JP2005519568A - インターネットプロトコル伝送を処理するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

通信システムにおけるデータパケット通信のための方法および装置。パケットは、インターネットプロトコル（Internet Protocol, IP）宛先アドレスとネットワークアクセス識別子（Network Access Identifier, NAI）とを含み、ゲートウエイにおいて受信される。ゲートウエイは、受信したＮＡＩを、ネットワークアドレス変換器（Network Address Translator, NAT）によって支援されるローカルネットワークへマップする。ゲートウエイは、宛先アドレスを、ローカルネットワークのＮＡＴアドレスへ変換する。さらに加えて、ゲートウエイは、ポート番号も加え、ＮＡＴが目標の受信者を識別できるようにする。移動局が、ローカルネットワーク内に到達した際に、宛先要求を送ると、ゲートウエイ内のマッピングが生成され、維持される。１つの実施形態において、登録要求は、セッション開始プロトコル（Session Initiation Protocol, SIP）登録である。

Description

本発明は、通信システムにおけるインターネットプロトコル（Internet Protocol, IP）伝送を処理すること、とくに、ネットワークアクセス識別子（Network Access Identifier, NAI）をＩＰアドレスへマップすることに関する。

ワイヤレス装置およびワイヤーライン装置の両者のインターネット対応装置の普及に伴って、ＩＰ伝送をルーティングするのに使用可能なアドレス数は枯渇している。その結果、いくつかの領域では、ユーザは、静的なＩＰアドレスを最早割り当てられず、所与のシステム内に多くのユーザを収容するために、動的にＩＰアドレスを割り当てられる。使用可能なＩＰアドレスの合計数は、１アドレス当たりのビット数の関数である。アドレス数を増やすための１つの方法は、ＩＰアドレスのサイズを大きくすることである。しかしながら、ＩＰアドレスを増やすと、システムのローディングおよび処理の複雑性が増し、アドレスサイズを大きくすると、全ＩＰネットワーク（インターネット）の全体的な更新が必要となり、相当なコストを負うことになる。

したがって、増加し続けるユーザにＩＰアドレスを与える効果的で正確な方法と、使用可能なＩＰアドレスを効果的に使用することが必要とされている。

ここでは、“例示”という用語を使用して、専ら“例、事例、および実例として働く”ことを意味する。ここに“例示”として記載されている実施形態は、他の実施形態よりも、好ましい、または優れていると必ずしも解釈されない。
無線インターネット装置の普及に伴って、大域でルーティング可能なＩＰｖ４アドレスの数は、明らかに不足している。米国以外の国、すなわちアジアおよびヨーロッパにおいて、グローバルＩＰｖ４アドレスのプールは、ほぼ枯渇している。このために、ユーザは、しばしば静的なＩＰアドレスを割り当てられず、インターネットからＩＰプロトコルを介して常に直接に到達するわけではない。プライベートネットワークにおいてＩＰｖ４アドレスの数を増加する手段として、ネットワークアドレス変換器（Network Address Translator, NAT）を取入れたが、ＮＡＴは、プライベートＩＰアドレスを割り当て、したがってプライベートネットワークの外からは到達できない（すなわち、プライベートＩＰアドレスは、大域でルーティング可能ではない）。

例示的な実施形態にしたがうと、ローカルユーザは、グローバルネットワークアクセス識別子（Network Access Identifier, NAI）を割り当てられる。ＮＡＩは、個別アドレス（例えば、jsmith＠company.com）として、ＩＰｖ４アドレスの代わりに使用される。ＮＡＴが変換マッピングを行うとき、ゲートウエイを使用して、ユーザのＮＡＩをローカルのプライベートＩＰアドレスへ変換する。プライベートネットワークは、プライベートＩＰアドレスを使用して、パケットをユーザへ送る。例示的な実施形態は、無線ネットワークにおいて実現され、所与の通信標準規格を変更することなく、移動局へ適用される。

既に記載したように、ＩＰアドレスの数を増加することなく、使用可能なＩＰセッションを増加するための１つの方法では、ネットワークアドレス変換器（ＮＡＴ）を、リージョナル通信システムとローカル通信システムとの間のインターフェイスとして取入れる。一般に、ローカル通信システムにおいて、所与の時間に、ローカルシステムまたはローカルドメインの外部と通信するのは、わずかなホストのみである。企業ネットワークのようなローカルドメインは、そのドメイン内のホスト間で送受信されるトラヒックのみを処理する。これらのホストの多くは、ローカルドメインの外部と通信しない。したがって、リージョナル通信のために、ローカルドメイン内のＩＰアドレスの１つのサブセットのみを、大域的にユニークなＩＰアドレスへ変換することが必要である。ＮＡＴは、ローカルネットワークとの間で変換を行い、したがってＩＰアドレスの二点間の有意性を、グローバルＩＰアドレスからローカルアドレスへのマッピングと置換する。ＮＡＴの特長は、ネットワーク容量を増加することである。

