JP2006503501A - 通信システムにおけるマイクロトンネルの使用のための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】通信システムにおけるマイクロトンネルの使用のための方法及び装置とを提供する。
【解決手段】マイクロトンネルは無線通信システム内の同じ移動ノードに複数のデータサービス・セッションを供給するために使用される。さらに、マイクロトンネルのフレキシビリティはシステムの資源を最適化する。データサービスについての要求では、カプセル化構成記録が発生される。カプセル化ヘッダはカプセル化構成に応じて作り出される。カプセル化ヘッダはパケットサービス識別子とマイクロトンネル識別子とを含む。
【解決手段】マイクロトンネルは無線通信システム内の同じ移動ノードに複数のデータサービス・セッションを供給するために使用される。さらに、マイクロトンネルのフレキシビリティはシステムの資源を最適化する。データサービスについての要求では、カプセル化構成記録が発生される。カプセル化ヘッダはカプセル化構成に応じて作り出される。カプセル化ヘッダはパケットサービス識別子とマイクロトンネル識別子とを含む。
Description
本特許出願は、2002年10月15日に提出され、これについて譲受人に譲渡され、そしてこれによってこの中に引用されて詳細に組み込まれる、仮出願番号第60/418,815号、タイトル“マイクロトンネル”への優先権を主張する。
本発明は一般にデータパケット伝送に関し、そして詳しくは、マイクロトンネルの使用に関する。
インターネット・プロトコル(IP)“トンネル”は、インターネット上で、データグラムと呼ばれるデータユニットを運ぶために普及した機構になっている。トンネリングを使用することは1つの原IPパケットをもう1つのIPパケットの内部に組み込むことを含む。トンネリングはまた原IPパケット上のインターネット・ルーチングの効果を変更することについて追加の内包(connotation)をも有する。
典型的にトンネルは、マルチキャスト・ルーチング、移動IP、および仮想専用網(VPN)内のような、展開されたルーチング構造の動きを増大および変更するために使用される。伝統的な最善作のIPパケット伝送の見地から、トンネルは任意の他のリンクのように動作する。パケットはトンネルの一端に入り、そしてもし資源の過負荷やエラーがそれらを失わせなければ他端に伝送される。
情報はカプセル化されても、そしてトンネルを通して送られてもよい。最も一般的な事例では、システムはペイロード・パケットと呼ばれるパケットを有し、それはカプセル化されて送られる必要がある。ペイロード・パケットは、多分ルーチングをも含む基準ルーチング・カプセル化(GRE)パケット内にまずカプセル化される。結果としてのGREパケットはその後何か他のプロトコル内にカプセル化され、そしてその後順方向転送されてもよい。この外側のプロトコルは伝送プロトコルと呼ばれる。
移動IPに関しては、無線システムはIPネットワークとインターフェイスする。トンネルはIPネットワークから無線システム内の基幹施設エレメントにデータを運ぶために使用される。データは同じ移動ノードへの/からの伝送用のデータの複数のストリームを含んでもよい。この場合、システムは各ストリームについて個別のトンネルを確立せねばならない。
移動IPでは移動ノードに関連するホームエージェントは、通報受端(destination)IPアドレスとして移動ノードの気付けアドレス(care-of address)を含む新IPヘッダを作成することによってホームネットワークから気付けアドレスにパケットを書き替える。ホームエージェントは、それの気付けアドレスにおいて識別されるように、装置の現在位置についての情報を維持する移動ノードのホームネットワーク上のルータである。気付けアドレスは、装置がそれのホームネットワーク以外のどこかから接続される時にメッセージ伝送を可能にする移動ノードについての一時的なIPアドレスである。気付けアドレスはインターネットへの移動ノードの現在の接触点を識別し、そして装置のホームアドレス(永久的IPアドレス)を変更すること無しに種々の位置から接続することを可能にさせる。新ヘッダはその時原パケットをシールドまたはカプセル化して、移動ノードのホームアドレスにそれが気付けアドレスに到達するまでカプセル化されたパケットのルーチング上で効果を持たせなくする。そのようなカプセル化はまたトンネリングとも言われ、それはIPルーチングの通常の効果をバイパスして、インターネットを通してパケットを探すことを示唆する。
移動IP環境では、各々が同じ移動ノードと関連する複数のトンネルを識別する必要がある。さらに、システムの資源を最適化する融通性のあるトンネル構成についての要望がある。
[詳細な説明]
無線通信の分野は、例えば、コードレス電話機、ページング、無線ローカルループ、パーソナル・ディジタル・アシスタント(PDA)、インターネット電話、および衛星通信システムを含む、多くのアプリケーションを有する。特に重要なアプリケーションは移動体加入者のためのセルラ電話システムである。この中で使用されるように、術語“セルラ”システムは、セルラと個人通信サービス(PCS)周波数との両者を含む。種々の無線送信インターフェイスは、例えば、周波数分割多重アクセス(FDMA)、時分割多重アクセス(TDMA)、および符号分割多重アクセス(CDMA)を含むそのようなセルラ電話システムのために開発されてきた。それとの接続では、例えば、進歩した移動電話サービス(AMPS)、移動体用グローバルシステム(GSM)、および暫定標準95(IS−95)を含む種々の国内および国際標準が制定されている。IS−95およびそれの派生物(この中ではしばしば集合的にIS−95と呼ばれる)、IS−95A、IS−95B、ANSI J−STD−008、および提案された高速データシステムは電気通信工業協会(TIA)および他の周知の標準類団体によって公布される。
