいFAをSGSN2に対して定義しなければならない。第2に、FAの切り換えを実行する必要がある。第3に、新たなSGSNは、古いGGSNにおけるPDPコンテキストを自動的に且つ独立して(MSを伴わずに)削除し、そして新たなGGSNにおいて新たなPDPコンテキストを形成するように構成される。
再び図3を参照すると、ステップ31においてSGSN1に対して好ましいFAが定義されないか、又はステップ32において古いFAが好ましいFAと同じである(アドレス一致)場合には、プロセスがステップ35へ進む。ステップ35において、新たなSGSN1は、図4のステップ41で示すように、古いGGSN/FA1においてPDPコンテキストを更新する。古いGGSN/FA1は、新たなSGSN2のアドレスを含むようにPDPコンテキストを更新し、そしてPDPコンテキスト更新応答を新たなSGSN2へ送信する(ステップ42)。次いで、新たなSGSN2は、RA更新受け入れメッセージをMS/MNに送信し(ステップ43)、そしてMS/MNは、RA更新完了メッセージで応答する(ステップ44)。従って、MS/MNと古いGGSN/FAとの間で新たなSGSN1を経て仮想接続が確立される。FA及びCOAは不変であるので、HAへの登録は必要とされない。図4のステップ1ないし6は、図2のものと同様である。
以上、本発明の好ましい実施形態のみを説明した。しかしながら、本発明は、これらの例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更がなされえる。
GPRSネットワークアーキテクチャーを示す図である。 本発明による方法を示すシグナリング図である。 サポートノードの機能を示すフローチャートである。 本発明による方法を示すシグナリング図である。

Claims (29)

  1. 複数の移動ノード(MS/MN)と、アクセスシステムの第1及び第2部分(RAN1,RAN2)内で上記移動ノードに各々サービスする第1及び第2アクセスノード(SGSN1,SGSN2)と、アクセスシステムの上記第1部分(RAN1)を外部ネットワーク(12)とインターフェイスするための少なくとも1つの第1ゲートウェイノード(GGSN1)と、該少なくとも1つの第1ゲートウェイノード(GGSN1)に関連され、そしてアクセスシステムの第1部分(RAN1)に登録される間に移動ノード(MS/MN)にマクロ移動管理ルーティングサービスを提供するように構成された第1移動エンティティ(FA1)とを備えたアクセスシステムにおいて移動ノードのマクロ移動管理を行う方法であって、上記第1アクセスノード(SGSN1)及び上記第1移動エンティティ(FA1)を経て上記複数の移動ノード(MS/MN)の1つと第2の当事者との間にセッションを確立する段階を含む方法において、
    上記第1移動エンティティ(FA1)よりルーティングに関して更に好ましい第2移動エンティティ(FA2)があるかどうかチェックし、そして
    上記チェックに応答して、
    A)上記第1移動エンティティ(FA1)より更に好ましい第2移動エンティティがない場合には、上記第1移動エンティティ(FA1)への接続を維持し、そして
    B)上記更に好ましい第2移動エンティティ(FA2)が得られる場合には、その第2移動エンティティ(FA2)への新たな接続を開放し、そしてマクロ移動管理登録を開始する、
    という段階を更に含むことを特徴とする方法。
  2. 上記アクセスシステムの第2部分(RAN2)への上記1つの移動ノード(MS/MN)の移動に応答して上記第2アクセスノード(SGSN2)を経てセッションをリルーティングする請求項1に記載の方法。
  3. 上記更に好ましい第2移動エンティティ(FA2)が得られるときに上記第1移動エンティティ(FA1)への接続を閉止する請求項1又は2に記載の方法。
  4. 上記マクロ移動管理は、インターネットプロトコル型、即ちIP型の移動管理であり、そしてエージェント広告メッセージが上記第2移動エンティティ(FA2)から上記新たな接続を経て上記1つの移動ノード(MS/MN)に送信され、上記エージェント広告メッセージは、上記1つの移動ノード(MS/MN)がアタッチメントポイントの変化を検出して移動IP登録を開始できるようにする請求項1、2、3又は4に記載の方法。
  5. 上記第2アクセスノード(SGSN2)の上記好ましい移動エンティティ(FA2)の認識を上記第2アクセスノードに記憶し、
    上記第2アクセスノード(SGSN2)において、上記第1アクセスノード(SGSN1)から上記第2アクセスノード(SGSN2)への上記1つの移動ノードの移動に応答して、上記第1移動エンティティ(FA1)の認識及び上記好ましい移動エンティティ(FA2)の上記記憶されたエンティティが一致するかどうかチェックし、
    上記認識が一致する場合には上記第1移動エンティティ(FA1)への接続を維持し、そして
    上記認識が一致しない場合には、上記第1移動エンティティ(FA1)への接続を閉止しそして上記好ましい移動エンティティ(FA2)への新たな接続を開放する請求項1ないし4のいずれかに記載の方法。