ＮＡＴは、図１ａに示されているように構成されるルータ機能である。ＮＡＴは、ローカルドメイン内のアドレスを、別の接続されていないローカルドメインによって使い回しできるようにする。例えば、多数のローカルドメインが、１つのアドレスを使用してもよい。ＮＡＴは、ローカルドメインとリージョナルネットワークとの間の各出力点に取付けられる。出力点が２つ以上あるときは、各ＮＡＴは同じ変換表をもつ。変換表は、リージョナルネットワークにおいて使用されるＩＰアドレスを、ローカルＩＰアドレスへマップする。ＮＡＴルータの概念および仕様は、K. Egevang、他による文献（“The IP Network Address Translator (NAT)”, IETF RFC 3022, January 2001）に詳しく記載されており、ここでは、これを参考文献として、とくに取り上げている。

ＮＡＴは、“真”のネットワーク上での“偽”のＩＰネットワークのルーティングを効果的に可能にする。真のＩＰネットワークは、一般に、インターネットか、またはインターネットプロトコル（ＩＰ）を支援するシステムであり、偽のＩＰネットワークはローカルネットワークを指す。ＮＡＴは、１つのＩＰアドレスを多数のユーザへ接続することができる。ＮＡＴは、偽のＩＰネットワークと真のネットワークとの間のインターフェイスとして働く。

図１ａは、通信システム50において、ネットワークアドレス変換器（ＮＡＴ）52がローカルルータ56およびリージョナルルータ54と通信することを示している。ＮＡＴ52は、既に記載したように機能し、リージョナルルータ54によって支援されるリージョナルネットワークと、ローカルルータ56によって支援されるローカルネットワークとの間にインターフェイスを与える。

図１ｂは、同様の通信システム100において、リージョナルルータ102が、２つのＮＡＴ、すなわちＮＡＴ104およびＮＡＴ108と通信することを示している。ＮＡＴ104は、関係付けられたＩＰアドレスＡをもち、ＮＡＴ108は、関係付けられたＩＰアドレスＢをもつ。アドレスＡおよびＢは、リージョナルネットワークにおいて使用され、リージョナルルータ102は、それらを知っていて、ＮＡＴ104およびＮＡＴ108をそれぞれアドレス指定する。ＮＡＴ104は、ローカルルータ106が支援するローカルネットワークＡ（図示されていない）へのインターフェイスである。ＮＡＴ104は、ローカルネットワークＡにおいて使用される局所的にユニークなアドレスへの変換マッピングを含む。ローカルネットワークＡ内で使用されるアドレスは、大域的にユニークではなく、他のローカルネットワークによって使用されることもあることに注意すべきである。ＮＡＴ108は、ローカルルータ110によって支援されるローカルネットワークＢ（図示されていない）へのインターフェイスである。ＮＡＴ108は、ローカルネットワークＢにおいて使用される局所的にユニークなアドレスへの変換マッピングを含む。ローカルネットワークＢ内で使用されるアドレスは、大域的にユニークではなく、他のローカルネットワークによって使用されることもあることに注意すべきである。

動作において、ローカルネットワークＡのようなローカルネットワーク内のユーザは、リージョナルネットワークへのパケットを、ローカルルータ106を介して、ＮＡＴ104へ送る。ＮＡＴ104のインターフェイスは、ローカルネットワークＡ内のユーザアドレスを、グローバルＩＰアドレスへ変換する。ＮＡＴ104は、さらに加えて、ソースポート番号を、ユニークなポート番号へ変換する。、ＮＡＴ104からリージョナルネットワークへの全パケットは、１ユーザからであるようにみえるが、実際には、ローカルネットワークＡ内には任意の数のユーザが含まれる。リージョナルネットワークが、パケットをローカルネットワークＡへ送るとき、パケットは、グローバルＩＰアドレスへアドレス指定される。ＮＡＴ104のインターフェイスは、グローバルＩＰアドレスをローカルアドレスへ変換し、パケットを、ローカルネットワークＡ上の適切なユーザまたは装置、あるいはこの両者へルーティングする。ローカルネットワークＡへの保護として、パケットが、ローカルネットワークからの要求に応答しないとき、または所定のサービスまたはＩＰアドレスのためのパケットでないときは、ＮＡＴ104のインターフェイスはパケットをドロップして、ローカルネットワークへそれを通さない。ローカルネットワークＢ、ローカルルータ110、およびＮＡＴ108に関係する動作は、同様である。