無線通信の分野は、例えば、コードレス電話機、ページング、無線ローカルループ、パーソナル・ディジタル・アシスタント(PDA)、インターネット電話、および衛星通信システムを含む、多くのアプリケーションを有する。特に重要なアプリケーションは移動体加入者のためのセルラ電話システムである。この中で使用されるように、術語“セルラ”システムは、セルラと個人通信サービス(PCS)周波数との両者を含む。種々の無線送信インターフェイスは、例えば、周波数分割多重アクセス(FDMA)、時分割多重アクセス(TDMA)、および符号分割多重アクセス(CDMA)を含むそのようなセルラ電話システムのために開発されてきた。それとの接続では、例えば、進歩した移動電話サービス(AMPS)、移動体用グローバルシステム(GSM)、および暫定標準95(IS−95)を含む種々の国内および国際標準が制定されている。IS−95およびそれの派生物(この中ではしばしば集合的にIS−95と呼ばれる)、IS−95A、IS−95B、ANSI J−STD−008、および提案された高速データシステムは電気通信工業協会(TIA)および他の周知の標準類団体によって公布される。
IS−95標準の使用に従って構成されたセルラ電話システムは、高度に効率的で強いセルラ電話サービスを提供するためにCDMA信号処理技術を使用する。CDMA技術を使用している例示的なシステムは、TIAにより発行された、(この中ではcdma2000と呼ばれる)cdma2000 ITU−R無線伝送技術(RTT)候補者寄託である。cdma2000用の標準はIS−2000の草案版内で与えられ、そしてTIAおよび3GPP2によって同意された。もう1つのCDMA標準は、第3世代パートナーシップ・プロジェクト“3GPP”、文書番号第3G TS25.211号、第3G TS25.212号、第3G TS25.213号、および第3G TS25.214号内で具体化されたような、W−CDMA標準である。
移動IPをサポートするセルラ通信システムが図1に図示される。システム100はデータのパケットの通信をサポートし、ここにおいてパケットは制御情報とユーザデータとを含むヘッダを包含する情報の論理的なグループ化である。パケットは非常にしばしばデータのネットワークレイヤ・ユニットを参照して使用される。術語データグラム、フレーム、メッセージ、およびセグメントはまたオープンシステム・インターコネクション(OSI)基準モデルの種々のレイヤでの論理情報グルーピングを記述するためにも使用されることに注目されたい。
システム100では、パケットデータ・サービスノード(PDSN)102は無線通信システムとIPネットワークとの間をインターフェイスする。移動IP環境では、PDSNはまたフォーリンエージェント(FA)とも呼ばれることがあり得る。ホームエージェント(HA)は、移動ノードがホームネットワークに付加されない時でさえ移動ノードをホームアドレスで効果的に到達させることを可能にする、移動ノードのホームネットワーク内のノードである。
図1で続けると、PDSN102はパケット制御機能/基地局コントローラ(PCF/BSC)104を介して種々の移動ノード(MN)と通信する。PCFおよびBSCは別々の基幹施設エレメント内にあってもよく、あるいは図1に示されるように1つのエレメント内で結合されてもよい。PDSN102はPCF/BSC104を介してMN108,110のために通信を提供する。移動交換センタ(MSC)はまたPCF/BSC104とも通信中である。
典型的なパケットデータ通信に関して、PCF/BSC104はそれ自身とPDSNとの間にA10/11インターフェイスを確立するために、PDSN102にA11登録要求メッセージを送る。種々のインターフェイスは基幹施設エレメント間の通信リンクまたはセッションを参照する。A11インターフェイスは通常PDSN102とPCF/BSC104との間のリンクとして識別される。
PCF/BSC104は移動局識別子、例えば、国際移動体加入者アイデンティティ(IMSI)のような移動体識別番号(MIN)をPCF/BSC104内部で独特のパケットセッション識別子(PSI)に結びつける。IMSIは個人移動局(即ち、移動ノード)を独特に識別するために使用される番号である。ある事例では、10ディジットのMINのみを使用している時は曖昧さが起こる可能性がある。1つのシステムでは、IMSIの最初の3桁(最上位)の10進数は移動体国符号(MCC)であり、残りのディジットは国家移動局アイデンティティ(NMSI)である。
MN108またはMN110への各データ通信のために、PCF/BSC104は別個のリンクを確立する。PCF/BSC104がリンクを確立する時には、PCF/BSC104はPDSNに送られるA11登録要求メッセージ内にPSIを含める。この方法では、MN108またはMN110のような、与えられたMNに予定された通信は、指示されたリンクによって処理される。データサービスの数が増加するにつれて、MNは複数のデータ通信を同時に持つことを要求してもよい。この場合に、PCF/BSC104は各通信用にリンクを確立しようとする。
この中に記述されたように、“マイクロトンネル”は、PDSN102とソースIPアドレスおよび通報受端IPアドレスによって識別されるPCF/BSC104との間の論理接続である。例えば、ソースIPアドレスは“src ip address”として識別されてもよく、そして通報受端IPアドレスは“dest ip address”として識別されてもよい。マイクロトンネルはその時下記によって示される:
<src ip address=PDSN IP、dest ip address=PCF IP,GRE key>.
この文脈では、ソースはPDSN102を指し、通報受端はPCF/BSC104を指す。注目されたい、マイクロトンネルはエアインターフェイス・サービスインスタンスと無関係である(即ち、いかなる1対1マッピングもマイクロトンネルとエアインターフェイス・サービスインスタンスとの間には仮定されない)。
<src ip address=PDSN IP、dest ip address=PCF IP,GRE key>.