  6. 無線アクセスシステムにおいて、接続を閉止し及び開放する上記段階は、パケットプロトコルコンテキストを閉止し及び開放する段階を含む請求項1ないし5のいずれかに記載の方法。
  7. 移動ノードに関連する移動ステーションのパケットプロトコルコンテキストを、パケット無線プロトコルコンテキストのどれがマクロ移動管理に関連するかを指示する情報と共に、第1アクセスノードから第2アクセスノードへ転送し、
    マクロ移動管理に関連したパケットプロトコルコンテキストを第2アクセスノードにおいて上記情報に基づいて考えられる他のパケットプロトコルコンテキストから区別し、そして
    マクロ移動管理に関連したパケットプロトコルコンテキストのみに対して上記開放及び閉止段階を遂行する、
    という段階を含む請求項6に記載の方法。
  8. 上記第2アクセスノードの上記好ましい移動エンティティは、アクセスネットワークの上記第2部分(RAN2)においてゲートウェイノード(GGSN2)に関連した外部エージェント(FA2)である請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
  9. 上記認識は、移動エンティティ(FA1,FA2)のアドレスを含む請求項1ないし8のいずれかに記載の方法。
  10. 複数の移動ノード(MS/MN)と、アクセスシステムの第1及び第2部分(RAN1,RAN2)内で上記移動ノードに各々サービスする第1及び第2アクセスノード(SGSN1,SGSN2)と、アクセスシステムの上記第1部分(RAN1)を外部ネットワーク(11)とインターフェイスするための少なくとも1つの第1ゲートウェイノード(GGSN1)と、該少なくとも1つの第1ゲートウェイノード(GGSN1)に関連されそして上記移動ノードがアクセスシステムの第1部分(RAN1)に登録される間に上記移動ノードのいずれか1つに接続をルーティングするように構成された第1移動エンティティ(FA1)とを備えたアクセスシステムにおいて、
    このアクセスシステムは、上記第1移動エンティティ(FA1)よりルーティングに関して更に好ましい第2移動エンティティ(FA2)があるかどうかチェックするように構成され、
    上記アクセスシステムは、上記チェックに基づき、上記更に好ましい第2移動エンティティ(FA2)が得られる場合には、その第2移動エンティティ(FA2)への新たな接続を開放するように構成され、そして
    上記移動ノード(MS/MN)は、上記新たな接続によるアタッチメントの変化を検出しそしてマクロ移動管理の登録を開始するように構成されたことを特徴とするアクセスシステム。
  11. 上記接続を最初に上記第1アクセスノード(SGSN1)を経てルーティングし、そして上記1つの移動ノード(MS/MN)からアクセスシステムの上記第2部分(RAN2)への移動に応答して上記第2アクセスノード(SGSN2)を経て上記第1移動エンティティ(FA1)をルーティングできるようにするリルーティングメカニズムを備えた請求項10に記載のシステム。
  12. 上記システムは、上記チェックに基づき上記更に好ましい第2移動エンティティ(FA2)が得られるときに上記第1移動エンティティ(FA1)への接続を閉止するように構成された請求項10又は11に記載のシステム。
  13. 上記マクロ移動管理は、インターネットプロトコル型即ちIP型の移動管理であり、
    上記第2移動エンティティ(FA2)は、エンティティ広告メッセージを上記新たな接続を経て上記1つの移動ノード(MS/MN)に送信するように構成され、そして上記移動ノード(MS/MN)は、上記エンティティ広告メッセージによるアタッチメントの変化を検出して移動IP登録を開始するように構成された請求項10、11又は12に記載のシステム。
  14. 上記第2アクセスノードの上記好ましい移動エンティティは、アクセスネットワークの上記第2部分(RAN2)においてゲートウェイノード(GGSN2)に関連した外部エージェント(FA2)である請求項10ないし13のいずれかに記載のシステム。
  15. 上記第2アクセスノード(SGSN2)は、上記チェックを行うように構成された請求項10ないし14のいずれかに記載のシステム。
  16. 上記第2アクセスノード(SGSN2)は、チェックのために上記好ましい外部エージェント(FA2)のアドレスのような認識を記憶するように構成された請求項10ないし15のいずれかに記載のシステム。
  17. 上記接続の閉止及び開放は、第1移動エンティティ(FA1)のゲートウェイノード(GGSN1)においてパケットプロトコルコンテキストを閉止し、そして好ましい移動エンティティ(FA2)のゲートウェイノード(GGSN2)においてパケットプロトコルコンテキストを開放することを含む請求項10ないし16のいずれかに記載のシステム。
  18. 上記接続の維持は、第1移動エンティティ(FA1)のゲートウェイノード(GGSN1)において移動ノード(MS/MN)のパケットプロトコルコンテキストを更新することを含む請求項17に記載のシステム。
