JP2005509351A - 安定したセルサイトのデータルーティングシステム及び方法 - Google Patents

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Abstract

インテリジェントスイッチングシステム及び方法は、無線アクセスネットワーク(RAN)の無線基地局装置(BTS)と基地局制御装置(BSC)の間の他の、最低コストのデータ通信リンク(それは、無線リンクでも良い)を提供する。信号は、送信待ち時間に対する信号の感度に基いて、他のデータ通信リンク又は既存のデータ通信リンクを経てルートを決められてもよい。スイッチングシステムは、送信待ち時間に信号の感度を決定してもよい。

Description

本発明は無線電気通信に関し、さらに具体的には、無線データ通信ネットワークにおけるトラフィックをルーティングする方法及びシステムに関する。
定型的なセルラー無線通信システム(すなわち無線データ通信ネットワーク)において、エリアは、ラジオ周波数(RF)指光特性や、それぞれの無線基地局装置(BTS)アンテナからのエアーインタフェースによって定義される、地理的に多くのセルサイトに分割される。多くのモバイル端末(例えば移動電話、パーソナル携帯情報機器(PDA)および/または他のデバイス)は、共通BTSを有するエアーインタフェースを経て全ての通信を行い、所定のセルサイトにおいて並行して作動することができる。順番に、多くのセルサイトからのBTSは共通基地局制御装置(BSC)と並行して通信することができ、多数のBTSに対するトラフィックを集め、制御するように機能することができる。多くのBSCは、それから共通ゲートウェイ(例えばパケットデータサービングノード(PDSN)または移動通信交換局(MSC))と並行して通信することができ、それは他のエンティティへの或いは他のエンティティからの通信を準備して接続するように機能することができる。BTS、BSC及びゲートウェイ、それらの組合せは、ネットワーク接続をモバイル端末に提供する無線アクセスネットワーク(RAN)を備える。
実際問題として、運搬人のトラフィック(すなわち、信号情報を除く1人のユーザからもう一方まで移動する通信)は、例えばCDMA、TDNIA、AMPS、その他などの周知のプロトコルに従って、モバイル端末からBTSまで移動することができる。BTSは、それから多くのモバイル端末からのトラフィックを収集し、時分割多重(TDM)されたストリームでまたは他のいくつかの形式でBSCにトラフィックを伝送することができる。BSCは同様に、多くのBTSからのトラフィックを収集し、遠隔エンティティに1送信のゲートウェイにTDMストリームまたは他の形式のトラフィックを伝送する。逆にいえば、トラフィックがモバイル端末に伝送されていると、ゲートウェイからBSCに、BTSへ更にモバイル端末へと、トラフィックは通過することができる。
無線通信の人気が爆発的成長したことについて、本質的なニーズが、無線通信網のトラフィック容量を増加を増長させた。この点に関しての主要な重点は、エアーインタフェースであった。今日、エアーインタフェース通信(IS−95)のための最も一般的なCDMAプロトコルは、最高64キロビット/秒(Kbps)で、最高64の同時通信セション(64のウォルシュコードのそれぞれのウォルシュコードによって、それぞれコード化される)をサポートすることができる。しかし産業は、(ウォルシュコードを2回使うことによって)最高144kbpsまでサポートできるcdma2000 1xRTT(別名1XMC)と最高621kbpsまでサポートすることのできるcdma2000 HDR(High Data Rate)などのより高い帯域幅エアーインタフェースプロトコルを採用し始めている。更に、モバイル端末製造業者はまた現在、例えばグラフィクスとビデオ(更に音声)などのデジタルフォーマットのマルチメディア通信を送受信することができるモバイル端末を生成しており、それは高帯域に対する需用を更に増加する。