この文脈では、ソースはPDSN102を指し、通報受端はPCF/BSC104を指す。注目されたい、マイクロトンネルはエアインターフェイス・サービスインスタンスと無関係である(即ち、いかなる1対1マッピングもマイクロトンネルとエアインターフェイス・サービスインスタンスとの間には仮定されない)。
各マイクロトンネルは与えられたMNについて別々の通信を割り当てられる。図1に図示されるように、複数のマイクロトンネルが1つのMNのために確立されてもよい。図1の例では、2つのマイクロトンネルがMN110への2つの別々の通信用に確立される一方で、3つのマイクロトンネルがMN108への3つの別々の通信用に確立される。しかしながら、単一の通信が1つまたはそれ以上のマイクロトンネルを使用してもよい。マイクロトンネルはPCF/BSC104がPDSN102にメッセージを送る時に確立される。具体的に、メッセージはA11登録要求である。
一度マイクロトンネルが確立されると、通信は確立されたマイクロトンネルによって伝送されることができる。必然的にエアインターフェイス・サービスインスタンスとマイクロトンネルとの間に1対1マッピングはない。
マイクロトンネルは下記の目的のために働く:
・PPP文脈を識別する;
・IP文脈を識別する;および
・サービスを特殊化する。
・PPP文脈を識別する;
・IP文脈を識別する;および
・サービスを特殊化する。
下記の検討はこれらのマイクロトンネル機能の各々を詳述する。
PPP文脈
マイクロトンネルは、マイクロトンネルによって運ばれたデータパケットが消滅されてもよいか否かを無線アクセス・ネットワーク(RAN)120に示すために、PDSN102によって使用される。そのような表示の代わりに、RAN120はパケットが陳腐過ぎる(too stale)ことになるならばそれらを消滅させることを決定してもよい。例えば、もしもステートフルな圧縮または暗号化が使用されれば、RAN120内で消滅しているパケットは復元について問題を引き起こす可能性がある。状態は1実体(entity)によって保持される情報の収集である。暗号器/解読器または圧縮器/復元器を意味するステートフルな暗号化または圧縮は状態情報を保持する。したがって消滅されたパケットは圧縮器/復元器の処理に影響を与えるであろう。そのような場合には、PDSN102はマイクロトンネルについての“消滅しない(do not drop)”属性を選択する。
マイクロトンネルは、マイクロトンネルによって運ばれたデータパケットが消滅されてもよいか否かを無線アクセス・ネットワーク(RAN)120に示すために、PDSN102によって使用される。そのような表示の代わりに、RAN120はパケットが陳腐過ぎる(too stale)ことになるならばそれらを消滅させることを決定してもよい。例えば、もしもステートフルな圧縮または暗号化が使用されれば、RAN120内で消滅しているパケットは復元について問題を引き起こす可能性がある。状態は1実体(entity)によって保持される情報の収集である。暗号器/解読器または圧縮器/復元器を意味するステートフルな暗号化または圧縮は状態情報を保持する。したがって消滅されたパケットは圧縮器/復元器の処理に影響を与えるであろう。そのような場合には、PDSN102はマイクロトンネルについての“消滅しない(do not drop)”属性を選択する。
マイクロトンネルはさらに、与えられたマイクロトンネルを介して運ばれたこれらのパケットがもう1つのマイクロトンネルを介して運ばれた他のパケットは異なって処理されるべきであることを示すために、PDSN102によって使用される。例えば、PDSN102は、第1のマイクロトンネルによって運ばれたパケットが、ゼロバイト・ヘッダ圧縮のような、特定のヘッダ圧縮を有することを示してもよい。PCF/BSC104はその後この情報を翻訳し、そしてこれらのパケットを運ぶために無線リンク・プロトコル(RLP)フリーのサービスインスタンスを使用する。
IP文脈
マイクロトンネルを使用してPDSN102はデータパケットの並べ替え(re-ordering)がこのマイクロトンネルの内部ではなくマイクロトンネルの反対側で許されることをRAN120に表示する。このアプローチは2000年10月に発表され、そしてインターネット技術調査委員会(IETF)によってRFC2983として識別された、ディー.ブラック(D.Black)による“特殊化されたサービスおよびトンネル(Differentiated Services and Tunnels)”の第4.1節内の勧告と矛盾しない。ある場面では、各個別のマイクロトンネル内でのパケット並べ替えの欠乏と共存するために異なるマイクロトンネル内のパケット間の並べ替えを可能にすることは望ましいかもしれない。
マイクロトンネルを使用してPDSN102はデータパケットの並べ替え(re-ordering)がこのマイクロトンネルの内部ではなくマイクロトンネルの反対側で許されることをRAN120に表示する。このアプローチは2000年10月に発表され、そしてインターネット技術調査委員会(IETF)によってRFC2983として識別された、ディー.ブラック(D.Black)による“特殊化されたサービスおよびトンネル(Differentiated Services and Tunnels)”の第4.1節内の勧告と矛盾しない。ある場面では、各個別のマイクロトンネル内でのパケット並べ替えの欠乏と共存するために異なるマイクロトンネル内のパケット間の並べ替えを可能にすることは望ましいかもしれない。
第1のシナリオでは、特殊化されたサービス(DS)ノードのような、種々様々な品質のサービス条件をサポートしており、そしてパケット間を識別するノードは、アシュアド・フォワーディング(Assured Forwarding)(AF)クラスのような、同じマイクロフローおよび同じ品質のサービス条件に属しているパケットを並べ替えることなく命令される。DSおよびAFクラスが下記の中に定義されることに注目されたい、(1)1999年6月に発表され、そしてRFC2597として識別された、ジェイ.へイナネン(J.Heinanen)等による“アシュアド・フォワーディングPHBグループ(Assured Forwarding PHB Group)”、(2)1998年12月に発表され、そしてRFC2474として識別された、ケイ.ニコルス(K.Nichols)による“IPv4およびIPv6ヘッダ内の特殊化されたサービスフィールド(DSフィールド)の定義(Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers)”、および(3)1998年12月に発表され、そしてRFC2475として識別された、エス・ブレーク(S.Blake)による“特殊化されたサービスのための構造(An Archtecture for Differentiated Services)”。この中に引用されたRFC文書の各々はインターネット技術調査委員会(IETF)のネットワーク作業部会によって提供される。