図２は、ＩＰ通信を支援する通信システム200を示している。ＰＵＳＨゲートウエイのようなゲートウエイ204は、インターネット202のようなパケットソースへ接続される。情報は、パケットで、インターネット202からゲートウエイ204へ送られる。各パケットは、目標の受信者に対応するペイロード情報およびＮＡＩ情報を含む。各パケットは、関係付けられたＩＰヘッダも含み、インターネットを助け、パケットを最初にゲートウエイへ送付する（すなわち、ＮＡＩを含むパケットは、その宛先ＩＰアドレスとして、ゲートウエイのＩＰアドレスをもつ）。パケットがシステム200を横切るときのパケットのフォーマットは、システム200の図へのデータグラムのオーバーレイによって示されている。既に記載したように、ＮＡＩは、目標の受信者のための共通のユニークなアドレス識別子を与える。ＮＡＩは、目標の受信者（モバイルＩＰの場合は、一般に、移動ユーザ、すなわち移動ノード）をユニークに識別することを意図されている。ゲートウエイ204は、パケットを受信し、ＮＡＩ情報を抽出する。ゲートウエイ204は、システム内のパケットを転送する。ゲートウエイ204は、ＮＡＩを変換マッピングによってローカルのプライベートＩＰアドレスへ効果的に変換する。変換マッピングは、宛先ＮＡＴによって割り当てられ、通信の前に、登録メッセージによって行われる。ゲートウエイ204は、セッション開始プロトコル（Session Initiation Protocol, SIP）を使用して、システム200内の他の資源と通信する。ＳＩＰは、別途記載する。この点で、パケットはＮＡＩ情報を含んでいても、含んでいなくてもよいことに注意すべきである。ユーザに対応するＮＡＴのＩＰアドレスおよびポート番号は、パケット内に既に含まれているので、ユーザはパケットを受信する。

ゲートウエイ204は、ＩＰネットワークまたは雲形部分206に接続され、また、ＩＰネットワーク206は、ＮＡＴゾーンＡ208およびＮＡＴゾーンＢ210に接続される。ＩＰの雲形部分206は、パケット化されたデータ、とくに、ＩＰフォーマットのパケットを処理することができる任意のネットワークである。パケットがゲートウエイからＮＡＴゾーンへ送られるとき、適切なＮＡＴのＩＰアドレスは、宛先アドレスとして含まれる。

インターネットプロトコル（ＩＰ）タイプのネットワークとのインターフェイスをもつ通信システムにおいて、特定のシグナリングプロトコルは、一般に、開始、終了、および、通信に関係する他の問題に対処するために使用される。１つのこのようなプロトコルは、セッション開始プロトコルまたはＳＩＰである。ＳＩＰは、インターネット会議、電話通信、プレゼンス、イベント通知、およびインスタントメッセージング、並びに多くの他のインターネットアプリケーションに使用されるシグナリングプロトコルである。ＳＩＰは、ＩＥＴＦのＭＭＵＳＩＣ（Multiparty Multimedia Session Control）審査会内において、1999年9月よりＩＥＴＦのＳＩＰ審査会において進められている研究を用いて策定され、RFC 2543（“SIP: Session Initiation Protocol”）に記載されており、ここでは、これを参考文献として、とくに取上げている。

セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）は、１人以上の参加者を含むセッションを生成し、変更し、終了するためのアプリケーション層の制御（シグナリング）プロトコルである。これらのセッションは、インターネットマルチメディア会議、インターネット電話呼、およびマルチメディア配信を含むが、これらに制限されない。セッション中にメンバーは、マルチキャストまたはメッシュ状のユニキャスト、あるいはこの組み合わせによって通信することができる。ＳＩＰは、二点間プロトコル（Point-to-Point Protocol, PPP）セッションのようなセッションの開始、維持、および終了に使用されるシグナリングを特定する。