  19. 移動ノードに関連した移動ステーションのパケットプロトコルコンテキストは、パケットプロトコルコンテキストのどれがマクロ移動管理に関連するかを指示する情報に関連付けされ、そして上記アクセスノードは、マクロ移動管理に関連したパケットプロトコルコンテキストを上記情報に基づいて他の考えられるパケットプロトコルコンテキストから区別するように構成され、そしてマクロ移動管理に関連したパケットプロトコルコンテキストのみに対して上記開放及び閉止段階を遂行する請求項17又は18に記載のシステム。
  20. 上記情報は、上記他のアクセスノードから上記アクセスノードへパケットプロトコルコンテキストを転送するメッセージにおいて与えられる請求項19に記載のシステム。
  21. 複数の移動ノード(MS/MN)と、アクセスシステムの各部分(RAN1,RAN2)内で上記移動ノードにサービスするアクセスノード(SGSN1,SGSN2)と、アクセスシステムを外部ネットワーク(11)とインターフェイスするための少なくとも2つのゲートウェイノード(GGSN1,GGSN2)と、該少なくとも2つのゲートウェイノード(GGSN1,GGSN2)の各々に関連され、そしてアクセスシステムに登録される間に上記移動ノード(MS/MN)にマクロ移動管理ルーティングサービスを提供するように構成された少なくとも2つの移動エンティティ(FA1,FA2)とを備えたアクセスシステムのためのアクセスノードにおいて、
    別のアクセスノード(SGSN1)及び第1移動エンティティ(FA1)を通る接続を有する移動ノード(MS/MN)が上記アクセスノード(SGSN2)を経て上記アクセスシステムにアクセスするときに、上記第1移動エンティティ(FA1)よりルーティングに関して更に好ましい別の移動エンティティがあるかどうかチェックするための手段と、
    上記チェック手段に応答して、上記更に好ましい他の移動エンティティ(FA2)が得られる場合には、その好ましい他の移動エンティティ(FA2)への新たな接続を開放するための手段と、
    を備えたことを特徴とするアクセスノード。
  22. 上記更に好ましい他の移動エンティティ(FA2)が得られるときに上記第1移動エンティティ(FA1)への接続を閉止するための手段を備えた請求項21に記載のアクセスノード。
  23. 上記チェック手段は、
    上記アクセスノード(SGSN2)の上記好ましい他の移動エンティティ(FA2)のアドレスのような認識を記憶するための手段と、
    上記移動ノード(MS/MN)が上記他のアクセスノード(SGSN1)から上記アクセスノード(SGSN2)へ移動するのに応答して、上記第1移動エンティティ(FA1)の認識と上記好ましい移動エンティティ(FA2)の上記記憶された認識とが一致するかどうかチェックするための手段と、
    を含む請求項21又は22に記載のアクセスノード。
  24. 上記閉止及び開放手段は、
    上記認識が一致する場合に、上記第1移動エンティティ(FA1)への接続を維持するための手段と、
    上記認識が一致しない場合に、上記第1移動エンティティ(FA1)への接続を閉止しそして上記好ましい移動エンティティ(FA2)への新たな接続を開放するための手段と、
    を含む請求項21、22又は23に記載のアクセスノード。
  25. 上記アクセスシステムは、無線アクセスシステムであり、そして接続を閉止及び開放する上記手段は、第1移動エンティティ(FA1)のゲートウェイノード(GGSN1)においてパケットプロトコルコンテキストを閉止しそして好ましい移動エンティティ(FA2)のゲートウェイノード(GGSN2)においてパケットプロトコルコンテキストを開放するための手段を含む請求項21ないし24のいずれかに記載のアクセスノード。
  26. 接続を維持する上記手段は、第1移動エンティティ(FA1)のゲートウェイノード(GGSN1)において移動ノード(MS/MN)のパケットプロトコルコンテキストを更新するための手段を含む請求項25に記載のアクセスノード。
  27. 移動ノードに関連した移動ステーションのパケットプロトコルコンテキストは、パケットプロトコルコンテキストのどれがマクロ移動管理に関連するかを指示する情報に関連付けされ、そして上記アクセスノードは、マクロ移動管理に関連したパケットプロトコルコンテキストを上記情報に基づいて他の考えられるパケットプロトコルコンテキストから区別し、そしてマクロ移動管理に関連したパケットプロトコルコンテキストのみに対して上記開放及び閉止段階を遂行するように構成された請求項25又は26に記載のアクセスノード。
  28. 上記情報は、上記他のアクセスノードから上記アクセスノードへパケットプロトコルコンテキストを転送するメッセージにおいて与えられる請求項27に記載のアクセスノード。
  29. 上記マクロ移動管理は、インターネットプロトコル型即ちIP型の移動管理である請求項21ないし28のいずれかに記載のアクセスノード。
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