特殊化されたサービス(DS)は、インターネットにおけるスケール可能な(scalable)サービス識別の展開を可能にするためにフレームワークとビルディングブロックとを提供することを意味する。特殊化されたサービスのアプローチはその構成を、それの1つはかなりよく理解されそしてそれの他のものはまさに理解され始めている、2つの主な構成要素に分割することによって展開速度を増すことを目指す。パケット・フォワーディングはできるだけ迅速にパーパケットベースで(on a per-packet basis)実行されるタスクである。フォワーディングはパケットの出力インターフェイスを指定しているルーチングテーブル内の1エントリを見つけ出すためにパケットヘッダを使用する。ルーチングはテーブル内にエントリを設定し、そしてルート失敗を追跡し続けることと同様に中継の範囲および他の方策を反映する必要があるかもしれない。ルーチングテーブルはフォワーディング・タスクへの背景処理として維持される。特殊化されたサービス領域は、それを通して一貫したセットの特殊化されたサービス方策が調整された様式で施行されるインターネットの隣接部である。特殊化されたサービス領域は、種々の方策上の領域または自主的システム、種々の信用範囲、種々のネットワーク技術(例えば、セル/フレーム)、ホストおよびルータ等を示してもよい。代わりの実施形態は、それによってパケットがそれに適用された独特の処理の間で識別される代理の方法を適用することができる。代理のサービスはまた種々のデータパケットにサービス変動の品質を提供する。
例えば、会社が地理的に分布されたサイトと相互接続するために、そしてこのイントラネット内のIPパケットが高い確率で順方向転送される保証を得たいためにインターネットを使用する時には、このインターネットを通したIPパケットのアシュアド・フォワーディングは望ましいことである。この場面では、同じマイクロフローに属しているパケットを並べ替えないことはこのネットワークのために望ましいことであり、ここにおいてマイクロフローは:ソースアドレス、通報受端アドレス、プロトコルid、ソースポート、(適用可能な)通報受端ポートによって識別されるパケットのアプリケーション・ツー・アプリケーション・フローの単一インスタンスである。
アシュアド・フォワーディング(AF)グループ化は、顧客DS領域から受信されたIPパケットに関する種々のレベルの順方向転送の保証を提供するためにプロバイダDS領域のための手段を提供する。4クラスのAFが定義され、ここにおいて各AFクラスは、各DSノードでは、バッファスペースおよび帯域幅のような、ある量の順方向転送資源を割り当てられる。AFグループによって提供されたサービスを進んで使用しているIPパケットは、顧客またはプロバイダDS領域によって、顧客が申し込んだサービスによる1つまたはそれ以上のこれらのAFクラスに割り当てられる。
各AFクラスの内部で、IPパケットは3つの起こり得る消滅先行値(possible drop precedence value)の1つでマークされる。輻輳(ふくそう)の場合には、パケットの消滅先行はAFクラス内のパケットの相対的な重要性を決定する。輻輳したDSノードは、より低い消滅先行値を有するパケットが、むしろより高い消滅先行値を有するパケットを捨てることによって失われることから保護しようと努める。
DSノードでは、このようなにIPパケットの順方向転送の保証レベルは下記に依存する:(1)そのパケットが属するAFクラスに割り当てられた順方向転送資源の量、(2)AFクラスの現在の負荷、そしてそのクラス内の輻輳の場合、(3)パケットの消滅先行。
例えば、もしもプロバイダDS領域の入口でのトラフィック処理行動が、DSノード内のAFクラスは最低消滅先行値を有するパケットによって適度に負荷されているだけであり、そして2つの最低消滅先行値を有するパケットによって過負荷されないと確かめれば、その時AFクラスは高レベルの順方向転送の保証を提供することができる。
もう1つの実施形態では、アシュアド・フォワーディング(AF)グループはN個別AFクラス内のIPパケットの順方向転送を提供する。各AFクラス内で、IPパケットは異なるMレベルの消滅先行の1つを割り当てられる。AFクラスiに属し、そして消滅先行jを有するIPパケットはAF符号点AFijでマークされ、ここで1<=i<=Nおよび1<=j<=Mである。現在、各クラス内で3レベル(M=3)の消滅先行を有する4クラス(N=4)が汎用として定義される。より多くのAFクラスおよび消滅先行のレベルは局所用として定義されてもよい。
マイクロフローのアイデンティティは(GREカプセル化のため)RANとPDSNとの間のR−Pインターフェイス上に隠される。したがって、PDSNとRANとの間のDSノードは、PDSNがインシーケンスの伝送条件を満足するために各マイクロフロー用のマイクロトンネルを使用しなければ、互いに異なるマイクロフローを識別できない。並べ替えることに敏感であるフローのもう1つの例はIPsecによって保護されたフローである。
GREフォーマットは図2に図示される。データパケット・フォーマットは伝送ヘッダ202、GREヘッダ204およびペイロード・パケット206を含む。GREヘッダ204はカプセル化器(encapsulator)によって挿入された4つのオクテット数を含むキーフィールドを含んでもよい。このキーはパケットのソースを認証するために受信器によって使用されることができる。1つの実施形態では、このキーフィールドは2フィールドから構成される。また、GREヘッダ204はシーケンス番号フィールドを含んでもよい。シーケンス番号フィールドはカプセル化器によって挿入される無署名の(unsigned)32ビット整数を含む。パケットがカプセル化器から受信器に送信されたオーダを確立することは受信器によって使用されることが可能である。
もう1つのシナリオでは、レイヤ2トンネルプロトコル(L2TP)パケットおよびIPsecパケットのような、あるパケットは並べ替えられてはならない。これらのタイプのトラフィックのために別々のマイクロトンネルを使用することによって、PDSN102はPCF/BSC104に並べ替えがマイクロトンネルの内部ではなく、IPsec/L2TPトラフィックの間で許されることを指示する。注目されたい、L2TPは工業標準インターネット・トンネルプロトコルである。ポイントツーポイント・トンネルプロトコル(PPTP)とは違って、L2TPはクライアント・ワークショップとサーバとの間のIP接続性を必要としない。L2TPはトンネル媒体がパケット指向のポイントツーポイント接続性を供給することのみを必要とする。このプロトコルはATM、フレームリレー、およびX.25のような媒体上で使用されることができる。L2TPはPPTPと同じ機能性を供給する。レイヤ2順方向転送(L2F)およびPPTP仕様に基づいて、L2TPはクライアントが介在するネットワークの反対側にトンネルを設定することを認める。