エアーインタフェース上のトラフィック容量が増加する度に、無線通信ネットワークの他の実体とリンクはまた、増加する交通フローをサポートすることができなければならない。残念なことに、ボトルネックが存在する。たとえば、BTSが多くの同時並行の広帯域のモバイル端末に関する通信をサポートすることになっている場合、BTSとBSCの間のリンクはすぐにそのトラフィックの全てをサポートしなければならない。しかし、BTSとBSCの間のリンクは、一般的に有限の帯域幅を伴う伝送ラインである。同様に、BSCとPDSNまたはMSCのようなゲートウェイの間のリンクは、一般的に有限帯域幅を伴う伝送ラインである。単により多くの伝送ラインを加えることによってさまざまなネットワーク要素の間のトラフィック容量を増加することが可能である。伝送ラインを加えることは、非常に高価にであるが、それはプロバイダが、物理的にラインを加える、または追加されたラインをローカル交換キャリア(LEC)から借りることのいずれかを必要とする。ネットワークの2つの要素の間のトラフィック容量を増加するためにラインを複数のLECから借りることは、実際、セルラープロバイダのトータル運営費の本質的な部分であることができる。このように、トラフィック容量を増加するための均等なより良い解決案は魅力的である。
本発明の例示的な実施例によれば、RAN(例えばBTS−BSCリンク(またはBSC−MSC/PDSNリンク))のリンク上の増加するトラフィックをサポートするための方法とシステムが提供される。例示的な実施例において、BTSは従来の伝送ラインによってBSCに接続して存続することができる、しかし、BTSはまた、衛星リンクに又は他の無線リンクによって通信でBSCに接続されることができる。
典型的な実施例によれば、遅延に敏感な通信はBTSとBSCの間の陸上通信線伝送リンクを経てルートを決められることができる、しかし、他の通信(すなわち遅延に敏感でないもの)はBTSとBSCの間の補足的な衛星リンク(または他のリンク)を経てルートを決められることができる。都合よく、この装置は、キャリー音声とデータ転送に使われた一方の陸上通信線リンク上の帯域幅解放し、その一方でルートを決められたデータ転送はまだ宛先(できる限りより大きい待ち時間を備える)に到達する。この結果はRANにおける全体的な帯域幅の増加であって、それによって最新の広帯域の通信にサポートを許可することができる。
本発明の実行を容易にするために、BTSとBSCは、各々サテライト送受信装置を伴う通信でリンクされることができ、所定の通信が遅延に敏感かどうか決定するためにロジックを含むことができる。システムの中でルートを決める通信対象は、IPパケットの形式であっても良い。通信の代替経路は、それらが遅延に敏感かどうかについて示すことができるIPパケットの中で、属性を検査することに基づくことができる。検査された属性は、例えば、発信元と宛先アドレス、ペイロードのコンテンツ、IPポートアドレス、パケットのプロトコル、タイプオブサービス(TOS)フラグ、を含むことができる。ルートを決めるために使用されるロジックは処理装置と処理装置によって実行可能な一組のコードを備えてもよく、又は、それはハードウェアに実装された多層スイッチまたはパケット交換機の他のタイプを備えてもよい。検査に基づいて、通信が、陸上通信線リンクまたは衛星リンクを経てルートを決められるべきであるどうかを、ロジックは確立することができる。
たとえば、モバイル端末からの所定の通信セションの開始において、BTSは、試みた通信がリアルタイムメディアまたはデータのみ(及びリアルタイムでない)メディアであるかどうか示しているパラメータを含む発信リクエストシグナリングメッセージを受信してもよい。パラメータが通信がリアルタイムメディアであることを示す場合、ロジックは通信が遅延に敏感であると断定することができる。その結果として、BTSはBSCへの陸上通信線リンクを経たトラフィックのルートを決めることができる。他方、パラメータが通信がデータのみであることを示す場合、ロジックは通信が遅延に敏感でないと結論することができる。したがって、BTSは、BSCへの衛星リンクを経たトラフィックのルートを決めることができる。BSCからBTSへの通信に有効な同様の他のリンクを介しても良い(例えば、BSCMSCリンク又はBSC−PDSNリンク)。