ＳＩＰは、マルチメディアセッションまたは呼を設定、変更、および終了するのに使用される。マルチメディアセッションは、マルチメディア会議、距離認識、インターネット電話、および同様のアプリケーションを含む。ＳＩＰを使用して、人および装置の両者を、ユニキャストおよびマルチキャストセッションの両者（例えば、メディア記憶サービス、等）へ勧誘してもよく、ここではイニシエータがセッションへの勧誘を送り、イニシエータはセッションの一部ではない。ＳＩＰを使用して、セッションを開始し、かつ他の手段によって広告および設定されたセッションへのメンバーを勧誘してもよい。セッションは、とくに、セッションアナウンスメントプロトコル（Session Announcement Protocol, SAP）のようなマルチキャストプロトコル、電子メール、ニュースグループ、ウエブページ、またはディレクトリを使用して、広告される。ＳＩＰは、名前のマッピングおよび転送サービスをトランスペアレントに支援して、統合サービスディジタルネットワーク（Integrated Service Digital Network, ISDN）およびインテリジェントネットワーク電話加入者サービスを実現できるようにする。これらの機能は、人の移動性も可能にする。遠隔通信インテリジェントネットワークサービスでは、人が移動しても、エンドユーザが呼を送受信し、かつ任意の位置の任意の端末上で加入式遠隔通信サービスにアクセスすること、およびネットワークが、移動中のエンドユーザを識別することができる。人の移動性は、ユニークな個人識別（すなわち、パーソナルナンバー）の使用に基づく。

最初に、移動局（Mobile Station, MS）または（図示されていない）他の移動装置が、ＮＡＴゾーン内のプライベート／ローカルＩＰアドレスを割り当てられると、ＭＳは、ＳＩＰ登録手続きを使用して、ゲートウエイに登録する。ゲートウエイ204は、“ＰＵＳＨ”ゲートウエイであってもよい。ＰＵＳＨという用語は、ユーザが情報を要求する必要なく、ゲートウエイが、インターネット上のアプリケーションによって、トラヒックをユーザへプッシュ（push）することを示唆する。同様に、ユーザがインターネットから情報を要求することは、“ＰＵＬＬ”と呼ばれる。登録メッセージは、ＭＳからＮＡＴを経由してＩＰネットワーク206へ送られ、登録メッセージはペイロードに含まれ、ＭＳから送られるメッセージはＳＩＰ登録メッセージである。ＳＩＰ登録メッセージは、ＭＳ別のＮＡＩを含む。パケットは、ＩＰネットワーク206からＰＵＳＨゲートウエイ204へ送られる。同じＳＩＰ登録メッセージが含まれても、ソースＩＰアドレスおよびポートはＮＡＴによって変更される。ＰＵＳＨゲートウエイ204は、パケットからＮＡＩ情報を抽出し、ＮＡＩを記録する。ゲートウエイ204は、メッセージの変換されたソースアドレスおよびポート番号（すなわち、ＮＡＴのＩＰアドレスおよびユーザのプライベートＩＰアドレスに対する変換されたポート番号）を抽出して、記録する。変換されたＩＰアドレスおよびポート番号は、ＴＣＰまたはＵＤＰのヘッダ内に含まれていることに注意すべきである。ＰＵＳＨゲートウエイ204は、ＮＡＩからＮＡＴのＩＰアドレスおよびポート番号へのマッピングを生成して、維持する。このようにして、ＭＳのＮＡＩを含む到来メッセージを、インターネットから受信すると、ゲートウエイ204は、目標の受信者と関係付けられているＮＡＩへメッセージを宛てることができる。ＰＵＳＨゲートウエイ204は、ＮＡＩ情報に対応する宛先ＩＰアドレスおよびポート番号を変換する。その後で、パケットは、標準のＩＰルーティング手続きを介して、適切なＮＡＴへ送られる。ＮＡＴは、パケットを受信すると、標準のネットワークアドレス変換を行って、ＭＳと関係付けられているプライベートＩＰアドレスへパケットを宛てる。移動局においてメッセージが受信されると、ＭＳはこのメッセージを使用して、セッションを開始する。セッションは、メッセージの内容に応答して、ＨＴＴＰ、ＳＭＴＰ、ＦＴＰ、等のようなＰＵＬＬタイプのセッションを含む。

無線の移動性のために、ＭＳは、異なるＮＡＴゾーンへロームするたびに、ＰＵＳＨゲートウエイ204に登録する。ＭＳは、各ゾーンにおいて、プライベートＩＰアドレスを割り当てられ、これは、ＭＳがＰＵＳＨゲートウエイ204に登録するときに、別個のＮＡＴのＩＰアドレスおよびポート番号へ変換される。ＰＵＳＨゲートウエイ204が、有効なＮＡＩマッピングをもっているＭＳ（すなわち、ＮＡＩと、ＮＡＴのアドレスおよびポート番号とのマッピングの既存の記録を既にもっているＭＳ）の新しい登録を受信すると、ＰＵＳＨゲートウエイ204は、既存のマッピングと、新しい登録に指定されている新しいＮＡＴのアドレスおよびポート番号とを置換する。