もう1つの局面では、種々のマイクロトンネルに関して、GREヘッダ204のシーケンスフィールド用のシーケンススペースは異なる。もしもすべてのマイクロトンネルが同じシーケンススペースを共有するならば、その時R−Pインターフェイスは特殊化されたサービス符号点(DSCP)マーキングを不同に処理することを利用できない可能性がある。DSCPは実施されたサービスの品質(QoS)のために使用される。DSフィールドと呼ばれる置換ヘッダフィールドは、各ノードでのパケット経験としてパーホップ・ビヘービアを選択するために、DSCP符号点としての6ビットを含む。DSCPは上文に記述された、RFC2474に詳述される。
受信器はGREシーケンス番号およびより高い優先権が失われるであろうある符号点と共にパケットを与えているR−Pインターフェイスによって達成される任意の利得に基づいてパケットを並べ替えるであろう。もしも種々のマイクロトンネルが同じシーケンススペースを共有しないならば、PDSNは異なるDSCPを有するパケットを送出するための異なるマイクロトンネルを使用することができる。
各マイクロトンネルによって運ばれるトラフィックについてのサービスの特殊化はマイクロトンネルIDと無関係であり、そして外部DSCPまたはPDSNとRAN(例えば、RSVP)との間で交換された他の信号情報に基づいている。
GREキーフィールドのフォーマット:
図3は1つの実施形態に従うGREヘッダ204のGREキーフィールド300を図示し、ここにおいてGREキーフィールド300は2つのフィールド:パケットサービス識別子(PSI)302;およびマイクロトンネル識別子(MTID)304を含む。2つのフィールドの境界306は固定されず、したがってその境界がPCF/BSC104またはPDSN102によって調整され得るかあるいは決定されることができるかを示すことが図示される。GREキーフィールド300は、PSIによって関連するMNを識別することと同様に、MTIDによって与えられたユーザ用のマイクロトンネルを識別するためにPDSN102によって使用される。
図3は1つの実施形態に従うGREヘッダ204のGREキーフィールド300を図示し、ここにおいてGREキーフィールド300は2つのフィールド:パケットサービス識別子(PSI)302;およびマイクロトンネル識別子(MTID)304を含む。2つのフィールドの境界306は固定されず、したがってその境界がPCF/BSC104またはPDSN102によって調整され得るかあるいは決定されることができるかを示すことが図示される。GREキーフィールド300は、PSIによって関連するMNを識別することと同様に、MTIDによって与えられたユーザ用のマイクロトンネルを識別するためにPDSN102によって使用される。
GREキーフィールド300を造るために、PCF/BSC104はデータサービス用の要求を、MN108のようなMNから受信する。PCF/BSC104はMN108用のデータサービスを提供するためのリンクの確立を要求する。PCF/BSC104はGREキー構成記録をPDSN102に送出する。GREキー構成記録はフォーム<PSI,L>内に供給されてもよく、ここにおいてLはMTIDフィールド304の長さを示す。例えば、もしもこの記録が<00,2>のように与えられるとして、PSIはディジタル値00によって識別され、そして最後の2ビットはMTIDを識別するために使用可能である。PDSN102とPCF/BSC104との間のGREトンネル内のGREキーフィールドの各値はマイクロトンネルを識別する。PSIフィールド決定に関して、PCF/BSC104は、それからPCFが移動ノードを関係させるために選択する<ネットワークアドレス、サブネットマスク>ペアのリストを組み立てる。
GREキーフィールド300を構成するための一般的なスキームはPCFが与えられた移動ノードについて使用可能なPSI値を決定することを可能にする。換言すれば、PCFはGREキー構成記録を決定する。1つの実施形態では、GREキーフィールド300は固定数のビット、即ち、固定長を有するものとして指定される。例えば、GREキーフィールド300は図4に図示されたようにGREキースペースを定義している32ビットとして指定されてもよい。GREキースペース内の各値は4ビットによって識別される。GREキーフィールド300は図3に図示されたようにPSIフィールド302とMTIDフィールド304との両者を識別するために使用される。したがって、もしも2ビットがMN、即ち、通報受端識別子PSIを識別するために使用されれば、マイクロトンネルを識別するために、即ち、マイクロトンネル識別子MTIDのために残された2ビットがある。この方法では、PCFはGREキースペース内の総使用可能値を複数の移動ノードに割り当てることができる。
一例として、PCFは2ビットのMSB00をMN108に割り当てることができる。構成記録は、2ビットがマイクロトンネル識別子、即ち、MTIDのために残ることを指示して、<00,2>となるであろう。MN108用に使用可能な対応するGREキー値はその時0000,0001,0010,および0011である。MN108はマイクロトンネル用の4つの使用可能な識別子を有するであろう。PCFはその後3ビットのMSB010をMN110に割り当ててもよく、ここにおいて構成記録はMTIDのために残された1ビットがあることを示して、<010,1>となるであろう。この場合には、MN110はマイクロトンネル用に使用可能な2識別子を有するであろう。MN110用に使用可能な結果としてのGREキー値は0100,0101となるであろう。換言すれば、PSIフィールド302とMTIDフィールド304との間の境界306は移動ノードごとに可変である。種々の移動ノード用に使用可能なPSIおよびMTIDフィールド302,304を作る能力は断片的であるGREキースペースに帰着する可能性がある。フラグメンテーションはシステム内で資源割当てにフレキシビリティを供給する。上文に記述されたように、PCFはGREキースペース内の割当てを決定し、そしてこの情報を構成記録の形式内のPDSNに供給する。
複数の移動ノード用に使用可能な識別子を割り当てることが望ましく、したがって、PCFは各移動ノードのための値のレンジを決定する。そのような決定は移動ノードの履歴的な使用率、使用可能なサービス、またはこのシステムに特有の何か他の設計基準に基づいてもよい。GREキーフィールド300が固定長として指定される一方で、PSIおよびMTIDフィールド302,304は、可変境界306によって示されたように、可変長を有する。PSIは移動ノードを識別するために使用されるので、PSIフィールド302が長いほど、即ち、より多くのビットがPSIに割り当てられるほど、より多くの移動ノードが識別されることができる。しかしながら、より長いPSIフィールドは、与えられた移動ノードのためのマイクロトンネルの各々を識別するMTIDのためのより少ないビットを、したがって移動ノードごとに使用可能なより少ないマイクロトンネルを残しておく。同様に、より短いPSIフィールドはより少ないMNを与えるが、しかしより多いMNごとのマイクロトンネルを与える。
注目されたい、代わりの実施形態はGREキーフィールド300よりも異なる数のビットを有する代わりのフィールドを使用してもよい。なお他の実施形態は可変数のビットを有するフィールドを実施してもよく、PSIおよびMTIDフィールド302,304はその後可変長フィールド内に割り当てられる。これらの後者の実施形態では、PSIおよびMTID長の割当ては比例して決定され得るか、あるいは可変長フィールドの現在の長さを与えられて具体的に決定されることができる。