従来技術において周知であるように、サテライトと他の無線通信は通信を遅延させる可能性がある。この増加する待ち時間は、リアルタイムメディア通信(例えば音声またはビデオ会議)のためにとって、例えば加算遅延が目立って通信を分裂させることができる度に、問題を含む場合がある。しかし、加算された待ち時間は、主にデータのみであるか又は一方向の通信(例えばテキストメッセージとしてのファイル転送またはビデオまたはオーディオの一方向ストリーミング)には無関係である。このような通信がいくつかの秒後に均等な宛先に到達するが、実質的に連続シーケンスにおいて、受信者は、そのような差を知らない(または気にかけなかった)。したがって、例示的な実施例の方法と装置を用いて、伝送ライン(例えば銅ライン)を加算又はリース追加する極端に高価なコストなしで、無線アクセスネットワーク(RAN)の収容力を増加することができる。さらに、本発明を使用するネットワークを使用している誰も、従来のRANと比較して、全体的な品質のいかなる差に気づきそうではない。実際、特定の環境の下で、本発明を使用するネットワークは、リアルタイムメディア品質を改良することができる。本発明のさまざまな実施例のこれらのそしてまた他の特徴および効果は、例示的な実施例セクションの詳細な説明でより完全に後述する。
本発明の例示的な実施例は、図面を参照して本願明細書において記載されている。
図面を参照すると、図1は、本発明の例示的な実施例が使用されることができるデータ通信ネットワークの簡略ブロック図を図示する。
図1に示すように、このネットワークは、無線基地局装置(BTS)14と、基地局制御装置(BSC)20と、移動通信交換局(MSC)のような一般的なゲートウェイ24または例えばコムワークストータルコントロール1000パケットデータサービングノード等のパケットデータサービングノード(PDSN)26などの様々なネットワークノードを備える無線アクセスネットワーク(RAN:radio access network )を含むことができる。MSC24は、モトローラまたはノーテルのMSCまたは他のいかなる適切なMSCでもよい。これらの構成要素の装置と機能性は、公知技術であるので、詳細にここで記載されていない。
MSC24は、BSC20と公衆交換電話網(PSTN)28の間のインタフェースとして、取り扱ってもよい。同様に、PDSN26は、BSC20と、例えば可動性のインターネットまたはインターネットのIPネットワーク30の間のインタフェースとして役立つことができる。BSCとMSCの機能性が1つの装置に統合されてもよく、BSC20とMSC24が独立した実体であることは必要でない。
データ通信ネットワークの範囲内で、例えばモバイル端末12などの多地点通信デバイスは、通信でBTS14に接続されてもよい。モバイル端末12が無線電話として示されるけれども、任意の適切な形式(限定されるものではないが)例えば無線モデム、無線PDAまたは双方向ポケットベルなどを取っても良い。モバイル端末12は、TIA/EIA−95またはTIA/EIA/IS−2000にて説明したように、エアーインタフェースを使用しているBTS14と通信してもよい。あるいはモバイル端末12は、例えばAMPS、TDMA、DECT、GSM、PCSまたはPWTなどの他の技術を使用するセルラーシステムの要素であってもよく、使用するセルラー技術が必ずしも本発明の中の機能にきわめて重大であるというわけではない。
明確にするためだけに、例えばBTSとBSCの多数のネットワークエンティティは、図面から省略されており、通常、たとえば、ネットワークは複数のBTS、MSC、モバイル端末、その他を含んで、発明が実現されてもよい。
一般的に、BTS14は、図1の伝送ライン22aに示すように、専用の回線切替伝送ラインなどの第1の通信リンクを介してBSC20に通信でリンクされる。伝送ライン22は、銅線、光ファイバリンクまたはマイクロ波リンクであっても良い(または、これに限定されるものではなく含んでも良い)。
図2で示す本発明の例示的な実施例において、BTS14は、例えば第1の通信リンク22aと第2の通信リンク22bなどの多地点通信リンクを経てBSC20に通信で接続されても良い。リンク2、リンク22aの類は、銅線、光ファイバ・リンクまたはマイクロ波リンクであっても良い(または、これに限定されるものではなく含んでも良い)。
後述するように、第2の通信リンク22bは、場合によってはリンク22aが有してはならない固有のいくつかの遅延を有してもよい。
第2の通信リンク22bが導く遅延のため、信号種別に従って、リンク22a又は22bのいずれかを介して信号のルートを決めるために、例えばスイッチ10aと10bの多層スイッチを使用することは魅力的かもしれない。スイッチ10aと10bは、ワイヤ速度で切り替えをしているレイヤー7を介して、レイヤー4を実行してもよい。たとえば、スイッチ10aと10bはノーテルネットワークス(Nortel Networks)のアルテオン(Alteon)180シリーズウェブスイッチであっても良く、レイヤー7ウェブスイッチを介すファンダリーネットワークスのレイヤー2となるか、他の最適なマルチ動作スイッチでも良い。スイッチ10aと10bはまた、マイクロプロセッサまたは他のコンピュータシステムによって実現されてもよく、それらが多層スイッチであることは必要でない。