図３は、無線通信システム300の構成を示しており、ＮＡＴゾーン、すなわちＮＡＴ Ａ320はＩＰ雲形部分322に接続されている。ＩＰ雲形部分322は、パケットデータサービスノード（Packet Data Service Node, PDSN）を介して種々のローカルネットワークに接続される。例として、２つのＰＤＳＮ、すなわちＰＤＳＮ324およびＰＤＳＮ326が示されている。ＰＤＳＮ324とＰＤＳＮ326との両者は、それぞれ、ＤＨＣＰサーバ328に接続されていることに注意すべきである。ＰＤＳＮ324はＭＳ332へサービスし、一方でＰＤＳＮ326はＭＳ330へサービスする。最初に、ＭＳは、ＰＤＳＮのサービスエリアに入ると、登録される。例示的な実施形態において、ＭＳ332、330はゲートウエイ204に登録する。登録は、実際にはゲートウエイに宛てられるが、ＳＩＰ登録処理を使用して、ＰＤＳＮおよびＮＡＴを通る。ＳＩＰ登録は、通信源としてのローカルＩＰアドレスと、ＮＡＩとを含む。ＳＩＰ登録は、ＰＤＳＮを通って送られ、登録メッセージは、そこから、ＩＰ雲形部分322を経由して、ＮＡＴ Ａ320へ供給される。ＮＡＴ Ａ320は、ＳＩＰ登録メッセージのソースアドレスを、ＮＡＴ Ａ320と関係付けられているグローバルＩＰアドレス、および送信側ＭＳに対応するポート番号へ変更する。ＰＤＳＮは、接続されておらず、同じプライベートＩＰアドレス空間を共用することに注意すべきである。

図４は、通信システム400を通るパケットデータの処理を示し、通信システム400は、図３のシステム300と同様に、多数のローカルネットワークを含む。図示されているように、内容サーバ（Content Server, CS）402は、データのパケットをゲートウエイ404へ供給する。パケットの宛先は、ゲートウエイアドレスである。パケットは、ＭＳのＮＡＩも含む。ゲートウエイ404は、ＩＰアドレスおよびポート番号を適用し、ＩＰアドレスは、目標の受信者のＮＡＴゾーンを識別し、ポート番号は、ＮＡＴゾーン内のユーザを識別する。ゲートウエイ404は、ＮＡＴ Ａ406、ＮＡＴ Ｂ408のような多数のＮＡＴゾーンへパケットを送る。各ＮＡＴゾーン内では、パケットは、ＰＤＳＮを通ってＭＳへ処理される。図示されているように、データのパケットはＮＡＴ Ａ406へ、その後でＰＤＳＮ410を介して、ＭＳ412へ伝送される。ＰＤＳＮ410は、ＭＳ412のプライベートＩＰアドレスを使用して、パケットをルーティングする。サービスを受けることができるユーザ数は、各ＮＡＴゾーン406および408のもとで割り当てることができるプライベートＩＰアドレス数によって制限される。

図５は、図４のＩＰ通信システム400においてパケットを処理するための方法500を示している。ステップ502において、ＭＳ412は、ローカルＰＤＳＮ410によってプライベートＩＰアドレスを割り当てられると、ＳＩＰ登録要求を生成し、ローカルＰＤＳＮ410を経由して、ゲートウエイ404へ登録要求を送る。登録要求は、ＭＳ412のソースアドレスおよびＮＡＩを識別する。ＰＤＳＮは、単に、ＮＡＴ Ａを通してＳＩＰメッセージを送る。ＮＡＴ Ａは、変換を行って、メッセージをゲートウエイへ送る。ステップ508において、ゲートウエイ404は、ＳＩＰ登録のソースアドレスおよびポート番号を抽出して、記録する。ＭＳからのＳＩＰ登録メッセージは、ＭＳをゲートウエイに登録するつもりである。ＳＩＰ登録メッセージはゲートウエイにおいて終端する。

登録完了後に、システムは、ＰＵＳＨトラヒックをＭＳへ送付する準備をする。ＣＳは、パケットをＭＳへ送るとき、パケットをゲートウエイ404へ宛てる。パケットは、ＭＳ別のＮＡＩを含んでいる。ステップ512において、システムは、ＮＡＩおよびＭＳのローカルＮＡＴマッピングに基づいて、これらの到来パケットを処理する。ゲートウエイ404は、ＭＳのＮＡＩを使用して、パケットを、ＭＳの対応するＮＡＴのアドレスおよびポート番号へ宛てる。ＮＡＴ Ａ406内では、ＭＳ412へのローカルルーティングを行なう。ＮＡＴ Ａ406はポート番号を使用して、ゾーン内で支援される全ユーザ間でＭＳ412を識別する。