PDSN102が特定の移動ノードと関連するPPPインスタンスのために予定しておくトラフィックを受信する時は、PDSN102はGREトンネル内のトラフィックをカプセル化し、そしてこの中に記述されたようにGREキーフィールド300を設定する。PDSN102はGREキーフィールド300(即ち、PSIフィールド302)の最上位ビット(MSB)を、PCF/BSC104が特定のMN用のA11登録要求メッセージ内に通知したネットワークアドレスの1つに設定し、ここにおいて各PPPインスタンスはIMSIと関連する。ネットワークアドレスの長さは使用されたネットワークアドレスと関連するサブネットマスクによって決定される。
PDSN102はパケットが運ばれねばならないマイクロトンネルを識別するためにGREキーフィールド300(即ち、MTIDフィールド304)のLSBを設定する。LSBの数値は重要性を持たず、そしてマイクロトンネルを識別するためにのみ使用される。
PCF/BSC104は、GREヘッダ204のGREキーフィールド300を検査することによって、そしてA11登録要求メッセージ内のPDSNに通知された“ルーチングテーブル”に基づいて関連する移動局IDを決定することによってマイクロトンネルを介して受信されたパケットをこの移動局に送る。1つの場合では、PCF/BSC104はGREキーフィールド300のMSBを指定することができ、そしてPDSN102にGREキーフィールド300のLSBを指定することを認める。
逆方向転送適合の(backwards compatible)A11登録要求メッセージを作成するために、PCF/BSC104は左調整された(left-justified)PSIフィールドを有するA11登録要求内にPSIフィールドの場所を占めさせてもよく、そしてA11登録要求メッセージへの新しい情報エレメントとしてPSIフィールドの長さを追加してもよい。
マイクロトンネルと関連するGREキーを指定することの代替の方法は、BSC/PCFが(A11登録要求メッセージ内の)PDSNに、確立されるべきマイクロトンネルのQoS特性と一緒にマイクロトンネル用の全32ビットのGREキーを送出するところである。
PDSN102は、もしも輻輳がRAN120で起こればパケットを消滅させるための実体であり、RANは隘路が予期される可能性があるところである。PDSN102がリンクレイヤ・フレーミング(BSCはHDLCがすでにそれらに適用されている時にはそのパケットを得る)を取り除く必要無しに全IPパケットを消滅させてもよい実体であることに注目されたい。また、PDSN102はPPP制御パケットを、(再びPCF/BSC104はこの区別を行うためにこのパケットを覗き見せねばならない)データを含んでいるPPPフレームから識別する。RANは異なるQoS条件を有するパケットと関連するキュー(queues)が形成されるところである。
上記の事実のため、PCF/BSC104はPDSN102に逆圧(back-pressure)をかける実体であり得る。PCF/BSC104はDS符号点に基づいた逆圧を適用させなければならない。このアイディアは、PCF/BSCが種々のDSCPのためのビン(bin)を異なるように提供するので、種々のDSCPのためのPCF/BSC104キューの長さは異なってもよい。より正確には、PCFは3重項<PSI,DSCP,MTID>を指定することによって逆圧を適用できねばならない。移動体はPSI、DSCP、またはMTIDのいずれかをワイルドカード値(wild-card value)に設定できねばならない。例えば、<PSI,*,*>はPSIによって識別された移動体を予定した全トラフィックに関する逆圧を示す。
現在のAインターフェイス信号はsr idによって識別される各エアインターフェイス・サービスインスタンスを<src ip=PDSN IP,dest ip=PCF
IP,GRE key=PSI>によって識別されるGREトンネルにマップする。またインターネット側から受信されたパケットをsr idによって識別される適切なエアインターフェイス・パイプにマップすることもPDSNについて予期される。この方法では、以下の仮定がなされる:(1)適切なQoS特性を有するエアインターフェイス・パイプ(サービスインスタンスとしても知られる)がIPパケットの受信に先立って確立されると仮定される、(2)PDSNはこれらのサービスインスタンスのQoS特性を認識していると仮定される。
IP,GRE key=PSI>によって識別されるGREトンネルにマップする。またインターネット側から受信されたパケットをsr idによって識別される適切なエアインターフェイス・パイプにマップすることもPDSNについて予期される。この方法では、以下の仮定がなされる:(1)適切なQoS特性を有するエアインターフェイス・パイプ(サービスインスタンスとしても知られる)がIPパケットの受信に先立って確立されると仮定される、(2)PDSNはこれらのサービスインスタンスのQoS特性を認識していると仮定される。
第1の仮定はマイクロフローについてのPDSNでどのパケットも受信されない可能性があるので無駄になる。また、エアインターフェイス・ストリームの可能性のある構成の数は、エアインターフェイスがサポートできる同時ストリームの最大数のかなり上にあることができる。したがって、すべての可能性のある構成を有するエアインターフェイス・ストリームを前もって確立すること、およびこのフローをエアインターフェイス・ストリームにマップするようにPDSNを予期することはできないかあるいは望ましくない可能性がある。第2の仮定は情報(即ち、エアインターフェイス・ストリームの特性)を無線アクセス・ネットワーク(RAN)からPDSNに転送するために新しい組の信号を必要とする。これはエアインターフェイス・ストリームへのマイクロフローのマッピングがRANで実行される時には避けられることができる。
RANは必要な特性を有するエアインターフェイス・パイプを作り出すために使用された2個の情報へのアクセスを有し、そしてPDSNから受信したパケットをこれらのエアインターフェイス・パイプに送る:a)RANはどのタイプのサービスインスタンスがPDSNによって与えられたパケットのQoS特性に基づいて作り出されるべきであるかを知る、そしてb)RANはこのサービスインターフェイスの特性を知る。
もう1つの考慮すべき事柄は認可(authorization)である。PDSNよりむしろRANは典型的に、ユーザへのサービスとしてエアインターフェイスQoSを提供している実体である。したがって、RANはユーザがサービスとしてあるいはユーザのRAN申込みに基づかないQoSを受信することを認可する責任があると仮定することは合理的である。さらに、いずれの新しいサービスインスタンスがパケットの処理の間を区別するために作り出されるであろうかを決定する実体となることはRANにとって望ましい。