それぞれ、スイッチ10aと10bは、順番に、無線送受信装置16aと16bに通信で接続されてもよい。デバイス10a、10b、16aと16bが独立した装置ユニットとして示されるが、機能はまた、任意の適切な組合せと位置で、他の構成要素と連動して実現されてもよい。たとえば、デバイス10a、10b、16a及び16bのさまざまな機能は、まだ、スタンドアロンデバイスの機能性を提供すると共に、デバイスのいくつかの機能を統合する一つ以上の構成要素を使用して、容易に実現されてもよい。
更に、発明が処理装置または処理装置をいくつかの機能を実行するために用いてもよいので、それが、物理的に別のものからではなく、所望の機能を実行するための他の構成要素であって、通信で接続されるコンピュータまたは処理装置にそれらの機能が実行されてもよい。
スイッチ10aまたはスイッチ10bを入力している信号は、TCP/IPプロトコルまたは、例えばアドレス解決プロトコル(ARP)、インターネット制御メッセージプロトコル(ICMP)、ユーザーデータグラムプロトコル(UDP)他のネットワークプロトコルを使用してもよい。BTS14からのデータは、NAS8などのネットワークアクセスサーバ(NAS:network access server)によって、TCP/IPに変換されてもよい。さまざまな信号のより高いレベルのプロトコルレイヤー(例えば、開放型システム間相互接続(OSI)モデルのレイヤー4乃至7)を調べることによって、スイッチ10aまたは10bのいずれの信号が遅延に敏感かを決定することができる。あるいは、スイッチ10aまたは10bは、例えばTIA−95またはTIA/EIA/IS−2000に記載の発信メッセージに含まれるサービスオプションパラメータなどの、いずれの信号の遅延が敏感であるかを示すことの出来る他のいかなる信号パラメータを検出してもよい。信号が遅延に敏感でない場合、それは第2の通信リンク22b上へ切替えられてもよい。
図2に示すように、第2の通信リンク22bは、無線送受信装置16a、16bと通信衛星18の中で備えられてもよい。通信衛星18は従来の、静止サテライトであってもよく、または、例えば使っていないイリジウム(Iridium)サテライトなどの低アース軌道サテライトであってもよい。衛星通信リンクがいくぶん高価かもしれないが、充分なトラフィックを伴う通信プロバイダが追加された専用の伝送ラインを建設してまたは賃貸すると共に、サテライトを利用し、財政的に競争するようになる速度のサービスを求めて交渉することが可能であることはありそうである。例えば顧客に対する無線ウェブブラウジングなど、プロバイダがより多くの(より多くの収容力を必要とする)サービスを提供する度に、これは特に確かである。
図3に示すように、リンク22bは、サテライト18に対する代替として、MMDS全方向性アンテナ40を使用するマルチチャネルMDS(MMDS)パスを含んでもよい。図3に示される他の代替として、リンク22bはポイントツーポイントマイクロ波リンクを含んでもよい。このように、第2の通信リンク22bの物理的な性質が、このシステムの適切な機能に必ずしも重大であるというわけではない。一旦信号が無線9の送受信装置16aと16bを経て送受信されてとデータ通信ネットワークへと戻して切り替えをするので、システムの操作はトランスペアレントである。
一旦信号がBSC20に到着すると、それはPDSN26のようなパケットデータサービングノードに、それからパケット交換網(例えばインターネット)へと、(信号のタイプに従って)適切にルートを決められてもよい。信号は、また、MSC24へ、更にMSC24から公衆交換電話網(PSTN)へとルートを決められてもよい。
図5は、RANを介して移動する通信信号が、スイッチ10a又は10bなどのスイッチまたは他の通信管理デバイスで受信される本発明の例示的な実施例に関係する一連の機能を図示する。ステップ100(信号)に示すように、信号遅延の感度が高い又は信号遅延の感度が低い信号がスイッチ10a又は10bで受信される。信号はRANノードNAS8からRANノードBSC20の方へ移動することができる。それは反対方向の移動であってもよく、システムの中での機能は、いずれにせよ同じものであることができる。