図６は、通信システムにおけるパケットの処理に関係付けられたタイミングのシナリオを示している。垂直軸は時間を表わし、一方で水平軸はシステムの要素および構成要素を識別する。時間ｔ１において、パケットを、インターネットのようなＩＰソースから、ゲートウエイへ送る。パケットは、ゲートウエイへアドレス指定され、目標の受信者のＮＡＩを含む。時間ｔ２において、ゲートウエイは、ＮＡＩ情報に基づいて、宛先アドレスおよびポート番号を変更する。パケットは、ＮＡＴゾーン、すなわちNAT Aへ送られる。時間ｔ３において、NAT Aは、宛先ポート番号に基づいて宛先アドレスを変更し、パケットをＰＤＳＮへ送る。時間ｔ４において、ＰＤＳＮは、パケットを目標の受信者へ送付する。

ＭＳは、図示されているように、時間ｔ５から、パケット転送を開始し、ＭＳクライアントは、インターネット、すなわち他のＩＰパケットソースからデータを検索することを要求する。ＭＳクライアントは、NAT Aを介して要求を送り、ソースとして識別される。時間ｔ６において、NAT Aは、ソースアドレスを、NAT AによってＭＳへ割り当てられたNAT AのＩＰアドレスおよびポート番号へ変換する。時間ｔ７において、パケットは、インターネット、すなわち他のＩＰパケットソースへ送られる。NAT Aは、要求したパケットを受信すると、時間ｔ８において、宛先ポート番号に基づいて、宛先ＩＰアドレス、すなわちＮＡＴのＩＰアドレスを変更し、パケットをＭＳへ送る。

図７には、１つの実施形態にしたがう、ゲートウエイに記録されているマッピングが示されている。各ＮＡＩエントリ１、２、３、・・・Ｋは、ＮＡＴのＩＰアドレスおよびポート番号の対応する組合せにマップされる。このマッピングは、各潜在的な受信者のためのユニークな大域でルーティング可能なＩＰアドレスを使用することなく、目標の受信者を完全に識別するのに役立つ。このマッピングは、ユーザが新しいＮＡＴゾーンへハンドオフするときを変更する。使用できるプライベートＩＰアドレス数が多いので、ＮＡＴゾーンを大きくすることができる。したがって、ＭＳがゾーン間を移動する回数を低減することができる。例えば、ＮＡＴゾーンは、１，５００万の加入者を有する都市をカバーすることができる。この場合に、都市の中で移動するのに、再登録は不要である。

上述の実施形態に関係して記載したように、ＭＳは、ローカルネットワークのＩＰアドレス、すなわちプライベートＩＰアドレスを割り当てられると、ゲートウエイに登録する。ローカルネットワークは、ＮＡＴゾーンの一部であり、ローカルネットワーク内では、各ユーザは、プライベートＩＰアドレスによって識別される。他のローカルネットワークの外では、ローカルネットワーク内の全ユーザは、ＮＡＴのＩＰアドレスおよび対応するポート番号によって識別される。各ＭＳは、ＳＩＰ登録手続きを使用して、ゲートウエイに登録する。登録要求は、ＭＳのＮＡＩを含む。登録メッセージは、ＮＡＴ（ゾーン）を通って、通常はＩＰ雲形部分を経由して、ゲートウエイへ送られる。ゲートウエイは、ＳＩＰ登録メッセージ内に含まれるＮＡＩと、登録メッセージソースの変換されたソースアドレスおよびポート番号とを記録する。したがって、ゲートウエイは、ＮＡＴのＩＰアドレス、およびユーザのプライベートＩＰアドレスのポート番号を記録する。ゲートウエイは、ＮＡＩから、ＮＡＴのＩＰアドレスおよびポート番号へのマッピングを維持する。インターネットから、ＮＡＩにアドレス指定されたＳＩＰメッセージを受信すると、それにしたがって、ゲートウエイは宛先ＩＰアドレスおよびポート番号を変換する。

ゲートウエイは、ユーザのＮＡＩからＮＡＴのＩＰアドレスおよびポート番号へのマッピングを記録する。ＮＡＩは、大域でユニークであり、Ｉｐｖ４に定められている組合せよりも相当により多くの組合せをもつので、ＮＡＩを使用すると、使用可能な識別子が増加する。

図８は、インターネットから受信したＩＰパケットを処理するための、図２のゲートウエイ204のようなゲートウエイの一部分を示している。ＭＳが新しいＮＡＴゾーンへ移動するたびに、ＭＳはＳＩＰ登録を、ＮＡＩ、ＩＰアドレス、およびポート番号の処理装置908へ送り、ＮＡＩ情報、ＩＰアドレス、およびポート番号情報を抽出し、この情報を接続された対として変換マップ904に記憶する。変換マップ904は、図７に示されているものと同様である。変換マップ904は、潜在的な目標の受信者の多数のマッピングを含む。