PDSNはインターネット側での種々のサブネットからパケットを受信する。PDSNはこれらのサブネットと共に種々のサービスレベル・アグリーメント(SLA)を有することができる。これらのSLAは各パケットがDSCP値次第でいかに処理されるべきかをPDSNが理解することを可能にする。BSCはDSCPとPDSNによってそれに与えられるパーホップ・ビヘービア(PHB)との間の、あるマッピングのみを理解する。したがって、PDSNは受信されたDSCPをBSCによって理解される符号点値に翻訳(即ち、リマップ)せねばならない。これはDSフレームワーク内の任意の他のエッジルータから予期される機能性である。
もう1つの実施形態では、移動体は特定のマイクロフローに関連するQoS条件を知る。移動体は要求されたQoS条件とこのQoS処理に関連するGREキーとをBSC/RANに告げる。RANはその後いずれの移動体がこの処理を受信することを認可されるかを決定する。RANは申込みに基づいたクライアントの認可を決定するために計算(accounting)、認証(authentication)、および認可(AAA)サーバと共にチェックすることによって認可を確かめることができる。交互に、RANは負荷に基づいてこの決定を行うことができる。RANはその後、要求されたQoS処理(例えば、遅延敏感なQoS条件についてのRLP再送のない)に関して適切であるエアインターフェイス・サービスインスタンス(例えば、RLPインスタンス)を確立するように選択することができる。RANはその後このマイクロフローを運ぼうとしているA10/A11インターフェイスの確立を要求する。MSはその後PDSNに要求されたQoS特性およびマイクロフローを指定する情報(例えば、ソースIPアドレス、通報受端IPアドレス、プロトコル、およびポート番号)を伝達する。
さらにもう1つの実施形態では、もしもある特定のマイクロフローが特定のQoS処理を要求することをPDSNが知れば、その情報はPDSNと移動体との間のIPパイプを通して直接か、またはAインターフェイスおよびその後エアインターフェイス・シグナリングを通して伝達される。シナリオの残りはその時、移動体がマイクロフローに関するQoS条件を認識している実体であるシナリオと同様になる。PDSNは上文に記述されたようなSLAに基づいたマイクロフローに関するQoS条件を認識している実体となることができる。
新しいAインターフェイス・メッセージングは、あるマイクロトンネルによって運ばれたパケットに関連する特性をBSCのために識別することがPDSNにとって必要となる。例えば、マイクロトンネル<PSI,MTID>によって運ばれたパケットは圧縮されたゼロバイトのヘッダであることをPCFに示す。BSCはこれらのパケットを“RLPフリー”サービスインスタンスを使用しているエアインターフェイス上に運ぶためにこの情報を使用する。特に、PDSNは下記の属性を各マイクロトンネルに関連させることができなければならない:
・消滅することがこのマイクロトンネル内で許されるか否かである。これはサービス基準の重要な品質である。
・消滅することがこのマイクロトンネル内で許されるか否かである。これはサービス基準の重要な品質である。
・リンクレイヤ支援ROHC(LLAROHC)(ゼロバイト・ヘッダ圧縮)アプリケーション。この情報はPDSNから受信されたパケットを、上文で説明されたようなゼロバイト・ヘッダ圧縮のためにネゴシエートされたサービスインスタンスに送るためにBSCによって必要とされる。
・DSCPと望ましいパーホップ・ビヘービア(PHB)との間のマッピング。IPパケットヘッダでは、PHBはそのようには表示されず、代わりに特殊化されたDSCP値が使用される。与えられたネットワーク領域では、DSCP値とPHBとの間に局部的に定義されたマッピングがある。標準化されたPHBはDSCPマッピングを勧告するが、しかしネットワーク・オペレータは代替のマッピングを選択してもよい。
・もしもRANがあるタイプの処理を要求するトラフィックをサポートすれば、シグナリングメッセージはPDSNに質問させること。そのような質問はPDSNが特定のトラフィックについて承認制御を行うことを可能にするRSVPメッセージを含んでもよい。
この分野の技術者は、情報および信号がいろいろな異なるテクノロジーおよびテクニックのいずれかを使用して表され得ることを理解するであろう。例えば、上記説明の全体を通して参照されるデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、記号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または粒子、光学界または粒子、あるいはそれの任意の組合わせにより表されることができる。
技術者は、この中に開示された実施形態に関して記述された種々の実例となる論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズム・ステップは電子ハードウェア、コンピュータ・ソフトウェア、または両者の組合わせとして実施され得ることをさらに認識するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に説明するために、種々の実例となるコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、一般にそれらの機能性の表現で上述された。そのような機能性がハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるかどうかはシステム全体に課された特定のアプリケーションと設計の制約とによる。熟練技工は各特定のアプリケーションについて異なる方法で記述された機能性を実施できるが、しかしそのような実施の決定が本発明の範囲からの逸脱を引き起こすと理解されてはならない。
この中に開示された実施形態に関して記述された種々の実例となる論理ブロック、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(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブルな論理装置、ディスクリート・ゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリート・ハードウェア・コンポーネント、あるいはこの中に記述された機能を実行するように設計されたそれの任意の組合わせで実施または実行されることができる。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、しかし代替案では、プロセッサは任意の従前のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。プロセッサはまた計算装置、例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアとともに1つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施されてもよい。