次に、受信信号が、信号遅延の感度が高い又は信号遅延の感度が低いかどうか決定するために、ステップ102に示すように、スイッチが用いられる。受信信号が信号遅延の感度が高いと決定される場合、ステップ104に示すように、それは第1の通信リンクを経て伝送される。信号が、遅延の感度が低いと決定される場合、ステップ106に示すように第2の通信リンクを経て伝送される。
1つの例として、システムのユーザは、モバイル端末12からデータのみの通信セションを初期化してもよい。スイッチ10aまたは10bは、終端末アプリケーションが一方向のデータのみのアプリケーション、即ち遅延に敏感でないアプリケーションであることが認定されることによって、その信号の一つまたは複数の属性に基づいてその結果生じるあらゆる信号をフィルターする。このように、第2の通信リンク22bを経て、信号はBTS14からBSC20へ、またはBSC20からBTS14へ適切に伝送されてもよい。
そのスイッチ10aまたは10bが多層スイッチであることや、またはそれらがあらゆる特定のOSIレイヤーに含まれる情報に基づいて信号のルートを決めることは、必ずしも発明の全ての実施例にきわめて重大であるというわけではない。たとえば、スイッチ10aまたは10bはあらゆるプロトコル単独でまたは他のレイヤーと結合して、レイヤーに含まれる情報上の判定基地のルートを決めることをなってもよいまたは、それらでペイロードから伝送されているデータのタイプを決定するために判定のルートを決めることは深いIPパケット検査に基づいて、ルートを決めさせても良い。
ユーザが、音声通話または双方向データ呼出し(すなわち遅延に敏感な呼出し)を始めようとする一方向データ呼出しを初期化する代わりに、スイッチ10aまたは10bは、終端末アプリケーション(例えば音声通話)が遅延に敏感なことが認定されることによってその呼出しに伴うあらゆる信号のルートを決めてもよい。あるいは、スイッチ10aまたは10bは、呼出しが音声通話またはデータ呼出しのいずれであるかを決定し、その決定に基づいて所望のリンクを介して信号を送信するために、TIA/EIA−95またはTIA/EIA/IS−2000によって定義されるサービスオプションを検出できるように設定されても良い。呼出しが音声通話である場合、信号は、第1の通信リンク22aを経て、BTS14からからBSC20へ、またはBSC20からBTS14へ伝送されてもよい。
本発明の例示的な実施例は、図示及び記載された。しかし、改変と変更態様が、以下の請求項に記載の本発明の精神と範囲からそれることのなく発明になされてもよいことは、理解される。
図1は、本発明の例示的な実施例が実現されることができる一部のデータ通信ネットワークを説明している簡略ブロック図である。 図2は、本発明の例示的な実施例を説明している簡略ブロック図である。 図3は、本発明の他の例示的な実施例を説明している簡略ブロック図である。 図4は、本発明のその他の例示的な他の実施例を説明している簡略ブロック図である。 図5は本発明の例示的な実施例の操作を説明しているフローチャートである。

Claims (20)

  1. 無線アクセスネットワークの第1のノードと前記無線アクセスネットワークの第2のノードの間の通信であって、通常は前記第1のノードと前記第2のノードとの間を前記第1の通信リンクを介して流れる通信を管理する方法において、
    第1のノードと第2のノードの間の伝送される信号が特定のタイプであるという判定がなされるステップと、
    前記判定に応答して、前記第1の通信リンクを経る代わりに、前記第1のノードと第2のノードの間の第2の通信リンクを経て信号を伝送するステップ
    とを備えることを特徴とする方法。