続いて図８において、ＩＰ処理装置906は、ペイロード情報および宛先情報を含むＩＰパケットを受信し、処理する。ＩＰパケットから宛先情報を抽出し、目標の受信者のＮＡＩを判断する。ＮＡＩ情報は、変換マップ904へ供給され、目標の受信者と関係付けられているＮＡＴアドレスおよびポート番号を、ＮＡＩによって識別して、判断する。

当業者には、情報および信号が、種々の異なる技術および技能を使用して表現されることが分かるであろう。例えば、上述で全体的に参照したデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁粒、光の界または粒子、あるいはその組み合わせによって適切に表現される。

当業者には、ここに開示されている実施形態に関係して記載された種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップが、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、またはこの両者の組合せとして実現されることも分かるであろう。ハードウエアとソフトウエアとのこの互換性を明らかに示すために、種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、上述で全体的に機能に関して記載した。このような機能が、ハードウエアとして実行されるか、またはソフトウエアとして実行されるかは、全体的なシステムに課された特定の応用および設計の制約に依存する。熟練した技能をもつ者は、各個々の応用ごとに種々のやり方で開示された機能を実行するが、このような実行の決定は、本発明の技術的範囲から逸脱すると解釈すべきではない。

ここに開示されている実施形態に関係して記載されている種々の例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラマブル論理装置、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートなハードウエア構成要素、あるいはここに記載されている機能を実行するように設計された組合せと共に構成または実行される。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、その代わりに、プロセッサは、従来のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、または状態機械であってもよい。プロセッサは、計算機の組合せ、例えば、１つのＤＳＰと１つのマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、１つ以上のマイクロプロセッサと１つのＤＳＰのコアと組み合わせ、または他のこのような構成としても実現される。

ここに開示されている実施形態に関係して記載された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウエアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウエアモジュールにおいて、または２つの組み合わせにおいて、直接的に具体化される。ソフトウエアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはこの技術において知られている記憶媒体の他の形態の中にあってもよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサに接続され、プロセッサは、記憶媒体から情報を読み出し、かつ記憶媒体へ情報を書き込むことができる。その代りに、記憶媒体は、プロセッサと一体構成であってもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣの中にあってもよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末の中にあってもよい。その代りに、プロセッサおよび記憶媒体は、ディスクリートな構成要素として、ユーザ端末の中にあってもよい。

開示された実施形態についてのこれまでの記述は、当業者が本発明を作成または使用できるようにするために与えられている。当業者には、これらの実施形態に対する種々の変更は容易に明らかであり、ここに定められている一般的な原理は、本発明の意図および技術的範囲から逸脱しないならば、他の実施形態に適用してもよい。したがって、本発明は、ここに示された実施形態に制限されることを意図されず、ここに開示されている原理および新規な特徴に一致する最も幅広い範囲にしたがうことを意図されている。

（ａ）インターネットプロトコル通信システムにおけるネットワークアドレス変換器を示す図、および（ｂ）インターネット通信システムにおける多数のネットワークアドレス変換器を示す図。 インターネットプロトコル伝送を支援する通信システムを示す図。 インターネットプロトコル伝送を支援する通信システム内のゾーンを示す図。 通信システムのトポロジにおけるインターネットプロトコル伝送のためのメッセージの流れを示す図。 通信システムのトポロジにおけるインターネットプロトコル伝送のためのメッセージの流れを示すフローチャート。 通信システムにおけるＩＰ伝送の処理を示す図。 通信システムにおけるＩＰ伝送の処理を示す図。 ＩＰ通信システムにおけるゲートウエイを示す図。

符号の説明

50,100,200,300,400・・・通信システム、500・・・方法。

Claims (20)