この中に開示された実施形態に関して記述された方法のステップまたはアルゴリズムはハードウェアで、プロセッサにより実行されるソフトウェア・モジュールで、またはこの2つの組合わせで直接具体化されることができる。ソフトウェア・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、着脱可能形ディスク、CD−ROM、あるいはこの分野において既知の任意の他の形式の蓄積媒体に属してもよい。典型的な蓄積媒体はプロセッサに連結され、そのようなプロセッサはこの蓄積媒体から情報を読み取り、それに情報を書き込むことができる。代替案では、蓄積媒体はプロセッサに一体化されることができる。プロセッサと蓄積媒体とは1つのASIC内に存在してもよい。ASICはユーザ端末内に存在してもよい。代替案では、プロセッサと蓄積媒体とはディスクリート・コンポーネントとして1つのユーザ端末内に存在してもよい。
開示された実施形態の前の説明は、この分野のいずれの技術者も本発明を製作または使用することを可能とするために提供される。これらの実施形態へのいろいろな変更は、この分野の技術者にはたやすく明白であるだろうし、そしてその中に定義された包括的な原理は本発明の精神および範囲から逸脱すること無しに他の実施形態に適用されてもよい。従って、本発明はこの中に示された実施形態に限定されるつもりはなく、しかしむしろこの中に開示された原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲が許容されるべきである。
100…システム、102…パケットデータ・サービスノード、104…パケット制御機能/基地局コントローラ、108−110…移動ノード、114…MSC、120…無線アクセス・ネットワーク、202…伝送ヘッダ、204…GREヘッダ、206…ペイロード・パケット、300…GREキーフィールド、302…フィールド:パケットサービス識別子、304…マイクロトンネル識別子、306…境界
Claims (17)
- 移動ノードのためのデータサービス・セッションに関する要求を受信し、
カプセル化構成記録を受信し、
前記データサービス・セッションにパケットサービス識別子を割り当て、
前記移動ノードのための前記データサービス・セッションにマイクロトンネル識別子を有するマイクロトンネルを割り当て、
前記カプセル化構成記録に応じて、前記パケットサービス識別子および前記マイクロトンネル識別子を含むカプセル化フィールドを発生する
ことを具備する無線通信システムにおける方法。 - 第1のマイクロトンネル識別子を使用して通報受端のための第1の組のデータパケットを識別し、
前記マイクロトンネル識別子を有する前記第1の組のデータパケットを送信し、
第2のマイクロトンネル識別子を使用して前記通報受端のための第2の組のデータパケットを識別し、
前記第2のマイクロトンネル識別子を有する前記第2の組のデータパケットを送信することを具備するデータパケット伝送をサポートする無線通信システムにおける方法。 - 第1のデータパケット処理を前記第1のマイクロトンネル識別子と関連させ、
第2のデータパケット処理を前記第2のマイクロトンネル識別子と関連させることをさらに具備する請求項2記載の方法。 - 前記第1の処理および前記第2の処理はサービス条件の品質によって決定される請求項3記載の方法。
- 前記第1のデータパケット処理は任意の前記第1の組のデータパケットが消滅されることを認めない請求項3記載の方法。
- 前記第1のデータパケット処理および前記第2のデータパケット処理は異なっている請求項3記載の方法。
- 前記通報受端のためのトンネルを確立することをさらに具備し、
前記第1および第2のマイクロトンネル識別子は前記トンネル内の第1および第2のマイクロトンネルを識別する請求項2記載の方法。 - 前記第1の組のデータパケットのための、前記マイクロトンネル識別子を含むヘッダを発生することをさらに具備する請求項6記載の方法。
- 前記ヘッダは通報受端識別子をさらに含む請求項7記載の方法。
- 前記マイクロトンネル識別子および前記通報受端識別子は基準ルーチング・カプセル化(GRE)キーの部分である請求項8記載の方法。
- 数組のデータパケットへの適用のために使用できるマイクロトンネル識別子を識別する構成記録を受信することをさらに具備する請求項2記載の方法。
- 前記構成記録は通報受端を識別するために使用可能な通報受端識別子を指定する請求項10記載の方法。
- 前記第1の通報受端は移動ノードである請求項11記載の方法。
- 移動ノードのためのデータサービス・セッションに関する要求を受信するための手段と、
カプセル化構成記録を受信するための手段と、
前記データサービス・セッションにパケットサービス識別子を割り当てるための手段と、
前記移動ノードのための前記データサービス・セッションに、マイクロトンネル識別子を有するマイクロトンネルを割り当てるための手段と、
前記カプセル化構成記録に応じて、前記パケットサービス識別子および前記マイクロトンネル識別子を含むカプセル化フィールドを発生するための手段と、
を具備する無線通信装置。 - 第1のマイクロトンネル識別子を使用して通報受端のための第1の組のデータパケットを識別するための手段と、
前記マイクロトンネル識別子を有する前記第1の組のデータパケットを送信するための手段と、
第2のマイクロトンネル識別子を使用して前記通報受端のための第2の組のデータパケットを識別するための手段と、
前記第2のマイクロトンネル識別子を有する前記第2の組のデータパケットを送信するための手段と、
を具備するデータパケット伝送をサポートする無線通信装置。 - コンピュータ読取り可能命令を蓄積するのに適合された記憶装置と、
前記コンピュータ読取り可能命令を処理するのに適合されたプロセッサと、
を具備し、
前記コンピュータ読取り可能命令は、
カプセル化構成記録を受信し、
前記データサービス・セッションにパケットサービス識別子を割り当て、
前記移動ノードのための前記データサービス・セッションに、マイクロトンネル識別子を有するマイクロトンネル識別子を有マイクロトンネルを割り当て、
前記カプセル化構成記録に応じて、前記パケットサービス識別子および前記マイクロトンネル識別子を含むカプセル化フィールドを発生するために処理される
データパケット伝送をサポートする無線通信装置。 - コンピュータ読取り可能命令を蓄積するのに適合された記憶装置と、
前記コンピュータ読取り可能命令を処理するのに適合されたプロセッサとを具備し、
前記コンピュータ読取り可能命令は、
第1のマイクロトンネル識別子を使用して通報受端のための第1の組のデータパケッ
トを識別し、
前記マイクロトンネル識別子を有する前記第1の組のデータパケットを送信するためにフォーマットし、
第2のマイクロトンネル識別子を使用して前記通報受端のための第2の組のデータパケットを識別し、
第2のマイクロトンネル識別子を有する前記第2の組のデータパケットを送信するためにフォーマットするために処理される
データパケット伝送をサポートする無線通信装置。
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