  2. 前記第1のノードはBTSを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2のノードは、BSCを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記判定は、前記第1のノードから前記第2のノードまで伝送されることになっている信号を考慮してなされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記判定は、前記第2のノードから前記第1のノードまで伝送されることになっている信号を考慮してなされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記第2の通信リンクは、無線通信リンクを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記第2の通信リンクは、衛星通信リンクを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 前記第2の通信リンクは、マルチチャネルMDS(MNMS)リンクを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 前記第2の通信リンクは、地上のマイクロ波リンクを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 無線アクセスネットワークのBTSと前記無線アクセスネットワークのBSCの間の通信であって、通常は前記BTSと前記BSCとの間を前記第1の通信リンクを介して流れる通信を管理する方法において、
    前記BTSと前記BSCの間の伝送される信号が信号遅延の感度が高いという判定がなされるステップと、
    前記判定に応答して、前記第1の通信リンクを経る代わりに、前記BTSと前記BSCの間の通信衛星を備える第2の通信リンクを経て信号を伝送するステップ
    とを備えることを特徴とする方法。
  11. 無線アクセスネットワークの第1のノードと前記無線アクセスネットワークの第2のノードの間の通信を制御するシステムであって、
    専用の伝送ラインを備え、信号の種類を定義する通信を、前記第1のノードと前記第2のノードとの間で介する第1の通信リンクと
    前記信号の種類に基づいて、前記第1の通信リンクを介すか第2の通信リンクを介すかいずれの通信で経由するかを決定する第1のスイッチと、
    前記信号の種類に基づいて、前記第1の通信リンクを介すか前記第2の通信リンクを介すかいずれの通信で経由するかを決定する第1のスイッチ
    とを備えることを特徴とするシステム。
  12. 前記第2の通信リンクは、無線通信リンクを備えることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  13. 前記第2の通信リンクは、衛星通信リンクを備えることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  14. 前記第2の通信リンクは、マルチチャネルMDS(MNMS)リンクを備えることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  15. 前記第2の通信リンクは、地上のマイクロ波リンクを備えることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  16. 前記第1のノードは、BTSを備えることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  17. 前記第2のノードは、BSCを備えることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  18. 前記第1のスイッチは、多層スイッチであることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  19. 前記第2のスイッチは、多層スイッチであることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  20. 無線アクセスネットワークのBTSと前記無線アクセスネットワークのBSCの間の通信を制御するシステムであって、
    専用の伝送ラインを備え、信号の種類を定義する通信を、前記BTSと前記BSCとの間で介する第1の通信リンクと
    前記信号の種類に基づいて、前記第1の通信リンクを介すか第2の通信リンクを介すかいずれの通信で経由するかを決定する第1のスイッチと、
    前記信号の種類に基づいて、前記第1の通信リンクを介すか前記第2の通信リンクを介すかいずれの通信で経由するかを決定する第1のスイッチ
    とを備えることを特徴とするシステム。


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