1. インターネットプロトコル通信を支援する無線通信システムにおいて、
   宛先ＩＰアドレスおよびネットワークアクセス識別子（Network Access Identifier, NAI）をもつＩＰパケットを受信することと、
   ＮＡＩに対応するネットワークアドレス変換器（Network Address Translator, NAT）を判断することと、
   ＮＡＴのＩＰアドレスをもつＮＡＴと、ＮＡＩとに関係付けられたポート番号を判断することと、
   宛先ＩＰアドレスおよびＮＡＩを、ＮＡＴのＩＰアドレスおよびポート番号へ変換することと、
   ＩＰパケットをＮＡＴのＩＰアドレスへ宛てることとを含む方法。
2. 移動局からセッション開始プロトコル（Session Initiation Protocol, SIP）登録を受信することと、
   ＮＡＴおよびＮＡＩを使用して、ゲートウエイを通る移動局のＩＰパケットを処理することとをさらに含む請求項１記載の方法。
3. インターネットプロトコル通信を支援する無線通信装置であって、
   宛先ＩＰアドレスおよびネットワークアクセス識別子（ＮＡＩ）をもつＩＰパケットを受信するための手段と、
   ＮＡＩに対応するネットワークアドレス変換器（ＮＡＴ）を判断するための手段と、
   ＮＡＴのＩＰアドレスをもつＮＡＴと、ＮＡＩとに関係付けられているポート番号を判断するための手段と、
   宛先ＩＰアドレスおよびＮＡＩを、ＮＡＴのＩＰアドレスおよびポート番号とに変換するための手段と、
   ＩＰパケットをＮＡＴのＩＰアドレスへ宛てるための手段とを含む無線通信装置。
4. インターネットプロトコル（Internet Protocol, IP）通信を支援する無線通信システムにおけるゲートウエイであって、
   第１の移動局と関係付けられたＮＡＩによって第１の移動局を識別するようにされたネットワークアクセス識別子（ＮＡＩ）処理装置と、
   ＮＡＩ処理装置に接続された変換マップであって、ＮＡＩからネットワークアドレス変換器（ＮＡＴ）およびポート番号へのマッピングを記憶して、第１の移動局を識別するようにされている変換マップとを含むゲートウエイ。
5. ＩＰパケットを変換マップへ供給するときに、変換マップへ接続されたＩＰパケット処理装置をさらに含み、
   変換マップに記憶されているマッピングが、第１の移動局をアドレス指定するために適用される請求項４記載のゲートウエイ。
6. ゲートウエイが、ＰＵＳＨゲートウエイである請求項４記載のゲートウエイ。
7. ＮＡＩ処理装置が、第１の移動局からセッション開始プロトコル（ＳＩＰ）登録メッセージを受信し、応答して、ＮＡＩからＮＡＴおよびポート番号へのマッピングを判断する請求項４記載のゲートウエイ。
8. 第１の移動局が異なるＮＡＴへ移動し、かつＳＩＰ登録を送るときに、変換マップが、更新されたマッピングを記憶する請求項７記載のゲートウエイ。
9. 変換マップが、第１の移動局へのアドレス指定を与えるようにもされている請求項４記載のゲートウエイ。
10. ゲートウエイが、ポート番号に基づいて、第１の移動局の宛先アドレスを変更する請求項８記載のゲートウエイ。
11. 第１の移動局がＮＡＴ内で位置を特定される請求項４記載のゲートウエイ。
12. 第１の移動局が、ポート番号によってＮＡＴで識別される請求項１１記載のゲートウエイ。
13. ＮＡＩが、Ｉｐｖ４アドレスである請求項４記載のゲートウエイ。
14. 変換マップが、メモリ記憶装置を含む請求項４記載のゲートウエイ。
15. インターネットプロトコル（ＩＰ）通信を支援する無線通信システム内の機器であって、
    ネットワークアクセス識別子（ＮＡＩ）に基づいて第１のユーザを識別するための手段と、
    第１のユーザのＮＡＩを、第１のユーザの位置を特定するネットワークアドレス変換器（ＮＡＴ）と、第１のユーザを識別するＮＡＴ内のポート番号とへマップするための手段とを含む機器。
16. ＮＡＴおよびポート番号に基づいて、パケットを第１のユーザへアドレス指定するための手段をさらに含む請求項１５記載の機器。
17. インターネットプロトコル（ＩＰ）通信を支援する無線通信システムにおいて、ＩＰパケットを目標の受信者へ通信するための方法であって、
    目標の受信者へのＩＰパケットの宛先アドレスを形成し、目標の受信者が、ゲートウエイによってサービスされるネットワークアドレス変換器（ＮＡＴ）ゾーン内にあり、アドレスが、目標の受信者のネットワークアクセス識別子（ＮＡＩ）と、目標の受信者への伝送経路上のゲートウエイのゲートウエイ識別子とを含むことと、
    宛先アドレスを、ＮＡＴのＩＰアドレスと目標の受信者のポート番号とを含む更新された宛先アドレスへ変換することを含む方法。
18. 宛先アドレスを使用して、ＩＰパケットをゲートウエイへ伝送する請求項１７記載の機器。
19. 更新された宛先アドレスを使用して、ＩＰパケットをゲートウエイからＮＡＴゾーンへ伝送する請求項１８記載の機器。
20. ＮＡＩからＮＡＴおよびポート番号へのマッピングをゲートウエイに記憶することをさらに含む請求項１７記載の機器。

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